無論芯片設計工程師有多認真，以及他們使用什么實施工具，驗證團隊在分解自對準雙圖案（SADP）設計的簽核驗證期間將始終遇到設計規則檢查（DRC）錯誤。如果設計是手動分解的，則工程師必須弄清楚需要進行哪些修改，然后在可能的多個分解層中進行更改以解決錯誤。如果使用設計實現工具自動生成分解后的布局，則校正過程通常需要工程師對目標金屬形狀進行手動更改，然后重新運行分解過程以確定錯誤是否已解決（不引入任何新方法）。錯誤）。兩種方法都是迭代且耗時的，

GlobalFoundries和Mentor（西門子業務部門）通力合作開發EDA工具以加快此過程，發現了工具功能，該功能可以自動分解布局，或修改現有的部分或完全分解的布局，同時使用內置的簽發DRC規則識別功能錯誤可視化可修復現有的DRC錯誤，并避免創建新的錯誤。在SADP設計中自動修復DRC錯誤的關鍵是使工具能夠對分解進行細微的改變，從而僅稍微改變晶片上形成的金屬形狀（與原始繪制的目標金屬形狀相比）。關鍵因素是確保這些物理變化均不會影響設計的布局與原理圖（LVS）連通性，或將任何通孔連接移至金屬，以避免在電路中產生功能或電阻變化。

通過修改分解過程中生成的切割蒙版，可以更改晶圓上金屬的形狀。這些剪切修改以三種形式發生：剪切滑動，剪切合并和剪切掉落。

切滑

要使用填充/切割SADP分解一組目標金屬形狀，請在每個目標金屬形狀線末端的末端放置一個切割。這些切割將軌道分為多個部分-有源目標金屬或虛擬金屬。在實際設計的實驗中，我們發現在確定切口的位置時嚴格遵守繪制的目標形狀會造成許多類型的DRC違規。

圖1展示了將切口放置在目標金屬形狀的線端時可能發生的四種不同類型的DRC違規：

• 當兩個心軸切口之間的距離太近而無法打印在同一面罩上時，就會發生心軸切口之間的間距沖突。
• 當兩個非心軸切口之間的距離太近而無法在同一掩膜上打印時，就會發生非心軸切口之間的間距沖突。
• 由于修整靠近通孔的線將無法滿足超出通孔的最小金屬線端延伸的要求，因此在切口和通孔之間會發生間距沖突。
• 將軌道修整為兩個切口之間的一小段時，會產生不符合最小面積要求的金屬段，從而導致最小面積違規。

在此過程中，有兩種類型的切割：一種是選擇性地切割心軸軌道，另一種是選擇性地切割非心軸軌道。由于這兩種切割類型對特定的軌道類型具有選擇性，因此它們之間沒有間距限制。但是，每種切割類型在其內部確實都具有間距限制。

圖1由線端削減導致的DRC規則違規

您可能會問：“為什么設計實現工具會創建目標金屬形狀，或者讓您創建目標金屬形狀，當分解時會導致這些違規？”答案本質上是對以下更普遍的問題的古老答案：“為什么設計實現工具會創建未通過簽名DRC檢查的任何布局，或者讓您創建任何布局？”設計實施是一個非常困難的過程，并且第一次從實施工具中生成相對于簽到平臺的DRC清潔版圖的可能性幾乎不存在。這就是為什么存在簽發DRC的原因，以及它如此重要的原因。

切口滑動的概念是將一個或多個切口的位置從生產線末端移開，以解決違反DRC的問題。構建此類功能的技術挑戰是移動切割會更改與所有其他切割的交互。設計師面臨的挑戰是找到相互作用的多組切割的最佳布局，以解決盡可能多的錯誤，同時還要嘗試最小化對線端擴展的更改。

圖2顯示了如何使用切割滑動來避免由線端切割引起的DRC錯誤。某些裁切已從其原始行尾位置轉移。將切口從目標金屬形狀的邊緣移開具有在晶片上制造時延伸目標金屬線的效果。請注意，通孔沒有移動，因此電連接性和路徑長度沒有變化[8]。這些移動裁切放置的好處在于，現在已經消除了所有四個原始DRC違規行為。

