專利名稱：Mos晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法。
背景技術(shù)：
集成電路產(chǎn)品在工藝制造過程中， 一般要經(jīng)過上百道工藝環(huán)節(jié)。由于每一 道工藝在統(tǒng)計(jì)意義上的不確定性因素的影響，即使出于同一設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，其電 路性能也會(huì)由于不同的制造車間，工藝的不同批次，不同的晶圓以及不同的芯 片位置而發(fā)生相應(yīng)的變化。
因此，在集成電路設(shè)計(jì)時(shí)建立的器件模型，應(yīng)充分考慮這些不確定性統(tǒng)計(jì)因 素的影響，建立相應(yīng)的器件龜學(xué)統(tǒng)計(jì)模型。利用此建立的模型做蒙特卡羅仿真 時(shí)，模擬仿真得到電路性能統(tǒng)計(jì)分布應(yīng)與實(shí)際工藝制造的電路性能統(tǒng)計(jì)分布保 持基本一致。
目前，建立M0S晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的方法一般分為2種前向傳播 (forward propagation ) 禾口后向傳播(backward propagation)。"前向傳播，， 方法的主要優(yōu)點(diǎn)是過程直接明了，但較難確定所有的模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差。"后向 傳播"方法的主要優(yōu)點(diǎn)是確定的模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差具有相當(dāng)?shù)目煽啃?，但難點(diǎn)在 于工藝偏差與模型偏差的靈敏度的分析。
由于"后向傳播"采用從可測(cè)的工藝偏差反向推算模型偏差的方法，模型偏差 具有較高的可信度，因而，工業(yè)界普遍采取后向傳播的建模方法。而后向傳播 的統(tǒng)計(jì)模型建模方法的難度與關(guān)鍵則是統(tǒng)計(jì)特征參量的選取方法和相關(guān)靈敏度 的分析。只有選取合適的統(tǒng)計(jì)特征參量，計(jì)算出準(zhǔn)確的相關(guān)靈敏度并據(jù)此建立
統(tǒng)計(jì)模型，經(jīng)仿真得到的模擬結(jié)果才會(huì)和實(shí)際的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)相吻合。
為建立MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型，目前，許多公司都開發(fā)了不同的統(tǒng)計(jì)特征 參量選取的辦法和靈敏度的分析技術(shù)。但這些方法，特別是其中的靈敏度的分 析技術(shù)，往往涉及復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和繁瑣的數(shù)值優(yōu)化。
后向傳播法在得到大量的器件統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)之后，工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差可從數(shù)據(jù)的分 析中求解，統(tǒng)計(jì)模型的開發(fā)關(guān)鍵是分析并確定工藝偏差與模型偏差的靈敏度， 因此，通常采用式(1)所示的矩陣運(yùn)算得到模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差。<formula>complex formula see original document page 4</formula>
分別是工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差，模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差以及
工藝偏差與模型偏差的靈敏度<
目前常;
晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型開發(fā)中， 一般選取的統(tǒng)計(jì)特征參量包括
Tox、 Nch、 Vfb、 Dvt、 K2、 K3、 K3B、 Lint、 Wint、 U0、 XI、 Xw、 Vth0、 Xj、 Rsh 等等。參量多，并且在分析及確定靈敏度時(shí)，需要根據(jù)MOS晶體管物理解析模型 的公式進(jìn)行復(fù)雜的求解。
本發(fā)明的目的是提供一種MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建 模方法。該方法的特點(diǎn)是，僅選取氧化層厚度Tox、工藝所致的溝道長度的變化 XI、工藝所致的溝道寬度的變化Xw、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、閾值電壓 的短溝道效應(yīng)系數(shù)kl、以及器件的閾值電壓Vth0這6個(gè)工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的MOS BSIM4 模型中的模型參數(shù)，并且在靈敏度分析中，運(yùn)用數(shù)值差分法，通過選取合適的 差分步進(jìn)，最終確定合理的靈敏度值，從而能快速建模，提高集成電路設(shè)計(jì)工 作的效率和準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的M0S晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，其特點(diǎn)是，該方法包 括在生產(chǎn)線中收集大量工藝參數(shù)并得到與這些工藝參數(shù)相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的 步驟、選取6個(gè)模型統(tǒng)計(jì)參數(shù)并且進(jìn)行模型參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的靈敏度分析 的步驟、在已知的靈敏度基礎(chǔ)上由生產(chǎn)線中收集的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差反推出模型參 數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟、以及將模型參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差寫入模型文件并進(jìn)行仿真而 且微調(diào)模型參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差值直到仿真工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù) 據(jù)基本相符的步驟。
