1.什么是Corner?
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。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
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。以55nm邏輯工藝工程片為例,擬定的corner split table如圖: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。
文章來源:芯片開放社區
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原文標題:流片Corner Wafer介紹
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