一種射頻變容器的統(tǒng)計建模方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導體器件建模技術技術領域，具體涉及一種射頻變容器的統(tǒng)計建模 方法。
【背景技術】
[0002] 變容器（Varactor)作為主要的電容調節(jié)器件，在射頻集成電路設計中有很重要 的作用，隨著工藝節(jié)點的降低其在整片wafer上由工藝引起的性能波動亦愈來愈顯著。而 目前對于變容器射頻性能的統(tǒng)計特性的建模未見公開報道。
[0003] 變容器的射頻建模方法并未形成統(tǒng)一標準，表現(xiàn)為模型可采取不同的子電路結 構，而電路中的元件也可采用不同的可伸縮性（Scalable)公式。而多數(shù)公式并不具備嚴格 的物理意義，而是基于數(shù)學的擬合，導致模型參數(shù)并不能精確對應器件制造工藝參數(shù)。這為 選取用于表征工藝波動的統(tǒng)計模型參數(shù)帶來困難。
[0004] 對于不同代工廠（foundry)的工藝，其工藝波動原因各異，即在測試數(shù)據(jù)中表現(xiàn) 為不同的統(tǒng)計分布特性，難以選取統(tǒng)一固定的標準指標進行變容器的統(tǒng)計建模。
[0005] 因此，提供一種簡單可行的射頻電容器的統(tǒng)計建模方法顯得十分重要。

【發(fā)明內容】

[0006] 為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種射頻變容器的統(tǒng)計建模方法，以期建立 用于射頻集成電路的變容器的全局統(tǒng)計模型，表征由于工藝波動引起的器件性能的影響， 從而對射頻集成電路設計作出指導。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種射頻變容器的統(tǒng)計建模方法，所述射頻變 容器分布于晶圓的晶粒上，其包括以下步驟：
[0008] 步驟01 :確定用于器件建模的子電路拓撲結構，確定所述子電路中每一個電路元 件使用的可伸縮性公式，以用于不同尺寸器件的建模，從而確定器件建模需要抽取的所有 模型參數(shù)；
[0009] 步驟02 :對參數(shù)進行分類，分為基本參數(shù)群，與外加偏置相關的參數(shù)群，與器件尺 寸相關參數(shù)群，以及與工藝波動無關的參數(shù)群；
[0010] 步驟03 :基于射頻建模要求，對器件進行散射參數(shù)測試，首先選擇部分關鍵尺寸 器件進行散射參數(shù)的mapping測試，即對所有晶粒內的所選尺寸器件都進行散射參數(shù)測 試，分析散射參數(shù)的mapping測試數(shù)據(jù)，得到器件散射參數(shù)在整個晶圓上的波動特性，通過 觀察不同工作頻率下的散射參數(shù)分布，不同外加偏置下的散射參數(shù)分布，散射參數(shù)不同分 量的分布，確定所述測試數(shù)據(jù)中具有波動性或離散性的特征數(shù)據(jù)部分；
[0011] 步驟04 :對所有晶粒內的上述特征數(shù)據(jù)計算平均值，選出所測器件的特征數(shù)據(jù)最 靠近該平均值所對應的晶粒為goldendie，并測試該goldendie內所有待測器件的散射參 數(shù)，以該goldendie的器件測試數(shù)據(jù)為擬合目標，抽取所述步驟01中的所述模型參數(shù)，建 立器件的不包含工藝波動的基準模型；
[0012] 步驟05 :基于所述特征數(shù)據(jù)部分的散射參數(shù)以及由散射參數(shù)轉換而來的網(wǎng)絡參 數(shù)，構造用于器件進行統(tǒng)計建模的一個或一組指標；
[0013] 步驟06 :基于上述指標和步驟04中的基準模型，計算子電路模型中各元件值，并 進行元件值相對于指標值的靈敏度分析并排序，然后選取靈敏度最高的元件；
[0014] 步驟07 :基于所選取的元件，對所述步驟02中的所述元件可伸縮公式中的各類參 數(shù)群，分別進行參數(shù)值相對于元件值的靈敏度分析并排序，選取靈敏度最高的參數(shù)；
[0015] 步驟08 :基于所選取的參數(shù)，擬合器件的統(tǒng)計特性分布，從而得到用于表征器件 全局波動分布的統(tǒng)計模型。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟03中，所述的具有波動性或離散性的特征數(shù)據(jù)部分為：所述測 試數(shù)據(jù)在不同晶粒內的最大值與最小值之差與所述最小值之比大于由建模需求所設定的 波動閾值的特征數(shù)據(jù)部分。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟05中，所述指標能夠反映器件在射頻工作條件下的特性；所述 特性包括有效電容值。
