作者：IMEC的JAE UK LEE，RYOUNG HAN KIM和SIEMENS EDA的REHAB KOTB ALI的DAVID ABERCROMBIE

半導(dǎo)體行業(yè)開(kāi)始使用多圖案技術(shù)在20納米工藝節(jié)點(diǎn)上制造IC。當(dāng)我們到達(dá)7 nm時(shí)，就引入了自對(duì)準(zhǔn)多圖案（SAMP）技術(shù)的使用。在之前的文章中，我們探討并比較了三種SAMP技術(shù)，包括自對(duì)準(zhǔn)雙圖案（SADP），自對(duì)準(zhǔn)四重圖案（SAQP）和自對(duì)準(zhǔn)光刻法光刻（SALELE）。由于SADP和SAQP制造工藝既需要走線（金屬線）也需要切割（也稱為塊）掩模，因此它們的使用也帶來(lái)了新的設(shè)計(jì)和驗(yàn)證挑戰(zhàn)。

然后，我們?cè)敿?xì)介紹了用于創(chuàng)建軌道（金屬線）蒙版的布局分解難題和自動(dòng)化解決方案。現(xiàn)在，我們通過(guò)探索和解釋創(chuàng)建切割蒙版的過(guò)程來(lái)完成SAMP入門系列，該蒙版用于定義金屬目標(biāo)形狀的線端并在金屬目標(biāo)形狀之間提供適當(dāng)?shù)?a target="_blank">電氣隔離。

剪切蒙版形狀的放置和分解規(guī)則

生成用于金屬層的切割蒙版是一項(xiàng)艱巨的過(guò)程，因?yàn)樵诮饘倌繕?biāo)形狀之間的間隙中添加了切割形狀。但是，在添加金屬形狀的同時(shí)，必須遵守切割形狀之間的所有設(shè)計(jì)要求，即使設(shè)計(jì)人員尚無(wú)法確定最終切割的位置。聽(tīng)起來(lái)不可能，不是嗎？幸運(yùn)的是，有一些自動(dòng)化解決方案設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以用來(lái)創(chuàng)建符合鑄造要求的合法切割口罩，然后是一些自動(dòng)化解決方案。

讓我們從基礎(chǔ)開(kāi)始。如圖1所示，切割形狀具有其自身復(fù)雜的設(shè)計(jì)約束，包括切割寬度，最小/最大切割長(zhǎng)度，最小尖端到尖端，一側(cè)到另一側(cè)，切割形狀之間的角到角間隔，最小通孔外殼距離，以及切割形狀之間的最小金屬面積。生成剪切蒙版時(shí)，必須考慮所有與這些約束有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)則。

圖1切割形狀有其自身的復(fù)雜設(shè)計(jì)約束。資料來(lái)源：西門子EDA

除了這些常見(jiàn)的設(shè)計(jì)規(guī)則外，鑄造廠通常還會(huì)提供其他規(guī)則以增強(qiáng)切割蒙版形狀的可打印性，例如N體規(guī)則，這是將三個(gè)或更多切割形狀的簇限制為間距的特殊規(guī)則。例如，基本設(shè)計(jì)規(guī)則可能規(guī)定兩個(gè)切割形狀之間的最小間距必須大于50 nm。但是，如果蒙版包含三個(gè)或四個(gè)相鄰的切割形狀，則鑄造N-Body規(guī)則可能要求形成該簇的任何兩個(gè)切割形狀之間的間距大于60 nm，因此必須將這組特定的切割形狀放置在符合標(biāo)準(zhǔn)的位置。具有更嚴(yán)格的N-Body約束。

當(dāng)存在可選的（很不錯(cuò)的）間隔要求時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)則的合規(guī)性將變得更加復(fù)雜。當(dāng)然，確切地講，不需要可選的間距約束，但是設(shè)計(jì)者知道滿足這些約束將增強(qiáng)這些位置處的切割形狀的制造魯棒性，從而可以提高成品率。面臨的挑戰(zhàn)是在不違反任何必需約束的情況下，盡可能滿足盡可能多的可選間距約束。毋庸置疑，要確保完全符合所有必需的和可選的設(shè)計(jì)約束是很難手動(dòng)實(shí)現(xiàn)的（圖2）。

