CN102495925B - 一种实现冗余金属填充模板的方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及版图设计技术，公开了一种实现冗余金属填充模板的方法及其系统，该方法包括：获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度；依据所述填充区域的长度和宽度以及所述冗余金属块的长度和宽度计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数；依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行数和列数计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距；依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行间距和列间距，获取所述填充区域中的冗余金属填充模板。利用本发明能够准确控制冗余金属块的大小和均匀性，提高芯片的良品率和性能。

Description

一种实现冗余金属填充模板的方法及其系统

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺和版图设计技术领域，具体涉及一种实现冗余金属填充模板的方法及其系统。

背景技术

目前，集成电路大多是多层结构，在这种结构中，金属互连线和电介质层的厚度波动对集成电路性能和良品率的影响十分关键。如果每层的平坦化不好，那么不仅会使同层金属互联和电介质厚度严重不均匀，还会因为层数的增加产生叠加效应，严重的话会造成芯片失效。目前，集成电路制造工艺中采用的大多是化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺来实现铜金属表面的平坦化。CMP工艺借助抛光液的化学腐蚀作用以及超微粒子的研磨作用在被抛光的介质表面形成光洁平坦表面。CMP工艺能够对多层金属互联结构的层间电介质、浅沟槽隔离、镶嵌金属以及多晶硅等进行全局平坦化，满足了芯片制造过程中队平坦化精度的要求，这项技术是目前唯一能够实现全局平坦化的技术。

CMP工艺的效果不仅与CMP工艺参数有关，还与被抛光的芯片版图上的图形密切相关，比如金属互连线的密度、线宽和线间距等。由于版图上分布在不同区域的金属互连线存在差异，导致经过CMP工艺之后版图上出现金属蝶形和氧化层腐蚀，因此，CMP工艺很难获得均匀统一的抛光效果，造成金属互连线或者层间电介质在不同位置的高度存在差异，影响芯片的性能。要提高芯片的良品率和性能，必须改善版图图形的均匀性。目前，制造工艺中用来改善版图图形均匀性的方法是在版图的空白区域填充冗余金属(Dummy Fill)，如图1所示。

现有技术中，模拟电路版图设计的自动化程度较低，对于版图中金属密度指标的实现主要依靠设计者在金属互连线201以外的空白区域手动绘制冗余金属块202，逐块依次填入芯片的空白区域，如图2所示。传统方法中，主要通过以下步骤填充冗余金属，如图3所示：

步骤301：绘制冗余金属块；

步骤303：将冗余金属填入版图空余区域；

步骤303：重复拷贝后放置金属；

步骤304：互连线设计规则检查；

步骤305：判断冗余金属块尺寸是否满足互连线设计规则，如果是，进入步骤307；如果否，进入步骤306；

步骤306：修改冗余金属线宽、间距，再次进行互连线设计规则检查；

步骤307：判断冗余金属块密度是否满足要求，如果是，进入步骤308；如果否，重新绘制冗余金属块；

步骤308：冗余金属块尺寸满足设计规则。

但是采用这种方法，一方面不能准确控制冗余金属块的大小，容易造成冗余金属块过大导致电荷积累，给电路带来较大的寄生电容；或者冗余金属块过小，满足不了整体的金属密度要求；

另一方面，在填充区域填充的几个冗余金属块之间容易出现互连线设计规则违规，造成填充-互连线设计规则检查-修改-重新填充的反复迭代，如图3所示；再次，该方法无法精确控制填充的冗余金属块的均匀性，无法达到较好的冗余金属填充效果。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种冗余金属填充模板的方法及其系统，以克服现有技术模拟电路版图设计中冗余金属块填充效果不好的缺陷，提高冗余金属填充的准确度和均匀性，提高芯片的良品率和性能。

为此，本发明实施例提供以下技术方案：

一种实现冗余金属填充模板的方法，包括：

获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度；

依据所述填充区域的长度和宽度以及所述冗余金属块的长度和宽度计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数；

依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行数和列数计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距；依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行间距和列间距，获取所述填充区域中的冗余金属填充模板。

