Углы обработки - Process corners

В полупроводник производство, технологический угол является примером дизайн экспериментов (DoE) метод, который относится к изменению параметров изготовления, используемых при применении Интегральная схема дизайн для полупроводника вафля. Углы процесса представляют собой крайние значения этих изменений параметров, в пределах которых схема, выгравированная на пластине, должна работать правильно. Схема, работающая на устройствах, изготовленных на этих участках процесса, может работать медленнее или быстрее, чем указано, и при более низких или более высоких температурах и напряжениях, но если схема вообще не функционирует при любом из этих крайних значений процесса, считается, что конструкция имеет недостаточный расчетный запас. .[1]

Чтобы проверить надежность конструкции интегральной схемы, производители полупроводников изготовят угловые участки, которые представляют собой группы пластин, параметры процесса которых были отрегулированы в соответствии с этими крайними значениями, и затем будут тестировать устройства, изготовленные из этих специальных пластин, при различных условиях окружающей среды, таких как напряжение, тактовая частота и температура, применяемые в комбинации (два а иногда все три вместе) в процессе, называемом характеристика. Результаты этих тестов наносятся на график с использованием графической техники, известной как шму сюжет это ясно указывает граничный предел, за которым устройство начинает выходить из строя для данной комбинации этих условий окружающей среды.

Анализ углового участка наиболее эффективен в цифровой электронике из-за прямого влияния изменений процесса на скорость переключения транзисторов во время переходов из одного логического состояния в другое, что не актуально для аналоговых схем, таких как усилители.

Значение для цифровой электроники

В Очень крупномасштабная интеграция (СБИС) Интегральная схема микропроцессор дизайн и производство полупроводников, технологический угол представляет собой три или шесть сигма вариация из номинальный допинг концентрации (и другие параметры[2]) в транзисторах на кремниевая пластина. Это изменение может вызвать значительные изменения в рабочий цикл и скорость нарастания из цифровой сигналы, и иногда может привести к катастрофический провал всей системы.

Изменения могут происходить по многим причинам, например, незначительные изменения влажности или изменения температуры в помещении. чистая комната при транспортировке пластин или из-за положения умереть относительно центра пластины.

Виды углов

При работе в области схемы мы обычно работаем только с передний конец линии (FEOL) обрабатывает углы, так как эти углы влияют на производительность устройств. Но существует ортогональный набор параметров процесса, влияющих на задний конец линии (BEOL) паразиты.

ФЕОЛ уголки

Одно соглашение об именах для технологических углов заключается в использовании двухбуквенных обозначений, где первая буква относится к N-каналу. МОП-транзистор (NMOS ) угол, а вторая буква относится к каналу P (PMOS ) угол. В этом соглашении об именах существует три угла: типичный, быстрый и медленный. Быстрый и медленный углы выставляют мобильность носителей которые выше и ниже нормы соответственно. Например, угол, обозначенный как FS обозначает быстрые NFET и медленные PFET.

Следовательно, существует пять возможных углов: типичный-типичный (TT) (на самом деле не угол графика подвижности n vs. p, но все равно называется углом), быстро-быстрый (FF), медленный-медленный (SS), быстрый. -медленно (FS) и медленно-быстро (SF). Первые три угла (TT, FF, SS) называются четными углами, потому что оба типа устройств воздействуют равномерно и, как правило, не влияют отрицательно на логическую правильность схемы. Получающиеся в результате устройства могут работать на более медленных или более высоких тактовых частотах и ​​часто мусорный бак в качестве таких. Последние два угла (FS, SF) называются «скошенными» углами и вызывают беспокойство. Это связано с тем, что один тип полевого транзистора будет переключаться намного быстрее, чем другой, и эта форма несбалансированного переключения может привести к тому, что один фронт выхода будет иметь гораздо меньшее нарастание, чем другой. Фиксация тогда устройства могут записывать неверные значения в логической цепочке.

BEOL углы [3]

В добавок к Полевые транзисторы сами по себе, существует больше эффектов вариаций на кристалле (OCV), которые проявляются при меньших технологические узлы. К ним относятся влияние изменения процесса, напряжения и температуры (PVT) на внутрикристальные межсоединения, а также через конструкции.

Инструменты для извлечения часто имеют номинальный угол, отражающий номинальное сечение технологической цели. Тогда углы cbest и худший были созданы, чтобы моделировать самые маленькие и большие поперечные сечения, которые находятся в разрешенном технологическом изменении. Простой мысленный эксперимент показывает, что наименьшее поперечное сечение с наибольшим вертикальным расстоянием дает наименьшую емкость связи. Цифровые схемы КМОП были более чувствительны к емкости, чем к сопротивлению, поэтому изначально это изменение было приемлемым. По мере развития процессов и повышения сопротивления проводки дополнительные rcbest и rcworst были созданы для моделирования минимальной и максимальной площади поперечного сечения сопротивления. Но единственное изменение заключается в том, что сопротивление поперечного сечения не зависит от толщины оксида (вертикального расстояния между проводами), поэтому для rcbest самый большой используется и для rcworst используется самый маленький.

Учет углов

Для борьбы с этими вариативными эффектами современные технологические процессы часто поставляют СПЕЦИЯ или же BSIM симуляция модели для всех (или, по крайней мере, TT, FS и SF) технологических углов, что позволяет разработчикам схем определять угловые перекос эффекты до дизайна выложил, а также пост-верстку (через добыча паразитов ), прежде чем это будет скотчем.

Рекомендации

  1. ^ Вест, Нил Х. И Харрис, Дэвид (2005). CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective, 3-е изд.. Аддисон-Уэсли, стр 231-235. ISBN  0-321-14901-7.
  2. ^ Геринг, Ричард (21 ноября 2005 г.). «Вариативность меняет планы дизайнеров». EETimes.com. Получено 2009-01-22.
  3. ^ http://abelite-da.com/wp-content/uploads/2012/02/C8.png

внешняя ссылка