CN103390086B - 电阻模型的建模方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电阻模型的建模方法，包括：根据晶圆的测量结果建立固有的电阻模型，所述晶圆包含模拟对象和多个用于测量的Pad，所述Pad通过金属线与所述模拟对象连接；在固有的电阻模型中增加参数设置和金属线子电路，利用所述参数和金属线子电路计算金属线的电阻；根据所述测量结果和所述金属线的电阻建立最终的电阻模型。在本发明提供的电阻模型的建模方法中，在固有的电阻模型的基础上计算金属线的电阻，根据所述固有的电阻模型和金属线的电阻形成最终的电阻模型，最终的电阻模型消除了金属线对电阻模型的影响，使得模拟结果更加精确。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种电阻模型的建模方法。
背景技术
产品开发过程中采用建模仿真技术能够大大降低了研发的时间和成本，因此各个行业中普遍利用建模仿真技术进行产品的开发。在半导体行业中也利用建模仿真技术研究半导体器件和电路的性能，建模仿真技术是指在通过软件程序建立一个模型，并输入相关参数，在计算机上进行各种模拟试验，得到模拟数据。
半导体行业普遍建立电阻模型进行仿真试验，其目的是研究电阻在各种环境条件下的性能。电阻一般是两端结构，电流经过的有效方块数是电阻两端的方块数，所以模拟电阻值是只需要考虑电阻的长和宽。因此，电阻模型中一般利用以下公式计算电阻值：
R=Rsh×(L/W)×TCM×VCM；
其中，Rsh为方块电阻、L/W为电阻的长宽比、TCM和VCM为温度系数和电压系数。电阻模型中设置有变量参数和影响阻值的环境参数，其中，变量参数包括电阻的长和宽，环境参数包括温度系数和电压系数。进行模拟时一般直接提取电阻的测量结果，输出拟合曲线。
然而，按照现有的电阻模型，得到的拟合曲线与实际测量的结果有较大差异。可见，模拟结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电阻模型的建模方法，以解决现有的电阻模型的模拟结果不准确的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种电阻模型的建模方法，所述电阻模型的建模方法包括以下步骤：
根据晶圆的测量结果建立固有的电阻模型，所述晶圆包括模拟对象和多个用于测量的Pad，所述Pad通过金属线与所述模拟对象连接；
在固有的电阻模型中增加参数设置和金属线子电路，利用所述参数和金属线子电路计算金属线的电阻；
根据所述测量结果和所述金属线的电阻建立最终的电阻模型。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述多个Pad中其中一个Pad作为共用端，除了共用端之外的其他Pad分别通过所述金属线与所述共用端连接。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述其他Pad与所述共用端之间分别连接有一个电阻。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述Pad的数量是13个。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述参数为npad，所述npad表示Pad的序数。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述npad为自然数，其取值范围在1到11之间。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述金属线的电阻值的计算公式为：
rm=r_rm1×(L1+L2+L3+Lp×(12-npad))/wm×TCM×VCM；
其中，r_rm1为金属线的方块电阻，L1和L3是序数为“npad”的其他Pad所连接的电阻与其位置相邻的两个Pad之间的金属线的长度，L2是序数为“npad”的其他Pad所连接的电阻的中心与所述金属线的垂直距离，wm为金属线的线宽，TCM为温度系数，VCM为电压系数，Lp为Pad之间的间距。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述Lp等于200微米。
优选的，在所述的电阻模型的建模方法中，所述L1、L3和Lr之和为110微米；
其中，所述Lr是序数为“npad”的其他Pad所连接的电阻的长度。
