Corner wafer 是芯片制造和设计中的一个重要概念,它主要用于验证工艺偏差对芯片性能的影响,以下是关于 corner wafer 的详细解释:
1、定义:在芯片制造过程中,由于工艺偏差(如掺杂浓度、扩散深度、刻蚀程度等)的存在,不同批次之间、同一批次不同晶圆之间以及同一晶圆不同芯片之间的情况都会有所不同,为了应对这些工艺偏差,将芯片的工作条件分为不同的 “corner”,而 corner wafer 就是用于验证这些不同 corner 下芯片性能的晶圆。
2、corner 的分类:常见的 corner 分类有 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)等,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 在工艺上是独立制作的,但对于电路而言,它们需要同时工作,因此会出现上述几种不同的组合情况。
3、Corner Wafer 的意义:工程片流片时,FAB 会对关键层次进行调整,并可能会使用备用 wafer 以保证出货的 wafer 器件符合预期,即在 TT corner 附近,如果单纯为了制作样品,可不验证 corner,但若为后续量产准备,就必须考虑 corner,因为工艺存在偏差,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,才能提高最终生产出的芯片良率。
4、Corner Split Table 策略:对于产品而言,一般 corner 做到 spec 上,正常情况下 spec 有 6 个 sigma,如 FF2 表示往快的方向偏 2 个 Sigma,SS3 表示往慢的方向偏 3 个 Sigma,以 55nm 逻辑工艺工程片为例,拟定的 corner split table 包括两片 pilot wafer,一片盲封,一片测 CP;两片挂在 Contact,为后道改版预留工程 wafer,可以节省 ECO 流片时间;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 等。
5、确认 Corner 结果:大部分芯片应落于四个 corner 决定的 window 范围内,如果出现大的偏差,可能是工艺 shift,若各个 corner 的良率都符合预期,说明工艺窗口充分;若有个别条件良率低,则需调整工艺窗口,Corner wafer 的目的是验证设计余量,考察良率是否有损失,超出 corner 约束性能范围内的芯片通常会报废,Corner 验证对标的是 WAT(Wafer Acceptable Test)测试结果,一般由 FAB 主导,但 corner wafer 的费用由设计公司承担。
Corner wafer 在芯片制造中至关重要,通过对不同 corner 的验证,能提前发现潜在问题,优化设计,确保芯片在不同工艺条件下都能稳定工作,提高芯片良率,保障产品质量和可靠性,为大规模量产奠定坚实基础。