优选地，在所述计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数之前，还包括：

判断所述冗余金属块的长度和宽度是否在预先设定的长度和宽度范围内，如果否，则将所述冗余金属块的长度和宽度调整到所述预先设定的长度和宽度范围内。

优选地，所述将所述冗余金属块的长度和宽度调整到所述预先设定的长度和宽度范围内，包括：

如果所述冗余金属块的长度和宽度小于所述预先设定的长度和宽度的最小值，则将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最小值；

如果所述冗余金属块的长度和宽度大于所述预先设定的长度和宽度的最大值，则将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最大值。

优选地，所述计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数，包括：

对向下取整得到所述冗余金属块的行数Row；

对向下取整得到所述冗余金属块的列数Col；

其中，TW为所述填充区域的宽度，TL为所述填充区域的长度，W为所述冗余金属块的宽度，L为所述冗余金属块的长度，SW为所述预先设定的宽度，SL为所述预先设定的长度。

优选地，所述计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距，包括：

利用以下公式计算相邻两列所述冗余金属块的行间距D_Row以及相邻两行所述冗余金属块的列间距D_Col：

$D_{\mathrm{Row}}=\frac{\mathrm{TL}-L\×\mathrm{Col}}{\mathrm{Col}+1};$

$D_{\mathrm{Col}}=\frac{\mathrm{TW}-W\×\mathrm{Row}}{\mathrm{Row}+1}.$

优选地，在所述获取所述填充区域中冗余金属填充模板之前，还包括：

计算冗余金属的填充密度，利用以下公式计算所述冗余金属的填充密度Den：

$\mathrm{Den}=\frac{(W\×L)\×(\mathrm{Row}\×\mathrm{Col})}{\mathrm{TW}\×\mathrm{TL}}.$

优选地，还包括：

将所述冗余金属填充模板保存。

一种实现冗余金属填充模板的系统，包括：

参数获取单元，用于获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度；

第一计算单元，用于依据所述填充区域的长度和宽度以及所述冗余金属块的长度和宽度计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数；

第二计算单元，用于依据所述填充区域的长度和宽度、冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行数和列数计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距；

填充模板获取单元，用于依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行间距和列间距，获取所述填充区域中的冗余金属填充模板。

优选地，所述系统还包括：

判断单元，用于判断所述冗余金属块的长度和宽度是否在所述预先设定的长度和宽度范围内；

调整单元，用于在所述判断单元判断所述冗余金属块的长度和宽度不在所述预先设定的长度和宽度范围内时，将所述冗余金属块的长度和宽度调整到预先设定的长度和宽度范围内。

优选地，所述调整单元包括：

第一调整子单元，用于在所述判断单元判断所述冗余金属块的长度和宽度小于所述预先设定的长度和宽度的最小值时，将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最小值；

第二调整子单元，用于在所述判断单元判断所述冗余金属块的长度和宽度大于所述预先设定的长度和宽度的最大值时，将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最大值。

优选地，所述第一计算单元，具体用于：

对向下取整得到所述冗余金属块的行数Row；

对向下取整得到所述冗余金属块的列数Col；

其中，TW为所述填充区域的宽度，TL为所述填充区域的长度，W为所述冗余金属块的宽度，L为所述冗余金属块的长度，SW为所述预先设定的宽度，SL为所述预先设定的长度。

优选地，所述第二计算单元，具体用于：

通过得到所述相邻两列冗余金属块的行间距D_Row；

通过得到所述相邻两行冗余金属块的列间距D_Col。

优选地，所述系统还包括：

第三计算单元，用于计算所述冗余金属的填充密度Den；

所述冗余金属的填充密度Den由得到。

优选地，所述系统还包括：

保存单元，用于将所述冗余金属填充模板保存。

与现有技术相比，本发明实施例提供一种实现冗余金属填充模板的方法及其系统，能够得到一种尺寸满足预先设定范围的冗余金属填充模板，便于准确控制冗余金属块的大小、分布均匀性和冗余金属填充密度，避免冗余金属块尺寸过大或过小导致的电荷积累或无法达到整体的金属密度要求，避免冗余金属块之间出现互连线设计规则违规，提高冗余金属填充的准确度和均匀性，提高芯片的良品率和性能。

