專利名稱：器件性能預(yù)測(cè)方法及器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體地，涉及一種半導(dǎo)體器件的性能預(yù)測(cè)方法以及半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于半導(dǎo)體器件而言，眾多的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)均會(huì)影響其工作性能。然而，實(shí)際上難以建立這些參數(shù)與器件性能之間的解析函數(shù)關(guān)系。因此，在設(shè)計(jì)半導(dǎo)體器件時(shí)，針對(duì)特定的設(shè)計(jì)參數(shù)，難以預(yù)先獲知根據(jù)這種設(shè)計(jì)而制造出的半導(dǎo)體器件的性能，并因此難以有效地判定設(shè)計(jì)的優(yōu)劣。有鑒于此，需要提供一種新穎的方法來(lái)對(duì)半導(dǎo)體器件的性能進(jìn)行預(yù)測(cè)或者對(duì)半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，以便能夠得到可以實(shí)現(xiàn)最佳器件性能的優(yōu)化設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的性能預(yù)測(cè)方法以及半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件的性能預(yù)測(cè)方法，其中半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集構(gòu)成參數(shù)空間中的參數(shù)點(diǎn)，并且針對(duì)參數(shù)空間中多個(gè)離散的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)建立了行為模型庫(kù)，所述行為模型庫(kù)將所述預(yù)定參數(shù)點(diǎn)與相應(yīng)的器件性能指標(biāo)值相關(guān)聯(lián)，該方法包括輸入待預(yù)測(cè)其相應(yīng)性能指標(biāo)值的參數(shù)點(diǎn)，即預(yù)測(cè)點(diǎn)；以及在行為模型庫(kù)中搜索該預(yù)測(cè)點(diǎn)，如果預(yù)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于行為模型庫(kù)中的某一預(yù)定參數(shù)點(diǎn)，則輸出與該預(yù)定參數(shù)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的性能指標(biāo)值作為該預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)性能指標(biāo)值；以及如果行為模型庫(kù)中不存在與預(yù)測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)，則對(duì)行為模型庫(kù)中的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)進(jìn)行Delaimay三角剖分，并根據(jù)Delaimay三角剖分結(jié)果，通過(guò)插值計(jì)算得到預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)性能指標(biāo)值。優(yōu)選地，通過(guò)Delaimay三角剖分得到Delaimay剖分單元，以及根據(jù)預(yù)測(cè)點(diǎn)所處的Delaimay剖分單元的各頂點(diǎn)處的參數(shù)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行插值計(jì)算。其中，在二維參數(shù)空間中， Delaunay剖分單元為三角形；在三維參數(shù)空間中，Delaimay剖分單元為四面體。優(yōu)選地，如果預(yù)測(cè)點(diǎn)并不位于任何一個(gè)Delaimay剖分單元之內(nèi)，則對(duì)參數(shù)空間進(jìn)行空間變換，使得預(yù)測(cè)點(diǎn)位于變換之后的空間中新的Delaimay剖分單元之內(nèi)。其中，空間變換可以包括將參數(shù)空間從歐幾里得坐標(biāo)變換為超球面坐標(biāo)；將超球面坐標(biāo)中的半徑反轉(zhuǎn)；以及將超球面坐標(biāo)變換回到歐幾里得坐標(biāo)。優(yōu)選地，結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集包括柵長(zhǎng)、閾值電壓、寄生電阻和/或柵介質(zhì)厚度。優(yōu)選地，行為模型庫(kù)根據(jù)器件仿真或?qū)嶋H測(cè)試而建立。優(yōu)選地，性能指標(biāo)包括半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性。優(yōu)選地，半導(dǎo)體器件包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，所述性能指標(biāo)包括良品率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，包括確定針對(duì)半導(dǎo)體器件的多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集；針對(duì)所述多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集中每一結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集，根據(jù)上述方法，預(yù)測(cè)與該結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集相對