專利名稱：測(cè)量金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管有效電流通道長(zhǎng)度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種測(cè)量晶體管有效電流通道長(zhǎng)度的方法，尤指一種通過(guò)提供三個(gè)補(bǔ)償因子以計(jì)算有效電流通道長(zhǎng)度并能更精確測(cè)量晶體管的源極與漏極位置的測(cè)量金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管有效電流通道長(zhǎng)度的方法。
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圖1，圖1為一金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)10的縱剖視圖。晶體管10至少包含有一柵極(gate)12，一源極(source)14，一漏極(drain)16以及一硅基底(silicon substrate)18。晶體管10的有效電流通道長(zhǎng)度指位于源極14與漏極16之間的電流通道22的長(zhǎng)度。晶體管10依據(jù)不同類型(如基本的NMOS或PMOS型)，都有分別對(duì)應(yīng)的啟始電壓(threshold voltage)，晶體管10只有在其柵極12被施加一其絕對(duì)值大于此一啟始電壓的電壓時(shí)，才會(huì)于其源極14以及漏極16之間形成電流通道22，在這種情況下時(shí)，晶體管10的源極14與硅基底18都是接地，也就是等同于源極14被外接一相當(dāng)于零電位的電壓。此外，只要當(dāng)柵極12被施以的電壓的絕對(duì)值大于晶體管10的啟始電壓就會(huì)有電流通道22的形成并使得電流得以于其中流通，否則此晶體管10就會(huì)一直保持于截止(cutoff)狀態(tài)，亦即晶體管10會(huì)維持在不可導(dǎo)電(non-conductive)的狀態(tài)。
習(xí)知測(cè)量晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度的方法，通常會(huì)將各種晶體管的電流通道22內(nèi)的載子移動(dòng)率(carrier mobility)視為一個(gè)常數(shù)(constant)或?qū)⑤d子移動(dòng)率視為與柵極偏壓成正比關(guān)來(lái)加以推算，而這樣的簡(jiǎn)化只是假設(shè)晶體管10于測(cè)量時(shí)施予柵極12的電壓一直保持固定不變。然而，這樣的假設(shè)與實(shí)際的情形有些出入，因?yàn)檩d子移動(dòng)率實(shí)際上是與柵極12的電壓VGS及晶體管10的啟始電壓VT之間的大小差異值VGT(＝VGS-VT)有關(guān)。因此有些測(cè)量技術(shù)即提出以差異值VGT視為常數(shù)的方式來(lái)取代原先以柵極偏壓視為常數(shù)的方式，以正確地推算出晶體管的有效通道長(zhǎng)度。而在這些方法中，其準(zhǔn)確性可得到一定程度的改善，但晶體管10的源極12與漏極14之間與偏壓有關(guān)的串聯(lián)電阻大小卻未被考慮到。在一般的電流-電壓(I-V)逼近法中常見的問(wèn)題即是通道長(zhǎng)度偏移ΔL以及串聯(lián)電阻RDS需同時(shí)測(cè)量得，然后再假設(shè)串聯(lián)電阻RDS獨(dú)立于所施加的偏壓(bias-independent)以從線性的電流-電壓線性方程式(linear I-Vequation)求出通道長(zhǎng)度偏移ΔL。然而，實(shí)際上串聯(lián)電阻RDS卻是附屬于所施加的偏壓(bias-dependent)，進(jìn)而使得求得通道長(zhǎng)度偏移ΔL的唯一解變成不可能。
請(qǐng)參閱圖2，圖2為圖1金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管10與一對(duì)應(yīng)的光罩20的縱剖視圖。光罩20用來(lái)于晶體管10的制造過(guò)程中以微影顯像(lithography)以及蝕刻(etching)的方式來(lái)形成晶體管10的柵極12，而晶體管10的源極14與漏極16則是用離子布植(ion implantation)的方式形成。在微影顯像以及蝕刻的過(guò)程中，光罩20的光罩長(zhǎng)度Lmask與柵極12的柵極長(zhǎng)度Lgate會(huì)因?yàn)檎`差產(chǎn)生一多晶硅柵極的偏移長(zhǎng)度(polysilicon gate lithography bias)Lbias，而使得光罩長(zhǎng)度Lmask與柵極長(zhǎng)度Lgate并不相等。