JP2017191598A - Ic設計のカスタムレイアウトを容易にする方法、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体、およびマルチゲート素子のカスタムレイアウトを容易にする方法 - Google Patents

Ic設計のカスタムレイアウトを容易にする方法、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体、およびマルチゲート素子のカスタムレイアウトを容易にする方法 Download PDF

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Abstract

【課題】集積回路(IC)設計図のレイアウトを容易にするためのシステムおよび技術を提供する。
【解決手段】特異な色パターンを、ネットに対応する、IC設計図のレイアウト内の一組の形状に割当てることができる。次に、IC設計図のレイアウトを、IC設計ツールのグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)に表示することができる。いくつかの実施形態は、マルチゲート素子の拡散領域を、この拡散領域が一組のフィントラックに対して位置合わせされるように、素子コンタクトの場所に対して移動させることができ、各マルチゲート素子の各フィンはフィントラック上に位置する。
【選択図】図5B

Description

本開示は集積回路(IC)設計に関する。より具体的には、本開示はIC設計図のカスタムレイアウトに関する。
背景
関連技術
プロセス技術およびIC設計ソフトウェアツールの向上によって素子サイズは数十年にわたって縮小し続けてきた。しかしながら、プロセス技術が20ナノメートル(nm)というプロセスノードに近づきこのプロセスノードを超えると、それに伴って素子サイズの縮小はますます困難になってゆく。具体的には、このようなプロセスノードで性能もパワーも最適化することは、不可能でなくても非常に困難になった。
3次元(3D)マルチゲート素子設計(FinFET技術はこのようなマルチゲート技術の1つ)は、より小さな素子サイズに向かって絶え間なく進み続けると予測される。特に、これらの3Dマルチゲート素子設計は、従来のプレーナ(planar)素子設計と比べて、性能もパワーも最適化できる。
図1AはFinFET素子を示す。FinFET素子は、シリコン基板102および酸化物層104から立ち上がっているソース106とドレイン108とゲート110とを含む3次元構造を有する。この3D構造により、FinFET素子は、平面領域が同一のプレーナゲートよりも体積が大きい。ゲート110の3次元構造は、ソース106およびドレイン108を含む伝導チャネルの周りを「包んで」いるので、ゲート110は伝導チャネルを流れる電流の制御に優れている。ゲート110は伝導チャネルの周りを「包んで」いるので、伝導チャネルの3面各々の上にゲートがあるように見える。FinFET素子が「マルチゲート」素子と呼ばれるのはこのためである。なお、(ソース106およびドレイン108を含む)伝導チャネルは「フィン(fin)」状に成形されていることから、「Fin電界効果トランジスタ」または略して「FinFET」という名称が付いている。FinFET素子がオフ状態のとき、FinFETの本体から漏れる電流はほとんどない。このために、FinFET素子はプレーナ素子よりも低いしきい値電圧を有することができるので、結果として、サイズが同様のプレーナ素子と比較すると、スイッチング速度が速く、漏れが少なく、動的消費電力が少ない。
ゲートが電流の制御に優れかつオフ状態のときにFinFETの本体から漏れる電流がほぼゼロになることを保証すべく、「フィン」の幅を狭くすることは重要である。しかしながら、これは、各「フィン」の駆動強度が低いことも意味する。FinFET素子の駆動強度を高める手法は少なくとも2つある。一方の手法は「フィン」の高さを増すことである。しかしながら、フィンの高さが異なるFinFETを確実に製造することは非常に困難である。他方の手法は、いくつかの半導体製造施設で使用されているものであるが、複数のFinFET素子を並列に用いることである。図1Bは、如何にして複数のFinFET素子を並列に用いて駆動強度を高められるかを示す。図1Bに示されるFinFET素子は、複数のソース152と複数のドレイン154とを含む。総駆動電流は、これらの「フィン」を流れる個々の電流の総和である。なお、各「フィン」を流れる電流は、同一のゲートすなわちゲート150によって制御される。また、この手法の場合、「フィン」の高さは変わらず、素子の拡大縮小は同一の素子に複数の「フィン」を設けることによって実現される。
従来のIC設計ツールを用いて、IC設計レイアウトを、特にFinFET素子のようなマルチゲート素子を含むIC設計レイアウトを作成し操作することは、非常に長い時間を要し負担が大きい。
概要
本明細書に記載のいくつかの実施形態は、FinFET素子等のマルチゲート素子を含むIC設計レイアウトを作成し操作するためのIC設計ツールを提供する。具体的には、いくつかの実施形態は、マルチゲート素子のカスタムレイアウトを容易にするグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)の特徴を提供する。
動作中に、いくつかの実施形態は、マルチゲート素子を、IC設計レイアウト内に、このマルチゲート素子の素子コンタクト(たとえばゲートコンタクト、ソースコンタクト、またはドレインコンタクト)が、一組の配線トラックに対して位置合わせされるように配置することができ、このIC設計レイアウト内の回路素子間の電気的接続は、配線トラックに沿ってルーティングされる。次に、本実施形態は、マルチゲート素子の拡散領域を、この拡散領域が一組のフィントラックに対して位置合わせされるように、素子コンタクトの場所に対して移動させることができ、各マルチゲート素子の各フィンはフィントラック上に位置する。なお、上記一組の配線トラックに含まれる隣合う配線トラックの間隔は第1の距離であってもよく、上記一組のフィントラックに含まれる隣合うフィントラックの間隔は第2の距離であってもよい。いくつかの実施形態において、第2の距離は、第1の距離と異なっていてもよく、たとえば第1の距離よりも小さくてもよい。
上記マルチゲート素子をIC設計図に配置する前に、いくつかの実施形態は、上記マルチゲート素子を配置するための配置場所を受け付けてもよい。次に、本実施形態は、上記配置場所に最も近い一組の配線トラックに含まれる1つの配線トラックに基づいて、上記マルチゲート素子の、スナップされた配置場所を決定してもよい。
