無論芯片設(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?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法打印在同一面罩上時(shí)，就會發(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法在同一掩膜上打印時(shí)，就會發(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)

您可能會問：“為什么設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)工具會創(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)會導(dǎo)致這些違規(guī)？”答案本質(zhì)上是對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)施工具中生成相對于簽到平臺的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)還要嘗試最小化對線端擴(kuò)展的更改。

圖2顯示了如何使用切割滑動(dòng)來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。請注意，通孔沒有移動(dòng)，因此電連接性和路徑長度沒有變化[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單獨(dú)使用切削滑動(dòng)來滿足所有DRC約束。在這些情況下，合并合并可能會提供解決方案。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

對于鑄造廠來說，表征制造過程的特性以決定可以切割多長時(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，它只會延長兩個(gè)線端之一，但仍會使兩個(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)來自動(dòng)修復(fù)高級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)更改不會影響LVS連接性或路徑電阻，但對電容的影響確實(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，而掉落它們會導(dǎo)致LVS縮短。由于不同軌道之間的這些狹窄間隙未對齊，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。

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，對于設(shè)計(jì)工程師而言可能會面臨挑戰(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)則意識和錯(cuò)誤可視化功能來糾正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)營銷工程師。
6. David Abercrombie是西門子公司Mentor的高級物理驗(yàn)證方法的程序經(jīng)理。

編輯：hfy