無(wú)論芯片設(shè)計(jì)工程師有多認(rèn)真，以及他們使用什么實(shí)施工具，驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)在分解自對(duì)準(zhǔn)雙圖案（SADP）設(shè)計(jì)的簽核驗(yàn)證期間將始終遇到設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）錯(cuò)誤。如果設(shè)計(jì)是手動(dòng)分解的，則工程師必須弄清楚需要進(jìn)行哪些修改，然后在可能的多個(gè)分解層中進(jìn)行更改以解決錯(cuò)誤。如果使用設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具自動(dòng)生成分解后的布局，則校正過程通常需要工程師對(duì)目標(biāo)金屬形狀進(jìn)行手動(dòng)更改，然后重新運(yùn)行分解過程以確定錯(cuò)誤是否已解決（不引入任何新方法）。錯(cuò)誤）。兩種方法都是迭代且耗時(shí)的，

GlobalFoundries和Mentor（西門子業(yè)務(wù)部門）通力合作開發(fā)EDA工具以加快此過程，發(fā)現(xiàn)了工具功能，該功能可以自動(dòng)分解布局，或修改現(xiàn)有的部分或完全分解的布局，同時(shí)使用內(nèi)置的簽發(fā)DRC規(guī)則識(shí)別功能錯(cuò)誤可視化可修復(fù)現(xiàn)有的DRC錯(cuò)誤，并避免創(chuàng)建新的錯(cuò)誤。在SADP設(shè)計(jì)中自動(dòng)修復(fù)DRC錯(cuò)誤的關(guān)鍵是使工具能夠?qū)Ψ纸膺M(jìn)行細(xì)微的改變，從而僅稍微改變晶片上形成的金屬形狀（與原始繪制的目標(biāo)金屬形狀相比）。關(guān)鍵因素是確保這些物理變化均不會(huì)影響設(shè)計(jì)的布局與原理圖（LVS）連通性，或?qū)⑷魏瓮走B接移至金屬，以避免在電路中產(chǎn)生功能或電阻變化。

通過修改分解過程中生成的切割蒙版，可以更改晶圓上金屬的形狀。這些剪切修改以三種形式發(fā)生：剪切滑動(dòng)，剪切合并和剪切掉落。

切滑

要使用填充/切割SADP分解一組目標(biāo)金屬形狀，請(qǐng)?jiān)诿總€(gè)目標(biāo)金屬形狀線末端的末端放置一個(gè)切割。這些切割將軌道分為多個(gè)部分-有源目標(biāo)金屬或虛擬金屬。在實(shí)際設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn)在確定切口的位置時(shí)嚴(yán)格遵守繪制的目標(biāo)形狀會(huì)造成許多類型的DRC違規(guī)。

圖1展示了將切口放置在目標(biāo)金屬形狀的線端時(shí)可能發(fā)生的四種不同類型的DRC違規(guī)：

• 當(dāng)兩個(gè)心軸切口之間的距離太近而無(wú)法打印在同一面罩上時(shí)，就會(huì)發(fā)生心軸切口之間的間距沖突。
• 當(dāng)兩個(gè)非心軸切口之間的距離太近而無(wú)法在同一掩膜上打印時(shí)，就會(huì)發(fā)生非心軸切口之間的間距沖突。
• 由于修整靠近通孔的線將無(wú)法滿足超出通孔的最小金屬線端延伸的要求，因此在切口和通孔之間會(huì)發(fā)生間距沖突。
• 將軌道修整為兩個(gè)切口之間的一小段時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不符合最小面積要求的金屬段，從而導(dǎo)致最小面積違規(guī)。

在此過程中，有兩種類型的切割：一種是選擇性地切割心軸軌道，另一種是選擇性地切割非心軸軌道。由于這兩種切割類型對(duì)特定的軌道類型具有選擇性，因此它們之間沒有間距限制。但是，每種切割類型在其內(nèi)部確實(shí)都具有間距限制。

圖1由線端削減導(dǎo)致的DRC規(guī)則違規(guī)

您可能會(huì)問：“為什么設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具會(huì)創(chuàng)建目標(biāo)金屬形狀，或者讓您創(chuàng)建目標(biāo)金屬形狀，當(dāng)分解時(shí)會(huì)導(dǎo)致這些違規(guī)？”答案本質(zhì)上是對(duì)以下更普遍的問題的古老答案：“為什么設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具會(huì)創(chuàng)建未通過簽名DRC檢查的任何布局，或者讓您創(chuàng)建任何布局？”設(shè)計(jì)實(shí)施是一個(gè)非常困難的過程，并且第一次從實(shí)施工具中生成相對(duì)于簽到平臺(tái)的DRC清潔版圖的可能性幾乎不存在。這就是為什么存在簽發(fā)DRC的原因，以及它如此重要的原因。

