JP3169007B2 - 半導体集積回路の配線方法 - Google Patents

半導体集積回路の配線方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路の
配線設計にあたり、特にアンテナダメージを防止する配
線を実現する配線方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の配線設計においては、
結線対象となる2点間の配線経路の探索処理と、その探
索された配線経路の中から最適な配線経路を選ぶ選択処
理とにより配線経路を決定する。
【0003】配線経路を探索する方法としては、一般に
迷路法が採用されており、また配線経路を選択する方法
としては、配線長、VIA(ビア)にコストを割り当
て、コストの総和が最小になる配線経路を選択する方法
が採用されている。以上のような方法を採用することに
より、配線長が短く、しかも配線層の乗り換えが少ない
配線経路を決定することができる。
【0004】以上の方法を実施する場合として、配線格
子(x,y,z|0≦x≦12; 0≦y≦22; 1≦z≦4; zは配線
層)の領域において、始点(01,02,1)と終点(11,20,1)
との間の最適な配線経路を考える。
【0005】まず、配線経路の探索処理によって導出さ
れた配線経路の例として、次の3つを考える。配線経路
1,配線経路2,配線経路3,配線経路4は、それぞれ
図3,図4,図5,図6に示す配線経路101,10
2,103,104に対応するものとする。また図にお
いて、20,21は配線禁止領域、50は経由点領域で
ある。
【0006】図3に示す配線経路1は、始点(01,02,1)
→(01,02,2)→(01,11,2)→(01,11,3)→(11,11,3)→(11,
11,2)→(11,20,2)→終点(11,20,1)を経た線路経路であ
る。
【0007】図4に示す配線経路2は、始点(01,02,1)
→(01,02,2)→(01,11,2)→(01,11,3)→(04,11,3)→(04,
11,2)→(04,22,2)→(04,22,3)→(11,22,3)→(11,22,2)
→(11,20,2)→終点(11,20,1)を経た線路経路である。
【0008】図5に示す配線経路3は、始点(01,02,1)
→(01,02,2)→(01,11,2)→(01,11,3)→(10,11,3)→(10,
11,4)→(10,18,4)→(10,18,3)→(11,18,3)→(11,18,2)
→(11,20,2)→終点(11,20,1)を経た線路経路である。
【0009】図6に示す配線経路4は、始点(01,02,1)
→(01,02,2)→(01,11,2)→(01,11,3)→(04,11,3)→(04,
11,2)→(04,22,2)→(04,22,3)→(11,22,3)→(11,22,4)
→(11,20,4)→(11,20,3)→(11,20,2)→終点(11,20,1)を
経た線路経路である。
【0010】次に、最適な配線経路を選択するにあた
り、配線コスト値を1(配線格子1グリッド当たり)、
VIAコスト値を1(1層当たり)とし、配線経路のコ
ストを計算すると、以下の通りとなる。 配線経路1; 32(=1+9+1+10+1+9+1) 配線経路2; 38(=1+9+1+3+1+11+1+
7+1+2+1) 配線経路3; 34(=1+9+1+9+1+7+1+1
+1+2+1) 配線経路4; 40(=1+9+1+3+1+11+1+
7+1+2+1+1+1) ここで、配線経路1,配線経路2,配線経路3,配線経
路4の中で最もコストが小さい配線経路は配線経路1と
なる。
【0011】したがって、始点(01,02,1)と終点(11,20,
1)との間において、「配線長が短く、配線層の乗り換え
が少ない配線経路」として、配線経路1を選択する。こ
のようにして、結線対象となる2点間の配線経路を決定
する。
【0012】近年、半導体集積回路の配線形成には、反
応性イオンエッチングが用いられるが、この際、プラズ
マ雰囲気中に含まれる電子や荷電イオンは、配線を介し
てMOSトランジスタのゲート電極部にチャージアップ
し、トランジスタの特性劣化やゲート酸化膜破壊を引き
起こすことがわかっている。
【0013】一般に、これをアンテナダメージと呼び、
配線の側面積が大きいほど顕著なため、配線の側面積を
既定値以下に制限する必要がある。
【0014】但し、配線に電子や荷電イオンのディスチ
ャージの経路、例えばMOSトランジスタのドレイン電
