专利名称：一种混合传播式mos晶体管电学统计模型的建模方法
技术领域：
本发明涉及一种混合传播式M0S晶体管电学统计模型建模方法。具体 而言,本发明涉及混合采用前向传播方法和后向传播方法的M0S晶体管电 学统计模型的建模方法。
背彔技术
目前集成电路产品在工艺制造过程中， 一般要经过上百道工艺环节。 由于每一道工艺受统计意义上的不确定性因素的影响，即使出于同一设计
的产品，其电路性能也会由于不同的制造车间，工艺的不同批次，不同的
晶圆以及不同的芯片位置而发生相应的变化。
因此，在为集成电路设计者建立器件模型时，应充分考虑这些不确定
性统计因素的影响，即应建立相应的器件电学统计模型。当集成电路设计
者利用此模型做蒙特卡罗仿真时，模拟仿真得到的电路性能的统计分布， 应与实际工艺制造之后的电路性能的统计分布保持基本一致。
目前，建立MOS晶体管电学统计模型的方法一般分为2种前向传播
(forward propagation ) 和后向传播(backward propagation)。"前
向传播"方法的主要优点是过程直接明了，但较难确定所有的模型参数标
准偏差。"后向传播"方法的主要优点是确定的模型参数标准偏差具有相
当的可靠性，但难点在于工艺偏差与模型偏差的灵敏度的分析。
由于"后向传播"采用从可测的工艺偏差反向推算模型偏差的方法，模
型偏差具有较高的可信度，所以工业界普遍釆取后向传播的建模方法。后向传播的统计模型建模方法的难度与关键则是统计特征参量的选取方法 和相关灵敏度的分析。只有选取合适的统计特征参量，计算出准确的相关 灵敏度并据此建立统计模型，经仿真得到的模拟结果才会和实际的统计数 据相吻合。
以上2种方法具有各自的优缺点，但由于在实际工作中，多被人们彼 此独立地应用，难以同时发挥2种方法各自的优势，因而极大地影响到建 立电学统计模型的效率和实用性。
本发明的目的是在MOS晶体管电学统计模型建立过程中，采用混合传 播方法，即前向传播与后向传播相结合的方法，提高建立M0S晶体管电学 统计模型的效率，发挥2种方法各自的优势，增强MOS晶体管电学统计模 型开发的效率及实用性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种混合传播式MOS晶体管电学统 计模型的建模方法，发挥前向传播与后向传播方法各自的优点，提高统计 模型开发速度和可靠性。
为解决上述技术问题，本发明的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的 建模方法，其中包括采用确定模型偏差进行模拟到所得工艺偏差基本符合 实测工艺偏差的前向传播方法的工序、以及采用从可测工艺偏差反向推算 模型偏差的后向传播方法的工序。
又，本发明的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，其特
点是，在统计特征参量的选取时，采用前向传播方法的工序中，选取以下 M0S晶体管BS頂4模型参数，即选取的所述3个模型参数为工业界标准M0SBSIM4模型中的氧化层厚度Tox、源极与漏极接触的块电阻Rsh、以及器 件的阈值电压Vth0。这些模型参数具有很强的物理性，同时又具有集成 电路工艺统计数据的可测性。因此，以上模型参数是较理想的可用于前向 传播方法的统计特征参量。
又，本发明的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，其特点 是，在统计特征参量的选取时，采用后向传播方法的工序中，选取以下 MOS晶体管BSIM4模型参数，即选取的所述4个模型参数为工业界标准 M0SBSIM4模型中的工艺所致的沟道长度的变化X1、工艺所致的沟道宽 度的变化Xw、阈值电压的短沟道效应系数kl和阈值电压的窄沟道效应系 数k3。这些模型参数具有较高的灵敏度，即它们对器件模拟性能的影响 程度较大，但很难预先确定其明确的统计分布范围。因此，以上模型参数 是较理想的用于后向传播方法的统计特征参量。
