TW200929412A - Model modification method for a semiconductor device - Google Patents

Description

200929412 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關於一種半導體元件的模型修正方法，主要 對半導體元件的目標模型進行修正，使得修正後模型可對 - 半導體元件的特性進行正確的描述。 【先前技術】 ❹

在進行一個電路的開發及設計時，電路設計者（ic designer)與晶圓廠(f0undry；)需要提供相關的資料給對方，藉 =電路設計者才可以依據晶圓廠所提供的資料進行電路= =計’而晶®廠則可以提高電路在後續製程上的良率與可 請參閱第1圖，為習用半導體元件的分析流程 IS體元件的製程前，晶圓薇師•依據客戶的需求 έ 批目標半導體元件’並對目標半導體元件進行詳 、，·田、電氣特性分析，以建立一個可用以插 " 件特性的目標模型(―model)，並將目禪桓：:導體元 設計者，如㈣η獅。 彳^^提供給電路 —電路設計者可由目龍型得知晶圓 … 凡件的特性，例如電路設計者可以對目棹之半導體 (simulation)以得知半導體元件的電氣特性π、罜進行模擬 示。之後，電路設計者將可以參考由目莫13所 導體元件的特性並進行電路的設計，如步驟、15取得之半 在電路設計者完成電路的設計後’晶圓I::依據電 4 200929412 路設計者所設計的電路半 (量產)之半導體元件的電氣H軌f，並職後續製作 符。然而在實際的製程中往往合、目‘权型(goal賴1el)相 得後續實際量產之料體元 ^製程條件的變異’使 能導致半導體的電4特性產生變化，並可 本的增加 的良率切靠度下降，進轉致製程成 士述問題的產生主要來自於 出後續量產之半導體元件 確的模擬 實際的行為(behavior)有所差異，使得 實際I作㈣路與魏料麵設計的電路產生差異。 【發明内容】 修正^月，ί，、目的，在於提供一種半導體元件的模型 二攸’、’要疋透過電性測試(WAT)的結果對目標模型進 =正f產生—修正卿，藉此將可峰正模型對製程半 _ 導體7〇件的特性進行描述。 本發明之次要目的，在於提供一種半導體元件的模型 '正方法，可對目標難及修正模魏行崎，並以兩者 之間的差異推估半導體元件的製程中所可能出現的問題， 而對製程半導體元件的製程進行修正。 參本發明之又一目的，在於提供一種半導體元件的模型 修正方法’可進一步對複數個半導體元件的電性測試結果 進行分佈統計，並依據分佈統計的結果修正目標模型，以 產生一統計分析模型（Statistical Model)。 200929412 本發明之又一目的’在於提供一種半導體元件的模型 0正方法’可以統計分析模型推算出製程半導體元件之電 氣特性的範圍。 、為達成上述目的’本發明提供半導體元件的模型修正 方去’主要包括有以下步驟：建立一目標模型，用以對一 ' 目標半導體元件的特性進行描述；依據至少-電性測試的 結果對目標模型進行修正；及產生一修正模型，用以對一 ❻製程半導體元㈣特性進行描述。 【實施方式】 5月參閱第2圖，為本發明半導體元件的模型修正方法 、較佳實施例之步驟流程圖。如圖所示，本發明所述之半 導，兀件的模贿正方法，主要是對半導體元件進行電性 測式(WAT ’ Wafer Acceptance Test)，並依據電性測試的結果 對目標半導體元件的目標模型(GoalModel)進行修正，並可 ❹ 以目標模型準確的描述製程半導體元件的特性。 在電路設計者(IC designer)進行電路設計之前，晶圓廠 (foundry)會製作一批目標半導體元件，並對目標半導體元件 f行詳細的電氣特性分析，以建立一個可用以描述目標半 V體元件特性的目標模型(g〇ai m〇(jei)，如步驟21所示。 之後可以至少一電性測試的結果對目標模型進行修 正’例如晶圓廠或電路設計者皆可以電性測試的結果進行 目標模型的修正，如步驟23所示。在完成目標模型的調整 後將會產生一修正模型，修正模型可用以對晶圓廠之製程 200929412 订正確的描述，藉此將可提供正確的 例如晶圓廠實際量產的半導體元件可 泮’如步驟25所示。 半導體元件㈣性進行正確 資訊給電路設計者，例如晶 定義為製程半導體元件， _^紐測試的步驟可由晶®廠鱗，並將電性測試 紅果k供電料計者，或是由晶圓廠自行依據目標模型 及電f生測4的結果建立修正翻。當然電路設計者亦可以 自己對半導體7〇件崎紐測試，以取得該電性測試的結 果，並建立修正模型。 。 、透過修正模型的建立將可得知晶圓薇所生產之製程半 導體70件的特性’例如電路設計者可㈣修正模型進行模 擬(simulationW取·料導體元件的電氣特性，並參考 所取传的電氣雜精電路設計。之後，晶冑廠將會依據 電路設計者所設計的電㉟進行半導體製帛，修正模型可以 正確的描述製程半導體元件的特性，不僅有利於電路設計 者進打電路的設計，對晶圓廠來說更可有效提高半導體製

