什么是 double pattern？ 什么是 odd cycle？

在 20nm 以下的工艺中，由于相邻 metal wire 的间距太小，使得光刻过程中，相邻的光线间距过小，相互之间发生干涉，导致 metal wire 边缘模糊，出现瑕疵。

为了解决这个问题，先进工艺开始采用 double pattern（DPT），也称为 double mask，就是将原来的一层  mask 拆分成两层，在每一层 mask 中都不出现最小间距，才能保证制造不出现瑕疵，代价就是制造费用成倍增加，原来只需一层光罩的费用，现在需要两层。

                 图1. 拆分成两组 mask

相应地，在芯片物理设计过程中，需要确保每层metal 都可以拆分成两层 mask，如果出现无法拆分的情况，就会报 odd cycle drc

 

什么样的情况无法拆分？

如下图所示，在这个区域内有 5 条 metal （奇数条），如果所有相邻的 metal 间距都小于 DPT 规定的最小间距（DPTminSpacing)，就会出现无法拆分的情况

划重点：奇数条 metal ，相邻间距都小于 DPTminSpacing

假设拆分为 AD 和 BCE，如下图，由于 BC 间距小于double pattern 规定的最小 spacing，无法制造！

可能有人会问，为什么不拆分成 ACE 和 BD？ 这样 BC 之间不就没问题了吗？

实际上由于 AE 间距也小于 double pattern 规定的最小 spacing，也无法制造！

（这里要强调这个区域内所有相邻的 metal wire spacing 都小于 DBT 规定的最小spacing）

所以这个 mask 无法拆成两个满足要求的 mask，ICC2 会检测到这种问题，并且报 odd cycle drc error

 

如何解决 odd cycle drc error ？

很简单，拉开 spacing 即可，以刚才的图为例，拉开 BC 间的 spacing：

 

这样，可以拆分成 AD 和 BCE 两组，两组 mask 都满足 DPT 最小 spacing 要求了

 

怎样快速判断某个区域是否存在 odd cycle drc error ？

随机选取一根 metal 线作为第一根，如果第一根线与第二根线是最小间距，就要检查是否有第三根线与第二根线是最小间距，如果有，接着去找第四根，如果找到第 n 根，且第 n 根与第一根也是最小间距，那么就构成了一个闭合环路，这样一组 metal 就叫做 “ 最小间距环 ”，这个 n 如果是奇数，那就一定会出现 odd cycle error ！！ 

顾名思义， odd cycle 就是指这个 “ 奇数环 ” 。

ICC2 就是先找出这些 “ 最小间距环 ” ，然后检查是否是奇数。

如果 ICC2 检测到 “奇数环”，会自动修掉，但是检测难点在于，这个环可能非常大，如果检测窗口不够大，就检测不到，这时候就需要手动介入修掉了。

 

其它相关：

1). DPT 一般应用于低层 metal ，比如 M2  M3 等，因为先进工艺 cell 出 pin 更加密集，需要更多的低层绕线资源，低层 metal 方便连接底层 cell pin

2). 采用 DPT 的 metal layer 绕线利用率不宜太高，一般默认设定在 60% 左右，因为密度越高，出现 odd cycle 的几率越大 

3). DPT 的最小spacing 要求一般可以在 tech file 中查到，比如在某厂商 10nm 工艺中，M2 是DPT layer，其 minSpacing = 0.024u，其 DPTminSpacing = 0.072u  （side2side），而对于不是DPT 的layer， 其 minSpacing = 0.04u

4). 同一层的 metal 尽量不要出现拐弯，拐弯就意味着这条metal至少占用了两条 track，更容易出现 odd cycle

 

 

 

 

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