需說(shuō)明的，光罩長(zhǎng)度Lmask與柵極長(zhǎng)度Lgate兩者間的長(zhǎng)度并不一定如圖2所示那般光罩長(zhǎng)度Lmask大于柵極長(zhǎng)度Lgate，在此只是為求說(shuō)明方便，故采用了光罩長(zhǎng)度Lmask大于柵極長(zhǎng)度Lgate的情況。另外，晶體管10內(nèi)可能另具有一冶金通道(metallurgicalchannel)23，冶金通道23的長(zhǎng)度被定義為從源極14邊緣至漏極16邊緣之間的距離，而晶體管10的有效電流通道長(zhǎng)度Leffective在定義中則會(huì)比冶金通道長(zhǎng)度23稍長(zhǎng)一些。
習(xí)知的方法在計(jì)算晶體管10的有效電流通道長(zhǎng)度Leffective時(shí)，利用源極14與漏極16間的電壓以及電流來(lái)加以計(jì)算。圖2用來(lái)說(shuō)明測(cè)量晶體管有效電流通道長(zhǎng)度的其中一種叫做電流與電壓(I-V)的測(cè)量有效電流通道長(zhǎng)度的方法，其通過(guò)下列式子來(lái)求出有效電流通道的等效電阻RCHANNELRchannel=LeffectiveμeffCoxW(Vgate-Vt)=VdsIds---(1)]]>其中Leffective為晶體管10的有效電流通道長(zhǎng)度；μeff為電流通道內(nèi)有效載子移動(dòng)率(effective mobility)；Cox為柵極氧化層的單位面積電容(gate oxide capacitance per unitarea)；W為晶體管10的寬度；Vgate為施于晶體管柵極12的電壓；Vthreshold為晶體管10的啟始電壓；Vds為源極14與漏極16間的電壓(source-drain voltage)；Ids為源極14與漏極16間的電流(source-drain current)。
因此，先算出有效電流的通道長(zhǎng)度Leffective后，再利用上述方程式(1)即可得到有效電流通道的等效電阻Rchannel，如此一來(lái)即得以建立此晶體管10的一維電路模型。然而此方法僅能單純地測(cè)量有效電流通道的長(zhǎng)度Leffective，對(duì)于其他參數(shù)如偏移長(zhǎng)度Lbias以及柵極12與源極14、漏極16的重疊部份長(zhǎng)度2Loverlap均無(wú)以求得，而這樣的結(jié)果在試圖確立晶體管10的源極14與漏極16接面位置時(shí)便遭遇了很大的困難。
本發(fā)明所提供的測(cè)量金氧半場(chǎng)效晶體管(MOSFET)有效電流通道長(zhǎng)度(effective channel length)的方法。其中該晶體管包含有一硅基底(silicon substrate)、一柵極(gate)、一漏極(drain)以及一源極(source)，而當(dāng)該硅基底以及該源極均接地且該柵極被施以一其絕對(duì)值大于該晶體管之一啟始電壓(threshold voltage)的電壓時(shí)，一電流通道會(huì)形成于該晶體管的漏極及源極之間，且該晶體管于同一時(shí)間內(nèi)操作于一積累狀態(tài)(accumulation)或是一反轉(zhuǎn)狀態(tài)(inversion)。該測(cè)量方法包含有a.于該晶體管操作于該反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)測(cè)量該柵極之一第一柵極等效電容，且于該柵極于接地狀態(tài)時(shí)測(cè)量該柵極之一第二柵極等效電容，并根據(jù)該第一及第二等效柵極電容計(jì)算出一第一補(bǔ)償因子，該第一補(bǔ)償因子等于該第一柵極等效電容除以該第二柵極等效電容；b.于該晶體管操作于該積累狀態(tài)時(shí)測(cè)量該源極、漏極與該柵極重疊部分之一第一重疊等效電容，且于該柵極于接地狀態(tài)時(shí)測(cè)量該源極、漏極與該柵極重疊部分之一第二重疊等效電容，并根據(jù)該第一及第二等效重疊電容計(jì)算出一第二補(bǔ)償因子，該第二補(bǔ)償因子等于該第一重疊等效電容除以該第二重疊等效電容；c.根據(jù)該第一及第二補(bǔ)償因子計(jì)算出一第三補(bǔ)償因子，該第三補(bǔ)償因子等于該第二補(bǔ)償因子除以該第一補(bǔ)償因子；以及d.根據(jù)該第一、第二及第三補(bǔ)償因子計(jì)算出該源極、該漏極與該柵極重疊部分的長(zhǎng)度以及該晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度。
