【手続補正書】
【提出日】平成23年2月22日(2011.2.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に設けられた多結晶半導体薄膜に設けられた薄膜トランジスタの電気特性を求めるシミュレータによりシミュレーションする方法であって、
予め定められた基準となるトランジスタおよび前記薄膜トランジスタの電流―電圧特性値又は容量―電圧特性値の測定値を入力装置から入力して記憶するステップと、
ＣＰＵは記憶された前記電流―電圧特性値又は容量―電圧特性値の測定値を読み出し予め定められた演算式により前記基準となるトランジスタおよび前記薄膜トランジスタのコンダクタンスをそれぞれ求めるステップと、
前記ＣＰＵは前記基準となるトランジスタおよび前記薄膜トランジスタのコンダクタンスから予め定められた演算式により移動度をそれぞれ求めるステップと、
前記ＣＰＵは前記基準となるトランジスタおよび前記薄膜トランジスタの移動度を予め定められた演算式で補間近似するステップと、
前記ＣＰＵは前記基準となるトランジスタおよび前記薄膜トランジスタの各移動度μの逆数の差値を求めクーロン散乱移動度を算出するステップと
前記ＣＰＵは前記逆数の差値から求められたクーロン散乱移動度の実験値と、予め定められた演算式により求められるクーロン散乱移動度の計算値が合致するように演算式中のクーロン散乱中心密度を算出するステップと、
前記ＣＰＵは算出した前記クーロン散乱中心密度を、前記シミュレータに反映させ、前記薄膜トランジスタの電気特性をシミュレーションするステップと、
前記ＣＰＵは前記シミュレータがシミュレーションした電気特性を出力するステップとを具備してなることを特徴とする薄膜トランジスタの電気特性を求めるシミュレータによりシミュレーションする方法。
【請求項２】
絶縁基板上に設けられた多結晶半導体薄膜に設けられた薄膜トランジスタの電気特性を求めるシミュレータによりシミュレーションする方法において、
薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるクーロン散乱中心密度Ｎ(Ｃoulomb)を求める方法であって、
（１）ゲート電圧Ｖｇを変えて薄膜トランジスタ及び基準となるＴＦＴの各移動度を測定するステップと、
（２）ゲート電圧Ｖｇに対する前記薄膜トランジスタ及び前記基準となるＴＦＴの実効電界Ｅeffを、
Ｅeff = (Ｑd＋η×Ｑi)                                ・・・・・  式（１）
式（１）の計算式を用いてＣＰＵにより計算するステップと、
なお      Qd：空乏層電荷
Qi：反転層電荷
η：定数
（３）前記ＣＰＵは、前記薄膜トランジスタ及び前記基準となるＴＦＴの実効電界Ｅeffを横軸に、測定された移動度を縦軸にとってプロットし、任意の実効電界Ｅeffにおける移動度を補間近似から求めるステップと、
（４）任意の実効電界Ｅeffにおいて、前記薄膜トランジスタの移動度μ(poly)の逆数から前記基準となるＴＦＴの移動度μ(ref)の逆数を引き算し、その逆数をとった移動度μ(Ｃoulomb)を、
μ（Ｃoulomb）＝｛1／μ（poly）−1／μ（ref）｝-1          ・・・・・式（２）
式（２）の計算式を用いて前記ＣＰＵにより算出するステップと、
（５）任意の実効電界Ｅeffにおける自由キャリア密度ｎを、
ｎ＝｛ε0εsi×Ｅeff / q - Ｑd｝/(η×tinv)              ・・・・・式（３）
なお、tinv：チャネル領域における反転層厚さ
式（３）の演算式を用いて前記ＣＰＵにより計算するステップと、
（６）前記ＣＰＵは、薄膜トランジスタの自由キャリア密度ｎを横軸に、クーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)を縦軸にとってプロットするステップと、
（７）前記ＣＰＵは、ステップ（６）で求めたクーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)のｎ依存性と、
μ（Ｃｏｕｌｏｍｂ）＝｛３０（２π）１／２・（ε０εｓｉ）２・ａ２・（ｋＴ）３／２｝／｛Ｎ（Ｃｏｕｌｏｍｂ）・ｑ３・ｆ２・（ε０εｓｉ・ｋＴ／ｑ２  ／ｎ）１／２・ｍ１／２｝
・・・・・式（４）
ここで
ε0：真空の誘電率  [F/cm]
εsi：Siの誘電率
a：格子定数  [cm]
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：温度
q：電荷量（=1.7×1019）  [C]
f：ダングリングボンドの占有確率
n：自由キャリア密度  [/cm3]
m：有効質量（=m0×mn）
n：電子の有効質量
式（４）の計算式を用いて計算したクーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)のｎ依存性が一致するように、クーロン散乱中心密度Ｎ(Ｃoulomb)を決めるステップ
とを含むことを特徴とする多結晶半導体薄膜に設けられた薄膜トランジスタのチャネル領域に含まれるクーロン散乱中心密度Ｎ(Ｃoulomb)をシミュレ−ションする方法。
【請求項３】