圖2設(shè)計(jì)人員還必須遵守鑄造規(guī)則，并在可能的情況下嘗試滿足可選約束。資料來(lái)源：西門子EDA

自動(dòng)切割面膜分解

電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）多花樣工具不僅可以自動(dòng)執(zhí)行分解過(guò)程，還可以幫助工程師更快，更準(zhǔn)確地理解和調(diào)試所繪制的目標(biāo)形狀無(wú)法正確生成剪切蒙版的情況。IMEC和西門子EDA開(kāi)展了一個(gè)協(xié)作項(xiàng)目，以口徑多模式工具代表EDA工具功能來(lái)定義和描述自動(dòng)分解過(guò)程。

Calibre Multi-Patterning工具可幫助設(shè)計(jì)人員自動(dòng)考慮到切口形狀之間的最小金屬面積，從而自動(dòng)生成符合所有切口寬度和最小切口長(zhǎng)度限制以及切口之間以及切口和過(guò)孔之間所有間距限制的合法切口蒙版。即使設(shè)計(jì)包含一些最小的金屬面積違規(guī)，該工具也會(huì)嘗試在維護(hù)所有其他約束的同時(shí)對(duì)其進(jìn)行修復(fù)。

圖3顯示了為實(shí)際設(shè)計(jì)生成的切割蒙版形狀。切口放置在金屬目標(biāo)形狀之間的位置，可根據(jù)需要調(diào)整位置，以確保沒(méi)有間距或最小面積違規(guī)。例如，將一組相鄰的切口放置在符合最小邊對(duì)邊，尖端對(duì)尖端和角對(duì)角間隔約束以及N體約束的布置中。

圖3在設(shè)計(jì)中生成切割形狀時(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)約束。資料來(lái)源：西門子EDA

在最上面一行中，設(shè)計(jì)目標(biāo)非常短，并且不滿足最小面積約束。通過(guò)將切口從目標(biāo)位置移開(kāi)以在切口形狀之間擴(kuò)展金屬長(zhǎng)度并滿足最小面積限制，可以解決此錯(cuò)誤。在左下角放置切割形狀，以保持切割形狀之間的虛擬金屬形狀的最小面積要求。在頂部中間，切口從目標(biāo)形狀移開(kāi)，以保持切口形狀和通孔之間的最小間距。

解決切割形狀之間的間距沖突

添加切割面罩形狀的最簡(jiǎn)單方法是將其放置在金屬線的每個(gè)末端，以創(chuàng)建所需的電氣隔離。但是，在實(shí)際布局中通常不可行，如圖4所示。在每條線的末端添加切割形狀會(huì)生成具有非法寬度，非法形狀或所生成切割形狀之間的間距違規(guī)的切割形狀。

圖4在每條線的末端放置一個(gè)切割形狀會(huì)產(chǎn)生多種形狀和間距沖突。資料來(lái)源：西門子EDA

為了解決這些問(wèn)題，使用了三種技術(shù)來(lái)找到合法的解決方案：剪切掉落，剪切合并和剪切滑動(dòng)（圖5）。

圖5通過(guò)使用自動(dòng)切刀落料，切刀滑動(dòng)和切刀合并，大大減少了間距約束誤差。資料來(lái)源：西門子EDA

切滴

不必在每條線的末端添加切割形狀以創(chuàng)建所需的電氣隔離。在兩條金屬線之間添加一個(gè)切口形狀就足夠了。但是，僅添加一個(gè)切口形狀可能會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的線端延伸，這可能會(huì)影響設(shè)計(jì)性能。使用Calibre Multi-Patterning工具的設(shè)計(jì)人員可以指定最大線端延伸限制，以確保該工具僅丟棄不會(huì)違反此已配置最大線端延伸設(shè)置的切割。

切合并

合并來(lái)自不同軌跡的切口以形成更長(zhǎng)的切口可以克服切口之間的間距限制。可以限制生成的切割形狀的最大長(zhǎng)度，以滿足鑄造要求。

切滑

生成合法切割蒙版形狀的最后一種方法是將切割從線端滑開(kāi)。滑動(dòng)是在兩個(gè)條件下完成的：1）滑動(dòng)切口不得導(dǎo)致超過(guò)工具中配置的最大線端延伸量； 2）滑動(dòng)切口不得與其他切口形狀產(chǎn)生間距沖突。

切口滑動(dòng)的主要目的是找到滿足所有約束條件的切口形狀的合法位置。

編輯：hfy