可制造性設計(DFM)的關鍵圖形匹配方法的分析和實踐.pdf

1、從1958年產(chǎn)生第一個集成電路開始,集成電路都一直以極其高的速度在發(fā)展,集成電路的集成度(每個微電子芯片上集成的器件數(shù)),每隔2年左右的時間就翻一番。同樣,由集成電路發(fā)展的歷史來看,它的制作工藝中的特征線寬,則相對應的每過一代縮小30％。隨著半導體工業(yè)進入0.13微米工藝、90納米工藝、以及65納米,甚至更小工藝的發(fā)展趨勢,良率問題越顯突出。如何快速提高良率是納米級半導體制造所面臨的最大挑戰(zhàn)之一,特別是采用新型的復雜設計和納米技術時,良

2、率問題越來越復雜。要想提高良率就必須先找到影響良率的原因,造成良率損失的原因很多,通常生產(chǎn)設備的錯誤操作會影響良率,電路設計的缺陷會影響良率,不適當?shù)膱D形增強技術會影響良率等等,本論文中把這些圖形統(tǒng)稱之為關鍵圖形。而作為量產(chǎn)良率診斷(VolumeYieldDiagnostics)主要關心的還是圖形設計系統(tǒng)缺陷所造成的良率損失,因為圖形設計系統(tǒng)缺陷比隨機缺陷多得多,而且更難解決。晶片檢測設備可以在晶片中進行逐點掃描,發(fā)現(xiàn)并且報告缺陷,分析

3、人員需要對每個缺陷進行分析和分類,對于大部分圖形設計系統(tǒng)缺陷圖形失效率一般不是百分之百,對于某個缺陷是不是圖形設計系統(tǒng)缺陷就很難確定,只有發(fā)現(xiàn)和積累這些圖形,制作專門的測試版圖并調(diào)節(jié)設置不同的工藝參數(shù),才能最后確認,這些都是很昂貴的。在現(xiàn)有的版圖中快速的找到這些圖形,進行定位掃描和分析,那就更現(xiàn)實些。再如,已經(jīng)確認某一圖形設計系統(tǒng)缺陷和分析出了當中的主要圖形,我們通過圖形修正可以彌補缺陷,那么能夠快速的找到這些圖形也成為關鍵。本論文根據(jù)

4、關鍵圖形查找的需要主要研究了以下幾點內(nèi)容:1、根據(jù)關鍵圖形的形狀,提出一整套圖形定義的方法,方便了圖形描述。2、提出和解決了多層復雜二維圖形查找問題的方法,提高了圖形查找方法的效率。3、將研究開發(fā)的軟件與晶片檢測設備綁定,提高設備利用率。本論文首先研究提出了一整套圖形定義的方法,根據(jù)多邊形的形狀給出了直觀形象的圖形描述。并在此基礎上建立了兩種查找圖形的算法:基于參數(shù)設置的查找和圖形匹配查找。對于復雜的關鍵圖形查找,還可再細分為含有完整多

5、邊形的和只含有殘缺多邊形的,對于含有完整多邊形的還可細分為只含有一個和含有多個的。這些高效的查找算法解決了當前電子設計自動化圖形查找中難以解決的二維圖形定義和查找問題,甚至解決了多層復雜二維圖形定義和查找問題,更加提高了查找方法的速度。對于每一種查找算法,都需要建立相應的圖形描述語言。針對完整多邊形查找的方法,本論文采用角度片段序列的圖形描述語言;而對于殘缺多邊形查找算法,本論文提出了一種新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述圖形,稱為邊結(jié)構(gòu),建立以后可以

6、反復利用、也可以相互合并和相互拆分,甚至可以做到部分片斷匹配,它將邊在數(shù)學表達式中的表述方法和計算機技術結(jié)合在一起,在數(shù)據(jù)查找和匹配的效率和準確性上都有很大的提高。對于這些圖形描述語言和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),本論文也進行了具體的介紹和優(yōu)缺點分析,以及它們在應用的不同之處。本論文首先通過對良率損失的分析,掌握由圖形造成良率損失的主要因素,從而得到量產(chǎn)良率診斷的關鍵圖形的相關數(shù)據(jù),再通過計算機軟件編程的方法對關鍵圖形進行參數(shù)和圖形提取,從而實現(xiàn)能夠讓芯

7、片設計者在芯片設計重復的早期就發(fā)現(xiàn)和避免這些關鍵圖形,進而提高芯片良率。同樣通過參數(shù)設置和圖形匹配,本項研究可以按照版圖掃描設備的需求,對一些低敏感圖形進行辨別,從而對此類圖形采取跳過或放寬掃描參數(shù)的設置,避免假缺陷圖形的引入對于良率分析工作量的增加,提高設備利用率。本論文研究中開發(fā)的軟件可以與晶片檢測設備綁定,對檢測圖形進行在線分析,大大提高了設備的利用率。經(jīng)過二次開發(fā)和集成調(diào)試,這些算法已經(jīng)集成到某電子設計自動化(Electroni