DE10149021A1

DE10149021A1 - Datenverarbeitungssystem zum Entwurf eines Layouts einer integrierten elektronischen Schaltung aus einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen

Info

Publication number: DE10149021A1
Application number: DE10149021A
Authority: DE
Inventors: Uwe Martin Ernst Mueller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-17
Anticipated expiration: 2021-09-29
Also published as: US20030070152A1; US6842887B2; DE10149021B4

Abstract

Das Datenverarbeitungssystem umfasst einen Datenspeicher, in dem Daten gespeichert sind, die einen Satz vorbestimmter geometrischer Grundformen sowie einen Satz auf die geometrischen Grundformen anwendbarer geometrischer Operationen speichert. Die geometrischen Grundformen bilden Platzhalter für elektronische Bauelemente im Layout. Das heißt, jedes Bauelement ist durch eine geometrische Grundform oder eine Kombination mehrerer geometrischer Grundformen repräsentiert. Die Grundformen können beim Layoutentwurf durch Anwendung der geometrischen Operationen verändert werden. Dadurch ist ein großer Freiraum beim Entwurf geschaffen. Andererseits werden zur Verifikation des Layoutentwurfs die unveränderten ursprünglichen Grundformen untersucht. Dadurch wird die Verifikation vereinfacht und "Dummy"-Fehler, die häufig eine Folge der Komplexität eines Entwurfs sind, vermieden.

Description

Zu Beginn des Herstellungsprozesses von hochintegrierten elektronischen Schaltungen steht der Layoutentwurf, durch welchen die Funktionalität der Schaltung bestimmt werden soll. Durch das Layout wird die physische Umsetzung der Schaltung auf einem Silizium-Wafer festgelegt. Bekannte Verfahren zur Herstellung der Schaltung auf dem Wafer basieren auf Lithographie, d. h. dass unter anderem das Schaltungslayout erst auf eine Maske und anschliessend durch Belichtung der Maske auf den Wafer abgebildet wird.
Insgesamt erfolgt die Herstellung eines Chips in vielen Schritten. Jeder der Herstellungsschritte weist eine intrinsische Ungenauigkeit auf, die idealerweise bereits beim Layoutentwurf berücksichtigt werden sollte. Dazu sind Regeln bereitgestellt (sogenannte Design- oder Layoutregeln), die beim Layoutentwurf beachtet werden müssen, um eine tatsächliche spätere Herstellbarkeit des Layouts sicherzustellen. Beispielsweise können solche Layoutregeln den Mindestabstand zweier Transistoren oder die Breite von Metallbahnen bestimmen.
Nach Fertigstellung des Layoutentwurfes wird das Layout nach diesen Layoutregeln geprüft und gegebenenfalls korrigiert. Dieser Schritt wird Verifikation genannt und wird durch Computer durchgeführt. Da die Bauelemente einer integrierten Schaltung im Layout durch Polygone dargestellt sind, beziehen sich die Layoutregeln auf die geometrischen Eigenschaften der Polygone sowie deren geometrische Verhältnisse untereinander. Beispielsweise ist eine aus einem p-leitenden und einem n-leitenden Gebiet bestehende Diode im Layout durch aneinanderstossende Rechtecke dargestellt.
Eine Layoutregel kann sich im einfachsten Fall auf ein einziges Mass beziehen. Komplexe Layoutregeln hingegen stellen eine grosse Anzahl von Massen zueinander in Beziehung. Während einfache Layoutregeln noch zumeist durch einen einzigen Befehl der Verifikationssoftware implementierbar sind, benötigt die Implementierung komplexer Layoutregeln zahlreiche Befehle, wobei die Zahl der Befehle mit der Komplexität der Layoutregeln zunimmt. Dies ist deshalb problematisch, da schon die Abarbeitung eines einzelnen Befehls eine hohe Rechenzeit bzw. Rechenleistung benötigt, da in der Regel jeder Befehl eine Teilmenge aller Polygone eines Layouts abarbeiten muss (die Polygone werden zu diesem Zweck in einer Datenbank abgelegt).
Weiterhin hängt die Zahl der zur Implementierung einer Layoutregel benötigten Befehle stark von der "Mächtigkeit" des jeweiligen Befehls ab. Der Befehlssatz bekannter zur Erstellung der Verifikationssoftware verwendeten Programmiersprachen schränkt den Programmierer bei der Implementierung von Layoutregeln in seinen Möglichkeiten unnötig ein. Generell ist es derzeit lediglich möglich, die geometrischen Verhältnisse und Eigenschaften, also die Abstände von Polygonen untereinander bzw. deren Abmessungen, zu bestimmen. Weiterhin können Mengenoperationen durchgeführt werden, wie beispielsweise die Bildung von Schnitt-, Vereinigungs- und Komplementmengen. In der Regel können die selben Operationen auch auf die Ränder der Polygone angewandt werden. Komplexe Layoutregeln sind unter diesen Voraussetzungen nur unter Verwendung zahlreicher Befehle zu formulieren, wodurch die Rechenzeit in einem unerwünschten Mass zunimmt. Manche Layoutregeln sind gar so formuliert, dass der Befehlssatz der Verifikationssoftware nicht ausreicht und sogenannte Dummyfehler (vermeintliche Fehler) in Kauf genommen werden müssen.
Die vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, diese Probleme zumindest abzumindern. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Erfindungsgemäss ist ein Datenverarbeitungssystem zum Entwurf eines Layouts einer integrierten elektronischen Schaltung aus einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen geschaffen, mit einem Datenspeicher und einem Prozessor zum Speichern von Daten in dem Datenspeicher und/oder zum Lesen von Daten aus dem Datenspeicher, wobei der Datenspeicher

a) erste Daten speichert, die einen vorbestimmten Satz geometrischer Grundformen durch eine Vielzahl von grundformspezifischen und permanenten geometrischen Parametern definieren, sowie eine vorbestimmte Zuordnung jedes der elektronischen Bauelemente eines Layoutentwurfs zu den jeweils eine oder mehrere der geometrischen Grundformen definierenden Parameter, und
b) zweite Daten speichert, die eine Vielzahl von auf die geometrischen Grundformen anwendbaren geometrischen Operationen zur Bildung von sich von den geometrischen Grundformen unterscheidenden geometrischen Figuren darstellen, wobei die eine geometrische Grundform definierenden Parameter durch Anwendung einer geometrischen Operation auf diese geometrische Grundform unveränderbar sind.

