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由新的Leff Extraction方法談其相關問題 高等IC製程及實驗 期末報告 陳雙源 目錄 Leff Extraction的新方法 新方法的評論 什麽是Leff？有何意義？ 其他Leff Extraction方法的引述及問題 結語 參考文獻 附錄(參考文獻[1]) 2004年5月31日Leff Extraction的新方法 IEEE Electron Device Letters, 今年的四月號，有Marin (法國人)等數人發表了MOSFET channel-length extraction 的新方法，如[1]及附件。此方法比較特別的是，它是用於inversion 與 accumulation時之IG關係，求得ΔL，而 ——————(1) 其中 = channel-length of mask = effective channel-length 茲將其方法扼要介紹如下：圖1所示爲direct tunneling gate current IG之各分量的示意圖，圖2爲作者所示一實驗資料，如預期的，在= 0V的條件下，inversion時， ， ——————(2) 圖1 [1] 圖2 [1] 於是作者於strong inversion()之情況，將(2)改寫爲 ——————(3) 其中 : 於source/drain extension (SDE) 部份的分量 : 於channel 部份的分量 另由於在accumulation時，可量得使 = ——————(4) 故作者想像一極端情況，若 ——————(5) 時恰使(3)與(4)式之相等(大小相等，方向相反)，故作者由inversion的實驗中量得總量與與的關係，得如圖3之三斜線，再由accumulation時之實驗，量得與與的關係，得三水平線。由圖3可知， 於accumulation時與無關 在時，2直線族恰相交於軸某位置，此位置即為之所在。 圖3 [1] 新方法的評論 Marin的方法可說簡單具效率，但其合理性及準確性頗有值得懷疑之處，茲列舉如下： 參考圖4及對照(3)式，可發覺第一項SDE之面積應非，而應是，而 ————————(6) 故Marin所求得的事實上是而非，也因此應無法從式(1)得到。 圖4 [3] 即使假設，故上述(1)之差異可忽略，但另一疑點是，當MOSFET於accumulation及於inversion時，會一樣嗎？參考圖4，對大多數Nano MOSFET言，皆有一LDD(lightly-doped-drain)，source亦同，故channel部與S/D部之junction已非abrupt，造成之accumulation時，S/D於junction處有一會隨改變之depletion，故之面積(或)亦隨之改變，既然如此，如何推論inversion與accumulation有相同之(或)。(作者另有推論於accumulation時與無關，但與無關，不應證(或)於inversion及accumulation時會一樣)。 關於利用tunneling current ，來作channel-length extraction實務上也有準確性的問題，因比較總是小好幾個order，不同之間之差，也是好幾個order，而、或Leff之差，尤其在Nano MOSFET時，可能只有幾倍之差，二者之間相差如此大，如何保持量測之精度？ 最後一個疑問，也是最根本的一個疑問是用(3)將inversion之漏電流分割成與兩部份，此種究竟是否是我們要的？這涉及什麽是的根本問題。 什麽是Leff？有何意義？ 觀察圖4，即知何謂Lmask、Lgate、Lmet，但何謂Leff(effective channel length)？Y. Taur於[2]及[3]中有類似的如下定義： [2]： Leff is a measure of how much gate-controlled current a MOSFET delivers in reference to the long-channel devices. [3]： Leff is a measure of how much gate-controlled current a MOSFET delivers and is therefore most suitable for circuit models. 這兩個定義雖有點不同，但差距不大，主要是long-channel devices 較有準確及大家熟知的model，而short-channel devices 因有2D effect，故一方面