1.Corner是芯片制造是一個(gè)物理過(guò)程,存在著工藝偏差(包括摻雜濃度、擴(kuò)散深度、刻蝕程度等),導(dǎo)致不同批次之間,同一批次不同晶圓之間,同一晶圓不同芯片之間情況都是不相同的。
在一片wafer上,不可能每點(diǎn)的載流子平均漂移速度都是一樣的,隨著電壓、溫度不同,它們的特性也會(huì)不同,把他們分類就有了PVT(Process,Voltage,Temperature),而Process又分為不同的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 第一個(gè)字母代表NMOS,第二個(gè)字母代表PMOS,都是針對(duì)不同濃度的N型和P型摻雜來(lái)說(shuō)的。NMOS和PMOS在工藝上是獨(dú)立做出來(lái)的,彼此之間不會(huì)影響,但是對(duì)于電路,NMOS和PMOS是同時(shí)工作的,會(huì)出現(xiàn)NMOS快的同時(shí)PMOS也快,或者慢,所以會(huì)出現(xiàn)FF、SS、FS、SF四種情況。通過(guò)Process注入的調(diào)整,模擬器件速度快慢,同時(shí)根據(jù)偏差大小設(shè)定不同等級(jí)的FF和SS。正常情況下大部分是TT,而以上5種corner在+/-3sigma可以覆蓋約99.73%的范圍,這種隨機(jī)性的發(fā)生符合正態(tài)分布。
2.Corner wafer的意義在工程片流片的時(shí)候,F(xiàn)AB會(huì)pirun關(guān)鍵層次調(diào)整inline variation,有的還會(huì)下backup wafer以保證出貨的wafer器件on target,即在TT corner附近。如果單純是為了做一些樣品出來(lái),只進(jìn)行工程片流片,那可以不驗(yàn)證corner,但如果為了后續(xù)量產(chǎn)準(zhǔn)備,是必須要考慮corner的。由于工藝在制作過(guò)程中會(huì)有偏差,而corner是對(duì)產(chǎn)線正常波動(dòng)的預(yù)估,F(xiàn)AB也會(huì)對(duì)量產(chǎn)芯片的corner驗(yàn)證有所要求。所以在設(shè)計(jì)階段就要滿足corner,在各種corner和極限溫度條件下對(duì)電路進(jìn)行仿真,使其在各種corner上都能正常工作,才能使最終生產(chǎn)出的芯片良率高。
3.Corner Split Table策略對(duì)于產(chǎn)品來(lái)講,一般corner做到spec上,正常情況下spec有6個(gè)sigma,如FF2(或2FF)表示往快的方向偏2個(gè)Sigma,SS3(或3SS)表示往慢的方向偏3個(gè)Sigma。Sigma主要表征了Vt的波動(dòng),波動(dòng)大sigma就大,這里3個(gè)sigma就是在工藝器件的spec線上,可以允許超出一點(diǎn)點(diǎn),因?yàn)榫€上波動(dòng)不可能正正好好做到spec上。
如下是55nm Logic工藝片的例,擬定的corner split table:
①#1 & #2 兩片pilot wafer,一片盲封,一片測(cè)CP;
②#3 & #4 兩片hold在Contact,為后道改版預(yù)留工程wafer,可以節(jié)省ECO流片時(shí)間 ;
③#5~#12 八片hold在Poly,等pilot的結(jié)果看是否需要調(diào)整器件速度,并驗(yàn)證corner;
④除了留有足夠的芯片用于測(cè)試驗(yàn)證,Metal Fix,還應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目需求,預(yù)留盡可能多的wafer作為量產(chǎn)出貨。
4.確認(rèn)Corner結(jié)果
首先,大部分都應(yīng)該落于四個(gè)corner決定的window范圍內(nèi),如果出現(xiàn)大的偏差,那可能是工藝shift。如果各個(gè)corner的良率都沒(méi)影響符合預(yù)期,那說(shuō)明工藝窗口充分。如果有個(gè)別條件良率低,那就需要調(diào)整工藝窗口。Corner wafer的目的是驗(yàn)證設(shè)計(jì)余量,考察良率是否有損失。大體上,超出這個(gè)corner約束性能范圍內(nèi)的芯片報(bào)廢。
Corner驗(yàn)證對(duì)標(biāo)的是WAT測(cè)試結(jié)果,一般由FAB主導(dǎo),但是corner wafer的費(fèi)用是由設(shè)計(jì)公司承擔(dān)的。一般成熟穩(wěn)定的工藝,同一片wafer上的芯片,同一批次的wafer甚至不同批次的wafer參數(shù)都是很接近的,偏差的范圍相對(duì)不會(huì)很大。工藝角(Process Corner)PVT(Precess Voltage Temperature)工藝誤差與雙極晶體管不同,在不同的晶片之間以及在不同的批次之間,MOSFETs參數(shù)變化很大。
為了在一定程度上減輕電路設(shè)計(jì)任務(wù)的困難,工藝工程師們要保證器件的性能在某個(gè)范圍內(nèi),大體上,他們以報(bào)廢超出這個(gè)性能范圍的芯片的措施來(lái)嚴(yán)格控制預(yù)期的參數(shù)變化。
①M(fèi)OS管的快慢分別指閾值電壓的高低,快速對(duì)應(yīng)閾值低,慢速對(duì)應(yīng)閾值高。GBW=GM/CC
,其它條件相同情況下,vth越低,gm值越高,因此GBW越大,速度越快。(具體情況具體分析)
②電阻的快慢。fast對(duì)應(yīng)的是方塊電阻小,slow對(duì)應(yīng)的是方塊電阻大。
③電容的快慢。fast對(duì)應(yīng)的是電容最小,slow對(duì)應(yīng)的是容值最大。
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