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Title:
METHOD FOR DESIGNING SEMICONDUCTOR DEVICE AND LAYOUT DATA VERIFICATION PROGRAM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/114394
Kind Code:
A1
Abstract:
A design method of semiconductor device includes density verification of layout data at macro level in a semiconductor device, and performs density verification of layout data of the semiconductor device by arranging a virtual pattern of a predetermined step width on the periphery of a verification frame and moving the verification frame for which the virtual pattern is arranged sequentially at the predetermined step width. With such an arrangement, occurrence of density error (maximum density over) can be prevented for any verification frame.

Inventors:
KANAI DAI (JP)
Application Number:
PCT/JP2007/055558
Publication Date:
September 25, 2008
Filing Date:
March 19, 2007
Export Citation:
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Assignee:
FUJITSU MICROELECTRONICS LTD (JP)
KANAI DAI (JP)
International Classes:
G06F17/50; H01L21/82
Foreign References:
JP2001060212A2001-03-06
JP2005222214A2005-08-18
JP2003067441A2003-03-07
Attorney, Agent or Firm:
AOKI, Atsushi et al. (Toranomon 37 Mori Bldg.5-1, Toranomon 3-chome,Minato-k, Tokyo 23, JP)
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Claims:
 半導体装置におけるマクロレベルでのレイアウトデータの密度検証を含む半導体装置の設計方法であって、
 検証枠の周辺に対して所定のステップ幅の仮想パターンを配置し、
 前記仮想パターンが配置された前記検証枠を前記所定のステップ幅で順次移動し、前記半導体装置のレイアウトデータの密度検証を行うことを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項1に記載の半導体装置の設計方法であって、
 前記仮想パターンは、前記検証枠の周辺に沿って配置されることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項1または2に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記検証枠は、矩形形状であることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項1または2に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記検証枠は、正方形形状であることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項3または4に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記仮想パターンは、前記検証枠の4つ全ての辺の外側に前記所定のステップ幅でそれぞれ配置される仮想メタルパターンであることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項3または4に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記仮想パターンは、前記検証枠の1つの辺の内側に前記所定のステップ幅で配置される仮想メタルパターンであることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項5または6に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記仮想メタルパターンは、前記ステップ幅に含まれる最大面積のメタルパターンであることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項7に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記ステップ幅に含まれる最大面積のメタルパターンは、当該半導体装置に適用される設計ルール応じて規定されることを特徴とする半導体装置の設計方法。
 請求項1~8のいずれか1項に記載の半導体装置の設計方法において、
 前記レイアウトデータの密度が所定の基準を満たさない場合には、前記レイアウトを再配置することを特徴とする半導体装置の設計方法。
 コンピュータに、
 検証枠の周辺に対して所定のステップ幅の仮想パターンを配置させ、
 前記仮想パターンが配置された前記検証枠を前記所定のステップ幅で順次移動させることを実行させ、半導体装置のレイアウトデータの密度検証を行わせることを特徴とする半導体装置のレイアウトデータ検証プログラム。
Description:
半導体装置の設計方法およびレ アウトデータ検証プログラム

 本発明は、半導体装置の設計方法および イアウトデータ検証プログラムに関し、特 、半導体装置におけるマクロレベルでのレ アウトデータの密度検証を含む半導体装置 設計方法およびレイアウトデータ検証プロ ラムに関する。

 近年、半導体装置(LSI:半導体集積回路)は 層化が進み、また、CMP(Chemical Mechanical Polis hing)工程などのプロセス的な制約から配線の 坦性が求められている。そのため、例えば 物理検証時において、配線密度がある一定 基準値内に納まっているかどうかを検証す 密度検証(チップ領域を検証枠で区切って所 定の幅でステップさせる)を実施する必要が る。そして、配線密度がある一定の基準値 に納まっていなければ、配線レイアウトを 正する。

 従来の半導体装置のレイアウトデータ検 方法(設計方法)では、マクロレベルでの密 検証はエラー無しでパスしていてもマクロ 搭載したチップレベルでの密度検証を実施 ると開始原点の違い(密度検証枠へのパター の入り方の違い)から密度エラー(最大密度 ーバー)が生じることがあった。

 このような場合、品種個別で密度検証を スするようにマクロを作り直すためその都 修正工数が発生することになっていた。ま 、このような対応では、別の品種に同じマ ロを搭載した場合に再びエラーとなる可能 が有るため、本質的な解決にはなっていな った。

