[发明专利]基于集成电路制程性能变化建立模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对集成电路制程的性能变化仿真的方法，特别是建立仿真所需模型的方法。

背景技术

在集成电路制程中会产生制程波动及器件尺寸的减小，这些都将导致器件或者电路性能的不稳定。因此检验产品是否如预计的那样工作是非常有必要的。例如产品的性能如何，性能的统计分布情况又是怎样的，这些指标的仿真结果都将对于制程产生一个反馈的作用。基于此，精确地反映制程性能的变化情况就是现今关注的一个重要问题。因而衍生出一种通过离散情况模型仿真反映性能变化的方法。一种好的建模方法不仅要能够精确反映波动变化范围还要能够很方便的产生模型。

美国专利US6,795,800公开了一种建模的方法，在一片晶圆上选定总数不少于两个的晶粒作为测量点，所测量的对象是片上集成电路中的一个基本器件例如一个MOS晶体管。随机抽取其中一个待测晶粒，对于晶粒上的晶体管，测量其I-V特性，得到对应的I-V特性曲线。从I-V特性曲线中提取模型参数，将对此模型参数仿真得到的I-V特性曲线与测量得到的I-V特性曲线相比较，若两者误差在规定范围内，则以此模型参数作为初始值；若超出误差范围，则调试此模型参数直到符合误差要求，以调试值为初始值。随后对其他每一个选定的待测点，实际测量晶体管的特征数据，以前面从第一个点得到的初始值为基础计算出特征数据值，将两个值相比较，若计算值与测量值的差值在规定的误差范围内，则以此初始值提取模型参数完成建模；若偏离误差范围，则调试此初始值直到计算值与测量值的误差在规定范围之内，以调试值提取模型参数完成建模。此方法的缺点在于两个方面：1.初始值是由第一个测量点的I-V特性得到的，I-V特性并不是最能够代表器件性能的指标，而之后的建模过程中都是以初始值为基础来调试模型参数，因此所得的模型参数仿真结果可能会与实际测量数据误差较大，并不能很精确地反映制程性能变化的情况2.实施过程中，在调试第一个点的初始值以及调试其他代测点的模型参数时，需要来回往复，对于需要大量测试晶圆的任务，可能效率较低。基于此两点，现有方法并不能很好地满足检验集成电路制程的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种建立模型的方法。技术人员利用此方法建立的模型能够更精确地得到制程性能变化的情况并且建模过程效率较高。

为解决上述问题，本发明按以下步骤来建立模型：采用一片晶圆，测量片上所有器件的性能数据，然后对于所得到的性能数据进行分布统计，接着根据分布统计结果，找到所有性能数据偏离预计值或中间值最大的点所代表的器件，并挑选出器件所在的晶粒，接下来测量所选晶粒上所有器件的I-V特性值，得到测量I-V曲线，将从测量I-V曲线中提取的模型参数作为初始参数，在仿真软件中输入初始参数和器件基础参数进行建模仿真，得到仿真I-V曲线，判定仿真I-V曲线与测量I-V曲线的误差是否在允许的误差范围内，如果误差在允许范围之内，则以仿真I-V曲线所用的模型作为分析制程性能变化的模型；如果误差超出了允许范围，则需要调试初始参数来反复仿真，直到仿真I-V曲线与测量I-V曲线的误差在允许范围之内，则以仿真I-V曲线所用的模型作为分析制程性能变化的模型。

更进一步描述本发明建模方法，所述器件可以为MOS晶体管，所述允许的误差范围为10％，所述性能数据包括MOS晶体管的特征数据和由MOS晶体管构成的反相器的延迟时间，所述器件基础参数包括参考温度TNOM、MOS晶体管的栅氧化层厚度TOX、源/漏结深XJ以及沟道掺杂浓度NCH，所述特征数据包括MOS晶体管的开启电压Vth、漏极饱和电流Idsat、最大电导率Gmax、漏极耗尽电流Ioff、结电容Cj以及叠加电容Co。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1.本发明测量晶圆上所有器件的性能数据并且所取离散点也为测量数据，建模以测量数据为依据，因此能够更多地覆盖设计人员所需要的偏离预计值或中间值最大的离散点，所以设计人员能够通过此方法建立的模型更精确地得到制程性能变化的范围。

2.本发明在调试参数时以I-V曲线为目标，所以调试过程直观、耗费时间少。并且本发明能够一次完成一个晶圆的建模，建模效率较高。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

图1是本发明建模方法的流程图。

图2是晶圆上各晶粒中晶体管漏极饱和电流Idsat的测量数据所得的分布图，所测晶体管P：6/0.35 N：4/0.35。