本發(fā)明總體上涉及半導(dǎo)體制造，更具體地涉及用于虛擬半導(dǎo)體器件制造環(huán)境中的關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別、工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、集成電路(ic)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代電子設(shè)備的大量功能。為了使ic的開發(fā)更有效率，半導(dǎo)體制造商將周期性地開發(fā)通用的制造工藝或“技術(shù)”，以便用于它的集成電路的生產(chǎn)(為了便于說明，術(shù)語(yǔ)“技術(shù)”在本文可用以指代正在開發(fā)中的半體裝置結(jié)構(gòu)的制造工藝)。

2、集成器件制造商(idm)和獨(dú)立代工廠的半導(dǎo)體研發(fā)機(jī)構(gòu)花費(fèi)大量資源開發(fā)用于制造芯片的集成工藝操作序列((ic)它們以晶圓形式銷售(“晶圓”是半導(dǎo)體材料的薄片，通常但不總是由硅晶體組成)。大部分資源用于制造實(shí)驗(yàn)晶圓和相關(guān)測(cè)量、計(jì)量(“計(jì)量”指在半導(dǎo)體行業(yè)中進(jìn)行的專業(yè)型測(cè)量)和表征結(jié)構(gòu)，所有這些都是為了確保集成工藝產(chǎn)生所需的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。這些實(shí)驗(yàn)晶圓用于試錯(cuò)方案中，以開發(fā)用于制造器件結(jié)構(gòu)的單獨(dú)工藝，并且還開發(fā)整體的、集成的工藝流程。由于先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)工藝流程的復(fù)雜性增加，大部分實(shí)驗(yàn)性制造運(yùn)行導(dǎo)致否定或零表征結(jié)果。這些實(shí)驗(yàn)性運(yùn)行的持續(xù)時(shí)間很長(zhǎng)，在“fab”(制造環(huán)境)中為數(shù)周至數(shù)月，而且很昂貴。最近的半導(dǎo)體技術(shù)進(jìn)步，包括finfet、trigate、高k/金屬柵、嵌入式存儲(chǔ)器和先進(jìn)圖案化，已經(jīng)大大增加了集成半導(dǎo)體制造工藝的復(fù)雜性。使用這種試錯(cuò)實(shí)驗(yàn)方法的技術(shù)開發(fā)的成本和持續(xù)時(shí)間同時(shí)在增加。

3、已嘗試使用常規(guī)的機(jī)械計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)工具和專用技術(shù)cad(tcad)工具來對(duì)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)建模，目的是減少制造實(shí)驗(yàn)晶圓所耗費(fèi)的努力。通用機(jī)械cad工具被發(fā)現(xiàn)不足，因?yàn)樗鼈儧]有自動(dòng)模擬實(shí)際制造環(huán)境中發(fā)生的材料添加、去除和修改過程。另一方面，tcad工具是基于物理學(xué)的建模平臺(tái)，其可以模擬在擴(kuò)散和注入過程中發(fā)生的材料組成變化，但是無法模擬在包括集成工藝流程的其他過程期間發(fā)生的所有材料添加和去除效果。通常，3d器件結(jié)構(gòu)是tcad的輸入，而不是輸出。此外，由于基于物理模擬過程所需的大量數(shù)據(jù)和計(jì)算量，tcad模擬實(shí)際上僅限于芯片上非常小的區(qū)域，通常僅包含單個(gè)晶體管。在現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的半導(dǎo)體制造技術(shù)中，大部分集成挑戰(zhàn)涉及可能在集成工藝流程中廣泛分離的工藝與包括完整技術(shù)套件的多個(gè)不同器件和電路(晶體管、電阻器、電容器、存儲(chǔ)器等)之間的相互作用。由系統(tǒng)和隨機(jī)影響引起的結(jié)構(gòu)故障通常是新工藝技術(shù)節(jié)點(diǎn)在上市時(shí)間上的限制因素。因此，需要一種與機(jī)械cad或tcad不同的建模平臺(tái)和方法來涵蓋更大的關(guān)注范圍，并以結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)的方式對(duì)整個(gè)集成工藝流程進(jìn)行建模。

4、半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的虛擬制造環(huán)境提供了這樣一個(gè)平臺(tái)，與常規(guī)的試錯(cuò)物理實(shí)驗(yàn)所能實(shí)現(xiàn)的成本和速度相比，該平臺(tái)以更低的成本和更高的速度執(zhí)行半導(dǎo)體工藝開發(fā)。與常規(guī)的cad和tcad環(huán)境相比，虛擬制造環(huán)境能夠?qū)晒に嚵鞒踢M(jìn)行虛擬建模，并且預(yù)測(cè)包括整個(gè)技術(shù)套件的所有器件和電路的完整3d結(jié)構(gòu)。虛擬制造可以以其最簡(jiǎn)單的形式被描述為以2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)(掩?；虿季?的形式使集成工藝序列的描述與主題設(shè)計(jì)相結(jié)合，并且產(chǎn)生三維結(jié)構(gòu)模型，該三維結(jié)構(gòu)模型預(yù)測(cè)真實(shí)/物理制造運(yùn)行所期望的結(jié)果。3d結(jié)構(gòu)模型包括多層材料、植入物、擴(kuò)散等的幾何精確的3d形狀，其包括芯片或芯片的一部分。虛擬制造主要是以幾何形式完成的，但涉及的幾何形狀受制造工藝的物理學(xué)的指導(dǎo)。通過在抽象的結(jié)構(gòu)層面進(jìn)行建模(而不是基于物理學(xué)模擬)，結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建可以得到顯著加速，從而在電路級(jí)的面積范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全部技術(shù)建模。因此，虛擬制造環(huán)境的使用提供了對(duì)過程假設(shè)的快速驗(yàn)證以及集成工藝序列和2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)之間復(fù)雜相互關(guān)系的可視化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的實(shí)施例提供用于半導(dǎo)體器件制造的虛擬制造環(huán)境，其包括用于識(shí)別關(guān)鍵參數(shù)并且用于執(zhí)行工藝模型校準(zhǔn)和可變性分析的分析模塊。更具體地，對(duì)于關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別，分析模塊識(shí)別對(duì)制造工藝的結(jié)果影響最大的工藝步驟和/或參數(shù)。在工藝模型校準(zhǔn)中，分析模塊調(diào)節(jié)工藝參數(shù)以使在虛擬制造環(huán)境中生成的3d模型與來自物理fab的測(cè)量(諸如透射電子顯微鏡(tem)數(shù)據(jù)或過程目標(biāo))匹配。對(duì)于可變性分析，分析模塊幫助用戶分析并理解在虛擬制造環(huán)境中生成的一組虛擬3d模型獲得的計(jì)量數(shù)據(jù)的可變性。

