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JP3762866B2 - 集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証する方法および装置ならびに該方法の、集積回路を製造するための使用 - Google Patents
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JP3762866B2 - 集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証する方法および装置ならびに該方法の、集積回路を製造するための使用 - Google Patents

集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証する方法および装置ならびに該方法の、集積回路を製造するための使用 Download PDF

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Description

【0001】
大規模集積回路の実現においては通常まず回路デザインが作成される。この回路デザインには、どのような構成素子が設けられているのか、また、どのような切換特性を集積回路が有するべきであるかということが特徴付けられている。この回路デザインから出発してレイアウトが作成される。このレイアウトは、回路装置の全ての構成要素の幾何学的な形状および配置を説明している。構成要素には特に、ドーピングされた領域、絶縁性の構造体、導電性の構造体、金属化平面、コンタクト等が所属している。一般的に、レイアウトはコンピュータによって作成され、ファイルともプランとも呼ぶことができる。レイアウトは、マスクセットを作成するための基礎を成している。このマスクセットは、あとで集積回路の科学技術的な製造時に使用される。
【0002】
レイアウトの作成時の不正確さとデザイン誤差と、たとえば最小寸法における妥協とによって、1つのレイアウトに相応して製造された回路が、回路デザインにおいて要求された特性と異なる特性を有しているということが考えられ得る。念のため、製造された回路が可能な限り正確に回路デザインに相応して機能するように、検証されたレイアウトから出発してマスクセットが製造される前に、レイアウトに何回も検証法が施される。検証時には、集積回路の、レイアウトに相応して設けられている構造体が、回路デザインにおいて特徴付けられている電気的な特性を実際に有しているかどうかが検査される。
【0003】
集積回路の切換速度は、回路内で得られる配線容量に敏感に関連しているので、検証時には容量算出が実施される。このためには、しばしば回路網とも呼ばれる配線網が考慮される。配線網として、大規模集積回路の内部の導電性の経路、つまり導体路が理解される。この導体路は分岐されていてよく、集積回路の全ての面にわたって延在することができる。種々異なる配線網は互いに絶縁されている。容量算出時には、これらの回路網の間の容量が規定されなければならない。この容量は、高精度の算出のためにディープサブミクロン領域ではまだプログラム、いわゆる「フィールドソルバ」によってしか実施され得ない。このフィールドソルバにおいて、3次元のラプラス方程式が数値的に解かれる。しかし、数cmのチップ面を備えた大きな集積回路では、このラプラス方程式は、複雑性の理由に基づき、今日使用可能なコンピュータによって完全に処理することができない。したがって、通常は容量算出時に区分けセルが規定される。この区分けセルのために、3次元のラプラス方程式を数値的に解くことが可能である。
【0004】
この問題を処理するために「定義域分解(Domain−Decomposition)」を実施することが提案されている(たとえば「Z.Zhu他著、{IEEE Transaction on Mircowave Theory and Techniques}、第45巻、No.8、1997年8月、第1179〜1184頁」および「Z.Zhu他著、第46巻、No.8、1998年8月、第1037〜1044頁」および「E.A.Dengi他著、{in proceeding of DAC 1997}、第1〜6頁」および「A.H.Zemanian他著、{IEEE Transaction on Computer−Aided Design}、第8巻、No.12、1989年12月、第1319〜1326頁」参照)。この定義域分解では、全ての配線網の静電的な周辺条件が規定される。しかし、この手段は、従来は前記文献中で比較的小さな大規模集積回路についてのみ説明された。この場合、チップ面は最大200μmに制限されていた。なぜならば、全ての配線網の静電的な周辺条件の規定には手間がかかるからである。
