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作者：David Abercrombie和張淑雯，Mentor Graphics 雙重圖形（DP）是指將單層IC版圖分解成兩個(gè)光罩，在此過(guò)程中，有許多多邊形配置可能會(huì )導致違反DP設計規則。其中一些錯誤可藉由增加多邊形之間的間距進(jìn)行修復。然而有些DP錯誤，像奇數圈 (odd cycle)的誤差，可能難以修復。如果你的版圖通過(guò)一種類(lèi)似手術(shù)的修正方式，在關(guān)鍵節點(diǎn)進(jìn)行切割來(lái)解決DP錯誤，那么就會(huì )變得非常簡(jiǎn)單。 這種修正技術(shù)稱(chēng)為“切割和縫合”(cutting and stitching)，通常只將其稱(chēng)為縫合。讓我們來(lái)看一下它的工作原理。圖中給出了一對無(wú)法正確分解成兩個(gè)光罩的典型版圖配置。 
圖1：采用切割和縫合解決雙重圖形錯誤。 左邊最上面一行顯示了一個(gè)與其本身有最小間距問(wèn)題的單個(gè)多邊形。換言之，被高亮顯示的最小間距在多邊形的邊緣之間是不允許的，除非多邊形的邊屬于不同光罩。因為所有涉及最小間距的多邊形的邊均位于同一多邊形上，所以其必須位于相同的光罩上。唯一的修正方案是增加這些間距，這就需要更多的設計區域。左下行顯示了一個(gè)奇數圈錯誤。這三個(gè)多邊形無(wú)法拆解成兩個(gè)光罩，因為用二除三時(shí)，一定會(huì )存在余數。 但是，藉由將一個(gè)多邊形切成兩塊或多塊（稱(chēng)為“切割”），這兩種錯誤情況都會(huì )有一個(gè)DP解決方案，如該圖中心所示�，F在，原多邊形中的一塊可以限定在一個(gè)光罩，其他的限定在第二個(gè)光罩。在頂部的中間行，形成最小間距多邊形的邊現屬于不同的光罩，使其符合規則。在底部的中間行，將3個(gè)多邊形中的底部多邊形 “切割”成兩部分，形成一個(gè)合法的偶數圈。優(yōu)點(diǎn)是可在不增加設計尺寸的前提下來(lái)修正錯誤。事實(shí)上，基本設計完全沒(méi)有改變。 如果這聽(tīng)起來(lái)不可思議，則說(shuō)明你對該技術(shù)不是很了解。我們注意到，90%至95%的DP錯誤案例可通過(guò)切割進(jìn)行修復，同時(shí)使設計從電路版圖和面積保持不變。 當然，天下沒(méi)有免費的午餐，現在是時(shí)候好好研究一下具體的操作細節。正如我們先前所探討的，由于DP過(guò)程使用兩次單獨的印刷步驟來(lái)重現一個(gè)設計層，兩次印刷輪廓受到光刻變圓的影響，可能存在不重合現象。上圖右邊顯示了這一潛在的不重合對利用切割來(lái)修復DP錯誤造成影響。 正如你可以看到的，在切割位置原來(lái)碰觸的兩塊，由于成像期間變圓后可能無(wú)法形成固定連接，從而出現相對錯位。這當然會(huì )造成你的設計中存在不被允許的開(kāi)路現象。那么，我們如何“修復”切割部位呢？為了解決這一問(wèn)題，我們延伸了原多邊形中的兩塊，使其在切割部位相互重迭。重迭區域稱(chēng)為“縫合”，你可以從圖右下方看到，針對光刻變圓和錯位這兩個(gè)問(wèn)題，提供了一個(gè)解決問(wèn)題的空間。 圖2顯示了一個(gè)更實(shí)際的版圖，其具有多個(gè)DP奇數圈和錨定路徑錯誤（標為紅色和黃色誤差環(huán)），通常需要通過(guò)調整間距來(lái)修復。通過(guò)縫合，可對大多數錯誤進(jìn)行糾正。
圖2：使用切割和縫合修復奇數圈和錨定路徑中存在的錯誤 你可能在這個(gè)時(shí)候會(huì )問(wèn)，為什么剩下的錯誤無(wú)法用縫合進(jìn)行修復。這便是操作細節的第二個(gè)注意事項。你不可能對任何部位進(jìn)行縫合。像版圖中的其他部分一樣，也有許多與縫合相關(guān)的設計規則�？p合將一個(gè)更高等級的設計復雜性加到了設計規則中，保證了制造中穩固的電氣功能，設計師可能很難決定如何創(chuàng )建一個(gè)滿(mǎn)足所有這些擴展規則的“有效”縫合。準確地說(shuō)，因為這種額外增加的復雜性，不是所有的代工廠(chǎng)都選擇使用縫合這一方案。 針對這種復雜性的其中一個(gè)設計端解決方案，如許多IC設計中存在的挑戰，就是借助EDA工具化解這一復雜性。這正是我們使用Mentor Graphics公司提供的Calibre多圖形（Multi-Patterning）工具。我們創(chuàng )建了自動(dòng)化功能，該功能可產(chǎn)生符合所有設計規則的縫合候選項，并可用我們分解和檢查工具進(jìn)行評估以識別和解決DP錯誤。 盡管IC物理設計的復雜性越來(lái)越高，EDA自動(dòng)化能夠為不斷變化的規則集提供支持，使切割和縫合在20納米設計中成為可能。 |