附图说明

图1是现有技术中填充冗余金属之后的版图示意图；

图2是现有技术中采用传统方法填充冗余金属之后的版图示意图；

图3是现有技术中采用传统方法填充冗余金属的流程图；

图4是本发明实施例填充冗余金属的流程图；

图5是本发明实施例未填充冗余金属的版图示意图；

图6是本发明实施例填充区域中冗余金属块的分布示意图；

图7是本发明实施例填充冗余金属之后的版图示意图；

图8是本发明实施例实现填充冗余金属模板系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图4所示，是本发明实施例填充冗余金属的流程图，包括以下步骤：

步骤401：获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度。

如图5所示，是本发明实施例未填充冗余金属的版图示意图。其中，501为金属互连线，502为填充区域，503为冗余金属块。如图5所示，TL为填充区域的长度，TW为填充区域的宽度，L为冗余金属块的长度，W为冗余金属块的宽度。

具体地，本发明实施例中填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度可以根据不同尺寸的版图而确定，也可以由代工厂的设计要求而确定。

需要说明的是，该方法还可以包括以下步骤：

判断冗余金属块的长度和宽度是否在预先设定的长度和宽度范围内，如果否，则将冗余金属块的长度和宽度调整到预先设定的长度和宽度范围内。

具体地，如果冗余金属块的长度和宽度小于预先设定的长度和宽度的最小值，则将冗余金属块的长度和宽度调整为预先设定的长度和宽度的最小值；

如果冗余金属块的长度和宽度大于预先设定的长度和宽度的最大值，则将冗余金属块的长度和宽度调整为预先设定的长度和宽度的最大值。

需要说明的是，预先设定的长度和宽度的范围可以是互连线设计规则的范围，或者在互连线设计规则的范围内，或者是代工厂具体设定的长度和宽度的范围。

步骤402：依据填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度计算填充区域中冗余金属块的行数和列数。

具体地，可以通过以下公式计算冗余金属块的行数和列数：

对向下取整得到冗余金属块的行数Row；

对向下取整得到冗余金属块的列数Col；

其中，SW为预先设定的宽度，SL为预先设定的长度。

需要说明的是，通过对数值进行向下取整得到冗余金属块的行数和列数，能够使冗余金属块的尺寸满足预先设定的长度和宽度的范围，避免冗余金属块的尺寸出现设计规则违规。

步骤403：依据填充区域的长度和宽度、冗余金属块的长度和宽度以及冗余金属块的行数和列数计算相邻两个冗余金属块的行间距和列间距。

如图6所示，是本发明实施例填充区域中冗余金属块的分布示意图，其中601为填充区域，602为冗余金属块，D_Row为相邻两列冗余金属块的行间距，D_Col为相邻两行冗余金属块的列间距。

具体地，可以通过以下公式计算相邻两列冗余金属块的行间距和相邻两行冗余金属块的列间距：

$D_{\mathrm{Row}}=\frac{\mathrm{TL}-L\×\mathrm{Col}}{\mathrm{Col}+1};$

$D_{\mathrm{Col}}=\frac{\mathrm{TW}-W\×\mathrm{Row}}{\mathrm{Row}+1}.$

需要说明的是，该方法还可以包括以下步骤：

计算冗余金属的填充密度，利用以下公式计算所述冗余金属的填充密度Den：

$\mathrm{Den}=\frac{(W\×L)\×(\mathrm{Row}\×\mathrm{Col})}{\mathrm{TW}\×\mathrm{TL}}.$

步骤404：依据填充区域的长度和宽度、冗余金属块的长度和宽度以及冗余金属块的行间距和列间距，获取填充区域中的冗余金属填充模板。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，填充区域中的冗余金属填充模板也可以依据填充区域的长度和宽度、冗余金属块的行间距和列间距以及冗余金属块的行数和列数获取。

