CN116306446B - 一种半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置，处理方法包括：量测半导体器件的预设数据，得到失配模型所需的原始数据文件；读取配置文件中预置的数据处理语句，所述数据处理语句用于实现所述原始数据文件的格式化；加载所述原始数据文件，并依据所述数据处理语句对所述原始数据文件中的原始数据进行格式化处理，得到失配建模数据文件。本发明通过利用脚本对原始数据进行读取和格式化处理，使得到的链表数据可以直接用于失配建模，提高失配建模的数据处理效率和准确率。

Description

一种半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置
技术领域
本发明属于半导体集成电路制造技术领域，特别是涉及一种半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置。
背景技术
在集成电路设计和生产过程中，由于工艺的不确定性、随机误差、梯度误差等原因，一组设计尺寸完全相同的半导体器件放置在非常接近的区域，电学特性却存在偏差，这就是半导体器件的失配(mismatch)。器件失配会引起器件结构参数和电学参数变化，从而极大地影响模拟电路的特性。
随着工艺节点的不断缩小，器件失配对集成电路的影响越来越突出，所以有必要通过软件建模仿真及早发现问题，SPICE(Simulation Program with Integrated CircuitEmphasis)是一款通用的集成电路仿真软件，通常用于半导体器件失配模型建模。目前常用的失配特性表征及模型提取的结构为在一个测试芯片内同时放置多组相互靠近且尺寸完全相同的两个半导体器件，且每组半导体器件之间的尺寸不相同，然后量测一片晶圆(wafer)上多个裸片(die)上每组半导体器件的电学性能，获得大量电性测试数据，然后根据量测数据进行计算和仿真，得到失配特性曲线。
由于器件尺寸较多且量测的裸片(die)数量较多，量测机台量测出的原始数据无法直接分析并用于失配模型建模，需要进行数据整理，手动整理花费大量时间和人力且容易出错，导致建模效率低。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的，不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置，用于解决现有技术中失配模型量测数据处理效率低、准确度差的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种半导体器件失配模型量测数据处理方法，所述处理方法包括：
量测半导体器件的预设数据，得到失配模型所需的原始数据文件；
读取配置文件中预置的数据处理语句，所述数据处理语句用于实现所述原始数据文件的格式化；
加载所述原始数据文件，并依据所述数据处理语句对所述原始数据文件中的原始数据进行格式化处理，得到失配建模数据文件。
可选地，进入脚本读取保存于配置文件中的所述数据处理语句，以对所述原始数据文件进行格式化。
可选地，所述原始数据文件保存在预设的文件夹路径下，当在所述脚本中选择所述文件夹路径时，所述脚本自动加载所述原始数据文件。
可选地，所述脚本自动加载所述原始数据文件的同时，所述脚本读取所述数据处理语句或进入所述脚本后且所述脚本自动加载所述原始数据文件前，所述脚本读取所述数据处理语句；或所述脚本自动加载所述原始数据文件后，所述脚本读取所述数据处理语句。
可选地，所述数据处理语句包括整合语句、切割语句、匹配语句、读取语句和分组语句；所述整合语句对所述文件夹路径下的所述原始数据文件按预设条件的列表形式进行存储；所述切割语句将所述原始数据文件的分割对象分割为多个不同的子内容；所述匹配语句将所述子内容按预设匹配条件进行匹配；所述读取语句对所述数据处理语句中的原始数据进行读取所述分组语句将所述匹配语句匹配得到的对应匹配条件的所述原始数据文件进行分组。
可选地，所述原始数据为测试芯片内同时放置的多组间隔预设距离的所述半导体器件的参数测量数据，每组内的所述半导体器件的尺寸相同，非同组的所述半导体器件的尺寸不同。
可选地，每个所述测试芯片对应晶圆中的一个位置，所述原始数据文件中的原始数据按所述测试芯片在所述晶圆中的位置顺序横向排列，位于同一位置的所述测试芯片内的各组所述半导体器件的所述原始数据按所述半导体器件的尺寸顺序纵向排列，位于同一位置的所述测试芯片内每组相同尺寸的所述半导体器件的所述原始数据按相同的参数类型顺序纵向排列，以得到所述原始数据的链表数据，保存在所述失配建模数据文件中。
