在一般工業(yè)中,,可制造性設(shè)計(Design for Manufacturability,DFM)是指一套應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計階段的方法,,其在設(shè)計的早期階段,就考慮產(chǎn)品制造過程中的困難,、要求和約束等,,使得最終產(chǎn)品具有良好的可制造性和成品率,能以最低成本,、最短時間,、最高質(zhì)量被制造出來。
在集成電路中,,DFM主要是針對集成電路制造工藝面臨的嚴(yán)峻困難,,通過前段和后段的設(shè)計手段來部分解決或緩解工藝制造的困難,提高電路制造后的功能成品率(FuncTIonal Yield)和參數(shù)成品率(Parametric Yield),。
隨著集成電路工藝進入納米尺度,,集成電路制造面臨日益嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。例如,,采用193nm波長光源的亞波長光刻導(dǎo)致硅片圖形嚴(yán)重畸變,,化學(xué)機械拋光工藝導(dǎo)致互連線在高度方向發(fā)生嚴(yán)重偏差,工藝擾動的影響日益嚴(yán)重等,。
在亞波長光刻工藝中,,即使采用分辨率增強技術(shù)(ResoluTIon Enhancement Technology,REF)后,光刻中依然容易在互連線頂端和拐角處出現(xiàn)“圓角”形變(Round-off),,在線段中出現(xiàn)部分消失(ParTIal Disappearance)等畸變現(xiàn)象,,如圖5-121所示,。這些可能產(chǎn)生畸變圖形的設(shè)計版圖(Pattern)稱為光刻熱點,在設(shè)計時應(yīng)盡量避免此類圖形,,而在流片前要用光刻熱點檢查工具進行徹底排查,。
金屬啞元插入(Dummy Filling)對化學(xué)機械拋光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)工藝后芯片表面形貌影響如圖5-122所示,。插入金屬啞元后,,芯片表面平整性明顯優(yōu)于插入啞元前。但引入金屬啞元會增加寄生電容,,降低電路性能,。因此,在芯片哪些位置插入啞元,、插入多少啞元,、確定啞元形狀等是啞元填充工具需要解決的關(guān)鍵問題。上述光刻熱點檢查和金屬啞元插入技術(shù)均屬于常見的DFM技術(shù),。
總體而言,,DFM技術(shù)是針對傳統(tǒng)設(shè)計流程的擴充和優(yōu)化,其通常包括如下技術(shù),。
?。?)考慮DFM的標(biāo)準(zhǔn)單元設(shè)計技術(shù)。該技術(shù)不僅需考慮標(biāo)準(zhǔn)單元本身的可制造性,,而且應(yīng)考慮相鄰單元邊界附近光刻的相互影響,。在考慮DFM的標(biāo)準(zhǔn)單元綜合技術(shù)中,除需滿足傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)則外,,還需兼容大量新增的DFM設(shè)計規(guī)則,;甚至為提高成品率,標(biāo)準(zhǔn)單元行間隙(Line-Gap)也需進行優(yōu)化,。為了兼容多重曝光和自對準(zhǔn)雙重曝光等新的光刻工藝,,滿足日益緊張的布線通道約束,輸入/輸出的位置(Pin Access )也需進行仔細(xì)優(yōu)化,。
?。?)考慮DFM的布局優(yōu)化。在20nm以下的工藝中,,需在布局階段考慮雙重/三重/多重曝光光刻技術(shù)和化學(xué)機械拋光工藝的影響,。
(3)考慮DFM的布線優(yōu)化,。傳統(tǒng)布線算法一般僅考慮布通率,、總線長等優(yōu)化目標(biāo),而在考慮DFM的布線優(yōu)化中,還需考慮與多重曝光,、電子束光刻(Electron-Bean Lithography)等新光刻技術(shù)的兼容性,。
(4)考慮DFM的掩模版優(yōu)化,。例如,,多重曝光光刻技術(shù)、DSA(Directed Self-assembly)等新光刻工藝中的版圖圖形分解技術(shù),、多重曝光,、DSA與電子束光刻的混合光刻版圖分解技術(shù)、Mask版圖中光刻熱點檢測技術(shù)等,。
(5)金屬啞元插入技術(shù),。該技術(shù)用于提升化學(xué)機械拋光工藝后芯片表面的平整性,。
(6)冗余通孔技術(shù)(Redundant Via),。該技術(shù)用于提升通孔的可靠性,。
當(dāng)集成電路進入納米尺度后,部分DFM技術(shù)已進入芯片代工廠(Foundry)的參考設(shè)計流程(Reference Flows)中,,是設(shè)計者必須考慮的設(shè)計環(huán)節(jié)之一,。在可見的未來,DFM技術(shù)會隨著新的制造工藝和設(shè)計技術(shù)的出現(xiàn)而不斷擴充和發(fā)展,。集成電路設(shè)計者需在具有DFM功能的電子設(shè)計自動化(Electronic Design AutomaTIon,EDA)工具的協(xié)助下,,在設(shè)計階段充分考慮工藝制造中的困難,這樣才能有效提升流片后芯片的成品率,。
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