此外’晶圓廠的製程工程師亦可由修正模型及製程的 良率得知製程中所可能遭遇的問題，並對製程進行修正以 達到提尚產品良率的目的。相較於習用技術以電性測試的 結果及產品良率來推算出製程中所可能遭遇的問題，本發 明所建立的修正模型將可以更有效的找出製程中可能遭遇 的問題。 在進行修正模型的建立時，主要是依據半導體元件之 電性測試的結果，對目標模型的相關參數進行修正，例如 200929412 電路設計者可依據電性測試的結果對目標模型的參數

Tox、X卜 xW、vth0、u0、K卜 dvtO、dvt2、rdsw、Lint、voffl、 K3、K3b、dwg、Wint、dvtow 及/或 wwl 進行修正。 請參閱第3A圖至第3D圖，分別為本發明半導體元 * 件的模型修正方法的詳細流程圖。如圖所示，本發明所述 - 的模型修正方法主要是透過製程半導體元件中iarge、 short、narrow及small之電性測試的結果，對目標模型中的 ❹ 參數進行調整以產生一個修正模型，例如對Tox、xl、xw、 vthO、u0、Kl、dvtO、dvt2、rdsw、Lint、voffl、K3、K3b、 dwg、Wint、dvtow及/或wwl等參數進行調整。 衣程半導體元件可區分為large、short、narrow及 small。首先可依據iarge之電性測試的結果對目標模型的參 數進行修正’請參閱第3A圖所示，依據製程偏移量進行 计算’並取代目標模型中的Tox、xl及xw，如步驟31所示。 以電性測試所取得的Vt調整目標模型中的VthO，如步驟 ❹ 32所示。以電性測試所取得的Idlin及Idsat調整目標模型 中的u0 ’如步驟33所示。以電性測試所取得的Vt調整該 目標模型中的K1，如步驟34所示。檢視調整後之目標模型 的Vt及/或Idsat是否與電性測試的Vt及/或Idsat相近，例 如與large之電性測試的結果進行比對，如步驟35所示， 若不相近則重複步驟31至步驟35，並對目標模型中的 Τ〇χ、χ卜xw、％11〇、11〇及/或Κι進行調整，反之若兩者相 近則繼續進行後續的調整。 依據short之電性測試的結果對目標模型的參數進行進 200929412 行修正’請參閱第3 B圖所示。以電性測試所取得的¥/調 整目標模型中的dvtO，如步驟41所示。以電性測試所取得 的Vt調整目標模型中的dvt2，如步驟42所示。以電性測 試所取得的Idlin調整目標模型中的rdsw’如步驟43所示。 - 以電性測試所取得的Idsat調整目標模型中的Lint，如步驟 • 44所示。以電性測試所取得的I〇ff調整目標模型中的