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)值；根據(jù)所述多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集各自的相應(yīng)性能指標(biāo)值中最佳的性能指標(biāo)值，確定與該最佳的性能指標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集；以及根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集，設(shè)定該半導(dǎo)體器件的最終物理結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，利用建立的行為模型庫(kù)，可以有效地對(duì)半導(dǎo)體器件這樣的多變量(多參數(shù))復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行分析，從而可以在工藝級(jí)別上預(yù)測(cè)半導(dǎo)體器件的性能指標(biāo) (例如，SRAM的良品率)。


通過(guò)以下參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述，本發(fā)明的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的器件性能預(yù)測(cè)方法的示意流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值計(jì)算的示意流程圖；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的器件設(shè)計(jì)優(yōu)化方法的示意流程圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的Delaimay三角剖分的示例；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在預(yù)測(cè)點(diǎn)位于通過(guò)Delaimay三角剖分而得到的三角形內(nèi)部的情況下進(jìn)行插值計(jì)算的示例；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的預(yù)測(cè)點(diǎn)位于通過(guò)Delaimay三角剖分而得到的三角形外部的示例；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的空間變換的示例；圖8示出了圖7中一部分的放大圖，其中示出了在空間變換之后進(jìn)行插值計(jì)算的示例；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在預(yù)測(cè)點(diǎn)位于通過(guò)Delaimay三角剖分而得到的三角形外部的情況下用于插值計(jì)算的點(diǎn)的選擇示例；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的khmoo仿真示例；以及圖11示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)SRAM進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的示例。
具體實(shí)施例方式以下，通過(guò)附圖中示出的具體實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本發(fā)明的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本發(fā)明的概念。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的器件性能預(yù)測(cè)方法的示意流程圖。如圖1所示，根據(jù)該實(shí)施例的器件性能預(yù)測(cè)方法100從步驟101開始，在該步驟中，輸入器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集。這種參數(shù)集例如是設(shè)計(jì)時(shí)選定的參數(shù)集，可以包括柵長(zhǎng)、閾值電壓、寄生電阻和/或柵介質(zhì)厚度等會(huì)對(duì)最終得到的半導(dǎo)體器件的性能造成影響的各種結(jié)構(gòu)/工藝參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)。接著，在步驟102中，判定所輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集是否處于半導(dǎo)體器件的行為模型庫(kù)中。在此，所謂的“行為模型庫(kù)”是指將半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集與其相應(yīng)的器件性能指標(biāo)值相關(guān)聯(lián)的裝置。這種裝置例如可以通過(guò)查找表的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，所述“性能指標(biāo)”可以包括各種可以表征器件性能優(yōu)劣的器件電學(xué)特性，例如電流和/或電壓特性等。所述性能指標(biāo)例如可以僅包括單一物理參數(shù)，從而“性能指標(biāo)值”例如可以表示該單一物理參數(shù)的實(shí)際數(shù)值?；蛘?，所述性能指標(biāo)可以包括多于一個(gè)的物理參數(shù)，并且“性能指標(biāo)值”例如可表示這些物理參數(shù)的加權(quán)和。可選地，可以對(duì)“性能指標(biāo)”所包含的每一物理參數(shù)進(jìn)行“評(píng)分”。例如，對(duì)于實(shí)現(xiàn)最佳性能的物理參數(shù)值，將其評(píng)分為100%;而對(duì)實(shí)現(xiàn)稍差性能的物理參數(shù)值，則將其評(píng)分為低于100%。