如图7所示，是本发明实施例填充冗余金属之后的版图示意图，其中，701为金属互连线，702为填充区域，703为冗余金属块。由图7可以看出，通过本发明实施例的方法，能够得到一种尺寸满足预先设定范围的冗余金属填充模板，便于准确控制冗余金属块的大小、分布均匀性和冗余金属填充密度。

需要说明的是，该方法还包括：将冗余金属填充模板保存。

具体地，可以将冗余金属填充模板集成到包括二极管、三极管、MOS管、电阻以及电容等器件的工艺设计包中。之后，版图设计者可以调用工艺设计包中的冗余金属填充模板实现模拟电路版图设计中的冗余金属快速准确填充。

相应地，本发明实施例还提供一种实现冗余金属填充模板的系统，如图8所示，是该系统的结构示意图。

在该实施例中，实现冗余金属填充模板的系统800包括：参数获取单元801、第一计算单元802、第二计算单元803和填充模板获取单元804，其中：

参数获取单元801，用于获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度。

第一计算单元802，用于依据填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度计算填充区域中冗余金属块的行数和列数。

具体地，第一计算单元802可以按以下公式计算冗余金属块的行数和列数：

对向下取整得到所述冗余金属块的行数Row；

对向下取整得到所述冗余金属块的列数Col；

其中，TW为所述填充区域的宽度，TL为所述填充区域的长度，W为所述冗余金属块的宽度，L为所述冗余金属块的长度，SW为所述预先设定的宽度，SL为所述预先设定的长度。

第二计算单元803，用于依据填充区域的长度和宽度、冗余金属块的长度和宽度以及冗余金属块的行数和列数计算相邻两个冗余金属块的行间距和列间距。

具体地，第二计算单元803可以按以下公式计算相邻两列所述冗余金属块的行间距D_Row以及相邻两行所述冗余金属块的列间距D_Col：

$D_{\mathrm{Row}}=\frac{\mathrm{TL}-L\×\mathrm{Col}}{\mathrm{Col}+1};$

$D_{\mathrm{Col}}=\frac{\mathrm{TW}-W\×\mathrm{Row}}{\mathrm{Row}+1}.$

填充模板获取单元804，用于依据填充区域的长度和宽度、冗余金属块的长度和宽度以及冗余金属块的行间距和列间距，获取填充区域中的冗余金属填充模板。

在本发明实施例中，该系统还可以包括判断单元和调整单元，其中：

判断单元，用于判断冗余金属块的长度和宽度是否在预先设定的长度和宽度范围内；

调整单元，用于在判断单元判断冗余金属块的长度和宽度不在预先设定的长度和宽度范围内时，将冗余金属块的长度和宽度调整到预先设定的长度和宽度范围内。

需要说明的是，调整单元可以包括：

第一调整子单元，用于在判断单元判断所述金属块的长度和宽度小于预先设定的长度和宽度的最小值时，将冗余金属块的长度和宽度调整为预先设定的长度和宽度的最小值；

第二调整子单元，用于在判断单元判断冗余金属块的长度和宽度大于预先设定的长度和宽度的最大值时，将冗余金属块的长度和宽度调整为预先设定的长度和宽度的最大值。

在本发明的其他实施例中，该系统还可以包括：

第三计算单元，用于计算冗余金属的填充密度Den，冗余金属的填充密度Den由得到。

需要说明的是，该系统还可以包括：

保存单元，用于将冗余金属填充模板保存。

与现有技术相比，本发明实施例提供一种实现冗余金属填充模板的方法及其系统，能够得到一种尺寸满足预先设定范围的冗余金属填充模板，便于准确控制冗余金属块的大小、分布均匀性和冗余金属填充密度，避免冗余金属块尺寸过大或过小导致的电荷积累或无法达到整体的金属密度要求，避免冗余金属块之间出现互连线设计规则违规，提高冗余金属填充的准确度和均匀性，提高芯片的良品率和性能。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种实现冗余金属填充模板的方法，其特征在于，所述冗余金属填充模板用于实现模拟电路版图设计中的冗余金属快速准确填充，包括：

获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度；

依据所述填充区域的长度和宽度以及所述冗余金属块的长度和宽度计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数；

依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行数和列数计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距；