在本发明提供的电阻模型的建模方法中，在固有的电阻模型的基础上计算金属线的电阻，根据所述固有的电阻模型和金属线的电阻形成最终的电阻模型，最终的电阻模型消除了金属线对电阻模型的影响，使得模拟结果更加精确。
附图说明
图1是晶圆的部分结构示意图；
图2是本发明实施例的电阻模型的建模方法的流程图；
图3是本发明实施例的固有的电阻模型的拟合曲线和包含金属线子电路的电阻模型的拟合曲线与实际测量结果的对照图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的电阻模型的建模方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，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。
按照现有的电阻模型的建模方法，模拟结果不准确。发明人对此进行深入研究，发现造成现有的电阻模型模拟结果不准确的原因在于，模拟过程中忽视了金属线的影响。
电阻模型是根据晶圆的测量结果建立的，所述晶圆包括多个用于测量的Pad，所述Pad通过金属线与晶圆上的各个器件连接，模拟对象的电阻通过Pad进行测量。如图1所示，Pad的数量一般是13个，Pad1到Pad13等距离排列，Pad13作为共用端，Pad1到Pad12分别通过金属线与Pad13连接。Pad1与Pad13之间连接有电阻1，Pad2与Pad13之间连接有电阻2，如此，Pad1到Pad12与Pad13之间都连接有一个电阻。
目前，电阻模型进行模拟时直接提取电阻测量的数据，忽略了金属线对电阻模型的影响。金属线本身具有电阻，金属线的电阻大小与金属线的长度、线宽有关，比如在90nm线宽的制造工艺中，金属线最大的电阻值大约是90欧姆。90欧姆的电阻值虽然对高阻值的电阻影响不大，但是对小电阻比如金属电阻而言其影响就非常大。如果不去除金属线的影响，模拟的结果与实际测量结果就会出现很大的差异。
综上，造成现有的电阻模型模拟结果不准确的原因在于，电阻模型中忽视了金属线的影响。
为了解决上述问题，本申请提出以下技术方案：请参考图2，其为本发明实施例的电阻模型的建模方法的流程图。如图2所示，所述电阻模型的建模方法包括以下步骤：
S10：根据晶圆的测量结果建立固有的电阻模型，所述晶圆包括模拟对象和多个用于测量的Pad，所述Pad通过金属线与所述模拟对象连接；
S11：在固有的电阻模型中增加参数设置和金属线子电路，利用所述参数和金属线子电路计算金属线的电阻；
S12：根据所述测量结果和所述金属线的电阻建立最终的电阻模型。
具体的，首先，建立一固有的电阻模型，所述固有的电阻模型的建立方法可以是常规的建模方法，即根据晶圆的测量结果建立固有的电阻模型。晶圆包含模拟对象和多个用于测量的Pad，多个Pad分别通过金属线与各个模拟对象连接，建模时通过Pad测量晶圆，包括各个模拟对象的电阻，根据晶圆测量的结果建立固有的电阻模型。
如图1所示，一个晶圆一般有13个Pad，包括Pad1到Pad13，均可用于测量。在13个Pad中以Pad13作为共用端，Pad1到Pad12为其他Pad。其中，Pad1到Pad11分别通过金属线与Pad13连接。在Pad1到Pad11与Pad13的连接回路中，Pad1到Pad11都连接有一个电阻，分别是电阻1到电阻11，即Pad1与Pad13之间连接有电阻1，Pad2与Pad13之间连接有电阻2，如此依次连接。
然后，在固有的电阻模型中增加参数设置和金属线子电路，所述参数为npad，所述npad表示Pad的序数。
接着，利用所述参数和金属线子电路自动计算与各个Pad连接的金属线的电阻，其计算公式为：
rm=r_rm1×(L1+L2+L3+Lp×(12-npad))÷wm×TCM×VCM。
其中，r_rm1是所述金属线的方块电阻，wm是所述金属线的线宽，TCM和VCM分别是温度系数和电压系数。请参考图1，序数为“npad”的其他Pad到Pad13的连接回路中金属线的长度为：L1+L2+L3+Lp×(12-npad)，其中，Lr是与序数为“npad”的其他Pad与Pad13之间连接的电阻的长度，L1和L3是所述电阻与其位置相邻的两个Pad之间的金属线的长度，L2是所述电阻的中心与金属线的垂直距离，L和Lp表示相邻Pad之间的间距，在通常的布图中L=110μm、Lp=200μm。
请继续参考图1，如图1所示，L1+Lr+L3=L。通常的布图中L等于110μm，所以，L1+L3=110u-Lr。
故可以得到以下计算公式：
