通过组合一组预定义的分离掩模创建不同设计的方法与流程

优先权要求

本申请案要求2018年12月14日申请的第62/780,140号美国临时专利申请案的优先权，其标题为“通过组合一组预定义的分离掩模创建不同设计的方法(methodforcreationofdifferentdesignsbycombiningasetofpre-defineddisjointmasks)”，并通过引用的方式整体并入。

背景技术：

集成电路(ic)设计及制造工艺可能非常漫长且艰巨。现代ic设计及制造工艺可能是高度定制的，且从设计概念到工作芯片所需的时间可能是数月或甚至数年。可使用许多技术以便减少生产工作芯片的时间，其中一些技术可能并入设计重用。

一些技术可能涉及使用硅前方法来减少设计时间。这些方法可在架构级及电路设计级部署，这可能最终导致为任何单个芯片创建一组定制的掩模，即使它们可能只是先前设计的衍生物。

附图说明

将从下面给出的详细描述并从本公开的各种实施例的附图更充分地理解本公开的实施例。然而，尽管附图有助于解释及理解，但它们仅仅是一种帮助，且不应被视为将本公开局限于其中描绘的特定实施例。

图1说明根据本公开的一些实施例的第一光刻掩模、第二光刻掩模及使用第一光刻掩模及第二光刻掩模制造的集成电路(ic)裸片。

图2a到2f说明根据本公开的一些实施例的涉及半导体衬底、第一光刻掩模及第二光刻掩模的制造工艺。

图3a到3e说明根据本公开的一些实施例的涉及半导体衬底、第一光刻掩模及第二光刻掩模的另一制造工艺。

图4说明根据本公开的一些实施例的第一光刻掩模、第二光刻掩模及使用第一光刻掩模及第二光刻掩模制造的ic裸片。

图5说明根据本公开的一些实施例的具有多个裸片区域部分的ic裸片。

图6说明根据本公开的一些实施例的通过利用多个分离制造掩模来实现多个类似设计的创建的方法。

图7说明根据本公开的一些实施例的通过利用多个分离制造掩模来实现多个类似设计的创建的方法。

图8说明根据本公开的一些实施例的通过利用多个分离制造掩模来实现多个类似设计的创建的方法。

具体实施方式

在下面的描述中，讨论许多细节以提供对本公开的实施例的更透彻的解释。然而，对于所属领域技术人员来说显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实施本公开的实施例。在其它例项中，众所周知的结构及装置以框图形式展示，而不是详细展示，以避免混淆本公开的实施例。

贯穿整个说明书及在权利要求中，术语“连接”意指连接的事物之间的直接电、机械或磁性连接，而没有任何中间装置。术语“耦合”意指被连接的事物之间的直接电、机械或磁性连接，或通过一或多个无源或有源中间装置的间接连接。术语“电路”或“模块”可指经布置以相互协作以提供期望功能的一或多个无源及/或有源组件。术语“信号“可指至少一个电流信号、电压信号、磁性信号或数据/时钟信号。“一个(a、an)”及“所述”的含义包含复数含义。“在…中”的含义包含“在…中”及“在…上”

术语“基本上”、“接近”、“大约”、“近”及“约”通常指在目标值的+/-10％内。除非另外指定，否则使用序数形容词“第一“、“第二“及“第三“等来描述一个共同的对象，仅指示提及相似对象的不同例项，且不旨在暗示这样描述的对象必须在给定的序列中，无论是在时间上、空间上、排名上，还是以任何其它方式。

应理解，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，使得本文描述的本发明的实施例例如能够在除本文所说明或另外描述的定向以外的其它定向上操作。

说明书及权利要求中的术语“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”及其类似者(如果有)用于描述的目的，且不必须用于描述永久相对位置。

出于本公开的目的，短语“a及/或b”及“a或b”意指(a)、(b)或(a及b)。出于本公开的目的，短语“a、b及/或c”意指(a)、(b)、(c)、(a及b)、(a及c)、(b及c)或(a、b及c)。

另外，本公开中讨论的组合逻辑及时序逻辑的各种元件可同时涉及物理结构(例如and门、or门或xor门)，或实施作为所讨论逻辑的布尔(boolean)等效物的逻辑结构的合成或另外优化的装置集合。

