JP2005182632A

JP2005182632A - 半導体集積回路の寄生情報表示装置および寄生情報表示方法

Info

Publication number: JP2005182632A
Application number: JP2003425205A
Authority: JP
Inventors: Takeya Okada; 武也岡田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-07

Abstract

【目的】マスクレイアウト上の配線パターンに重ねて、配線抵抗値，配線容量値を表示することにより、配線パターンの寄生情報を簡単に確認する装置を提供する。
【解決手段】マスクレイアウトされた半導体集積回路の任意の１つの配線パターンを選択するための入力手段１と、前記選択された配線パターンの結線状態を探索して前記選択された配線パターンに繋がる全ての配線パターンを選択する選択処理手段２と、前記選択処理手段２で選択した全ての配線パターンの配線抵抗値または配線容量値等の寄生情報を求める計算手段３と、前記選択した配線パターンの上に前記寄生情報を表示する表示手段５とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体集積回路のマスク設計において、配線抵抗値または配線容量値の寄生情報を表示する装置およびその方法に関する。

半導体集積回路開発において、回路設計者は、回路図入力装置を用いて論理回路図データを入力し、回路シミュレータで設計した論理回路の動作検証を行い、設計した論理回路図データを基に、マスクパターン入力装置を用いてマスクパターンを入力し、マスク設計を行っている。

しかし、製造プロセスの微細化、回路動作の高速化に伴い、論理設計した回路とマスク設計した回路で、配線部分のマスクパターンの抵抗成分、容量成分の影響により、動作のズレが生じる問題が無視できなくなった。

前記問題を解決するため、従来では、マスク設計で入力したマスクパターンから、配線抵抗と配線容量を含んだ論理回路データを逆生成し、回路シミュレーションすることにより、マスク設計で生じる動作のズレを検証していた。

しかしながら、マスクパターンから逆生成した論理回路データは、配線抵抗，配線容量が含まれており、非常に複雑な論理回路データとなるため、回路の動作検証はできるが、マスクパターンの不具合箇所を特定することはきわめて困難であった。

また、図１２に示すような比較器において、入力信号ラインのインピーダンスが等しいことが重要であり、回路設計者はマスクパターン入力時に、配線の幅と長さを測定し、配線抵抗２０１と配線抵抗２０２の値の見積りを行いながらマスク設計を行っていた。

しかし、大規模化している半導体集積回路においては、配線抵抗の見積りには多大な工数が必要になり、配線抵抗を容易に見積ることができる装置が望まれていた。

本発明の目的とするところは、マスク設計において配線パターンの配線抵抗値と配線容量値を簡単に確認することができる半導体集積回路の寄生情報表示装置、およびその方法を提供することにある。

前記目的を解決するため、複数の配線パターンを用いてマスクレイアウトされた半導体集積回路における任意の１つの配線パターンを選択するための入力手段と、前記選択された配線パターンの結線状態を探索して前記選択された配線パターンに繋がる全ての配線パターンを選択する選択処理手段と、前記選択処理手段で選択した全ての配線パターンの配線抵抗値または配線容量値等の寄生情報を求める計算手段と、前記選択した配線パターンの上に前記寄生情報を表示する表示手段とを備えた半導体集積回路の寄生情報表示装置によって、複数の配線パターンを用いてマスクレイアウトされた半導体集積回路における任意の１つの配線パターンを選択するための第１のステップと、前記選択された配線パターンの結線状態を探索して前記選択された配線パターンに繋がる全ての配線パターンを選択する第２のステップと、前記選択処理手段で選択した全ての配線パターンの配線抵抗値または配線容量値を求める第３のステップと、前記選択した配線パターンの上に前記配線抵抗値または配線容量値を表示する第４のステップとを有した半導体集積回路の寄生情報表示方法により、前記選択した配線パターン上に配線抵抗値または配線容量値が表示することができ、容易に配線パターンの寄生情報を確認することができる。

本発明によれば、指定された配線の配線抵抗値，配線容量値をマスクパターン上で確認することができ、配線部分の抵抗値，容量値の解析が短時間で行うことができる。さらに、マスクパターンを入力時に配線抵抗，配線容量の値を確認することができ、マスク設計の工数削減，マスク修正の回数の削減に効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態の概略構成を示すブロック図である。