【0005】
さらに、ラプラス方程式を推計学的に解くことが提案されている(たとえば「Y.L.Le Coz他著、{Solid State Electronics}、第35巻、No.7、第1005〜1012頁、1992年」参照)。しかし、この場合、統計学的な誤差が生ぜしめられる。さらに、種々異なる配線網の間の接続部分の算出と、運転時間とが不正確にしか可能とならない。最終的に、この方法は、45゜および90゜の角度を備えた構造体に制限されている。
【0006】
本発明の問題は、集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証する方法および装置を改善して、当該方法が大規模集積回路の製造に適していて、数cm2のチップ面を備えた集積回路でも許容可能な演算手間で実施可能となるようにすることである。
【0007】
この問題は、請求項1記載の方法ならびに請求項13記載の装置によって解決される。本発明の変化形は従属請求項から明らかである。
【0008】
レイアウトを検証するために、レイアウト内に含まれている配線網が選択される。この配線網は、ドーピングされた半導体領域、ドーピングされた多結晶半導体層、金属層およびこれに類するもののような導電性のエレメントから成る互いに関連する構造体である。これらのエレメントは、種々異なる平面に配置することができ、互いに接触するかまたはオーバラップする。配線網は、構成素子の導電性の部分を有していてもよい。したがって、配線網は、互いに関連する導電性の接続部を集積回路内に提供している。選択的な配線網に対して、レイアウト内に含まれている別の配線網に関する容量は、選択的な配線網の形状に相当する形状を備えたフィルタポリゴンが規定されることによって算出される。この場合、フィルタポリゴンの寸法は、選択的な配線網の寸法に比べて、設定可能な幅の分だけ増大されている。したがって、フィルタポリゴンは幾何学的な面を有している。この面は、選択的な配線網の幾何学的な面を、設定可能な幅だけ増大することによって形成される。
【0009】
引き続き、フィルタポリゴンとオーバラップする全ての別の配線網の部分が規定される。この部分は、フィルタポリゴンの領域で、選択的な配線網と同じ平面だけでなく、その平面の上方にまたは下方に位置する平面にも配置することができる。選択的な配線網と、フィルタポリゴンとオーバラップする別の配線網の部分との間の容量が算出される。フィルタポリゴンの外部に配置された別の配線網の部分は容量算出時には考慮されない。この方法では、容量への寄与が、導電性の構造体の間の間隔によって減少するという事実が利用される。この方法では、どのような寄与が容量算出時にさらに考慮されるべきであるのかが、設定可能な幅によって制御される。
【0010】
この方法では、選択的な配線網しか考慮されず、しかも、選択的な配線網と、フィルタポリゴンの領域に配置された別の配線網の部分しか算出されないので、演算手間が著しく減少する。
【0011】
極めて大きな集積回路のレイアウトを検証するために、フィルタポリゴンを、最大寸法を上回らない寸法を備えた区分けセルに分割することが有利である。このためには、フィルタポリゴンの寸法が、設定された最大寸法と比較され、フィルタポリゴンの寸法が最大寸法を上回った場合には、フィルタポリゴンがより小さな区分けセルに分割される。その後、区分けセルにつき、選択的な配線網と、各区分けセルとオーバラップする別の配線網の部分との間の容量が算出される。区分けセルの大きさによって、解きたい3次元のラプラス方程式の複雑性が減少される。さらに、種々異なる区分けセルを並行して処理することができるので、結果はより短い時間で検出することができる。区分けは、複数のプロセッサを使用して行うことができる。
【0012】
全ての区分けセルは、選択的な配線網の増大に基づく形状を備えたフィルタポリゴンを形成しているので、たいていの事例では、この区分けによって、均質な静電的な周辺条件が存在する領域の内部でしか選択的な回路網の分離は実施されない。
【0013】
区分けセルへのフィルタポリゴンの分割は、互いに異なる形式で行うことができる。フィルタポリゴンの分割が、垂直なかつ水平なカットラインをフィルタポリゴンの平面で使用することによって行われると有利である。この場合、カットラインは、それぞれフィルタポリゴンの輪郭における不連続点と交差している。こうして得られた部分ポリゴンはその寸法に関連して検査され、その寸法が最大寸法を上回っている限りにおいてはさらに分割される。この手段は、いわゆる「走査線アルゴリズム」によるものである。