本文公开用于通过利用多个分离制造掩模的组来实现多个类似设计的创建的方法，其可有利地显著减少设计时间及成本。在各种实施例中，集成电路(ic)裸片可具有模块化设计，其中多个知识产权核心(ip)可用作模块。本文讨论的方法可包含重用及/或组合来自先前设计的已创建的分离掩模以支持新设计。在一些实施例中，模块化设计的各种模块可与系统容量或能力(例如处理器、存储器、无线电电路等)相关联。

图1说明根据本公开的一些实施例的第一光刻掩模、第二光刻掩模及ic裸片。第一掩模110可包括一组第一掩模特征111，而第二掩模120可包括一组第二掩模特征121。

如下面进一步详细讨论，可使用第一掩模110及第二掩模120来制造ic裸片130。ic裸片130的第一部分131可包括使用第一掩模110及其第一掩模特征111形成的一组第一装置特征151。类似地，ic裸片130的第二部分132可包括使用第二掩模120及其第二掩模特征121形成的一组第二装置特征152。在各种实施例中，第一部分131可与第二部分132分离，且第一装置特征151可与第二装置特征152分离。

装置特征151可对应于用于ic裸片130的总体设计的第一模块及/或第一ip，且装置特征152可对应于总体设计的第二模块及/或第二ip。如果针对第一部分131创建一或多个专用掩模，且如果针对第二部分132创建一或多个专用掩模，那么可通过使用第一部分131的专用掩模及第二部分132的专用掩模来创建ic裸片130的总体设计或最终设计。结果，在一些实施例中，ic裸片130的最终设计可包含第一装置特征151及第二装置特征152。

然而，在其它实施例中，最终设计可替代地包含第一装置特征151，其具有与另一模块及/或ip相对应的另一分离组的装置特征。类似地，在其它实施例中，最终设计可包含第二装置特征152，其具有与又另一模块及/或ip相对应的又另一分离组的装置特征。因此，本文讨论的方法可有利地支持针对各种不同ic裸片设计的第一掩模110及第二掩模120的使用。

例如，第一掩模110及/或第二掩模120(在一些实施例中，连同一或多个其它掩模)可用于在ic裸片设计的一或多个上层中形成装置特征，其中可进行全局布线。在一些实施例中，一或多个上层可包括金属层，或主要包括金属的层。在一些实施例中，一或多个上层可包括再分配层。在一些实施例中，再分配层(例如互连或其它接线)中的特征可具有一或多个横截面尺寸，平均而言，其大于其它层(例如，用于主要包括金属的再分配层的其它金属层)的横截面尺寸。因此，再分配层的特征可具有比另一层的特征(例如，互连)更大的横截面高度或横截面宽度。

在全局布线的设计过程期间遵循各种设计规则可适应关于哪组掩模(例如，哪组掩模用于全局布线装置特征)可用于满足给定设计需求或设计标准的决策。例如，各种设计规则可支持使用与可能支持不同容量或能力的各种设计特征相对应的掩模的决策(如本文进一步讨论)。因此，本文所讨论的方法可有利地通过适应与不同ip相对应的不同掩模来促进及/或实现具有模块化设计的ic裸片的快速原型设计。

图2a到2f说明根据本公开的一些实施例的涉及半导体衬底、第一光刻掩模及第二光刻掩模的制造工艺。半导体衬底可包括硅晶片，例如处于光刻ic制造工艺中的硅晶片。在各种实施例中，半导体衬底可覆盖或涂覆有光致抗蚀剂层。

如图2a所描绘，半导体衬底的裸片区域230可具有第一部分231及第二部分232。第一部分231与第二部分232可在半导体衬底上彼此分离及/或隔开。可将第一掩模210放置为与裸片区域230的至少第一部分231进行第一对准。第一掩模210可包含一组第一掩模特征211。第一对准可将第一掩模特征211放置在与裸片区域230的第一部分231相对应的位置中。

在图2b中，可通过第一掩模210在裸片区域230上执行第一光刻曝光。所述曝光的光可穿过第一掩模特征211且可与第一部分231的第一光致抗蚀剂区域241相互作用(且可不与第二部分232的光致抗蚀剂相互作用)。