いくつかの実施形態において、IC設計における一組のネット(net)に含まれる各ネットごとに、このネットに対応する、IC設計図のレイアウト内の一組の形状に、特異な色パターンを割当ててもよく、上記一組の形状に含まれる各形状は、IC設計図に基づいて製造可能なICチップ内の物理的構造に対応する。次に、本実施形態は、上記IC設計図のレイアウトを、IC設計ツールのGUIに表示してもよく、上記IC設計図のレイアウト内の各形状は、この形状に割当てられた色パターンを用いて、IC設計ツールのGUIに表示される。具体的には、いくつかの実施形態は、IC設計レイアウト内の形状を、1つ以上の色パターンで着色してもよく、互いに電気的に接続される予定である形状は、同一の色パターンを用いて着色される。その結果得られた表示をGUIを介してユーザに示すことにより、ユーザが色パターンに基づいてIC設計レイアウト内の形状を電気的に接続することを支援できる。
いくつかの実施形態は、一組のGUIオブジェクトを、IC設計図のレイアウト内に、電気的コンタクトを形成するために表示してもよく、一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、IC設計図のレイアウト内のある形状に対応する。次に、本実施形態は、ユーザによって選択された各GUIオブジェクトに対応する各形状に、電気的コンタクトを形成してもよい。本実施形態は次に、ユーザが対応するGUIオブジェクトを選択することによって形成した電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成してもよい。具体的には、いくつかの実施形態において、GUIオブジェクトを、電気的コンタクトを形成するために、IC設計レイアウト内に表示してもよい。各GUIオブジェクト(たとえば正方形の記号)は、マルチゲート素子内のある形状(たとえばゲートに対応する矩形)に対応し得る。次に、ユーザによって(たとえばマウスクリックによって)選択された各GUIオブジェクトごとに、本実施形態は、GUIオブジェクトの場所に電気的コンタクトを形成してもよい。次に、GUIオブジェクトを選択することによってIC設計レイアウト内に形成された電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成してもよい。
いくつかの実施形態は、一組のGUIオブジェクトを、IC設計図のレイアウト内に、このIC設計図のレイアウト内の形状を切断するために表示してもよく、一組のGUIオブジェクトに含まれる各オブジェクトは、少なくとも1つの形状を切断することが可能な、IC設計図のレイアウト内の場所に対応し、2つのネット間のショートは、2つの特異な色パターンを用いて着色された、IC設計図のレイアウト内の隣合う2つの形状に対応する。次に、このプロセスは、ユーザによって選択された各GUIオブジェクトごとに、選択されたGUIオブジェクトに対応する場所において少なくとも1つの形状を切断してもよい。いくつかの実施形態において、GUIオブジェクトは、マルチゲート素子内のポリシリコン形状を切断するために、IC設計レイアウト内に表示することができる。具体的には、各GUIオブジェクト(たとえば正方形の記号)は、マルチゲート素子内のある形状(たとえばゲートに対応する矩形)に対応し得る。次に、(たとえば連続する2回のマウスクリックによって)ユーザが選択した各GUIオブジェクトごとに、本実施形態は、選択されたGUIオブジェクトの場所で、ポリシリコン形状を切断することができる。
いくつかの実施形態において、マルチゲート素子は、パラメータ化されたセルによって表わすことができ、パラメータ化されたセルは、(1)ソース、ドレイン、およびゲート接続場所に関するパラメータと、(2)素子寸法に関するパラメータとを含み、各パラメータの値は、配線ピッチの倍数として特定される(配線ピッチは、1つの配線トラックの中央から隣の配線トラックの中央までの距離として定義し得る)。たとえば、配線ピッチがdナノメートルに等しくかつパラメータ化されたセルのパラメータの値が「3」に等しい場合、これは、パラメータ値が3dナノメートルに等しいことを意味する。
本特許出願(または発行済の特許)は、カラー図面を少なくとも1つ含む。公開後の本特許出願(または発行済の特許)とそのカラー図面のコピーは、必要な料金を支払って要求すれば特許庁から提供されるであろう。
特定のマルチゲート技術であるFinFET素子を示す。 如何にして複数のFinFET素子を並列に用いて駆動強度を高められるかを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従うルーティンググリッドを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う一組のフィントラックを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従い、如何にしてIC設計レイアウトツールのGUIを用いてマルチゲート素子を配置できるかを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従い、如何にしてIC設計レイアウトツールのGUIを用いてマルチゲート素子を配置できるかを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従い、如何にしてIC設計レイアウトツールのGUIを用いてマルチゲート素子を配置できるかを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従い、如何にしてIC設計レイアウトツールのGUIを用いてマルチゲート素子を配置できるかを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従い、如何にしてIC設計レイアウトツールのGUIを用いてマルチゲート素子を配置できるかを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、マルチゲート素子を配置するためのプロセスを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、IC設計図のカスタムレイアウトを容易にするためのプロセスを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、IC設計図のレイアウト内にコンタクトを形成するためのプロセスを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、IC設計図のレイアウト内の1つ以上の形状を切断するためのプロセスを示す。 本明細書に記載のいくつかの実施形態に従うカスタムレイアウトシステムを示す。