【0014】
最大寸法のサイズは、一方では容量算出のための所要な演算時間に影響を与え、他方では容量演算時に獲得可能な精度に影響を与える。所要な演算時間に関しては、小さな最大寸法が目標とされ得るのに対して、演算精度に関しては、限界値を上回らない最大寸法が目標とされ得る。最大寸法が、0.35μmテクノロジにおいて25μm〜50μmであると有利である。最小の構造サイズFによるテクノロジの事例では、最大寸法は70F〜140Fの間に位置している。
【0015】
区分けにおいて、設定された最小寸法よりも小さく寸法設定されている寸法を備えた個々の区分けセルが得られる場合には、この小さな区分けセルを、隣り合って位置する区分けセルと接合することが演算手間に関して有利となる。これによって、区分けセルの寸法が極めて小さい場合に不十分である演算精度も向上する。最小寸法が、0.35μmテクノロジにおいて15μm〜25μmの間に位置していると有利である。最小の構造サイズFによるテクノロジの事例では、最小寸法が40F〜70Fの間に位置していると有利である。
【0016】
本発明の枠内では、配線網の座標が、データベースとしてコンピュータにメモリされている。各区分けセルのためにファイルが形成される。このファイルは、各区分けセルの幾何学的形状に関する情報と、別の配線網とのオーバラップに関する情報とを有している。
【0017】
集積回路を製造するために、回路デザインから出発してコンピュータによってレイアウトが作成される。このレイアウトは配線網を有している。次いで、レイアウトを検証するために、コンピュータによって配線網が選択される。この配線網のために、上述した方法に基づき、フィルタポリゴンの領域における別の配線網に関する容量が算出される。その後、算出された容量が回路デザインと比較される。性能損失においては、レイアウトが、たとえば導電性の構造体の幅の適合によって最適化される。検証されたレイアウトから出発してマスクセットが製造される。このマスクセットは、集積回路を製造するために使用される。検証法に基づき所望の電気的な特性を有しているかまたはずれに基づき最適化されたレイアウトは検証済みレイアウトと呼ばれる。
【0018】
本発明の枠内では、複数の配線網が選択される。これらの配線網のために、それぞれ1つのフィルタポリゴンが規定され、別の配線網に関する容量が規定される。この場合、種々異なる選択的な配線網の寄与分は並行して、特に複数のプロセッサを使用して算出することができる。
【0019】
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【0020】
線状の配線網11は、0.6μmの幅bと130μmの長さLとを有している。配線網11にはフィルタポリゴン(Filterpolygon)12が対応配置されている。このフィルタポリゴン12は、配線網11の輪郭を両辺でそれぞれw=5μmだけ増加させることによって配線網11から得られる。したがって、フィルタポリゴン12は、b+2wの幅とL+2wの長さとを有している。フィルタポリゴン12は区分けセル13に分割される。この区分けセル13は、配線網11の長さLに対して平行にl=25μmの長さを有している。このためには、フィルタポリゴン12が一方の辺を起点として長さlの長方形に分割される(図1参照)。この場合、フィルタポリゴン12の長さが長さlの整数倍でない場合には、最後の区分けセルは、長さlとは異なる長さを有している。
【0021】
選択的な配線網21は、ほぼT字形の横断面を有している(図2参照)。選択的な配線網21にはフィルタポリゴン22が対応配置されている。このフィルタポリゴン22は同じくT字形の横断面を有しているが、選択的な配線網21の寸法に比べて両側でそれぞれ幅w=5μmだけ増加されている。フィルタポリゴン22は区分けセル23に分割されている。この区分けセル23の寸法は、25μmの最大寸法よりも小さく寸法設定されている。フィルタポリゴン22は別の配線網の部分24にオーバラップしている。選択的な配線網21と別の配線網の部分24とは同一のレイアウト内に含まれている。
【0022】
選択的な配線網21と別の配線網の部分24とを有するレイアウトを検証するために、選択的な配線網21と別の配線網の部分24との間の容量が、それぞれ区分けセル23につき算出される。
【0023】
