CN104899364B - 一种用于器件建模的标准单元选择方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于器件建模的标准单元选择方法，通过建立器件—单元映射库，设定标准单元选择条件，在所述映射库中选择包含最多标准器件的单元或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上的单元作为独特性标准单元，无论晶圆上有多少个单元，都可以将标准单元的选择过程压缩到秒级，并得到最优方案；同时，生成的测试文件已经包含标准单元和测试信息，节约了建立测试文件的时间，可以直接进行自动化测试。

Description

一种用于器件建模的标准单元选择方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路的器件建模方法，更具体地，涉及一种用于器件建模的标准单元的快速、高效选择方法。

背景技术

在半导体器件的开发过程中，需要对器件的性能进行预测并进行仿真模拟，因此需要建立精确的器件分析模型，以便得到精准的分析结果。

为了保证器件模型可以客观地反映器件的性能及统计分布，模型必需从位于工艺误差中位值的器件上萃取得到。符合中位值的器件称为标准器件，标准器件所在的单元，称为标准单元。

随着半导体技术结点不断变小和晶圆不断变大，单片晶圆上可放入的单元数不断增加，生产工艺不稳定性也在提升，符合工艺误差中位值的器件会离散地分布于多个标准单元上。请参阅图1,图1是标准器件在全晶圆上的分布特性示意图。如图1所示，在整个晶圆上排列有多个单元，每个单元中的百分数表示标准器件在该单元中所占的比例。

在进行测试时，选择过多的标准单元会降低机台测试的效率；同时，手工设置测试标准单元以及机台寻找标准单元的过程，都会引入更多的随机误差。因此，必须选择最少的标准单元。

现有方法是通过人工对比来选择标准单元，但过多的单元数会造成选择过程冗长，效率低下，容易出错。这样，不但无法找到标准单元的最优方案，而且会耗费大量的时间，推迟模型发布时间。这些都会对关键节点的开发和设计应用造成不利的影响。

因此，开发一种自动的用于器件建模的标准单元选择方法，就显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种新的用于器件建模的标准单元选择方法，通过排它性原理，经过多次迭代，可以快速、高效地实现标准单元的选择。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于器件建模的标准单元选择方法，包括以下步骤：

步骤S01：建立晶圆上器件与其所在位置具有一一对应关系的器件—单元映射库；

步骤S02：设定标准单元选择条件，在所述映射库中选择独特性标准单元，所述独特性标准单元为包含最多标准器件的单元或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上的单元；

步骤S03：当所有的器件在所述映射库中只有一个位置时，生成用于自动化测试的测试文件，完成关键器件的筛选；

其中，步骤S02中，当以包含最多标准器件的单元为选择独特性标准单元的目标时，包括以下步骤：

步骤S0211：若某单元包含数量最多的标准器件时，则选定该单元及该单元上的器件，同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除其它单元上的这些器件；

步骤S0212：在剩余的单元中，选择包含数量最多的标准器件的单元作为选定单元，重复步骤S0211的过程；

步骤S0213：对晶圆上的所有单元用上述步骤进行迭代处理，直到所有的器件在所述映射库中只有一个位置为止，所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果；

或者，步骤S02中，当以某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上为选择独特性标准单元的目标时，包括以下步骤：

步骤S0221：若某标准器件仅出现在晶圆上某个单元上，则选定该单元，出现在该单元上的符合条件的其它器件也相应被选定，同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除该某标准器件在其它单元上的位置；

步骤S0222：在剩余的器件中寻找是否还有标准器件仅出现在晶圆的某个单元上，若有，则重复步骤S0221，直到所有的器件在所述映射库中只有一个位置，最后所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果；若没有，则继续以下步骤：

步骤S02221：若某单元包含数量最多的标准器件时，则选定该单元及该单元上的器件，同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除其它单元上的这些器件；

步骤S02222：在剩余的单元中，选择包含数量最多的标准器件的单元作为选定单元，重复步骤S02221的过程；

步骤S02223：对晶圆上的所有单元采用步骤S02221～S02222进行迭代处理，直到所有的器件在所述映射库中只有一个位置为止，最后所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果。