図１において、１は複数の配線パターンを用いてマスクレイアウトされた半導体集積回路における任意の１つの配線パターンを選択するための入力手段、２は前記選択された配線パターンに繋がる全ての配線パターンを選択する選択処理手段、３は前記選択処理手段で選択した全ての配線パターンから配線抵抗値または配線容量値を計算する計算手段、４は前記計算手段で寄生情報を格納するための格納手段、５は前記選択した配線パターンの上に前記寄生情報を表示する表示手段である。

格納手段４には、マスクデータ、各配線層の接続に関する情報、各配線層のシート抵抗値Ｒｓの情報、各配線データ間の単位面積あたりの寄生容量値Ｃｊの情報、隣接配線の単位長さあたりの寄生容量値Ｃｆの情報と隣接配線を求める有効範囲を示すしきい値間隔Ｄの情報が格納され、かつ、計算手段３の計算結果が格納される。

前記各配線層の接続に関する情報では、異なるマスクレベル（層番号）の配線データを結線する（同電位にする）関係が格納されている。

図２は本実施形態に係る動作を説明するためのフローチャートであり、図３は本実施形態の寄生情報表示装置に入力されるマスクレイアウトの一例である。

まず、図３の入力のマスクレイアウトについて説明する。

図３において、配線データ１０１と配線データ１０２と配線データ１０４は同一マスクレベルの配線データを表し、配線データ１０３は配線データ１０１とは異なるマスクレベル（すなわち、配線データ１０２、配線データ１０４とも異なるマスクレベル）の配線データを表している。

また、配線データ１０１と配線データ１０３は、ビア１１３で接続されており、配線抵抗を考慮しない場合同一電位である。同様に配線データ１０３と配線データ１０４もビア１１４で接続されている。

素子１０５の端子１０８と素子１０６の端子１０９と素子１０７の端子１１２とは、配線データ１０１，配線データ１０３，配線データ１０４で接続されており、配線データ１０２により素子１０５の端子１１０と素子１０６の端子１１１とが接続されている。配線データ１１５は隣接する配線データであり、隣接配線との配線容量を説明するために用いる。

次に、図１の本実施形態の寄生情報表示装置について、図３のマスクパターンを用い、図２のフローチャートに従い、その動作を説明する。

まず、入力手段１に図３のマスクレイアウトを入力し、表示装置５に表示する（Ｓ２０）。次に、設計者は入力手段１で配線データ１０１を処理対象の配線として選択する（Ｓ２１）。選択処理手段２では配線データ１０１に接続した配線データ１０３、配線データ１０４が処理対象配線として認識され、図４のように選択処理された配線パターンが強調表示（あるいは色分け）される（Ｓ２２）。

選択処理手段２で選択された配線パターンは計算手段３に入力され、配線抵抗値を計算する（Ｓ２３）。計算手段３での配線抵抗値の計算方法は一般的な方法でよい。また、配線抵抗はトランジスタとは違いデバイスとしての精度を保証するものではないので、概算でよい。

図１０（ａ）〜（ｄ）に配線抵抗値の計算方法の一例を示す。配線抵抗値の計算方法には、各配線層で折れ曲がり、分岐などデータが変化した箇所で配線データを分割し、配線パターンの幅（Ｗ）と長さ（Ｌ）をマスクパターンから求め、各配線データのシート抵抗（Ｒｓ）より求める方法が使われる。

図１０（ａ）の場合の抵抗値は、単純にＲ＝Ｒｓ×Ｌ／Ｗより求めることができる。

図１０（ｂ）の場合は、コーナー部５０１の抵抗値は、
コーナー抵抗５０２：ｒ１＝０．５×Ｒｓ×Ｗ１／Ｗ２、
コーナー抵抗５０３：ｒ２＝０．５×Ｒｓ×Ｗ２／Ｗ１、
として求める。コーナー部５０１以外の配線抵抗は、図１０（ａ）の場合と同様に求めることができる。