切口滑動(dòng)的概念是將一個(gè)或多個(gè)切口的位置從生產(chǎn)線末端移開，以解決違反DRC的問題。構(gòu)建此類功能的技術(shù)挑戰(zhàn)是移動(dòng)切割會(huì)更改與所有其他切割的交互。設(shè)計(jì)師面臨的挑戰(zhàn)是找到相互作用的多組切割的最佳布局，以解決盡可能多的錯(cuò)誤，同時(shí)還要嘗試最小化對(duì)線端擴(kuò)展的更改。

圖2顯示了如何使用切割滑動(dòng)來(lái)避免由線端切割引起的DRC錯(cuò)誤。某些裁切已從其原始行尾位置轉(zhuǎn)移。將切口從目標(biāo)金屬形狀的邊緣移開具有在晶片上制造時(shí)延伸目標(biāo)金屬線的效果。請(qǐng)注意，通孔沒有移動(dòng)，因此電連接性和路徑長(zhǎng)度沒有變化[8]。這些移動(dòng)裁切放置的好處在于，現(xiàn)在已經(jīng)消除了所有四個(gè)原始DRC違規(guī)行為。

圖2由線端切割引起的DRC規(guī)則沖突可以使用切割滑動(dòng)自動(dòng)修復(fù)。

切合并

有時(shí)沒有足夠的可用空間來(lái)單獨(dú)使用切削滑動(dòng)來(lái)滿足所有DRC約束。在這些情況下，合并合并可能會(huì)提供解決方案。如果切口之間的距離不能足夠遠(yuǎn)，不能滿足最小切口間距的要求，則一種替代方法是在垂直方向上對(duì)齊兩個(gè)或多個(gè)切口，并延伸其面向的尖端以將它們合并為一個(gè)更長(zhǎng)的矩形切口。圖3顯示了具有三個(gè)切口間距沖突的布局，可以通過滑動(dòng)和合并各種切口來(lái)解決。

圖3使用剪切滑動(dòng)和剪切合并自動(dòng)修復(fù)DRC規(guī)則沖突

對(duì)于鑄造廠來(lái)說(shuō)，表征制造過程的特性以決定可以切割多長(zhǎng)時(shí)間以及可靠地進(jìn)行成像和蝕刻非常重要。分解和自動(dòng)修復(fù)功能使設(shè)計(jì)人員能夠限制可用于解決錯(cuò)誤的最大切割長(zhǎng)度。

切滴

解決DRC錯(cuò)誤的第三種方法是完全放棄切割。最初，這聽起來(lái)很荒謬。切口將線分成單獨(dú)的不連貫部分。如果您將兩塊金屬短接在一起，則會(huì)遇到各種LVS問題。但是，如果您仔細(xì)觀察典型的布局，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)目標(biāo)（電活性）金屬件之間的間隙太大，以至于有兩個(gè)切口在它們之間形成了一塊假金屬。如果您放下這兩個(gè)切口之一，它只會(huì)延長(zhǎng)兩個(gè)線端之一，但仍會(huì)使兩個(gè)活性金屬形狀保持?jǐn)嚯姞顟B(tài)。

N體DRC規(guī)則非常復(fù)雜，并且經(jīng)常在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)中引起問題，因?yàn)樗鼈兩婕皟H在三個(gè)或更多同時(shí)進(jìn)行交互的切口中應(yīng)用的約束。圖4顯示了一個(gè)非常復(fù)雜的N體DRC規(guī)則的有趣示例，該規(guī)則通過剪切滑動(dòng)，剪切合并和剪切掉落的組合得以解決。

圖4通過使用剪切，合并和滑動(dòng)來(lái)自動(dòng)修復(fù)高級(jí)N體DRC規(guī)則沖突

在這些情況下，刪除或合并剪切的能力是一個(gè)強(qiáng)大的選擇，因?yàn)樗鼜谋举|(zhì)上減少了交互剪切的數(shù)量，這可能具有完全消除約束的效果。