可选地，利用电子表格软件对所述链表数据进行数据计算和分析，得到失配特性参数；或将所述失配建模数据文件导入仿真软件，得到失配特性曲线。
可选地，所述半导体器件为N型或P型金属氧化物半导体晶体管，所述原始数据包括线性区阈值电压、饱和区阈值电压、线性区漏源电流和/或饱和区漏源电流。
本发明还提供一种半导体器件失配模型量测数据处理装置，所述半导体器件失配模型量测数据处理装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的程序所述处理器执行所述程序时，实现上述任意一种所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法的步骤。
如上，本发明的半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置，具有以下有益效果：
本发明通过利用脚本对原始数据进行读取和格式化处理，使得到的链表数据可以直接用于失配建模，提高失配建模的数据处理效率和准确率。
附图说明
图1显示为本发明中半导体器件失配模型量测数据处理方法的流程图。
图2显示为本发明中得到的链表数据示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置结构的示意图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。
在本申请的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本发明提供一种半导体器件失配模型量测数据处理方法，所述处理方法包括：
步骤1：量测半导体器件的预设数据，得到失配模型所需的原始数据文件；
步骤2：读取配置文件中预置的数据处理语句，所述数据处理语句用于实现所述原始数据文件的格式化；
步骤3：加载所述原始数据文件，并依据所述数据处理语句对所述原始数据文件中的原始数据进行格式化处理，得到失配建模数据文件。
下面将结合附图详细说明本发明的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其中，需要说明的是，上述顺序并不严格代表本发明所保护的半导体器件失配模型量测数据处理方法顺序，本领域技术人员可以依据实际制备步骤进行改变。
首先，进行步骤1，量测半导体器件的预设数据，得到失配模型所需的原始数据文件。
然后，进行步骤2，读取配置文件中预置的数据处理语句，所述数据处理语句用于实现所述原始数据文件的格式化。
在一个实施例中，进入脚本读取保存于配置文件中的所述数据处理语句，以对所述原始数据文件进行格式化。
具体地，进入所述脚本可以通过点击所述脚本文件以打开进入，也可以通过在其他程序中调用所述脚本等其他方式实现，在此不做具体限制。
最后，进行步骤3，加载所述原始数据文件，并依据所述数据处理语句对所述原始数据文件中的原始数据进行格式化处理，得到失配建模数据文件。
在一个实施例中，所述半导体器件为N型或P型金属氧化物半导体晶体管，所述原始数据包括线性区阈值电压、饱和区阈值电压、线性区漏源电流和饱和区漏源电流。
在一个实施例中，所述半导体器件为金属氧化物半导体晶体管(MOS管)，所述原始数据包括阈值电压vth和漏源电流ids，量测同一晶圆内多个裸片(测试芯片)上MOS管的vth和ids，在同一个裸片内尺寸相同的一组MOS管的电学参数差异表征为Δvth和Δids，该组尺寸相同的mos管的失配特性可以表征为δ(Δvth)和δ(Δids)，其中δ(Δvth)为多个裸片上相同尺寸MOS管阈值电压差异Δvth的标准差，δ(Δids)为多个裸片上相同尺寸MOS管开态电流差异Δids的标准差。
在一个实施例中，所述原始数据为测试芯片内同时放置的多组间隔预设距离的所述半导体器件的参数测量数据，每组内的所述半导体器件的尺寸相同，非同组的所述半导体器件的尺寸不同。具体地，所述测试芯片可以为一个或多个，当为多个测试芯片时，多个测试芯片来自于同一晶圆，每个测试芯片中均有多组间隔预设距离的所述半导体器件。
具体地，所述原始数据文件的文件名按所述测试芯片在所述晶圆内的位置数据命名，每个所述半导体器件的参数测量数据保存在一个独立的文件中，每个测试芯片中的所有半导体器件的参数测量数据的原始数据文件均被保存在一个独立的文件夹中。
具体地，所述半导体器件还可以为其他任意种类的器件，所述原始数据可以为所述半导体器件的其他任意参数，根据具体的应用需求进行设置，不做具体限制，此处仅给出一种常用的示例。
在一个实施例中，所述原始数据文件保存在预设的文件夹路径下，当在所述脚本中选择所述文件夹路径时，所述脚本自动加载所述原始数据文件。具体地，每个晶圆内的所有半导体器件的参数测量数据的原始数据文件可以被保存在一个独立的子文件夹中，所有被测量的晶圆的原始数据文件保存在一个总文件夹中，所述预设的文件夹路径可以为该总文件夹的路径，也可以为单个晶圆的原始数据文件所在的子文件夹的路径，根据数据需求进行设置调节。
