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芯片版图中金属密度检查问题

热度 16已有 3491 次阅读| 2021-10-11 17:12 |系统分类:芯片设计

1，概述

金属密度(metal density)的检验，是芯片在设计后期需要进行的一系列验证工作中一个非常重要的组成部分。确保芯片上各区域金属密度大小合适，不仅仅提高了芯片的生产良率，更减小了因此而可能导致的器件参数上的波动，确保了芯片功能的正常实现。

2，芯片中的金属密度问题

在设计芯片过程中，存在着金属线资源分布不均的问题，这些在设计中不构成威胁，但是在芯片生产过程中，因为生产工艺的问题，金属密度不均匀会造成严重的后续隐患。生产中，金属线的制造涵盖了淀积、刻蚀和平整化等过程。当金属线淀积完毕，利用光刻刻蚀出想要的图形后，会接着进行平整化工艺，比如化学机械掩磨法(CMP)等，使芯片平坦，以便进行下一步生产活动。但是有差异性的金属密度，在上述的工艺步骤中通常会造成下面两个结果:

1)在全芯片来看，如果总的金属密度过大，那么需要刻蚀掉的金属就少，这样很容易刻蚀过量，反之，如果总的金属密度过小，则需要刻蚀掉的金属就多，很容易造成刻蚀不净。

2)从局部来看，在进行平整化工艺的时候，金属密度较低的区域，相比于金属密度较高的区域会形成更薄的表面，即可能产生凹陷，这样在进行后续生产的时候，可能会造成大量的器件工艺波动，严重影响生产良率以及器件性能。