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2021年8月13日,
Netlist Extraction是一个重要的simulator3d®在流程建模过程中，允许用户提取不同线段的寄生电阻和电容。这些详细的电网络表数据可以用于在SPICE模型中执行全电路分析。在SEMulator3D中产生的电阻和电容值可用于网表研究，包括目标网的电容矩阵。这篇简短的文章将专注于SEMulator3D中的一个新特性，高精度电容分割。
高精度电容分割
SEMulator3D的高精度电容分割特性提供了精确计算网段间交叉电容值的能力。这一新功能可以帮助工程师识别具有不可接受的交叉电容的网段，并主动改变工艺步骤或设备设计功能，以改善这些结果。
要理解电容分割，必须理解在SEMulator3D中如何执行电容计算。SEMulator3D中的电容求解器计算模型中所有电网的电容矩阵。在SEMulator3D中，你可以为每个网和层提供一个名称。晶圆内的电子元件用网名标识，并根据重叠其各自坐标位置的网名分配特定的网名。层名也用于将特定的导电材料分组到一个不同的名称下。这些层名可以用于创建内部或外部端口，也可以用于在指定层之间的接口上自动插入内部端口。在最近的产品更新之前，电容计算是在所有网之间进行的，每个网的电容是通过在端口之间平均分配而平均分配的(见图1)。现在，使用SEMulator3D中新的高精度电容分割功能，电容计算得到了改进。
图1:a)由命名层定义的网段(b)电容计算表明，每个网的电容在所有端口间平均分配
高精度电容分割示例
例1:使用2个网进行电容分割
现在将使用两个测试示例来比较具有和不具有新的高精度电容分割功能的电容。一个测试甲板包括两个网，另一个有三个网。两个网例的测试结构在左侧有一个结(如图2所示)。第一个网例分为6个不同的端口(P1 - P6)，第二个网例分为4个端口(P7 - P10)用于电容计算。在模拟这个测试示例时，软件没有根据需要自动添加内部端口，也没有细分长线和通道。
图2:使用2个网计算电容的测试结构。2个分开的网分别有6个端口(P1-P6)和4个端口(P7-P10)。
由于没有高精度的电容分割特征，网段间的电容结果基本相等，值为3.34e-07 pF(图3a)。采用高精度电容分割特征(图3b)，网段之间的电容差异显而易见。这些识别出的电容差异可以帮助工程师进行设计或工艺更改，以改善其结构的性能。
图3a:没有启用高精度电容分割特征的电容结果(2 Nets)
图3b:启用高精度电容分割特征后的电容结果(2 Nets)
例2:使用3个网的电容分割
我们的第二个电容细分例子使用了三个网(见图4a和图4b)。第一个网(最右边，net 1)有三个不同的端口(两个外部端口和一个内部端口，P3-P5)，而第二个网(中间，net 2)只有两个外部端口(P1和p2)。第三个网(最左端，net 3)没有端口。
图4a:三种不同网的测试结构，分别是网1 (e0)、网2 (e1)和网3 (e2)
图4b:三网五口测试结构(p1 ~ p5)
SEMulator3D的网表提取步骤会根据需要自动添加内部端口，并使用最小10纳米段长度细分长线和通道。在不进行高精度电容分割的情况下，C4、C8和C12 (e1 ~ e2网电容)在整个网内的电容值均为2.126E-06 pF(见图5a)。此外,的值C13、碳和C15 (e0 e2净功放)都有相同的电容值1.176 e-07 pF。其余cross-capacitance计算值(C1-C3、C5-C7 C9-C11)也都是一样的,6.44的值e-07 pF。与启用高精度电容细分功能(参见图5 b),可以看出e1 ~ e2的净电容(C4、C8、C12)和e0 ~ e2的净电容(C13、C14、C15)都有不同的值。其余的电容值也不同。这是一个比图5a更精确的电容模拟。
图5a:未启用高精度电容分割特征的电容结果(3 Nets)
图5b:启用高精度电容分割特征后的电容结果(3 Nets)
结论
在SEMulator3D中实现了新的高精度电容分割特性，工程师可以更好地了解每个网段的电容差异。与独立R/C求解器中使用的理想化几何结构相比，SEMulator3D中使用的工艺预测和硅精确结构更精确地反映了制作的设备，从而导致更精确的R/C计算。这将帮助工程师了解是否需要在工艺集成流程或设计布局中进行更改，以提高设备性能，而不需要执行昂贵、耗时的硅基测试。
参考文献
- SEMulator3D文档:电气分析
- 仿真器3d文档:RC网列表提取-电容