在第一光刻曝光之后，第一光致抗蚀剂区域241可被削弱。第一光致抗蚀剂区域241随后可通过后续处理而溶解并移除，留下使光致抗蚀剂下方的半导体衬底的剩余部分曝光的沟道。然后可将材料(例如，金属材料或包括金属的材料)沉积在裸片区域230上，并可填充通过移除第一光致抗蚀剂区域241而曝光的沟道。

在图2c中，可移除第一光致抗蚀剂区域241外部的光致抗蚀剂的剩余部分，从而在第一部分231中形成第一装置特征251。因此，裸片区域230的第一装置特征251可由已填充通过移除第一光致抗蚀剂区域241而曝光的沟道的材料(例如，金属材料)形成，所述第一光致抗蚀剂区域241继而基于第一光刻曝光。各种实施例可使用正性光致抗蚀剂及/或剥离工艺。

图2d到2f的处理可与图2a到2c的处理基本上类似，但是关于第二部分232而不是第一部分231。在各种实施例中，半导体衬底可覆盖或涂覆有另一光致抗蚀剂层(其可基本上类似于可用于图2a的设置的种类的光致抗蚀剂层)。

在图2d中，可将第二掩模220放置为与裸片区域230的至少第二部分232进行第二对准。第二掩模220可包含一组第二掩模特征221。第二对准可将第二掩模特征221放置在与裸片区域230的第二部分232相对应的位置中。

在图2e中，可通过第二掩模220在裸片区域230上执行第二光刻曝光。所述曝光的光可穿过第二掩模特征221且可与第二部分232的第二光致抗蚀剂区域242相互作用(且可不与第一部分231的光致抗蚀剂相互作用)。

在第二光刻曝光之后，第二光致抗蚀剂区域242可被削弱。然后可通过后续处理而将第二光致抗蚀剂区域242溶解并移除，留下使光致抗蚀剂下方的半导体衬底的剩余部分曝光的沟道。然后可将材料(例如，金属材料或包括金属的材料)沉积在裸片区域230上，并可填充通过移除第二光致抗蚀剂区域242而曝光的沟道。

在图2f中，可移除第二光致抗蚀剂区域242之外的光致抗蚀剂的剩余部分，从而在第二部分232中形成第二装置特征252。因此，裸片区域230的第二装置特征252可由已填充通过移除第二光致抗蚀剂区域242而曝光的沟道的材料(例如，金属材料)形成，所述第二光致抗蚀剂区域242继而基于第二光刻曝光。

在这些处理步骤之后，裸片区域230可包括第一部分231中的第一装置特征251及第二部分232中的第二装置特征252。在各种实施例中，第一部分231可与第二部分232隔开，及/或第一部分231可与第二部分232分离，及/或第一部分231可与第二部分232不重叠。针对各种实施例，第一装置特征251及/或第二装置特征252的金属材料可包括半导体衬底的金属层的部分。

针对一些实施例，在第一装置特征251下方的半导体衬底的部分及/或在第二装置特征252下方的半导体衬底的部分可包括模拟信令区域及/或可操作以路由模拟信号的布线。因此，裸片区域230的一些部分可具有用于数字信号的布线，而裸片区域230的其它部分(包含由第一掩模210及/或第二掩模220形成的裸片区域230的部分)可具有更适合于模拟信号的布线。

图3a到3e说明根据本公开的一些实施例的涉及半导体衬底、第一光刻掩模及第二光刻掩模的另一制造工艺。图3a及3b可涉及具有第一部分331及第二部分332的裸片区域330，及具有一组第一掩模特征311的第一掩模310。

图3a及3b的过程可基本上类似于图2a及2b的过程。在通过第一掩模特征311进行第一光刻曝光之后，第一光致抗蚀剂区域341可被削弱。然而，代替在第一光致抗蚀剂区域341中溶解并移除光致抗蚀剂，沉积材料以填充由第一光致抗蚀剂区域341曝光的沟道，移除光致抗蚀剂的剩余部分，并用另一光致抗蚀剂层覆盖或涂覆半导体衬底，第二光刻曝光可在相同的光致抗蚀剂层上执行。