Voffl，如步驟45所示。檢視調整後之目標模型的％及/或 Idsat是否與電性測試的vt及/或Idsat相近，例如與sh〇rt ® 之電性測試的結果進行比對，如步驟46所示，若不相近則 重複步驟41至步驟46,並對目標模型中的dvt〇、dvt2、 rdsw、Lint、V〇ff、Vt及/或Idsat進行調整，反之若兩者相 近則繼續進行後續的調整。 依踝narrow半導體元件之電性測試的結果對目標模天 的參數進行進行修正，請參閱第3 c圖所示。以電^測言 所取得的vt調整目標模型中的K3，如步驟51所示。以^ 性測試所取得的Vt調整目標模型中的K3b，如步驟％戶 示。以電性測試所取得的調整目標模型中的dwg y 步驟所*以電性測試所取得的他沾調整目標模型 =:mt ’ f步驟54所示。檢視調整後之目標模型的Vt及 或廳t疋否與電性測試的vt及域跑相近 丽㈣之電性測試的結果進行比對，如步驟55所示，幻 至步驟55’並對目標模型中的K3、K3b 的調整二ιη订調整’反之若兩者相近則繼續進行後^ ❹ ❹ 200929412 依據small半導體元件之電性測試的結果對目標模型的 參，進行進行修正，請參㈣3 D 。以電性測試所 取得的vt調整目標模型中的dvt〇w，如步驟61所示。以電 |±肩以所取得的Idsat調整目標模型中的wwl，如步驟 所二。檢視調整後之目標模型的％及/或他站是否與電性 測《式的Vt及/或idsat相近，例如與small之電性測試的結 果進行比對，如步驟63所示。若不相近則重複步驟61至 步，63 ’並對目標模型中的扣斷及/或資！進行調整，反 之若兩者相近則完成目標模型的修正。 在經過上述第3 A圖至第3 D圖的步驟後，便完成目 標模型的修正’並可將修正完成的目標模型定義為一修正 核型。由於修正模型已域製辦導體元件之電性測試的 結果進行修正’因此電路設計者在對修正模型進行模擬之 後’將可以正確的取得製程半導體元件的電氣特性。在本 實施例中疋依序以laFge、sh()rt、及之電性測 試的結果對目標_的參數進行修正，㈣在抑實施例 中large、short、narrow及smaU的次序亦可加以更改。 請參閱第4圖，為本發明半導體元件的模型修正方法 又-只施例之步驟流程圖一般在製程半導體元件製作完 成後ό祐要對製程半導體元件進行電性測試，並可將複 數個電性測試的結果進行整理，例如可將各種不同條件下 所，產的製程半導體元件進行電性測試，之後再依據電性 測《式的〜果建立資料庫。藉此將可以在資料庫中選擇適當 的電性測試的結果’對目標半導體元件的目標模型進行修 200929412 正以完成修正模型的建立。 晶圓廠同樣會建立一批目標半導體元件，並對目標半 導體元件進行詳細的電氣特性分析，以建立可用以描述目 標半導體元件特性的目標模型，如步驟71所示。之後可以 依據製程半導體元件的條件或是電路設計者所提供的電 • 路，於資料庫中選擇適當之電性測試的結果，如步驟72所 示。 ❺ 在選擇電性測试的結果後，可依據電性測試的結果對 目標模型進行修正，而目標模型的修正方法則可參照上述 第3 A圖至第3 D圖所示的步驟，如步驟73所示。藉由對 目標模型的參數進行修正後，例如修正的參數包括有Tox、 1 xw vthO、u0、Kl、dvtO、dvt2、rdsw、Lint、voff]、 K3 K3b dwg、Wint、dvtow 及/或 wwl，將會產生一修正 模型’如步驟74所示。 〆 請參閱第5圖，為本發明又一實施例之步驟流程圖。 ❿ 如圖所示，在對目標模型進行修正並產生修正模型後，將 可進-步進雜正㈣的應用，例如電路設計者可以藉由 L正模型’取4製程半導體元件的電氣特性，而晶圓廠則 可乂將目標模型與修正模型進行比對，並推測出半導體製 程巾所$現的崎半導體元制製料行修正。 此外’亦可對複數個電性測試的結果進行分佈統計， 2如在資料庫種找出複數個製程半導體元件之電性測試的 =果’並對複數個測朗結果進行分佈統計，如步驟 所不。並以分佈統計的結果對目標模型進行修正，如步 11 200929412 ❹ 驟82所不。在完成目標模型的修正後將會產生—半 件的統計分析模型(StatisticalM〇del)，如步驟Μ所示。几 —藉由統計分析模型的產生，將可以推算出製程 兀件之電氣特性的分佈範圍，如步驟84所示。當然在不同 實細例中，亦可以複數個電性測試的結果對目標模型進行 修正，以得職數個目標模型，並進—步將複數個目標模 型進行統計分析，同樣可以得到統計分析模型，並以 分析模型推算出製程半導體元件之電氣特性的範圍。 以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，並非用 來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申料利範圍所 述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均 應包括於本發明之申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 第1圖：為習用半導體元件的分析流程。 第2圖：為本發明半導體元件的模型修正方法一較佳實施 例之步驟流程圖 第3A圖至第3D圖：分別為本發明半導體元件的模型修 正方法的詳細流程圖 ' ' 第4圖：為本發明半導體元件的模型修正方法又一實施例 之步驟流程圖。 第5圖：為本發明又一實施例之步驟流程圖。 【主要元件符號說明】 12