依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行间距和列间距，获取所述填充区域中的冗余金属填充模板；所述冗余金属填充模板集成到工艺设计包中；

所述计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数，包括：

对向下取整得到所述冗余金属块的行数Row；

对向下取整得到所述冗余金属块的列数Col；

其中，TW为所述填充区域的宽度，TL为所述填充区域的长度，W为所述冗余金属块的宽度，L为所述冗余金属块的长度，SW为预先设定的宽度，SL为预先设定的长度；

所述计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距，包括：

利用以下公式计算相邻两列所述冗余金属块的行间距D_Row以及相邻两行所述冗余金属块的列间距D_Col：

$D_{\mathrm{Row}}=\frac{\mathrm{TL}-L\×\mathrm{Col}}{\mathrm{Col}+1};$

$D_{\mathrm{Col}}=\frac{\mathrm{TW}-W\×\mathrm{Row}}{\mathrm{Row}+1}.$

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数之前，还包括：

判断所述冗余金属块的长度和宽度是否在预先设定的长度和宽度范围内，如果否，则将所述冗余金属块的长度和宽度调整到所述预先设定的长度和宽度范围内。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述冗余金属块的长度和宽度调整到所述预先设定的长度和宽度范围内，包括：

如果所述冗余金属块的长度和宽度小于所述预先设定的长度和宽度的最小值，则将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最小值；

如果所述冗余金属块的长度和宽度大于所述预先设定的长度和宽度的最大值，则将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最大值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述获取所述填充区域中冗余金属填充模板之前，还包括：

计算冗余金属的填充密度，利用以下公式计算所述冗余金属的填充密度Den：

$\mathrm{Den}=\frac{(W\×L)\×(\mathrm{Row}\×\mathrm{Col})}{\mathrm{TW}\×\mathrm{TL}}.$

5.一种实现冗余金属填充模板的系统，其特征在于，所述冗余金属填充模板用于实现模拟电路版图设计中的冗余金属快速准确填充，包括：

参数获取单元，用于获取填充区域的长度和宽度以及冗余金属块的长度和宽度；

第一计算单元，用于依据所述填充区域的长度和宽度以及所述冗余金属块的长度和宽度计算所述填充区域中所述冗余金属块的行数和列数；

第二计算单元，用于依据所述填充区域的长度和宽度、冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行数和列数计算相邻两列所述冗余金属块的行间距以及相邻两行所述冗余金属块的列间距；

填充模板获取单元，用于依据所述填充区域的长度和宽度、所述冗余金属块的长度和宽度以及所述冗余金属块的行间距和列间距，获取所述填充区域中的冗余金属填充模板；

保存单元，用于将所述冗余金属填充模板集成到工艺设计包中；

所述第一计算单元，具体用于：

对向下取整得到所述冗余金属块的行数Row；

对向下取整得到所述冗余金属块的列数Col；

其中，TW为所述填充区域的宽度，TL为所述填充区域的长度，W为所述冗余金属块的宽度，L为所述冗余金属块的长度，SW为预先设定的宽度，SL为预先设定的长度；

所述第二计算计算单元，具体用于：

通过得到所述相邻两列冗余金属块的行间距D_Row；

通过得到所述相邻两行冗余金属块的列间距D_Col。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

判断单元，用于判断所述冗余金属块的长度和宽度是否在所述预先设定的长度和宽度范围内；

调整单元，用于在所述判断单元判断所述冗余金属块的长度和宽度不在所述预先设定的长度和宽度范围内时，将所述冗余金属块的长度和宽度调整到预先设定的长度和宽度范围内。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述调整单元包括：

第一调整子单元，用于在所述判断单元判断所述冗余金属块的长度和宽度小于所述预先设定的长度和宽度的最小值时，将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最小值；

第二调整子单元，用于在所述判断单元判断所述冗余金属块的长度和宽度大于所述预先设定的长度和宽度的最大值时，将所述冗余金属块的长度和宽度调整为所述预先设定的长度和宽度的最大值。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，还包括：

第三计算单元，用于计算所述冗余金属的填充密度Den；

所述冗余金属的填充密度Den由得到。