Anonim

Nykypäivän prosessisolmuissa on käynyt yhä ilmeisemmäksi, että suunnittelijat eivät voi enää pitää satoa jälkikäteen. Aallonpituudella 90 nm ja alle suunnittelupäätökset vaikuttavat suoraan laitteen valmistukseen ja tuottoon.

Haastetta tehostaa nykyisen puolijohdeteollisuuden hajotettu ja globaali luonne. Sirujen suunnittelijat ja valmistajat työskentelevät usein eri yrityksissä ja asuvat usein täysin eri puolilla maailmaa.

Tässä ympäristössä vastuu on yhä enemmän suunnittelun automaatiojärjestelmissä tuottamaan ”liimaa”, joka pitää koko liiketoiminnan yhdessä. Seurauksena on käynyt ilmeiseksi, että erilaisista työkaluista koostuvat EDA-järjestelmät eivät voi yhdessä puuttua vikojen syihin tai tehokkaasti optimoida tuottoa. Tarvitaan kokonaisvaltainen ratkaisu, joka kattaa koko suunnittelu- ja valmistusvirran prosessimallinnuksesta IC-suunnittelusta maskin synteesiin.

n

Tuotonmenetyksen mekanismien määritteleminen

Nanometrien geometrioiden vikojen lisääntyminen voidaan jäljittää monista lähteistä, etenkin litografiavirheistä, prosessin variaatioista ja ympäristövaihteluista. Kaikki nämä voivat vaikuttaa toiminnalliseen satohäviöön - jossa siru ei toimi ollenkaan, ja parametriseen satohäviöön, jossa siru käy, mutta ei täytä suunnittelumääritelmiä (katso kuva 1).

Muutoksen suuruudesta riippuen systemaattiset ja satunnaiset viat voivat johtaa joko toiminnalliseen tai parametriseen satohäviöön.

Nykyään valmistusprosessin systemaattiset vaihtelut ovat tärkeitä tekijöitä funktionaalisen saannon menetyksessä: näihin sisältyy yleensä ongelmia, kuten metallin leveyden ja paksuuden vaihtelut tai maskin väärinkäyttö. Satunnaiset vaihtelut - kuten hiukkaskontaminaatio, joka johtaa lyhyisiin tai avoimiin piireihin - edistävät myös toiminnallista saannon menetystä.

Parametrinen satohäviö voi vaikuttaa vähemmän vakavalta. Vaikka liian hitaita tai liian kuumia laitteita voidaan joskus käyttää uudelleen heikomman suorituskyvyn sovelluksissa, ne lasketaan silti "tappioiksi": kohdelaitetta ei voida toimittaa "markkinoille-oikeudeksi" (ei voida toimittaa oikeaan aikaan tai kustannuksella tai oikeilla toiminnoilla).

Valmistuksen aikana pienemmän suuruusluokan systemaattisista ja satunnaisista variaatioista aiheutuvat viat edistävät suuresti parametrista satohäviötä: ne voivat aiheuttaa kynnysjänniteongelmia, suuria vuotovirtoja ja yhdistää loisia. Ne voivat myös vaikuttaa sirun virrankulutukseen ja käyttölämpötilaan. Ympäristön vaihtelut voivat myös vaikuttaa parametriseen satohäviöön.

Viime aikoina edistyneet prosessisolmut ovat osoittaneet suuntauksen laskussaannoksissa sekä käyttöönoton että kypsyyden aikana. Prosessivariaatioilla on vaikutusta suunnitteluparametreihin, jotka kasvavat laajemmin ominaisuuksien koon pienentämisen myötä ja lisäävät suunnittelun monimutkaisuutta.

Kattava ratkaisu satoa varten

Näihin haasteisiin vastaamiseksi tarvitaan kattava suunnitteluautomaatioratkaisu.

Ensimmäistä elementtiä - TCAD (teknologian tietokoneavusteinen suunnittelu) -ohjelmistoa - voidaan käyttää ennustamaan ja optimoimaan prosessien, laitteiden ja kytkentäominaisuuksia simulaation avulla. TCAD-mallit ovat tulossa valmistukseen, auttaen esimerkiksi simuloimaan sähköisten parametrien tilastollisia variaatioita prosessiparametrien funktiona.

