納米級(jí)電路光刻建模及可制造性設(shè)計(jì)研究.pdf

1、集成電路制造技術(shù)一直沿著摩爾定律向前進(jìn)步，目前最先進(jìn)的設(shè)計(jì)版圖的關(guān)鍵尺寸(Critical Dimension，CD)已經(jīng)達(dá)到了32nm．但是伴隨著先進(jìn)制造的系統(tǒng)性偏差也越來(lái)越顯著，由于系統(tǒng)性偏差的效應(yīng)可以用模型來(lái)模擬的，所以有必要研究一些關(guān)鍵的制造過(guò)程，通過(guò)模型預(yù)測(cè)來(lái)修正或者補(bǔ)償由于系統(tǒng)偏差帶來(lái)的影響。另外對(duì)于一些復(fù)雜的SoC設(shè)計(jì)而言，在物理設(shè)計(jì)簽收之后，僅僅依靠制造一方通過(guò)修改版圖設(shè)計(jì)(統(tǒng)稱為光學(xué)鄰近校正)而提高成品率的方法，已經(jīng)是

2、越來(lái)越困難。事實(shí)上，已經(jīng)迫切需要在設(shè)計(jì)的階段就考慮制造的影響，這就是納米級(jí)電路的可制造性設(shè)計(jì)概念?？芍圃煨栽O(shè)計(jì)技術(shù)是連接設(shè)計(jì)和制造的橋梁，通過(guò)這個(gè)接口，原本棘手的影響成品率的問(wèn)題正在被一一解決．本論文就是在這樣的背景之下，探索如何獲得更為精確的現(xiàn)象經(jīng)驗(yàn)型模型及解決版圖可制造性這兩大問(wèn)題。下面概括本論文的主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)：
　　 基于類貝塞爾采樣函數(shù)的現(xiàn)象模型校準(zhǔn)系統(tǒng)．一個(gè)面向超深亞微米光刻的模型必須要能夠?qū)⒋渭?jí)畸變因素考慮進(jìn)

3、去，或者提供反映這些因素影響的參數(shù)。但是如果研究按照物理第一原理的方法來(lái)模擬這些畸變，會(huì)導(dǎo)致模擬時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，不適用于全芯片版圖的仿真要求。所以需要用經(jīng)驗(yàn)的或者黑盒子模型來(lái)表征這些影響。前人的研究發(fā)現(xiàn)，這些影響因素依然是可以用一個(gè)TCC矩陣來(lái)表現(xiàn)的，但是TCC矩陣一般是比較大的，難以直接修改其參數(shù)來(lái)優(yōu)化。所以本文提出了一個(gè)新的流程．即先用一系列的類貝塞爾函數(shù)對(duì)TCC矩陣進(jìn)行采樣，重新得到的矩陣，定義為BTCC，在尺寸上已經(jīng)是比較0小。然后選

4、擇對(duì)角元素通過(guò)遺傳的進(jìn)化算法，來(lái)尋找全局最優(yōu)解。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用這種方法做的模型校準(zhǔn)可以比較快速而準(zhǔn)確地模擬設(shè)定的畸變影響。
　　 插入初始SRAF的逆向掩模綜合．傳統(tǒng)的光學(xué)鄰近校正技術(shù)是基于啟發(fā)式的迭代算法，將經(jīng)過(guò)切割后的線段在EPE(Edge Placement Error)的目標(biāo)函數(shù)下迭代直到收斂．但是在工藝技術(shù)達(dá)到32nm及以下時(shí)，這種依賴線段進(jìn)行迭代的方法已經(jīng)過(guò)于復(fù)雜，并且在校正精度上達(dá)不到預(yù)期的要求。因此需要重新回

5、歸到基于像素點(diǎn)直接數(shù)學(xué)求逆的掩模綜合技術(shù)。本文提出基于二維離散余弦變換的像素映射方式，在計(jì)算流程上先在掩模的主圖形附近插入初始的次分辨率輔助圖形(SRAF)，將這樣的版圖送入逆向綜合引擎，從而得出新的版圖。在插入SRAF的位置選取上研究了單個(gè)kernel的插入方式。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，插入初始SRAF的逆向掩模綜合技術(shù)可以比較好得優(yōu)化版圖，降低掩模的復(fù)雜度。
　　 基于自治OPC的可制造性設(shè)計(jì)．現(xiàn)有的光學(xué)鄰近校正引擎只能對(duì)圖形進(jìn)行一般的校

6、正，不能在必要的地方對(duì)圖形做修改或者移動(dòng)．本文創(chuàng)新性地提出了自治OPC(Autonomous OPC)的概念。OPC引擎可以結(jié)合新的數(shù)據(jù)表示方式對(duì)一些本來(lái)需要在布線階段或者布線后修補(bǔ)的地方進(jìn)行自治校正．這即區(qū)別于傳統(tǒng)的在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行早期通過(guò)預(yù)測(cè)的方式避免熱點(diǎn)(HotSpots)，又有別于現(xiàn)有OPC軟件只有一定校正能力的事實(shí)。初期的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，這樣的全新的自治OPC的范例，可以在精確模型仿真的基礎(chǔ)上，通過(guò)局部的修改，達(dá)到使原本容易出現(xiàn)問(wèn)題的