運用實驗計劃法及統計分析求P型金氧半特性之最佳化

Abstract

當電子元件的尺寸縮小至次微米時, 許多問題變得更加嚴重, 像: 短通道效應、穿透 效應引起的漏電流、製程條件的偏移等。為了得到最佳的元件特性, 在制造之前, 我 們必須花許多時間在製程模擬。而積體電路包含上百的步驟, 如何求得滿足所需特性 的製程, 通常為一種嘗試錯誤的方法。 傳統的模擬程式運用數值的方式去解一連串的微分方程, 時間的消耗是很嚴重的問題 。由工業的觀點, 這是很不經濟的, 因此許多研究提出統計的模型以解決此一問題。 吾人運用實驗計劃法來減少模擬的次數, 并運用統計分析嘗試建立傳統PMOS結構的統 計模型。首先運用已知的1.2 微米元件特性做為模擬程式之校準, 校準的項目除了電 特性外, 亦包含結構特性的比較, 校準的結果可使模擬的資料更加精確。模擬的資料 以二次方程式來建立模型, 由這些模型再運用《牛頓- 拉法森》方法求得0.8 微米元 件的最佳製程, 實驗證明此模型的準確性。 除了傳統的統計模型外, 吾人也嘗試建立一種通用的巨集模型, 該模型為一傳統PMOS 結構參數到元件特性的轉換, 因結構參數為固定, 所以由此建立之模型亦為通用。先 由製程條件運用模擬程式得到結構參數, 然后只須簡單的計算, 即可由模型得到元件 的電性, 實驗亦證明此巨集模型的準確度。