1.什么是Corner?
芯片制造是一个物理过程,存在着工艺偏差(包括掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等),导致不同批次之间,同一批次不同晶圆之间,同一晶圆不同芯片之间情况都是不相同的。在一片wafer上,不可能每点的载流子平均漂移速度都是一样的,随着电压、温度不同,它们的特性也会不同,把他们分类就有了PVT(Process,Voltage,Temperature),而Process又分为不同的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
第一个字母代表NMOS,第二个字母代表PMOS,都是针对不同浓度的N型和P型掺杂来说的。NMOS和PMOS在工艺上是独立做出来的,彼此之间不会影响,但是对于电路,NMOS和PMOS是同时工作的,会出现NMOS快的同时PMOS也快,或者慢,所以会出现FF、SS、FS、SF四种情况。通过Process注入的调整,模拟器件速度快慢,同时根据偏差大小设定不同等级的FF和SS。正常情况下大部分是TT,而以上5种corner在+/-3sigma可以覆盖约99.73%的范围,这种随机性的发生符合正态分布。
2.Corner wafer的意义
工程片流片的时候,FAB会pirun关键层次调整inline variation,有的还会下backup wafer以保证出货的wafer器件on target,即在TT corner附近。如果单纯是为了做一些样品出来,只进行工程片流片,那可以不验证corner,但如果为了后续量产准备,是必须要考虑corner的。由于工艺在制作过程中会有偏差,而corner是对产线正常波动的预估,FAB也会对量产芯片的corner验证有所要求。所以在设计阶段就要满足corner,在各种corner和极限温度条件下对电路进行仿真,使其在各种corner上都能正常工作,才能使最终生产出的芯片良率高。
3.Corner Split Table策略
对于产品来讲,一般corner做到spec上,正常情况下spec有6个sigma,如FF2(或2FF)表示往快的方向偏2个Sigma,SS3(或3SS)表示往慢的方向偏3个Sigma。Sigma主要表征了Vt的波动,波动大sigma就大,这里3个sigma就是在工艺器件的spec线上,可以允许超出一点点,因为线上波动不可能正正好好做到spec上。 以55nm逻辑工艺工程片为例,拟定的corner split table如图: 1.#1 & #2 两片pilot wafer,一片盲封,一片测CP 2.#3 & #4 两片hold在Contact,为后道改版预留工程wafer,可以节省ECO流片时间 3.#5~#12 八片hold在Poly,等pilot的结果看是否需要调整器件速度,并验证corner 4.除了留有足够的芯片用于测试验证,Metal Fix,还应根据项目需求,预留尽可能多的wafer作为量产出货
4.确认Corner结果
首先,大部分都应该落于四个corner决定的window范围内,如果出现大的偏差,那可能是工艺shift。如果各个corner的良率都没影响符合预期,那说明工艺窗口充分。如果有个别条件良率低,那就需要调整工艺窗口。 Corner wafer的目的是验证设计余量,考察良率是否有损失。大体上,超出这个corner约束性能范围内的芯片报废。Corner验证对标的是WAT测试结果,一般由FAB主导,但是corner wafer的费用是由设计公司承担的。一般成熟稳定的工艺,同一片wafer上的芯片,同一批次的wafer甚至不同批次的wafer参数都是很接近的,偏差的范围相对不会很大。
文章来源:芯片开放社区
文章链接:https://occ.t-head.cn/community/post/detail?spm=a2cl5.14300636.0.0.1b87180f3qWo3R&id=616990822998474752