优选地，步骤S01中，根据测试数据建立所述映射库，并通过对所述映射库的数据进行计算，得到每个器件测试数据中位数的值，存入所述映射库中。

优选地，所述标准单元选择条件包括对器件特性值误差的选择。

优选地，所述器件特性值误差包括开启电压误差、饱和电流误差或截止电流误差。

优选地，所述开启电压误差不大于10毫伏，饱和电流误差不大于3％，截止电流误差不大于50％。

优选地，在进行步骤S02221后，判断是否存在还有标准器件仅出现在晶圆的某个单元上的情况，若有，则返回到步骤S0221继续进行，若没有，则返回到步骤S02221继续进行。

优选地，所述测试文件包含标准单元和测试信息。

优选地，所述测试文件用于对器件进行计算机自动化测试。

从上述技术方案可以看出，本发明通过建立器件—单元映射库，设定标准单元选择条件，在所述映射库中选择包含最多标准器件的单元或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上的单元作为独特性标准单元，无论晶圆上有多少个单元，都可以将标准单元的选择过程压缩到秒级，并得到最优方案；同时，生成的测试文件已经包含标准单元和测试信息，节约了建立测试文件的时间，可以直接进行自动化测试。

附图说明

图1是标准器件在全晶圆上的分布特性示意图；

图2是本发明实施例一中一种用于器件建模的标准单元选择方法流程图；

图3是本发明实施例二中一种用于器件建模的标准单元选择方法流程图；

图4是根据图3实施例二中的方法从晶圆上全部单元中得到的标准单元分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。

在进行器件建模时，现有的方法是通过人工对比来选择标准单元，但过多的单元数会造成选择过程冗长，效率低下，容易出错。这样，不但无法找到标准单元的最优方案，而且会耗费大量的时间，推迟模型发布时间。这些都会对关键节点的开发和设计应用造成不利的影响。

因此，本发明提供了以下一种新的用于器件建模的标准单元选择方法，通过排它性原理，经过多次迭代，可以快速、高效地实现标准单元的选择，并可用于计算机实现。

本发明一种用于器件建模的标准单元选择方法的具体实施方式，包括以下步骤：

步骤S01：建立晶圆上器件与其所在位置具有一一对应关系的器件—单元映射库；

步骤S02：设定标准单元选择条件，在所述映射库中选择独特性标准单元，所述独特性标准单元为包含最多标准器件的单元或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上的单元；

步骤S03：当所有的器件在所述映射库中只有一个位置时，生成用于自动化测试的测试文件，完成关键器件的筛选。

在上述的步骤S01中，可根据测试数据建立所述映射库，并通过对所述映射库的数据进行计算，得到每个器件测试数据中位数的值，存入所述映射库中。为了保证器件模型可以客观地反映器件的性能及统计分布，模型必需从位于工艺误差中位值的器件上萃取得到。符合中位值的器件称为标准器件，标准器件所在的单元，称为标准单元。

进一步地，在设定标准单元选择条件时，可包括对器件特性值误差的选择。作为可选的实施方式，所述器件特性值误差可包括开启电压误差、饱和电流误差或截止电流误差等参数。其中，作为优选的实施方式，在设定标准单元选择条件时，应使所述开启电压误差不大于10毫伏，饱和电流误差不大于3％，截止电流误差不大于50％。

从上述本发明的具体实施方式可以看出，本发明通过在一定的条件下，如开启电压误差10毫伏以内，饱和电流误差3％以内，截止电流误差50％以内，对全晶圆测试数据通过排它性原理进行分析，从而选择出标准器件分布最集中的标准单元用于器件建模。所谓排它性原理，是指要求一个尺寸只能选择一个标准器件，同时标准单元尽可能少。

