【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及一种面向高密度存储的三维环状铁电电容的仿真方法。
技术介绍
1、近年来，新型氧化铪基铁电存储器凭借其与cmos工艺兼容、写入功耗低、翻转速度快、可后端兼容、微缩性好等优势受到广泛关注。随着器件尺寸的进一步微缩以及更高密度存储的需求愈发迫切，存储器的三维集成势在必行。氧化铪基铁电材料优越的可微缩性，使得氧化铪基铁电存储从二维向三维的演变成为可能。近年来，陆续有关于氧化铪基三维铁电电容和铁电晶体管的实验报道，证实了它可面向更高密度存储的三维集成潜力。因此，为了准确描述三维氧化铪基铁电存储器件的电学特性以合理评估其性能、为器件优化提供指导并加速其技术迭代，建立能够准确反映其电学特性的仿真方法是很有必要的。
2、三维铁电存储器件的核心是三维环状结构的铁电电容。不同于常规二维平面结构的铁电电容，在相同的外加电压下，三维铁电电容的电场和极化并非均匀分布，而是呈现不均匀的、径向对称的分布。进一步根据环状结构本身的几何特点，其电场、极化分布除了受到铁电层厚度的影响，也将受到内半径尺寸的调控。由此可见，三维铁电电容与二维铁电电容在电学特性上存在差异，若基于相同厚度下二维平面结构的铁电电容来直接评估三维铁电电容的电学特性，将会引起明显的偏差。因此，为深入了解其电学特性，需要专门针对三维结构的铁电电容构建能准确反映其结构特点的仿真方法。然而，目前国内外对于三维铁电电容的仿真可分为两类。一类将其视作二维平面结构绕纵向中心线旋转一周的结果，其电学特性基于二维平面结构的电学特性得到，无法反映三维结构本身对极化翻
技术实现思路
1、针对目前准确描述三维氧化铪基铁电电容的仿真方法缺失的问题，本专利技术提出了一种能够涵盖三维环状结构氧化铪基铁电电容几何特点、多畴极化翻转、多相共存等特点的仿真方法，使之可以作为准确评估面向更高密度存储的三维铁电电容性能的可靠依据。
2、本专利技术的目的在于提出一种能够支持面向高密度存储的三维环状结构铁电电容的仿真方法。
3、本专利技术的技术方案如下：
4、一种面向高密度存储的三维环状结构铁电电容的仿真方法，参见图1，包括以下步骤：
5、1)在sentaurus tcad软件中，需要选用preisach模型来反映铁电电容极化翻转特性，应在具有铁电性的区域中定义模型参数prx，pry，prz，psx，psy，psz，ecx，ecy，ecz；
6、2)在软件中定义n个大小相等的扇环或四边形，n个扇环或四边形依次排列，构成完整的环形结构；
7、3)每个扇环或四边形的两对边与环形结构圆心连线的夹角为θ，对每个扇环或四边形，根据它的中心位置与环形结构圆心的交点连线和直角坐标系的x轴夹角θi来定义其在直角坐标系下的铁电preisach模型参数prx，pry，prz，psx，psy，psz，ecx，ecy，ecz；
8、θ＝2π/n (1)
9、prx＝prcos(θi) (2)
10、pry＝prsin(θi) (3)
11、psx＝pscos(θi) (4)
12、psy＝pssin(θi) (5)
13、ecx＝eccos(θi) (6)
14、ecy＝ecsin(θi) (7)
15、公式(2)中prx为直角坐标系中x轴方向上的剩余极化强度分量，pr为扇环或四边形内沿半径的极轴方向的剩余极化强度；公式(3)中pry为直角坐标系中y轴方向上的剩余极化强度分量；公式(4)中psx为直角坐标系中x轴方向上的饱和极化强度分量，ps为扇环或四边形内沿半径的极轴方向的饱和极化强度；公式(5)中psy为直角坐标系中y轴方向上的饱和极化强度分量；公式(6)中ecx为直角坐标系中x轴方向上的矫顽电场分量，ec为扇环或四边形内沿半径的极轴方向的矫顽电场；公式(7)中ecy为直角坐标系中y轴方向上的矫顽电场分量。
16、进一步，对于处于直角坐标系轴线上的扇环或四边形，可适当再将其等分为更密的小扇环或四边形以提升仿真准确性，等分后铁电模型参数的定义方法与上一步一致。
17、进一步，通过对不同的扇环或四边形定义不同的模型参数，或将其沿半径方向分层后对不同的层定义不同的模型参数，以反映氧化铪基铁电材料多晶、多相共存的特点。
18、上述仿真方法可通过sentaurus tcad仿真软件来实现。
19、本专利技术的技术效果如下：
20、本专利技术提出的针对三维环状结构铁电电容的仿真方法，一方面能够很好地体现环状结构中铁电极化方向沿着半径方向分布时径向对称的特点，另一方面可以对不同区域定义不同的铁电参数以反映多相共存的材料属性，使之可以作为准确评估三维氧化铪基铁电电容的可靠依据。
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1.一种面向高密度存储的三维环状铁电电容的仿真方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将处于直角坐标系轴线上的扇环或四边形再等分为更小的扇环或四边形。
3.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将所述环形结构沿半径方向进行分层，得到内层和外层的扇环或四边形，分别对内层和外层的扇环或四边形定义不同的铁电模型参数，即内侧和外侧的Pr，PS，EC不同，将其分别记作Pr(in)，PS(in)，EC(in),Pr(out),PS(out),EC(out针对每个扇环或四边形，当其中心位置和环形结构圆心的交点连线和直角坐标系x轴的夹角为θi时，根据其在内层或外层定义直角坐标系下的铁电Preisach模型参数Prx，Pry，Prz，PSx，PSy，PSz，ECx，ECy，ECz，在内层和外层时分别定义如下：
4.如权利要求1或2所述的仿真方法，其特征在于，将所述环形结构沿角度方向分块，不同晶相或铁电性的扇环或四边形定义不同的铁电模型参数，即将不同铁电性的晶粒记作A和B，其Pr，PS，EC不同，分别记作Pr(A),PS(A),EC(A
5.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，用Sentaurus TCAD软件实现。
...【技术特征摘要】
1.一种面向高密度存储的三维环状铁电电容的仿真方法，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将处于直角坐标系轴线上的扇环或四边形再等分为更小的扇环或四边形。
3.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，将所述环形结构沿半径方向进行分层，得到内层和外层的扇环或四边形，分别对内层和外层的扇环或四边形定义不同的铁电模型参数，即内侧和外侧的pr，ps，ec不同，将其分别记作pr(in)，ps(in)，ec(in),pr(out),ps(out),ec(out针对每个扇环或四边形，当其中心位置和环形结构圆心的交点连线和直角坐标系x轴的夹角为θi时，根据其在内层或外层定义直角坐标系下的铁电preisach模型...
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