相較于習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明提供一種改良式的電容電壓(C-V)的測(cè)量晶體管有效通道長(zhǎng)度的方法，此種方法利用計(jì)算晶體管分別操作于積累狀態(tài)或是反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的等效電容，經(jīng)由一連串的運(yùn)算式推導(dǎo)出有效電流通道長(zhǎng)度以及相關(guān)的電性特征值，而能更正確地測(cè)量有效電流通道長(zhǎng)度以及晶體管內(nèi)源極與漏極的位置。
圖示的符號(hào)說(shuō)明10 晶體管 12 柵極14 源極 16 漏極18 硅基底 22 電流通道23 冶金通道 33、35 空乏區(qū)具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2及圖3。圖3為圖1金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管10操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)(inversion)時(shí)的等效電容示意圖。金氧半場(chǎng)效晶體管10于本說(shuō)明中采用N型金屬氧化半導(dǎo)體晶體管(NMOS)為例，同時(shí)為求簡(jiǎn)化但明了起見，圖3及圖4僅以晶體管10的左半部(即源極14)來(lái)做說(shuō)明。如上所述，晶體管10包含有一柵極12，一源極14以及一硅基底18。當(dāng)欲將晶體管10操作在反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，須將晶體管10的源極14與硅基底18接地，并對(duì)晶體管10的柵極12施予一大于晶體管10的啟始電壓VT的正電壓，如此一來(lái)，晶體管10才會(huì)于其源極14與漏極16間形成電流通道22，且此時(shí)晶體管10于柵極12處會(huì)產(chǎn)生一用斜線所標(biāo)示的空乏區(qū)(depletionregion)33。當(dāng)晶體管10操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，晶體管10的單位長(zhǎng)度等效電容Cinversion等于柵極12單位長(zhǎng)度的柵極等效電容Cgate、晶體管10單位長(zhǎng)度邊緣電容2Cfringing以及晶體管10單位長(zhǎng)度雜散電容Coffset/W三者的總和，故此時(shí)晶體管10的單位長(zhǎng)度等效電容Cinversion可以以下列式子表示Cinversion＝Cgate+2Cfringing+Coffset/W其中，W為晶體管10的寬度。
請(qǐng)參考圖4，圖4為圖1金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管10操作于積累狀態(tài)(accumulation)時(shí)的等效電容示意圖。當(dāng)晶體管10操作于積累狀態(tài)時(shí)，晶體管10的源極14及硅基底18亦均接地，而晶體管10的柵極12則被施1予一負(fù)電壓。此時(shí)晶體管10的柵極12外接負(fù)電壓的結(jié)果將使得晶體管10的源極14的接面(junction)水平往右方向(也就是往晶體管10的漏極16的方向)擴(kuò)張，且晶體管10亦會(huì)于其源極14的垂直方向產(chǎn)生另一空乏區(qū)35，所以此時(shí)晶體管10的單位長(zhǎng)度等效電容Caccumulation等于單位長(zhǎng)度柵極12與源極14重疊部份的重疊等效電容Coverlap、單位長(zhǎng)度邊緣電容2Cfringing以及單位長(zhǎng)度雜散電容Coffset/W的總和，亦即此時(shí)晶體管10單位長(zhǎng)度等效電容Caccumulation可以以下列式子表示Caccumulation＝Coverlap+2Cfringing+Coffset/W此外，重疊部份的有效長(zhǎng)度Loverlap，eff等于晶體管重疊部份的電容(即重疊等效電容Coverlap)除以晶體管10的柵極氧化層的單位面積電容(gateoxide capacitance per unit area)Cox，亦即Loverlap，eff＝Coverlap/Cox。