極や、ソース電極など拡散層に接続されている場合は、
基板やウエルを介してディスチャージが可能なため、問
題とならない。
【0015】つまり、アンテナダメージとして問題とな
る配線は、配線形成時にMOSトランジスタのゲート電
極に繋がる配線であり、かつMOSトランジスタの拡散
層に繋がらない配線となる。
【0016】以上まとめると、配線経路は、「配線形成
時にMOSトランジスタのゲート電極に繋がる配線であ
り、かつMOSトランジスタの拡散層に繋がらない配線
の側面積の和を規定値以下に制限する。」(以下、アン
テナルールという)を満たすことが必要となる。
【0017】例えば、先に示した線路経路において、始
点が回路の出力端子(通常MOSトランジスタの拡散
層)、終点が回路の入力端子(通常MOSトランジスタ
のゲート電極部)とした場合に、アンテナルール対象の
配線は、下線の区間となる。したがって、先の例の配線
経路4は対象区間がないことになる。
【0018】ここで、z層の厚さTz、配線格子の間隔
をPzとし、Tz=T、Pz=Pとすると、各配線の側面
積の和は、以下の通りとなる。 配線経路1; 18TP(=T2*P2*9*2 ) 配線経路2; 4TP( =T2*P2*2*2 ) 配線経路3; 6TP( ={T3*P3*1+T2*P2*2}*2) 配線経路4; 0TP
【0019】つまり、配線経路1は、先のコスト計算か
らは「配線長が短く、配線層の乗り換えが少ない配線経
路」として最適なものであるが、本質的に端子近傍の配
線が長くなる傾向にある。
【0020】したがって、アンテナルール対象の配線側
面積の和が最も大きく、アンテナルール上、最も厳しい
配線となってしまうという問題がある。特に、結線対象
の2点間の端子距離が長い場合に顕著となることは明白
である。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】以上示したように従来
の配線方法では、アンテナルールに違反する配線が発生
しやすいという問題がある。
【0022】その理由は、端子近傍の配線経路に対して
何ら制約がないため、本質的に端子近傍の配線が長く、
アンテナルール対象の配線側面積の和が最も大きくなる
問題があるためである。特に結線対象の2点間の端子距
離が長い場合に顕著となることは明白である。
【0023】本発明の目的は、半導体集積回路の配線設
計において、アンテナルールを満たす配線を容易に実現
する半導体集積回路の配線方法を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体集積回路の配線方法は、複数の
配線層を有し、前記配線層には複数の配線格子を含む配
線領域を有し、前記配線領域には少なくとも1組の結線
対象の端子を有し、前記端子間の配線経路を決定する配
線処理を行う半導体集積回路の配線方法であって、前記
端子間の距離を算出し、前記端子間の距離が規定の端子
間距離の許容値を越える場合には、少なくとも1つの配
線経由点を規定の配線対象層の最上層で、前記端子から
規定の経由点領域に設けることを制約条件として設定す
る処理と、前記端子間の配線経路を制約条件に基づき、
少なくとも1つの配線経路を探索する処理と、前記探索
された配線経路について、規定のコスト評価式に基づい
てコストを算出し、最小コストとなる配線経路を選択す
る処理とを行うものである。
【0025】また前記経由点領域は、前記端子に応じて
規定値が設定されるものである。
【0026】また前記端子間距離の許容値は、前記端子
に応じて規定値が設定されるものである。
【0027】また前記配線対象層は、前記端子間距離に
応じて規定値が設定されるものである。
【0028】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図を参照して詳細に説明する。
【0029】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1に係る半導体集積回路の配線方法を示すフローチャー
トである。
【0030】まず図1において、初期設定として配線格
子(x,y,z){0≦x≦xmax;0≦y≦ymax;1≦z≦zmax'|xma
x=12,ymax=22,zmax'=4}を含む配線領域を定義する。
【0031】結線に使用する配線対象層zmaxは、zmax=4
とする。配線経路のコスト評価は、配線コスト値を1
(配線格子1グリッド当たり)、VIA(ビア)コスト
値を1(1層当たり)とし、配線経路にわたって累積す