Durch ein Verwendung vorbestimmter geometrischer Grundformen wird eine Überprüfung des Layouts durch eine Verifikationssoftware wesentlich vereinfacht, da die Anzahl der Grundformen begrenzt ist, und jede der Grundformen durch bestimmte geometrische Eigenschaften definiert ist. Andererseits ist auch die gestalterische Freiheit beim Layoutentwurf nicht eingeschränkt, da geometrische Grundformen zur Verfügung stehen, mittels derer durch Anwendung auf die vorbestimmten Grundformen neue geometrische Figuren geformt werden können, wobei dadurch jene die Grundformen definierenden Parameter allerdings unverändert bleiben.
Ausserdem kann jedes elektronische Bauelement durch eine Kombination mehrerer geometrischer Grundformen dargestellt werden.
Die sich auf die geometrischen Grundformen beziehenden Daten können durch den Prozessor aus dem Datenspeicher abrufbar sein, für ein Überprüfen des Layoutentwurfes mittels Anwendung eines vorbestimmten Satzes Layoutregeln auf die durch die abgerufenen Daten dargestellten geometrischen Parameter.
Da bei der Verifikation des Layoutenwurfs stets Parameter geprüft werden, die die geometrischen Grundformen beschreiben, und nicht die durch Anwendung der geometrischen Operationen abgeänderten Formen, wird die Verifikation durch zunehmende Komplexität der geometrischen Formen nicht kompliziert, so dass "Dummy"-Fehler reduziert oder gar ausgeschlossen werden können.
Die Parameter können Kanten der geometrischen Figuren, deren Anzahl und Länge, deren Winkel untereinander, etc. darstellen. Auch können die Parameter die Orientierung der jeweiligen Grundform darstellen. Vorzugsweise ist der jeweils die Orientierung beschreibende Parameter durch einen Einheitsvektor gebildet. Dadurch lässt sich die Orientierung eines elektronischen Bauelementes relativ zu einem anderen einfach durch Bildung des Skalarproduktes feststellen.
Die geometrischen Parameter können ausserdem die Lage und oder den Verlauf der Kanten jeder der geometrischen Grundformen in einem zum Layoutentwurf festgelegten Bezugssystem beschreiben. Dies vereinfacht insbesondere Abstandsbestimmmungen zwischen elektronischen Bauelementen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die geometrischen Figuren durch Polygone gebildet, und der Satz geometrischer Grundformen ist durch einen vorbestimmten Satz Polygone gebildet. Der vorbestimmte Satz Polygone kann dabei Rechtecke, N-Bahnen ohne Abzweigung, Dreiecke, Trapeze, N-Bahnen mit Abzweigung, u. a., enthalten.
Vorzugsweise ist der Prozessor zum Erzeugen eines ersten Ausgabesignals ausgebildet, und zur Anzeige von die geometrischen Grundformen und die geometrischen Operationen darstellenden Informationen, vorzugsweise auf einem Bildschirm, und das Datenverabeitungssystem zur Auswahl der angezeigten geometrischen Grundformen und Operationen durch einen Benutzer mittels Eingabemitteln, für eine Anwendung einer ausgewählten geometrischen Operation auf eine ausgewählte geometrische Grundform, wobei der Prozessor ausserdem ausgebildet ist zum Erzeugen und Abspeichern von Daten in dem Datenspeicher, die eine Zuordnung der ausgewählten geometrischen Grundform zu der ausgewählten geometrischen Operation darstellen.
Damit wird ein flexibles Entwicklungstool geschaffen, ohne die Verifikation entworfener Layouts zu erschweren.
Vorzugsweise ist der Prozessor zur Berechnung einer geometrischen Figur ausgebildet, die durch Anwendung der ausgewählten geometrischen Operation auf die ausgewählte geometrische Grundform gebildet wird, und zum Erzeugen eines zweiten Ausgabesignals, zur Anzeige der geometrischen Figur, vorzugsweise auf einem Bildschirm.
Die ausgewählte geometrische Grundform unterscheidet sich vorzugsweise nur in Ihrer Gestalt von der durch Anwendung der ausgewählten geometrischen Operation gebildeten geometrischen Figur.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Datenverarbeitungssystem zur interaktiven geometrischen Abänderung auszuwählender angezeigter geometrischer Grundformen mittels einer grafischen Benutzeroberfläche ausgebildet.
Erfindungsgemäss ist weiterhin ein Verfahren geschaffen zum Entwurf eines Layouts einer integrierten elektronischen Schaltung aus einer Vielzahl von elektronischen Baulementen, mit folgenden Schritten:

a) Abrufen von Daten aus einem Datenspeicher, die geometrische Grundformen darstellen, wobei jedes der elektronischen Bauelemente einer oder mehreren der geometrischen Grundformen zugeordnet ist;
b) Auswählen und Anordnen einer der ausgewählten geometrischen Grundformen innerhalb eines für den Layoutentwurf festgelegten Bezugssystems;
c) Abrufen von Daten aus einem Datenspeicher, die eine Vielzahl von auf die geometrischen Grundformen anwendbaren geometrischen Operation darstellen;
d) Auswählen und Anwenden einer der geometrischen Operation auf die in Schritt (ii) ausgewählte geometrische Grundform zur Erzeugung einer sich in der Gestalt von der geometrischen Grundform unterscheidenden geometrischen Figur;
e) Erzeugen und Speichern von Daten, die eine Zuordnung der in Schritt (ii) ausgewählten geometrischen Grundform zu der darauf angewandten ausgewählten geometrischen Operation darstellt.

