一种Interconnect电容SPICE模型Corner的建模方法与流程

本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种interconnect电容spice模型corner的建模方法。

背景技术：

interconnect(金属互连工艺)是指在集成电路上淀积金属薄膜，并通过光刻技术形成布线，把相互隔离的元件按一定要求互连成所需电路的工艺。spice是一种功能强大的通用模拟电路仿真器，自1972年推出第一版至今已有几十年的历史。该程序主要用于集成电路的电路分析程序中，spice的网表格式变成了通常模拟电路和晶体管级电路描述的工业标准，主要用于ic设计中的模拟电路，数模混合电路，电源电路等电子系统的设计和仿真。spice模型由两部分组成：模型方程式(modelequations)和模型参数(modelparameters)。由于提供了模型方程式，因而可以把spice模型与仿真器的算法非常紧密地联接起来，可以获得更好的分析效率和分析结果。spice建模工程师依靠器件理论及经验，提取模型参数以供spice仿真程序使用。目前业界通用的spice模型有bsim系列、psp和经验模型(宏模型)等。spice模型的分析精度主要取决于模型参数的来源即数据的精确性，以及模型方程式的适用范围。

通常一个成熟的cmos工艺技术平台包含mosfet、二极管、三极管、mom电容、mim电容、电阻，mosvaractor可变电容器等基本器件的spice建模，以及interconnect的电容值表格。为了更好地描述实际工艺的涨落，spice模型以spicecorner的形式供客户做极限范围内的仿真。其中，ttcorner称为typical，指驱动电流为平均值；ffcorner称为fast，指驱动电流为其最大值；sscorner称为slow，指驱动电流为其最小值。后续的pdk(processdesignkit，工艺设计包)开发、ip库以及各种标准单元库乃至客户定制化的芯片设计开发都是基于spice模型库。

通常我们提供两种结构的互连电容值查询表格：导电线在一个无限地平面上(conductionlinesaboveaninfinitegroundplane)和导电线介于两个无限地平面之间(conductionlinesbetweentwoinfinitegroundplanes)。在spice模型开发过程中，interconnect的电容值的查询表格通常是由raphael仿真得到的一些ttcorner、ffcorner和sscorner的离散的电容值，客户只能在此表格中查询到特定条件的电容值，而无法得到其他条件下的interconnect的电容值。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种interconnect电容spice模型corner的建模方法，得到一个连续可仿真的高精度的spicecorner模型。

为了达到上述目的，本发明提供了一种interconnect电容spice模型corner的建模方法，包括：

通过raphael仿真得到不同width和spacing时的interconnect的corner电容值；

以raphael仿真的corner电容值为数据点通过对其进行数学拟合得到spicecorner模型：

cap＝'(a+da)+ap*wr*(1+dw)+((b+db)+bp*wr*(1+dw))/sps+((c+dc)+cp*wr*(1+dw))/exp(sps/e)+(d+dp*wr*(1+dw))/exp(pow(sps,2)/f)'，

其中：wr为金属层的宽度；sps为金属层与相邻金属层的间距；a、ap、b、bp、c、cp、d、dp、e和f为可修改的拟合参数，用来拟合ttcorner；cap为模型仿真计算后得到的整体电容ctotal；da可平移整条ffcorner或sscorner的趋势；db为影响spacing较小时ffcorner或sscorner的电容值；dc为影响spacing数值居中时ffcorner或sscorner的电容值；dw为工艺整合工程师提供的金属层宽度的变化范围。

可选的，在所述的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，所述interconnect结构包括：interconnect结构一和interconnect结构二。

可选的，在所述的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，interconnect结构一包括：金属层在一个无限地平面上。

可选的，在所述的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，interconnect结构二包括：金属层介于顶面和底面之间。

可选的，在所述的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，结构一中所示的电容为：cbottom＝ca+2×cf；ctotal＝cbottom+2×ccoup；其中：cbottom为底面电容，ctotal为整体电容，ca为金属层与底面之间的面积电容；cf为金属层和底面的边缘电容；ccoup为相邻两部分金属层之间的耦合电容。

可选的，在所述的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，结构二中所示的电容为：cbottom＝cb_area+2×csd；ctop＝ct_area+2×csu；ctotal＝cbottom+ctop+2×ccoup，其中：cbottom为底面电容，ctop为顶面电容，ctotal为整体电容，cb_area为金属层和底面之间的面积电容；ct_area为金属层和顶面之间的面积电容；csd为金属层与底面的边缘电容，csu为金属层与顶面的边缘电容，ccoup为相邻两部分金属层之间的耦合电容。

在本发明提供的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，通过raphael仿真得到不同width和spacing时的interconnect的corner电容值，以raphael仿真的电容值为数据点通过对其进行数学拟合得到一个连续可仿真的高精度的spicecorner模型。