因此，在图3c中，可将第二掩模320放置为与裸片区域330的至少第二部分332进行第二对准。第二掩模320可包含一组第二掩模特征321。第二对准可将第二掩模特征321放置在与裸片区域330的332相对应的位置中。

在图3d中，可通过第二掩模310在裸片区域330上执行第二光刻曝光。所述曝光的光可穿过第二掩模特征321且可与第二部分332的第二光致抗蚀剂区域342相互作用(且可不与第一部分331的区域相互作用)。

因此，在第二光刻曝光之后，第一光致抗蚀剂区域341及第二光致抗蚀剂区域342两者都可被削弱。然后，第一光致抗蚀剂区域341与第二光致抗蚀剂区域341两者都可通过后续的处理溶解并移除，留下使光致抗蚀剂下方的半导体衬底的剩余部分曝光的沟道。然后可将材料(例如，金属材料或包括金属的材料)沉积在裸片区域330上，且可填充通过移除第一光致抗蚀剂区域341及第二光致抗蚀剂区域342而曝光的沟道。

结果，在一些实施例中，在一次光刻曝光之后，各种光致抗蚀剂区域的溶解及移除可推迟直至已执行另一次光刻曝光为止。

上面讨论的光致抗蚀剂层被描绘为正性光致抗蚀剂层(即，其结构完整性因曝光于光而退化的光致抗蚀剂材料)。然而，一些实施例可利用负光致抗蚀剂层(即，其结构完整性通过曝光于光而增强的光致抗蚀剂材料)。图4说明根据本公开的一些实施例的第一光刻掩模、第二光刻掩模及使用第一光刻掩模及第二光刻掩模制造的ic裸片。第一掩模410可包括一组第一掩模特征411，而第二掩模420可包括一组第二掩模特征421。

与第一掩模110相比，第一掩模410可经设计使得曝光于第一掩模特征411外部的光的光致抗蚀剂层的区域可变得被加强。剩余的光致抗蚀剂区域(即，与第一掩模特征411对应的光致抗蚀剂区域)然后可通过后续处理溶解并移除，留下使光致抗蚀剂层的区域曝光于第一掩模特征411外部的光的沟道。然后可将材料(例如，金属材料或包括金属的材料)沉积在裸片区域430上，并可填充通过移除未曝光的光致抗蚀剂而曝光的沟道。各种实施例可使用负性光致抗蚀剂及/或蚀刻工艺(例如，用于沉积一层材料，例如金属材料，然后沉积一层光致抗蚀剂，然后蚀刻掉未被图案化光致抗蚀剂覆盖的金属)。

根据本文讨论的方法创建的ic裸片可经有利地设计以实施可编程半导体中介层，小芯片可安装到所述可编程半导体中介层。可编程半导体中介层可为或可包含ic。这样的中介层可提供衬底以与一或多个小芯片及/或在一或多个小芯片之间进行电连接。继而，小芯片可为或可包含半导体裸片、ic及/或半导体芯片。小芯片可具有比中介层更小的足迹(例如，更小的x尺寸及y尺寸)，且在各种实施例中，多个小芯片可配合在中介层的足迹内。

经由安装在互连衬底上的小芯片将具有不同容量及能力的组件并入ic裸片中可有利地支持快速原型设计。同时，提供例如无线电电路或其它无线通信电路的容量及能力的一些小芯片可受益于在中介层上包含用于模拟信令的布线。因此，本文讨论的方法可有利地通过允许用户推迟某些制作及/或制造工艺步骤，从而提供关于将要并入ic设计中的模块或ip的灵活性来支持可编程半导体互连及一或多个小芯片的使用。

例如，图5说明根据本公开的一些实施例的具有多个裸片区域部分的ic裸片。ic裸片530可包括可编程半导体中介层部分535。第一小芯片561可安装到包含一组第一装置特征的区域中的ic裸片530，且第二小芯片562可安装到包含一组第二装置特征的区域中的ic裸片530。

