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纳米工艺阶段,集成电路设计技术和制造技术紧密联系,由于芯片特征尺寸已经减小到小于光刻光源的波长,使得电路设计师在电路设计阶段就不得不考虑工艺偏差因素,可制造性设计技术已经变得十分重要。可制造性设计技术主要关注的是工艺中对于芯片良率的影响,主要涉及光刻和化学机械抛光两个环节。纳米时代,为了适应新的工艺技术要求,电路设计者在设计阶段必须考虑这两个方面,并适当地改变和优化电路结构,电路版图以及掩膜制造过程,以此来提高电路的可制造性。
本文研究的是65nm电路制造阶段,关于光刻工艺过程中常用的光刻分辨率增强技术--光学邻近效应校正(OPC)。65nm工艺集成电路制造仍然采用的是亚波长光刻,掩膜制造过程中,因为光波的干涉和衍射效应,使得晶圆上的图形和版图图形的差异非常大,为了解决这个问题,人们采用了各种光刻分辨率增强技术。其中,基于模型的光学邻近效应校正是最重要的光刻分辨率提高技术之一,它已经成为掩膜制造的必须步骤。但是,这种方法需要存储大量的数据,并占用大量的时间,成为了掩膜制造中的瓶颈。
本文提出了一种应用于65nm可制造标准单元库的设计方法,该方法对标准单元库的建库流程和设计方案进行了优化,有利于工艺制造阶段对标准单元的光学邻近效应校正。本文根据Foundry提供的设计规则、标准单元库将支持的IC设计流程,以及单元库单元的性能指标等要求,开发了一套65nm可制造标准单元库。在保证实现传统标准单元库所有逻辑功能的前提下,通过精简基本单元的数量,降低光学矫正的时间和空间复杂度,减少了掩膜数据存储量;版图设计阶段考虑OPC,将制造所要考虑的因素整合到设计阶段,及早地解决后期可能出现的问题;将DRC和DFM设计规则结合起来,共同指导版图的设计,有效地避免了引起hotspot的版图结构;对标准单元库单元进行RET修正,采用光学仿真技术优化单元结构,从而更有利于OPC技术的实施,在很大程度上提高单元库的可制造性。对优化后的单元版图进行了参数提取,建立了完整的单元库模型,包括:符号库、功能模型库、逻辑综合库、物理库,以及版图库等库模型,实现了对IC设计流程的支撑。最后,应用相应的EDA工具,采用ISCAS85组合逻辑和ISCAS89时序逻辑的16个测试电路,对65nm可制造标准单元库单元进行验证,电气仿真结果表明其在时序,功耗,面积方面与传统标准单元库相比具有很好的性能。通过Foundry的 TD部门65nm工艺线的可制造性测试,结果表明:与传统标准单元库相比,可制造性标准单元库的工艺偏差权重函数(PVI:Process-Variability-Index)缩小了将近10%,设计偏差权重函数(DVI:Design-Variability-Index)等于0,标准单元库可制造性强,有利于65nm工艺生产良率的提升。