因此，“性能指標(biāo)值” 可以通過(guò)將各物理參數(shù)的評(píng)分值求和來(lái)得到。這種行為模型庫(kù)例如可以如下來(lái)建立。通過(guò)對(duì)具有特定參數(shù)集(例如，具有特定的柵長(zhǎng)、閾值電壓、柵介質(zhì)厚度等)的實(shí)際半導(dǎo)體器件測(cè)試其相應(yīng)性能指標(biāo)值，而得到特定參數(shù)集-性能指標(biāo)值之間的關(guān)聯(lián)。或者，可以通過(guò)針對(duì)特定參數(shù)集(例如，在特定的柵長(zhǎng)、 閾值電壓、柵介質(zhì)厚度等條件下)，對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行仿真，而得到特定參數(shù)集-性能指標(biāo)值之間的關(guān)聯(lián)。然后，將這種特定參數(shù)集-性能指標(biāo)值之間的關(guān)聯(lián)存儲(chǔ)(例如，存儲(chǔ)為“查找表”的形式)，得到行為模型庫(kù)。在此，可以將這種“參數(shù)集”可以視為參數(shù)空間中的離散“(參數(shù))點(diǎn)”(參數(shù)空間可以是多維空間，構(gòu)成參數(shù)集的各結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)例如柵長(zhǎng)、閾值電壓、柵介質(zhì)厚度等分別構(gòu)成其中的一維)，而“性能指標(biāo)值”則可以視為該離散“(參數(shù))點(diǎn)”所對(duì)應(yīng)的函數(shù)值。例如，可以針對(duì)預(yù)定間隔的參數(shù)(例如，預(yù)定間隔的柵長(zhǎng)、預(yù)定間隔的閾值電壓、 預(yù)定間隔的柵介質(zhì)厚度等)，即，針對(duì)參數(shù)空間中預(yù)定間隔的點(diǎn)，來(lái)建立覆蓋一定參數(shù)范圍 (即，覆蓋參數(shù)空間中的一定體積)的行為模型庫(kù)。例如，參數(shù)的間隔可以是恒定的。所述 “參數(shù)范圍”例如可以是針對(duì)特定制造工藝(例如，22nm工藝)的可能參數(shù)范圍。這樣，針對(duì)某一制造工藝，可以得到一個(gè)公共行為模型庫(kù)。因而，在該種制造工藝下的器件設(shè)計(jì)，均可以利用該公共的行為模型庫(kù)來(lái)進(jìn)行性能預(yù)測(cè)和設(shè)計(jì)優(yōu)化。如果在步驟102中判斷結(jié)果為“是”，即，輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集在行為模型庫(kù)中存在對(duì)應(yīng)項(xiàng)，則從行為模型庫(kù)中檢索得到與輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集相關(guān)聯(lián)的器件性能指標(biāo)值。因此，方法直接跳到步驟105，其中輸出相應(yīng)器件性能指標(biāo)值。如果在步驟102中判斷結(jié)果為“否”，即，輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集在行為模型庫(kù)中不存在對(duì)應(yīng)項(xiàng)，則此時(shí)可以通過(guò)插值計(jì)算來(lái)得到相應(yīng)的器件性能指標(biāo)值。本發(fā)明的一個(gè)重要特征在于，利用Delaunay三角剖分(triangulation)方法，來(lái)從模型庫(kù)中選擇用于插值計(jì)算的參數(shù)點(diǎn)。具體地，對(duì)行為模型庫(kù)中的參數(shù)點(diǎn)進(jìn)行Delaunay三角剖分，并選擇位于Delaunay某一剖分單元(二維空間中的三角形，三維空間的四面體等)的頂點(diǎn)處的參數(shù)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行插值計(jì)算。具體地，在步驟103中，對(duì)參數(shù)空間中已測(cè)得的參數(shù)點(diǎn)(即，行為模型庫(kù)中的參數(shù)點(diǎn))進(jìn)行Delaunay三角剖分。Delaunay剖分本身對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是公知的，此方法可以將多維空間以測(cè)定參數(shù)點(diǎn)為頂點(diǎn)劃分成若干離散單元，在此不再詳細(xì)描述。然后，在步驟104中，根據(jù)Delaunay三角剖分的結(jié)果，來(lái)進(jìn)行插值計(jì)算。關(guān)于該插值計(jì)算，以下將參照?qǐng)D2進(jìn)一步詳細(xì)描述。
通過(guò)步驟104中的插值計(jì)算，可以得到與輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集(參數(shù)點(diǎn))相對(duì)應(yīng)的器件性能指標(biāo)值。因此，在步驟105中，可以輸出所得到的器件性能指標(biāo)值。這樣，針對(duì)輸入的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集(參數(shù)空間中的一個(gè)參數(shù)點(diǎn)，以下也稱作“預(yù)測(cè)點(diǎn)”)，得到了與之相對(duì)應(yīng)的器件性能(所述預(yù)測(cè)點(diǎn)處的函數(shù)值)。也即，實(shí)現(xiàn)了針對(duì)該參數(shù)點(diǎn)的性能預(yù)測(cè)或者評(píng)估。隨后，本方法在步驟106處結(jié)束。以下，將參照附圖2，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的插值計(jì)算示例。如圖2所示，在插值計(jì)算步驟104中，首先在子步驟1041中，判斷參數(shù)點(diǎn)是否位于參數(shù)空間中通過(guò) Delaunay三角剖分而得到的Delaunay剖分單元內(nèi)部。