在以下本发明一具体实施例中，请参阅图2，图2是本发明实施例一中一种用于器件建模的标准单元选择方法流程图。如图2所示，在采用本发明的一种用于器件建模的标准单元选择方法时，首先，按照上述的步骤S01，根据测试数据建立器件—单元映射库，并通过对映射库的数据进行计算，得到每个器件测试数据中位数的值，存入器件—单元映射库中；同时，需要制定标准单元选择条件，如开启电压误差10毫伏以内，饱和电流误差3％以内，截止电流误差50％以内等。

接下来，需要结合标准单元选择条件和器件—单元映射库，寻找独特性标准单元。独特性标准单元包含两个条件，即包含最多标准器件的单元，或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上。在本实施例中，以包含最多标准器件的单元为选择独特性标准单元的目标，包括以下步骤：

步骤S0211：在晶圆的所有单元中，若某单元包含数量最多的标准器件时，则选择该包含最多标准器件的单元，以选定该单元，进一步选定该单元上的器件。同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除其它单元上的这组(这些)器件。

接下来，步骤S0212：在剩余的单元中，选择包含数量最多的标准器件的单元作为选定单元，重复步骤S0211的过程。

接下来，步骤S0213：对晶圆上的所有单元采用步骤S0211～S0212进行迭代处理，直到判断所有的器件在器件—单元映射库中是否只有一个位置，如果是，则所形成的器件—单元映射库即为最优的标准单元选择结果，完成选择过程并输出测试文件；否则(否)，返回到步骤S0211并重复进行，直到所有的器件在器件—单元映射库中只有一个位置时为止。

在以下本发明另一具体实施例中，请参阅图3，图3是本发明实施例二中一种用于器件建模的标准单元选择方法流程图。如图3所示，在采用本发明的一种用于器件建模的标准单元选择方法时，首先，按照上述的步骤S01，根据测试数据建立器件—单元映射库，并通过对映射库的数据进行计算，得到每个器件测试数据中位数的值，存入器件—单元映射库中；同时，需要制定标准单元选择条件，如开启电压误差10毫伏以内，饱和电流误差3％以内，截止电流误差50％以内等。

接下来，需要结合标准单元选择条件和器件—单元映射库，寻找独特性标准单元。独特性标准单元包含两个条件，即包含最多标准器件的单元，或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上。在本实施例中，以尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上为选择独特性标准单元的目标，包括以下步骤：

步骤S0221：若某标准器件仅出现在晶圆上某个单元上，则选择仅有一个符合条件的器件的单元，即选定该单元，同时出现在该单元上的符合条件的其它器件也相应被选定。同时，根据排它性原理，在其它单元上删除该器件，即从器件—单元映射库中删除该某标准器件在其它单元上的位置。

接下来，步骤S0222：在剩余的器件中寻找是否还有标准器件仅出现在晶圆的某个单元上，即判断是否还有单元上仅有一个符合条件的单元；若有(是)，则返回进行重复步骤S0221，直到经过若干次步骤S0221后，所有的器件在器件—单元映射库中只有一个位置，是则最后所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果，完成选择过程并输出测试文件；否则再次返回进行重复步骤S0221；若没有(否)，则继续以下步骤：

步骤S02221：若某单元包含数量最多的标准器件时，则选定该单元，即选择包含最多标准器件的单元，进一步选定该单元上的器件；同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除其它单元上的这些器件，即删除剩余单元上的这组器件；

步骤S02222：在剩余的单元中，选择包含数量最多的标准器件的单元作为选定单元，重复步骤S02221的过程；

步骤S02223：对晶圆上的所有单元采用步骤S02221～S02222进行迭代处理，直到所有的器件在器件—单元映射库中只有一个位置为止，是则最后所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果，完成选择过程并输出测试文件；否则再次返回进行重复步骤S0221。

需要注意的是，在每次的重复过程中，都要检验是否存在标准器件仅出现在晶圆的剩余单元上的情况。特别是在进行步骤S02221后，应判断是否存在还有标准器件仅出现在晶圆的某个单元上的情况，即判断是否还有单元上仅有一个符合条件的单元；若有(是)，则返回到步骤S0221继续进行，若没有，则返回到步骤S02221继续进行。