由前述可知，當(dāng)晶體管10操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，其柵極12會(huì)有空乏現(xiàn)象的產(chǎn)生。而當(dāng)晶體管10操作于積累狀態(tài)時(shí)，除了其柵極12與源極14或是與漏極16的重疊部份的接面(junction)在水平方向會(huì)有擴(kuò)張外，晶體管10在垂直方向亦有空乏區(qū)35的產(chǎn)生。正因?yàn)樯鲜鰞煞N情況，本發(fā)明在此導(dǎo)入了一第一補(bǔ)償因子(compensation factor)θ″與一第二補(bǔ)償因子θ′來(lái)求出晶體管10的有效通道長(zhǎng)度Leffective以及其多晶硅柵極的偏移長(zhǎng)度Lbias等值，其中第一補(bǔ)償因子θ″為當(dāng)晶體管10操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)所求出，而第二補(bǔ)償因子θ′則是當(dāng)晶體管10操作于積累狀態(tài)操作下時(shí)所求出。第一補(bǔ)償因子θ″等于晶體管10操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)其柵極12外接一第一電壓時(shí)(即Vg＝Vcc時(shí))柵極10的單位長(zhǎng)度的第一柵極等效電容Cgate(Vg＝Vcc)與未外加電壓時(shí)(即Vg＝0時(shí))柵極10的單位長(zhǎng)度的第二柵極等效電容Cgate(Vg＝0)的比值，其中此第一電壓相對(duì)于零電位的源極14以及硅基底18而言為一正電位。第一補(bǔ)償因子θ″用來(lái)補(bǔ)償晶體管10于反轉(zhuǎn)狀態(tài)下操作時(shí)所產(chǎn)生的空乏現(xiàn)象，其可以下列式子來(lái)表示θ″＝Cgate(Vg＝Vcc)/Cgate(Vg＝0)第二補(bǔ)償因子θ′則等于晶體管10的柵極12外接一預(yù)定的第二電壓時(shí)(即Vg＝-Vcc時(shí))柵極12與源極及漏極重疊度份的單位長(zhǎng)度第一重疊等效電容Coverlap(Vg＝-Vcc)與晶體管的單位長(zhǎng)度柵極12不接電壓時(shí)(即Vg＝0時(shí))第二重疊等效電容Coverlap(Vg＝0)兩者的比值，而此預(yù)定的第二電壓相對(duì)于接地的晶體管的硅基底18及源極14而言為一負(fù)電壓，故第二補(bǔ)償因子θ′可以下列式子來(lái)表示θ′＝Coverlap(Vg＝-Vcc)/Coverlap(Vg＝0)本發(fā)明另外有一第三補(bǔ)償因子θ為上述第二補(bǔ)償因子θ′與第一補(bǔ)償因子θ″兩者的比值，即θ＝θ′/θ″，因此第三補(bǔ)償因子相對(duì)子第一以及第二補(bǔ)償因子而言將會(huì)最后被求得。再加上晶體管10的柵極12分別與其源極14、漏極16的重疊部份的有效長(zhǎng)度Loverlap，eff除以第三補(bǔ)償因子θ，可以得到晶體管10的柵極12與源極14、漏極16重疊部份的長(zhǎng)度Loverlap，即Loverlap＝Loverlap，eff/θ。另外，因重疊部份的有效長(zhǎng)度Loverlap，eff等于重疊等效電容Coverlap除以柵極氧化層的單位面積電容Cox，由此可以繼續(xù)計(jì)算出重疊等效電容Coverlap。且因?yàn)榫w管10的單位長(zhǎng)度邊緣電容2Cfringing與單位長(zhǎng)度雜散電容Coffset/W已經(jīng)可由現(xiàn)有的測(cè)量技術(shù)得知，故晶體管操作于積累狀態(tài)時(shí)的單位長(zhǎng)度等效電容Caccumulation也因此得以順利求得。
請(qǐng)參閱圖5，圖5為多個(gè)晶體管等效電容的電容值與柵極電壓的關(guān)系圖，其中上述的多個(gè)晶體管具有相同的柵極長(zhǎng)度Lgate，且當(dāng)晶體管操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)采用了多種不同的光罩長(zhǎng)度Lmask并因而得到不同的等效電容Cinversion。在不同光罩長(zhǎng)度Lmask皆可測(cè)量出晶體管等效電容Cinversion的情況下，由于晶體管的單位長(zhǎng)度等效電容Cinversion等于柵極單位長(zhǎng)度等效電容(也就是柵極等效電容Cgate)與單位長(zhǎng)度邊緣電容2Cfringing以及單位長(zhǎng)度雜散電容Coffset/W的總和(即Cinversion＝Cgate+2Cfringing+Coffset/W)，所以在單位長(zhǎng)度雜散電容Coffset/W以及單位長(zhǎng)度邊緣電容Cfringing已知的情況下可以推導(dǎo)出柵極等效電容Cgate。在計(jì)算出柵極等效電容Cgate之后，晶體管柵極的長(zhǎng)度Lgate便可由公式Lgate=Cgate(Lref1-Lref2)Cinversion1-Cinversion2]]>計(jì)算出來(lái)，其中Lref1與Lref2分別代表不同的光罩長(zhǎng)度，而Cinversion1與Cinversion2則分別代表不同的光罩長(zhǎng)度下所計(jì)算出來(lái)的對(duì)應(yīng)等效電容。然后一些晶體管相關(guān)的特征值，如偏移長(zhǎng)度Lbias以及最重要的有效電流通道Leffective就能通過(guò)本發(fā)明的方法跟著得知。