圖2由線端切割引起的DRC規則沖突可以使用切割滑動自動修復。

切合并

有時沒有足夠的可用空間來單獨使用切削滑動來滿足所有DRC約束。在這些情況下，合并合并可能會提供解決方案。如果切口之間的距離不能足夠遠，不能滿足最小切口間距的要求，則一種替代方法是在垂直方向上對齊兩個或多個切口，并延伸其面向的尖端以將它們合并為一個更長的矩形切口。圖3顯示了具有三個切口間距沖突的布局，可以通過滑動和合并各種切口來解決。

圖3使用剪切滑動和剪切合并自動修復DRC規則沖突

對于鑄造廠來說，表征制造過程的特性以決定可以切割多長時間以及可靠地進行成像和蝕刻非常重要。分解和自動修復功能使設計人員能夠限制可用于解決錯誤的最大切割長度。

切滴

解決DRC錯誤的第三種方法是完全放棄切割。最初，這聽起來很荒謬。切口將線分成單獨的不連貫部分。如果您將兩塊金屬短接在一起，則會遇到各種LVS問題。但是，如果您仔細觀察典型的布局，通常會發現兩個目標（電活性）金屬件之間的間隙太大，以至于有兩個切口在它們之間形成了一塊假金屬。如果您放下這兩個切口之一，它只會延長兩個線端之一，但仍會使兩個活性金屬形狀保持斷電狀態。

N體DRC規則非常復雜，并且經常在設計實現中引起問題，因為它們涉及僅在三個或更多同時進行交互的切口中應用的約束。圖4顯示了一個非常復雜的N體DRC規則的有趣示例，該規則通過剪切滑動，剪切合并和剪切掉落的組合得以解決。

圖4通過使用剪切，合并和滑動來自動修復高級N體DRC規則沖突

在這些情況下，刪除或合并剪切的能力是一個強大的選擇，因為它從本質上減少了交互剪切的數量，這可能具有完全消除約束的效果。

限制切割滑動和切割合并

盡管所有這些技術都可以有效解決設計上的DRC違規問題，但我們很快認識到，僅在沒有任何類型約束的情況下應用它們是沒有意義的。盡管設計更改不會影響LVS連接性或路徑電阻，但對電容的影響確實很小。為了解決這些技術的潛在影響，我們共同努力，定義并實施了一系列可以在工具中定義和使用的約束和控件。

第一個約束是嵌入到工具功能中的固有優化目標。它試圖最小化所做更改的數量和幅度，同時仍解決所有可能違反DRC的行為。該目標將優化引擎引導至限制更改的寄生影響。

第二個約束是用戶可定義的。它使設計人員可以指定任何給定更改所允許的最大行尾擴展量。如果更改會使線端超出指定的限制，則此限制限制了切割滑動（有時是切割掉落）的數量。此約束條件確保沒有任何一條線路會經歷大量的額外電容。

第三個約束也是用戶可定義的，允許設計人員將特定的金屬形狀指定為關鍵路徑網。在所使用的Calibre工具中，有多種現有方法可以讀取此類網絡名稱信息并得出哪些多邊形屬于這些網絡。SADP工具使用此派生的屬于關鍵網絡的多邊形集來確保這些優化中的任何一個都不能擴展這些多邊形的線端。

圖5顯示了應用此類約束如何改變工具選擇的解決DRC違規的解決方案。這種增加的“智能”功能可以最大程度地減少所做任何更改帶來的寄生影響，同時仍可提供令人印象深刻的DRC自動修復結果。

圖5應用了各種切割修改約束的自動修復結果

限制這些自動修復優化的另一種更有針對性的方法是使用用戶定義的“鎖定”剪切。可以提供任何割集（手動繪制或由其他工具生成或先前的運行）作為運行的輸入。將這些鎖定的切口分配給特定的圖層類型，這些類型告訴工具必須使用這些切口，并且必須完全按照繪制的位置放置它們，而其余的切口可以在任何合法位置移動或生成，以滿足所有約束并修復盡可能多的DRC違規越好。圖6顯示了某些DRC修復程序，這些修復程序受某些剪切限制，這些剪切被指定為“鎖定”用戶剪切。