[0018] 優(yōu)選地，所述步驟06中，進行元件值相對于指標值的靈敏度分析并排序，具體包 括：在所述元件值附近，比較所有元件由元件值的相同變化比例所引起的步驟05中指標變 化的比例大小并排序。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟06中，當選取靈敏度最高的元件時，所選取的靈敏度最高的元 件數(shù)量為達到擬合目標所需的最少元件數(shù)量。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟07包括：分別對基本參數(shù)群、偏置相關參數(shù)群、器件尺寸相關參 數(shù)群進行靈敏度分析并排序。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟07包括：當選取靈敏度最高的參數(shù)時，所選取的靈敏度最高的 參數(shù)數(shù)量為達到擬合目標所需的最少參數(shù)數(shù)量。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟08中，所采用的擬合方法為對所選參數(shù)添加統(tǒng)計函數(shù)并調整統(tǒng) 計函數(shù)相關參數(shù)。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟08中的擬合過程具體包括：首先，針對由器件尺寸減小帶來的 非理想效應最小的器件無外加偏置時的指標，使用所述步驟07中所選取的基本參數(shù)群中 的靈敏度最高的參數(shù)進行擬合；然后，觀察器件外加偏置時的指標統(tǒng)計特性是否滿足擬合 要求，如未滿足，繼續(xù)添加使用所述步驟07中所選取的偏置相關參數(shù)群中的靈敏度最高的 參數(shù)進行擬合；接著，觀察不同尺寸器件的指標統(tǒng)計特性是否滿足擬合要求，如未滿足，繼 續(xù)添加使用所述步驟07中所選取的器件尺寸相關參數(shù)群中的靈敏度最高的參數(shù)進行擬 合；完成上述擬合過程，即得到用于表征器件全局波動分布的統(tǒng)計模型。
[0024] 優(yōu)選地，所述射頻變容器為MOS變容器。
[0025] 本發(fā)明的射頻變容器的統(tǒng)計建模方法，對于不同子電路結構，不同可伸縮公式所 構成的模型，本發(fā)明都適用；并且，基于mapping測試數(shù)據(jù)分析，選取可反映器件關鍵性能 的指標，既可有效把握針對該工藝特點的主要統(tǒng)計特性分布，又保證所建立模型能夠反應 了電路設計者所關心的關鍵器件性能的統(tǒng)計分布；再者，基于參數(shù)值對元件值，元件值對指 標值的靈敏度分析，并進行參數(shù)分類，可快速選取在當前基準模型基礎上最有效的統(tǒng)計模 型參數(shù)；同時，針對不同參數(shù)群的獨立性，基于對應的性能指標分別依次抽取統(tǒng)計參數(shù)值， 使建模過程快速清晰。
【附圖說明】
[0026] 圖1為N型MOS變容器的剖面結構示意圖
[0027] 圖2為本發(fā)明的一個較佳實施例的子電路拓撲結構示意圖
[0028]圖3為本發(fā)明的一個較佳實施例的射頻變容器的統(tǒng)計建模方法的流程示意圖
【具體實施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書附圖，對本發(fā)明的內容作進一 步說明。當然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領域內的技術人員所熟知的一般替換也 涵蓋在本發(fā)明的保護范圍內。
[0030] 本發(fā)明的射頻變容器的統(tǒng)計建模方法，所述射頻變容器分布于晶圓的晶粒上，其 包括以下步驟：
[0031] 確定用于器件建模的子電路拓撲結構，確定所述子電路中每一個電路元件使用 的可伸縮性公式，以用于不同尺寸器件的建模，從而確定器件建模需要抽取的所有模型參 數(shù)；
[0032] 對參數(shù)進行分類，分為基本參數(shù)群，與外加偏置相關的參數(shù)群，與器件尺寸相關參 數(shù)群，以及與工藝波動不相關參數(shù)群；
[0033] 基于射頻建模要求，對器件進行散射參數(shù)測試，首先選擇部分關鍵尺寸器件進行 散射參數(shù)的mapping測試，即對所有晶粒（die)內的所選尺寸器件都進行散射參數(shù)測試，分 析散射參數(shù)的mapping測試數(shù)據(jù)，得到器件散射參數(shù)在整個晶圓上的波動特性，通過觀察 不同工作頻率下的散射參數(shù)分布，不同外加偏置下的散射參數(shù)分布，散射參數(shù)不同分量的 分布，確定所述測試數(shù)據(jù)中波動或離散程度較大的特征數(shù)據(jù)部分；
[0034] 對所有晶粒內的上述特征數(shù)據(jù)計算平均值，選出所測器件的特征數(shù)據(jù)最靠近該平 均值所對應的晶粒為goldendie，并測試該goldendie內所有待測器件的散射參數(shù)，以該 goldendie的器件測試數(shù)據(jù)為擬合目標，抽取所述步驟01中的所述模型參數(shù)，建立器件的 不包含工藝波動的基準模型；
[0035] 基于所述特征數(shù)據(jù)部分的散射參數(shù)以及由散射參數(shù)轉換而來的網(wǎng)絡參數(shù)，構造用 于器件進行統(tǒng)計建模的一個或一組指標；
[0036] 基于上述指標和上述的基準模型，計算子電路模型中各元件值，并進行元件值相 對于指標值的靈敏度分析并排序，然后選取靈敏度最高的元件；
[0037] 基于所選取的元件，對上述的所述元件可伸縮公式中的各類參數(shù)群，分別進行參 數(shù)值相對于元件值的靈敏度分析并排序，選取靈敏度最高的參數(shù)；
[0038] 基于所選取的參數(shù)，擬合器件的統(tǒng)計特性分布，從而得到用于表征器件全局波動 分布的統(tǒng)計模型。
[0039] 以下結合附圖1-3和具體實施例對本發(fā)明的射頻變容器的統(tǒng)計建模方法作進一 步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準的比例，且僅用以方便、 清晰地達到輔助說明本實施例的目的。
[0040] 請參閱圖3,本實施