一种隧穿双栅场效应晶体管（T-FinFET）特征漏电压提取方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于隧穿双栅场效应晶体管(T‑FinFET)的特征漏电压提取方法，包括：选择三点不同漏‑源电压Vds，将栅‑源电压Vgs从+0.5伏扫描到+2.0V，测试出场效应晶体管的转移电流特性曲线Ids‑Vgs，确定器件正常工作；选择三点不同Vgs，将Vds从0伏扫描到+2.0V，测试出场效应晶体管的输出电流特性曲线Ids‑Vds；在线性区内选二点连接为直线，获取对应直线在漏电压轴上的截距，从而得到不同栅电压下T‑FinFET的线性区和指数区的交叉转折点电压，得到输出电导特性曲线Gout‑Vds，再在线性区内选二点连接为直线，从而提取不同栅电压下T‑FinFET的线性区和饱和区的交叉转折点电压。这种方法实现简单，在低Vgs和Vds下对器件结构和工艺不敏感，能抑制小尺寸器件引起的短沟效应和超薄体效应。

【技术实现步骤摘要】
一种隧穿双栅场效应晶体管（T-FinFET）特征漏电压提取方法
：本专利技术属集成电路
，涉及一种场效应晶体管特征漏电压提取方法，尤其是一种纳米隧穿双栅场效晶体管（T-FinFET）特征漏电压提取方法。
技术介绍
：随着集成电路技术迅速发展到深纳米时代，FinFET场效应晶体管以其良好的短沟道效应和强大的栅控能力已经在14-7纳米代的芯片产品上得到大规模应用。但随着集成电路的集成密度越来越高，特征尺度越来越小，短沟道效应和功耗成为限制纳米芯片进一步发展的严重挑战。从技术限制来看：开关特性随亚阈斜率增加而退化和功耗隧漏电增加而上升是制约7-3纳米集成电路的瓶颈，传统FinFET工艺和电路设计面临严峻挑战。随着芯片技术朝着5nm代及以下节点发展，提出新工作机理的FinFET结构是解决高速和功耗矛盾的关键。纳米隧穿FinFET(T-FinFET)因与摩尔定律兼容，同时具有突破CMOS亚阈极限，增强短沟效应等优点，对于解决7纳米以下集成电路超低功耗和高速制约是最可能的后CMOS代选择。T-FinET因为采用了隧穿新机制实现器件导通，突破了常规和非传统CMOS亚阈值斜率在常温下的60mV/dec极限限制，降低了泄漏电流，可以在极低的电源电压条件下取得较高的传导电流和开关电流比，在未来低功耗应用领域有较好应用前景，在工艺、集成电路应用等层面上也得到了初步的实验验证和理论分析。目前看来，在硅纳米CMOS平台上，采用已成熟的普通FinFET几何结构，利用发展的新工艺技术，部分取代CMOS或与CMOS集成的HYBRIDCMOS(混合CMOS)是T-FinFET进入主流集成电路的可行之路。从电路原理和几何结构上来看，T-FinFET的工作机理是一个隧穿P-N结与FinFET的串联，他们在不同的偏置电压下主导不同的Ids-Vds区，导致T-FinFET的输出曲线不同于传统的FinFET特征：在漏电压Vds从零开始增加时，最先出现一个隧穿P-N结主导电流的指数区，然后才依次出现FinFET的线性区和最后的饱和区，如图3所示各区和它们的转折点。在T-FinFET的输出曲线上，指数区和线性区之间的转折交叉点，一般称为偏置漏电压，Vdoffset，这是T-FinFET不同于传统FinFET的地方，多出一个特征偏置漏电压；T-FinFET线性区和饱和区之间的转折交叉点，一般称为饱和漏电压，Vdsat，这是T-FinFET与传统FinFET相同的地方，拥有一个共同的饱和漏电压。如果要求T-FinFET电路设计精度高，周期短，成本低，设计差错尽量少，特征漏电压作为表征T-FinFET输出特性的关键参数，准确地提取和精确表征对保证电路功能的设计成功具有决定性意义。一般双栅场效应晶体管(FinET)特征漏电压有过很多定义和提取方法，但是由于T-FinFET特殊的物理机制，目前缺乏对其特征漏电压的提出方法研究和实践。同时，由于T-FinFET极薄的体区和极短的沟道长度，使得特征漏电压易受短沟效应和超薄体的影响，导致提取结果对偏压和工艺的波动非常敏感，影响提取结果的准确性。因此，本专利技术提出一种纳米T-FinFET特征漏电压提取方法，对基于T-FinFET的电路设计和器件特性表征具有应用意义。
技术实现思路
：本专利技术需要解决的技术问题是，如何提供一种隧穿双栅场效应晶体管(T-FinFET)特征漏电压提取方法，能大大降低或排除偏置条件和小尺寸效应的影响。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：构建一种隧穿场效应晶体管(T-FET)，特别是隧穿场效应晶体管(T-FinFET)特征漏电压提取方法，包括以下步骤：1)选择三点不同漏-源电压Vds，将栅-源电压Vgs从+0.5伏扫描到+2.0伏，测试出T-FinFET场效应晶体管的转移电流特性曲线Ids-Vgs，确定器件正常工作。2)选择三点不同栅-源电压Vgs，将Vds从0伏扫描到+2.0伏，测试出T-FinFET场效应晶体管的输出电流特性曲线Ids-Vds；在线性区内任选二点连接为直线，获取对应直线在漏电压轴上的截距，从而得到不同栅电压下T-FinFET的线性区和指数区的交叉转折点电压，即偏置漏电压Vdoffset。