采用通孔雙置技術(shù)提高設(shè)計魯棒性
摘要 如果能采用通孔雙置技術(shù),就能有效提高良率,但如何做到是個問題。本文解釋了各種良率損失的原因,及優(yōu)化通孔雙置的最好方法。
Sematech公司的副總裁兼首席運(yùn)營官John Schmitz在最近的介紹中講到了對生產(chǎn)成本的估計：300mm晶圓生產(chǎn)線上,1%的良率損失將使芯片制造商每年損失500萬美元。難怪良率是半導(dǎo)體行業(yè)要面對的首要問題。
解決各種各樣的良率損失問題需要采用多種多樣的方法,包括從版圖設(shè)計到硅片流程：設(shè)計、生產(chǎn)和測試。一直以來都是生產(chǎn)和測試主宰著良率,且有龐大的體系有助于防止良率下降;若沒有這些系統(tǒng),良率將成為空談。但是在納米設(shè)計中,在從設(shè)計進(jìn)入生產(chǎn)前,必須更多地考慮良率。這就是我們?nèi)绱藦?qiáng)調(diào)可制造性設(shè)計（DFM）的原因了。
從三個方面解決良率損失
良率損失可歸為三個方面：隨機(jī)性的（通常是粒子缺陷）、系統(tǒng)性的（成型與版面設(shè)計有關(guān)）以及參數(shù)性的（有關(guān)時序的問題）。設(shè)計者、生產(chǎn)廠家和EDA行業(yè)正共同努力解決每個領(lǐng)域的問題。提出了很多方法,其它方法也正在研發(fā)中。在測試和生產(chǎn)中,設(shè)計庫中有一種技術(shù)可從三個良率損失方面提高良率。這就是普遍采取的通孔雙置設(shè)計方案。
原因在于：生產(chǎn)過程中變異在所難免。采用措施減少這種變異就會提高良率。單通孔的數(shù)量和使用最小覆蓋的通孔過渡區(qū)的數(shù)量的對良率損失影響很大。設(shè)置第二個通孔是一種減少生產(chǎn)過程中變異的領(lǐng)先技術(shù)。因為預(yù)想了“假設(shè)”可能發(fā)生的情況,所以通孔雙置可直接對三方面的缺陷產(chǎn)生作用,從而在投入生產(chǎn)損失發(fā)生前避免良率損失。
隨機(jī)缺陷是生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)品;例如,空氣中的粒子,或者更確切的說是拋光中掉落的粒子。如果粒子在單孔上或在其附近,它可能會阻塞通孔發(fā)揮作用。置入第二個通孔是為“保險起見”;也就是說,如果一個通孔不起作用了,第二個通孔將發(fā)揮作用。放置第二通孔前后的影響可輕易地用關(guān)鍵區(qū)域分析工具測量出來,此工具可讓設(shè)計者和良率工程師評估版圖設(shè)計對隨機(jī)粒子的敏感度。通過這種分析,可很快地評估出生產(chǎn)過程中通孔雙置對隨機(jī)良率損失的作用。
系統(tǒng)缺陷是布局方式和工藝變化間相互作用的結(jié)果,如天線效應(yīng)、平面性、通孔開路和電遷移,以及材料化學(xué)性質(zhì)的變化。當(dāng)生產(chǎn)過程中引入銅后,氣泡的產(chǎn)生就會成為問題了,因為它們有在應(yīng)力區(qū)內(nèi)（如通孔置入點）聚集的趨勢。生產(chǎn)過程中由版圖布局引起的的應(yīng)力會使通孔失效。置入第二通孔有助于排除氣泡,提高良率。既然版圖結(jié)構(gòu)可能會導(dǎo)致問題發(fā)生,那么找出會引起系統(tǒng)性缺陷的布局模式很重要。在這里,可使用強(qiáng)大的幾何圖形處理引擎來讓用戶得知潛在的問題。
參數(shù)缺陷集中在有關(guān)時序、功率和其它功能需求上,對納米設(shè)計影響很大。這些缺陷是互連寄生效應(yīng)和器件物理的結(jié)果。單通孔導(dǎo)致了這一問題：如果一個通孔部分阻塞,就會產(chǎn)生較大的電阻（稱為阻抗性通孔）,并影響性能。若提供另外一條通道,第二個通孔就會減少阻抗,提高性能。
