CN102147567B - 一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及65纳米集成电路的制造工艺和版图设计技术领域，公开了一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正(OPC)方法。该方法通过将层次化设计的概念引入到全芯片OPC修正过程中，将所有标准单元图形规则化，并在标准单元库构建的过程中对标准单元进行OPC，当全芯片版图得到以后，将其中的标准单元部分用OPC修正过的单元代替，从而不必再做全芯片打平方式的OPC，极大的降低了掩模数据存储量，有利于光刻分辨率增强，从而降低了生产误差，提高了芯片生产效率。

Description

一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法

技术领域

本发明涉及65纳米集成电路制造工艺和版图设计技术领域，具体涉及一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正(Optical Proximity Correction，OPC)方法。

背景技术

集成电路(Integrated Circuit，IC)制造技术按照甚至超过摩尔定律以每18个月集成度提高一倍的速度快速发展。但当集成电路的特征尺寸降到100纳米以下的时候，IC制造技术遇到了空前的挑战，其中一个重要的方面来自于制造中的光刻环节。芯片特征尺寸已经减小到小于光刻光源的波长，由于衍射效应，光刻仪器误差以及透镜的低通滤波效应，晶圆上的图形已无法和掩模上的图形保持一致。光学邻近效应校正(OpticalProximity Correction，OPC)作为应用最广泛的光刻分辨率增强技术(Resolution Enhancement Technology，RET)，已成为现在掩模(Mask)制造中修正光学失真的重要手段。

目前采用的OPC可分为两类，即基于规则的OPC(rule-based OPC)和基于模型的OPC(model-based OPC)。随着电路特征尺寸的不断缩小，版图图形之间的光学干扰越来越严重，精度上有明显优势的基于模型的OPC成为了一种必需。

基于模型的OPC有两个主要问题：1)复杂的算法和迭代导致其运算时间过长，尤其对于全芯片的OPC，直接影响芯片生产效率；2)芯片在OPC之后的数据存储量急剧增加，导致对数据存储设备的要求提高。然而，在数字芯片中，绝大部分电路是由标准单元构成的，其中有大量重复单元，只是由于它们邻近单元的不同导致了光刻环境的差异，从而产生了不同的OPC结果。

Gupta Puneet等人曾提出通过在标准单元的四周添加虚拟多晶硅来模拟单元的邻近光刻环境，从而使标准单元可以在不考虑其它邻近单元的情况下提前进行OPC，然而，虚拟多晶硅模拟邻近环境的能力有限，尤其是在特征尺寸进一步缩小的情况下。将一个标准单元分为核心区域和边界区域，核心区域不受邻近单元的光刻邻近效应干扰，而边界区域则需要在完成标准单元的拼接之后重新进行全芯片OPC，这种方法在一定程度上减少了OPC的计算量，但没有实现单元OPC结果的完全复用。

Pawlowski David M根据平行线条间的光刻影响占据主导的原则，只考虑水平方向标准单元之间的影响，通过考虑代表性的单元边界图形，对标准单元进行预先OPC，但相邻标准单元中的水平方向平行线条必然存在，导致垂直方向上的邻近单元之间的光学影响不可忽略，未考虑这种情况下的预先OPC必然使结果中存在一定数量的边沿放置误差(edgeplacement error，EPE)，同时，作者对光学邻近范围内的光学环境做了不同程度的简化，导致EPE进一步增加。

W Maly等人试图用将标准单元图形规则化的方法来实现预先OPC，但是系统的实施方法并未被提出。

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于Cell的层次化OPC方法，可以对标准单元进行预先OPC，然后应用到版图设计当中，避免了全芯片设计当中的繁琐和低效的处理方法，有利于高效的实现集成电路的制造。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术中全芯片OPC修正方法繁琐，芯片生产效率较低的问题，本发明提供了一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，该方法是在标准单元库构建的过程中对标准单元进行光学邻近效应校正，当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替，得到最终制造掩模的版图数据。

上述方案中，所述在标准单元库构建的过程中对标准单元进行光学邻近效应校正，采用对所有标准单元图形规则化的方法，在该规则化方法中标准单元版图模型的高度相等，宽度为Wt或2Wt，其中Wt为最小单元宽度，2Wt为2倍最小单元宽度。