詳細な説明
以下の説明は、当業者が本発明を実現し使用できるようにするために示され、特定のアプリケーションおよびその必要条件という文脈の中で提供される。開示されている実施形態のさまざまな変形は、当業者には直ちに明らかになるであろう。本明細書で定義されている一般的な原則は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の実施形態およびアプリケーションに適用し得る。よって、本発明は、示されている実施形態に限定されるのではなく、本明細書に開示されている原則および特徴に従う最大範囲と一致することを意図している。
IC設計の概要
IC設計ソフトウェアツールを用いてIC設計図を作成することができる。IC設計図が完成すると、製造、パッケージング、および組立てを経て、ICチップを製造することができる。IC設計および製造プロセスは全体として複数のエンティティを含み得る。たとえば、ある企業がIC設計フローで使用されるソフトウェアツールを作成し、別の企業が上記IC設計フローを利用してこのソフトウェアツールを使用することによりIC設計図を作成し、また別の企業が上記IC設計フローを利用して作成されたIC設計図に基づいてICチップを製造する場合がある。IC設計フローに含まれる工程のうちのいずれか1つが改善されると、結果としてIC設計および製造プロセス全体が改善されることになる。たとえば、IC設計フローで使用される改善されたソフトウェアツールは、IC設計および製造プロセス全体を改善する。IC設計フローは複数の工程を含み得る。各工程は、1つ以上のIC設計ソフトウェアツールの使用を必要とする場合がある。IC設計工程および関連するソフトウェアツールのいくつかの例を以下で説明する。これらの例は、専ら説明を目的としているのであって、実施形態を開示されている形態に限定することを意図しているのではない。
いくつかのIC設計ソフトウェアツールは、IC設計者が実現したい機能をIC設計者が記述することを可能にする。これらのツールは、IC設計者がwhat-if計画を実行することによって機能を改良すること、コストを抑えること等も可能にする。論理設計および機能検証中に、HDL(ハードウェア記述言語)の、たとえばSystemVerilogのコードを書込むことができ、設計の機能精度を検査することができる。たとえば、設計を検査することにより、正確な出力の生成を保証することができる。
テストのための合成および設計中に、1つ以上のIC設計ソフトウェアツールを用いて、HDLコードをネットリストに変換することができる。さらに、このネットリストを、対象とする技術に合わせて最適化することができ、テストを設計し実施することにより、完成したチップを検査することができる。ネットリストの検証中に、このネットリストがタイミング制約を満たすか否かおよびHDLコードに対応しているか否かについて検査することができる。
設計計画中に、チップの全体平面図を構成しタイミングとトップレベルルーティングについて分析することができる。物理的な実装中に、回路素子をレイアウトに配置し電気的に接続することができる。本明細書に記載のいくつかの実施形態は、IC設計図(たとえばマルチゲート素子を含むIC設計図)のレイアウトを作成するための設計計画中に使用できるソフトウェアツールを提供することにより、IC設計および製造プロセス全体を改善することができる。具体的には、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、1つ以上のIC設計ツールの、使い易さ、性能、および/またはQoRを改善することができる。
分析および抽出中に、回路の機能をトランジスタレベルで検証し、寄生を抽出することができる。物理的な検証中に、設計を検査することにより、製造、電気的事項、リソグラフィーに関する事項、および回路の正確さを保証することができる。
解像度の改善中に、形状操作をレイアウトに対して実行することにより、設計の生産性を高めることができる。マスクデータの作成中に、設計を「テープアウトする」ことにより、製造中に使用されるマスクを作ることができる。
マルチゲート素子のカスタムレイアウトの概要
IC設計レイアウト内の回路素子は、ルーティンググリッドに沿ってルーティングされるワイヤを用いて互いに電気的に接続することができる。図2Aは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従うルーティンググリッドを示す。一般的に、金属トラック202が等間隔の一組の横線と縦線に配置されている。隣合う2本の金属トラック間の距離は金属ピッチと呼ばれる。図2Aでは縦方向の金属ピッチと横方向の金属ピッチは等しいが、一般的には等しいピッチである必要はない。1つの回路素子の出力端子P1と別の回路素子の入力端子P2との間に電気的な接続が必要なときは、図2Aに示されるように金属ワイヤを横方向の金属トラックと縦方向の金属トラックに沿ってルーティングすればよい。
半導体製造技術では、レイアウト内の予め定められた一組のフィントラックに沿ってフィンを配置する必要がある場合がある。図2Bは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う一組のフィントラックを示す。FinFET素子をIC設計レイアウト内に配置するとき、このFinFET素子は一般的に2つの制約を満たす必要がある。第1に、FinFET素子のフィンはフィントラックに沿って配置されなければならない。第2に、ゲートの端部はフィントラックに対して位置合わせされなければならない、すなわち、ゲートの長さはフィンピッチの倍数でなければならない。
