SAMP入門系列：剪切蒙版形狀的放置和分解規則（下）

切割形狀對齊和放置優化

一些鑄造廠要求切割形狀彼此相對或與另一層對齊。如圖6所示，Calibre Multi-Patterning工具自動在音高對齊軌道之間對齊切口形狀，并將切口形狀在這些垂直軌道之間居中。音高對齊軌跡可以是布局中的任何垂直層（例如多邊形層），或者工程師可以為第一條軌跡定義種子，在這種情況下，Caliber Multi-Patterning工具會根據預定義的軌跡相應地生成所有后續的音高對齊軌跡音高對齊軌道寬度和間距的參數。

圖6間距對齊的軌道使切割形狀彼此之間或與另一層對齊。資料來源：西門子EDA

遮罩優化

即使找到了針對所生成的切割掩模的合法解決方案，工程師們仍可能希望進行更改，以優化切割位置，以增強特定位置的可印刷性，或提高整個晶圓的成品率。圖7在左側顯示了一個合法的遮罩解決方案。

圖7切口放置優化可以提高合法遮罩解決方案的可印刷性或成品率。資料來源：西門子EDA

但是，并非所有線端都對切口放置進行了優化-一些線端的線端延伸量為零，而另一些線??端的線端延伸量較長。Calibre Multi-Patterning工具可以自動優化切割位置，以保持所有線端的最小線端延伸，如右圖所示。

控制切口形狀的放置以提高產量

鑄造廠通常希望在印刷的掩模上具有均勻分布的形狀。許多步驟（例如平版印刷，蝕刻和化學機械拋光（CMP））要求在已制成的掩模上均勻分布，以產生最終的高質量已制成的形狀。生成的金屬走線只是一組導線，根據SAMP流程的定義，它們是一致的。

在切割面罩上實現均勻分布的形狀更具挑戰性，因為通常在目標形狀之間添加切割形狀只是為了定義線端并保持適當的電隔離，而無需考慮它們的面積分布。此外，可能會有大面積的虛擬金屬軌道，而沒有任何切割形狀。圖8說明了Caliber Multi-Patterning工具使用的布局策略在優化制造切割位置時的應用。

圖8虛擬切割插入和保留區域有助于優化制造的切割位置。資料來源：西門子EDA

要生成包含均勻分布的剪切形狀的剪切蒙版，Calibre Multi-Patterning工具可以添加虛擬剪切，如頂部和左側所示。這些附加的虛擬切口在它們之間以及虛擬切口和所需切口之間保持所有間距約束。

鑄造廠的另一個常見要求是從任何邊緣的工藝變化中緩沖切割形狀。為了解決這個問題，Calibre Multi-Patterning工具允許工程師定義一個保留區域（用橙色標記），在該區域中該工具將不會放置任何切割形狀。如果必須在此保留區域中放置切割形狀以定義金屬線末端并在金屬目標形狀之間提供適當的電氣隔離，則該工具會將這些切割形狀突出顯示為錯誤。

在SAMP邊界處處理切口

在目標形狀和SAMP邊界之間添加的剪切蒙版形狀需要特別注意。有多種方案，每種方案都有其自己的解決方案。例如，當兩個不同的SAMP區域彼此接觸時，必須添加切割形狀以確保每個區域中目標形狀之間的電氣隔離。當設計由一個巨大的SAMP區域組成，或者相鄰SAMP區域之間有空間時，金屬線終止于SAMP邊界，因此無需添加用于電氣隔離的切口。但是，這些區域可能需要在SAMP邊界附近進行切割調整，以符合切割限制。

Calibre Multi-Patterning工具為設計人員提供了有效管理SAMP邊界處的切割形狀所需的靈活性和控制能力（圖9）。

圖9顯示了在SAMP邊界處放置切口的不同情況。資料來源：西門子EDA

切割位置因設計配置而異：

沒有相鄰的SAMP區域在圖9a中，右側沒有SAMP區域。在目標形狀和SAMP邊界之間不添加切割形狀不會造成短路，但是可能需要使用切割形狀來最大程度地減少線端延伸。盡管在第三行中添加了切口形狀而沒有任何違反，但是在第二行中添加切口形狀將導致違反切口形狀和SAMP邊界之間的金屬最小面積約束。結果，Calibre Multi-Patterning工具不會添加切割形狀，而是添加錯誤標記以指示添加形狀會產生最小的面積誤差。如果設計人員希望添加切口而不產生任何違規，則可以擴大SAMP區域，或移動金屬靶的線端以添加合法的切口形狀。

相鄰的SAMP區域在圖9b中，SAMP區域的右側有一個相鄰的SAMP區域，因此，在目標形狀和SAMP邊界之間不添加切割形狀會產生短路。結果，Calibre Multi-Patterning工具在第二行中添加了一個切割形狀，并添加了一個錯誤標記以突出顯示違反最小面積限制的情況。在這種情況下，設計人員必須通過擴大SAMP區域或修改目標形狀的線端來解決此問題。