再者，本发明的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，其 特点是，采用前向传播方法的工序，其中包括确定3个模型参数的标准偏 差的步骤、根据确定的模型参数标准偏差借助仿真器作蒙特卡罗模拟的步 骤、以及使模拟的工艺标准偏差与实测工艺标准偏差基本相符的步骤。
又，本发明的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，其特 点是，采用后向传播方法的工序，其中包括在生产线中收集大量工艺参数 并得到与这些工艺参数相关的工艺标准偏差的步骤、选取4个模型参数并 且进行所述模型参数与所述工艺标准偏差的数值差分法灵敏度分析的步 骤、在已知的灵敏度基础上由生产线中收集的所述工艺标准偏差反向推出 所述模型参数标准偏差的步骤、以及将所述模型参数标准偏差写入模型文
件并进行模拟而且反向推出所述4个模型参数标准偏差直到模拟工艺标 准偏差与实测工艺标准偏差数据基本相符的步骤。
本发明在M0S晶体管电学统计模型的建立过程中，釆用了混合传播方 法，有针对性地选取了一些特征参量用于前向传播的建模。同时，有针对 性地选取了另外一些特征参量用于后向传播的建模。通过对这些特征参量 的优化选取，可以发挥2种建模方法各自的优势，在较短的时间内，建立 起实用的M0S晶体管电学统计模型，并获得较好的器件统计性能的仿真 效果。
应用本发明，器件模型工程师在提取出的典型状态M0S晶体管模型 (typical model )基础上，可较快地进行统计特征参量以及前后方向传 播建模方式的有效选取，有助于提高建立晶体管电学统计模型的效率，进 而大幅度提'升集成电路设计工作的效率与准确性。
附圉说明
图1是本发明采用前向传播方法进行MOS晶体管电学统计模型开发 的流程图2是本发明采用后向传播方法进行MOS晶体管电学统计模型开发 的流程图。
附图中Sl为确定模型参数标准偏差的步骤；S2为借助仿真器做蒙 特卡罗模拟的步骤；S3为使模拟的工艺标准偏差与实测的工艺标准偏差 相符的步骤；S4为工艺标准偏差的步骤；S5为模型参数与工艺标准偏差 的灵敏度分析的步骤；S6为模型参数标准偏差的步骤；S7为使模拟的 工艺标准偏差与实测的工艺标准偏差相符的步骤。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。 实施方式l
本发明的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，其特点是， 该建模方法包括采用确定模型偏差进行模拟到所得工艺偏差基本符合实测 工艺偏差的前向传播方法的工序、以及采用从可测工艺偏差反向推算模型 偏差的后向传播方法的工序。
本实施方式克服了单独使用一种传播方法的缺点，而是采用2种传播方 式互补的建模方法，有效地提高建模速度与准确性。
实施方式2
本实施方式2的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法涉及 实施方式1的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，在统计特 征参量的选取时，采用前向传播方法的工序中，选取以下MOS晶体管BSIM4 模型参数，即选取的所述3个模型参数为工业界标准MOS BSIM4模型中 的氧化层厚度Tox、源极与漏极接触的块电阻Rsh、以及器件的阈值电压 Vth0。
该方法，主要优点是建模过程直接明了，有力地提高建模效率。 实施方式3
本实施方式3的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法涉及 实施方式2的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，在统计特 征参量的选取时，采用后向传播方法，选取以下M0S晶体管BSIM4模型参 数，即选取的所述4个模型参数为工业界标准MOS BSIM4模型中的工艺所致的沟道长度的变化X1、工艺所致的沟道宽度的变化Xw、阈值电压的短 沟道效应系数kl和阈值电压的窄沟道效应系数k3。
