對于電路可靠性老化的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成電路，更具體地，涉及用于仿真電路可靠性老化的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 可靠性老化在1C設(shè)計中已經(jīng)變成重要的考慮。有多種效應(yīng)涉及半導體裝置可靠 性(例如，熱載流子注入（HCI)、負偏置溫度不穩(wěn)定性（NBTI)、正偏置溫度不穩(wěn)定性（PBTI)， 等等)，其可以導致裝置特性偏移，并因此會影響電路性能以及導致電路故障。
[0003]在電路設(shè)計期間，常常使用可靠性模型來針對目標時間段對電路進行仿真，以檢 查可靠性問題?？煽啃阅Ｐ涂梢园ǘ喾N參數(shù)，諸如，對于M0S(金屬-氧化物-半導體)裝 置，有跨柵極和源極的電壓（Vgs)、跨漏極和源極的電壓（Vds)、跨體和源極的電壓（Vbs)、閾值 電壓（Vth)、溫度、裝置類型(基于初始Vt以及柵極電介質(zhì)類型和厚度）以及幾何特征(溝道 長度和寬度等)，等等。例如，對于vth簡化的可靠性模型可以表示為Vth=f(Vgs，Vds，T)。
[0004]通常，集成電路被設(shè)計用于考慮到老化和劣化工作若干年，例如10年。因此，典 型的目標時間段可以是例如10年，有時包括在應(yīng)力（例如，高的溫度和較高的電壓/電流） 下。然而，常規(guī)的可靠性老化仿真方法可能是不準確的，因為它們并未考慮目標時間段上的 逐漸的損傷加劇。這樣的劣化可以表示為，例如，裝置特性的漂移（即，參數(shù)值中的改變)。
[0005]通常，常規(guī)的老化仿真利用靜態(tài)器件信息計算損傷。也就是說，在對于目標時段的 仿真中，初始參數(shù)(諸如，特性、應(yīng)力偏置等）保持不變。然而，M0S裝置隨著時間逐漸劣化， 并因此，器件特性(諸如，Ids和Vth)會隨時間改變。器件上的應(yīng)力偏置也隨著時間改變。利 用靜態(tài)器件參數(shù)計算劣化的常規(guī)方法不能考慮這樣的信息，并因此會產(chǎn)生不準確的結(jié)果。
[0006] 因此，存在對于更準確的老化仿真方法的需要，以解決或至少減輕前述常規(guī)方法 的不利之處。
[0007] 發(fā)明概述
[0008]根據(jù)本公開的一個實施例，提供了一種用于針對預(yù)定的目標時間段的電路可靠性 老化仿真的方法，所述方法包括：將所述目標時間段劃分成N個階段，包括第一階段和第二 階段，其中N是等于或大于2的自然數(shù)；獲取可靠性模型的用于所述第一階段的第一參數(shù) 值；對于所述第一階段，基于所述可靠性模型和所述第一參數(shù)值對所述電路進行第一仿真， 以獲取第一老化結(jié)果；基于所述第一老化結(jié)果獲取所述可靠性模型的用于所述第二階段的 第二參數(shù)值；以及對于所述第二階段，基于所述可靠性模型和所述第二參數(shù)值對所述電路 進行第二仿真，以獲取第二老化結(jié)果。
[0009]根據(jù)本公開的一個實施例，提供了一種針對目標時間段進行電路的可靠性老化仿 真的裝置，所述裝置包括：劃分模塊，用于將所述目標時間段劃分成N個階段，包括第一階 段和第二階段，其中N是等于或大于2的自然數(shù)；以及仿真模塊，用于：獲取可靠性模型的 用于所述第一階段的第一參數(shù)值；對于所述第一階段，基于所述可靠性模型和所述第一參 數(shù)值對所述電路進行第一仿真，以獲取第一老化結(jié)果；基于所述第一老化結(jié)果獲取所述可 靠性模型的用于所述第二階段的第二參數(shù)值；以及對于所述第二階段，基于所述可靠性模 型和所述第二參數(shù)值對所述電路進行第二仿真，以獲取第二老化結(jié)果。