如果在子步驟1041中的判斷結(jié)果為“是”，則在步驟1042中，可以直接利用該預(yù)測(cè)點(diǎn)所處的Delaimay剖分單元的頂點(diǎn)(例如，在二維參數(shù)空間的情況下，為三角形剖分單元的三個(gè)頂點(diǎn)；在三維參數(shù)空間的情況下，為四面體剖分單元的四個(gè)頂點(diǎn)；以此類推)處的參數(shù)點(diǎn)，來(lái)對(duì)該預(yù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行插值計(jì)算，例如可以是線性插值。如果在子步驟1041中的判斷結(jié)果為“否”，則在步驟1043中，可以進(jìn)行空間變換， 以便使得預(yù)測(cè)點(diǎn)能夠在空間變換之后位于變換后空間中的新Delaimay剖分單元之內(nèi)。這種空間變換例如將參數(shù)空間從歐幾里得坐標(biāo)變換為超球面坐標(biāo)或其他空間坐標(biāo)系，對(duì)變換后的超球面坐標(biāo)或其他空間坐標(biāo)中的半徑進(jìn)行反轉(zhuǎn)，然后再變換回到歐幾里得坐標(biāo)。這樣，在步驟1043中進(jìn)行空間變化之后，可以在步驟1042中利用變換后空間中預(yù)測(cè)點(diǎn)所處的Delaimay剖分單元的頂點(diǎn)處的參數(shù)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行插值計(jì)算。這樣，最終得到了預(yù)測(cè)點(diǎn)處的插值函數(shù)值(即，性能指標(biāo)值)。隨后，插值計(jì)算步驟在1044處結(jié)束。以下，將結(jié)合一具體示例，來(lái)對(duì)上述器件性能預(yù)測(cè)方法予以說(shuō)明，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更好地理解本發(fā)明。在以下的描述中，為了描述的方便和圖示的簡(jiǎn)潔，假設(shè)參數(shù)集包括兩個(gè)參數(shù)，即參數(shù)空間為二維空間。在此，這兩個(gè)參數(shù)例如可以是柵源間電壓(Vgs)和漏源間電壓(Vds)。 應(yīng)當(dāng)指出，本發(fā)明不限于此；事實(shí)上，參數(shù)空間的維數(shù)可以多于二維，或者僅為一維，此外參數(shù)也不限于柵源間電壓(Vgs)和漏源間電壓(Vds)。針對(duì)一定體積的參數(shù)空間(在二維的情況下，針對(duì)一定“面積”的參數(shù)空間)，建立行為模型庫(kù)。在附圖4中示出了這樣一個(gè)行為模型庫(kù)中的參數(shù)點(diǎn)。如圖4所示，各參數(shù)點(diǎn) (X1，X2)(其中，例如Xl表示Vgs，X2表示Vds)具有一個(gè)相應(yīng)的函數(shù)值(性能指標(biāo)值，例如柵、源、漏極電流等)。在圖4中，僅示出了參數(shù)點(diǎn)(X1，X2)(圖中各三角形的頂點(diǎn))，而并未示出其關(guān)聯(lián)的函數(shù)值。在此示出了參數(shù)點(diǎn)(X1，X》在Xl方向以及X2方向上均是均勻間隔的。盡管這種均勻間隔有利于計(jì)算，但是本發(fā)明并不局限于此。在圖4中，還示出了對(duì)行為模型庫(kù)中的這些參數(shù)點(diǎn)(X1，X2)進(jìn)行Delaimay三角剖分的結(jié)果。具體地，圖4中所示出的這些三角形均為通過(guò)Delaimay三角剖分而得到的三角形Delaunay剖分單元。圖5示出了圖4所示行為模型庫(kù)的一部分。在圖5中，還示出了要預(yù)測(cè)其相應(yīng)函數(shù)值的參數(shù)點(diǎn)(即“預(yù)測(cè)點(diǎn)”)，以實(shí)心三角標(biāo)記來(lái)表示該預(yù)測(cè)點(diǎn)?？梢钥闯?，該預(yù)測(cè)點(diǎn)位于一個(gè)Delaimay三角形內(nèi)部。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)預(yù)測(cè)點(diǎn)位于Delaimay三角形內(nèi)部時(shí)， 可以根據(jù)該Delaimay三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處的參數(shù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，來(lái)插值計(jì)算預(yù)測(cè)點(diǎn)處的函數(shù)值。這種插值例如是線性插值。如果預(yù)測(cè)點(diǎn)位于Delaimay三角形外部，參見圖6所示的實(shí)心三角標(biāo)記，那么此時(shí)需要對(duì)參數(shù)空間(參數(shù)點(diǎn)(XI，X2)所在的空間)進(jìn)行變換，以使得該預(yù)測(cè)點(diǎn)在變換之后能夠位于變換后新的Delaimay三角形之內(nèi)，從而可以選擇用于插值計(jì)算的參數(shù)點(diǎn)。在圖7中示出了一個(gè)空間變換的示例。在該示例中，將參數(shù)空間從歐幾里得坐標(biāo)變換為超球面坐標(biāo)(在二維的情況下為極坐標(biāo)，在三維的情況下為球坐標(biāo))。在超球面坐標(biāo)中，將各點(diǎn)的半徑(非負(fù)實(shí)數(shù))反轉(zhuǎn)(即，取倒數(shù))。隨后，再?gòu)某蛎孀鴺?biāo)轉(zhuǎn)換回到歐幾里得坐標(biāo)。圖7中示出了對(duì)圖6所示的行為模型庫(kù)中包含的參數(shù)點(diǎn)以及預(yù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行上述處理之后得到的結(jié)果。圖8中示出了圖7中處于預(yù)測(cè)點(diǎn)附近的一部分的放大圖。從圖8可以清楚看出， 經(jīng)過(guò)上述處理之后，預(yù)測(cè)點(diǎn)(實(shí)心三角標(biāo)記所示)已經(jīng)位于了一個(gè)新的Delaimay三角形之內(nèi)。