STI氧化物陷阱电荷提取方法、装置、介质和计算机设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种STI氧化物陷阱电荷提取方法、装置、介质和计算机设备，对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型。根据器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势。根据STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度，根据STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。通过建立模型确定MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势，根据STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度进而得到STI氧化层等效陷阱电荷密度，不需要借助总剂量辐照实验，通过仿真计算就能较精确地预测MOS器件的总剂量辐射效应退化，得到STI中辐射感应陷阱电荷的真实分布，从而更准确地评估MOS器件的总剂量辐射效应。

【技术实现步骤摘要】
STI氧化物陷阱电荷提取方法、装置、介质和计算机设备
本专利技术涉及半导体器件
，特别是涉及一种STI氧化物陷阱电荷提取方法、装置、介质和计算机设备。
技术介绍
航天器在空间运行过程中，会受到辐射环境释放的各种高能带电粒子的影响。这些高能粒子会与电子元器件中的各种材料相互作用并沉淀能量，在不同的材料中产生陷阱电荷或瞬态电流，从而改变器件的性能，干扰电路的正常运行，甚至造成电路的失效。其中，电子元器件持续受到电离辐射，辐射剂量不断累积时所产生的效应被称为总剂量效应(TotalIonizingDoseEffect，TID)。MOS(MetalOxideSemiconductor，金属氧化物半导体场效应晶体管)器件的特征尺寸进入深亚微米后，浅沟槽隔离氧化物(ShallowTrenchIsolation，STI)替代硅局部氧化(LocalOxidationofSilicon，LOCOS)成为主流的场氧隔离技术，辐射感应的STI氧化层陷阱电荷已成为导致器件总剂量失效的最主要原因。为了有效的评估器件的辐射可靠性，有必要准确地评估总剂量辐射诱发的STI中等效陷阱电荷密度。传统的STI中等效陷阱电荷密度评估方式，是基于总剂量辐照实验后器件的测试数据提取辐射感应的STI氧化层等效陷阱电荷密度。假设STI中的陷阱电荷在整个STI边缘或某个区域内是均匀分布，利用辐照后的测试数据才能获取STI中的等效陷阱电荷密度。基于STI中的陷阱电荷在整个STI边缘或某个区域内是均匀分布的假设与真实情况是不符合的，导致总剂量辐射效应预测的偏差。传统的STI中等效陷阱电荷密度评估方式无法准确评估MOS器件的总剂量辐射效应。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种可准确评估MOS器件的总剂量辐射效应的STI氧化物陷阱电荷提取方法、装置、介质和计算机设备。一种STI氧化物陷阱电荷提取方法，包括以下步骤：对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型；根据所述器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势；根据所述STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度；根据所述STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。一种STI氧化物陷阱电荷提取装置，包括：结构仿真模块，用于对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型；电学仿真模块，用于根据所述器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势；厚度计算模块，用于根据所述STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度；电荷计算模块，用于根据所述STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法的步骤。一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述方法的步骤。上述STI氧化物陷阱电荷提取方法、装置、介质和计算机设备，对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型。根据器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势。根据STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度，根据STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。通过建立模型确定MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势，根据STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度进而得到STI氧化层等效陷阱电荷密度，不需要借助总剂量辐照实验，通过仿真计算就能较精确地预测MOS器件的总剂量辐射效应退化，得到STI中辐射感应陷阱电荷的真实分布，从而更准确地评估MOS器件的总剂量辐射效应。附图说明图1为一实施例中STI氧化物陷阱电荷提取方法的流程图；图2为一实施例中SOIMOS器件的俯视图；图3为一实施例中SOIMOS器件沿切割线AA`的截面图；图4为一实施例中陷阱电荷提取流程示意图；图5为一实施例中利用提取的等效陷阱电荷密度仿真得到器件转移特性曲线(点线)与测试曲线(实线)的对比图；图6为一实施例中STI氧化物陷阱电荷提取装置的结构图。