フィルタポリゴンの区分けもしくは分割が、いわゆる「走査線アルゴリズム(Scanline−Algorithmus)」に基づき行われると有利である。この走査線アルゴリズムでは、フィルタポリゴン31が、y軸線yに対して平行に延びるカットライン32とオーバラップされる。このカットライン32は、それぞれフィルタポリゴン31の輪郭における不連続部を通って延びるように位置している(図3参照)。この場合、互いに隣り合って位置する2つのカットライン32と、フィルタポリゴン31の輪郭の、x軸線xに対して平行な部分とによって仕切られた長方形が規定される。類似のアルゴリズムは、回路網の抵抗分割と相俟って「M.Horowitz他著、(IEEE Transaction on Computer Aided Design)、第CAD−2巻、No.3、1993年7月、第145頁」において説明されている。そこでは、このアルゴリズムによって、算出したい抵抗を備えた導体路の形状が区分けセルに分割される。
【0024】
以下に、フィルタポリゴン41のステップ形式の区分けを図4〜図7につき詳しく説明する。
【0025】
フィルタポリゴン41において、y軸線yに対して平行に延びるカットラインとの重畳によって、第1の区分けセル42が規定される。この第1の区分けセル42はx軸線xに対して平行に、y軸線yに対して平行な延在長さよりも大きな延在長さを有している。第1の区分けセル42は、フィルタポリゴン41の輪郭の部分によってx軸線xに対して平行に仕切られている。
【0026】
次のステップでは、第1の区分けセル42がファイルにメモリされ、フィルタポリゴン41の残留ポリゴンが互いに融着される。このことは、第1の区分けセル42のフィルタリングによる取出しを意味している。
【0027】
次いで、フィルタポリゴン41が時計回り方向で90゜だけ回動させられる。y軸線yに対して平行に延びるカットラインとの重畳によって第2の区分けセル43が形成される。この第2の区分けセル43は、回動させられたx軸線x′に対して平行に、回動させられたy軸線y′に対して平行であるよりも大きく寸法設定されている。回動させられたx軸線x′は、図4に示したx軸線xから90゜だけ回動させられているので、第1の区分けセル42は第2の区分けセル43に対して垂直に配置されている(図5参照)。
【0028】
第2の区分けセル43はフィルタリングによって取り出され、メモリされる。
【0029】
引き続き、第1の区分けセル42と第2の区分けセル43とが接触している限りにおいて、第1の区分けセル42が第2の区分けセル43を通ってさらに分割される。この場合、第3の区分けセル44が形成される。この第3の区分けセル44は、隣り合って位置する第1の区分けセル42だけでなく、隣り合って位置する第2の区分けセル43にも隣接している(図6参照)。
【0030】
残留ポリゴンのために、この残留ポリゴンをほぼ長方形に分割することができるかが検査される。この長方形は第4の区分けセル45としてメモリされ、フィルタリングによって取り出される(図6参照)。
【0031】
残りのポリゴンは、カットラインとの重畳によって、ポリゴンの輪郭の不連続部でさらに分割される。この場合、メモリされる第5の区分けセル46が形成される(図7参照)。
【0032】
引き続き、最大寸法l=25μmを上回る寸法を備えた区分けセルが存在するかどうかが検査される。この最大寸法を上回る区分けセルは、n=L/lで長方形または台形に分割される。この場合、Lは本来の区分けセルの長さである。これによって、l以下の長さを備えた長方形または台形しか残らなくなる。
【0033】
たとえば15μmの最小寸法よりも小さい長さを備えた区分けセルが、隣り合って位置する区分けセルに融着される。得られた区分けセルの寸法が最大寸法より大きかったとしても、この区分けセルは、ほぼ同じ大きさの区分けセルに分割される。
【0034】
集積回路を製造するために、回路デザインSEから出発してコンピュータによってレイアウトLOが作成される(図8参照)。回路網抽出NEのための制御が提供される抽出プログラムEPによって、レイアウトLOから配線網の座標が抽出され、データベースDBにメモリされる。フィルタポリゴンを作成しかつ区分けするためのプログラムPFPによって、選択的な配線網のためにフィルタポリゴンが規定される。さらに、フィルタポリゴンを規定しかつ区分けするためのプログラムPFPによって、区分けセルへのフィルタポリゴンの分割が実施される。配線網を選択するための情報と、フィルタポリゴンを規定するための情報と、区分けするための情報とがパラメータファイルPDから取り出される。このパラメータファイルPDは特に、フィルタポリゴンを選択的な配線網の輪郭に対して増加させる設定可能な幅wと、最大寸法lと、区分けセルのための最小寸法とを有している。