図１０（ｃ）の場合は、コーナー部５０４の抵抗値は、
コーナー抵抗５０５：ｒ３＝０．３３×Ｒｓ×Ｗ３／Ｗ４、
コーナー抵抗５０６：ｒ４＝０．３３×Ｒｓ×Ｗ４／Ｗ３、
として求める。

図１０（ｄ）の場合は、コーナー部５０７の抵抗値は、
コーナー抵抗５０８：ｒ５＝０．２５×Ｒｓ×Ｗ６／Ｗ５、
コーナー抵抗５０９：ｒ６＝０．２５×Ｒｓ×Ｗ５／Ｗ６、
として求める。

また、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）の場合においても、コーナー抵抗以外の配線抵抗は図１０（ａ）の場合と同様に求めることができる。画面表示する配線抵抗値は、コーナー抵抗を含む分岐点５１０までの値とする。

次に、配線抵抗値を配線パターン上に表示するために、配線抵抗の表示文字の大きさと表示座標の決定方法の一例を説明する。表示文字の大きさは、配線抵抗値を算出したパターンの幅（Ｗ）の２分の１の値とし、表示座標はコーナー部を除く配線パターンの左下座標（Ｘ座標とＹ座標が共に最小値）の位置とする（Ｓ２４）。

計算手段３は、配線抵抗を計算し、配線抵抗値を計算したパターン毎に配線抵抗値、表示文字の大きさ，配線抵抗の表示座標，配線データのマスクレベル（層番号）を格納手段４に格納する。

図５は計算手段３によって求めた結果を格納手段４に格納するフォーマットの一例である。表示手段５は、格納手段４から図５のデータを取り出し、座標値上に抵抗値を画面表示する。結果、表示手段５により図６の画面が表示される。

次に、計算手段３による配線容量の計算について説明する。選択処理手段２で選択された配線パターンは計算手段３に入力され、配線容量値を計算する。配線容量の計算は一般的な方法でよい。ここでは配線容量の代表モデルである平行平板容量と隣接配線容量について、配線容量値の計算方法を説明する。

図１１（ａ）は配線容量の代表モデルである平行平板容量の平面パターン図とその断面図である。上層配線３０３と下層配線３０２の間には絶縁膜３０３が存在するため、上層配線３０３と下層配線３０２が平面図において交差する場合、上層配線３０３と下層配線３０２を電極とする平行平板容量が発生する。

計算手段３では、選択配線パターンと他の配線パターンが交差している重なりパターンを取りだし、重なりパターンの面積（Ａ）を求め、Ｃａ＝Ｃｊ×Ａより配線容量値を計算する（Ｓ２５）。

次に、平行平板容量の値を配線パターン上に表示するために、容量値の表示文字の大きさと表示座標の決定方法の一例を説明する。表示文字の大きさは、平行平板容量を求めた重なりパターンの面積の平方根の値の２分の１とし、表示座標は、平行平板容量を求めたパターンの右上座標（Ｘ座標が最大、Ｙ座標が最大）の位置とする（Ｓ２６）。

図１１（ｂ）は配線容量の代表モデルである隣接配線容量のマスクパターンとその断面図である。隣接配線容量は配線データの側面同士に発生する配線容量である。隣接配線容量は配線間隔が大きい場合は無視できるほど小さくなるので、一般に隣接配線容量を計算する場合、条件としてしきい値間隔Ｄを設定する。隣接配線容量３０４は、配線３０５と配線３０６の距離ｄがしきい値間隔Ｄ以下の場合に、配線３０５と配線３０６を電極として発生し、その値は、配線３０５と配線３０６の対向長（Ｌ）に比例する。

計算手段３では、選択配線パターンと他の配線パターンで、しきい値間隔Ｄより間隔が狭く隣接している個所の対向長（Ｌ）を求め、Ｃｎ＝Ｃｆ×Ｌより配線容量値を計算する（Ｓ２７）。

次に、隣接配線容量の値を配線パターン上に表示するために、隣接配線容量の表示文字の大きさと表示座標の決定方法の一例を説明する。表示文字の大きさは、選択配線パターンと他の配線パターンとの距離の２分の１の大きさとし、表示座標は隣接配線容量を計算した対向長（Ｌ）を求めたパターンの左上座標（Ｘ座標が最小、Ｙ座標が最大）とする（Ｓ２８）。