請(qǐng)參閱圖2及圖6，圖6列出了本發(fā)明于計(jì)算出晶體管有效電流通道長(zhǎng)度Leffective所需的運(yùn)算式。運(yùn)算式(101)表示有效電流通道長(zhǎng)度Leffective等于光罩長(zhǎng)度Lmask減去一預(yù)定待求的長(zhǎng)度ΔL(如圖2所示，有效電流通道長(zhǎng)度Leffective＝光罩長(zhǎng)度Lmask-偏移長(zhǎng)度Lbias-重疊長(zhǎng)度2Loverlap)，其中此預(yù)定待求的長(zhǎng)度ΔL等于晶體管于微影與蝕刻過(guò)程中所產(chǎn)生的偏移長(zhǎng)度Lbias與晶體管的柵極與源極重疊部份長(zhǎng)度Loverlap以及漏極重疊部份長(zhǎng)度Loverlap的總和，如運(yùn)算式(102)所示。運(yùn)算式(103)為晶體管10分別操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)單位長(zhǎng)度等效電容Cinversion的表示式，如前所述，當(dāng)晶體管操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)其單位長(zhǎng)度等效電容Cinversion等于其單位長(zhǎng)度的柵極等效電容Cgate加上單位長(zhǎng)度邊緣電容2Cfringing以及單位長(zhǎng)度雜散電容Coffset/W的總和。運(yùn)算式(104)則為晶體管操作于積累狀態(tài)時(shí)等效電容Caccumulation的表示式，如前所述，當(dāng)晶體管操作于積累狀態(tài)時(shí)，其單位長(zhǎng)度等效電容Caccumulation等于晶體管柵極與源極及漏極重疊部份的單位長(zhǎng)度等效電容(也就是重疊等效電容Coverlap)與單位長(zhǎng)度邊緣電容Cfringing與雜散電容Coffset的總和。運(yùn)算式(105)與(106)則列出了第一補(bǔ)償因子θ′與第二補(bǔ)償因子θ″的計(jì)算方法，而運(yùn)算式(107)則說(shuō)明了第三補(bǔ)償因子θ為第一補(bǔ)償因子θ′與第二補(bǔ)償因子θ″兩者的比值。在求出第三補(bǔ)償因子θ之后，可以繼續(xù)利用運(yùn)算式(108)得到運(yùn)算式(109)所需的晶體管柵極分別與源極及漏極重疊部份的有效長(zhǎng)度Loverlap，eff，以繼續(xù)計(jì)算重疊等效電容Coverlap。而柵極等效電容Cgate的電容值在不同光罩長(zhǎng)度所對(duì)應(yīng)不同晶體管操作于反轉(zhuǎn)狀態(tài)的情況下由運(yùn)算式(103)所求出，另外晶體管10的偏移長(zhǎng)度Lbias等于光罩長(zhǎng)度Lmask減去晶體管10的柵極長(zhǎng)度Lgate，如運(yùn)算式(110)所示。如此一來(lái)，透過(guò)上述的運(yùn)算，可以得到晶體管10的有效電流通道長(zhǎng)度Leffective以及晶體管10的源極與漏極的確切位置等數(shù)值以供使用。
相較于習(xí)知技術(shù)，本發(fā)明提供一種改良式的電容電壓(C-V)的測(cè)量晶體管有效通道長(zhǎng)度的方法，此種方法利用計(jì)算晶體管分別操作于積累狀態(tài)或是反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的等效電容，經(jīng)由一連串的運(yùn)算式推導(dǎo)出有效電流通道長(zhǎng)度以及相關(guān)的電性特征值，而能更正確地測(cè)量有效電流通道長(zhǎng)度以及晶體管內(nèi)源極與漏極的位置。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡一本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾皆應(yīng)屬本發(fā)明專利的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種求出一金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度的方法，該晶體管包含有一硅基底、一柵極、一漏極以及一源極，其特征是當(dāng)該硅基底以及該源極均接地且該柵極被施以一其絕對(duì)值大于該晶體管的啟始電壓的電壓時(shí)，一電流通道會(huì)形成于該晶體管的漏極及源極之間，且該晶體管于同一時(shí)間內(nèi)操作于一積累狀態(tài)或是一反