Das erfindungsgemässe Verfahren kombiniert die Vorteile einer hohen Gestaltungsfreiheit beim Layoutentwurf mit einer einfachen Prüfbarkeit der damit entworfenen Layouts.
Ausserdem ist ein Computerprogramm geschaffen zur Durchführung dieses Verfahrens auf einem Computer.
Weiterhin ist erfindungsgemäss ein Datenverarbeitungssystem zum Layoutentwurf einer integrierten elektronischen Schaltung geschaffen, mit einem ersten Datenspeicher, der eine Anzahl Dateneinträge speichert, von denen jeder einen Satz von Parametern enthält, der eine vorbestimmte geometrische Grundform repräsentiert, und einem Prozessor zum Lesen von ersten Daten aus einem zweiten Datenspeicher, die eine Vielzahl geometrischer Figuren darstellen, und zur Verarbeitung der ersten Daten zur Feststellung einer Übereinstimmung jeder durch die ersten Daten dargestellten geometrischen Figuren mit einem der Sätze von Parametern, und zur Erzeugung von zweiten Daten, die eine Zuordnung jeder der geometrischen Figuren zu jeweils jener der geometrischen Grundformen darstellen, mit deren Satz von Parametern eine Übereinstimmung festgestellt wurde.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass eine Layoutverifikation wesentlich vereinfacht werden kann, indem in der Databank, auf welche bei der Layoutverifikation zugegriffen wird, zu jedem Polygon Informationen über dessen Gestalt und geometrische Eigenschaften gespeichert werden. Darüber hinaus lässt sich die Verifikation vereinfachen, indem jedes Polygon einer Klasse zugeordnet wird, die durch eine geometrische Grundform sowie eine dazugehörige Menge geometrischer Operationen definiert ist. So können zum Beispiel Rechtecke aus der Grundform eines Quadrates der Seitenlänge eins abgeleitet werden.
Insbesondere Rechtecke könne jedoch beispielsweise durch Abschrägung von Ecken geometrisch abgeändert sein; dennoch würde der Mensch in seiner Auffassungsgabe das durch die geometrische Variation entstandene Polygon wohl immer noch als Rechteck wahrnehmen. Diese "Unschärfe" der menschlichen Wahrnehmung wird sich zunutze gemacht und jeder Klasse von Polygonen geometrische Operationen zugeordnet, durch welche die zugeordneten Polygone zwar geometrisch abgeändert werden, deren Klassenzugehörigkeit jedoch unverändert bleibt.
Weiterhin sind jedem Polygon einer Klasse die charakteristischen Eigenschaften oder Parameter dessen geometrischer Grundform zugeordnet. So weisen beispielsweise alle Polygone aus der Klasse "Rechtecke" eine Länge und eine Breite auf oder alle L-Formen eine Schenkellänge und einen Winkel zwischen den Schenkeln. Solche klassenspezifischen Parameter eines Polygons sind in der Datenbank abgelegt, auf welche die Verifikationssoftware Zugriff hat.
Eine solche Einteilung der Polygone in Klassen und die Einführung von klassenspezifischen Parametern sowie von geometrischen Operationen erleichtern die Verifikation wesentlich. Eine derartige Datenstruktur entspricht dem assoziativen Denken des Menschen sowie dessen bildlicher Vorstellung. Selbst komplizierte Layoutregeln können dadurch mit wenigen Befehlen implementiert werden. Als Folge erhöht sich zwar der Speicherbedarf für jedes Polygon; dafür wird jedoch die Rechenzeit bei der Verifikation reduziert.
Es werden nun beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. Dabei wird auch Bezug genommen auf die Figuren, Tabelle und Anhänge. Es zeigen dabei
Fig. 1 einen Kontakt konstanter Grösse auf der "Active Area" zweier Substrate;
Fig. 2 zwei Transistoren unterschiedlicher Weite;
Fig. 3 zwei Kontaktbahnen aus Metall zur Verbindung elektronischer Bauelemente;
Fig. 4 auf ein Rechteck anwendbare beispielhafte geometrische Operationen;
Fig. 5 eine sogenannte N-Bahn zur Verbindung elektronischer Bauelemente;
Tabelle 1 geometrische Grundformen und geometrische Operationen zur Erstellung eines Layouts; und
Anhang 1 zwei Programme zur Verifikation eines Layouts.
Im folgenden werden Problemstellungen bei der Verifikation mittels Layoutregeln bei Verwendung bekannter Verifikationssoftware dargestellt. Den Problemen werden Lösungen gegenübergestellt, die auf einer an geometrischen Grundformen orientierten Verifikation basieren. Anschliessend wird eine Auswahl von solchen geometrischen Grundformen vorgestellt, mit der ein Layout erstellt werden kann. Danach wird dargelegt, wie eine an Grundformen orientierte Verifikation in entsprechende Software umgesetzt werden kann.
Dadurch, dass integrierte Schaltungen immer komplexer werden, werden auch die verwendeten Layoutregeln komplizierter, da in der Regel geometrische Eigenschaften der die einzelnen Bauelemente darstellenden Polygone sowie Beziehungen zwischen den Polygonen berücksichtigt werden müssen. An den folgenden drei Beispielen werden die Probleme erläutert, die sich daraus für die Verifikation ergeben.