Toinen vaatimus on kirjastokehitysratkaisulle, joka käyttää näitä tarkkoja malleja ja tukee edistyneitä menetelmiä - kuten osa-aallonpituussääntöjä ja valimoiden suosittamia sääntöjä - tuoton optimoitujen kirjastojen luomiseen.

Kolmas kappale kokonaisvirrasta on tuotto (DFY) -suoritusratkaisu, joka voi käyttää tuottoon optimoituja kirjastoja ja muita reitityspohjaisia ​​tekniikoita käsittelemään ajoitusta, aluetta, tehoa, siirrettävyyttä, signaalin eheyttä ja tuotto-ongelmia yhdessä, eikä itsenäisesti.

Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, neljäs elementti on täydellinen maskisynteesiratkaisu, joka ymmärtää suunnittelun tarkoituksen ja käyttää kehittynyttä resoluution parantamistekniikkaa (RET) vastaavasti valmistettavuuden optimoimiseksi.

Yleisesti käytettyihin tekniikoihin kuuluu optinen etäisyydenkorjaus (OPC); avustusominaisuuksien lisääminen; ja vaihesiirtomaskien käyttö. Näiden tekniikoiden käyttö voi vähentää vaikutuksia, kuten matalan kontrastin alueet, jotka johtavat siltojen syntymiseen; langanpituuden pienentäminen, joka johtaa huonoon päällekkäisyyden kautta; tai langanleveyden pienennykset, jotka johtavat ”johtosilmukoihin” tai avautuvat.

Jotta nämä voivat esimerkiksi säätää tietylle ominaisuudelle sallittuja toleransseja, nämä tekniikat on yhdenmukaistettava kokonaisvirran kolmannen osan kanssa, nimittäin DFY-toteutusratkaisun kanssa.

Käytännössä (ja melkein määritelmän mukaan) monet nykyiset DFY-kehitykset täyttävät kuilun yhdestä tai useammasta näistä neljästä alajaosta. Esimerkiksi tavoiteprosessiteknologialle - tai jopa tietylle valmistuslinjalle - karakterisoitujen saanto-luokiteltujen solujen käyttö mahdollistaa saannon ja muiden avainparametrien samanaikaisen optimoinnin. Ja valmistettavuudelle optimoidut kirjastosolut minimoivat tulostusongelmat ja vähentävät maskin synteesipyrkimyksiä.

Tuoton optimoinnin tarve ajaa muutoksia myös ajoitusanalyysitekniikoissa. Nanometrin geometrioissa, joissa suulakkeen sisäiset (muotin sisällä) variaatiot hallitsevat, on harvinaista, että kaikki piirielementit ovat samassa nurkassa (pahin tai paras). Lisäksi suurin osa malleista tukee nykyään useita toimintomuotoja (esimerkiksi nykyään monet matkapuhelimet on varustettu sirulla multimediapelejä, kameraa ja MP3-levyjen tallennusta ja toistoa varten). Pahimman tapauksen aikaansaamiseksi kaikissa tiloissa ja kulmissa, ajoituksen varmennus tulisi suorittaa useille tiloille ja useille kulmille samanaikaisesti (katso kuva 3).

Seuraava askel tällä alalla on siirtyminen tilastolliseen ajoitusanalyysiin. Tämä mallintaa paremmin taustalla olevan piin variaatioita käyttämällä piiriparametrijakaumia tiettyjen nopeuksilla käyvien piirien prosenttimäärien tunnistamiseksi. Tilastollinen ajoitusanalyysi edellyttää kirjaston solumalleja, jotka kuvaavat kuinka eri parametrien muutokset vaikuttavat solun viiveeseen.

Lopuksi, satojen parantamista koskevassa taistelussa on tarpeen “sulkea silmukka”. Integroitu virta suunnittelun toteutuksen, testikuvion luomisen ja vianmäärityksen välillä auttaa vikamekanismien nopeassa tunnistamisessa sadon parantamiseksi.

Sen ymmärtäminen, kuinka suunnittelu, litografia ja prosessimallinnus ovat vuorovaikutuksessa ja vaikuttavat satoon, on nyt vakiintunut tarve sirujen suunnittelijoille. Suunnittelijat voivat optimoida tuoton yhdessä muiden suunnitteluparametrien kanssa vain tukemalla kattavaa satoa tietoista suunnitteluautomaatiovirtausta.