なお、FinFET素子のソースおよびドレインはフィントラック上に位置し、従来の回路レイアウトツールの場合はゲートの電気的コンタクトもフィントラックに対して位置合わせされる。FinFET素子を他の回路素子と電気的に接続するときは、ワイヤを、FinFET素子のゲート端子、ソース端子、およびドレイン端子から他の回路素子の端子までルーティングする必要があるであろう。従来の回路レイアウトツールは、FinFET素子をフィントラックに基づいて配置する。残念ながら、図2Bに示されるように、フィントラック204は金属トラック202と同一直線上にない場合がある。このため、従来の回路レイアウトツールは、レイアウト技術者が必要な素子接続を行なうのに最適でない端子位置をもたらす可能性がある。なぜなら、フィンピッチと金属ピッチは一致していないからである。従来の回路レイアウトツールには他の欠点もある。従来の回路レイアウトツールは、レイアウト技術者が、接続が必要な場所を、フライトラインまたはネットハイライトを用いることで視覚化することを支援する。しかしながら、FinFET技術では適切な接続性を得るために切断層を追加することも必要だが、切断が必要なレイアウト形状の場所をフライトラインを用いて示すことはできない。加えて、一旦FinFET素子が配置されたら、従来の回路レイアウトツールは、レイアウト技術者が複雑さが増しているデザインルールを満たしつつレイアウトを完成させるのには役立たない。従来の回路レイアウトツールは、所与のIC設計レイアウトが1つ以上のデザインルールにいつ違反したかを指摘するが、IC設計レイアウトが700頁にわたる一組のデザインルールに違反することを単純に知るのはあまり有益なことではない。IC設計レイアウトツールは、まずレイアウト設計者がデザインルール違反の発生を少なくするまたはなくすのに役立つのであれば、遥かに有用性が高いであろう。
本明細書に記載のいくつかの実施形態は、上記欠点がないIC設計レイアウトツールを提供する。具体的には、いくつかの実施形態は、レイアウト技術者がFinFET素子間の必要な接続をなすことを容易にする。いくつかの実施形態において、FinFET素子は、フィントラックではなく配線トラック(すなわち電気的接続のルーティングに使用されるグリッド)上に配置することができる。素子を配線トラック上に配置した後に、拡散領域を最も近いフィントラックにスナップすることにより、FinFET素子の境界線をフィントラックに対して位置合わせする。
いくつかの実施形態は、FinFETのパラメータ化されたセル(parameterized cell:PCell)を特徴とする。パラメータは、ソース/ドレインおよびゲート接続に関するパラメータと、長さの単位を伴う実数の代わりに(たとえばナノメートルの単位で素子実装面積を特定する代わりに)配線トラックを単位として特定された素子実装面積に関するパラメータである。
可能なすべての接続が配線グリッド上にあれば、いくつかの実施形態は、既存のレイアウト上の2次元(2D)の色分けされたスティック線図を用いる。本開示において「接続マトリクス」と呼ばれる色分けされたスティック線図を用いることにより、ルーティングチャネルを割当て、金属層からIC設計内のすべての素子までの接続を非常に素早く実現することができる。そうすると、実際の接続はルータによって実現できる。
接続マトリクスにおいて、色を既存の形状に加えることにより、接続が必要な場所を示すとともにネットに基づいて切断の追加が必要な場所を示す。具体的には、ポリシリコン上の相反する色と色は、ポリシリコンの切断が必要な場所を示す。IC設計レイアウト内の既存のオブジェクトを着色することにより、レイアウト技術者は、GUIの表示に混乱を招くことなく接続性を視覚化することができる。これは、既に混乱しているレイアウト表示にフライトラインを追加する従来のIC設計レイアウトツールとは対照的である。加えて、人間の視覚には限界があるので、(従来のIC設計レイアウトツールで使用される)フライトラインは一般的に、繰返し色なしで、およそ10色または10個の固有ネットに限定される。従来のツールと異なり、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、着色された形状内の点描パターンを用いることにより、およそ60個の固有ネットをサポートすることができる。
いくつかの実施形態において、接続マトリクスをFinFETのPCellと統合することにより、レイアウト技術者は、マウスのクリックを用いて(たとえばビアホールを追加することにより)接続をなす、または(たとえばポリシリコンを切断することにより)接続を切断することができる。いくつかの実施形態は、DRC(デザインルールチェック)ルールに違反するであろうもはや有効ではない接続を取除くために接続をなすときに、接続マトリクスを適合させることによって、構築することで正しい結果が得られる(correct-by-construction)接続を、実現できる。以下のセクションは、上記実施形態のうちのいくつかをさらに詳細に示す。
マルチゲート素子をカスタムレイアウトに配置
図3A〜図3Eは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従い、如何にしてIC設計レイアウトツールのGUIを用いてマルチゲート素子を配置できるかを示す。図3A〜図3Eは、専ら説明を目的としているのであって、本明細書に記載の実施形態を開示されている形態に限定することを意図しているのではない。
IC設計レイアウト図300は、IC設計レイアウトツールのGUIウィンドウ内に示すことができる。横方向のグレーのストライプは、F1〜F12で示されているフィントラックに対応する。各コンタクトは、中に十字が示されている白色の正方形で表わされている。たとえば、FinFET素子302および304において、コンタクト306および308は各々、中に十字が示された白色の正方形で表わされている。コンタクト306および308は、それぞれの拡散領域との電気的接続を形成するためのものである。同様のコンタクトを、ゲートとの電気的接続を形成するために作ることができる(たとえば図4Dのゲート構造408に対して示されているコンタクト参照)。さらに、ゲートは、一般的に縦方向に延在し、図3Aに示されているように終端をなしているのではないことに注意されたい(たとえば回路レイアウト図400の上端から下端まで延在するゲート構造408参照)。いくつかの半導体製造技術において、FinFET素子のソースおよびドレインの終端は、ダミーゲートを用いて実現される。縦方向の明るい赤色の3つの矩形はゲートに対応し、中央の矩形はFinFET素子の実際のゲートであり、他の2つのゲートはソース領域およびドレイン領域の終端を実現するために使用されるダミーゲートである。たとえば、FinFET素子304において、ゲート310およびダミーゲート316は、縦方向の明るい赤色の矩形を用いて表わされている。拡散領域、たとえばFinFET素子304の拡散312は、それよりも暗い赤色を用いて表わされている。局所配線は、緑色で表わされており、たとえばFinFET素子304の局所配線314である。最後に横方向の金属トラックは青色の線で表わされており、縦方向の金属トラックは紫色の線で表わされている。