應(yīng)用本發(fā)明，能較快地選取電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型中的特征參量并分析相關(guān)靈敏度， 提高建模效率。
本發(fā)明的MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，選取的6個(gè)模型參數(shù) 均為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的MOS BSIM4中的氧化層厚度Tox、工藝所致的溝道長度的變化 XI、工藝所致的溝道寬度的變化Xw、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、閾值電壓 的短溝道效應(yīng)系數(shù)kl、以及器件的閾值電壓VthO。
該方法，不是釆用一般選取的統(tǒng)計(jì)特征參量包括Tox、 Nch、 Vfb、 Dvt、 K2、 K3、 K3B、 Lint、 Wint、 U0、 XI、 Xw、 Vth0、 Xj禾卩Rsh的復(fù)雜方法，而是采用 對(duì)器件模擬性能的影響程度較大6個(gè)模型參數(shù)，這些統(tǒng)計(jì)特征參量既具有物理
性和可測(cè)性，又具有較高的靈敏度。因此，以上模型參數(shù)是較理想的統(tǒng)計(jì)特征 參量，能取得建模快速且準(zhǔn)確的效果。
本發(fā)明的MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，可在靈敏度分析步驟 中，運(yùn)用數(shù)值差分的方法，通過選取的差分步進(jìn)，確定合理靈敏度數(shù)值。
在靈敏度的分析與確定時(shí)，充分發(fā)揮HSPICE或者SPECTRE仿真器內(nèi)部完備 的物理解析模型庫以及高速的計(jì)算能力，運(yùn)用數(shù)值差分方法，通過選取合適的 差分步進(jìn)，能較快地得到比較合理的靈敏度數(shù)值，從而取得建?？焖偾覝?zhǔn)確的 效果。
本發(fā)明的MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，可使數(shù)值差分法中選 取的差分步進(jìn)為Atox = 0. lnm、 AX1 = lnm、 AXw = lnm、 A Rsh = 0. 01 Q 、 A kl= 0. 01和A Vth0 = 0. lmV,并且最終確定的合理靈敏度值對(duì)飽和電流依次為 -1.62、 -0.38、 0.02、 -0.1、 7. 045和0. 5，對(duì)閾值電壓則依次為0. 2、 0.548、 -0.0055、 1.012、 -0. 2和0. 4。
通過上述差分步進(jìn)參數(shù)的選取，能較快地得到比較合理的靈敏度數(shù)值，從 而取得建模快速且準(zhǔn)確的效果。
附圉說明
圖l是本發(fā)明工藝流程圖。
附圖中SI-工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差；S2— 6個(gè)模型參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值差 分法靈敏度分析；S3—模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差；S4—仿真工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差二實(shí)測(cè)工
藝標(biāo)準(zhǔn)偏差。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
實(shí)施方式l
如

圖1所示，本發(fā)明的MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，包括在 生產(chǎn)線中收集大量工藝參數(shù)并得到與這些工藝參數(shù)相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟 Sl、選取6個(gè)模型參數(shù)并且進(jìn)行模型參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值差分法靈敏度 分析的步驟S2、在己知的靈敏度基礎(chǔ)上由生產(chǎn)線中收集的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差反向推 出模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟S3、以及將模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差寫入模型文件并進(jìn)行 仿真的步驟，而且該仿真步驟中，還對(duì)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差值進(jìn)行微調(diào)，直到仿 真工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的兩者結(jié)果基本相符的步驟S4。
實(shí)施方式2
本實(shí)施方式2的快速建模方法涉及實(shí)施方式1中的快速建模方法，其中6 個(gè)模型參數(shù)為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)MOS BSIM4中的氧化層厚度Tox、工藝所致的溝道長度 的變化X1、工藝所致的溝道寬度的變化Xw、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、閾 值電壓的短溝道效應(yīng)系數(shù)kl、以及器件的閾值電壓VthO。