上述生成并输出的测试文件包含标准单元和测试信息。所述测试文件可用于对器件进行计算机自动化测试。

请参阅图4，图4是根据图3实施例二中的方法从晶圆上全部单元中得到的标准单元分布示意图。如图4所示，在将上述实施例二中的一种用于器件建模的标准单元选择方法，应用于55LP NHVT建模过程中时，最后从晶圆的全部51个单元中快速地选择出17个单元，包含了全部133颗器件。而使用现有的方法，一个工程师对该晶圆上51个单元进行选择，至少需要半个工作日的时间，而且无法判断是否是最优方案。

综上所述，本发明通过建立器件—单元映射库，设定标准单元选择条件，在所述映射库中选择包含最多标准器件的单元或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上的单元作为独特性标准单元，无论晶圆上有多少个单元，都可以将标准单元的选择过程压缩到秒级，并得到最优方案；同时，生成的测试文件已经包含标准单元和测试信息，节约了建立测试文件的时间，可以直接进行自动化测试。

以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S01：建立晶圆上器件与其所在位置具有一一对应关系的器件—单元映射库；

步骤S02：设定标准单元选择条件，在所述映射库中选择独特性标准单元，所述独特性标准单元为包含最多标准器件的单元或某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上的单元；

步骤S03：当所有的器件在所述映射库中只有一个位置时，生成用于自动化测试的测试文件，完成关键器件的筛选；

其中，步骤S02中，当以包含最多标准器件的单元为选择独特性标准单元的目标时，包括以下步骤：

步骤S0211：若某单元包含数量最多的标准器件时，则选定该单元及该单元上的器件，同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除其它单元上的这些器件；

步骤S0212：在剩余的单元中，选择包含数量最多的标准器件的单元作为选定单元，重复步骤S0211的过程；

步骤S0213：对晶圆上的所有单元用上述步骤进行迭代处理，直到所有的器件在所述映射库中只有一个位置为止，所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果；

或者，步骤S02中，当以某尺寸符合条件的器件仅出现在一个单元上为选择独特性标准单元的目标时，包括以下步骤：

步骤S0221：若某标准器件仅出现在晶圆上某个单元上，则选定该单元，出现在该单元上的符合条件的其它器件也相应被选定，同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除该某标准器件在其它单元上的位置；

步骤S0222：在剩余的器件中寻找是否还有标准器件仅出现在晶圆的某个单元上，若有，则重复步骤S0221，直到所有的器件在所述映射库中只有一个位置，最后所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果；若没有，则继续以下步骤：

步骤S02221：若某单元包含数量最多的标准器件时，则选定该单元及该单元上的器件，同时，根据排它性原理，从所述映射库中删除其它单元上的这些器件；

步骤S02222：在剩余的单元中，选择包含数量最多的标准器件的单元作为选定单元，重复步骤S02221的过程；

步骤S02223：对晶圆上的所有单元采用步骤S02221～S02222进行迭代处理，直到所有的器件在所述映射库中只有一个位置为止，最后所形成的所述映射库即为最优的标准单元选择结果。

2.根据权利要求1所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，步骤S01中，根据测试数据建立所述映射库，并通过对所述映射库的数据进行计算，得到每个器件测试数据中位数的值，存入所述映射库中。

3.根据权利要求1所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，所述标准单元选择条件包括对器件特性值误差的选择。

4.根据权利要求3所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，所述器件特性值误差包括开启电压误差、饱和电流误差或截止电流误差。

5.根据权利要求4所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，所述开启电压误差不大于10毫伏，饱和电流误差不大于3％，截止电流误差不大于50％。

6.根据权利要求1所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，在进行步骤S02221后，判断是否存在还有标准器件仅出现在晶圆的某个单元上的情况，若有，则返回到步骤S0221继续进行，若没有，则返回到步骤S02221继续进行。

7.根据权利要求1所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，所述测试文件包含标准单元和测试信息。

8.根据权利要求7所述的用于器件建模的标准单元选择方法，其特征在于，所述测试文件用于对器件进行计算机自动化测试。