なお、各FinFET素子内のコンタクトは、他の素子とは異なる場所に位置していてもよい。たとえば、コンタクト308は、FinFET素子304の上端と下端のほぼ中間にあるのに対し、コンタクト306は、FinFET素子302の下端により近い場所にある。その理由は、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、先ずFinFET素子を(コンタクトの位置を固定する)金属トラック上に配置し、そうすると、このFinFET素子の拡散領域は「振れて(wobble)」最も近いフィントラックにスナップすることができるからである(その結果FinFET素子の例のそれぞれのコンタクトは互いに異なる場所にある)。
図3Bにおいて、FinFET素子350は、ダミーゲート352と、コンタクト354と、局所配線356と、ゲート358と、拡散領域360とを含み得る。図3Cは、(点線で示される)ルーティンググリッドと、(たとえばマウスを用いて)IC設計レイアウト内で移動させることができるFinFET素子350の一例とを示すGUIの表示を示す。レイアウト技術者は、所望の位置を選択した後に、IC設計レイアウトツールに対してFinFET素子を配置するよう命令することができる。IC設計レイアウトツールは、この命令を受けて、FinFET素子を、コンタクトが格子点362に対して位置合わせされるように移動させることができる。格子点362は、コンタクトに最も近い格子点である。図3Dは、格子点362がコンタクトに対して位置合わせされた後の表示を示す。しかしながら、図3Dに示されるように、拡散領域はフィングリッド(明確にするために図3Dには示されていない)に対して位置合わせされていない。そこで、本明細書に記載のいくつかの実施形態は、拡散領域をフィングリッドにスナップする、すなわち、拡散領域を、フィングリッド内で最も近いフィントラックに対して位置合わせされるように移動させる。図3Eは、拡散領域がフィングリッドにスナップされた後の表示を示す。なお、拡散領域に対するコンタクトの位置は図3Eでは変化している。なぜなら、拡散領域がフィングリッドにスナップされるとき、コンタクトは移動しないからである。
このようにして、本明細書に記載のいくつかの実施形態により、レイアウト技術者は、FinFET素子のコンタクトがルーティンググリッドに対して位置合わせされかつFinFET素子の拡散領域がフィングリッドに対して位置合わせされるように、FinFET素子をIC設計レイアウト内に素早くかつ簡単に配置することができる。
マルチゲート素子のカスタムレイアウトのための接続マトリクス
マルチゲート素子(たとえばFinFET素子)が配置されたら、レイアウト技術者はこれらの素子を電気的に接続することができる。図4A〜図4Gは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、容易にかつ迅速にマルチゲート素子を接続するために使用できるGUIを示す。具体的には、図4A〜図4Gは、如何にして2入力マルチプレクサのためのFinFETを容易にかつ迅速に接続できるかを示す。図4A〜図4Gは、専ら説明を目的としているのであって、本明細書に記載の実施形態を開示されている形態に限定することを意図しているのではない。
図4Aにおいて、回路レイアウト図400は、1列のPMOS FinFET素子402と、1列のNMOS FinFET素子404とを含む。ゲートは縦方向の矩形を用いて表わされている。なお、PMOS FinFET素子および対応するNMOS FinFET素子に対して、シングルゲート構造が存在する。たとえば、ゲート構造408によって、上部のPMOS FinFET素子と、下部の対応するNMOS FinFET素子に対し、1つの電気的に接続されたゲートが形成されている。緑色の矩形は、これらのFinFET素子のソースとドレインを接続するのに使用される局所配線を表わす。
図4Bは、如何にして、互いに電気的に接続される予定のFinFET素子の構造を、接続マトリクスを用いて着色できるかを示す。たとえば、緑色のすべての構造体は互いに接続される必要がある。図4Bの白色の正方形は、コンタクトを形成できる場所またはポリシリコンを切断できる場所である。図4Cは、図4Bに注釈を付けることにより、接続マトリクスのこれらの側面を説明している。図4Cに示されるように、黄褐色領域は電源電圧接続に対応し、グレー領域、マゼンタ領域、および黄色領域は、2入力MUXの3つの入力(2つのMUX入力と1つの選択入力)に対応し、赤色領域は接地接続に対応し、青色領域は2入力MUXの出力に対応する。白色の正方形は、コンタクト位置および切断位置に対応する。
なお、ゲート構造408の上半分と下半分は色が異なっている。これは、これらの上半分と下半分は互いに電気的に接続されてはならないことを意味する。したがって、ゲート構造408は、上側のPMOS FinFET素子と下側のNMOS FinFET素子が互いに電気的に接続されないよう、切断する必要がある(このことは次の図面に記載され示されている)。一方、ゲート構造410は一色だけである。したがって、ゲート構造410を切断する必要はない。なぜなら、上側のPMOS FinFET素子のゲートと下側のNMOS FinFET素子のゲートは互いに電気的に接続されることになっているからである。具体的には、いくつかの実施形態において、レイアウト技術者は、白色の正方形をクリックすることによって、コンタクトを形成するまたはポリシリコン(たとえばゲート構造408)を切断することができる。
図4Dは、レイアウト技術者が接続マトリクスを用いてコンタクトを形成しポリシリコンを切断した後のGUI表示を示す。なお、ゲート構造408は中央で切断されているが、ゲート構造410は切断されていない。加えて、(ビアホール構造を含む)コンタクトが、他の構造に電気的に接続される必要がある各構造に対して形成されている。このIC設計レイアウト内の他の層は、明確にするために図4Dには示されていない。これらの層は図4Eに示されている。先に述べたように、接地電圧接続に対応する4つの赤色領域がある。図4Eにおいて、右側の3つの赤色領域は局所配線を介して互いに電気的に接続されている。左側の残りの1つの赤色領域は、ワイヤを金属層においてルーティングすることにより、他の赤色領域と電気的に接続できる。