3)将漏-源输出电流Ids对Vds求导，得到输出电导特性曲线Gout-Vds；再在电导特性曲线线性区内任选二点连接为直线，获取对应直线在漏电压轴上的截距，从而提取不同栅电压下T-FinFET的线性区和饱和区的交叉转折点电压，即饱和漏电压Vdsat。优选地，按照本专利技术提供的提取方法，所述三点不同漏-源电压Vds分别是0.1V、0.5V和1.0V。优选地，按照本专利技术提供的提取方法，所述三点不同栅-源电压Vgs分别是1.0V、1.3V和1.5V。优选地，按照本专利技术提供的提取方法，所述隧穿场效应晶体管包括但不限制于是纳米T-FinFET场效应晶体管。本专利技术提供的隧穿场效应晶体管(T-FinFET)特征漏电压提取方法，在FinFET场效应晶体管输出电流特性的基础上进行改进，利用输出特性外推准确地提取纳米T-FinFET场效应晶体管特征漏电压。该方法准确度高，操作简单，受掺杂和小尺寸效应影响小，适用于提取小尺寸器件，尤其适用于T-FinFET的特征漏电压。附图说明下面结合附图和具体实施例进一步对本专利技术进行详细说明：图1为纳米T-FinFET场效应晶体管结构和测试示意图；图2为不同栅-漏电压Vds下的T-FinFET转移电流特性曲线Ids-Vgs；图3为不同栅-源电压Vgs下的T-FinFET输出电流特性曲线Ids-Vds；图4为不同栅-源电压Vgs下的T-FinFET输出电导特性曲线Gout-Vds；图5-图8为本专利技术与TCAD方法分别提取T-FinFET的特征饱和漏电压和偏置漏电压结果的比较。图中：栅极1、源极2、漏极3、衬底4、栅氧化层5；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术包括并不限于以下实施例：该具体实施例使用输出电流和电导外推法提取纳米T-FinFET场效应晶体管特征漏电压，它的具体过程包括：1)准备待测纳米T-FinFET场效应晶体管，其具体测试结构如图1所示，栅极1、源极2、漏极3、衬底4、栅氧化层5，栅极1上有栅极电势，漏极3上有漏极电势，源极2上有源极电势，栅极电势轴上的两栅极电势差形成栅极电压，源极电势轴上的两源极电势差形成源极电压，漏极电势轴上的两漏极电势差形成漏极电压；栅极电势与源极电势的电势差形成栅-源电压，漏极电势与源极电势的电势差形成漏-源电压。2)如图2所示，将栅-源电压Vgs从+0.5V扫描到+2.0V，漏-源电压Vds分别为0.1V，0.5V，1.0V。测试出T-FinFET场效应晶体管的转移电流特性曲线Ids-Vgs，确定器件正常工作。3)如图3所示，将漏-源电压Vds从0V扫描到+2.0V，栅-源电压Vgs分别为1.0V，1.3V，1.5V。测试出T-FinFET场效应晶体管的输出电流特性曲线Ids-Vds。在线性区内任选二点连接为直线，获取对应直线在漏电势轴上的截距，从而得到不同栅电压下T-FinFET的线性区和指数区的交叉转折点电压，即偏置漏电压Vdoffset。4)将输出电流(Ids)对漏极电压(Vds)求导，得到输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隧穿双栅场效应晶体管(T‑FinFET)特征漏电压提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择三点不同漏‑源电压Vds，将栅‑源电压Vgs从+0.5伏扫描到+2.0伏，测试出T‑FinFET场效应晶体管的转移电流特性曲线Ids‑Vgs，确定器件正常工作；2)选择三点不同栅‑源电压Vgs，将Vds从0伏扫描到+2.0伏，测试出T‑FinFET场效应晶体管的输出电流特性曲线Ids‑Vds；在线性区内选二点连接为直线，获取对应直线在漏电压轴上的截距，得到不同栅电压下T‑FinFET的线性区和指数区的交叉转折点电压，也就是转折漏电压Vdoffset；3)将漏‑源输出电流Ids对Vds求导，得到输出电导特性曲线Gout‑Vds；再在线性区内任选二点连接为直线，获取对应直线在漏电压轴上的截距，提取不同栅电压下T‑FinFET的线性区和饱和区的交叉转折点电压，也就是饱和漏电压Vdsat。

【技术特征摘要】
1.一种隧穿双栅场效应晶体管(T-FinFET)特征漏电压提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选择三点不同漏-源电压Vds，将栅-源电压Vgs从+0.5伏扫描到+2.0伏，测试出T-FinFET场效应晶体管的转移电流特性曲线Ids-Vgs，确定器件正常工作；2)选择三点不同栅-源电压Vgs，将Vds从0伏扫描到+2.0伏，测试出T-FinFET场效应晶体管的输出电流特性曲线Ids-Vds；在线性区内选二点连接为直线，获取对应直线在漏电压轴上的截距，得到不同栅电压下T-FinFET的线性区和指数区的交叉转折点电压，也就是转折漏电压Vdoffset；3)将漏-源输出电流Ids对Vds求导，得到输出电导特性曲线Gout-Vd...

【专利技术属性】
技术研发人员：何进，任源，李春来，胡国庆，刘京京，潘俊，王小萌，何箫梦，于胜，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44