具体实施方式对于MOS器件，当其处于高能电离辐射下时，入射的高能带电粒子会导致MOS管内氧化层原子的电离，产生电子-空穴对。由于电离产生的电子和空穴的能量远高于生成一个新的电子-空穴对所需的能量，因此它们会进而产生更多的电子-空穴对。由于氧化层中电子的迁移率(20cm2/V·s，T＝300K)远大于空穴的迁移率(10-5cm2/V·s，T＝300K)，在电场的作用下电子一般在几个皮秒的时间内迅速离开氧化层，而空穴则缓慢向Si/SiO2界面运动。最终部分空穴会被SiO2一侧的深能级陷阱俘获而成为带正电的氧化层陷阱电荷。这些正陷阱电荷最终导致了MOS器件性能的永久性退化，如关态泄漏电流上升、阈值电压漂移等。随着特征尺寸的逐渐减小，MOS器件的栅氧厚度也在不断降低。由于总剂量辐射感应的氧化层陷阱电荷密度近似正比于氧化层厚度。因此随着栅氧化层厚度逐渐减薄，其总剂量辐射敏感性会减弱。STI消除了LOCOS边缘的“鸟嘴效应”，因而有更高的集成度。但STI氧化层厚度不随特征尺寸而缩小，一般在100nm到1000nm之间，因而对TID效应非常敏感。STI中带正电的陷阱电荷会导致与之接触的P型硅衬底耗尽甚至反型，从而形成寄生的导电沟道，导致MOS器件关态漏电流增加。这些寄生导电沟道的存在使得MOS器件无法正常关断，最终会导致集成电路静态功耗增加。对于平面MOS器件，当其处于ON偏置(栅极加电源电压，其他极接地)时，栅氧厚度以及栅氧中的电场强度都可以认为是不变的。因此，辐射在栅氧中感应的等效陷阱电荷密度可以由下式计算：ΔNot＝DKgfyfottox其中ΔNot为辐射感应氧化层等效陷阱电荷密度；D为辐照总剂量；Kg为单位剂量辐射在氧化层中感应的电子-空穴对密度；fy代表电子-空穴对产率，是电场强度的函数；fot为空穴俘获系数；tox为氧化层厚度。但STI氧化层特殊形貌导致其电场分布和氧化层厚度都是非均匀的，因此无法根据上式有效地计算STI中陷阱电荷密度。一种STI氧化物陷阱电荷提取方法，用于对MOS器件的STI等效陷阱电荷密度提取，MOS器件具体可以是SOI(Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅)、体硅等工艺下的MOS器件。如图1所示，该方法包括以下步骤：步骤S110：对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型。具体地，利用仿真工具对MOS器件的结构进行仿真模拟，得到器件结构模型以用做进行STI氧化物陷阱电荷分析。对MOS器件进行结构模拟的方式并不唯一，在一个实施例中，步骤S110中对MOS器件进行结构仿真，包括：采用TCAD(TechnologyComputerAidedDesign，半导体工艺模拟以及器件模拟工具)对MOS器件进行结构仿真。仿真过程中采用来自于代工厂的工艺条件，能尽量真实地反映出器件的原始形貌。步骤S120：根据器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势。在得到MOS器件的器件结构模型之后，利用模型对MOS器件进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种STI氧化物陷阱电荷提取方法，其特征在于，包括以下步骤：对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型；根据所述器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势；根据所述STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度；根据所述STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。

【技术特征摘要】
1.一种STI氧化物陷阱电荷提取方法，其特征在于，包括以下步骤：对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型；根据所述器件结构模型进行电学仿真，得到MOS器件在ON偏置状态下STI侧壁边缘的表面势；根据所述STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度；根据所述STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。2.根据权利要求1所述的STI氧化物陷阱电荷提取方法，其特征在于，所述对MOS器件进行结构仿真，包括：采用TCAD对MOS器件进行结构仿真。3.根据权利要求1所述的STI氧化物陷阱电荷提取方法，其特征在于，根据所述STI侧壁边缘的表面势计算STI寄生晶体管的等效栅氧厚度，包括：根据所述STI侧壁边缘的表面势，将STI氧化层区域按电场线方向划分为多个并联的晶体管单元；根据表面势方程分别计算各晶体管单元的等效栅氧厚度，得到STI寄生晶体管的等效栅氧厚度。4.根据权利要求3所述的STI氧化物陷阱电荷提取方法，其特征在于，所述根据所述STI寄生晶体管的等效栅氧厚度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度，包括：根据各晶体管单元的等效栅氧厚度，计算得到对应晶体管单元中辐射感应的氧化层等效陷阱电荷密度；根据各晶体管单元中辐射感应的氧化层等效陷阱电荷密度得到STI氧化层等效陷阱电荷密度。5.一种STI氧化物陷阱电荷提取装置，其特征在于，包括：结构仿真模块，用于对MOS器件进行结构仿真，得到器件结构模型；电学仿真模块，用于根据所述器件结构模型进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，雷志锋，张战刚，何玉娟，恩云飞，黄云，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44