レイアウト技術者は、接続マトリクスを用いてIC設計レイアウト内の適切な場所でコンタクトを形成しポリシリコンを切断した後に、接続マトリクスを「オフにする」ことにより、図4Fに示される元のレイアウトを見ることができる。次に、レイアウト技術者はルータを用いることによって金属接続をルーティングしてIC設計レイアウトを完成させることができる。最終結果は図4Gに示されている。図4Gはまた、この2入力MUXのさまざまな部位を強調するための注釈(黄色の文字)を含む。具体的には、電源接続には注釈「vp」が付けられ、接地接続には注釈「gd」が付けられ、2つの入力には注釈「a0」および「a1」が付けられ、出力には注釈「z」が付けられ、選択入力には注釈「s」が付けられている。
マルチゲート素子のカスタムレイアウトを容易にするためのプロセス
図5Aは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、マルチゲート素子を配置するためのプロセスを示す。このプロセスは、マルチゲート素子をIC設計レイアウト内に配置するための配置場所を受けること(オペレーション502)から始まる。次に、このプロセスは、マルチゲート素子の素子コンタクト(たとえばゲートコンタクト、ソースコンタクト、またはドレインコンタクト)が一組の配線トラックに対して位置合わせされるように、このマルチゲート素子をIC設計レイアウト内に配置することを含み得るものであり、IC設計レイアウト内の回路素子間の電気的接続は、配線トラックに沿ってルーティングされる(オペレーション504)。このプロセスは次に、マルチゲート素子の拡散領域を、拡散領域が一組のフィントラックに対して位置合わせされるように、素子コンタクトの位置に対して移動させることを含み得るものであり、各マルチゲート素子の各フィンはフィントラック上に位置する(オペレーション506)。
図5Bは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、IC設計図のカスタムレイアウトを容易にするためのプロセスを示す。このプロセスは、IC設計図における一組のネットに含まれる各ネットごとに、このネットに対応する、IC設計図のレイアウト内の一組の形状に、特異な色パターンを割当てることから始まり、この一組の形状に含まれる各形状は、上記IC設計図に基づいて製造可能なICチップ内の物理的構造に対応する(オペレーション522)。色パターンは、色とパターンとの組合わせであってもよい。たとえば、図4Bにおいて、「接地」ネットに対応する形状には「べた塗りの赤」色パターンが割当てられており、「出力」ネットに対応する形状には「べた塗の青」色パターンが割当てられている。図4Bでは「べた塗り」パターンが使用されているが、一般的にGUIはどのようなパターンでも使用できる。たとえば、GUIはさまざまな種類のハッチングパターンを使用できる。GUIの形状の着色に使用できる色が一色のみである場合、GUIは、特異なハッチングパターンを用いて、それぞれ異なるネットに属する形状を特定することができる。次に、このプロセスは、上記IC設計図のレイアウトを、IC設計ツールのGUIに表示することができ、このIC設計図のレイアウト内の各形状は、この形状に割当てられた色パターンを用いて、上記IC設計ツールのGUIに表示される(オペレーション524)。いくつかの実施形態において、このプロセスは、IC設計レイアウトと、このIC設計レイアウト内のマルチゲート素子に対応する形状に関する接続情報とを受けることから始まってもよい。次に、このプロセスは、IC設計レイアウト内の形状を、1つ以上の色パターンで着色してもよく、互いに電気的に接続される予定である形状は、同一の色パターンを用いて着色される。このプロセスは次に、IC設計レイアウトを、着色された形状とともに、GUIを介してユーザに示すことにより、ユーザが色パターンに基づいてIC設計レイアウト内の形状を電気的に接続することを容易にする。
図5Cは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、IC設計図のレイアウト内にコンタクトを形成するためのプロセスを示す。このプロセスは、電気的コンタクトを形成するために、一組のGUIオブジェクトをIC設計図のレイアウト内に表示することから始まってもよく、一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、IC設計図のレイアウト内のある形状に対応する(オペレーション532)。次に、このプロセスは、ユーザによって選択された各GUIオブジェクトに対応する各形状に、電気的コンタクトを形成してもよい(オペレーション534)。このプロセスは次に、ユーザが対応するGUIオブジェクトを選択することによって形成した電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成してもよい(オペレーション536)。いくつかの実施形態において、このプロセスは、1つ以上のマルチゲートデバイス内の1つ以上の形状との電気的コンタクトを形成するためのIC設計レイアウト内にGUIオブジェクトを表示することから始まってもよい。次に、このプロセスは、ユーザから、1つ以上のGUIオブジェクトの選択を受けることができる。そうすると、このプロセスは、ユーザによって選択された各GUIオブジェクトに、電気的コンタクトを形成することができる。次に、このプロセスは、GUIオブジェクトの選択によって形成された、IC設計レイアウト内の電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成することができる。
図5Dは、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従う、IC設計図のレイアウト内の1つ以上の形状を切断するためのプロセスを示す。このプロセスは、一組のGUIオブジェクトを、IC設計図のレイアウト内に、IC設計図のレイアウト内の形状を切断するために表示することから始まってもよく、上記一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、少なくとも1つの形状を切断できる、IC設計図のレイアウト内の場所に対応し、2つのネット間のショートは、2つの特異な色パターンを用いて着色された、上記IC設計図のレイアウト内の隣合う2つの形状に対応する(オペレーション542)。次に、このプロセスは、ユーザによって選択された各GUIオブジェクトごとに、選択されたGUIオブジェクトに対応する場所で、少なくとも1つの形状を切断してもよい(オペレーション544)。いくつかの実施形態において、このプロセスは、マルチゲート素子内のポリシリコン形状を切断するために、IC設計レイアウト内にGUIオブジェクトを表示することから始まってもよい。次に、このプロセスは、ユーザから、1つ以上のGUIオブジェクトの選択を受けてもよい。このプロセスは次に、ユーザによって選択された各GUIオブジェクトの場所で、マルチゲート素子内のポリシリコン形状を切断してもよい。