该方法，主要优点是确定的模型参数标准偏差具有相当的可靠性，因 此，可大幅度提高建模的准确性。
实施方式4
本实施方式4的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法涉及 实施方式3的混合传播式M0S晶体管电学统计模型的建模方法，如图1 所示，采用前向传播方法的工序。该工序包括确定3个模型参数的标准偏 差的步骤Sl、根据确定模型参数标准偏差借助仿真器做蒙特卡罗模拟的 步骤S2、以及使模拟的工艺标准偏差与实测工艺标准偏差基本相符的步
实施方式5
本实施方式5的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法涉及 实施方式4的混合传播式MOS晶体管电学统计模型的建模方法，如图2 所示，采用后向传播方法的工序。该工序包括在生产线中收集大量工艺参 数并得到与这些工艺参数相关的工艺标准偏差的步骤S4、选取4个模型 参数并且进行所述模型参数与所述工艺标准偏差的数值差分法灵敏度分 析的步骤S5、在已知的灵敏度基础上由生产线中收集的所述工艺标准偏 差反向推出所述4个模型参数标准偏差的步骤S6、以及将所述模型参数 标准偏差写入模型文件并进行模拟而且微调所述4个模型参数标准偏差 直到模拟工艺标准偏差与实测工艺标准偏差基本相符的步骤S7。
本实施方式4和实施方式5，发挥2种传播方法的各自优点，有效选取特征参数，建立的MOS晶体管电学统计模型仿真效果良好且实用。
权利要求
1、一种混合传播式MOS晶体管电学统计模型建模方法，其特征在于，该建模方法包括采用确定模型偏差进行模拟到所得工艺偏差基本符合实测工艺偏差的前向传播方法的工序、以及采用从可测工艺偏差反向推算模型偏差的后向传播方法的工序。
2、 根据权利要求1中所述的建模方法，其特征在于，在统计特征参量的 选取时，采用前向传播方法的工序中，选取以下M0S晶体管BSIM4模型参数， 即选取的所述3个模型参数为工业界标准MOS BSIM4模型中的氧化层厚度 Tox、源极与漏极接触的块电阻Rsh、以及器件的阈值电压VthO。
3、 根据权利要求2中所述的建模方法，其特征在于，在统计特征参量的 选取时，采用后向传播方法的工序中,—选取以下MOS晶体管BSIM4模型参数， 即选取的所述4个模型参数为工业界标准MOS BSIM4模型中的工艺所致的沟道 长度的变化X1、工艺所致的沟道宽度的变化Xw、阈值电压的短沟道效应系数 kl和阈值电压的窄沟道效应系数k3。
4、 根据权利要求3中所述的建模方法，其特征在于，采用前向传播方法 的工序，其中包括确定3个模型参数的标准偏差的步骤(Sl)、根据确定的模型参数标准偏差借助仿真器作蒙特卡罗模拟的步骤(S2)、 以及使模拟的工艺标准偏差与实测工艺标准偏差基本相符的步骤(S3)。
5、 根据权利要求4中所述的建模方法，其特征在于，采用后向传播方法 的工序，其中包括在生产线中收集大量工艺参数并得到与这些工艺参数相关的工艺标准偏差的步骤(S4)、选取4个模型参数并且进行所述模型参数与所述工艺标准偏差的数值差分 法灵敏度分析的步骤(S5)、在己知的灵敏度基础上由生产线中收集的所述工艺标准偏差反向推出所 述4个模型参数标准偏差的步骤(S6)、以及将所述模型参数标准偏差写入模型文件并进行模拟而且微调所述4个模型 参数标准偏差直到模拟工艺标准偏差与实测工艺标准偏差基本相符的步骤 (S7)。
全文摘要
一种混合传播式MOS晶体管电学统计模型建模方法，其中包括采用前向传播方法的工序，该工序具有确定3个模型参数标准偏差的步骤S1；以及采用后向传播方法的工序，该工序具有选取4个模型参数并且进行所述模型参数与所述工艺标准偏差的数值差分法灵敏度分析的步骤S5。本混合传播式的建模方法，发挥前、后向传播建模方法各自的优势，提高MOS晶体管电学统计模型开发的效率及实用性。
文档编号G06F17/50GK101201853SQ20061014724
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月14日 优先权日2006年12月14日
发明者周天舒 申请人:上海华虹Nec电子有限公司