在一个实施例中，所述脚本自动加载所述原始数据文件的同时，所述脚本读取所述数据处理语句；或进入所述脚本后且所述脚本自动加载所述原始数据文件前，所述脚本读取所述数据处理语句；或所述脚本自动加载所述原始数据文件后，所述脚本读取所述数据处理语句。
本发明通过设置在所述脚本自动加载所述原始数据文件的同时读取所述数据处理语句，以提高处理数据的效率。
在一个实施例中，所述数据处理语句包括整合语句、切割语句、匹配语句、读取语句和分组语句；所述整合语句对所述文件夹路径下的所述原始数据文件按预设条件的列表形式进行存储；所述切割语句将所述原始数据文件的分割对象分割为多个不同的子内容；所述匹配语句将所述子内容按预设匹配条件进行匹配；所述读取语句对所述数据处理语句中的原始数据进行读取；所述分组语句将所述匹配语句匹配得到的对应匹配条件的所述原始数据文件进行分组。
在一个实施例中，每个所述测试芯片对应晶圆中的一个位置，所述原始数据文件中的原始数据按所述测试芯片在所述晶圆中的位置顺序横向排列，位于同一位置的所述测试芯片内的各组所述半导体器件的所述原始数据按所述半导体器件的尺寸顺序纵向排列，位于同一位置的所述测试芯片内每组相同尺寸的所述半导体器件的所述原始数据按相同的参数类型顺序纵向排列，以得到所述原始数据的链表数据，保存在所述失配建模数据文件中。具体地，通过所述分组语句对晶圆中的不同位置、测试芯片中的不同尺寸和同一尺寸中的不同参数类型进行依次分组。
在一个实施例中，整合语句为listFiles，所述整合语句读取所述原始数据文件所在的文件夹路径，将该文件夹中的所有子文件夹及文件信息以列表形式进行存储；切割语句为split，所述切割语句以特定的符号为切割标记，如以“，”为切割标记，当整合语句存储的文件的文件名为“x＝1，y＝-4”时，所述切割语句将其切割为“x＝1”和“y＝-4”两个子内容，本实施例中x和y为测试芯片的位置；匹配语句为startsWith，所述匹配语句以特定的符号为匹配标记，如以“x”为匹配标记，当切割语句得到子内容“x＝1”后，所述匹配语句将所述子内容对应的文件名的文件匹配到“x＝1”的类中；读取语句为readLines，所述读取语句读取匹配语句匹配到不同类中的文件中的内容；分组语句为computeIfAbsent，以匹配到类中的文件中的参数测量数据。如“w”、“l”、“t”、“vtlin”、“vtsat”、“idlin”、“idsat”为切割标记，本实施例中“w”、“l”、“t”为所述半导体器件的尺寸参数，“vtlin”、“vtsat”、“idlin”、“idsat”为半导体器件的电学特性参数，利用所述切割语句将匹配到类中的文件中的内容进行切割，所述分组语句根据切割得到的子内容形成组合形式如“{w＝10l＝0.18t＝25}”，所述分组语句将切割得到的子内容按组合形式进行分组，相同组合形式的子内容对应的参数测量数据分到同一组，得到相同尺寸的对应电学特性参数分组，得到链表数据。
如图2所示为处理半导体器件为NMOS管的所述原始数据文件后得到的链表数据，其第一行所示的“1，-4”至“2，-4”为匹配得到的NMOS管所在的测试芯片在晶圆中的位置数据横向排列，每一列的数据为位于该列对应位置上的NMOS管的参数测量数据；第一行的位置数据下面的表格中每5行为一组，如“w”、“l”、“t”为该组NMOS管的尺寸参数，各组从{w＝10.0l＝0.18t＝25}到{w＝0.22l＝10.0t＝25}为按NMOS管的尺寸数据顺序纵向排列的参数测量数据，每组内的NMOS管的尺寸相同；每组中的尺寸数据下的4行数据为4种不同的参数类型对应的参数测量数据，如“vtlin”、“vtsat”、“idlin”、“idsat”分别为该组NMOS管对应的电学特性参数，每组中的参数测量数据均按相同的参数类型顺序纵向排列。
在一个实施例中，利用电子表格软件对所述链表数据进行数据计算和分析，得到失配特性参数；或将所述失配建模数据文件导入仿真软件，得到失配特性曲线。
具体地，电子表格软件可以为EXCEL等软件工具，仿真软件可以为SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)等软件工具。
本发明通过脚本对半导体器件的参数测量数据进行格式化处理得到链表结构的数据，以对应建立失配模型需要的数据形式，使其原始数据得到的链表数据的数据结构符合建立失配模型需要的数据格式，便于查看和分析数据，减少手动整理原始数据所需要的时间和人力，提高失配建模的效率。
