SAMP入门系列：剪切蒙版形状的放置和分解规则（下）

切割形状对齐和放置优化

一些铸造厂要求切割形状彼此相对或与另一层对齐。如图6所示，Calibre Multi-Patterning工具自动在音高对齐轨道之间对齐切口形状，并将切口形状在这些垂直轨道之间居中。音高对齐轨迹可以是布局中的任何垂直层（例如多边形层），或者工程师可以为第一条轨迹定义种子，在这种情况下，Caliber Multi-Patterning工具会根据预定义的轨迹相应地生成所有后续的音高对齐轨迹音高对齐轨道宽度和间距的参数。

图6间距对齐的轨道使切割形状彼此之间或与另一层对齐。资料来源：西门子EDA

遮罩优化

即使找到了针对所生成的切割掩模的合法解决方案，工程师们仍可能希望进行更改，以优化切割位置，以增强特定位置的可印刷性，或提高整个晶圆的成品率。图7在左侧显示了一个合法的遮罩解决方案。

图7切口放置优化可以提高合法遮罩解决方案的可印刷性或成品率。资料来源：西门子EDA

但是，并非所有线端都对切口放置进行了优化-一些线端的线端延伸量为零，而另一些线​​端的线端延伸量较长。Calibre Multi-Patterning工具可以自动优化切割位置，以保持所有线端的最小线端延伸，如右图所示。

控制切口形状的放置以提高产量

铸造厂通常希望在印刷的掩模上具有均匀分布的形状。许多步骤（例如平版印刷，蚀刻和化学机械抛光（CMP））要求在已制成的掩模上均匀分布，以产生最终的高质量已制成的形状。生成的金属走线只是一组导线，根据SAMP流程的定义，它们是一致的。

在切割面罩上实现均匀分布的形状更具挑战性，因为通常在目标形状之间添加切割形状只是为了定义线端并保持适当的电隔离，而无需考虑它们的面积分布。此外，可能会有大面积的虚拟金属轨道，而没有任何切割形状。图8说明了Caliber Multi-Patterning工具使用的布局策略在优化制造切割位置时的应用。

图8虚拟切割插入和保留区域有助于优化制造的切割位置。资料来源：西门子EDA

要生成包含均匀分布的剪切形状的剪切蒙版，Calibre Multi-Patterning工具可以添加虚拟剪切，如顶部和左侧所示。这些附加的虚拟切口在它们之间以及虚拟切口和所需切口之间保持所有间距约束。

铸造厂的另一个常见要求是从任何边缘的工艺变化中缓冲切割形状。为了解决这个问题，Calibre Multi-Patterning工具允许工程师定义一个保留区域（用橙色标记），在该区域中该工具将不会放置任何切割形状。如果必须在此保留区域中放置切割形状以定义金属线末端并在金属目标形状之间提供适当的电气隔离，则该工具会将这些切割形状突出显示为错误。

在SAMP边界处处理切口

在目标形状和SAMP边界之间添加的剪切蒙版形状需要特别注意。有多种方案，每种方案都有其自己的解决方案。例如，当两个不同的SAMP区域彼此接触时，必须添加切割形状以确保每个区域中目标形状之间的电气隔离。当设计由一个巨大的SAMP区域组成，或者相邻SAMP区域之间有空间时，金属线终止于SAMP边界，因此无需添加用于电气隔离的切口。但是，这些区域可能需要在SAMP边界附近进行切割调整，以符合切割限制。

Calibre Multi-Patterning工具为设计人员提供了有效管理SAMP边界处的切割形状所需的灵活性和控制能力（图9）。

图9显示了在SAMP边界处放置切口的不同情况。资料来源：西门子EDA

切割位置因设计配置而异：

没有相邻的SAMP区域在图9a中，右侧没有SAMP区域。在目标形状和SAMP边界之间不添加切割形状不会造成短路，但是可能需要使用切割形状来最大程度地减少线端延伸。尽管在第三行中添加了切口形状而没有任何违反，但是在第二行中添加切口形状将导致违反切口形状和SAMP边界之间的金属最小面积约束。结果，Calibre Multi-Patterning工具不会添加切割形状，而是添加错误标记以指示添加形状会产生最小的面积误差。如果设计人员希望添加切口而不产生任何违规，则可以扩大SAMP区域，或移动金属靶的线端以添加合法的切口形状。

相邻的SAMP区域在图9b中，SAMP区域的右侧有一个相邻的SAMP区域，因此，在目标形状和SAMP边界之间不添加切割形状会产生短路。结果，Calibre Multi-Patterning工具在第二行中添加了一个切割形状，并添加了一个错误标记以突出显示违反最小面积限制的情况。在这种情况下，设计人员必须通过扩大SAMP区域或修改目标形状的线端来解决此问题。