這樣，可以利用該三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處的參數(shù)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的函數(shù)值，來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)處的函數(shù)值進(jìn)行插值計(jì)算，例如線性插值。在圖9中示出了選擇用來(lái)進(jìn)行插值計(jì)算的三個(gè)參數(shù)點(diǎn)在變換之前的參數(shù)空間中實(shí)際所處的位置。以上描述了如何根據(jù)行為模型庫(kù)中的參數(shù)點(diǎn)，來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)的函數(shù)值進(jìn)行插值計(jì)算的示例。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，上述器件性能預(yù)測(cè)方法還可以用來(lái)對(duì)半導(dǎo)體器件設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法的示意流程圖。如圖3所示，在步驟301中，設(shè)計(jì)人員首先確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，例如包括多個(gè)可供選擇的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集(即，多個(gè)設(shè)計(jì)“參數(shù)點(diǎn)”，或者多個(gè)“預(yù)測(cè)點(diǎn)”)。然后，在步驟302中，從所確定的多個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)中選擇一個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)，來(lái)進(jìn)行性能預(yù)測(cè)。具體地，例如通過(guò)上述的性能預(yù)測(cè)流程100來(lái)對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)處的函數(shù)值(即，性能指標(biāo)值) 進(jìn)行預(yù)測(cè)。在此，不再詳細(xì)描述該性能預(yù)測(cè)流程的具體步驟，可以參照以上的描述。通過(guò)性能預(yù)測(cè)流程100得到一個(gè)預(yù)測(cè)點(diǎn)處的性能指標(biāo)值之后，在步驟303判斷是否還存在其他預(yù)測(cè)點(diǎn)。如果判斷結(jié)果為“是”，即，還存在其他預(yù)測(cè)點(diǎn)，那么該方法返回步驟 302，針對(duì)下一預(yù)測(cè)點(diǎn)繼續(xù)進(jìn)行性能預(yù)測(cè)。如果判斷結(jié)果為“否”，即，已經(jīng)針對(duì)所有的預(yù)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了性能預(yù)測(cè)，那么在步驟304中得到針對(duì)所有預(yù)測(cè)點(diǎn)的相應(yīng)器件性能指標(biāo)值的集合。根據(jù)該器件性能指標(biāo)值集合，可以得到最佳設(shè)計(jì)。例如，從該器件性能集合中搜索與最佳性能指標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)點(diǎn)，選擇該預(yù)測(cè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的參數(shù)作為最終設(shè)計(jì)參數(shù)，則得到了最佳器件設(shè)計(jì)方案。隨后，該方法在305處結(jié)束。根據(jù)這種最佳設(shè)計(jì)方案來(lái)制造半導(dǎo)體器件，則可以得到結(jié)構(gòu)被優(yōu)化了的半導(dǎo)體器件。以下，將結(jié)合靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM)，來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用示例。圖10中示出了在VWL(字線偏置電壓)-VDD(位線偏置電壓)的參數(shù)空間中，對(duì) SRAM的性能指標(biāo)，在此具體地為良品率(yield)，進(jìn)行預(yù)測(cè)而得到的khmoo圖。該圖中的每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)具體的參數(shù)集(VWL，VDD)(即，參數(shù)點(diǎn))，并且以灰度表示表示該參數(shù)點(diǎn)處的函數(shù)值(即，性能指標(biāo)值，在此為良品率)。在該圖的右側(cè)示出了各種灰度對(duì)應(yīng)的實(shí)際良品率(以近似成高斯分布的sigma計(jì)，例如3sigma對(duì)應(yīng)的良率為99. 73% )。圖10所示參數(shù)空間中的一些參數(shù)點(diǎn)(及其相關(guān)聯(lián)的性能指標(biāo)值)構(gòu)成行為模型庫(kù)。也就是說(shuō)，這些參數(shù)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的離散性能指標(biāo)值(器件的電學(xué)特性，如電流電壓特性) 是通過(guò)實(shí)際測(cè)試或者器件仿真而得到的。而另一些參數(shù)點(diǎn)(其值不等于已測(cè)試的值)則是根據(jù)本發(fā)明的上述方法，利用行為模型庫(kù)而預(yù)測(cè)得到的?？梢钥闯?，根據(jù)圖10中所示mkhmoo圖，可以容易地選定實(shí)現(xiàn)最佳性能(最佳良品率)的參數(shù)點(diǎn)(VffL, VDD)。例如，在圖10所示的Schmoo圖中，大約(0. 6,0. 5)(即，VffL 為0. 