本文讨论的方法可有利地适应将具有相关联的全局布线的小芯片放置到可编程半导体中介层上。这种安装的小芯片可有利地容忍由第一掩模创建的装置特征与由第二掩模创建的装置特征之间的对准中的类型的相对轻微缺陷，因为将小芯片安装或放置到可编程半导体中介层上可容忍对准缺陷。相反，先前的设计方法尚无法容忍对准缺陷，且因此本文公开的种类的多重掩模方法对于此类设计而言将是非期望的。

图6说明根据本公开的一些实施例的通过利用多个分离制造掩模来实现多个类似设计的创建的方法。方法600可包括成形610及成形615。在一些实施例中，方法600还可包括安装620及/或安装625。

在成形610中，可基于第一光刻曝光从半导体衬底的裸片区域的第一部分(例如，裸片区域230的第一部分231)中的材料层形成第一组装置特征(例如，第一装置特征251)。在成形615中，可基于第一光刻曝光之后的第二光刻曝光，从半导体衬底的裸片区域的第二部分(例如，裸片区域230的第二部分232)的材料层形成第二组装置特征(例如，第二装置特征252)。裸片区域的第一部分与裸片区域的第二部分可不重叠。

在一些实施例中，可使用第一光刻掩模形成第一组装置特征，及/或使用第二光刻掩模形成第二组装置特征。针对一些实施例，使用正性光致抗蚀剂形成第一组装置特征及第二组装置特征中的至少一者。

在一些实施例中，材料层可包括金属层。针对一些实施例，材料层可包括再分配层。

在一些实施例中，在第一组装置特征及第二组装置特征中的至少一者下方的半导体衬底的一部分包括模拟信令区域(例如，具有支持用于模拟信令的全局布线的设计特征的区域)。针对各种实施例，半导体衬底可包括硅晶片。在一些实施例中，裸片区域可包括用于可编程半导体中介层的特征(例如，可编程半导体中介层部分535)。

针对一些实施例，在安装620中，第一小芯片(例如，第一小芯片561)可安装在裸片区域的第一部分中。针对一些实施例，在安装625中，第二小芯片(例如，第二小芯片562)可安装在裸片区域的第二部分中。

图7说明根据本公开的一些实施例的通过利用多个分离制造掩模来实现多个类似设计的创建的方法。方法700可包括应用710、应用715及处理720。在一些实施例中，方法700可包括安装730及/或安装735。

在应用710中，可使用第一光刻掩模(例如，第一掩模210)将第一光刻图案(例如，第一掩模特征211的图案)应用到半导体晶片的单裸片区域的第一部分(例如，裸片区域230的第一部分231)。在应用715中，可使用第二光刻掩模(例如，第二掩模220)将第二光刻图案(例如，第二掩模特征221的图案)应用到半导体晶片的单裸片区域的第二部分(例如，裸片区域230的第二部分232)。单裸片区域的第二部分可与单裸片区域的第一部隔开。在处理720中，半导体晶片可经处理以形成单裸片区域的第一部分中的第一组装置特征(例如，第一装置特征251)及单裸片区域的第二部分中的第二组装置特征(例如，第二装置特征252)中的至少一者。

在一些实施例中，第一组装置特征的至少一部分及第二组装置特征的至少一部分可形成在金属层及/或再分配层中。针对一些实施例，第一光刻图案及第二光刻图案中的至少一者可应用到正性光致抗蚀剂。在一些实施例中，在第一组装置特征及/或第二组装置特征下方的半导体晶片的一部分可包括模拟信令区域。

在一些实施例中，单裸片区域可包括用于可编程半导体中介层(例如，可编程半导体中介层部分535)的特征。针对一些实施例，在安装730中，第一小芯片可安装在裸片区域的第一部分中。针对一些实施例，在安装735中，第二小芯片可安装在裸片区域的第二部分中。

图8说明根据本公开的一些实施例的通过利用多个分离制造掩模来实现创建多个类似设计的方法。方法800可包括放置810、执行815、放置820及执行825。方法800还可包括处理830、安装840及/或安装845。

在放置810中，可将第一光刻掩模(例如，第一掩模210)放置为相对于半导体晶片的单裸片区域的第一部分(例如，裸片区域230的第一部分231)进行第一对准。在执行815中，可执行通过第一光刻掩模的半导体晶片的第一光刻曝光。在放置820中，可将第二光刻掩模(例如，第二掩模220)放置为相对于半导体晶片的单裸片区域的第二部分(例如，裸片区域230的第二部分232)进行第二对准。在执行825时，可执行通过第二光刻掩模的半导体晶片的第二光刻曝光。单裸片区域的第一部分与单裸片区域的第二部分可分离。

