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芯片制造流片Corner介紹

麥辣雞腿堡 ? 來源:路絲棧 ? 作者:路絲棧 ? 2023-11-01 15:57 ? 次閱讀

1.Corner是芯片制造是一個物理過程,存在著工藝偏差(包括摻雜濃度、擴散深度、刻蝕程度等),導致不同批次之間,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。

圖片

在一片wafer上,不可能每點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 第一個字母代表NMOS,第二個字母代表PMOS,都是針對不同濃度的N型和P型摻雜來說的。NMOS和PMOS在工藝上是獨立做出來的,彼此之間不會影響,但是對于電路,NMOS和PMOS是同時工作的,會出現NMOS快的同時PMOS也快,或者慢,所以會出現FF、SS、FS、SF四種情況。通過Process注入的調整,模擬器件速度快慢,同時根據偏差大小設定不同等級的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,這種隨機性的發生符合正態分布。

2.Corner wafer的意義在工程片流片的時候,FAB會pirun關鍵層次調整inline variation,有的還會下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,只進行工程片流片,那可以不驗證corner,但如果為了后續量產準備,是必須要考慮corner的。由于工藝在制作過程中會有偏差,而corner是對產線正常波動的預估,FAB也會對量產芯片的corner驗證有所要求。所以在設計階段就要滿足corner,在各種corner和極限溫度條件下對電路進行仿真,使其在各種corner上都能正常工作,才能使最終生產出的芯片良率高。

3.Corner Split Table策略對于產品來講,一般corner做到spec上,正常情況下spec有6個sigma,如FF2(或2FF)表示往快的方向偏2個Sigma,SS3(或3SS)表示往慢的方向偏3個Sigma。Sigma主要表征了Vt的波動,波動大sigma就大,這里3個sigma就是在工藝器件的spec線上,可以允許超出一點點,因為線上波動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:

圖片

①#1 & #2 兩片pilot wafer,一片盲封,一片測CP;

②#3 & #4 兩片hold在Contact,為后道改版預留工程wafer,可以節省ECO流片時間 ;

③#5~#12 八片hold在Poly,等pilot的結果看是否需要調整器件速度,并驗證corner;

④除了留有足夠的芯片用于測試驗證,Metal Fix,還應根據項目需求,預留盡可能多的wafer作為量產出貨。

4.確認Corner結果

首先,大部分都應該落于四個corner決定的window范圍內,如果出現大的偏差,那可能是工藝shift。如果各個corner的良率都沒影響符合預期,那說明工藝窗口充分。如果有個別條件良率低,那就需要調整工藝窗口。Corner wafer的目的是驗證設計余量,考察良率是否有損失。大體上,超出這個corner約束性能范圍內的芯片報廢。

Corner驗證對標的是WAT測試結果,一般由FAB主導,但是corner wafer的費用是由設計公司承擔的。一般成熟穩定的工藝,同一片wafer上的芯片,同一批次的wafer甚至不同批次的wafer參數都是很接近的,偏差的范圍相對不會很大。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參數變化很大。

為了在一定程度上減輕電路設計任務的困難,工藝工程師們要保證器件的性能在某個范圍內,大體上,他們以報廢超出這個性能范圍的芯片的措施來嚴格控制預期的參數變化。

①MOS管的快慢分別指閾值電壓的高低,快速對應閾值低,慢速對應閾值高。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)

電阻的快慢。fast對應的是方塊電阻小,slow對應的是方塊電阻大。

電容的快慢。fast對應的是電容最小,slow對應的是容值最大。

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