 ところで、従来、半導体装置のレイアウ データ検証をチェック対象のデータ量を減 して処理時間を短縮するために、機能ブロ クの外形枠から設計基準値の幅の図形デー 抽出領域を設定し、少なくとも一部が図形 ータ抽出領域に含まれるパターンデータを 出して抽出化データを作成し、他の各機能 ロックについても同様にして抽出化データ 作成し、配線ブロックの境界線から設計基 値の幅の配線データ抽出領域を設定し、少 くとも一部が配線データ抽出領域に含まれ パターンデータを抽出して配線抽出化デー を作成し、そして、すべての抽出化データ よび配線抽出化データに基づいて半導体装 全体のデザインルールチェックを行う半導 装置のレイアウトデータ検証方法が提案さ ている(例えば、特許文献1参照)。

特開平06-125007号公報

 前述したように、LSIの多層化が進みCMP工 といったプロセス的な側面などから配線の 坦性が求められてきており、配線密度を基 値(例えば、40%~60%%)以内に納める必要が出て きている。

 そして、従来の半導体装置のレイアウト ータ検証方法では、物理検証フェーズ(DRC: ザインルールチェック)において密度検証(例 えば、100μm×100μmの正方形形状の検証枠で区 り、10μmといった所定のステップ幅で検証 を順次移動させて行う密度検証)を実施して た。

 図1~図4は従来の半導体装置のレイアウト ータ検証方法における問題点を説明するた の図である。図1~図4において、参照符号100 チップ、200はマクロ(マクロA)、O1はチップ 原点、O2はマクロの原点、そして、Wは密度 証枠を示している。

 図1に示されるように、例えば、チップ( 導体装置:LSI)100の密度検証は、チップ100の原 点O1を基準として、この原点O1から所定のス ップ幅(例えば、10μm)だけ密度検証枠(100μm×1 00μmの正方形形状の検証枠)Wを順にシフト(移 )して行われる。ここで、密度検証は、通常 、左下の原点(O1)から右方向或いは上方向に め定められたステップ幅だけ密度検証枠Wを フトさせ、その密度検証枠W内に含まれる領 域のパターンに対して密度検証を行うように なっている。

 ところで、図2に示されるように、マクロ (マクロA)200の密度検証(マクロレベルの密度 証)は、通常、マクロ200における原点O2を基 として、この原点O2から所定のステップ幅だ け密度検証枠Wを順にシフトして行われる。

 しかしながら、マクロ200をチップ100上に 置する場合、マクロ200はチップ100上の任意 位置に配置されるため、チップ100の密度検 (チップレベルの密度検証)は、マクロ200の 点O2とは異なるチップ100の原点O1を基準とし 行われることになる。

 そのため、例えば、図3に示されるように (図3では、マクロ200の原点O2とチップ100の原 O1とがX軸方向(横方向)で異なる場合を示して いる)、N-1ステップおよびNステップによるマ ロレベル(200)での密度検証はエラー無しで ス(OK)していても、Xステップによるマクロを 搭載したチップレベル(100)での密度検証を実 した場合、開始原点のずれによる密度検証 Wへのパターンの入り方の違いから密度エラ ー(最大密度オーバーによる疑似エラー)が発 してしまう。

 具体的に、図3の例では、密度検証枠Wの 辺(左右の端)において、マクロレベルのN-1ス テップでは密度検証枠Wにメタルパターン(金 配線)M101が含まれ、また、マクロレベルのN テップでは密度検証枠WにメタルパターンM10 2が含まれて密度検証がOK(例えば、配線密度 最大密度60%以下)となっても、例えば、チッ レベルのXステップでは密度検証枠Wに両方 メタルパターンM101およびM102が含まれて密度 検証がエラーとなる(例えば、配線密度が最 密度60%をオーバーする)ことがあった。これ 、通常、マクロは、密度基準の上限ぎりぎ で作成しているためである。

 そして、従来、このようにチップレベル 密度検証で密度エラーが生じると、マクロ ベルに戻って(マクロ修正の出戻り)、品種 別でチップレベルの密度検証をパスするよ にマクロを作り直しており、その都度修正 数が発生していた。また、このような対応 は、別の品種に同じマクロを搭載した場合 再びエラーとなる可能性が有り、本質的な 決にはなっていなかった。

 これに対して、マクロ修正の出戻りを発 することなく密度検証の基準を満たす手法 して、マクロレベルの密度検証におけるス ップ幅を小さく(微細に)することが考えら る。図4は、それまでの10μmのステップ幅を1. 0μmのステップ幅に変更した例を示している

 図4に示されるように、例えば、マクロレ ベルの密度検証において、ステップ幅を1.0μm とした場合(N-1およびNステップ)にはOKとなる 域に対しても(N’ステップ)にはエラーが検 されることが分かる。

