IC-Design Musterabgleich: Blaupause für weiteren Erfolg

Bild 1. Visuelles Muster einer relativ einfachen Layout-Geometrie, die mit einer textbasierten Syntax nur schwer zu beschreiben ist
Bild 1. Visuelles Muster einer relativ einfachen Layout-Geometrie, die mit einer textbasierten Syntax nur schwer zu beschreiben ist

Von der deutlichen Vereinfachung komplexer Prüfprogramme über die Vermeidung bekannter Fehler, die die Ausbeute beeinträchtigen (Yield Detractors), bis zur Verbesserung von Workflows wie Rule-Waiver-Recognition wurde der Musterabgleich zu einem nützlichen Werkzeug im gesamten IC-Designflow.

Bevor ein Musterabgleich in einem Layout vorgenommen werden kann, muss das im Suchprozess verwendete Muster definiert werden. Die Mustererfassung lässt sich mit Hilfe eines Layout-Viewer-Tools zum „Ausschneiden“ der Formen aus einem vorhandenen Layout oder durch manuelles Zeichnen neuer Muster durchführen. Einige dieser Werkzeuge gestatten während eines DRC-Durchlaufs die automatische Mustererfassung auf Basis anwenderspezifischer Kriterien.

Muster können aus mehr als einem Zeichen-Layer bestehen. Als Multi-Layer-Pattern enthalten sie einen ganzen Baustein oder eine Zelle und verifizieren die korrekte Platzierung dieses Musters im gesamten Design. Um zu gewährleisten, dass ein Multi-Layer-Pattern den gewünschten Designspezifikationen entspricht, können Anwender Markierungs-Layer einfügen.

Sobald ein Muster definiert und in die Musterbibliothek aufgenommen wurde, steht es für Design-, Verifikations- und Test-Flows zur Verfügung. Designer können mit Hilfe der Bibliothek ein spezielles Muster (Bild 1) – und zwar nur dieses Muster (einschließlich der festgelegten Variationen) – überall im Design finden.

Musterabgleich im IC-Designflow

Beim IC-Design wird der Musterabgleich meist zur visuellen Identifizierung von problematischen topologischen Konfigurationen verwendet, die während der Simulationen des Fertigungsprozesses, der Fehleranalyse und anderen Verifikations- und Validierungstechniken auftreten. Simulations- und Layout-Analysetechniken erkennen Designmerkmale oder Konfigurationen, die aufgrund von zahlreichen Defekten während der Fertigung mit hoher Wahrscheinlichkeit fehlschlagen oder die Ausbeute negativ beeinflussen werden. Die Fehleranalyse führt nach der Herstellung Tests auf Silizium aus und mit Techniken zur Analyse der Ausbeute identifiziert und isoliert die Fehleranalyse systematische Fehler, die wiederholt in Dies und Designs auftreten.

Da hochentwickelte Designs bereits sehr früh in einen neuen Technologie Knoten implementiert werden, können Teams die Lithografie- und optischen Prozess-Simulationen nutzen, problematische Konfigurationen bereits vor der Massenfertigung des Siliziums ermitteln. Dort, wo Musterbibliotheken erstellt wurden, ist der Musterabgleich leicht in den Layout-Verifikations-Flow für neue Designs integrierbar. Auf diese Weise wird das traditionelle Überprüfen der Designregeln (Design Rule Checking; DRC) erweitert und Designer haben die Möglichkeit, mehr Designprobleme früher im Entwicklungsprozess zu finden und zu beheben.

Entwurfsmuster lassen sich auch zur Implementierung optimaler Designkonfigurationen und Verbesserung der Effizienz des Design-Flows bei gleichzeitiger Gewährleistung der Herstellbarkeit verwenden. Der Designer kann erwünschte oder bewährte Muster implementieren und sicher sein, dass diese der Verifikation standhalten.

Erweiterung des Design-Rule-Checks

Der Musterabgleich kann bei der Portierung von  DRC-Programmen auf den nächsten Prozessknoten äußerst nützlich sein. Bestehende DRC-Programme  sind meist sehr schwer modifizierbar, da die Entwickler, die die ursprünglichen DRC-Programme  geschrieben haben, wahrscheinlich auf den neuesten Prozessknoten fixiert waren, der Zweck einiger DRC-Prüfungen unter Umständen nicht vollständig dokumentiert war und alle erforderlichen neuen Überprüfungen natürlich nicht vorhanden sind. Mit Hilfe des Musterabgleichs lassen sich die neue Prüfungen, die durchgeführt werden müssen, erfassen, so dass nicht nur ältere Regeldateien intakt bleiben, sondern auch gewährleistet ist, dass das Design alle Anforderungen der Fertigung erfüllt.