限制切割滑動(dòng)和切割合并

盡管所有這些技術(shù)都可以有效解決設(shè)計(jì)上的DRC違規(guī)問題，但我們很快認(rèn)識(shí)到，僅在沒有任何類型約束的情況下應(yīng)用它們是沒有意義的。盡管設(shè)計(jì)更改不會(huì)影響LVS連接性或路徑電阻，但對(duì)電容的影響確實(shí)很小。為了解決這些技術(shù)的潛在影響，我們共同努力，定義并實(shí)施了一系列可以在工具中定義和使用的約束和控件。

第一個(gè)約束是嵌入到工具功能中的固有優(yōu)化目標(biāo)。它試圖最小化所做更改的數(shù)量和幅度，同時(shí)仍解決所有可能違反DRC的行為。該目標(biāo)將優(yōu)化引擎引導(dǎo)至限制更改的寄生影響。

第二個(gè)約束是用戶可定義的。它使設(shè)計(jì)人員可以指定任何給定更改所允許的最大行尾擴(kuò)展量。如果更改會(huì)使線端超出指定的限制，則此限制限制了切割滑動(dòng)（有時(shí)是切割掉落）的數(shù)量。此約束條件確保沒有任何一條線路會(huì)經(jīng)歷大量的額外電容。

第三個(gè)約束也是用戶可定義的，允許設(shè)計(jì)人員將特定的金屬形狀指定為關(guān)鍵路徑網(wǎng)。在所使用的Calibre工具中，有多種現(xiàn)有方法可以讀取此類網(wǎng)絡(luò)名稱信息并得出哪些多邊形屬于這些網(wǎng)絡(luò)。SADP工具使用此派生的屬于關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的多邊形集來(lái)確保這些優(yōu)化中的任何一個(gè)都不能擴(kuò)展這些多邊形的線端。

圖5顯示了應(yīng)用此類約束如何改變工具選擇的解決DRC違規(guī)的解決方案。這種增加的“智能”功能可以最大程度地減少所做任何更改帶來(lái)的寄生影響，同時(shí)仍可提供令人印象深刻的DRC自動(dòng)修復(fù)結(jié)果。

圖5應(yīng)用了各種切割修改約束的自動(dòng)修復(fù)結(jié)果

限制這些自動(dòng)修復(fù)優(yōu)化的另一種更有針對(duì)性的方法是使用用戶定義的“鎖定”剪切?？梢蕴峁┤魏胃罴ㄊ謩?dòng)繪制或由其他工具生成或先前的運(yùn)行）作為運(yùn)行的輸入。將這些鎖定的切口分配給特定的圖層類型，這些類型告訴工具必須使用這些切口，并且必須完全按照繪制的位置放置它們，而其余的切口可以在任何合法位置移動(dòng)或生成，以滿足所有約束并修復(fù)盡可能多的DRC違規(guī)越好。圖6顯示了某些DRC修復(fù)程序，這些修復(fù)程序受某些剪切限制，這些剪切被指定為“鎖定”用戶剪切。

圖6具有用戶定義的“鎖定”切割的自動(dòng)修復(fù)結(jié)果

處理不可修復(fù)的錯(cuò)誤

不幸的是，盡管采用了這些巧妙的技術(shù)，但在不更改活動(dòng)目標(biāo)金屬以及通過可能影響LVS連接性的位置上進(jìn)行更改的情況下，并非所有DRC沖突都可以得到解決。圖7顯示了此類錯(cuò)誤的兩個(gè)示例。在這些情況下，目標(biāo)形狀之間的間隙非常小，以至于幾乎沒有或根本沒有滑動(dòng)切口的空間，而掉落它們會(huì)導(dǎo)致LVS縮短。由于不同軌道之間的這些狹窄間隙未對(duì)齊，因此切割合并也是不可行的。解決此類錯(cuò)誤的唯一方法是返回設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具并對(duì)目標(biāo)金屬形狀進(jìn)行重大電氣修改。幸運(yùn)的是，經(jīng)驗(yàn)表明，這種無(wú)法解決的錯(cuò)誤僅占設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)錯(cuò)誤的一小部分。

圖7無(wú)法自動(dòng)修復(fù)的DRC違規(guī)

使用模型流程

事實(shí)證明，該自動(dòng)化工具精通解決SADP問題，但它也必須在實(shí)際的設(shè)計(jì)流程環(huán)境中可用。因此，我們的共同開發(fā)工作包括大量討論各種使用模型流程，以及配置平臺(tái)輸入，輸出和開關(guān)以適應(yīng)這些流程的最佳方法。