Beispiel I

Kontakt auf einer "Active Area"

In Fig. 1 entsprechen die dunklen Rechtecke zwei identischen Kontakten 1 bzw. 1', die in heller dargestellten Active Areas 2 bzw. 2' eines Wafers symmetrisch eingebettet sind. Die Active Areas 2 und 2' haben eine beliebige Länge. Die Masse w1 und w2 beschreiben die Weite der Active Areas 2 bzw. 2', während die Masse s1 und s2 vorgegebene Mindestabstände der in Fig. 1 oben liegenden Stirnseite des Kontaktes 1 bzw. 1' zum oberen Rand der Active Areas 2 bzw. 2' bezeichnen. Die Masse d1 und d2 bezeichnen vorgegebene Mindestabstände der in Fig. 1 linken Stirnseite der Kontakte 1 bzw. 1' vom linken Rand der Active Areas 2 bzw. 2'.
Diese Mindestabstände sowie die symmetrische Anordnung der Kontakte 1 und 1' innerhalb der Active Areas 2 bzw. 2' bilden Layoutregeln, die während der Verifikation überprüft werden.
Während des Fertigungsprozesses wird die Längserstreckung (d. h. die in Bildorientierung vertikale Erstreckung) der Active Areas 2 und 2' verkürzt, wobei die Verkürzung von der Weite w1 bzw. w2 der Active Areas 2 bzw. 2' abhängt. Damit die Kontakte 1 und 1' jedoch nicht durch die Verkürzung der Active Areas 2 bzw. 2' beschädigt oder zerstört werden, muss der Kontakt 1 gemäss einer weiteren Layoutregel bei kleinerer Weite w1 von der Kante der Active Area 2 einen grösseren Abstand s1 aufweisen, als der Kontakt 1' auf der Active Area 2' grösserer Weite w2.
Eine herkömmliche Verifikation erfolgt nun dadurch, dass aus dem Kontaktlayer alle Polygone ermittelt werden, die vollständig innerhalb eines Active Area Polygons liegen. Dadurch sind die Mengen der Kontakte K' sowie der Active Area Polygone A' definiert. Aus der Menge A' werden anschliessend eine Menge A" der Polygone mit der Weite w1 sowie eine Menge A''' der Polygone mit der Weite w2 ermittelt.
Im Falle identischer Masse s1 und d1 ist die Prüfung leicht zu formulieren. Die Forderung der Prüfung ist die, dass der Abstand eines beliebigen Randes der Kontakte 1 und 1' vom nächstliegenden Rand der Active Areas 2 bzw. 2' nicht kleiner als s1 = d1 bzw. s2 = d2 ist. Die geometrische Form der Kontakte muss nicht berücksichtigt werden.
Die Prüfung erschwert sich jedoch wesentlich, wenn die Masse s und d verschieden sind, also s1<>d1 und s2<>d2 gilt. In diesem Fall müssen die Kanten der Polygone aus K', A" und A''' extrahiert und daraus die langen Kanten ermittelt und geprüft werden, ob deren Abstand mindestens d1 bzw. d2 ist. Analog müssen die kurzen Kanten ermittelt und geprüft werden, ob deren Abstand mindestens s1 bzw. s2 ist.
Das Programm 1 in Anhang 1 stellt ein in einer Cadenceartigen Sprache verfasstes Programm dar, welches diese Schritte durchführt. Der "drc"-Befehl ermittelt unter Verwendung des Operators "sep" den Abstand der Kanten der Kontakte von den Rändern der Active Areas. Der Befehl "geomAndNot (A B)" subtrahiert die Schnittmenge von A und B von der Menge A. Am Ende jeder Zeile ist hinter dem Kommentarzeichen "#" die Anzahl der für die Ausführung des jeweiligen Befehls notwendigen Rechenoperationen für die in der Fig. 1 gezeigten Figuren angegeben.
In einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Prüfung der Kantenabstände nun dadurch vereinfacht, indem auf die Kanten der Rechtecke direkt zugegriffen wird. Zu Beginn der Prüfung werden wie im Programm 1 alle Kontakte ermittelt, die vollständig innerhalb der Fläche einer Active Area liegen. Daraus werden die Mengen K', A" und A''' gebildet.
Anschliessend muss lediglich geprüft werden, ob der Abstand zwischen der kurzen Seite eines Kontaktes und der nächstliegenden Kante der Active Area mindestens s1 bzw. s2, und der Abstand zwischen der langen Seite des Kontaktes und der nächstliegenden Kante der Active Area mindestens d1 bzw. d2 ist.
Programm 2 in Anhang 1 zeigt eine Implementation dieser Prüfungsschritte. Programm 2 prüft die gleiche Layoutregel wie Programm 1, ist jedoch wesentlich einfacher zu programmieren. Ausserdem sind weniger Rechenoperationen notwendig, da die benötigten geometrischen Eigenschaften bereits in einer Datenbasis vorgespeichert sind. Somit wird Rechenzeit gespart.