在一些实施例中，在处理830中，半导体晶片可经处理以形成单裸片区域的第一部分中的第一组装置特征(例如，第一装置特征251)及单裸片区域的第二部分中的第二组装置特征(例如，第二装置特征252)中的至少一者。

针对一些实施例，在第一组装置特征及第二组装置特征中的至少一者下方的半导体晶片的一部分可包括模拟信令区域。在一些实施例中，单裸片区域可包括用于可编程半导体中介层(例如，可编程半导体中介层部分535)的特征。针对一些实施例，在安装240中，第一小芯片(例如，第一小芯片561)可安装在裸片区域的第一部分中。针对一些实施例，在安装245中，第二小芯片(例如，第二小芯片562)可安装在裸片区域的第二部分中。

尽管参考图6到8的流程图中的行动以特定顺序展示，但可修改行动的顺序。因此，可以不同的顺序执行所说明的实施例，且可并行执行一些行动。根据某些实施例，图6到8中列出的一些行动及/或操作是任选的。所提出的行动的编号是为了清楚起见，且不旨在规定各种行动必须发生的操作顺序。另外，来自各种流程的操作可在各种组合中利用。

在一些实施例中，设备可包括用于执行图6到8的方法的各种行动及/或操作的构件。

此外，在一些实施例中，机器可读存储媒体可具有可执行指令，所述可执行指令在被执行时使一或多个处理器执行包括方法600、方法700或方法800的操作。这种机器可读存储媒体可包含各种存储媒体中的任何一者，例如磁性存储媒体(例如，磁带或磁盘)、光学存储媒体(例如，光盘)、电子存储媒体(例如，传统硬盘驱动器、固态磁盘驱动器或基于快闪存储器的存储媒体)，或任何其它有形存储媒体或非暂时性存储媒体。

说明书中对“一个实施例”、“一项实施例”、“一些实施例”或“其它实施例”的引用意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包含在至少一些实施例中，但不一定被包含在所有实施例中。“一个实施例”、“一项实施例”或“一些实施例”的各种出现不一定都是指相同的实施例。如果说明书陈述组件、特征、结构或特性“可“、“可能”，或“可以”被包含，那么不要求包含特定组件、特征、结构或特性。如果说明书或权利要求提及“一个(a或an)”元件，那么并不意指只有一个元件。如果说明书或权利要求提及“一个额外”元件，那么不排除存在多于一个额外元件。

此外，在一或多个实施例中，特定特征、结构、功能或特性可以任何合适的方式组合。例如，第一实施例可与第二实施例组合，只要与两个实施例相关联的特定特征、结构、功能或特性不互斥。

虽然已结合本公开的具体实施例描述本公开，但根据上述描述，这些实施例的许多替代方案、修改及变化对于所属领域的一般技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如动态ram(dram))可使用所讨论的实施例。本公开的实施例旨在涵盖所有这样的替代方案、修改及变化，以落在所附权利要求的宽范围内。

此外，为了说明及讨论的简单性，且为了不混淆本公开，到ic芯片及其它组件的众所周知的电源/接地连接可在所呈现的图中展示或可不在所呈现的图中展示。进一步来说，可以框图形式展示布置，以避免混淆本公开，且还考虑到关于这种框图布置的实施方案的细节高度取决于将在其内实施本公开的平台的事实(即，此类细节应完全在所属领域技术人员的能力范围内)。在阐述特定细节(例如，电路)以便描述本公开的实例实施例的情况下，对于所属领域技术人员应显而易见的是，可在没有这些特定细节的情况下或通过这些特定细节的变化来实施本公开。因此，描述应被认为是说明性的而非限制性的。

提供摘要，其将允许读者能够确定技术公开的性质及要点。在理解它将不用于限制权利要求的范围或含义的情况下提交摘要。下面的权利要求在此被并入详细描述中，其中每一权利要求作为单独的实施例独立存在。