本发明还提供一种半导体器件失配模型量测数据处理装置，所述半导体器件失配模型量测数据处理装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的程序所述处理器执行所述程序时，实现上述任意一种所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法的步骤。
综上，本发明的半导体器件失配模型量测数据处理方法及装置，可以通过利用脚本对原始数据进行读取和格式化处理，使得到的链表数据可以直接用于失配建模，提高失配建模的数据处理效率和准确率。
所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
量测半导体器件的预设数据，得到失配模型所需的原始数据文件；
读取配置文件中预置的数据处理语句，所述数据处理语句用于实现所述原始数据文件的格式化；
加载所述原始数据文件，并依据所述数据处理语句对所述原始数据文件中的原始数据进行格式化处理，得到失配建模数据文件；
所述原始数据为测试芯片内同时放置的多组间隔预设距离的所述半导体器件的参数测量数据，每组内的所述半导体器件的尺寸相同，非同组的所述半导体器件的尺寸不同；每个所述测试芯片对应晶圆中的一个位置，所述原始数据文件中的原始数据按所述测试芯片在所述晶圆中的位置顺序横向排列，位于同一位置的所述测试芯片内的各组所述半导体器件的所述原始数据按所述半导体器件的尺寸顺序纵向排列，位于同一位置的所述测试芯片内每组相同尺寸的所述半导体器件的所述原始数据按相同的参数类型顺序纵向排列，以得到所述原始数据的链表数据，保存在所述失配建模数据文件中。
2.根据权利要求1所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，所述处理方法还包括：进入脚本读取保存于配置文件中的所述数据处理语句，以对所述原始数据文件进行格式化。
3.根据权利要求2所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，所述原始数据文件保存在预设的文件夹路径下，当在所述脚本中选择所述文件夹路径时，所述脚本自动加载所述原始数据文件。
4.根据权利要求3所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，所述脚本自动加载所述原始数据文件的同时，所述脚本读取所述数据处理语句；或进入所述脚本后且所述脚本自动加载所述原始数据文件前，所述脚本读取所述数据处理语句；或
所述脚本自动加载所述原始数据文件后，所述脚本读取所述数据处理语句。
5.根据权利要求3所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，所述数据处理语句包括整合语句、切割语句、匹配语句、读取语句和分组语句；所述整合语句对所述文件夹路径下的所述原始数据文件按预设条件的列表形式进行存储；所述切割语句将所述原始数据文件的分割对象分割为多个不同的子内容；所述匹配语句将所述子内容按预设匹配条件进行匹配；所述读取语句对所述数据处理语句中的原始数据进行读取；所述分组语句将所述匹配语句匹配得到的对应匹配条件的所述原始数据文件进行分组。
6.根据权利要求1所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，利用电子表格软件对所述链表数据进行数据计算和分析，得到失配特性参数；或将所述失配建模数据文件导入仿真软件，得到失配特性曲线。
7.根据权利要求1所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法，其特征在于，所述半导体器件为N型或P型金属氧化物半导体晶体管，所述原始数据包括线性区阈值电压、饱和区阈值电压、线性区漏源电流和/或饱和区漏源电流。
8.一种半导体器件失配模型量测数据处理装置，其特征在于，所述半导体器件失配模型量测数据处理装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时，实现权利要求1-7中任意一项所述的半导体器件失配模型量测数据处理方法的步骤。
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半导体器件测试文件处理之研究;张奇;;电子测试(第02期);全文 *

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CN116306446A (zh) 2023-06-23

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