 しかしながら、マクロレベルの密度検証 おいて、単純にステップ幅を小さくして密 検証の基準を満たすためには、そのステッ 幅を、半導体装置の製造に使用する設計ル ルの最小グリッド(例えば、5nm)まで小さく る必要があるが、このように、ステップ幅 微細にすると、密度検証に要する時間が膨 なものとなるため実用上不可能である。

 このように、本来マクロレベルにおいて 無限の開始原点からの検証でも(任意の位置 の検証枠で切り出しても)密度基準を満たす 要があるが、TAT(Turn Around Time:工期)やツー の問題から実現不可能であり、或る1つの開 原点からの検証しか行っていないのが現状 ある。そのため、隣接するステップ間に存 する任意の開始位置での検証枠で密度基準 満たすことができておらず、検証不足領域 存在している。さらに、ステップ幅を微細 することは、密度検証に要する時間の増大 直結するため実用的ではない。

 従って、従来の半導体装置のレイアウト ータ検証方法(プログラム)は、密度上限ぎ ぎりで作成している場合、その他の開始原 からの検証にて密度エラーを発生させてし う可能性をマクロレベルで含んでいた。

 本発明は、上述した従来技術が有する課 に鑑み、いかなる検証枠でも密度エラー(最 大密度オーバー)を生じることがない半導体 置の設計方法およびレイアウトデータ検証 ログラムの提供を目的とする。

 本発明の第1の形態によれば、半導体装置 におけるマクロレベルでのレイアウトデータ の密度検証を含む半導体装置の設計方法であ って、検証枠の周辺に対して所定のステップ 幅の仮想パターンを配置し、前記仮想パター ンが配置された前記検証枠を前記所定のステ ップ幅で順次移動し、前記半導体装置のレイ アウトデータの密度検証を行うことを特徴と する半導体装置の設計方法が提供される。

 本発明の第2の形態によれば、コンピュー タに、検証枠の周辺に対して所定のステップ 幅の仮想パターンを配置させ、前記仮想パタ ーンが配置された前記検証枠を前記所定のス テップ幅で順次移動させることを実行させ、 半導体装置のレイアウトデータの密度検証を 行わせることを特徴とする半導体装置のレイ アウトデータ検証プログラムが提供される。

 本発明によれば、密度検証を修正した検 枠に基づいて行うので、密度エラー(最大密 度オーバー)を生じることがない、レイアウ データの密度検証を含む半導体装置の設計 法およびレイアウトデータ検証プログラム 提供することができる。

従来の半導体装置の設計方法における 題点を説明するための図(その1)である。 従来の半導体装置の設計方法における 題点を説明するための図(その2)である。 従来の半導体装置の設計方法における 題点を説明するための図(その3)である。 従来の半導体装置の設計方法における 題点を説明するための図(その4)である。 本発明に係る半導体装置の設計方法の 実施例を概略的に説明するための図である 本発明に係る半導体装置の設計方法の の実施例を概略的に説明するための図であ 。 図5および図6に示す各実施例をより詳 に説明するための図である。 図5に示す実施例をより詳細に説明する ための図である。 図6に示す実施例をより詳細に説明する ための図である。 図5に示す実施例の変形例を概略的に 明するための図である。 図6に示す実施例の変形例を概略的に 明するための図である。 本発明に係る半導体装置のレイアウト データ検証プログラムの処理の一例を説明す るためのフローチャートである。 本発明が適用される半導体装置のレイ アウトデータ検証プログラムを記録した媒体 の例を説明するための図である。

符号の説明

 10  処理装置
 11  演算処理装置本体
 12  処理装置側メモリ
 20  プログラム(データ)提供者
 21  プログラムを格納する手段(回線先メモ リ)
 30  可搬型記録媒体
 100  チップ(半導体装置)
 200  マクロ
 W  検証枠
 M11~M14,M21  仮想メタルパターン
 Ws  ステップ幅

 以下、本発明に係るレイアウトデータの 度検証を含む半導体装置の設計方法および イアウトデータ検証プログラムの実施例を 添付図面を参照して詳述する。

 図5は本発明に係る半導体装置の設計方法 の一実施例を概略的に説明するための図であ る。図5において、参照符号Wは検証枠、Wdは 証枠幅、Wsはステップ幅、そして、M11~M14は 想メタルパターンを示している。

 図5に示されるように、本実施例の半導体 装置の設計方法において、検証枠Wは正方形 状とされ、この正方形形状の検証枠Wの各辺( 4つの辺)の外側にはステップ幅Wsの仮想メタ パターンM11~M14がそれぞれ配置されている。

