專利名稱：一種混合傳播式mos晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合傳播式M0S晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型建模方法。具體 而言,本發(fā)明涉及混合采用前向傳播方法和后向傳播方法的M0S晶體管電 學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法。
背彔技術(shù)
目前集成電路產(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)。 由于每一道工藝受統(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，在為集成電路設(shè)計(jì)者建立器件模型時(shí)，應(yīng)充分考慮這些不確定
性統(tǒng)計(jì)因素的影響，即應(yīng)建立相應(yīng)的器件電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型。當(dāng)集成電路設(shè)計(jì)
者利用此模型做蒙特卡羅仿真時(shí)，模擬仿真得到的電路性能的統(tǒng)計(jì)分布， 應(yīng)與實(shí)際工藝制造之后的電路性能的統(tǒng)計(jì)分布保持基本一致。
目前，建立MOS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 ) 和后向傳播(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，所以工業(yè)界普遍釆取后向傳播的建模方法。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。
以上2種方法具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，但由于在實(shí)際工作中，多被人們彼 此獨(dú)立地應(yīng)用，難以同時(shí)發(fā)揮2種方法各自的優(yōu)勢(shì)，因而極大地影響到建 立電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的效率和實(shí)用性。
本發(fā)明的目的是在MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型建立過程中，采用混合傳 播方法，即前向傳播與后向傳播相結(jié)合的方法，提高建立M0S晶體管電學(xué) 統(tǒng)計(jì)模型的效率，發(fā)揮2種方法各自的優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模 型開發(fā)的效率及實(shí)用性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng) 計(jì)模型的建模方法，發(fā)揮前向傳播與后向傳播方法各自的優(yōu)點(diǎn)，提高統(tǒng)計(jì) 模型開發(fā)速度和可靠性。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的 建模方法，其中包括采用確定模型偏差進(jìn)行模擬到所得工藝偏差基本符合 實(shí)測(cè)工藝偏差的前向傳播方法的工序、以及采用從可測(cè)工藝偏差反向推算 模型偏差的后向傳播方法的工序。
又，本發(fā)明的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，其特
點(diǎn)是，在統(tǒng)計(jì)特征參量的選取時(shí)，采用前向傳播方法的工序中，選取以下 M0S晶體管BS頂4模型參數(shù)，即選取的所述3個(gè)模型參數(shù)為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)M0SBSIM4模型中的氧化層厚度Tox、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、以及器 件的閾值電壓Vth0。這些模型參數(shù)具有很強(qiáng)的物理性，同時(shí)又具有集成 電路工藝統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的可測(cè)性。因此，以上模型參數(shù)是較理想的可用于前向 傳播方法的統(tǒng)計(jì)特征參量。
又，本發(fā)明的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，其特點(diǎn) 是，在統(tǒng)計(jì)特征參量的選取時(shí)，采用后向傳播方法的工序中，選取以下 MOS晶體管BSIM4模型參數(shù)，即選取的所述4個(gè)模型參數(shù)為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn) M0SBSIM4模型中的工藝所致的溝道長(zhǎng)度的變化X1、工藝所致的溝道寬 度的變化Xw、閾值電壓的短溝道效應(yīng)系數(shù)kl和閾值電壓的窄溝道效應(yīng)系 數(shù)k3。這些模型參數(shù)具有較高的靈敏度，即它們對(duì)器件模擬性能的影響 程度較大，但很難預(yù)先確定其明確的統(tǒng)計(jì)分布范圍。因此，以上模型參數(shù) 是較理想的用于后向傳播方法的統(tǒng)計(jì)特征參量。
再者，本發(fā)明的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，其 特點(diǎn)是，采用前向傳播方法的工序，其中包括確定3個(gè)模型參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏 差的步驟、根據(jù)確定的模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差借助仿真器作蒙特卡羅模擬的步 驟、以及使模擬的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差基本相符的步驟。
又，本發(fā)明的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，其特 點(diǎn)是，采用后向傳播方法的工序，其中包括在生產(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4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、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、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)行模擬而且反向推出所述4個(gè)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差直到模擬工藝標(biāo) 準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差數(shù)據(jù)基本相符的步驟。
本發(fā)明在M0S晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建立過程中，釆用了混合傳播方 法，有針對(duì)性地選取了一些特征參量用于前向傳播的建模。同時(shí)，有針對(duì) 性地選取了另外一些特征參量用于后向傳播的建模。通過對(duì)這些特征參量 的優(yōu)化選取，可以發(fā)揮2種建模方法各自的優(yōu)勢(shì)，在較短的時(shí)間內(nèi)，建立 起實(shí)用的M0S晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型，并獲得較好的器件統(tǒng)計(jì)性能的仿真 效果。
應(yīng)用本發(fā)明，器件模型工程師在提取出的典型狀態(tài)M0S晶體管模型 (typical model )基礎(chǔ)上，可較快地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)特征參量以及前后方向傳 播建模方式的有效選取，有助于提高建立晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的效率，進(jìn) 而大幅度提'升集成電路設(shè)計(jì)工作的效率與準(zhǔn)確性。
附圉說(shuō)明


圖1是本發(fā)明采用前向傳播方法進(jìn)行MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型開發(fā) 的流程圖2是本發(fā)明采用后向傳播方法進(jìn)行MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型開發(fā) 的流程圖。
附圖中Sl為確定模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟；S2為借助仿真器做蒙 特卡羅模擬的步驟；S3為使模擬的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差 相符的步驟；S4為工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟；S5為模型參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差 的靈敏度分析的步驟；S6為模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟；S7為使模擬的 工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差相符的步驟。