附图说明

图1是本发明实施例的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法的流程图；

图2是本发明实施例的interconnect结构一的示意图；

图3是本发明实施例的interconnect结构二的示意图；

图中：110-底面、120-第一金属层、130-第二金属层、140-第三金属层、210-底面、220-第四金属层、230-第五金属层、240-第六金属层、250-顶面。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。

如图1，本发明提供了一种interconnect电容spice模型corner的建模方法，包括：

s11：通过raphael仿真得到不同width和spacing时的interconnect的corner电容值；

s12：以raphael仿真的corner电容值为数据点通过对其进行数学拟合得到spicecorner模型：

cap＝'(a+da)+ap*wr*(1+dw)+((b+db)+bp*wr*(1+dw))/sps+((c+dc)+cp*wr*(1+dw))/exp(sps/e)+(d+dp*wr*(1+dw))/exp(pow(sps,2)/f)'，

其中：wr为金属层的宽度；sps为金属层与相邻金属层的间距；a、ap、b、bp、c、cp、d、dp、e和f为可修改的拟合参数，用来拟合ttcorner；cap为模型仿真计算后得到的整体电容ctotal；da可平移整条ffcorner或sscorner的趋势；db为影响spacing较小时ffcorner或sscorner的电容值；dc为影响spacing数值居中时ffcorner或sscorner的电容值；dw为工艺整合工程师提供的金属层宽度的变化范围。

优选的，所述interconnect结构包括：interconnect结构一和interconnect结构二。在本发明的其他实施例中，有更多个interconnect结构，本发明实施例只是选择两个interconnect结构作为例子。

优选的，如图2，interconnect结构一包括：底面110以及位于所述底面110上方的金属层。

结构一中所示的电容为：cbottom＝ca+2×cf；ctotal＝cbottom+2×ccoup；其中：cbottom为底面电容，ctotal为整体电容，ca为金属层与底面之间的面积电容；cf为金属层和底面的边缘电容；ccoup为相邻两部分金属层之间的耦合电容。具体的，有位于同一层的三部分金属层，三部分金属层分别为第一金属层120、第二金属层130和第三金属层140，所述第一金属层120和所述第三金属层140的电容值均为：ctotal＝ca+2×cf+ccoup，其中，ca为金属层与底面之间的面积电容，cf为金属层与底面之间的边缘电容，ccoup为金属层与相邻金属层之间的电容。所述金属层130的电容值计算方法为：ctotal＝ca+2×cf+2×ccoup，其中，ca为第二金属层130与底面110之间的面积电容，cf为第二金属层130与底面110之间的边缘电容，ccoup为第二金属层130与相邻第一金属层120或第三金属层140之间的电容。

如图3，interconnect结构二包括：金属层介于顶面250和底面210之间，金属层分为多个部分，此处，选取三个部分作为例子，三部分所述金属层分别为第四金属层220、第五金属层230和第六金属层240。结构二中所示的电容为：cbottom＝cb_area+2×csd；ctop＝ct_area+2×csu；ctotal＝cbottom+ctop+2×ccoup，其中：cbottom为底面电容，ctop为顶面电容，ctotal为整体电容，cb_area为金属层和底面之间的面积电容；ct_area为金属层和顶面之间的面积电容；csd为金属层与底面的边缘电容，csu为金属层与顶面的边缘电容，ccoup为两个金属层间的耦合电容。具体的，所述第五金属层230的电容值为ctotal＝cb_area+2×csd+ct_area+2×csu+2×ccoup，其中：cb_area为金属层与底板之间的面积电容，csd为金属层与底板之间的边缘电容，ct_area为金属层与顶板之间的面积电容，csu为金属层与顶板之间的边缘电容，ccoup为相邻金属层的耦合电容。第四金属层220和第六金属层240的电容值均为：ctotal＝cb_area+2×csd+ctop+×ct_area+2×csu，其中：cb_area为金属层与底面之间的面积电容，csd为金属层与底面之间的边缘电容，ct_area为金属层与顶面之间的面积电容，csu为金属层与顶面之间的边缘电容，ccoup为金属层相邻的电容。

然而这些相关性的数值是离散的，例如知道金属层的宽度和相邻金属层之间的距离可以从表格查询到对应的电容值，然而有些提供的金属层的宽度或者相邻金属层之间的距离不在记载的内容里，则只能查找表格中记载的与其相近的数值，再找到与其对应的电容值。这样得到的电容值严格来说不是很准确，因此。在s12步骤中，通过对其进行数学拟合得到一个连续可仿真的高精度的spicecorner模型：

cap＝'(a+da)+ap*wr*(1+dw)+((b+db)+bp*wr*(1+dw))/sps+((c+dc)+cp*wr*(1+dw))/exp(sps/e)+(d+dp*wr*(1+dw))/exp(pow(sps,2)/f)'

综上，在本发明实施例提供的一种interconnect电容spice模型corner的建模方法中，通过raphael仿真得到不同width和spacing时的interconnect的corner电容值，以raphael仿真的电容值为数据点通过对其进行数学拟合得到一个连续可仿真的高精度的spicecorner模型。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。