轉(zhuǎn)狀態(tài)，該方法包含有于該晶體管操作于該反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)測(cè)量該柵極之一第一柵極等效電容，且于該柵極于接地狀態(tài)時(shí)測(cè)量該柵極之一第二柵極等效電容，并根據(jù)該第一及第二等效柵極電容計(jì)算出一第一補(bǔ)償因子，該第一補(bǔ)償因子等于該第一柵極等效電容除以該第二柵極等效電容；于該晶體管操作于該積累狀態(tài)時(shí)測(cè)量該源極、漏極與該柵極重疊部分的一第一重疊等效電容，且于該柵極于接地狀態(tài)時(shí)測(cè)量該源極、漏極與該柵極重疊部分的一第二重疊等效電容，并根據(jù)該第一及第二等效重疊電容計(jì)算出一第二補(bǔ)償因子，該第二補(bǔ)償因子等于該第一重疊等效電容除以該第二重疊等效電容；根據(jù)該第一及第二補(bǔ)償因子計(jì)算出一第三補(bǔ)償因子，該第三補(bǔ)償因子等于該第二補(bǔ)償因子除以該第一補(bǔ)償因子；以及根據(jù)該第一、第二及第三補(bǔ)償因子計(jì)算出該源極、該漏極與該柵極重疊部分的長(zhǎng)度以及該晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是當(dāng)該晶體管操作于該反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，該晶體管單位長(zhǎng)度的等效電容等于該晶體管的單位長(zhǎng)度的柵極等效電容與該晶體管單位長(zhǎng)度的邊緣電容以及該晶體管單位長(zhǎng)度的雜散電容三者的總和。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是當(dāng)該晶體管操作于該積累狀態(tài)時(shí)，該晶體管單位長(zhǎng)度的等效電容等于該晶體管單位長(zhǎng)度的柵極與該源極、該漏極重疊部份的重疊等效電容與該晶體管單位長(zhǎng)度的邊緣電容以及該晶體管單位長(zhǎng)度的雜散電容三者的總和。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征是該晶體管的柵極與該源極、該漏極的重疊部份的有效長(zhǎng)度等于該重疊等效電容除以該晶體管的柵極氧化層的單位面積電容。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是該重疊部份的有效長(zhǎng)度除以該第三補(bǔ)償因子可以得到該晶體管的柵極與該源極以及該漏極的一重疊部份的長(zhǎng)度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征是該有效電流通道長(zhǎng)度等于該晶體管于制造時(shí)使用的一光罩長(zhǎng)度減去一預(yù)定待求的長(zhǎng)度，該預(yù)定待求的長(zhǎng)度等于該晶體管的柵極于蝕刻形成時(shí)所產(chǎn)生的一偏差長(zhǎng)度以及該晶體管的柵極分別與該晶體管的源極以及漏極的該重疊部份的長(zhǎng)度的總和。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征是該偏差長(zhǎng)度等于該光罩長(zhǎng)度減去該晶體管的柵極的長(zhǎng)度。
8.一種求出一金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度的方法，該晶體管包含有一硅基底、一柵極、一漏極以及一源極，其特征是當(dāng)該硅基底以及該源極均接地且該柵極被施以一其絕對(duì)值大于該晶體管的啟始電壓的電壓時(shí)，一電流通道會(huì)形成于該晶體管的漏極及源極之間，且該晶體管于同一時(shí)間內(nèi)操作于一積累狀態(tài)或是一反轉(zhuǎn)狀態(tài)，該方法包含有于該晶體管操作于該反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)測(cè)量該柵極的一第一柵極等效電容，且于該柵極于接地狀態(tài)時(shí)測(cè)量該柵極發(fā)一第二柵極等效電容，并根據(jù)該第一及第二等效柵極電容計(jì)算出一第一補(bǔ)償因子；于該晶體管操作于該積累狀態(tài)時(shí)測(cè)量該源極、漏極與該柵極重疊部分發(fā)一第一重疊等效電容，且于該柵極于接地狀態(tài)時(shí)測(cè)量該源極、漏極與該柵極重疊部分發(fā)一第二重疊等效電容，并根據(jù)該第一及第二等效重疊電容計(jì)算出一第二補(bǔ)償因子；根據(jù)該第一及第二補(bǔ)償因子計(jì)算出一第三補(bǔ)償因子；以及根據(jù)該第一、第二及第三補(bǔ)償因子計(jì)算出該源極、該漏極與該柵極重疊部分的長(zhǎng)度以及該晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是該第一補(bǔ)償因子等于該第一柵極等效電容除以該第二柵極等效電容。