Beispiel II

Layoutregeln in Abhängigkeit geometrischer Orientierung

Beim Entwurf vieler Layouts finden Layoutregeln Anwendung, in welchen die Orientierung zweier Polygone zueinander berücksichtigt werden soll. Ein Beispiel dafür ist in Fig. 2 illustriert.
Fig. 2 zeigt zwei Transistoren 3 bzw. 3' mit unterschiedlichen Weiten w1 bzw. w2. Die Rechtecke 4 und 4' stellen die Kontakte der Transistoren dar, und die Balken 5 und 5' deren Gates. Sowohl die Kontakte 4 und 4' als auch die Gates 5 und 5' sind auf schraffiert gezeichneten Diffusionsgebieten 6 bzw. 6' angeordnet. In beiden Transistoren 3 und 3' sind die Layoutregeln für die Masse a, b und c eingehalten.
Die Transistoren 3 und 3' unterscheiden sich lediglich in der Orientierung der Kontakte 4 bzw. 4'. Die Orientierung der Kontakte 4 und 4' ist durch Pfeile dargestellt und bezieht sich auf das Koordinatensystem in Zeichenebene. In Transistor 3' steht der Kontakt 4' senkrecht zum Gate 5', was nicht erwünscht ist.
Die Überprüfung einer orientierungsabhängigen Layoutregel wie in Fig. 2 ist mit herkömmlichen Verifikationsprogrammen nur schwer und zumeist implizit durchführbar. Eine mögliche Prüfung könnte eine Weite w2 für Diffusionsgebiete generell verbieten. An anderen Stellen des Layouts könnte dies jedoch dazu führen, dass Fläche verschenkt würde.
In der Praxis würde man bekanntermassen als Ausweg nur von Transistor-Diffusionsgebieten die Weite w2 prüfen, während Nicht-Transistor-Diffusionsgebiete nicht geprüft würden. In manchen Fällen kann die Aufteilung zwischen Transistor- Diffusionsgebieten und Nicht-Transistor-Diffusionsgebieten jedoch nicht vorgenommen werden. Dies würde zur Folge haben, dass für alle Diffusionsgebiete die Weite w2 verboten würde, wodurch bei Nicht-Transistor-Diffusion unechte Fehler angezeigt würden. Eine grosse Anzahl von "Dummy"-Fehlern birgt jedoch die Gefahr, dass im Layout echte Verletzungen der Layoutregeln übersehen werden könnten.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Orientierung von geometrischen Figuren berücksichtigt werden. In Fig. 2 sind die Orientierungen durch Pfeile dargestellt. Die Orientierung der die Kontakte 4 und 4' sowie die Gates 5 und 5' darstellenden Rechtecke ist danach in Bezug auf das Koordinatensystem der Zeichenebene definiert und in der bereits erwähnten Datenbasis als Einheitsvektor abspeicherbar. Mit einem geeigneten Befehl berechnet die Verifikationssoftware zur Überprüfung der gegenseitigen Orientierung das Skalarprodukt der Vektoren. Wenn K und GC die Menge der Kontakte bzw. Gates sei, dann kann die Prüfung in einer Cadenceartigen Sprache durch folgenden Befehl erfolgen:

Drc (Orientierung (K) Orientierung (GC) vecprod <>0).

Beispiel III

Layoutregeln in Abhängigkeit der geometrischen Form

In Zukunft werden Layoutregeln immer mehr durch den optischen Abbildungsprozess bestimmt sein. Heute schon liegen die Abmessungen kleinster Strukturen unterhalb der Wellenlänge des Lichtes, mit der Photomasken belichtet werden.
Beugungseffekte müssen daher bei der Produktion von Chips immer stärker berücksichtigt werden, was unmittelbare Auswirkungen auf die Formulierung von Layoutregeln hat. Durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ermöglicht, dass in die Layoutregeln in Zukunft auch die Form des Polygons eingehen kann. Die Form des Polygons bestimmt Beugungseffekt und damit die Abbildung der Polygone auf Silizium. Dies soll anhand Fig. 3 erklärt werden.
Fig. 3 zeigt je zwei parallel Metallbahnen 7 bzw. 7'. Die Metallbahnen 7 und 7' sind von Linien 8 bzw. 8' umgeben, die das durch den Fertigungsprozess hergestellte tatsächliche Abbild der Bahnen auf einem Siliziumwafer darstellt. Durch den Fertigungsprozess werden die Bahnen 7 und 7' unter anderem durch Beugungseffekte verbreitert. Die Beugungseffekte sind im Knick der Bahnen 7' wesentlichen stärker, als an deren Schenkeln, und führen dort nahezu zu einem Kurzschluss zwischen den Metallbahnen 7'. Deshalb kann für die Metallbahnen 7 prinzipiell ein geringerer Mindestabstand zugelassen werden, als für die Metallbahnen 7'.
Vor diesem Hintergrund kann nun eine Layoutregel festgelegt werden, die abhängig von der geometrischen Form der Leiterbahnen unterschiedliche Mindestabstände vorgibt. Um diese neue Layoutregel zu überprüfen, wird dem Verifikationsprogramm die geometrische Form der Leiterbahnen zu Verfügung gestellt. Das heisst verallgemeinert, dass zu jedem Poylgon dessen geometrische Form in der besagten Datenbank abgelegt ist, was bei gängigen Verifikationstools nicht der Fall ist.