 ここで、メタルパターンの密度Dm1は、仮想 タルパターンM11~M14を合計した面積をS1とし 検証枠W内で抽出されたメタルパターンの面 積S0とすると、
   Dm1=(S0+S1)/(Wd+2Ws) 2
 として表される。

 すなわち、図5に示す実施例では、マクロ レベル検証時に密度検証枠Wの外周(4つの辺の 外側)にステップ幅分Wsの仮想メタルパターン M11~M14を配置し、メタルパターンM11~M14が存在 ると見なして密度検証が実施される。

 図6は本発明に係る半導体装置の設計方法 の他の実施例を概略的に説明するための図で ある。

 図6に示されるように、本実施例の半導体 装置の設計方法において、検証枠Wは正方形 状とされ、この正方形形状の検証枠Wの1つの 辺の内側に、ステップ幅Wsの仮想メタルパタ ンM21が配置されている。

 ここで、メタルパターンの密度Dm2は、仮想 タルパターンM21の面積をS2とし、検証枠W内 抽出されたメタルパターンの面積S0とする 、
   Dm2=(S0+S2)/Wd 2
 として表される。

 すなわち、図6に示す実施例では、マクロ レベル検証時に密度検証枠Wの1つの辺の内側 ステップ幅分Wsの仮想メタルパターンM21を 置し、メタルパターンM21が存在すると見な て密度検証が実施される。

 図7は図5および図6に示す各実施例をより詳 に説明するための図である。
 図7に示されるように、例えば、適用される マスクの設計ルールで規定される金属配線幅 の最大値を0.8μmで空隙(間隔)の最小値を0.15μm とし、さらに、検証枠の幅(一辺)を100μmでス ップ幅を1.0μmとすると、1.0μmのステップ幅 中には、少なくとも0.15μmの空隙が含まれる ことになる。

 すなわち、ステップ幅1.0μmの全てを仮想 タルとしなくとも、設計ルールにより規定 れるステップ幅中の最大のメタル領域((1.0-0 .15)/1.0=0.85:85%)が決まる。従って、ステップ幅 の全てを仮想メタルとせずに、ステップ幅の 85%を仮想メタルとすれば十分である。

 このように、所定のステップ幅内で取り る最大面積の仮想メタルを考慮して密度検 を実施することにより、任意の原点に基づ 検証ステップおよび検証枠での密度エラー( 最大密度エラー)を防ぐことが可能となる。

 なお、例えば、ステップ幅をメタル領域 りも小さく設定する場合には、ステップ幅 全てを仮想メタルとする必要が生じること なる。

 図8は図5に示す実施例をより詳細に説明す ための図である。
 図8と前述した図3との比較から明らかなよ に、検証枠Wの4つの辺の外側に対して所定の ステップ幅の仮想パターンを配置し、その仮 想パターンが配置された検証枠を所定のステ ップ幅で順次移動してレイアウトデータの密 度検証を行う。これにより、任意の原点に基 づく検証ステップおよび検証枠による密度エ ラーの発生を未然に防ぐことが可能になる。

 ここで、図7を参照して説明したように、 所定のステップ幅における仮想メタルパター ンは、適用される設計ルールにより規定され るステップ幅に含まれる最大面積のメタルパ ターンとすることができる。

 図9は図6に示す実施例をより詳細に説明 るための図である。図9において、ステップ Ws=Wa+Wbとする。

 図9において、レイアウトデータの密度検 証は、所定のステップ幅Ws(=Wa+Wb)内に存在す 配線パターンの変化分による密度変動を一 のステップで検出する必要がある。従って 所定のステップ幅Ws内で取り得る最大面積の 仮想メタル分を加味した密度検証を実施する ことにより、任意の検証枠での密度エラーを 防ぐことができる。

 図10は図5に示す実施例の変形例を概略的に 明するための図である。
 図5(図8)に示す実施例では、検証枠Wを正方 形状としたが、この検証枠Wは、図10に示さ るように、隣接する辺の長さが異なる矩形 状としても良い。矩形形状の検証枠Wを使用 てレイアウトデータの密度検証を行う場合 も、検証枠Wの4つの辺の外側に対して所定 ステップ幅の仮想パターンM11~M14を配置し、 の仮想パターンが配置された検証枠Wを所定 のステップ幅で順次移動してレイアウトデー タの密度検証を行うことにより、任意の検証 枠での密度エラーを防ぐことができる。