圖6具有用戶定義的“鎖定”切割的自動修復結果

處理不可修復的錯誤

不幸的是，盡管采用了這些巧妙的技術，但在不更改活動目標金屬以及通過可能影響LVS連接性的位置上進行更改的情況下，并非所有DRC沖突都可以得到解決。圖7顯示了此類錯誤的兩個示例。在這些情況下，目標形狀之間的間隙非常小，以至于幾乎沒有或根本沒有滑動切口的空間，而掉落它們會導致LVS縮短。由于不同軌道之間的這些狹窄間隙未對齊，因此切割合并也是不可行的。解決此類錯誤的唯一方法是返回設計實現工具并對目標金屬形狀進行重大電氣修改。幸運的是，經驗表明，這種無法解決的錯誤僅占設計實現錯誤的一小部分。

圖7無法自動修復的DRC違規

使用模型流程

事實證明，該自動化工具精通解決SADP問題，但它也必須在實際的設計流程環境中可用。因此，我們的共同開發工作包括大量討論各種使用模型流程，以及配置平臺輸入，輸出和開關以適應這些流程的最佳方法。

圖8顯示了傳統的設計流程，其中布局在設計實現工具中完全分解。如果簽發DRC運行發現違規，則必須在設計實現工具中手動糾正這些錯誤，然后重復該過程，直到DRC運行干凈為止。我們的經驗表明，錯誤計數的潛力很大，導致需要大量的人工和時間才能實現簽收DRC清潔版式。

圖8傳統的手動修復流程用于在設計實現環境中分解的設計。

圖9顯示了GlobalFoundries和Mentor開發的增強解決方案。可以通過Calibre實用程序平臺運行帶有DRC違規的分解版面，它將自動修復大多數（如果不是全部）DRC違規，從而產生一組更新的裁切位置，這些裁切位置可以回注（替換原始裁切）到設計數據庫。

圖9：在設計實現環境中分解的設計的自動修復流程。

還有另一個現有的使用模型，其中未在設計實現工具內完成分解。在此流程中，Caliber實用程序平臺從設計實現工具中獲取目標金屬，并生成構成分解后的布局的心軸，非心軸和選擇性切割蒙版。然后，可以使用DRC驗證這些新層，并將其批注到設計實現工具中（圖10）。

圖10設計的傳統流程，這些流程在設計實現工具輸出的后處理過程中被分解。

該流程的問題在于，傳統上，分解僅限于在目標金屬的每條線末端放置切口。經驗表明，此限制可能導致許多DRC違規。設計人員必須調試并將這些分解錯誤轉換為目標金屬的修改，以期有望解決這些問題。同樣，這可能非常耗時。圖11顯示了增強的解決方案，其中Calibre分解實用程序還結合了自動修復功能。這極大地減少甚至消除了DRC違規，并且可以生成更新的目標金屬層以向后注釋到設計數據庫中。

圖11：在設計實現工具輸出的后處理過程中分解的設計的自動修復流程。

查找和修復SADP設計中的DRC錯誤是在流片之前必須完成的幾種設計完成活動之一。但是，傳統方法需要多個耗時的迭代，并且如果不深入了解SADP流程，對于設計工程師而言可能會面臨挑戰。創新的EDA工具功能可以自動應用剪切，合并和放下的組合，以修復SADP布局中現有的DRC錯誤，同時避免產生新的錯誤。IP開發人員能夠自動分解填充/剪切SADP布局，或修改現有的部分或完全分解的布局，同時使用內置的簽發DRC規則意識和錯誤可視化功能來糾正DRC錯誤，IP開發人員可以減少資源和資源。交付簽發DRC清潔SADP設計所需的時間。

作者

1. Jeanne-Tania Sucharitaves是GlobalFoundries的軟件工程師，在半導體制造工藝方面擁有12年的研發經驗。
2. 羅伯特·亞內爾（Robert Yarnell）是GlobalFoundries的DRC工程師，致力于持續改進流程和精益生產。
3. Sam Nakagawa是GlobalFoundries的副總監，負責領導先進鑄造技術的設計支持的研究與開發。
4. Rehab Kotb Ali是西門子業務部門Mentor的產品工程師，致力于先進的物理驗證技術。
5. Shetha Nolke是西門子業務部門Mentor的Calibre物理驗證團隊的技術營銷工程師。
6. David Abercrombie是西門子公司Mentor的高級物理驗證方法的程序經理。

編輯：hfy