流片Corner Wafer介绍

1.什么是Corner？

芯片制造是一个物理过程，存在着工艺偏差（包括掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等），导致不同批次之间，同一批次不同晶圆之间，同一晶圆不同芯片之间情况都是不相同的。在一片wafer上，不可能每点的载流子平均漂移速度都是一样的，随着电压、温度不同，它们的特性也会不同，把他们分类就有了PVT（Process，Voltage，Temperature），而Process又分为不同的corner：TT：Typical N Typical P FF：Fast N Fast P SS：Slow N Slow P FS：Fast N Slow P SF：Slow N Fast P

第一个字母代表NMOS，第二个字母代表PMOS，都是针对不同浓度的N型和P型掺杂来说的。NMOS和PMOS在工艺上是独立做出来的，彼此之间不会影响，但是对于电路，NMOS和PMOS是同时工作的，会出现NMOS快的同时PMOS也快，或者慢，所以会出现FF、SS、FS、SF四种情况。通过Process注入的调整，模拟器件速度快慢，同时根据偏差大小设定不同等级的FF和SS。正常情况下大部分是TT，而以上5种corner在+/-3sigma可以覆盖约99.73%的范围，这种随机性的发生符合正态分布。

2.Corner wafer的意义

工程片流片的时候，FAB会pirun关键层次调整inline variation，有的还会下backup wafer以保证出货的wafer器件on target，即在TT corner附近。如果单纯是为了做一些样品出来，只进行工程片流片，那可以不验证corner，但如果为了后续量产准备，是必须要考虑corner的。由于工艺在制作过程中会有偏差，而corner是对产线正常波动的预估，FAB也会对量产芯片的corner验证有所要求。所以在设计阶段就要满足corner，在各种corner和极限温度条件下对电路进行仿真，使其在各种corner上都能正常工作，才能使最终生产出的芯片良率高。

3.Corner Split Table策略

对于产品来讲，一般corner做到spec上，正常情况下spec有6个sigma，如FF2（或2FF）表示往快的方向偏2个Sigma，SS3（或3SS）表示往慢的方向偏3个Sigma。Sigma主要表征了Vt的波动，波动大sigma就大，这里3个sigma就是在工艺器件的spec线上，可以允许超出一点点，因为线上波动不可能正正好好做到spec上。以55nm逻辑工艺工程片为例，拟定的corner split table如图：1.#1 & #2 两片pilot wafer，一片盲封，一片测CP 2.#3 & #4 两片hold在Contact，为后道改版预留工程wafer，可以节省ECO流片时间 3.#5～#12 八片hold在Poly，等pilot的结果看是否需要调整器件速度，并验证corner 4.除了留有足够的芯片用于测试验证，Metal Fix，还应根据项目需求，预留尽可能多的wafer作为量产出货

4.确认Corner结果

首先，大部分都应该落于四个corner决定的window范围内，如果出现大的偏差，那可能是工艺shift。如果各个corner的良率都没影响符合预期，那说明工艺窗口充分。如果有个别条件良率低，那就需要调整工艺窗口。Corner wafer的目的是验证设计余量，考察良率是否有损失。大体上，超出这个corner约束性能范围内的芯片报废。Corner验证对标的是WAT测试结果，一般由FAB主导，但是corner wafer的费用是由设计公司承担的。一般成熟稳定的工艺，同一片wafer上的芯片，同一批次的wafer甚至不同批次的wafer参数都是很接近的，偏差的范围相对不会很大。

文章来源：芯片开放社区

审核编辑：汤梓红