试验设计在IC设计与制造中应用的关键技术研究

摘要

不论在集成电路设计阶段还是制造阶段，电路规模的增大以及器件关键尺寸的缩小都为成品率的改善提出了巨大的挑战。随着规模的增大，电路仿真时间成本明显增大，特别是基于蒙特卡洛方法的成品率的计算尤为如此;特征尺寸的缩小对工艺可靠性提出了更高的要求，而研发新的工艺技术以及改进现有工艺水平都依赖于对工艺设备的试验设计和优化。本文采用试验设计对实际的电路进行建模和成品率优化，以及对具体的工艺过程进行统计表征。具体内容如下:
　　采用试验设计与Kriging模型构建了电路性能参数的元模型，通过该模型能够有效的预估参数成品率，然后提出了稳健性参数设计优化参数成品率的方法。通过射频放大器与带隙基准源两个例子证明了该方法能有效的缩短仿真时间，成品率计算的精度损失很小，而且能显著的提高电路参数成品率。
　　系统总结了试验设计在工艺统计表征和优化中应用的技术框架，并总结多种关键工艺过程中的试验因子和响应目标值。然后针对实际的低压化学气相淀积工艺，基于模型精度和试验成本等因素的考虑，采用小复合试验设计制定试验方案，并对测试点的分布做出了详细规定。最后，对试验设计实施过程需遵守的原则做出了总结性的归纳。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究意义

1．2 试验设计在微电子领域中的研究现状

1．3 本文主要工作

第二章 集成电路工艺过程的试验设计技术框架

2．1 工艺过程的试验设计基本体系

2．1．1 工艺过程采用试验设计的技术步骤

2．1．2 关键工艺、响应目标值及工艺因子

2．2 试验设计技术

2．2．1 试验设计概述

2．2．2 试验类型以及选择依据

2．2．3 试验数据处理方法

2．3 本章小结

第三章 基于元模型的电路参数成品率分析

3．1 基本概念

3．1．1 基于电路仿真的成品率估计

3．1．2 基于Kriging元模型的成品率估计

3．1．3 面向Kriging元模型的试验方案

3．1．4 参数成品率估计实施步骤

3．2 射频放大器成品率分析

3．2．1 制定试验方案

3．2．2 模型建立及预测能力评估

3．2．3 基于模型A-1的射频放大器成品率分析

3．2．4 基于模型A-1的置信区间成品率分析

3．3 带隙基准成品率分析

3．4 本章小结

第四章 基于元模型的电路参数成品率优化

4．1 基本原理

4．1．1 现今研究状况

4．1．2 基于参数分布特征以及稳健性参数优化算法

4．2 基于参数分布特征的成品率优化实例

4．2．1 射频放大器参数成品率优化

4．2．2 射频放大器参数成品率优化的进一步探讨

4．2．3 带隙基准源参数成品率优化

4．3 成品率的稳健参数优化

4．3．1 噪声因子的引入

4．3．2 试验数据处理

4．4 本章小结

第五章 实现LPCVD工艺统计优化的试验设计关键技术

5．1 当前工艺状态

5．1．1 问题的提出

5．1．2 薄膜的LPCVD工艺

5．2 试验设计方案的制定

5．2．1 目标值及输入因子的确定

5．2．2 试验方案的选择

5．2．3 试验数据测量方案

5．2．4 试验数据处理的建议

5．3 试验进行中遵循的原则

5．4 本章小结

第六章 结束语

致谢

参考文献

附录 表A1 带隙基准源模型验证方案及仿真值