6V，VDD為0. 5V)附近的參數(shù)點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)最佳的良品率。圖11示出了在Lgate (柵長(zhǎng))_ (NVth-PVth) (NFET與PFET之間的閾值電壓差， 這是CMOS工藝中的一項(xiàng)重要參數(shù))參數(shù)空間中，對(duì)SRAM的性能指標(biāo)，在此具體地為良品率(yield)，進(jìn)行預(yù)測(cè)而得到的設(shè)計(jì)優(yōu)化圖。該圖中的每一點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)具體的參數(shù)集 (Lgate, (NVth-PVth)) (S卩，參數(shù)點(diǎn))，并且示出了各參數(shù)點(diǎn)處函數(shù)值(S卩，性能指標(biāo)值，在此為良品率)的等值線。具體地，在各等值線上的參數(shù)點(diǎn)具有相同的函數(shù)值(即，相同的良品率)。在每一等值線處，具體標(biāo)示了該等值線所代表的實(shí)際良品率(以sigma計(jì))。圖11所示參數(shù)空間中的一些參數(shù)點(diǎn)(及其相關(guān)聯(lián)的性能指標(biāo)值)構(gòu)成行為模型庫(kù)。也就是說(shuō)，這些參數(shù)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)值(良品率)是通過(guò)實(shí)際測(cè)試或者器件仿真而得到的。而另一些參數(shù)點(diǎn)(其值不等于已測(cè)試的值)則是根據(jù)本發(fā)明的上述方法，利用行為模型庫(kù)而預(yù)測(cè)得到的。另外，將具有相同函數(shù)值的各參數(shù)點(diǎn)相連，就可以得到圖中所示的等值線。根據(jù)圖11的圖示，可以很容易地選擇最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)，如圖中箭頭所示。根據(jù)該最佳設(shè)計(jì)點(diǎn)，可以制造出結(jié)構(gòu)得以優(yōu)化的半導(dǎo)體器件(例如，將柵長(zhǎng)設(shè)置為25nm)。盡管以上參照預(yù)測(cè)SRAM的良品率的示例描述了本發(fā)明的應(yīng)用，但是本發(fā)明并不局限于此。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)際上本發(fā)明可以應(yīng)用于各種多端口(多變量)系統(tǒng)。在以上的描述中，對(duì)于各層的構(gòu)圖、刻蝕等技術(shù)細(xì)節(jié)并沒(méi)有做出詳細(xì)的說(shuō)明。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)中的各種手段，來(lái)形成所需形狀的層、區(qū)域等。另外，為了形成同一結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以設(shè)計(jì)出與以上描述的方法并不完全相同的方法。盡管以上分別描述了各個(gè)實(shí)施例，但是并不意味著這些實(shí)施例中的有利特征不能結(jié)合使用。以上參照本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明予以了說(shuō)明。但是，這些實(shí)施例僅僅是為了說(shuō)明的目的，而并非為了限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等價(jià)物限定。 不脫離本發(fā)明的范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種替代和修改，這些替代和修改都應(yīng)落在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
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權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的性能預(yù)測(cè)方法，其中半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集構(gòu)成參數(shù)空間中的參數(shù)點(diǎn)，并且針對(duì)參數(shù)空間中多個(gè)離散的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)建立了行為模型庫(kù)， 所述行為模型庫(kù)將所述預(yù)定參數(shù)點(diǎn)與相應(yīng)的器件性能指標(biāo)值相關(guān)聯(lián)，該方法包括輸入待預(yù)測(cè)其相應(yīng)性能指標(biāo)值的參數(shù)點(diǎn)，即預(yù)測(cè)點(diǎn)；以及在行為模型庫(kù)中搜索該預(yù)測(cè)點(diǎn)，如果預(yù)測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于行為模型庫(kù)中的某一預(yù)定參數(shù)點(diǎn)，則輸出與該預(yù)定參數(shù)點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的性能指標(biāo)值作為該預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)性能指標(biāo)值；以及如果行為模型庫(kù)中不存在與預(yù)測(cè)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)，則對(duì)行為模型庫(kù)中的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)進(jìn)行Delaunay三角剖分，并根據(jù)Delaimay三角剖分結(jié)果，通過(guò)插值計(jì)算得到預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)性能指標(biāo)值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過(guò)Delaimay三角剖分得到Delaimay剖分單元，以及根據(jù)預(yù)測(cè)點(diǎn)所處的Delaimay剖分單元的各頂點(diǎn)處的參數(shù)點(diǎn)來(lái)進(jìn)行插值計(jì)算。