面向标准单元库的MOS器件大型可寻址测试芯片的研究、设计与实现
发布时间：2020-07-27 21:49
【摘要】：随着半导体工艺技术的发展,集成电路的工艺节点不断减小。先进纳米工艺下,复杂的工艺制造过程导致晶体管性能不稳定甚至异常。晶体管特性的大幅漂移对器件模型的可信度提出了挑战,研究具有高精度和面积利用率的,用于晶体管参数提取、性能检测的可寻址测试芯片显得越来越重要。标准单元是数字电路设计的基础,电路中的每一个晶体管具有特定的环境,设计具有类似产品环境的晶体管测试结构既可用于建立精确的工艺参数模型和偏差模型,又可对标准单元的性能进行预测,对于提升集成电路制造工艺成品率和提高产品良率起着至关重要的作用。本文以标准单元中的晶体管特性为中心,对具有高精度和面积利用率的MOSFET大型可寻址测试芯片展开了如下研究:1)针对MOSFET性能参数提取、建模和偏差检测的需要,以及先进工艺精确建模对于测试结构数量的要求,提出了一种MOSFET大型可寻址测试芯片的设计方法。该设计最多同时可摆放2048个MOSFET而只需要15个I/OPAD,并且可以实现每个MOSFET性能参数的准确测量,包括亚阈值漏电流,线性和饱和区阈值电压,线性漏端电流和饱和漏端电流。该测试结构为第二层金属可测,缩短了测量周期。基于16nmFinFET工艺的MOSFET大型可寻址测试结构的流片和测量,验证了该方法的可行性和准确度;2)针对标准单元中MOSFET具有特定环境的前提,设计了一种可以准确反映其特性的、具有类似工作环境的测试结构。该结构以保持前段、中段版图不变,对后段金属绕线稍作修改为原则,从而还原MOSFET在标准单元中的工作环境。3)由于手动产生2)中提出的测试结构将耗费较高的人力和时间,且容易违反设计规则,本文提出了一套版图自动化设计流程,用于标准单元库中目标器件的识别、抓取和连接。该自动化流程可用于具有复杂设计规则的FinFET工艺。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN402
【图文】：
而三星（Ｓａｍｓｕｎｇ）在其量产的１４ｎｍ和７ｎｍ工艺上采用ＦｉｎＦＥＴ技术。格罗方逡逑德（ＧｌｏｂａｌＦｏｕｎｄｒｉｅｓ）和中芯国际（ＳＭＩＣ）也在加紧研发基于ＦｉｎＦＥＴ技术的１４ｎｍ逡逑工艺制程。２０１７年，半导体工艺节点进入到７ｎｍ，图１．３给出了国际知名半导体逡逑公司已经量产的以及正在研发的ＦｉｎＦＥＴ工艺制程。逡逑２逡逑
的“工艺成熟阶段”［２？２１］。在工艺开发的各个阶段，测试芯片都贯穿其中，用于研逡逑究成品率问题的原因和解决方法。根据不同阶段对测试芯片的需求不同，其在晶逡逑圆上摆放的位置也有所不同，如图１．６所示。逡逑／．ｒｆｆｉＴｌ］Ｔｎ＞ｉ逦？