[发明专利]用于预测金属氧化物半导体阵列中的电流失配的分析模型

说明书

本发明提供了一种用于设计集成电路并且预测金属氧化物半导体(MOS)阵列中的电流失配的系统和方法。选择MOS阵列中的第一单元子集并且对于这些单元中的每个单元测量电流。确定用于第一单元子集中的每个单元的电流相对于参考单元的电流的标准差。可以使用用于第一子集中的一个或多个单元的电流的被确定的标准差来确定局部变化的标准差。然后，可以确定在阵列的x和/或y方向上由例如多晶硅密度梯度效应所导致的变化的标准差，并且通过其确定用于阵列中的任何单元的电流失配。本发明还提供了用于预测金属氧化物半导体阵列中的电流失配的分析模型。

技术领域

本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及预测金属氧化物半导体阵列中的电流失配的系统和方法。

背景技术

互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管是用于集成电路(IC)的构件块。由于增加器件速度和IC密度的目标，CMOS器件继续被缩放至较小尺寸。示例性CMOS器件包括N-型金属氧化物半导体(NMOS)和P-型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。CMOS晶体管通常包括半导体衬底、半导体衬底之上的沟道层、沟道层之上的栅极氧化物层和栅叠层以及半导体衬底的表面中的源极扩散区和漏极扩散区。

很好地理解特定IC技术中的可用组件的匹配行为在设计IC中至关重要。由于技术进步导致更小的特征尺寸和更严格的设计约束，设备失配考虑变得越来越重要。从而，随着半导体特征尺寸减小，由半导体工艺中的统计变化所导致的电路特性的统计变化会变得日益严重。电流失配的准确模型是任何计算机辅助设计(CAD)环境的主要部分，因为其使设计者作出高级设计折衷，诸如，在设计周期的早期阶段的晶体管与电流失配的区域。这样的模型还允许设计者准确地预测电路产量和/或改进该产量。

某些组件中的电流失配通常被限定为相同设计组件的值的变化。电流失配的一些原因是边缘效应、注入和表面状态电荷、氧化效应、迁移率效应、多晶硅密度梯度效应等。即使广泛认识到在工业中电流匹配的重要性，也需要提供基于硅的工具或模型，以预测多晶硅密度梯度效应对MOS阵列的影响。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种表征金属氧化物半导体(MOS)阵列的方法，包括以下步骤：对具有限定单元的集合的多行和多列的金属氧化物半导体(MOS)阵列建模；在所述集合的第一单元子集上沉积硅；测量所述第一单元子集中的每个单元的电流；确定所述第一单元子集中的每个单元的电流相对于所述阵列中的参考单元的电流的标准差；确定局部变化的标准差作为所述第一子集中的一个或多个单元的电流的被确定标准差的函数；确定在第一方向上由于预定变化效应所导致的变化的标准差作为所确定的所述局部变化的标准差和所述第一子集中的一个或多个单元的电流的被确定标准差的函数；以及确定在第二方向上由于预定变化效应所导致的变化的标准差作为所确定的所述局部变化的标准差和所述第一子集中的一个或多个单元的电流的被确定标准差的函数；以及将所述集合的第二单元子集表征为在所述第一方向和/或所述第二方向上由于预定变化效应所导致的变化的被确定标准差的函数，所述第二子集包括均与所述第一单元子集互斥的一个或多个单元。

在该方法中，所述预定变化效应是多晶硅密度梯度效应。

在该方法中，所述多晶硅密度梯度效应在整个所述阵列中是不均匀的。

在该方法中，表征步骤进一步包括：预测所述集合的所述第二单元子集中的电流失配。

在该方法中，所述第一单元子集包括所述MOS阵列的中心两行和中心两列。

该方法进一步包括：对所述第一单元子集中的每个单元的电流的被确定标准差求平均值的步骤，其中，在第一方向上由于预定变化效应所导致的变化的标准差被确定为求平均后的所述被确定标准差的函数。