[0010] 根據(jù)本公開的一個實施例，提供了一種針對目標時間段進行電路的可靠性老化仿 真的裝置，所述裝置包括：劃分模塊，用于將所述目標時間段劃分成N個階段，包括第一階 段和第二階段，其中N是等于或大于2的自然數(shù)；第一獲取模塊，用于獲取可靠性模型的用 于所述第一階段的第一參數(shù)值；第一仿真模塊，用于對于所述第一階段，基于所述可靠性模 型和所述第一參數(shù)值對所述電路進行第一仿真，以獲取第一老化結(jié)果；第二獲取模塊，用于 基于所述第一老化結(jié)果獲取所述可靠性模型的用于所述第二階段的第二參數(shù)值；以及第二 仿真模塊，用于對于所述第二階段，基于所述可靠性模型和所述第二參數(shù)值對所述電路進 行第二仿真，以獲取第二老化結(jié)果。
【附圖說明】
[0011] 本申請包括附圖，其構(gòu)成本說明書的一部分，示出了本發(fā)明的實施例，并與說明書 一起來解釋本發(fā)明的原理。通過參考附圖閱讀下面的詳細說明，可以更好地理解本發(fā)明。在 附圖中：
[0012] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可靠性老化仿真方法的簡化框圖；
[0013] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于電路的可靠性老化仿真的示例性裝置的框 圖；
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于可靠性老化仿真的裝置的示例性框圖；
[0015] 圖4是對其應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明一實施例的老化可靠性測試的示例性電路的電路圖； 以及
[0016] 圖5A和5B是示出了與對圖4的電路進行常規(guī)的老化可靠性仿真的結(jié)果相比，對 圖4的電路進行根據(jù)本發(fā)明的可靠性老化仿真的方法的結(jié)果的圖。
[0017] 應(yīng)當理解，附圖僅僅是示例性的，而不意圖限制本發(fā)明的范圍。還應(yīng)當理解，這些 附圖是布局平面圖的簡化的圖示以不使本發(fā)明的要旨模糊。
[0018] 從下面的結(jié)合附圖的詳細說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的以及方面將變得明顯的。
【具體實施方式】
[0019] 下文中，將結(jié)合附圖描述本發(fā)明的實施例。
[0020] 如在此所使用的，術(shù)語"半導體裝置"（可以簡化的，"裝置"）表示任何可以通過部 分或完全利用半導體特性工作的裝置，諸如M0S晶體管。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了一種針對預(yù)定的目標時間段的集成電路的可靠 性老化仿真的方法。所述方法包括：將所述目標時間段劃分成N個階段，包括第一階段和 第二階段，其中N是等于或大于2的自然數(shù)；獲取可靠性模型的用于第一階段的第一參數(shù) 值；對于所述第一階段，基于所述可靠性模型和第一參數(shù)值對電路進行第一仿真，以獲取第 一老化結(jié)果；基于所述第一老化結(jié)果獲取所述可靠性模型的用于所述第二階段的第二參數(shù) 值；以及對于所述第二階段，基于所述可靠性模型和第二參數(shù)值對所述電路進行第二仿真 以獲取第二老化結(jié)果。