圖8顯示了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程，其中布局在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具中完全分解。如果簽發(fā)DRC運(yùn)行發(fā)現(xiàn)違規(guī)，則必須在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具中手動(dòng)糾正這些錯(cuò)誤，然后重復(fù)該過程，直到DRC運(yùn)行干凈為止。我們的經(jīng)驗(yàn)表明，錯(cuò)誤計(jì)數(shù)的潛力很大，導(dǎo)致需要大量的人工和時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)簽收DRC清潔版式。

圖8傳統(tǒng)的手動(dòng)修復(fù)流程用于在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境中分解的設(shè)計(jì)。

圖9顯示了GlobalFoundries和Mentor開發(fā)的增強(qiáng)解決方案?？梢酝ㄟ^Calibre實(shí)用程序平臺(tái)運(yùn)行帶有DRC違規(guī)的分解版面，它將自動(dòng)修復(fù)大多數(shù)（如果不是全部）DRC違規(guī)，從而產(chǎn)生一組更新的裁切位置，這些裁切位置可以回注（替換原始裁切）到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

圖9：在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)環(huán)境中分解的設(shè)計(jì)的自動(dòng)修復(fù)流程。

還有另一個(gè)現(xiàn)有的使用模型，其中未在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具內(nèi)完成分解。在此流程中，Caliber實(shí)用程序平臺(tái)從設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具中獲取目標(biāo)金屬，并生成構(gòu)成分解后的布局的心軸，非心軸和選擇性切割蒙版。然后，可以使用DRC驗(yàn)證這些新層，并將其批注到設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具中（圖10）。

圖10設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)流程，這些流程在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具輸出的后處理過程中被分解。

該流程的問題在于，傳統(tǒng)上，分解僅限于在目標(biāo)金屬的每條線末端放置切口。經(jīng)驗(yàn)表明，此限制可能導(dǎo)致許多DRC違規(guī)。設(shè)計(jì)人員必須調(diào)試并將這些分解錯(cuò)誤轉(zhuǎn)換為目標(biāo)金屬的修改，以期有望解決這些問題。同樣，這可能非常耗時(shí)。圖11顯示了增強(qiáng)的解決方案，其中Calibre分解實(shí)用程序還結(jié)合了自動(dòng)修復(fù)功能。這極大地減少甚至消除了DRC違規(guī)，并且可以生成更新的目標(biāo)金屬層以向后注釋到設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

圖11：在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具輸出的后處理過程中分解的設(shè)計(jì)的自動(dòng)修復(fù)流程。

查找和修復(fù)SADP設(shè)計(jì)中的DRC錯(cuò)誤是在流片之前必須完成的幾種設(shè)計(jì)完成活動(dòng)之一。但是，傳統(tǒng)方法需要多個(gè)耗時(shí)的迭代，并且如果不深入了解SADP流程，對(duì)于設(shè)計(jì)工程師而言可能會(huì)面臨挑戰(zhàn)。創(chuàng)新的EDA工具功能可以自動(dòng)應(yīng)用剪切，合并和放下的組合，以修復(fù)SADP布局中現(xiàn)有的DRC錯(cuò)誤，同時(shí)避免產(chǎn)生新的錯(cuò)誤。IP開發(fā)人員能夠自動(dòng)分解填充/剪切SADP布局，或修改現(xiàn)有的部分或完全分解的布局，同時(shí)使用內(nèi)置的簽發(fā)DRC規(guī)則意識(shí)和錯(cuò)誤可視化功能來(lái)糾正DRC錯(cuò)誤，IP開發(fā)人員可以減少資源和資源。交付簽發(fā)DRC清潔SADP設(shè)計(jì)所需的時(shí)間。

作者

1. Jeanne-Tania Sucharitaves是GlobalFoundries的軟件工程師，在半導(dǎo)體制造工藝方面擁有12年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。
2. 羅伯特·亞內(nèi)爾（Robert Yarnell）是GlobalFoundries的DRC工程師，致力于持續(xù)改進(jìn)流程和精益生產(chǎn)。
3. Sam Nakagawa是GlobalFoundries的副總監(jiān)，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)先進(jìn)鑄造技術(shù)的設(shè)計(jì)支持的研究與開發(fā)。
4. Rehab Kotb Ali是西門子業(yè)務(wù)部門Mentor的產(chǎn)品工程師，致力于先進(jìn)的物理驗(yàn)證技術(shù)。
5. Shetha Nolke是西門子業(yè)務(wù)部門Mentor的Calibre物理驗(yàn)證團(tuán)隊(duì)的技術(shù)營(yíng)銷工程師。
6. David Abercrombie是西門子公司Mentor的高級(jí)物理驗(yàn)證方法的程序經(jīng)理。

編輯：hfy