Layoutgenerierung unter Verwendung von Grundformen

In den vorangegangenen drei Beispielen wurden Layouts illustriert, deren Überprüfung mit bekannten Verifikationsprogrammen entweder nur umständlich oder gar nicht umsetzbar ist. Diese Problematik wird dadurch gelöst, dass auf die geometrischen Eigenschaften der Polygone zurückgegriffen wird.
Zur Illustration wurden bisher Strukturen diskutiert, die hauptsächlich aus Rechtecken bestehen und damit eine Idealisierung realer Layouts darstellen, die in der Regel aus weitaus komplizierteren Grundformen bestehen. Deshalb wird jedes Polygon einer Klasse zugeordnet. Jede Klasse ist durch eine geometrische Grundform, deren Parameter, sowie den zugehörigen geometrischen Operationen definiert. Dadurch wird die Layoutverifikation vereinfacht; ausserdem wird die Formulierung neuer Layoutregeln ermöglicht. Im folgenden wird dieser Ansatz detaillierter erklärt.
Jede Klasse besteht aus einer Grundform und deren Eigenschaften. Die Eigenschaften gliedern sich in Parameter der Grundform und erweiterte Parameter (z. B. Orientierung; Menge von zugeordneten geometrischen Operationen, mittels derer die Mitglieder einer Klasse modifiziert werden können). Die geometrischen Operationen sollen jedoch keine Drehungen oder Verschiebungen der Grundform in Bezug auf das Koordinatensystem der Zeichenebene beinhalten, sondern nur Operationen, welche die Gestalt der Grundform ändern.
Dies soll nun anhand des Beispieles eines Rechtecks illustriert werden. Alle in einem Layout vorkommenden Rechtecke können aus einem Quadrat der Seitenlänge eins und durch Streckungen der Kanten des Quadrats erzeugt werde. Die Grundform der Klasse der Rechtecke ist folglich ein Quadrat, die Parameter sind Länge und Breite, und ein möglicher erweiterter Parameter ist die Orientierung des Rechtecks im Koordinatensystem der Zeichenebene.
Fig. 4 zeigt die auf die Grundform der Klasse der Rechtecke anwendbaren geometrischen Operationen. Die Fig. 4a und 4b zeigen, wie durch die Operationen f und g die rechte obere Ecke eines Rechtecks in verschiedenen Weisen nach innen verschoben wird, und dadurch die Form geändert wird, nicht aber die Zugehörigkeit zur Klasse der Rechtecke. Fig. 4c erzeugt durch eine andere Operation h eine Kerbe der Tiefe t in dem Rechteck.
Die geometrischen Operationen f, g und h gehören zur Menge der geometrischen Operationen der Klasse der Rechtecke. Generell kommen als geometrische Operationen Streckungen entlang der Rechteckkanten in Frage, sowie geometrische Operationen, welche Ecken und Kanten des Rechteckes nach innen verschieben. Alle Operationen, die einer Klasse angehören, ändern nicht die Klassenzugehörigkeit des Polygons. Deshalb gehören auch die durch die Transformationen entstandenen Formen in Fig. 4 ebenfalls zur Klasse der Rechtecke.
Tabelle 1 enthält eine Auswahl an geometrischen Grundformen, deren Parameter, sowie zugeordnete geometrische Operationen. Die Auflistung ist lediglich beispielhaft und kann durch Hinzufügen weiterer Grundformen beliebig erweitert werden.
Die in der Tabelle aufgeführten Grundformen Rechteck, Trapez und Dreieck bedürfen keiner weiteren Erklärung. Etwas anders verhält es sich mit den N-Bahnen mit bzw. ohne Verzweigung. Unter einer N-Bahn ohne Verzweigung ist ein offener Linienzug aus N Teilstücken zu verstehen, wobei die einzelnen Teilstrecken i = 1. . .N eine Länge L_i aufweisen und in Winkeln 1. . .(N-1) zueinander verlaufen.
Fig. 5 zeigt links eine N-Bahn ohne Verzweigung, und rechts eine N-Bahn mit Verzweigung. Die Strichpunktlinien entsprechen den Symmetrieachsen der Bahnen. Die Längen werden zwischen zwei Knickstellen gemessen, und unter Winkel wird jeweils der kleinere Winkel an einer Knickstelle zwischen den Symmetrieachsen der Teilstücke verstanden. Jede Bahn kann eine unterschiedliche Breite aufweisen.
Die aufgeführten Grundformen sind ausreichend, um ein Layout entwerfen zu können. Elektronische Bauelemente werden im Layout in der Regel durch Rechtecke dargestellt, wie beispielsweise Transistoren (siehe Fig. 2).
Die N-Bahnen ohne Verzweigung stellen eine Verallgemeinerung elektrischer Verbindungen zwischen einzelnen Bauelementen dar. So wird eine elektrische Leitung zwischen zwei Punkten A und B in der Regel nicht gerade verlaufen, sondern in ihrem Verlauf mehrmals die Richtung wechseln. Dadurch können auch Busse oder Verdrahtungen innerhalb einer Unterschaltung durch die geometrische Grundform der N-Bahn dargestellt werden. Die Grundform Rechteck ist dagegen nicht in eine N-Bahn ohne Verzweigung überführbar.
Die Klassen der Trapeze und der Dreiecke sind notwendig, um beim Zeichnen in flächenkritischen Situationen genügend Gestaltungsfreiraum zu haben.
Verzweigende N-Bahnen dienen dazu, mehr als zwei Punkte einer Schaltung miteinander zu verbinden, wobei Verästelungen beliebig kompliziert sein dürfen. Damit können beispielsweise T-förmige Verzweigungen von Versorgungsleitungen entworfen werden.

Eine Auswahl geometrischer Deformationen

Beim Entwurf eines Layouts kann sich unter Umständen nicht ausschliesslich an die oben vorgestellten Grundformen gehalten werden. Vielmehr müssen an einer Grundform Ecken abgeschrägt und/oder nach innen gezogen werden, wie in Fig. 4 gezeigt. Weiterhin können an den Rändern Kerben benötigt werden. Um Grundformen deformieren zu können, werden die in Tabelle 1) angegebenen geometrischen Operationen auf die zugeordneten Grundformen angewandt.

Beispiel 1

Abstufung einer Ecke (Fig. 4a)

Zum Abstufen einer Ecke werden Punkte A und B auf benachbarten Kanten der Grundform im Abstand a bzw. b von einer Ecke E ausgewählt. Anschliessend wird die Strecke A-E um die Distanz a parallel ins Innere der Grundform (nach links in Fig. 4a) verschoben. Analog wird mit der Strecke B-E verfahren; diese wird um die Distanz b ins Grundfigureninnere verschoben (nach unten in Fig. 4a).