上述方案中，所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对于65纳米技术节点，只考虑一层邻近单元的影响，对每个标准单元预先作光学邻近效应校正时，只需要考虑其水平方向和垂直方向的四个单元的光学邻近影响，所有模块的光学邻近效应校正版本数目为[(n-m)n²+2mn](n+m)²，n的最高次项指数为5，m是宽度为2Wt的单元的数量，n是单元库中单元的种类数。

上述方案中，所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对于电路版图中的空缺单元，采用一种虚拟单元进行填充，该虚拟单元是用于将标准单元的电源和地连接起来，这种虚拟填充单元可以设计成在多晶硅层加虚拟多晶硅，在金属层加虚拟金属，这样，既可以祈祷连接电源和地的目的，又可以实现层密度的均匀。

上述方案中，所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对电路版图中的标准单元区域，整体加一圈虚拟单元，解决版图中的边界单元的光学邻近环境无法准确估计的问题。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果为：

本发明通过将层次化设计的概念引入到全芯片OPC修正过程中，使所有标准单元的图形规则化，在标准单元库构建的过程中对标准单元进行OPC，当全芯片版图得到以后，将其中的标准单元部分用OPC修正过的单元代替，从而不必再做全芯片打平方式的OPC，降低了掩模数据存储量，有利于光刻分辨率增强，从而降低了生产误差，提高了芯片生产效率。

附图说明

图1是传统标准单元拼接后的版图模型；

图2是垂直方向相邻标准单元间光学影响模型；

图3是图形规则化的理想标准单元拼接模型；

图4是标准单元光学邻近环境模型；

图5是改进的标准单元光学邻近环境模型。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，是将所有标准单元的图形规则化，使标准单元高度相等，宽度为Wt、2Wt，这样以来，版图拼接整齐，不会出现缝隙，降低了传统标准单元由于拼接间隙产生的光刻环境不确定性，使得标准单元库邻近环境可预知，有利于OPC。在标准单元构建的过程中对标准单元进行OPC处理。

参见图1，传统标准单元虽然高度是一致的，但是它们彼此之间的宽度却存在很大的差异，这导致了它们在版图拼接过程中出现了缝隙，使得单元的光学邻近环境变得复杂，尤其是垂直方向的光学邻近环境难以估计。

实际上，垂直方向的标准单元在对单元做OPC的过程中是必须考虑的。参见图2，标准单元中关键尺寸主要存在于多晶硅层和金属1，多晶硅层出现如图2所示的平行线条的情况较少，但是金属1中确实不可能完全避免的。

具体来说，本发明提供的基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，是在标准单元库构建的过程中对标准单元进行光学邻近效应校正，当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替，得到最终制造掩模的版图数据。

其中，所述在标准单元库构建的过程中对标准单元进行光学邻近效应校正，采用对所有标准单元图形规则化的方法，在该规则化方法中标准单元版图模型的高度相等，宽度为Wt或2Wt。

所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对于65纳米技术节点，只考虑一层邻近单元的影响，对每个标准单元预先作光学邻近效应校正时，只需要考虑其水平方向和垂直方向的四个单元的光学邻近影响，所有模块的光学邻近效应校正版本数目为[(n-m)n²+2mn](n+m)²，n的最高次项指数为5，m是宽度为2Wt的单元的数量，n是单元库中单元的种类数。

所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对于电路版图中的空缺单元，采用一种虚拟单元进行填充，该虚拟单元是用于将标准单元的电源和地连接起来，这种虚拟填充单元可以设计成在多晶硅层加虚拟多晶硅，在金属层加虚拟金属，这样，既可以祈祷连接电源和地的目的，又可以实现层密度的均匀。

所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对电路版图中的标准单元区域，整体加一圈虚拟单元，以解决版图中的边界单元的光学邻近环境无法准确估计的问题。

