[发明专利]一种集成电路电阻电容工艺参数波动检测器及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路检测领域，特别是涉及一种集成电路电阻电容工艺参数波动检测器及使用方法。

背景技术

随着集成电路芯片在商业和工业应用中广泛地使用，集成电路制造工艺也随之不断发展。集成电路设计进入深亚微米时代，当器件尺寸越做越小时，一个CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)工艺从开发到成熟定型总伴随着各种各样的性能波动，其原因是工艺上存在的偏差使得同样的器件性能存在波动。

一个CMOS工艺之所以会存在各种各样的性能波动，这是由于为了达到给定的目标，工艺参数(包括掺杂，掩模技术等)总在进行不断的调整。总的来说，一次工艺样片的性能参数服从正态分布，而多次样片的均值又在所谓的guard band(安全带)内波动。最终工艺会“收敛“在接近理想值或者说特征值，而收敛所需的时间各个工艺厂商都不相同，大约2～3年左右。期间的任何模型更新变动都是正常的。也就是说在集成电路仿真设计中，会遇到不同程度的器件模型与实际器件性能存在偏差，实际器件在不同晶圆的不同位置以及出货的不同批次也存在性能波动的情况。

这在一定程度上影响到集成电路设计特别是射频集成电路设计。模拟集成电路设计对于电阻、电容的精确性有一定需求。而工艺制成的实际电阻阻值或电容容值与理想值存在偏差，这经常会导致集成电路设计需要更多次地流片实验，从而成本上升甚至失败。

为了避免这种情况，DFM(Design for Manufacturability)或DFY(Design forYield)，在目前集成电路设计领域成为非常热门的研究方向。其主要目的是希望在设计电路时就将制造过程中可能发生的性能波动情况考虑进来，利用对器件参数的波动分析(Variation analysis)，实现评估对电路性能的影响，期望能设计出有更佳容忍度的电路，以提升良率，降低成本。

为实现对器件参数的波动分析，一般来说，在集成电路设计之前需要对器件进行Process corner仿真。Process corner库需要给出工艺的2～3σ分布值，其中包括MOSFET参数，无源器件波动，互连寄生波动等等。因此，电阻、电容的参数波动情况是必须通过检测测量掌握得到。

发明内容

有鉴于上述的问题，本发明的目的在于提供一种集成电路电阻电容工艺参数波动检测器及使用方法，用以探测由特定半导体工艺制成的电阻的阻值和电容的容值的波动。

本发明提出了一种集成电路电阻电容工艺参数波动检测器，用以探测由特定半导体工艺制成的电阻的阻值和电容的容值的波动，其包括参考电荷电路、计数器和比较器，比较器的一端耦接于参考电荷电路，另一端耦接于计数器。

本发明所提出的集成电路电阻电容工艺参数波动检测器，其中参考电荷电路还包括第一带隙电流源、第二带隙电流源、电阻和电容，第二带隙电流源并联于第一带隙电流源，电阻的一端耦接于第一带隙电流源，另一端接地，电容的一端耦接于第二带隙电流源，另一端接地。

本发明所提出的集成电路电阻电容工艺参数波动检测器，其中第一带隙电流源与电阻之间的节点与地之间的电压是第一电压，第二带隙电流源与电容之间的节点与地之间的电压是第二电压，第一电压和第二电压输入比较器，进行比较后输出比较结果。

本发明所提出的集成电路电阻电容工艺参数波动检测器，其中比较结果输入计数器，作为采样信号对计数器的电路基准时钟周期进行采样，当第一带隙电流源和第二带隙电流源开始输入带隙电流时，计数器开始计数，此时第一电压与第二电压并不相等，比较器输出高电平令计数器保持计数状态，直到电容被充电至偏压与电阻的电压相等时，比较器将跳变为输出低电平令计数器停止计数。

本发明另提出了一种集成电路电阻电容工艺参数波动检测器的使用方法，其步骤包括：根据待检测特征电阻的特征阻值与特征电容的特征容值确定电阻电容并联电路的特征充电时间；根据特征充电时间、电路基准时钟周期计算特征电阻、特征电容的特征计数值；对实际待检测的电阻、电容进行检测计数，得到实际待检测的电阻、电容的实际计数值；以及将实际计数值与特征计数值进行比较与计算，最终得到待检测的电阻和电容所组成RC电路实际频率特性与理想情况下频率特性存在的偏差。

本发明所提出的集成电路电阻电容工艺参数波动检测器的使用方法，其中待检测的电阻和电容所组成RC电路实际频率特性与理想情况下频率特性存在的偏差为：(实际计数值-特征计数值)÷特征计数值。