【0035】
さらなるプログラム実行が、区分けセルPZi(i=1,2,…,n)に対して並行して行われる。各区分けセルPZiのために、別の配線網のどの部分が区分けセルとオーバラップするのかということが規定される。3次元モデリング3DMと呼ばれるこのステップはデータベースDBを基礎として行われる。引き続き、各区分けセルPZiのために、区分けセルPZiにオーバラップする別の配線網の部分に対する選択的な配線網の容量が算出される。この算出は、フィールドソルバ(Fieldsolver)FSと呼ばれるプログラムによって行われる。
【0036】
区分けセルPZi(i=1,2,…,n)のための容量算出の結果は容量リストKLとして出力される。この容量リストKLは、アナログ式の回路シミュレータによって処理することができるフォーマット内に出力され得る。このようなフォーマットはSPICE回路網リストという名で慣用されている。
【0037】
引き続き、容量リストKLの、算出された容量が、比較ステップVSにおいて回路デザインSEの容量と比較される。この比較は、たとえば、回路デザインSEにおいて要求された、信号の時間特性につき比較される。検査ステップPでは、容量リストKLの、算出された容量と、回路デザインSEの容量との間の合致が存在しているかが検査される。両容量が合致していない場合には、最適化ステップOにおいてレイアウトLOが変更される。変更されたレイアウトLOから出発して、引き続き、検証するための方法が新たに実施される。両容量が合致している場合には、検証されたレイアウトLOから出発してマスク製造MHが実施される。この場合、集積回路を科学技術的に実現するために必要となる全てのマスクセットが形成される。こうして製造されたマスクを使用して、集積回路の製造HISが行われる。
【0038】
図9では、算出された容量Cと、区分けセルの長さlとの関係を知ることができる。区分けなしでは、すなわち無限の大きさのlのためには、10.3fFの容量が得られる。図9では、区分けセルの、25μmよりも大きな長さのためには、容量の不連続部が最大で5%であるということを知ることができる。フィルタポリゴンを選択的な配線網に対して両辺で増大させる幅wは5μmである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 所属のフィルタポリゴンを備えた線状の配線網を示す図である。
【図2】 所属のフィルタポリゴンと、このフィルタポリゴンにオーバラップする別の配線網の部分とを備えた複雑な配線網を示す図である。
【図3】 フィルタポリゴンを、区分けのためのカットラインと共に示す図である。
【図4】 第1の区分けセルを確定した後のフィルタポリゴンを示す図である。
【図5】 第2の区分けセルを確定した後のフィルタポリゴンを示す図である。
【図6】 第3の区分けセルと第4の区分けセルとを確定した後のフィルタポリゴンを示す図である。
【図7】 第5の区分けセルを確定した後のフィルタポリゴンを示す図である。
【図8】 集積回路を製造するための実行チャートを示す図である。
【図9】 線状の配線網の容量を、1つの区分けセルの長さの関数として示す図である。
【符号の説明】
11 配線網、 12 フィルタポリゴン、 13 区分けセル、 21 配線網、 22 フィルタポリゴン、 23 区分けセル、 24 部分、 31 フィルタポリゴン、 32 カットライン、 41 フィルタポリゴン、 42 区分けセル、 43 区分けセル、 44 区分けセル、 45 区分けセル、 46 区分けセル、 b 幅、 L 長さ、 l 長さ、 w 幅、 x,x′ x軸線、 y,y′ y軸線

Claims (6)

  1. 集積回路を作成する方法において、
    −回路デザインから出発して、コンピュータによって、配線網を有するレイアウトを作成し
    レイアウトをコンピュータによって検証するために、レイアウト内に含まれている前記選択された配線網に対してレイアウト内に含まれている別の配線網に関する容量を次のように算出する;すなわち、
    前記レイアウトにおける多数の配線網から1つの配線網を選択し、
    前記選択した配線網の形状を取り囲むフィルタポリゴンを規定し、この場合、フィルタポリゴンの寸法が、選択した配線網の寸法に比べて、設定した幅だけ増加されており、
    前記選択した配線網に対して、区分けセルへのフィルタポリゴンの分割を、それぞれフィルタポリゴンの輪郭における不連続部と交差する垂直なカットラインと水平なカットラインを使用して行い、