るものとする(ステップ1000)。
【0032】次に、結線対象の端子を指定する(ステッ
プ1010)。ここでは、始点端子S(01,02,1)と終点
端子E(11,20,1)との間を結線対象とする処理を行
う。
【0033】次に、結線対象の端子間において、如何な
る配線経路においてもアンテナルールを満たすことが可
能な端子間距離の許容値Ltmaxと、端子から如何なる配
線を接続してもアンテナルールを満たすことが可能な点
の範囲を経由点領域Lpとして、製造上、規定される値
から設定する処理を行う(ステップ1020)。
【0034】次に、結線対象の始点端子Sと終点端子E
との間の距離Ltをマンハッタン長で計算する処理を行
う(ステップ1030)。
【0035】次に、結線対象の始点端子Sと終点端子E
との間の距離Lt、始点端子Sと終点端子Eとの間の距
離の許容値Ltmaxを比較する(ステップ1040)。
【0036】比較の結果、Lt≧Ltmaxの場合は、次の
ステップ1050に進む。一方、Lt<Ltmaxの場合
は、ステップ1060に移る。
【0037】次に、始点端子Sと終点端子Eとの端子間
の配線経路の制約条件として、端子の半径Lp以内でzma
x層の格子点を経由点として設定する(ステップ105
0)。
【0038】次に、配線経路の先のステップで設定した
制約条件のもとで配線経路を探索する処理を行う(ステ
ップ1060)。
【0039】次に、探索された配線経路の中から先のコ
スト評価に基づき配線経路のコストを計算して、最適な
配線経路を選択する(ステップ1070)。
【0040】次に、全ての結線が完了したかどうかを確
認し、完了した場合は、処理を終了する(ステップ10
80)。
【0041】以上のステップをこの順に実行する。
【0042】次に、具体例をもって本発明の実施形態を
詳細に説明する。
【0043】まず、図1に示すステップ1000におい
て、初期設定として、配線格子(x,y,z){0≦x≦xmax;0
≦y≦ymax;1≦z≦zmax'|xmax=12, ymax=22, zmax'=4}
を含む配線領域を定義する。結線に使用する配線対象層
zmaxは、zmax=4とする。配線経路のコスト評価は、配線
コスト値を1(配線格子1グリッド当たり)、VIAコ
スト値を1(1層当たり)とし、配線経路にわたって累
積するものとする。
【0044】次に、ステップ1010において、結線対
象の端子を指定する。ここでは、始点端子S(01,02,1)
と、終点端子E(11,20,1)との間を結線対象とする。
なお、始点端子SはMOSトランジスタのドレイン電極
に、終点端子EはMOSトランジスタのゲート電極に接
続する端子とする。つまり、アンテナルール上、問題と
なる端子は終点端子Eである。
【0045】次に、ステップ1020において、結線対
象の端子間において、如何なる配線経路においてもアン
テナルールを満たすことが可能な端子間距離の許容値L
tmaxと、端子から如何なる配線を接続してもアンテナル
ールを満たすことが可能な点の範囲を経由点領域Lpと
して、製造上規定される値から設定する。ここでは、L
tmax=12とし、始点端子S、終点端子EのLpは、Lp
(S)=∞、Lp(E)=12とする。
【0046】次に、ステップ1030において、結線対
象の端子間の距離Ltを求める。端子間の距離Ltは、マ
ンハッタン長に基づいて計算する。ここで、始点端子S
と終点端子Eとの間のマンハッタン長は、Lt=28とな
る。
【0047】次に、ステップ1040において、結線対
象の端子間の距離Lt、端子間距離の許容値Ltmaxを比
較する。Lt≧Ltmaxの場合は、次のステップ1050
に進む。一方、Lt<Ltmaxの場合は、ステップ106
0に移る。
【0048】次に、ステップ1050において、端子間
の配線経路の制約条件として、端子の半径Lp以内でzma
x層の格子点を経由点として設定する。
【0049】次に、ステップ1060において、配線経
路の先のステップで設定した制約条件のもとで配線経路
を探索する。探索された配線経路の例を、配線経路3、
配線経路4とする。それぞれの配線経路3、配線経路4
は、図5,図6配線経路103,104に対応する。図5
に示す配線経路3は、始点(01,02,1)→(01,02,2)→(01,
11,2)→(01,11,3)→(10,11,3)→(10,11,4)→(10,18,4)
→(10,18,3)→(11,18,3)→(11,18,2)→(11,20,2)→終
点(11,20,1)を経た配線経路である。図6に示す配線経