‘_炲义希澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹╁危颍颍椋颍蝈澹颍蝈危澹颍颍蝈澹簦翦澹颍颍蓿颍体义希剑剑剑剑剑剑剑剑剑海海剑剑剑海″义峡冢纾剑海剑剑海剑海憾皴义希蓿剑剑剑海剑海海危ィ剑剑剑剑剑ｅ义希粢占鄱五危裕牛酰簦蚪锥五危裕渤墒旖锥五义贤迹保陡鞲龉ひ战锥尾馐孕酒诰г采习诜诺奈恢缅义隙约傻缏沸鹿ひ斩裕谌锥问蔷龆üひ账健⑹谐【赫Φ墓丶锥危义贤彩牵疲铮酰睿洌颍黄频钠烤薄２馐越峁褂糜诩觳夤ひ展丶问刂乒ひ詹ǘ义狭硗庖灿糜诨袢∑骷问拇罅客臣剖荩镏⑵骷Ｐ秃筒ǘＰ停郏常芄╁义希模澹螅椋纾铄澹龋铮酰螅迳杓撇慰肌Ｋ孀偶际醴⒄梗模澹螅椋纾铄澹龋铮酰螅逡膊⒉痪窒抻冢疲铮酰睿洌颍徨义瞎┑脑Ｐ秃捅曜嫉ピ猓墙馐孕酒度氲阶约旱牟沸酒校糜谑靛义鲜奔嗖馄骷阅苁欠衤阋蠡蚱瞥潭取：芏啵模澹螅椋纾铄澹龋铮酰螅蹇即罱芨缅义系芈阕陨聿沸枨蟮谋曜嫉ピ猓⒍员曜嫉ピ械木骞懿问阅芙＃慑义嫌诒曜嫉ピ庵绣澹停希樱疲牛藻澹ǎ停澹簦幔欤希椋洌澹樱澹恚椋悖铮睿洌酰悖簦铮蝈澹疲椋澹欤洌牛妫妫澹悖翦澹裕颍幔睿螅椋螅簦铮颍义希停希樱疲牛裕┦看蟆⒅掷喽唷嫱冀峁菇裘
本文编号：2772428
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN402
【图文】：
而三星（Ｓａｍｓｕｎｇ）在其量产的１４ｎｍ和７ｎｍ工艺上采用ＦｉｎＦＥＴ技术。格罗方逡逑德（ＧｌｏｂａｌＦｏｕｎｄｒｉｅｓ）和中芯国际（ＳＭＩＣ）也在加紧研发基于ＦｉｎＦＥＴ技术的１４ｎｍ逡逑工艺制程。２０１７年，半导体工艺节点进入到７ｎｍ，图１．３给出了国际知名半导体逡逑公司已经量产的以及正在研发的ＦｉｎＦＥＴ工艺制程。逡逑２逡逑
的“工艺成熟阶段”［２？２１］。在工艺开发的各个阶段，测试芯片都贯穿其中，用于研逡逑究成品率问题的原因和解决方法。根据不同阶段对测试芯片的需求不同，其在晶逡逑圆上摆放的位置也有所不同，如图１．６所示。逡逑／．ｒｆｆｉＴｌ］Ｔｎ＞ｉ逦？‘_炲义希澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹藉澹╁危颍颍椋颍蝈澹颍蝈危澹颍颍蝈澹簦翦澹颍颍蓿颍体义希剑剑剑剑剑剑剑剑剑海海剑剑剑海″义峡冢纾剑海剑剑海剑海憾皴义希蓿剑剑剑海剑海海危ィ剑剑剑剑剑ｅ义希粢占鄱五危裕牛酰簦蚪锥五危裕渤墒旖锥五义贤迹保陡鞲龉ひ战锥尾馐孕酒诰г采习诜诺奈恢缅义隙约傻缏沸鹿ひ斩裕谌锥问蔷龆üひ账健⑹谐【赫Φ墓丶锥危义贤彩牵疲铮酰睿洌颍黄频钠烤薄２馐越峁褂糜诩觳夤ひ展丶问刂乒ひ詹ǘ义狭硗庖灿糜诨袢∑骷问拇罅客臣剖荩镏⑵骷Ｐ秃筒ǘＰ停郏常芄╁义希模澹螅椋纾铄澹龋铮酰螅迳杓撇慰肌Ｋ孀偶际醴⒄梗模澹螅椋纾铄澹龋铮酰螅逡膊⒉痪窒抻冢疲铮酰睿洌颍徨义瞎┑脑Ｐ秃捅曜嫉ピ猓墙馐孕酒度氲阶约旱牟沸酒校糜谑靛义鲜奔嗖馄骷阅苁欠衤阋蠡蚱瞥潭取：芏啵模澹螅椋纾铄澹龋铮酰螅蹇即罱芨缅义系芈阕陨聿沸枨蟮谋曜嫉ピ猓⒍员曜嫉ピ械木骞懿问阅芙＃慑义嫌诒曜嫉ピ庵绣澹停希樱疲牛藻澹ǎ停澹簦幔欤希椋洌澹樱澹恚椋悖铮睿洌酰悖簦铮蝈澹疲椋澹欤洌牛妫妫澹悖翦澹裕颍幔睿螅椋螅簦铮颍义希停希樱疲牛裕┦看蟆⒅掷喽唷嫱冀峁菇裘
本文编号：2772428
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