忽略切割形狀和SAMP邊界之間的最小面積限制（圖9c）。如果設計人員選擇忽略最小面積限制，則Calibre Multi-Patterning工具將添加切割形狀，而不會突出顯示任何最小面積誤差。

在切割形狀和SAMP區域邊緣之間留出零區域（圖9d）。如果設計人員選擇在SAMP邊界處允許零面積，那么Calibre Multi-Patterning工具將添加切割形狀，從內部接觸SAMP區域。

切割口罩的分解技術

切割口罩的自動分解技術如圖10所示。

圖10這些自動分解技術通常用于切割蒙版。資料來源：西門子EDA

單切面膜

在單切口蒙版技術中，設計中的所有切口形狀都放置在同一蒙版中。在切割形狀之間必須滿足所有間距要求，無論它們是在同一軌道上還是在不同軌道上，而與這些軌道是相鄰還是不相鄰無關。在高密度設計中，通常不可能在同一掩模上找到所有切割形狀的合法位置，從而導致切割形狀之間存在多個間距沖突。

多次切割口罩

避免這些間距沖突的一種方法是根據設計的密度在兩個或三個蒙版之間劃分切割的蒙版形狀。前面我們討論了基于使用多色或自對準塊（SAB）蒙版將切割形狀分成多個蒙版之間的區別。如果基于選擇性刻蝕SAB掩模對切割掩模進行拆分，則該設計將具有兩個切割掩模，一個用于心軸軌道，另一個用于非心軸軌道。必須在同一蒙版上滿足所有切割形狀的間距要求。但是，不同的切割面罩之間沒有間距限制，因為它們是用不同的材料制造的。在兩個蒙版之間選擇性地分割切口形狀有助于解決切口之間的許多間距沖突問題。在高密度設計中，使用多色切割蒙版將需要兩個以上的蒙版。

2D形狀

即使使用SAB切割蒙版，在切割形狀之間仍然存在一些間距沖突。為了解決這幾處違規問題，SAMP過程可以允許生成2D形狀-跨越X和Y方向的形狀。Calibre Multi-Patterning工具可幫助設計人員突出顯示候選切割形狀，可以將其轉換為2D形狀以解決所有剩余的間距違規問題。該工具經過優化，可以首先找到所有合法的切割位置，然后才為沒有合法解決方案的位置建議2D形狀。

圖11在沒有合法放置解決方案的情況下，二維切割形狀可以解決間距沖突問題。資料來源：西門子EDA

圖11顯示了如何將這些位置連接在一起以形成最終的2D切割形狀。在圖12中的兩個切口之間連接到2D標記的兩個切口形狀之間存在間距沖突。沒有空間移動這些裁切，而不會與其他裁切產生間距沖突?；蛘?，將兩個切割形狀連接為一個2D切割形狀。該2D形狀使用點動（形狀中間的凸角/凹角）跨多個軌道，以保持正確的間距。

在SALELE流程中削減展示位置

如前幾篇文章中所述，SALELE過程不需要在每條線的末端都添加切割形狀。如果金屬目標形狀之間的間隙足夠寬，可以直接打印，則不需要切割形狀。但是，如果金屬目標形狀之間的間隙小于最小光刻極限，則在LE1 / LE2掩模上用金屬填充切割位置，然后添加切割形狀以去除這種填充金屬并提供適當的電隔離。

“ Calibre Multi-Patterning”（Calibre多圖案）工具可自動執行在光刻限制以下的間隙處添加切割形狀的過程，而不會在切割形狀之間產生任何間距沖突（圖12）。如果添加任何切口形狀會導致間距沖突，則此位置將被突出顯示為錯誤。如果金屬目標形狀之間的間隙小于光刻限制但大于切割寬度，則口徑多圖案工具還可以解決銑刀違規問題。

圖12切割分解顯示在SALELE過程中。資料來源：西門子EDA

合法且經過優化的切割面罩的生成極其復雜，尤其是對于高密度設計而言。手動分解可能既耗時又令人沮喪，需要多次迭代。IMEC和西門子EDA之間的這一聯合開發項目為創新和全面的EDA解決方案做出了貢獻，這些解決方案為IC設計公司和代工廠提供了廣泛的利益。

使用專用的EDA工具實施自動切割蒙版生成解決方案可為設計團隊節省大量時間，并通過優化切割位置功能來潛在地提高產量。清晰，全面的錯誤可視化幫助設計人員解決可能需要修改原始設計意圖的任何情況。自動化，多模式的工具可以準確有效地解決各種SAMP工藝流程，DRC約束和DFM優化首選項，從而節省了設計公司和代工廠的時間和資源，同時改善了結果并縮短了上市時間。

該項目已根據783247號贈款協議從ECSEL聯合企業（JU）獲得了資助。JU獲得了歐盟Horizo??n 2020研究與創新計劃以及荷蘭，比利時，德國，法國，奧地利，英國，以色列，瑞士的支持。

編輯：hfy