一种MOS器件的沟道迁移率和光刻变化量的检测方法技术

本公开提供了一种MOS器件的沟道迁移率和光刻变化量的检测方法，包括：制备第一MOS器件和第二MOS器件；根据第一MOS器件线性区的导通电阻R1和第二MOS器件线性区的导通电阻R2，得到两者之间的差值ΔR1；根据第一栅沟槽的个数、单位长度和第一栅沟槽的宽度得到M1；绘制ΔR1与M1的曲线图，确定曲线斜率K2和截距r

【技术实现步骤摘要】
一种MOS器件的沟道迁移率和光刻变化量的检测方法


[0001]本公开涉及半导体器件
，具体涉及一种MOS器件的沟道迁移率和光刻变化量的检测方法。

技术介绍

[0002]碳化硅是目前发展最快的宽禁带功率半导体器件，其材料物理和电学特性相均优于传统的硅材料，在清洁能源型电力电子领域占据极其重要的地位。碳化硅垂直型沟槽栅结构的金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管(MOSFET)，其沟道表面为非极性面且具有更高的迁移率和更高的元胞集成度，使得碳化硅沟槽型MOSFET成为下一代低功耗电力电子器件的研究热点，可广泛应用于新能源汽车、机车牵引、光伏及智能电网等领域。
[0003]然而，碳化硅沟槽型MOSFET的沟道载流子迁移率在实际制备过程中仍然难以表征。传统的平面MOSFET结构，其沟道位于晶圆表面，因此可以通过设计不同栅长的横向MOSFET器件并利用数据拟合获得沟道迁移率。这在碳化硅沟槽结构中变得十分困难，尤其是当前碳化硅MOSFET沟道长度为亚微米尺寸(通常0.5μm左右)。通过增加光刻次数和不同深度的刻蚀结构，或者增加离子注入工艺技术设计特定的结构，用以评估碳化硅沟槽型MOS器件的沟道迁移率，这种方法变得较为复杂且受间接参数浮动的影响较大。同时，随着栅压的增大碳化硅MOS器件的沟道迁移率逐渐减小，因此利用简单数学物理公式换算所获得的迁移率缺乏足够的可信度。
[0004]从而，寻找一种合适的碳化硅沟槽结构MOS沟道迁移率的检测方法十分必要。

