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随着集成电路的集成度提高,特征尺寸的减小,互连线逐渐取代了晶体管,在电路信号的完整性和串扰方面占据了主导地位,所以,准确提取集成电路互连线的寄生参数成为电路性能校验中重要一环。但是当前工艺的特征尺寸已经远远低于掩膜光刻工艺中所使用的光波波长,光学效应使得互连线制造出来的形状尺寸和原来设计的不再一致,虽然经过光学近似校正及相偏移光罩技术校正,但光刻后的导线尺寸还是与设计尺寸有一定的偏差。而传统设计都是用设计尺寸进行参数提取,这给互连寄生参数的提取精度带来问题。在目前针对这种工艺变化所提出的解决方法中,敏感度被证明是一种非常有效的方法。以前求敏感度都是采用差分法,但该方法计算结果对两次网格的形状和尺寸非常敏感,因此误差可能比较大。本论文采用有限元求导的方法,直接计算互连寄生电容对易变尺寸的敏感度,计算简单,精度完全能够满足工程需求。针对工艺变形中的边角圆化敏感度求解问题,提出了相应的处理办法。互连线处在分层的介质中,本论文同时考察了介质均质化技术对敏感度计算的影响,证明均质化技术能够简化敏感度计算,同时获得满意的精度。
在用真实尺寸求解电容时,要剖分的几何结构很有可能因为工艺变形产生一些很狭小的区域,给剖分和计算带来困难,本论文采用了扰动有限元处理这个问题,剖分简单,一定范围内精度较高。它是用设计尺寸建立方程,用导数和变形尺寸修正建好的方程,得到与真实尺寸对应的矩阵方程,然后进行求解。
在集成电路设计中,互连线寄生参数提取通常采用模式库的方式,也就是先根据工艺描述构造各种常用结构的电容模型,布线完成后,再分段扫描实际导线结构,在模式库中找到相匹配模型,计算得到电容值。工艺改变,模式库就要重建,这是一项非常耗时的工作。本论文提出一种新的建模式库方法,就是在旧工艺模型的基础上,建立误差模型,叠加到原来的模型上,组成新工艺模型,计算结果表明,这是一种比较有效的快速的建模方法。
为了得到电容模型,需要对结构中每个变化的尺寸取若干采样点,进行场的求解,用计算结果建电容模型。采样点多,拟合精度高,但场计算时间就会增加很多,而且结构中变量越多,计算量更是以变量个数的指数形式增长。如何确定最佳采样点,成为建模中一个非常关键的问题。本论文引入试验设计方法,选取的采样点均匀分散在求解区域,能够比较全面的代表计算区域的信息,与全面设计方法相比,采样点大为减少,采用非线性回归的方法得到的电容模型不低于旧模型的精度。