本發(fā)明屬于半導(dǎo)體集成器件和電路設(shè)計(jì)自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種工藝波動(dòng)引起mosfet性能變化的估計(jì)方法，具體涉及一種由于實(shí)際制造過程中一種或者多種工藝波動(dòng)源引起納米mosfet器件性能變化統(tǒng)計(jì)特性的快速、精確估計(jì)。
背景技術(shù)：
隨著cmos集成電路進(jìn)入納米尺度(特別是目前最先進(jìn)的22nm以下的技術(shù))，集成電路的制造工藝總共將涉及幾千個(gè)不同的工藝步驟。在如此多的步驟中，通過諸如氧化、光刻、沉積等技術(shù)手段的物理化學(xué)過程將mosfet器件集成在半導(dǎo)體硅片上。然而，上述技術(shù)中實(shí)現(xiàn)的工藝過程對(duì)納米工藝尺度的mosfet器件工藝參數(shù)并不能做到十分精確的控制，導(dǎo)致mosfet器件和電路制造過程中的工藝波動(dòng)(工藝偏差)現(xiàn)象。這些現(xiàn)象主要包括：隨機(jī)摻雜效應(yīng)(rde)、線邊緣粗糙(ler)、金屬柵功函數(shù)變異(mg-wfv)等。這些工藝波動(dòng)現(xiàn)象將嚴(yán)重影響mosfet器件和cmos電路性能，導(dǎo)致實(shí)際制造的集成電路芯片(ic)性能的嚴(yán)重退化和成品率損失。
至目前，盡管對(duì)這些工藝波動(dòng)的影響已經(jīng)進(jìn)行了較為廣泛的理論和實(shí)驗(yàn)研究，其主要方法是通過利用有限元方法的tcad軟件進(jìn)行mosfet器件的蒙特卡羅仿真，該過程的計(jì)算相當(dāng)?shù)膹?fù)雜費(fèi)時(shí)，而且該軟件對(duì)數(shù)據(jù)的分析能力較為有限；再者是仿真得到的大量數(shù)據(jù)也很難判斷所服從統(tǒng)計(jì)分布，更沒有明確的統(tǒng)計(jì)理論指導(dǎo)驗(yàn)證猜測(cè)的統(tǒng)計(jì)分布是否可靠。因此采用比較快速精確的估計(jì)方法，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)理論的檢驗(yàn)，確定工藝波動(dòng)對(duì)納米mosfet器件和電路制造性能的影響是至關(guān)重要，這對(duì)在ic設(shè)計(jì)開發(fā)早期預(yù)測(cè)實(shí)際電路制造性能和成品率，縮短ic設(shè)計(jì)開發(fā)周期和成本都是有十分積極意義的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的存在的不足，本發(fā)明提供了一種工藝參數(shù)波動(dòng)引起納米mosfet性能變化統(tǒng)計(jì)特性的快速、精確的估計(jì)方法，以替代現(xiàn)有主要依賴tcad軟件估計(jì)其性能變化的不足。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案如下：一種工藝參數(shù)波動(dòng)引起mosfet性能的估計(jì)方法，包含如下步驟：
通過hspice軟件，設(shè)定mosfet模型參數(shù)的其中一個(gè)或者多個(gè)變異參數(shù)，根據(jù)實(shí)際工藝技術(shù)水平，確定三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的大小，并進(jìn)行1000次以上的蒙特卡羅仿真。
通過“l(fā)v”或“l(fā)x”變量，提取mosfet器件閾值電壓、柵電容，進(jìn)而描述mosfet器件性能參數(shù)及其變化。
在matlab中安裝hspicetoolbox工具，將蒙特卡羅仿真產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)直接讀取到matlab中。
將mosfet器件性能參數(shù)及其變化信息通過matlab軟件的hspicetoolbox工具，應(yīng)用其統(tǒng)計(jì)工具箱dfittool命令讀入，進(jìn)行概率密度函數(shù)和累積概率函數(shù)擬合并表征。
本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明能在cmos器件設(shè)計(jì)早期，快速精確地估計(jì)實(shí)際器件和電路的制造性能變化標(biāo)準(zhǔn)差和統(tǒng)計(jì)分布。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明的技術(shù)路線和步驟說(shuō)明框圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)施例具體步驟是：
(1)根據(jù)具體納米工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)，選擇適合的mosfet器件的bsim模型參數(shù)，根據(jù)關(guān)注的實(shí)際工藝波動(dòng)效應(yīng)和波動(dòng)源，選擇受到影響的一個(gè)或者多個(gè)變異參數(shù)，并設(shè)定mosfet模型參數(shù)的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差的大小(該標(biāo)準(zhǔn)差由實(shí)際技術(shù)水平確定)，通過hspice仿真軟件，進(jìn)行1000次以上的蒙特卡羅仿真，目的是讓其產(chǎn)生大量樣本數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)實(shí)際制造結(jié)果。
(2)對(duì)于mosfet器件和電路性能的統(tǒng)計(jì)分析，利用“l(fā)v”，“l(fā)x”等mosfet變量和函數(shù)，提取mosfet器件閾值電壓(vth)，柵電容(cgg、cgs、cgd)等多種內(nèi)部參數(shù)，還可以利用其他各種性能參數(shù)與上述參數(shù)的解析關(guān)系，描述mosfet器件的如跨導(dǎo)(gm)、截止頻率
(3)在matlab中安裝hspicetoolbox工具箱，并利用loadsig、lssig、evalsig等函數(shù)將hspice蒙特卡羅仿真產(chǎn)生的文件中的大量樣本數(shù)據(jù)直接讀取并保存到matlab軟件的各個(gè)變量中。
(4)應(yīng)用matlab的統(tǒng)計(jì)工具箱(可以使用dfittool命令打開)，之后讀入上述(3)中保存在變量中的樣本數(shù)據(jù)集，選擇matlab中的各種不同的概率密度函數(shù)(pdf)和累積概率函數(shù)(cdf)進(jìn)行擬合，根據(jù)輸出擬合的結(jié)果判斷和選擇合適的統(tǒng)計(jì)分布并進(jìn)行表征。
(5)對(duì)上述(4)中擬合的統(tǒng)計(jì)分布結(jié)果，進(jìn)行樣本數(shù)據(jù)的卡方檢驗(yàn)(將樣本輸入到excel表格中進(jìn)行)、柯爾莫諾夫-斯米爾諾夫檢驗(yàn)或秩和檢驗(yàn)(后兩個(gè)檢驗(yàn)可以直接在matlab中進(jìn)行)，從統(tǒng)計(jì)理論的角度嚴(yán)格證明統(tǒng)計(jì)分布和擬合特性的有效性和正確性。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上實(shí)施步驟和方案僅是用來(lái)驗(yàn)證本發(fā)明，而并非作為對(duì)本發(fā)明的限定，只要是在本發(fā)明的范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施步驟和方案的變化、變形都將落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。