図７は計算手段３により求めた結果を格納手段４に格納するためのフォーマットの一例である。

表示手段５は格納手段４より図７のデータを取り出し、選択配線パターン上に平行平板容量の配線容量値と、選択配線パターンと隣接配線パターンとの間に配線容量値を表示する。表示手段５では平行平板容量と隣接配線容量とを、表示画面で区別するため、表示する容量値に目印（平行平板容量には☆、隣接配線容量には△）を加えて画面表示する。

結果、表示手段５により図８の画面が表示される。

図９は本発明で得られた最終表示画面の一例である。表示手段５は、格納手段４より、計算手段３で得た配線抵抗値と配線容量値を選択した配線パターン上に表示する（Ｓ２９）。

本発明は、半導体集積回路のマスク設計に際して配線抵抗値または配線容量値の寄生情報を表示する装置、およびその表示方法として適用され、特に指定された配線の配線抵抗値，配線容量値をマスクパターン上で確認でき、さらに、マスクパターンを入力時に配線抵抗，配線容量の値を確認することができることを要求される半導体集積回路の寄生情報表示装置を用いて有効である。

本発明の実施形態におけるシステムの概略構成を示すブロック図本実施形態の動作に係るフローチャート本実施形態の入力となるマスクパターンの説明図本実施形態における選択した配線パターンを強調表示した状態を示す図本実施形態における配線抵抗を格納するフォーマットの一例を示す図本実施形態における配線抵抗値を表示した画面の一例を示す図本実施形態における配線容量を格納するフォーマットの一例を示す図本実施形態における配線容量値を表示した画面の一例を示す図本実施形態における配線抵抗値と配線容量値を表示した画面の一例を示す図本実施形態における各種パターンの説明図であり、（ａ）は直線パターンの配線抵抗を説明するための図、（ｂ）は折れ曲がりパターンの配線抵抗を説明するための図、（ｃ）は分岐パターンの配線抵抗を説明するための図、（ｄ）は４コーナーパターンの配線抵抗を説明するための図本実施形態における各種容量の説明図であり、（ａ）は平行平板容量を説明するための図、（ｂ）は隣接配線容量を説明するための図比較器の説明図

符号の説明

１入力手段
２選択処理手段
３計算手段
４格納手段
５表示手段
１０１，１０２，１０４マスクパターンの下層配線データ
１０３マスクパターンの上層配線データ
１０５，１０６，１０７マスクパターンの素子
１０８，１０９，１１０，１１１，１１２マスクパターンの素子端子
１１３，１１４マスクパターンの上層配線と下層配線を接続するビア
１１５隣接する配線データ
１５１平行平板容量
１５２隣接配線容量
２０１，２０２配線抵抗
３００絶縁膜
３０１平行平板容量
３０２下層の配線
３０３上層の配線
３０４隣接配線容量
３０５，３０６配線データ
５０１，５０４，５０７コーナー部
５０２，５０３，５０５，５０６，５０８，５０９コーナー抵抗
５１０分岐点

Claims

複数の配線パターンを用いてマスクレイアウトされた半導体集積回路における任意の１つの配線パターンを選択するための入力手段と、前記選択された配線パターンの結線状態を探索して前記選択された配線パターンに繋がる全ての配線パターンを選択する選択処理手段と、前記選択処理手段で選択した全ての配線パターンの配線抵抗値または配線容量値等の寄生情報を求める計算手段と、前記選択した配線パターンの上に前記寄生情報を表示する表示手段とを備えたことを特徴とする半導体集積回路の寄生情報表示装置。
複数の配線パターンを用いてマスクレイアウトされた半導体集積回路のレイアウトパターンにおける任意の１つの配線パターンを選択する第１のステップと、前記選択された配線パターンの結線状態を探索して前記選択された配線パターンに繋がる全ての配線パターンを選択する第２のステップと、前記選択処理手段で選択した全ての配線パターンの配線抵抗値または配線容量値を求める第３のステップと、前記選択した配線パターンの上に前記配線抵抗値又は配線容量値を表示する第４のステップとを有することを特徴とする半導体集積回路の寄生情報表示方法。