Claims (1)

1. 200929412 十、申請專利範圍： 1 .一種半導體元件的模型修正方法，主要包括有以下步 驟： 建立一目標模型，用以對一目標半導體元件的特性進 行描述； 依據至少一電性測試的結果對該目標模型進行修正； 及 〆? 產生一修正模型，用以對一製程半導體元件的特性進 行描述。 2 .如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟：對該製程半導體元件進行電性測試。 3 .如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟：對該目標模型的參數進行調整。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之模型修正方法，其中該 目才示模型的參數包括Tox、xl、xw、vth0、u0、Kl、dvt0、 dvt2、rdsw、Lint、voffl、K3、K3b、dwg、Wint、dvtow 及/或wwl。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟：製造該目標半導體元件並對該目標半導體 元件進行詳細的電氣特性分析。 6 ·如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟：選擇large、short、narr〇w及small之電性 測試的結果，並對該目標模型的參數進行調整。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之模型修正方法，包括有 13 200929412 以下步驟：依據large之電性測試的結果對該目標模型 的參數進行調整。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟： - 依據製程偏移量進行計算，並取代該目標模型中的 . Tox、xl 及 xw ; 以該電性測試所取得的Vt調整該目標模型中的VthO ; 以該電性測試所取得的Idlin及Idsat調整該目標模型中 ® 的 u0 ; 以該電性測試所取得的Vt調整該目標模型中的K1;及 檢視調整後之目標模型的vt及/或Idsat是否與該電性 測試的Vt及/或Idsat相近。 9 ·如申請專利範圍第6項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟：依據short之電性測試的結果對該目標模型 的參數進行調整。 10 ·如申請專利範圍第9項所述之模型修正方法，包括有 ® 以下步驟： 以該電性測試所取得的Vt調整該目標模型中的dvtO ; 以該電性測試所取得的Vt調整該目標模型中的dvt2 ; 以該電性測試所取得的Idlin調整該目標模型中的 rdsw ； 以該電性測試所取得的Idsat調整該目標模型中的 Lint ； 以該電性測試所取得的Ioff調整該目標模型中的 14 200929412 Voffl ;及 檢視調整後之目標模型的Vt及/或Idsat是否與該電性 測试的Vt及/或Idsat相近。 11.如申請專利範圍第6項所述之模型修正方法，包括有以 下步驟··依據narrow之電性測試的結果對該目標模型 的參數進行調整。 ' 12 ·如申請專利難第u項所狀模型修正方法，包括有 以下步驟： 以該電性測試所取得的Vt調整該目標模型中的κ3 ; 以該電性測試所取得的Vt調整該目標模型中的K3b ; 以該電性測試所取得的IdUn調整該目標模型中的 dwg ； 以該電性測試所取得的Idsat調整該目標模型中的 Wint ;及 檢視調整後之目標模型的Vt及/或恤站是否與該電性 測試的vt及/或Idsat相近。 13 ·如帽專利範圍第6項所述之模型修正方法，包括有 _ small之電制試的結果雜目標模型 的參數進行調整。 14·如申料利範㈣13項所狀模型修正方法 ，包括有 以下步驟： 以該電性測朗取得的％罐該目標觀巾的dvt〇w; 以該電ιό」試所取得的Idsat調整該目標模型中的 wwl ;及 15 200929412 15 16 Ο 17 18 Ο 19 · 20 · 檢視調整後之目標模型的Vt及/或Idsat是否與該電性 測試的Vt及/或Idsat相近。 •如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟： 將該目標模型與該修正模型進行比對，並依據兩者之 間的差異對該半導體元件的製程進行修正。 •如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括 以下步驟： 將複數個電性測試的結果進行分佈統計；及 以分佈統計的結果對該目標模型進行修正，並產生一 統計分析模型。 .如申請專利範圍第16項所述之模型修正方法，其中該 統計分析模型用以推算出該半導體元件的電氣特性: 範圍。 ’如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括古 以下步驟： 有 以複數個電性測試的結果修正該目標模型，並產 數個修正模型；及 硬 將複數個修正模型進行統計分析， 模型。 嚴統计分析 如申請專利範圍第1項所述之模型修正方法，包括有 以下步驟：由—資料庫中選擇該電性測試的結果。 ^申請專利_第I9項所述之模型修JL方法，其中該 貝料庫包括有複數個電性測試的結果。 § 16