「カスタムレイアウトシステム」という用語は、概ね、IC設計、特にマルチゲート素子を含むIC設計図のためのカスタムレイアウトを容易にするハードウェアベースのシステムを意味する。図6は、本明細書に記載のいくつかの実施形態に従うカスタムレイアウトシステムを示す。カスタムレイアウトシステム602は、プロセッサ604と、メモリ606と、記憶装置608とを含み得る。具体的には、プロセッサ604はメモリ606内の記憶場所をアドレス指定することができ、そうすることで、プロセッサ604は、メモリ606に格納されているデータに(たとえばロード/ストア命令を介して)アクセスし(たとえば論理/浮動小数点/算術命令を介して)このデータを操作することができる。カスタムレイアウトシステム602は、表示装置614、キーボード610、およびポインティングデバイス612に結合し得る。記憶装置608は、オペレーティングシステム616、カスタムレイアウトソフトウェアツール618、およびデータ620を格納し得る。データ620は、カスタムレイアウトソフトウェアツール618が必要とする入力および/またはカスタムレイアウトソフトウェアツール618によって生成された出力を含み得る。
カスタムレイアウトシステム602は、本開示において暗示的または明示的に記載されている1つ以上のオペレーションを自動的に(またはユーザから支援されて)実行し得る。たとえば、カスタムレイアウトシステム602はカスタムレイアウトソフトウェアツール618をメモリ606にロードすることができ、そうすると、カスタムレイアウトソフトウェアツール618を用いてIC設計のカスタムレイアウトを作成または編集することができる。
これまでの説明は、当業者が実施形態を実現し使用できるようにするために与えられている。開示されている実施形態のさまざまな変形は直ちに当業者には明らかになるであろう。また、本明細書において定義されている一般原理は、本開示の精神および範囲から外れることなくその他の実施形態および応用例にも適用し得る。よって、本発明は、示されている実施形態に限定されるのではなく、本明細書に開示されている原理および特徴と矛盾しない最も広い範囲に一致することが意図されている。
本開示に記載されているデータ構造およびコードは、コンピュータ読取可能な記憶媒体および/またはハードウェアモジュールおよび/またはハードウェア装置に、部分的または全体的に格納し得る。コンピュータ読取可能な記憶媒体は、限定されないが、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、ディスクドライブ、磁気テープ、CD(コンパクトディスク)、DVD(デジタル多目的ディスクもしくはデジタルビデオディスク)等の磁気および光学記憶装置、または、コードおよび/またはデータを格納できる、現在知られているまたは今後開発されるその他の媒体を含む。
本開示に記載されている方法およびプロセスは、コンピュータ読取可能な記憶媒体または記憶装置に格納されているコードおよび/またはデータとして部分的にまたは全体的に実施し得るものであって、コンピュータシステムがこのコードおよび/またはデータを読取って実行したときにこのコンピュータシステムが対応する方法およびプロセスを実行するように、実施し得るものである。上記方法およびプロセスはまた、ハードウェアモジュールまたは装置において部分的にまたは全体的に実施し得るものであって、ハードウェアモジュールまたは装置が起動されたときにハードウェアモジュールまたは装置が対応する方法およびプロセスを実行するように、実施し得るものである。なお、上記方法およびプロセスは、コードと、データと、ハードウェアモジュールまたは装置との組合わせを用いて実施することができる。
本発明の実施形態のこれまでの記載は、専ら例示と説明を目的として示されている。これまでの記載は、すべてを網羅することを意図しているのではなく、本発明を開示されている形態に限定することを意図しているのでもない。したがって、多数の修正および変形が当業者には明らかであろう。加えて、上記開示は本発明を限定することを意図しているのではない。本発明の範囲は、以下の請求項によって定められる。

Claims (20)

  1. IC設計図のカスタムレイアウトを容易にするための方法であって、前記方法は、
    IC設計図における一組のネットに含まれる各ネットごとに、前記ネットに対応する、前記IC設計図のレイアウト内の一組の形状に、特異な色パターンを割当てるステップを含み、前記一組の形状に含まれる各形状は、前記IC設計図に基づいて製造可能なICチップ内の物理的構造に対応し、
    前記IC設計図のレイアウトを、IC設計ツールのグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)に表示するステップを含み、前記IC設計図のレイアウト内の各形状は、前記形状に割当てられた前記色パターンを用いて、前記IC設計ツールのGUIに表示される、方法。
  2. 一組のGUIオブジェクトを、前記IC設計図のレイアウト内に、前記IC設計図のレイアウト内の形状を切断するために表示するステップをさらに含み、前記一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、少なくとも1つの形状を切断することが可能な、前記IC設計図のレイアウト内の場所に対応し、2つのネット間のショートは、2つの特異な色パターンを用いて着色された、前記IC設計図のレイアウト内の隣合う2つの形状に対応し、
    ユーザによって選択された各GUIオブジェクトごとに、前記選択されたGUIオブジェクトに対応する場所において少なくとも1つの形状を切断するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 一組のGUIオブジェクトを、前記IC設計図のレイアウト内に、電気的コンタクトを形成するために表示するステップをさらに含み、前記一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、前記IC設計図のレイアウト内のある形状に対応し、
