申请/专利权人：山东大学

申请日：2023-09-08

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN117410194B

主分类号：H01L21/66

分类号：H01L21/66

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2024.02.02#实质审查的生效;2024.01.16#公开

摘要：本发明涉及一种SiCMOSFET各部分栅电容及器件沟道电容的精确提取方法，属于微电子领域，四部分电容为并联状态，故总栅电容CG＝2C1+C2+C3+C4；根据其它结构尺寸固定的情况下，仅改变d4或d3，测试得到不同器件的栅电容值CG，分别计算得到C4和C3，将相同尺寸和材料的栅极直接沉积在栅氧化层上，栅极与N+‑SiC之间形成的电容即为C1，通过栅极电容测试可直接得到栅电容值C1；P‑SiC形成的沟道电容C2＝CG‑C42‑C1‑C3。本发明采用器件结构设计结合电容测试线性拟合的方法，将器件的整体电容分块提取，分别精确得到了各部分的栅电容，为器件结构设计优化提供指导。

主权项：1.一种SiCMOSFET各部分栅电容及器件沟道电容的精确提取方法，其特征在于，各部分栅电容及器件沟道电容包括C1、C2、C3和C4四部分，其中C1为N+-SiC电容，C2为P-SiC形成的沟道电容，C3为纵向N-SiC电容，C4为横向N-SiC电容，d1、d2、d3分别为N+-SiC厚度、P-SiC厚度、N-SiC外延层厚度，d4为凹槽内栅极的横向宽度，四部分电容为并联状态，故总栅电容CG＝2C1+C2+C3+C4；器件的总栅电容值CG能够测试得到；根据其它结构尺寸固定的情况下，CG或C4与d4成线性关系，通过器件工艺制备出其他参数均相同，仅d4长度不同的多个MOSFET器件，测试得到不同d4器件的栅电容值CG，计算得到C4；根据其它结构尺寸固定的情况下，CG或C3与d3成线性关系，通过器件工艺制备出其他参数均相同，仅d3长度不同的多个MOSFET器件，测试得到不同d3器件的栅电容值CG，计算得到C3；将相同尺寸和材料的栅极直接沉积在栅氧化层上，栅极与N-SiC之间形成的电容即为C1，通过栅极电容测试可直接得到栅电容值C1；P-SiC形成的沟道电容C2＝CG-C42-C1-C3；计算C4的具体过程为：总栅电容CG＝2C1+C2+C3+C4，各部分电容C1,C2,C3和C4并联，由电容定义公式得C1＝εSd＝εd1Wd，C2＝εSd＝εd2Wd，C3＝εSd＝εd3Wd，C4＝εSd＝εd4Wd，其中ε为栅氧化层的介电常数，W为栅极纵向宽度，d为栅氧化层的厚度，由电容定义公式可知，其它结构尺寸固定的情况下，CG或C4与d4成线性关系；通过器件工艺制备出其他参数均相同，仅d4长度不同的多个MOSFET器件，测试得到不同d4器件的栅电容值CG，做CG-d4散点图，其中某一点a对应的d4长度为d4,1，栅电容值为y4,1，其坐标为d4,1,y4,1，对CG-d4散点图做线性拟合y＝k4x+b4，可得到斜率k4和截距b4；当d4＝0时，C4＝εd4Wd＝0，结合拟合曲线，此时的栅电容值CG对应于截距值b4＝2C1+C2+C3，拟合曲线的斜率则为单位d4长度的电容值，即k4＝y4,1-b4d4,1＝C4,1d4,1，从拟合曲线上能够看出，y4即代表CG，x即代表d4，则y4＝k4x+b4即可变换为：CG＝k4d4+b4，又因为CG＝2C1+C2+C3+C4，b4＝2C1+C2+C3，则2C1+C2+C3+C4＝k4d4+b4＝k4d4+2C1+C2+C3，得到C4＝k4d4；计算C3的具体过程为：总栅电容CG＝2C1+C2+C3+C4，各部分电容C1,C2,C3和C4并联，由电容定义公式得C1＝εSd＝εd1Wd，C2＝εSd＝εd2Wd，C3＝εSd＝εd3Wd，C4＝εSd＝εd4Wd，其中ε为栅氧化层的介电常数，W为栅极纵向宽度，d为栅氧化层的厚度，由电容定义公式可知，其它结构尺寸固定的情况下，CG或C3与d3成线性关系；通过器件工艺制备出其他参数均相同，仅d3长度不同的多个MOSFET器件，测试得到不同d3器件的栅电容值CG，做CG-d3散点图，其中某一点b对应的d3长度为d3,1，栅电容值为y3,1，其坐标为d3,1,y3,1，对CG-d3散点图做线性拟合y＝k3x+b3，可得到斜率k3和截距b3；当d3＝0时，C3＝εd3Wd＝0，结合拟合曲线，此时的栅电容值CG对应于截距值b3＝2C1+C2+C4，拟合曲线的斜率则为单位d3长度的电容值的二倍，即k3＝y3,1-b3d3,1＝2C3,1d3,1，从拟合曲线上能够看出，y3即代表CG，x即代表d3，则y3＝k3x+b3即可变换为：CG＝k3d3+b3，又因为CG＝2C1+C2+C3+C4，b3＝2C1+C2+C4，则2C1+C2+C3+C4＝k3d3+b3＝k4d4+2C1+C2+C4，得到C3＝k3d32。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 山东大学 一种SiC MOSFET各部分栅电容及器件沟道电容的精确提取方法

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