[发明专利]一种射频变容器的统计建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件建模技术技术领域，具体涉及一种射频变容器的统计建模方法。

背景技术

变容器(Varactor)作为主要的电容调节器件，在射频集成电路设计中有很重要的作用，随着工艺节点的降低其在整片wafer上由工艺引起的性能波动亦愈来愈显著。而目前对于变容器射频性能的统计特性的建模未见公开报道。

变容器的射频建模方法并未形成统一标准，表现为模型可采取不同的子电路结构，而电路中的元件也可采用不同的可伸缩性(Scalable)公式。而多数公式并不具备严格的物理意义，而是基于数学的拟合，导致模型参数并不能精确对应器件制造工艺参数。这为选取用于表征工艺波动的统计模型参数带来困难。

对于不同代工厂(foundry)的工艺，其工艺波动原因各异，即在测试数据中表现为不同的统计分布特性，难以选取统一固定的标准指标进行变容器的统计建模。

因此，提供一种简单可行的射频电容器的统计建模方法显得十分重要。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种射频变容器的统计建模方法，以期建立用于射频集成电路的变容器的全局统计模型，表征由于工艺波动引起的器件性能的影响，从而对射频集成电路设计作出指导。

为了实现上述目的，本发明提供了一种射频变容器的统计建模方法，所述射频变容器分布于晶圆的晶粒上，其包括以下步骤：

步骤01：确定用于器件建模的子电路拓扑结构，确定所述子电路中每一个电路元件使用的可伸缩性公式，以用于不同尺寸器件的建模，从而确定器件建模需要抽取的所有模型参数；

步骤02：对参数进行分类，分为基本参数群，与外加偏置相关的参数群，与器件尺寸相关参数群，以及与工艺波动无关的参数群；

步骤03：基于射频建模要求，对器件进行散射参数测试，首先选择部分关键尺寸器件进行散射参数的mapping测试，即对所有晶粒内的所选尺寸器件都进行散射参数测试，分析散射参数的mapping测试数据，得到器件散射参数在整个晶圆上的波动特性，通过观察不同工作频率下的散射参数分布，不同外加偏置下的散射参数分布，散射参数不同分量的分布，确定所述测试数据中具有波动性或离散性的特征数据部分；

步骤04：对所有晶粒内的上述特征数据计算平均值，选出所测器件的特征数据最靠近该平均值所对应的晶粒为golden die，并测试该golden die内所有待测器件的散射参数，以该golden die的器件测试数据为拟合目标，抽取所述步骤01中的所述模型参数，建立器件的不包含工艺波动的基准模型；

步骤05：基于所述特征数据部分的散射参数以及由散射参数转换而来的网络参数，构造用于器件进行统计建模的一个或一组指标；

步骤06：基于上述指标和步骤04中的基准模型，计算子电路模型中各元件值，并进行元件值相对于指标值的灵敏度分析并排序，然后选取灵敏度最高的元件；

步骤07：基于所选取的元件，对所述步骤02中的所述元件可伸缩公式中的各类参数群，分别进行参数值相对于元件值的灵敏度分析并排序，选取灵敏度最高的参数；

步骤08：基于所选取的参数，拟合器件的统计特性分布，从而得到用于表征器件全局波动分布的统计模型。

优选地，所述步骤03中，所述的具有波动性或离散性的特征数据部分为：所述测试数据在不同晶粒内的最大值与最小值之差与所述最小值之比大于由建模需求所设定的波动阈值的特征数据部分。

优选地，所述步骤05中，所述指标能够反映器件在射频工作条件下的特性；所述特性包括有效电容值。

优选地，所述步骤06中，进行元件值相对于指标值的灵敏度分析并排序，具体包括：在所述元件值附近，比较所有元件由元件值的相同变化比例所引起的步骤05中指标变化的比例大小并排序。

优选地，所述步骤06中，当选取灵敏度最高的元件时，所选取的灵敏度最高的元件数量为达到拟合目标所需的最少元件数量。

优选地，所述步骤07包括：分别对基本参数群、偏置相关参数群、器件尺寸相关参数群进行灵敏度分析并排序。

优选地，所述步骤07包括：当选取灵敏度最高的参数时，所选取的灵敏度最高的参数数量为达到拟合目标所需的最少参数数量。

优选地，所述步骤08中，所采用的拟合方法为对所选参数添加统计函数并调整统计函数相关参数。