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芯片制造究竟要验证哪些corner?

嘉峪检测网        2024-10-06 11:42

1、什么是corner

 

芯片制造过程中,存在着工艺偏差(包括掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等),导致不同lot之间,同一lot不同wafer之间,同一wafer不同die之间情况都是不相同的。为表征工艺偏差,传统上分为不同的corner:TT:Typical N Typical P, FF:Fast N Fast P, SS:Slow N Slow P, FS:Fast N Slow P, SF:Slow N Fast P。

 

 

随着工艺发展,传统的5个工艺角模型疲态尽显,要想保证足够高的良率,而又不过于悲观,就得不断地对原有模型进行修正,以SMIC40LL为例,晶体管模型增加到11个:

 

TT : Typical case

 

SS : Slow case

 

FF : Fast case

 

SF : Slow N Fast P case

 

FS : Fast N Slow P case

 

TTG : Global Typical case

 

SSG : Global Slow case

 

FFG : Global Fast case

 

SFG : Global Slow N Fast P case

 

FSG : Global Fast N Slow P case

 

MOS_MC: MOS Monte Carlo model

 

 

(注:此图引用参考文献)

 

2、究竟要验证哪些corner?

 

工艺偏差是一个随机过程,可分为Global variation与Local variation。Global variation: including die-to-die, wafer-to-wafer, lot-to-lot, mask-to-mask。Local variation: within die mismatch。

 

 

 

从统计结果可知,在老工艺中,由于local variation 非常小,所以在K 库时会将local variation 跟global variation 全都考虑进去. 对应的corner为传统的5个工艺角。而在新工艺下,local variation 显著增加,如果再用传统模型会过于悲观,所以采用了新的统计学模型,在K 库时只包含global variation。Local variation用于统计补偿。

 

 

 

(注:此图引用参考文献)

 

先进工艺下,SS/FF/SF/FS对应的是工艺偏移的极限情况。相当于所有的独立随机变量都偏到了3*sigma;单独一个随机变量落到高斯分布3*sigma以外的概率只有约0.3%,N个独立随机变量同时落到3*sigma以外的概率为(0.3%)^N,所以芯片落到极限corner的概率是极小的。其存在的意义,个人认为在于快速检查电路极限工作情况,毕竟Monte Carlo分析耗时,但是以SS/FF/SF/FS验证结果判断电路是否work,显然over design。

 

先进工艺下,基于Monte Carlo corner的验证结果,更接近于实际,其指标反映了99.7%的参数分布范围。

 

 
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来源:民芯科技