路4は、始点(01,02,1)→(01,02,2)→(01,11,2)→(01,1
1,3)→(04,11,3)→(04,11,2)→(04,22,2)→(04,22,3)→
(11,22,3)→(11,22,4)→(11,20,4)→(11,20,3)→(11,2
0,2)→終点(11,20,1)を経た配線経路である。
【0050】次に、ステップ1070において、先に探
索された配線経路の中から最適な配線経路を選択する。
【0051】先のコスト評価に基づき配線経路のコスト
を計算すると、以下の通りとなる。これより、配線経路
3、配線経路4の中で最もコストの小さい経路3を最適
な配線経路として選択する。 配線経路3; 34(=1+9+1+9+1+7+1+
1+1+2+1) 配線経路4; 40(=1+9+1+3+1+11+1
+7+1+2+1+1+1)
【0052】次に、ステップ1080において、全ての
結線が完了したかどうかを確認し、完了した場合は、処
理を終了する。ここで、結線は完了しているため、終了
となる。
【0053】(実施形態2)
【0054】実施形態1においては、配線層数zmax'と
配線対象層zmaxは、zmax'=zmax=4で同一であったが、近
年よく使用される「チップ上層を電源・グランド配線で
使用し、上層を結線の対象としない」レイアウト形態の
ような場合は 、zmax'>zmaxと設定することにより実現
が可能である。
【0055】また、必要以上に配線層の上層を使用し配
線性に影響を悪化するのを防ぐため、結線対象の端子間
の距離に応じて配線対象の層を変更することは、端子間
距離に応じて配線対象層zmax設定することにより実現可
能である。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体集積回路の配線設計において、アンテナルールを満
たす配線を容易に実現することができる。
【0057】その理由は、結線する端子間の配線経路を
決定するにあたり、端子間の距離が規定値以上の場合、
端子の近傍で配線対象層の最上層を経由する配線経路を
選択する処理を行うことにより、アンテナルール対象の
配線側面積の和を既定値以下に制限することが可能であ
るためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る配線方法を示すフロー
チャートである。
【図2】従来の配線方法を示すフローチャートである。
【図3】配線方法において設定した配線経路を示す説明
図である。
【図4】配線方法において設定した配線経路を示す説明
図である。
【図5】配線方法において設定した配線経路を示す説明
図である。
【図6】配線方法において設定した配線経路を示す説明
図である。
【符号の説明】
10,11 端子 20,21 配線禁止 50 経由点領域 101,102,103,104 配線経路

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の配線層を有し、前記配線層には複
    数の配線格子を含む配線領域を有し、前記配線領域には
    少なくとも1組の結線対象の端子を有し、前記端子間の
    配線経路を決定する配線処理を行う半導体集積回路の配
    線方法であって、 前記端子間の距離を算出し、前記端子間の距離が規定の
    端子間距離の許容値を越える場合には、少なくとも1つ
    の配線経由点を規定の配線対象層の最上層で、前記端子
    から規定の経由点領域に設けることを制約条件として設
    定する処理と、 前記端子間の配線経路を制約条件に基づき、少なくとも
    1つの配線経路を探索する処理と、 前記探索された配線経路について、規定のコスト評価式
    に基づいてコストを算出し、最小コストとなる配線経路
    を選択する処理とを行うことを特徴とする半導体集積回
    路の配線方法。
  2. 【請求項2】 前記経由点領域は、前記端子に応じて規
    定値が設定されることを特徴とする請求項1に記載の半
    導体集積回路の配線方法。
  3. 【請求項3】 前記端子間距離の許容値は、前記端子に
    応じて規定値が設定されることを特徴とする請求項1に
    記載の半導体集積回路の配線方法。
  4. 【請求項4】 前記配線対象層は、前記端子間距離に応
    じて規定値が設定されることを特徴とする請求項1に記
    載の半導体集積回路の配線方法。
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