實(shí)施方式3
本實(shí)施方式3的快速建模方法涉及實(shí)施方式2中的快速建模方法，其中在 靈敏度分析步驟運(yùn)用數(shù)值差分的方法，通過選取的差分步進(jìn)，確定合理靈敏度 數(shù)值。
實(shí)施方式4
本實(shí)施方式4的快速建模方法涉及實(shí)施方式3中的快速建模方法，其中選 取的差分步進(jìn)為Atox = 0. lnm、 AX1 = lnm、 AXw = lnm、 ARsh = 0. 01 Q 、 △ kl=0.01和AVthO = 0. lmV,最終確定合理靈敏度值對(duì)飽和電流依次為-1.62、 -0. 38、 0. 02、 -O. 1、 7. 045和0. 5，對(duì)閾值電壓則依次為0. 2、 0. 548、 -0. 0055、 1.012、 -0. 2和0. 4。
權(quán)利要求
1、一種MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，其特征在于，包括在生產(chǎn)線中收集大量工藝參數(shù)并得到與這些工藝參數(shù)相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟(S1)、選取6個(gè)模型參數(shù)并且進(jìn)行所述模型參數(shù)與所述工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值差分法靈敏度分析的步驟(S2)、在已知的靈敏度基礎(chǔ)上由生產(chǎn)線中收集的所述工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差反向推出所述模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟(S3)、以及將所述模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差寫入模型文件并進(jìn)行仿真而且微調(diào)所述模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差值直到仿真工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)據(jù)的兩者結(jié)果基本相符的步驟(S4)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的快速建模方法，其特征在于，選取的所述6個(gè) 模型參數(shù)為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)MOS BSIM4模型中的氧化層厚度Tox、工藝所致的溝道 長度的變化X1、工藝所致的溝道寬度的變化Xw、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、 閾值電壓的短溝道效應(yīng)系數(shù)kl、以及器件的閾值電壓Vth0。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的快速建模方法，其特征在于，所述靈敏度分析 步驟中，運(yùn)用數(shù)值差分的方法，通過選取的差分步進(jìn)，確定合理的靈敏度數(shù)值。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的快速建模方法，其特征在于，所述選取的差分 步進(jìn)為A tox 二 0. lnm、 AXl = lnm、 AXw=lnm、 ARsh = 0. 01Q、 A kl= 0. 01 和AVthO二O. lmV，最終確定的所述合理靈敏度值對(duì)飽和電流依次為-1.62、-0. 38、 0. 02、 -0. 1、 7. 045和0. 5，對(duì)閾值電壓則依次為0. 2、 0. 548、 -0. 0055、 1.012、 -0.2和0.4。
全文摘要
一種MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的快速建模方法，該方法包括在生產(chǎn)線中收集大量工藝參數(shù)并得到與這些工藝參數(shù)相關(guān)的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟S1，選取6個(gè)模型參數(shù)并且進(jìn)行模型參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的數(shù)值差分法靈敏度分析的步驟S2，在已知的靈敏度基礎(chǔ)上由生產(chǎn)線中收集的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差反向推出模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟S3，以及將模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差寫入模型文件并進(jìn)行仿真而且微調(diào)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差值直到仿真工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)據(jù)的兩者結(jié)果基本相符的步驟S4。該方法能較簡(jiǎn)便且快速地完成對(duì)MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模，提高集成電路設(shè)計(jì)工作的效率和準(zhǔn)確性。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101196936SQ20061011909
公開日2008年6月11日 申請(qǐng)日期2006年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月5日
發(fā)明者周天舒 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司