在本发明提供的基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法的具体处理过程中，是将水平方向和垂直方向的邻近标准单元都纳入考虑范围的情况下，布局布线器可能根据布线的需要将水平方向的标准单元拉开一定距离，如果将ROI考虑进来，根据Foundry提供的65纳米设计规则，即使一个反相器单元的高度和宽度也要远大于600纳米，所以，对于某一个标准单元，本发明所要考虑的情景就完全可以简化为如图4的情况，即考虑单元周围一层的邻近单元已经足够，其中单元1为准备做OPC的单元，2到9为它的邻近环境。然而，“2”，“4”，“7”，“9”四个corner单元中的图形相对于单元“1”中的图形来说，在水平和垂直方向都没有交叉重叠的图形，因此，透过“2”，“4”，“7”，“9”四个单元中的图形的光波很难影响到“1”中的图形。因此本发明只考虑“3”“5”“6”“8”这四个邻近环境，如图5。如果标准单元库中存在n种单元，其中m种单元的宽度为2Wt，那么对于某一个单元预先进行OPC的话，这个单元的OPC版本将为[(n-m)n²+2mn](n+m)²种。对于邻近单元中的空白单元，本发明用一个有虚拟填充物的单元代替。对于电路边缘部分的标准单元，其一侧或者两侧没有其他标准单元，这时的光学邻近环境无法估测。本发明采用在电路的整个标准单元模块周圈加虚拟填充单元的方法来解决。

参见图3，图3是图形规则化的理想标准单元拼接模型，将所有标准单元的图形规则化，使标准单元高度相等，宽度为Wt、2Wt。这样以来，版图拼接整齐，不会出现缝隙，降低了传统标准单元由于拼接间隙产生的光刻环境不确定性，使得标准单元库邻近环境可预知，有利于OPC，并在标准单元构建的过程中对标准单元进行OPC处理。

本发明提出了改进的基于Cell的OPC模型，不仅考虑了水平方向标准单元之间的光刻影响，而且考虑了垂直方向标准单元之间的影响。如图4所示，图4是标准单元光学邻近环境模型。所有标准单元的高度和宽度都相同，只考虑一层邻近单元的影响。在对每个标准单元预先做OPC时，要考虑标准单元邻近的九个标准单元的所有可能情况，然而，“2”，“4”，“7”，“9”四个corner单元中的图形相对于单元“1”中的图形来说，在水平和垂直方向都没有交叉重叠的图形，因此，透过“2”，“4”，“7”，“9”四个单元中的图形的光波很难影响到“1”中的图形。

参见图5，图5是改进的标准单元光学邻近环境模型。本发明只考虑“3”“5”“6”“8”这四个邻近环境。如果标准单元库中存在n种单元，其中m种单元的宽度为2Wt，那么对于某一个单元预先进行OPC的话，这个单元的OPC版本将为[(n-m)n²+2mn](n+m)²种。对于电路版图中的空缺单元，采用一种特殊的虚拟单元进行填充。对电路版图中的标准单元区域，整体加一圈虚拟单元，以解决版图中的边界单元的光学邻近环境无法准确估计的问题。准备好所有可能情况下的OPC版本，以待电路原始版图得到后进行版图替换。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，其特征在于，该方法是在标准单元库构建的过程中采用对所有标准单元图形规则化的方法对标准单元进行光学邻近效应校正，在该规则化方法中标准单元版图模型的高度相等，宽度为Wt或2Wt，其中Wt为最小单元宽度，2Wt为2倍最小单元宽度；其中，考虑该标准单元水平方向和垂直方向的四个邻近单元的光学邻近效应影响，所有标准单元的校正版本数目为[(n-m)n²+2mn](n+m)²，m是宽度为2Wt的单元的数量，n是单元库中单元的种类数；

当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替，得到最终制造掩模的版图数据。

2.根据权利要求1所述的基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，其特征在于，该方法应用于65纳米技术节点，在对每个标准单元预先作光学邻近效应校正时，考虑一层邻近单元的影响。

3.根据权利要求1所述的基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对于电路版图中的空缺单元，采用一种虚拟单元进行填充，该虚拟单元是用于将标准单元的电源和地连接起来。

4.根据权利要求3所述的基于Cell的层次化光学邻近效应校正方法，其特征在于，所述当得到电路的原始版图时，将原始版图中的标准单元部分用相应的进行了光学邻近效应校正的标准单元代替的步骤中，对电路版图中的标准单元区域，整体加一圈虚拟单元，解决版图中的边界单元的光学邻近环境无法准确估计的问题。

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