rm=r_rm1×(110μm-Lr+L2+200×(12-npad))÷wm×TCM×VCM。
计算与Pad1连接的金属线电阻时，参数npad取值为1，计算与Pad2连接的金属线电阻时，参数npad取值为2，依次类推，计算与Pad11连接的金属线电阻时，参数nPad取值为11。
金属线子电路的计算过程如下：首先，在固有的电阻模型中输入参数“npad”；然后，根据上面的计算公式进行计算金属线的电阻值。
例如，计算与Pad1连接的金属线的电阻值，输入的npad等于1，与Pad1连接的电阻长度Lr测得为10μm，连线宽度wm测得为2μm，与Pad1连接的电阻的中心到金属线的距离L2测得为29μm，方块电阻r_rm1根据制造工艺的线宽而不同，比如90nm线宽的制造工艺，其方块电阻r_rm1为0.26。经过计算可以得到：
rm=301.47×TCM×VCM。
按照同样方法，可以算出与其他Pad连接的金属线的电阻值。
最后，根据建立固有的电阻模型时的测量结果和所述金属线的电阻建立最终的电阻模型。最终的电阻模型消除了金属线的影响，因此能够得到准确的拟合曲线。
请参考图3，其为固有的电阻模型的拟合曲线和最终的电阻模型的拟合曲线的对照图。如3图所示，固有的电阻模型输出的拟合曲线为A，由于固有的电阻模型是根据直接提取电阻测量的结果建立的，未考虑金属线子电路的影响，因此拟合曲线A接近直接测量的结果，但是由于拟合过程中存在金属线子电路的影响，所以是不准确的。最终的电阻模型考虑并去除了金属线子电路的影响，输出的拟合曲线B是准确的。如图3所示，拟合曲线B与拟合曲线A之间存在比较大的差距。可见，金属线子电路的影响非常大，若不去除金属线子电路的影响，无法得到准确的模拟结果。
综上，在本发明实施例提供的电阻模型的建模方法中，考虑了金属线子电路对电阻模型的影响，在固有的电阻模型的基础上计算金属线的电阻，根据所述金属线的电阻重新建立电阻模型金属线子电路模型，最终形成的电阻模型中消除了金属线的影响，使得模拟结果更加准确。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (8)
1.一种电阻模型的建模方法，其特征在于，包括：
根据晶圆的测量结果建立固有的电阻模型，所述晶圆包含模拟对象和多个用于测量的Pad，所述Pad通过金属线与所述模拟对象连接；
在固有的电阻模型中增加参数设置和金属线子电路，利用所述参数和金属线子电路计算金属线的电阻；
根据所述测量结果和所述金属线的电阻建立最终的电阻模型；
其中，所述模拟对象是指所述晶圆上的各个器件，所述参数为npad，所述npad表示Pad的序数。
2.如权利要求1所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述多个Pad中其中一个Pad作为共用端，除了共用端之外的其他Pad分别通过所述金属线与所述共用端连接。
3.如权利要求2所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述其他Pad与所述共用端之间分别连接有一个电阻。
4.如权利要求1至3任一项所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述Pad的数量是13个。
5.如权利要求1所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述npad为自然数，其取值范围在1到11之间。
6.如权利要求1所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述金属线的电阻的计算公式为：
rm＝r_rm1×(L1+L2+L3+Lp×(12-npad))/wm×TCM×VCM；
其中，r_rm1为金属线的方块电阻，L1和L3是序数为npad的Pad所连接的电阻与其位置相邻的两个Pad之间的金属线的长度，L2是序数为npad的Pad所连接的电阻的中心与所述金属线的垂直距离，wm为金属线的线宽，TCM为温度系数，VCM为电压系数，Lp为Pad之间的间距。
7.如权利要求6所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述Lp等于200微米。
8.如权利要求6所述的电阻模型的建模方法，其特征在于，所述L1、L3和Lr之和为110微米；
其中，所述Lr是序数为npad的Pad所连接的电阻的长度。
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