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是該第二補(bǔ)償因子等于該第一重疊等效電容除以該第二重疊等效電容。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是該第三補(bǔ)償因子等于該第二補(bǔ)償因子除以該第一補(bǔ)償因子。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是當(dāng)該晶體管操作于該反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，該晶體管單位長(zhǎng)度的等效電容等于該晶體管的柵極單位長(zhǎng)度的柵極等效電容與該晶體管單位長(zhǎng)度的邊緣電容(fringing capacitance)以及該晶體管單位長(zhǎng)度的雜散電容三者的總和。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征是當(dāng)該晶體管操作于該積累狀態(tài)時(shí)，該晶體管單位長(zhǎng)度的等效電容等于該晶體管單位長(zhǎng)度的柵極與該源極、該漏極重疊部份的重疊等效電容與該晶體管單位長(zhǎng)度的邊緣電容以及該晶體管單位長(zhǎng)度的雜散電容三者的總和。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征是該晶體管的柵極與該源極、該漏極的重疊部份的有效長(zhǎng)度等于該重疊等效電容除以該晶體管的柵極氧化層的單位面積電容。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征是該重疊部份的有效長(zhǎng)度除以該第三補(bǔ)償因子可以得到該晶體管的柵極與該源極以及該漏極的一重疊部份的長(zhǎng)度。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征是該有效電流通道長(zhǎng)度等于該晶體管于制造時(shí)使用的一光罩長(zhǎng)度減去一預(yù)定待求的長(zhǎng)度，該預(yù)定待求的長(zhǎng)度等于該晶體管的柵極于蝕刻形成時(shí)所產(chǎn)生的一偏差長(zhǎng)度以及該晶體管的柵極分別與該晶體管的源極以及漏極的該重疊部份的長(zhǎng)度的總和。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征是該偏差長(zhǎng)度等于該光罩長(zhǎng)度減去該晶體管的柵極的長(zhǎng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種測(cè)量金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管有效電流通道長(zhǎng)度的方法，通過(guò)提供一第一補(bǔ)償因子、一第二補(bǔ)償因子及一第三補(bǔ)償因子以測(cè)量一金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效晶體管的有效電流通道長(zhǎng)度以及該晶體管的柵極、漏極及源極重疊長(zhǎng)度；該第一補(bǔ)償因子可通過(guò)測(cè)量該晶體管的兩柵極等效電容來(lái)計(jì)算出，該第二補(bǔ)償因子可通過(guò)測(cè)量該晶體管的兩重疊等效電容來(lái)計(jì)算出，而該第三補(bǔ)償因子則等于該第二補(bǔ)償因子除以該第一補(bǔ)償因子；本發(fā)明利用計(jì)算晶體管分別操作于積累狀態(tài)或是反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)的等效電容，經(jīng)由一連串的運(yùn)算式推導(dǎo)出有效電流通道長(zhǎng)度以及相關(guān)的電性特征值，而能更正確地測(cè)量有效電流通道長(zhǎng)度以及晶體管內(nèi)源極與漏極的位置。
文檔編號(hào)H01L21/66GK1476067SQ0212983
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2002年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月15日
發(fā)明者黃恒盛, 洪允錠, 林仕杰, 李岳勛 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司