前記基準となるトランジスタの移動度は、バルクＳｉに形成されたトランジスタの移動度、ＳＯＩ基板に形成されたトランジスタの移動度、または多結晶シリコンに形成された薄膜トランジスタで移動度が高いもののうちいずれか1つの移動度であること、あるいはそれらのフォノン散乱移動度であることを特徴とする請求項１又は２記載の薄膜トランジスタの電気特性を求めるシミュレータによりシミュレーションする方法。
【請求項４】
前記基準となるトランジスタの移動度及び薄膜トランジスタの移動度には、実効移動度を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の薄膜トランジスタの電気特性を求めるシミュレータによりシミュレーションする方法。
【請求項５】
前記基準となるトランジスタの移動度及び薄膜トランジスタの移動度には、電界効果移動度を用いることを特徴とする請求項1又は２に記載の薄膜トランジスタの電気特性を求めるシミュレータによりシミュレーションする方法。
【請求項６】
プログラムされたコンピューターによって、多結晶半導体薄膜に形成された薄膜トランジスタの電気特性をシミュレーションするための物理解析モデルであって、
多結晶半導体薄膜に形成された薄膜トランジスタの移動度を、クーロン散乱移動度、フォノン散乱移動度、そして表面ラフネス散乱移動度の３つの移動度の逆数和によって決める計算式と、
前記薄膜トランジスタの移動度の最大値を、主としてクーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)によって決める計算式と、
前記クーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)を、クーロン散乱中心密度によって決める計算式とを含むことを特徴とする物理解析モデル。
【請求項７】
前記プログラムされたコンピューターは、前記クーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)を、予め定められた基準となるトランジスタの移動度μ（ref）および多結晶半導体薄膜に設けられた薄膜トランジスタの移動度μ（poly）の逆数の差で表される下記式（５）
μ（Ｃoulomb）＝｛1／μ（poly）−1／μ（ref）｝-1          ・・・・・式（５）
を用いて計算することを特徴とする請求項６記載の物理解析モデル。
【請求項８】
前記プログラムされたコンピューターは、前記基準となるＴＦＴの移動度μ(ref)として、バルクＳｉのトランジスタの移動度、ＳＯＩ基板に形成されたトランジスタの移動度、または多結晶半導体薄膜に設けられた薄膜トランジスタの移動度が高いもののうちいずれか1つの移動度を用いて、あるいはそれらのフォノン散乱移動度を用いて演算することを特徴とする請求項６記載の物理解析モデル。
【請求項９】
前記プログラムされたコンピューターは、クーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)を、下記式（６）
μ（Ｃoulomb）＝｛３０（２π）１／２・（ε０εｓｉ）２・ａ２・（ｋＴ）３／２｝／｛Ｎ（Ｃoulomb）・ｑ３・ｆ２・（ε０εｓｉ・ｋＴ／ｑ２／ｎ）１／２・ｍ１／２｝
・・・・・式（６）
ここで
ε0：真空の誘電率  [Ｆ/cm]
εsi：Ｓｉの誘電率
a：格子定数  [cm]
ｋ：ボルツマン定数
Ｔ：温度
Ｎ(Ｃoulomb)：クーロン散乱中心密度
q：電荷量（=1.7×10-19）  [C]
f：ダングリングボンドの占有確率
n：自由キャリア密度  [/cm3]
m：有効質量（=m0×mn）
mn：電子の有効質量
を用いて計算することを特徴とする請求項６に記載の物理解析モデル。
【請求項１０】
前記プログラムされたコンピューターは、クーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)を、下記式（７）
μ（Ｃoulomb）＝ A / Ｎ(Ｃoulomb)                             ・・・・・式（７）
ここで
A：比例係数
を用いて計算することを特徴とする請求項６に記載の物理解析モデル。
【請求項１１】
前記プログラムされたコンピューターは、前記クーロン散乱中心密度に、結晶粒界密度、結晶内欠陥密度、転位密度、積層欠陥密度、界面準位密度、ダングリングボンドを伴う欠陥の密度、ドナー密度、アクセプター密度のうち少なくとも一つを用いて計算することを特徴とする請求項６項記載の物理解析モデル。
【請求項１２】
前記プログラムされたコンピューターは、前記（１）式で求めたクーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)と、前記（２）式または前記（３）式で計算したクーロン散乱移動度μ(Ｃoulomb)が一致するように前記クーロン散乱中心密度Ｎ(Ｃoulomb)を算出することを特徴とする請求項６に記載の物理解析モデル。
【請求項１３】
請求項１〜１２に記載の方法または物理モデルを含むことを特徴とする、ソフトウェア、シミュレーションソフト。
【請求項１４】
請求項１３に記載のソフトウェア、シミュレーションソフトを含むことを特徴とする、ハードウェア装置、シミュレーション装置。