    ユーザによって選択された各GUIオブジェクトに対応する各形状に、電気的コンタクトを形成するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
  4. ユーザが対応するGUIオブジェクトを選択することによって形成した電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成するステップをさらに含む、請求項3に記載の方法。
  5. 各色パターンは、色とパターンとの組合わせである、請求項1に記載の方法。
  6. コンピュータによって実行されたときに集積回路(IC)設計図のカスタムレイアウトを容易にするための方法を前記コンピュータに実行させる命令が格納された非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体であって、前記方法は、
    IC設計図における一組のネットに含まれる各ネットごとに、前記ネットに対応する、前記IC設計図のレイアウト内の一組の形状に、特異な色パターンを割当てるステップを含み、前記一組の形状に含まれる各形状は、前記IC設計図に基づいて製造可能なICチップ内の物理的構造に対応し、
    前記IC設計図のレイアウトを、IC設計ツールのグラフィカルユーザインターフェイス(GUI)に表示するステップを含み、前記IC設計図のレイアウト内の各形状は、前記形状に割当てられた前記色パターンを用いて、前記IC設計ツールのGUIに表示される、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。
  7. 一組のGUIオブジェクトを、前記IC設計図のレイアウト内に、前記IC設計図のレイアウト内の形状を切断するために表示するステップをさらに含み、前記一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、少なくとも1つの形状を切断することが可能な、前記IC設計図のレイアウト内の場所に対応し、2つのネット間のショートは、2つの特異な色パターンを用いて着色された、前記IC設計図のレイアウト内の隣合う2つの形状に対応し、
    ユーザによって選択された各GUIオブジェクトごとに、前記選択されたGUIオブジェクトに対応する場所において少なくとも1つの形状を切断するステップをさらに含む、請求項6に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。
  8. 一組のGUIオブジェクトを、前記IC設計図のレイアウト内に、電気的コンタクトを形成するために表示するステップをさらに含み、前記一組のGUIオブジェクトに含まれる各GUIオブジェクトは、前記IC設計図のレイアウト内のある形状に対応し、
    ユーザによって選択された各GUIオブジェクトに対応する各形状に、電気的コンタクトを形成するステップをさらに含む、請求項6に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。
  9. ユーザが対応するGUIオブジェクトを選択することによって形成した電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成するステップをさらに含む、請求項8に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。
  10. 各色パターンは、色とパターンとの組合わせである、請求項6に記載の非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体。
  11. マルチゲート素子のカスタムレイアウトを容易にするための方法であって、前記方法は、
    マルチゲート素子を、IC設計レイアウト内に、前記マルチゲート素子の素子コンタクトが、一組の配線トラックに対して位置合わせされるように配置するステップを含み、前記IC設計レイアウト内の回路素子間の電気的接続は、配線トラックに沿ってルーティングされ、
    前記マルチゲート素子の拡散領域を、前記拡散領域が一組のフィントラックに対して位置合わせされるように、前記素子コンタクトの場所に対して移動させるステップを含み、各マルチゲート素子の各フィンはフィントラック上に位置する、方法。
  12. 前記一組の配線トラックに含まれる隣合う配線トラックの間隔は第1の距離であり、前記一組のフィントラックに含まれる隣合うフィントラックの間隔は第2の距離である、請求項11に記載の方法。
  13. 前記マルチゲート素子はフィン電界効果トランジスタ(FinFET)であり、前記第2の距離は前記第1の距離と異なる、請求項12に記載の方法。
  14. 前記IC設計レイアウト内の形状を1つ以上の色パターンで着色するステップをさらに含み、互いに電気的に接続される予定の形状は、同一の色パターンを用いて着色される、請求項11に記載の方法。
  15. 1つ以上のマルチゲート素子内の1つ以上の形状との電気的コンタクトを形成するために、グラフィカルユーザインターフェイス(GUI)オブジェクトを前記IC設計レイアウト内に表示するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  16. ユーザによって選択された各GUIオブジェクトに電気的コンタクトを形成するステップをさらに含む、請求項15に記載の方法。
  17. 前記IC設計レイアウト内の電気的コンタクト間に、ルータを用いて電気的接続を形成するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
  18. 前記マルチゲート素子内のポリシリコン形状を切断するために、グラフィカルユーザインターフェイス(GUI)オブジェクトを前記IC設計レイアウト内に表示するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  19. GUIオブジェクトの場所で、前記マルチゲート素子内のポリシリコン形状を、前記GUIオブジェクトの選択を受けたことに応じて切断するステップをさらに含む、請求項18に記載の方法。
  20. 前記マルチゲート素子はパラメータ化されたセルによって表わされ、前記パラメータ化されたセルは、ソース、ドレイン、およびゲート接続場所に関するパラメータと、素子寸法に関するパラメータとを含み、各パラメータの値は、前記第1の距離の倍数として特定される、請求項11に記載の方法。
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