[发明专利]基于测量漏电变化的在线电路老化预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种基于测量漏电变化的在线电路老化预测方法。

背景技术

随着工艺技术进入纳米级，晶体管特征尺寸不断减小。在这种情况下，NBTI(负偏压温度不稳定性Negative Bias Temperature Instability)，一种作用于PMOS晶体管的老化效应成为影响电路生命期可靠性的首要因素。NBTI效应会随着电路使用时间的推移增加电路的时延，从而导致电路出现定时违规问题。一些研究工作表明，在最差操作环境下，NBTI效应可以导致电路时延在10年内增加20％。由于电路老化是一种相对缓慢的过程，在线电路老化预测是一种有效的对老化效应导致的电路失效进行预测的方法。

已有的一些在线电路老化预测方法都是基于时延监测原理。这种基于时延监测原理的老化预测方法的一个优势是能够在电路执行工作负载的功能操作期间实时监测通路时延的变化，并根据监测的时延变化预测电路的老化程度。

然而，基于时延监测原理的老化预测方法也面临着一些挑战。其中最主要的就是电路在执行功能操作时所产生的噪声可能会导致老化传感器做出错误的报警。这些实时噪声包括供电/感应噪声以及电路中的串扰噪声等。随着制造工艺的不断进步，晶体管特征尺寸的不断缩小，电路中的实时噪声也越来越严重。因此，在严重的噪声影响下，即使一些非关键通路的时延偏差也会超过老化传感器的报警阈值，从而被误认为是由于电路老化造成的结果。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种在线电路老化预测方法，通过测量漏电变化来预测电路由于NBTI效应导致的老化，避免电路执行功能操作时产生的实时噪声对测量精度的影响。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于测量漏电变化的在线电路老化预测方法，包括：步骤一、在电路处于空闲时，向关键通路上的关键门施加多个测量向量，得到对应于所有测量向量的所有关键门漏电变化的线性方程；所述测量向量为在漏电测量过程中施加到电路的输入向量；所述关键通路是指通过静态时序分析，如果某条通路由于NBTI效应导致的老化超过其定时余量，则这条通路则被认为是关键通路；关键通路上的门为关键门；步骤二、联立对应于所有测量向量的所有关键门漏电变化的线性方程，以形成关键门的漏电变化线性方程组；步骤三、求解关键门漏电变化线性方程组，得到所有关键门漏电变化量，一条关键通路的漏电变化量是这条通路上所有关键门的漏电变化量之和；和步骤四、根据关键通路的漏电变化量和时延变化量之间的相关性来预测关键通路由于NBTI效应导致的老化。

可选的，在步骤一中：

对同一个测量用向量，时间t时的漏电变化量LCCG(t)能够通过从时间0时测量的漏电中减去时间t时测量的漏电来得到。

可选的，在步骤二中：

针对施加每个测量用向量后获得的LCCG(t)表达为一个线性方程，当所有的测量用向量施加完毕，就可以得到一个方程组：

LCCG₁+LCCG₂+…+LCCG_k＝LCCG_T(1)

LCCG₂+LCCG₇+…+LCCG_l＝LCCG_T(2)

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LCCG₁₀+LCCG₁₆+…+LCCG_n＝LCCG_T(m)

其中，LCCG_i(0＜i≤n)表示第i个关键门的漏电变化；n表示相应于施加所有的测量用向量后所获得的总的漏电变化量的数目；

LCCG_T(j)(0＜j≤m)表示施加向量j后所测量到的总的漏电变化量；m表示测量用向量的数目。

可选的，在步骤三中：

为了保证所述方程组有唯一解，需要满足条件m＝n，且r(A)＝n，r(A)表示方程组系数矩阵A的秩。

可选的，在步骤四中：如果关键门为反相器，则通路漏电变化量和时延变化量之间的相关性方程为：