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(shuō)明。 實(shí)施方式l
本發(fā)明的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，其特點(diǎn)是， 該建模方法包括采用確定模型偏差進(jìn)行模擬到所得工藝偏差基本符合實(shí)測(cè) 工藝偏差的前向傳播方法的工序、以及采用從可測(cè)工藝偏差反向推算模型 偏差的后向傳播方法的工序。
本實(shí)施方式克服了單獨(dú)使用一種傳播方法的缺點(diǎn)，而是采用2種傳播方 式互補(bǔ)的建模方法，有效地提高建模速度與準(zhǔn)確性。
實(shí)施方式2
本實(shí)施方式2的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法涉及 實(shí)施方式1的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，在統(tǒng)計(jì)特 征參量的選取時(shí)，采用前向傳播方法的工序中，選取以下MOS晶體管BSIM4 模型參數(shù)，即選取的所述3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、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、以及器件的閾值電壓 Vth0。
該方法，主要優(yōu)點(diǎn)是建模過程直接明了，有力地提高建模效率。 實(shí)施方式3
本實(shí)施方式3的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法涉及 實(shí)施方式2的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，在統(tǒng)計(jì)特 征參量的選取時(shí)，采用后向傳播方法，選取以下M0S晶體管BSIM4模型參 數(shù)，即選取的所述4個(gè)模型參數(shù)為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)MOS BSIM4模型中的工藝所致的溝道長(zhǎng)度的變化X1、工藝所致的溝道寬度的變化Xw、閾值電壓的短 溝道效應(yīng)系數(shù)kl和閾值電壓的窄溝道效應(yīng)系數(shù)k3。
該方法，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?，?此，可大幅度提高建模的準(zhǔn)確性。
實(shí)施方式4
本實(shí)施方式4的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法涉及 實(shí)施方式3的混合傳播式M0S晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，如圖1 所示，采用前向傳播方法的工序。該工序包括確定3個(gè)模型參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏 差的步驟Sl、根據(jù)確定模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差借助仿真器做蒙特卡羅模擬的 步驟S2、以及使模擬的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差基本相符的步
實(shí)施方式5
本實(shí)施方式5的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法涉及 實(shí)施方式4的混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型的建模方法，如圖2 所示，采用后向傳播方法的工序。該工序包括在生產(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S4、選取4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S5、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4個(gè)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟S6、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)行模擬而且微調(diào)所述4個(gè)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差 直到模擬工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差基本相符的步驟S7。
本實(shí)施方式4和實(shí)施方式5，發(fā)揮2種傳播方法的各自優(yōu)點(diǎn)，有效選取特征參數(shù)，建立的MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型仿真效果良好且實(shí)用。
權(quán)利要求
1、一種混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型建模方法，其特征在于，該建模方法包括采用確定模型偏差進(jìn)行模擬到所得工藝偏差基本符合實(shí)測(cè)工藝偏差的前向傳播方法的工序、以及采用從可測(cè)工藝偏差反向推算模型偏差的后向傳播方法的工序。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1中所述的建模方法，其特征在于，在統(tǒng)計(jì)特征參量的 選取時(shí)，采用前向傳播方法的工序中，選取以下M0S晶體管BSIM4模型參數(shù)， 即選取的所述3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、源極與漏極接觸的塊電阻Rsh、以及器件的閾值電壓VthO。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2中所述的建模方法，其特征在于，在統(tǒng)計(jì)特征參量的 選取時(shí)，采用后向傳播方法的工序中,—選取以下MOS晶體管BSIM4模型參數(shù)， 即選取的所述4個(gè)模型參數(shù)為工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)MOS BSIM4模型中的工藝所致的溝道 長(zhǎng)度的變化X1、工藝所致的溝道寬度的變化Xw、閾值電壓的短溝道效應(yīng)系數(shù) kl和閾值電壓的窄溝道效應(yīng)系數(shù)k3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3中所述的建模方法，其特征在于，采用前向傳播方法 的工序，其中包括確定3個(gè)模型參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟(Sl)、根據(jù)確定的模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差借助仿真器作蒙特卡羅模擬的步驟(S2)、 以及使模擬的工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差基本相符的步驟(S3)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4中所述的建模方法，其特征在于，采用后向傳播方法 的工序，其中包括在生產(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(S4)、選取4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(S5)、在己知的靈敏度基礎(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4個(gè)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟(S6)、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)行模擬而且微調(diào)所述4個(gè)模型 參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差直到模擬工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差與實(shí)測(cè)工藝標(biāo)準(zhǔn)偏差基本相符的步驟 (S7)。
全文摘要
一種混合傳播式MOS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型建模方法，其中包括采用前向傳播方法的工序，該工序具有確定3個(gè)模型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)偏差的步驟S1；以及采用后向傳播方法的工序，該工序具有選取4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S5。本混合傳播式的建模方法，發(fā)揮前、后向傳播建模方法各自的優(yōu)勢(shì)，提高M(jìn)OS晶體管電學(xué)統(tǒng)計(jì)模型開發(fā)的效率及實(shí)用性。
文檔編號(hào)G06F17/50GK101201853SQ20061014724
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者周天舒 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司