Physical Cell 介绍——TCD & ICOVL Cell

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这是集成电路物理设计的第一个系列【physical cell】的第五篇文章，本文主要讲TCD Cell & ICOVL Cell相关知识：

1，什么是TCD Cell?

• TCD = test-key critical dimension

•  FEOL/MEOL dummy TCD层识别为TCDDMY，BEOL dummy TCD层识别为TCDDMY_Mn & TCDDMY_Vn，Full stack dummy TCD层识别为TCDDMY_ALL。 

2，为什么要加入TCD Cell?

• TCD Cell用于fab的mask定位监测，防止工艺出现偏差影响芯片的良率。

• 在半导体制造的过程中，最短的宽度称为critical dimmension （一般认为是晶体管的最短沟道尺寸或者最小的金属线pitch）。制造的电路尺寸越小，对critical dimmension的variation变化要求越小。所以在先进工艺的制造过程中，CDU (critical dimension uniformity)是一个巨大的挑战，这会影响器件的性能和芯片的良率，

• 为了更精准的控制工艺，需要使用Dummy TCD来进行mask定位监控。
  

3，如何Insert TCD Cell?

• 在整个芯片上需要等间距的放置TCD Cell，一个TCD Cell有其固定的覆盖区域大小。

• 如果没有在早期考虑TCD Cell可能会影响FloorPlan的形状。

• 如果FEOL TCD上面有金属M的绕线，则BEOL TCD包含金属M层部分不能放置在该FEOL TCD上面。

• 为了增加DTCD的数目和摆放的均匀性，建议在加dummy阶段，将DTCD insertion function开启。
  

  
  
  

• FC/ICC2 cmd:

>create_cell tcd_cell [get_cells */TCD]

• Innovus cmd:
  

>addInst -inst tcd_cell_1 -cell $DMY_TCD_FH

>addInst -inst tcd_cell_2 -cell $BEOL_FDM1

>addInst -inst tcd_cell_3 -cell $BEOL_FDM2

4， 什么是ICOVEL Cell?

• ICOVL = In Chip Overlay Cell

• ICOVL Cell种类：ICOVL_A, ICOVL_B, ..., ICOVL_I

• ICOVL Cell包含：ICOVL_ALL, ICOVL, Label Mark

• ICOVL layout:

5，为什么要加入ICOVL Cell?

• 面积很大的芯片必须包含ICOVL Cell。

• ICOVL Cell用于检查PO和OD以及PO OD之间mask的图形对准偏差，减少mask的对准错误。

• Overlap一般只某一层mask对另外一层mask的重叠关系，如contact layer与poly layer。不同mask对overlay rule的要求不同。

6，如何Insert ICOVL Cell?

• ICOVL Cell的放置要优先于TCD Cell的放置。

• 一般有两种方式放置ICOVL Cell：by EDA tools 或者 manual。

• 一般在floorplan阶段放置ICOVL Cell，同时考虑摆放的均匀性。（Design Rule中给出ICOVL的摆放规则）

• 两个ICOVL Cell可以分开单独使用，也可以组合使用，组合时cell中间的空间可以放置其他的cell，也可以走线。

• FC/ICC2 cmd:

>create_cell icovl_cell [get_cells */ICOVL]

• Innovus cmd:
  

>addInst -inst icovl_cell_1 -cell $ICOVL

7，Dummy ICOVL & TCD Macro Insertion Flow?

8，参考资料

TSMC DRC Rule file