2、在一個(gè)實(shí)施例中，非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)容納用于在虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中的關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。指令在被執(zhí)行時(shí)使至少一個(gè)計(jì)算設(shè)備對(duì)于要在計(jì)算設(shè)備生成的虛擬制造環(huán)境中虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)接收2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和包括多個(gè)工藝的工藝序列的選擇。指令在被執(zhí)行時(shí)基于使用2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝序列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(doe)利用所述計(jì)算設(shè)備執(zhí)行用于所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的虛擬制造運(yùn)行。多個(gè)虛擬制造運(yùn)行構(gòu)建多個(gè)3d模型。指令在被執(zhí)行時(shí)還使至少一個(gè)計(jì)算設(shè)備接收用于半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的用戶標(biāo)識(shí)，并且在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行分析模塊以識(shí)別由虛擬制造運(yùn)行產(chǎn)生的3d模型中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)異常值。指令在被執(zhí)行時(shí)針對(duì)3d模型中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)接收用戶選擇以從測(cè)量數(shù)據(jù)添加或去除一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的異常值中的一個(gè)或多個(gè)，經(jīng)由所述虛擬制造環(huán)境中設(shè)置的用戶界面接收所述選擇。指令在被執(zhí)行時(shí)另外在從所述測(cè)量數(shù)據(jù)添加或去除所選擇的異常值之后，利用所述分析模塊對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析，并且基于所述回歸分析的結(jié)果，利用所述分析模塊識(shí)別一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。所識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)識(shí)被顯示或?qū)С觥?/p>

3、在另一個(gè)實(shí)施例中，一種用于虛擬半導(dǎo)體制造環(huán)境中的關(guān)鍵參數(shù)識(shí)別的方法包括：對(duì)于要在計(jì)算設(shè)備生成的虛擬制造環(huán)境中虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，接收2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和包括多個(gè)工藝的工藝序列的選擇；該方法進(jìn)一步基于使用2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝序列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(doe)利用所述計(jì)算設(shè)備執(zhí)行用于所述半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的虛擬制造運(yùn)行。虛擬制造運(yùn)行構(gòu)建多個(gè)3d模型。該方法另外接收半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的用戶標(biāo)識(shí)，在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行分析模塊以識(shí)別從虛擬制造運(yùn)行產(chǎn)生的3d模型中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)異常值。該方法還接收用戶選擇以從3d模型中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)添加或去除一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的異常值中的一個(gè)或多個(gè)。通過在虛擬制造環(huán)境中提供的用戶界面接收選擇。另外，該方法在從所述測(cè)量數(shù)據(jù)添加或去除所選擇的異常值之后，利用所述分析模塊對(duì)所述一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析，并且基于所述回歸分析的結(jié)果，利用所述分析模塊識(shí)別一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。所識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)識(shí)被顯示或?qū)С觥?/p>

4、在一個(gè)實(shí)施例中，虛擬制造系統(tǒng)包括配備有處理器并且被配置為生成包括分析模塊的虛擬制造環(huán)境的計(jì)算設(shè)備。對(duì)于要虛擬制造的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，虛擬制造環(huán)境接收2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝序列的選擇，該工藝序列包括多個(gè)工藝并且基于使用2d設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和工藝序列的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(doe)針對(duì)半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)執(zhí)行虛擬制造運(yùn)行。虛擬制造運(yùn)行建立多個(gè)3d模型。虛擬制造環(huán)境接收半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的用戶標(biāo)識(shí)，在虛擬制造環(huán)境中執(zhí)行分析模塊以識(shí)別由虛擬制造運(yùn)行產(chǎn)生的3d模型中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)中的一個(gè)或多個(gè)異常值，并且針對(duì)3d模型中的一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)接收用戶選擇以從測(cè)量數(shù)據(jù)添加或去除一個(gè)或多個(gè)識(shí)別的異常值中的一個(gè)或多個(gè)，經(jīng)由虛擬制造環(huán)境中設(shè)置的用戶界面接收所述選擇。虛擬制造環(huán)境在從測(cè)量數(shù)據(jù)添加或去除所選擇的異常值之后，利用分析模塊對(duì)一個(gè)或多個(gè)目標(biāo)的測(cè)量數(shù)據(jù)執(zhí)行回歸分析，并且基于所述回歸分析的結(jié)果，利用分析模塊識(shí)別一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，并且顯示或?qū)С鏊R(shí)別的一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的標(biāo)識(shí)。虛擬制造系統(tǒng)進(jìn)一步包括與計(jì)算設(shè)備通信的顯示表面。所述顯示表面被配置為以3d視圖顯示所述3d結(jié)構(gòu)模型。