技术实现思路
/>[0005]针对现有技术存在的上述缺陷，本公开提供一种MOS器件的沟道迁移率和光刻变化量的检测方法，通过设计不同数目和不同沟槽宽度的沟道MOS单元结构，依次形成不同宽长比的反型沟道器件和积累沟道器件，利用数学解析检测评估碳化硅沟槽MOS的反型层和积累层沟道迁移率，有效避免光刻、刻蚀等工艺引起的线宽偏差对所提取沟道迁移率准确性的影响，有效评估沟槽型MOS器件不同栅压条件下的双重沟道迁移率，丰富了碳化硅MOS器件沟道迁移率检测途径。
[0006]本公开提供了一种MOS器件的沟道迁移率和光刻变化量的检测方法，包括：采用MOS器件的制备工艺制备第一MOS器件和第二MOS器件，其中，第一MOS器件上等距开设有n个第一栅沟槽，n个第一栅沟槽的宽度W相同，第二MOS器件上等距开设有n个第二栅沟槽，n个第二栅沟槽的宽度依次为W、W+Δx、W+2Δx、W+3Δx...W+(n
‑
1)Δx；根据第一MOS器件线性区的导通电阻R1和第二MOS器件线性区的导通电阻R2，得到两者之间的差值ΔR1；根据第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数、单位长度和第一栅沟槽的宽度得到n表示第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数，Δx表示单位长度，W表示第一栅沟槽的宽度；绘制ΔR1与M1的曲线图，确定曲线斜率K2和截距r
s
；根据栅电极接
触的单位面积电容、栅电极接触点处所施加的电压以及第一MOS器件/第二MOS器件中以N漂移层为沟道的阈值电压得到M2，M2＝C
OX
(V
G
‑
V
T2
)；C
OX
表示栅电极接触的单位面积电容，V
G
表示栅电极接触点处所施加的电压，V
T2
表示第一MOS器件/第二MOS器件中以N漂移层为沟道的阈值电压；通过K2与M2，得到MOS器件积累型沟道迁移率
[0007]可选地，W的取值范围为1
‑
100μm，相邻两个第一栅沟槽的间距的取值范围为1
‑
100μm。
[0008]可选地，Δx的取值范围为2
‑
50μm。
[0009]可选地，n的取值范围为20
‑
100。
[0010]本公开还提供了一种MOS器件反型沟道迁移率的检测方法，包括：采用MOS器件的制备工艺制备第一MOS器件和第二MOS器件，其中，第一MOS器件上等距开设有n个第一栅沟槽，n个第一栅沟槽的宽度W相同，第二MOS器件上等距开设有n个第二栅沟槽，n个第二栅沟槽的宽度依次为W、W+Δx、W+2Δx、W+3Δx...W+(n
‑
1)Δx；根据第一MOS器件线性区的导通电阻R1和第二MOS器件线性区的导通电阻R2，得到两者之间的差值ΔR1；根据第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数、单位长度和第一栅沟槽的宽度得到M1；绘制ΔR1与M1的曲线图，确定曲线斜率K2；根据第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数和第一栅沟槽的宽度得到M3，，n表示第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数，W表示第一栅沟槽的宽度；绘制R1与M3的曲线图，确定曲线斜率K；根据K和K2得到K1，L
SUM
＝2D1+W；L
SUM
表示积累型沟道所涉及的总沟道长度；D1表示第一栅沟槽/第二栅沟槽超出P型基区层的深度，W表示单位第一栅沟槽的宽度，L表示第一栅沟槽/第二栅沟槽的长度；根据栅电极接触的单位面积电容、栅电极接触点处所施加的电压以及第一MOS器件/第二MOS器件中以P型基区层为沟道的阈值电压得到M4，M4＝C
OX
(V
G
‑
V
T1
)；C
OX
表示栅电极接触的单位面积电容，V
G
表示栅电极接触点处所施加的电压，V
T1
表示第一MOS器件/第二MOS器件中以P型基区层为沟道的阈值电压；根据K1与M4，得到MOS器件反型沟道迁移率μ
CH
，
[0011]可选地，W的取值范围为1
‑
100μm。
[0012]可选地，Δx的取值范围为2
‑
50μm。
[0013]可选地，n的取值范围为20
‑
100。
[0014]可选地，相邻两个第一栅沟槽的间距的取值范围为1
‑
100μm。
[0015]本公开还提供了一种MOS器件光刻变化量的检测方法，包括：采用MOS器件的制备工艺制备第一MOS器件和第二MOS器件，其中，第一MOS器件上等距开设有n个第一栅沟槽，n个第一栅沟槽的宽度W相同，第二MOS器件上等距开设有n个第二栅沟槽，n个第二栅沟槽的宽度依次为W、W+Δx、W+2Δx、W+3Δx...W+(n
‑
1)Δx；根据第一MOS器件线性区的导通电阻R1和第二MOS器件线性区的导通电阻R2，得到两者之间的差值ΔR1；根据第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数、单位长度和第一栅沟槽的宽度得到M1，n表示第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数，Δx表示单位长度，W表示第一栅沟槽的宽度；绘制ΔR1与M1的曲
线图，确定曲线斜率K2和截距r
s
；根据第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数和第一栅沟槽的宽度得到M3，n表示第一栅沟槽/第二栅沟槽的个数，W表示第一栅沟槽的宽度；绘制R1与M3的曲线图，确定截距Y；绘制Y与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOS器件积累型沟道迁移率的检测方法，其特征在于，包括：采用所述MOS器件的制备工艺制备第一MOS器件和第二MOS器件，其中，所述第一MOS器件上等距开设有n个第一栅沟槽(110)，所述n个第一栅沟槽(110)的宽度W相同，所述第二MOS器件上等距开设有n个第二栅沟槽(120)，所述n个第二栅沟槽(120)的宽度依次为W、W+Δx、W+2Δx、W+3Δx...W+(n
‑
1)Δx；根据第一MOS器件线性区的导通电阻R1和第二MOS器件线性区的导通电阻R2，得到两者之间的差值ΔR1；根据所述第一栅沟槽(110)/第二栅沟槽(120)的个数、单位长度和所述第一栅沟槽(110)的宽度得到M1，n表示所述第一栅沟槽(110)/第二栅沟槽(120)的个数，Δx表示所述单位长度，W表示所述第一栅沟槽(110)的宽度；绘制所述ΔR1与所述M1的曲线图，确定曲线斜率K2和截距r
s
；根据栅电极接触(80)的单位面积电容、所述栅电极接触点处所施加的电压以及所述第一MOS器件/第二MOS器件中以N漂移层(30)为沟道的阈值电压得到M2，M2＝C
OX
(V
G
‑
V
T2
)；C
OX
表示所述栅电极接触(80)的单位面积电容，V
G
表示所述栅电极接触点处所施加的电压，V
T2
表示所述第一MOS器件/第二MOS器件中以N漂移层(30)为沟道的阈值电压；通过所述K2与所述M2，得到所述MOS器件积累型沟道迁移率，得到所述MOS器件积累型沟道迁移率2.根据权利要求1所述的MOS器件积累型沟道迁移率的检测方法，其特征在于，所述W的取值范围为1
‑
100μm，相邻两个第一栅沟槽(110)的间距的取值范围为1
‑
100μm。3.根据权利要求1所述的MOS器件积累型沟道迁移率的检测方法，其特征在于，所述Δx的取值范围为2
‑
50μm。4.根据权利要求1所述的MOS器件积累型沟道迁移率的检测方法，其特征在于，所述n的取值范围为20
‑
100。5.一种MOS器件反型沟道迁移率的检测方法，其特征在于，包括：采用所述MOS器件的制备工艺制备第一MOS器件和第二MOS器件，其中，所述第一MOS器件上等距开设有n个第一栅沟槽(110)，所述n个第一栅沟槽(110)的宽度W相同，所述第二MOS器件上等距开设有n个第二栅沟槽(120)，所述n个第二栅沟槽(120)的宽度依次为W、W+Δx、W+2Δx、W+3Δx...W+(n
‑
l)Δx；根据第一MOS器件线性区的导通电阻R1和第二MOS器件线性区的导通电阻R2，得到两者之间的差值ΔR1；根据所述第一栅沟槽(110)/第二栅沟槽(120)的个数、单位长度和所述第一栅沟槽(110)的宽度得到M1；n表示所述第一栅沟槽(110)/第二栅沟槽(120)的个数，Δx表示所述单位长度，W表示所述第一栅沟槽(110)的宽度；绘制所述ΔR1与所述M1的曲线图，确定曲线斜率K2；根据所述第一栅沟槽(110)/第二栅沟槽(120)的个数和所述第一栅沟槽(110)的宽度
得到M3，...

【专利技术属性】
技术研发人员：申占伟，孙国胜，曾一平，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：