Beispiel 2

Abschrägung einer Ecke (Fig. 4b)

Beginnend mit der Ecke E einer Grundform wird diese zuerst um eine Strecke a auf einen ausgewählten Punkt A auf einer der beiden anliegenden Kanten, und anschliessend um eine Strecke b auf einen ausgewählten Punkt B auf der anderen anliegenden Kante verschoben. Die Punkt A und B werden anschliessend durch eine gerade Linie verbunden, wodurch die Ecke abgeschrägt wird. Dabei müssen die Punkte A und B jeweils zwischen der Ecke E und der benachbarten Ecke liegen.

Beispiel 3

Kerbe entlang einer Kante

Zwischen zwei Ecken E und E' soll zwischen zwei festzulegenden Punkten A und B eine Kerbe der Tiefe T geschaffen werden. Dabei wird die Kerbe, wie in Fig. 4c gezeigt, senkrecht zur Kante zwischen den Ecken E und E' in die Grundfigur "geschnitten".
Die einer geometrischen Transformation zugeordneten Parameter werden in allen Fällen in der Datenbasis in Bezug auf die transformierte Grundform abgelegt, woraus sich das durch Transformation einer Grundform gebildete Poylgon jederzeit einfach herleiten lässt. Andererseits bleibt jedes so gebildete Polygon einer Grundform zugeordnet.
Die oben beschriebenen geometrischen Operationen sind beispielhaft und erweiterbar. Die Zuordnung von geometrischen Operationen zu Grundformen muss jedoch so erfolgen, dass eine Grundform nicht durch Anwendung von zugeordneten geometrischen Operationen in eine andere Grundform transformiert werden kann. Beispielsweise darf keine geometrische Operation derart erfolgen können, dass ein Dreieck mittels Abstufung einer Ecke (siehe Beispiel 1 oben) in ein Trapez transformiert wird. Nur so bleibt eine eindeutige Zuordnung jeder durch Transformation einer Grundform entstandenen Figur zu der ursprünglichen Grundform erhalten.

Implementierung des Konzeptes

Wie dargelegt basiert die Erfindung auf der Idee, mit Hilfe von Grundformen die Verifikation von Layouts zu vereinfachen und die Möglichkeiten der Verifikation zu erweitern, um eine Überprüfung der in Zukunft zu erwartenden komplizierteren Layoutregeln vornehmen zu können.
Dieses Konzept kann beispielsweise mittels eines graphischen Layouttools realisiert werden, das zum Entwurf des Layouts nur geometrische Grundformen zur Auswahl bereitstellt (beispielsweise am linken Bildschirmrand). Nach Auswahl einer geometrischen Grundform kann diese auf der Zeichenfläche plaziert und beispielsweise per Maus manipuliert werden, wobei das Programm per Manipulation lediglich die der Grundform zugeordneten geometrischen Operationen zulässt. Dadurch werden letzlich die in Tabelle 1 aufgelisteten Parameter bestimmt.
Die graphische Oberfläche des Layouttools kann so programmiert sein, dass die Gestalt der Grundformen mittels der geometrischen Operationen aus Tabelle 1 interaktiv am Bildschirm abgeändert werden kann. Die Informationen zu den modifizierten Grundformen werden anschliessend in der Datenbasis abgespeichert. Bei der Verifikation des Layouts kann dann auf alle Informationen eines Polygons zugreifen, die es durch seine Klassenzugehörigkeit besitzt. Weiterhin kann die Verifikationssoftware aber auch so programmiert sein, dass auch auf die zusätzlichen (erweiterten) in Tabelle 1 aufgeführten Parameter zugegriffen wird.
Weiterhin können auch Datenbanken konvertiert werden, die Polygone nicht nach der vorgestellten Methodik abspeichern. Zur Konvertierung solcher Datenbanken ist eine Software geschaffen, die die darin abgespeicherten Polygone nach vorgegebenen Kriterien untersucht (z. B. auf Anzahl der Seiten, Länge der Seiten, Winkel zwischen den Seiten), den Polygonen Grundformen zuordnet und anschliessend in eine neue Datenbank schreibt. Bei der Verifikation kann dann auf die in der neuen Datenbank gespeicherten Grundformen zugegriffen werden.
Es ist anzumerken, dass die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist, sondern Modifikationen innerhalb des durch die Ansprüche definierten Schutzbereiches umfasst.
Angemerkt sei zudem, dass der Begriff "elektronische Bauelemente" in der Beschreibung und den Ansprüchen auch Leiterbahnen umfassen soll.

Claims

1. Datenverarbeitungssystem zum Entwurf eines Layouts einer integrierten elektronischen Schaltung aus einer Vielzahl von elektronischen Bauelementen, mit einem Datenspeicher und einem Prozessor zum Speichern von Daten in dem Datenspeicher und/oder zum Lesen von Daten aus dem Datenspeicher, wobei der Datenspeicher

a) erste Daten speichert, die einen vorbestimmten Satz geometrischer Grundformen durch eine Vielzahl von grundformspezifischen und permanenten geometrischen Parametern definieren, sowie eine vorbestimmte Zuordnung jedes der elektronischen Bauelemente eines Layoutentwurfs zu den jeweils eine oder mehrere der geometrischen Grundformen definierenden Parameter, und

b) zweite Daten speichert, die eine Vielzahl von auf die geometrischen Grundformen anwendbaren geometrischen Operationen zur Bildung von sich von den geometrischen Grundformen unterscheidenden geometrischen Figuren darstellen, wobei die eine geometrische Grundform definierenden Parameter durch Anwendung einer geometrischen Operation auf diese geometrische Grundform unveränderbar sind.

2. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 1, wobei die sich auf die geometrischen Grundformen beziehenden Daten durch den Prozessor aus dem Datenspeicher abrufbar sind, für ein Überprüfen des Layoutentwurfes mittels Anwendung eines vorbestimmten Satzes Layoutregeln auf die durch die abgerufenen Daten dargestellten geometrischen Parameter.

3. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 2, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter die Form der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform beschreibt.

4. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter eine absolute Lage der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform in einem zum Layoutentwurf festgelegten Bezugssystem beschreibt.

5. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter eine relative Lage der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform bezüglich anderer geometrischer Grundformen in einem zum Layoutentwurf festgelegten Bezugssystem beschreibt.

6. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter eine Orientierung der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform in einem zum Layoutentwurf festgelegten Bezugssystem beschreibt, woraus jeweils die Orientierung des zugeordneten elektronischen Bauelements ableitbar ist.

7. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter eine Orientierung der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform relativ zu anderen geometrischen Grundformen in einem zum Layoutentwurf festgelegten Bezugssystem beschreibt, woraus jeweils die Orientierung des zugeordneten elektronischen Bauelements relativ zur Orientierung der anderen geometrischen Grundformen zugeordneten elektronischen Bauelemente ableitbar ist.

8. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 6 oder 7, wobei der jeweils die Orientierung beschreibende Parameter durch einen Einheitsvektor gebildet ist.

9. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter die Lage und oder den Verlauf der Kanten der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform in einem zum Layoutentwurf festgelegten Bezugssystem beschreibt.

10. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 9, wobei jede Anzahl geometrischer Parameter die Länge der Kanten der jeweils zugeordneten geometrischen Grundform beschreibt.

11. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei der Satz geometrischer Grundformen durch einen vorbestimmten Satz Polygone gebildet ist.

12. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 11, wobei der vorbestimmte Satz Polygone eine oder mehrere der folgenden geometrischen Grundformen enthält: Rechteck, N-Bahn ohne Abzweigung, Dreieck, Trapez, N-Bahn mit Abzweigung.

13. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 12, wobei jede durch Anwendung einer geometrischen Operation auf eine geometrische Grundform entstehende geometrische Figur ein Polygon bildet.

14. Datenverarbeitungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Prozessor zum Erzeugen eines ersten Ausgabesignals ausgebildet ist, zur Anzeige von die geometrischen Grundformen und die geometrischen Operationen darstellenden Informationen, vorzugsweise auf einem Bildschirm, und das Datenverabeitungssystem zur Auswahl der angezeigten geometrischen Grundformen und Operationen durch einen Benutzer mittels Eingabemitteln ausgebildet ist, für eine Anwendung einer ausgewählten geometrischen Operation auf eine ausgewählte geometrische Grundform, wodurch der Prozessor zum Erzeugen und Abspeichern von Daten in dem Datenspeicher veranlassbar ist, die eine Zuordnung der ausgewählten geometrischen Grundform zu der ausgewählten geometrischen Operation darstellen.

15. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 14, wobei der Prozessor zur Berechnung einer geometrischen Figur ausgebildet ist, die durch Anwendung der ausgewählten geometrischen Operation auf die ausgewählte geometrische Grundform gebildet wird, und zum Erzeugen eines zweiten Ausgabesignals, zur Anzeige der geometrischen Figur, vorzugsweise auf einem Bildschirm.

16. Datenverarbeitungssystem nach Anspruch 15, wobei die ausgewählte geometrische Grundform sich nur in Ihrer Gestalt von der durch Anwendung der ausgewählten geometrischen Operation gebildeten geometrischen Figur unterscheidet.

17. Datenverarbeitungssystem nach einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei das Datenverarbeitungssystem zur interaktiven geometrischen Abänderung auszuwählender angezeigter geometrischer Grundformen mittels einer grafischen Benutzeroberfläche ausgebildet ist.

18. Verfahren zum Entwurf eines Layouts einer integrierten elektronischen Schaltung aus einer Vielzahl von elektronischen Baulementen, mit folgenden Schritten:

a) Abrufen von Daten aus einem Datenspeicher, die geometrische Grundformen darstellen, wobei jedes der elektronischen Bauelemente einer oder mehreren der geometrischen Grundformen zugeordnet ist;

b) Auswählen und Anordnen einer der ausgewählten geometrischen Grundformen innerhalb eines für den Layoutentwurf festgelegten Bezugssystems;

c) Abrufen von Daten aus einem Datenspeicher, die eine Vielzahl von auf die geometrischen Grundformen anwendbaren geometrischen Operation darstellen;

d) Auswählen und Anwenden einer der geometrischen Operation auf die in Schritt (ii) ausgewählte geometrische Grundform zur Erzeugung einer sich in der Gestalt von der geometrischen Grundform unterscheidenden geometrischen Figur;

e) Erzeugen und Speichern von Daten, die eine Zuordnung der in Schritt (ii) ausgewählten geometrischen Grundform zu der darauf angewandten ausgewählten geometrischen Operation darstellt.

19. Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 18 auf einem Computer.

20. Datenverarbeitungssystem zum Layoutentwurf einer integrierten elektronischen Schaltung, mit einem ersten Datenspeicher, der eine Anzahl Dateneinträge speichert, von denen jeder einen Satz von Parametern enthält, der eine vorbestimmte geometrische Grundform repräsentiert, und einem Prozessor zum Lesen von ersten Daten aus einem zweiten Datenspeicher, die eine Vielzahl geometrischer Figuren darstellen, und zur Verarbeitung der ersten Daten zur Feststellung einer Übereinstimmung jeder durch die ersten Daten dargestellten geometrischen Figuren mit einem der Sätze von Parametern, und zur Erzeugung von zweiten Daten, die eine Zuordnung jeder der geometrischen Figuren zu jeweils jener der geometrischen Grundformen darstellen, mit deren Satz von Parametern eine Übereinstimmung festgestellt wurde.