    それぞれフィルタポリゴンにおける区分けセルとオーバラップする別の配線網の部分を規定し、
    各区分けセルごとに、前記選択した配線網と、前記フィルタポリゴンとオーバラップする別の配線網の部分との間の容量を規定することにより、前記選択された配線網に対して別の配線網に関する容量を算出し、
    −該容量を回路デザインと比較し、ずれが生じた場合にレイアウトを最適化し、
    −検証したレイアウトから出発してマスクセットを作成し、該マスクセットを、集積回路を作成するために使用する
    ことを特徴とする、集積回路を作成する方法。
  2. −フィルタポリゴンの寸法を、設定した最大寸法と比較し、
    −フィルタポリゴンの寸法が、設定した最大寸法よりも大きく寸法設定されている場合に、フィルタポリゴンを、最大寸法を上回らない寸法を備えた区分けセルに分割し、
    −区分けセルにつき、選択した配線網と、各区分けセルとオーバラップする別の配線網の部分との間の容量を算出する、請求項記載の方法。
  3. 設定した最小寸法よりも小さく寸法設定されている寸法を備えた区分けセルの1つを、隣り合って位置する区分けセルと接合する、請求項1記載の方法。
  4. −レイアウト内に含まれている複数の選択した配線網に対して、レイアウト内に含まれている全ての別の配線網に関する容量を、
    −選択した各配線網の形状を取り囲むフィルタポリゴンをそれぞれ規定し、この場合、フィルタポリゴンの寸法が、選択した配線網の寸法に比べて、設定した幅だけ増加されており、
    −各フィルタポリゴンとオーバラップする全ての別の配線網の部分をそれぞれ規定し、
    −選択した配線網と、各フィルタポリゴンとオーバラップする全ての別の配線網の部分との間の容量をそれぞれ規定する
    ことによって算出する、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証するための装置において、
    −1つのプロセッサユニットが設けられており、該プロセッサユニットが、
    前記レイアウトにおける多数の配線網から1つの配線網を選択し、
    前記選択した配線網の形状を取り囲むフィルタポリゴンを規定する手段と、ただし、フィルタポリゴンの寸法が、選択した配線網の寸法に比べて、設定した幅だけ増加されており、
    前記選択した配線網に対して、区分けセルへのフィルタポリゴンの分割を、それぞれフィルタポリゴンの輪郭における不連続部と交差する垂直なカットラインと水平なカットラインを使用して行い、それぞれフィルタポリゴンにおける区分けセルとオーバラップする別の配線網の部分を規定する手段と、
    各区分けセルごとに、前記選択した配線網と、前記フィルタポリゴンとオーバラップす る別の配線網の部分との間の容量を規定することにより、前記選択された配線網に対して別の配線網に関する容量を算出するための手段とを有していることによって、
    レイアウト内に含まれている選択した配線網に対して、レイアウト内に含まれている別の配線網に関する容量が算出されるように前記プロセッサユニットが構成されていることを特徴とする、集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証するための装置。
  6. −複数のプロセッサユニットが設けられており、該プロセッサユニットにおいて、レイアウト内に含まれている複数の選択した配線網のそれぞれ1つに対して、レイアウト内に含まれている全ての別の配線網に関する容量が、
    −選択した各配線網の形状を取り囲むフィルタポリゴンがそれぞれ規定されるようになっており、フィルタポリゴンの寸法が、選択した配線網の寸法に比べて、設定された幅だけ増加されており、
    −各フィルタポリゴンとオーバラップする別の配線網の部分が規定されるようになっており、
    −選択した各配線網と、各フィルタポリゴンとオーバラップする別の配線網の部分との間の容量が規定されるようになっている
    ことによって算出可能である、請求項記載の装置。
JP2000594041A 1999-01-13 2000-01-03 集積回路のレイアウトをコンピュータによって検証する方法および装置ならびに該方法の、集積回路を製造するための使用 Expired - Fee Related JP3762866B2 (ja)

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