[0022] 根據(jù)本公開的另一實施例，提供了一種針對預(yù)定的目標時間段的集成電路的可靠 性老化仿真的裝置。所述裝置包括：劃分模塊，用于將所述目標時間段劃分成N個階段，包 括第一階段和第二階段，其中N是等于或大于2的自然數(shù)；以及仿真模塊，用于：獲取可靠 性模型的用于第一階段的第一參數(shù)值；對于所述第一階段，基于所述可靠性模型和所述可 靠性模型的第一參數(shù)值對電路進行第一仿真，以獲取第一老化結(jié)果；基于所述第一老化結(jié) 果獲取所述可靠性模型的用于所述第二階段的第二參數(shù)值；以及對于所述第二階段，基于 所述可靠性模型和所述可靠性模型的第二參數(shù)值對所述電路進行第二仿真以獲取第二老 化結(jié)果。
[0023] 根據(jù)本公開的另一實施例，提供了一種針對預(yù)定的目標時間段的集成電路的可靠 性老化仿真的裝置。所述裝置包括：劃分模塊，用于將所述目標時間段劃分成N個階段，包 括第一階段和第二階段，其中N是等于或大于2的自然數(shù)；以及第一獲取模塊，用于獲取可 靠性模型的用于第一階段的第一參數(shù)值；第一仿真模塊，用于對于所述第一階段，基于所述 可靠性模型和所述可靠性模型的第一參數(shù)值對電路進行第一仿真，以獲取第一老化結(jié)果； 第二獲取模塊，用于基于所述第一老化結(jié)果獲取所述可靠性模型的用于所述第二階段的第 二參數(shù)值；以及，第二仿真模塊，用于對于所述第二階段，基于所述可靠性模型和所述可靠 性模型的第二參數(shù)值對所述電路進行第二仿真，以獲取第二老化結(jié)果。
[0024] 如上所述，通常，可靠性老化仿真方法/工具使用可靠性模型來針對目標時間段 對電路(和/或其裝置）的老化進行仿真?？煽啃阅Ｐ涂梢陨婕岸喾N參數(shù)，諸如，對于M0S (金屬-氧化物-半導體)裝置，有跨柵極和源極的電壓（Vgs)、跨漏極和源極的電壓（Vds)、跨 體和源極的電壓（Vbs)、閾值電壓（Vth)、溫度、裝置類型(基于初始Vt以及柵極電介質(zhì)類型和 厚度）、以及幾何特征(溝道長度和寬度等)，等等。然而，常規(guī)的可靠性老化仿真方法/工具 對于模型的相應(yīng)的參數(shù)使用"靜態(tài)的"參數(shù)值，也就是說，參數(shù)值對于整個目標時間而言在 仿真中保持不變。
[0025] 現(xiàn)在參考圖1，示出了根據(jù)本公開一個實施例的用于對于目標時間段進行電路的 可靠性老化仿真的方法的簡化框圖。所述方法可以通過仿真器101 (例如，Hspice仿真器） 來實現(xiàn)?？煽啃岳匣抡娴哪繕藭r間段可以劃分成N個階段，包括第一階段以及第二階段。 也就是說，N是等于或大于2的自然數(shù)。這里，應(yīng)當理解，諸如"第一"和"第二"的術(shù)語被用 來任意地區(qū)分這樣的術(shù)語描述的要素。因此，所述第一和第二階段可以是從所述目標時間 段劃分成的所述N個階段選擇的任意兩個階段。另外，所述目標時間段對于所述仿真是預(yù) 定的，并且對目標時間段的值沒有特別限制，然而，10年可以作為目標時間段的示例。
[0026] 可以至少對于第一和第二階段進行老化仿真，例如，基于可靠性模型103來進行。 仿真可以對于目標時間段的N個階段中的每一個進行。對于每一個階段的仿真可以產(chǎn)生老 化或劣化結(jié)果109。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，可以對于電路中的一個或多個裝置進行 老化仿真。在某些實施例中，老化結(jié)果109可以是對于目標時間段的N個階段中的當前階 段計算的漂移參數(shù)值。例如，老化結(jié)果可以是，例如，隨著老化仿真進行通過當前階段的Vth 的漂移值（AVth)，其可以是由于熱載流子注入（HCI)效應(yīng)或偏置溫度不穩(wěn)定性（BTI)效應(yīng) 導致的。順便提及，還構(gòu)思，老化結(jié)果可以是漂移的Vth，也就是