 図11は図6に示す実施例の変形例を概略的に 明するための図である。
 図6(図9)に示す実施例では、検証枠Wを正方 形状としたが、この検証枠Wは、図11に示さ るように、隣接する辺の長さが異なる矩形 状としても良い。矩形形状の検証枠Wを使用 てレイアウトデータの密度検証を行う場合 も、検証枠Wの1つの辺の内側に対して所定 ステップ幅の仮想パターンM21を配置し、そ 仮想パターンが配置された検証枠Wを所定の テップ幅で順次移動してレイアウトデータ 密度検証を行うことにより、任意の検証枠 の密度エラーを防ぐことができる。

 なお、図10および図11の各変形例において 、検証枠Wの縦方向および横方向のステップ は同一のWsとしなくとも良い。この場合には 、縦方向および横方向のそれぞれのステップ 幅分の仮想パターンをそれぞれ検証枠Wの上 の辺の外側および左右の辺の外側に配置し 縦方向および横方向の各ステップ幅で順次 動してレイアウトデータの密度検証を行う とになる。

 また、図10および図11に示すような矩形形 状の検証枠Wを使用する場合においても、図7 参照して説明したように、所定のステップ における仮想メタルパターンは、適用され 設計ルールにより規定されるステップ幅に まれる最大面積のメタルパターンとするこ ができるのはいうまでもない。

 図12は本発明に係る半導体装置のレイア トデータ検証プログラムの処理の一例を説 するためのフローチャートである。

 図12に示されるように、半導体装置のレ アウトデータ検証処理が開始されると、ま 、ステップST1において、GDS(設計データ)から 検証用データを入力し、ステップST2に進んで 、密度検証条件(ステップ値)を設定する。

 すなわち、ステップST2では、ステップ値 設定し、その設定されたステップ値に応じ 想配置面積情報(テーブル)により、マスク 計ルールにより取りうる最大面積値が求め れる。具体的に、例えば、ステップ値がW1,W2 ,…のとき、マスク設計ルールにより取りう 最大面積値はS1,S2,…となる。

 そして、ステップST3に進んで、密度検証を 行する。ここで、図5を参照して説明したよ うに、メタルパターンの密度Dm1は、検証枠内 抽出面積(検証枠W内で抽出されたメタルパタ ンの面積)をS0とし、仮想配置面積(仮想メタ ルパターンを合計した面積)をS1とし、検証枠 幅をWdとし、そして、ステップ幅をWsとする 、
   Dm1=(S0+S1)/(Wd+2Ws) 2
 として表される。
 ここで、上記の密度がある一定の基準値内 納まっていなければ、配線レイアウトを修 する。

 図13は本発明が適用される半導体装置の イアウトデータ検証プログラムを記録した 体の例を説明するための図である。図13にお いて、参照符号10は処理装置、20はプログラ (データ)提供者、そして、30は可搬型記録媒 を示している。

 本発明は、例えば、図13に示すような処 装置10に対するプログラム(データ)として与 られ、処理装置10により実行される。処理 置10は、プロセッサを含む演算処理装置本体 11、および、演算処理装置本体11に対してプ グラム(データ)を与え或いは処理された結果 を格納する処理装置側メモリ(例えば、RAM(Rand om Access Memory)やハードディスク)12等を備え 。処理装置10に提供されたプログラムは、ロ ーディングされて処理装置10のメインメモリ で実行される。

 プログラム提供者20は、プログラムを格 する手段(回線先メモリ:例えば、DASD(Direct Ac cess Storage Device))21を有し、例えば、インタ ネット等の回線を介してプログラムを処理 置10に提供し、或いは、CD-ROMやDVD等の光ディ スクまたは磁気ディスクや磁気テープといっ た可搬型記録媒体30を介して処理装置10に提 する。本発明に係る半導体装置のレイアウ データ検証プログラムを記録した媒体は、 記の処理装置側メモリ12、回線先メモリ21、 よび、可搬型記録媒体30等の様々なものを むのはいうまでもない。

 以上、詳述したように、本発明によれば マクロレベルで全ての開始原点において密 基準を満たすことができるため、チップレ ルにて開始原点の違いによる密度エラーの 生を回避することができる。また、1つの開 始原点からの検証を実施することにより、無 限に存在する開始原点での検証と同精度の密 度検証が可能となる。さらに、ステップ幅を 変更しても密度基準をステップ幅に応じて変 更する必要が無い。そして、マクロレベルの 密度検証時に、最小ステップ値(最小設計グ ッド値)に設定しなくても処理可能な時間内 の高精度の密度検証を行うことが可能とな 。

 本発明は、様々な半導体装置のレイアウ データを検証するために適用することがで 、特に、レイアウトデータをマクロレベル 密度検証する半導体装置の設計方法および イアウトデータ検証プログラムとして好適 ものである。