忽略切割形状和SAMP边界之间的最小面积限制（图9c）。如果设计人员选择忽略最小面积限制，则Calibre Multi-Patterning工具将添加切割形状，而不会突出显示任何最小面积误差。

在切割形状和SAMP区域边缘之间留出零区域（图9d）。如果设计人员选择在SAMP边界处允许零面积，那么Calibre Multi-Patterning工具将添加切割形状，从内部接触SAMP区域。

切割口罩的分解技术

切割口罩的自动分解技术如图10所示。

图10这些自动分解技术通常用于切割蒙版。资料来源：西门子EDA

单切面膜

在单切口蒙版技术中，设计中的所有切口形状都放置在同一蒙版中。在切割形状之间必须满足所有间距要求，无论它们是在同一轨道上还是在不同轨道上，而与这些轨道是相邻还是不相邻无关。在高密度设计中，通常不可能在同一掩模上找到所有切割形状的合法位置，从而导致切割形状之间存在多个间距冲突。

多次切割口罩

避免这些间距冲突的一种方法是根据设计的密度在两个或三个蒙版之间划分切割的蒙版形状。前面我们讨论了基于使用多色或自对准块（SAB）蒙版将切割形状分成多个蒙版之间的区别。如果基于选择性刻蚀SAB掩模对切割掩模进行拆分，则该设计将具有两个切割掩模，一个用于心轴轨道，另一个用于非心轴轨道。必须在同一蒙版上满足所有切割形状的间距要求。但是，不同的切割面罩之间没有间距限制，因为它们是用不同的材料制造的。在两个蒙版之间选择性地分割切口形状有助于解决切口之间的许多间距冲突问题。在高密度设计中，使用多色切割蒙版将需要两个以上的蒙版。

2D形状

即使使用SAB切割蒙版，在切割形状之间仍然存在一些间距冲突。为了解决这几处违规问题，SAMP过程可以允许生成2D形状-跨越X和Y方向的形状。Calibre Multi-Patterning工具可帮助设计人员突出显示候选切割形状，可以将其转换为2D形状以解决所有剩余的间距违规问题。该工具经过优化，可以首先找到所有合法的切割位置，然后才为没有合法解决方案的位置建议2D形状。

图11在没有合法放置解决方案的情况下，二维切割形状可以解决间距冲突问题。资料来源：西门子EDA

图11显示了如何将这些位置连接在一起以形成最终的2D切割形状。在图12中的两个切口之间连接到2D标记的两个切口形状之间存在间距冲突。没有空间移动这些裁切，而不会与其他裁切产生间距冲突。或者，将两个切割形状连接为一个2D切割形状。该2D形状使用点动（形状中间的凸角/凹角）跨多个轨道，以保持正确的间距。

在SALELE流程中削减展示位置

如前几篇文章中所述，SALELE过程不需要在每条线的末端都添加切割形状。如果金属目标形状之间的间隙足够宽，可以直接打印，则不需要切割形状。但是，如果金属目标形状之间的间隙小于最小光刻极限，则在LE1 / LE2掩模上用金属填充切割位置，然后添加切割形状以去除这种填充金属并提供适当的电隔离。

“ Calibre Multi-Patterning”（Calibre多图案）工具可自动执行在光刻限制以下的间隙处添加切割形状的过程，而不会在切割形状之间产生任何间距冲突（图12）。如果添加任何切口形状会导致间距冲突，则此位置将被突出显示为错误。如果金属目标形状之间的间隙小于光刻限制但大于切割宽度，则口径多图案工具还可以解决铣刀违规问题。

图12切割分解显示在SALELE过程中。资料来源：西门子EDA

合法且经过优化的切割面罩的生成极其复杂，尤其是对于高密度设计而言。手动分解可能既耗时又令人沮丧，需要多次迭代。IMEC和西门子EDA之间的这一联合开发项目为创新和全面的EDA解决方案做出了贡献，这些解决方案为IC设计公司和代工厂提供了广泛的利益。

使用专用的EDA工具实施自动切割蒙版生成解决方案可为设计团队节省大量时间，并通过优化切割位置功能来潜在地提高产量。清晰，全面的错误可视化帮助设计人员解决可能需要修改原始设计意图的任何情况。自动化，多模式的工具可以准确有效地解决各种SAMP工艺流程，DRC约束和DFM优化首选项，从而节省了设计公司和代工厂的时间和资源，同时改善了结果并缩短了上市时间。

该项目已根据783247号赠款协议从ECSEL联合企业（JU）获得了资助。JU获得了欧盟Horizo​​n 2020研究与创新计划以及荷兰，比利时，德国，法国，奥地利，英国，以色列，瑞士的支持。

编辑：hfy