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在二維參數(shù)空間中，Delaimay剖分單元為三角形；在三維參數(shù)空間中，Delaimay剖分單元為四面體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，如果預(yù)測(cè)點(diǎn)并不位于任何一個(gè)Delaimay剖分單元之內(nèi)，則對(duì)參數(shù)空間進(jìn)行空間變換，使得預(yù)測(cè)點(diǎn)位于變換之后的空間中新的Delaimay剖分單元之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述空間變換包括將參數(shù)空間從歐幾里得坐標(biāo)變換為超球面坐標(biāo)；將超球面坐標(biāo)中的半徑反轉(zhuǎn)；以及將超球面坐標(biāo)變換回到歐幾里得坐標(biāo)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集包括柵長(zhǎng)、閾值電壓、寄生電阻和/或柵介質(zhì)厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，行為模型庫(kù)根據(jù)器件仿真或?qū)嶋H測(cè)試而建立。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述性能指標(biāo)包括半導(dǎo)體器件的電學(xué)特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體器件包括靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，所述性能指標(biāo)包括良品率。
10.一種半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法，包括確定針對(duì)半導(dǎo)體器件的多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集；針對(duì)所述多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集中每一結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集，根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的方法，預(yù)測(cè)與該結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集相對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)值；根據(jù)所述多個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集各自的相應(yīng)性能指標(biāo)值中最佳的性能指標(biāo)值，確定與該最佳的性能指標(biāo)值相對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集；以及根據(jù)所確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集，設(shè)定該半導(dǎo)體器件的最終物理結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本申請(qǐng)公開了一種器件性能預(yù)測(cè)方法及器件結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)參數(shù)和/或工藝參數(shù)集構(gòu)成參數(shù)空間中的參數(shù)點(diǎn)，并且針對(duì)參數(shù)空間中多個(gè)離散的預(yù)定參數(shù)點(diǎn)建立了行為模型庫(kù)，行為模型庫(kù)將預(yù)定參數(shù)點(diǎn)與相應(yīng)的器件性能指標(biāo)值相關(guān)聯(lián)。該器件性能預(yù)測(cè)方法包括輸入待預(yù)測(cè)其相應(yīng)性能指標(biāo)值的參數(shù)點(diǎn)，即預(yù)測(cè)點(diǎn)；以及如果在行為模型庫(kù)中存在預(yù)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)項(xiàng)，則輸出相應(yīng)性能指標(biāo)值作為該預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)性能指標(biāo)值；以及如果行為模型庫(kù)中不存在預(yù)測(cè)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)項(xiàng)，則通過(guò)根據(jù)Delaunay三角剖分進(jìn)行插值計(jì)算，來(lái)得到預(yù)測(cè)點(diǎn)的預(yù)測(cè)性能指標(biāo)值。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102591999SQ20111000592
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月12日
發(fā)明者朱慧瓏, 李萌, 梁擎擎, 鐘匯才 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所