JP3655064B2 - Semiconductor device design support equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はLSI設計支援装置に係り、特に高周波アナログ回路、アナログ・ディジタル混在回路等を精度よくシミュレーションし、効率的に高性能最適LSI設計を支援する半導体デバイス設計支援装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体製造技術の発展によりLSIの高速化、高集積化が著しく進歩し、様々な高機能LSIの製造が可能となってきている。このようなLSIにおいては、とリわけ高周波アナログ回路、アナデジ(アナログ・ディジタル)混在回路に関して高度な設計技術が要求されるばかりか、高性能、低価格化の要求が強く、それ故、高機能LSIに対するこのような要求に応えて、回路設計者はそれらの回路を低コストで短期間に設計しなければならない。そこで、回路設計支援装置に対しても、それにふさわしい支援機能を備えることが要求されてきている。
【0003】
例えばLSIの高速化、高集積化が進むと、高周波アナログ回路やアナデジ混在回路ではこれまで影響の少なかった、配線間のクロストークや半導体基板を介してアナログ回路部に伝わるディジタル回路部系統での発生ノイズなど、LSI上での素子配置レイアウトパターンに依存する寄生の効果の影響も考慮して設計しなければならない。
【0004】
そして、そのためには、これらの影響を正確にシミュレーションする必要がある。これらの影響を正確にシミュレーションするためには、電磁界解析、或いはデバイスシミュレーション等と呼ばれる解析を実行する必要があったが、これらは多大な計算時間を要するために実用的ではなかった。
【0005】
そこで従来、基板を抵抗網としてモデル化したり、配線を抵抗成分と容量成分を持つモデルに置き換えるなどして回路シミュレーションを実行する文献1の如き方法が提案されている(文献1:Balshz R.Stanisic, Nishath K.Verghese, Rob A.Rutenbar, L.Richard Carley and David J.Allstot," Addressing Substrate Coupling in Mixed-Mode IC's: Simulation and Power Distribution Synthesis", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.9,No.3,pp.226-238,March,1994)。この方法によるシミュレーション結果と実験結果がよく一致していることは、一般的に認められている。
【0006】
ところが、多数の素子がLSI基板上に2次元的に配置形成されている実際の集積回路では、それらの素子一つ一つを空間的位置関係を考慮して回路シミュレーションの入力データの形式に書き下すことは非常に困難であった。さらには、従来の回路シミュレーションはレイアウト設計とは独立に行われているために、そのシミュレーション結果からは、例えばノイズ源となるディジタル回路部とそのノイズの影響を受け易いアナログ回路部との位置関係の対応がとれないなどの問題点があった。
【0007】
従ってシミュレーション結果を有効な情報として設計者へフィードバックできないために、効率的なLSI設計支援装置となり得なかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように、LSIの設計にあたっては、LSIの高速化、高集積化に伴い、配線間のクロストークや、半導体基板を介してアナログ回路部に伝わるディジタル回路部系統での発生ノイズなど、LSI上での素子配置レイアウトパターンに依存する寄生の効果の影響を考慮する必要がある。そのためには、高周波アナログ回路やアナデジ混載回路で問題となる寄生の効果をシミュレーションしなければならないが、そのためにLSI基板上に配置された素子や配線の寄生素子を抽出し、回路シミュレーションの入力データの形式に変換する必要がある。そして、従来、これは人手に頼ることになるが、これを人手により行うこと自体が極めて困難を伴う作業であった。しかも、そのシミュレーションはLSIの素子レイアウト設計とは独立に行われていた。
【0009】
従って、従来のLSI設計支援装置ではシミュレーションを行うことは大変な労力を伴う作業であり、また、せっかくシミュレーションしてもその得た結果を有効な情報として設計者ヘフィードバックできなかった。
【0010】
そこで本発明の目的は、上記従来のLSI設計支援装置の問題点を解決し、レイアウト設計を行いながらレイアウトパターンに依存する寄生の効果を含めて様々な解析が簡単に実行できるようにして、シミュレーション結果を有効な情報として設計者にフィードバックできるようにしたLSI設計支援装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による半導体デバイス設計支援装置は、半導体集積回路を構成する素子や配線等の回路要素の形状や配置状況、及び物性定数、製造条件および演算条件等の情報を入力する入力手段と、これら入力された情報や解析結果を表示する表示手段と、前記情報から線形素子、非線形素子、配線、コンタクトホール、ヴィアホール等の回路要素を抽出し、等価モデルを作成する等価モデル作成手段と、前記等価モデル作成手段により得られた等価モデルを数値的に解析可能なデータ形式に変換するデータ形式変換手段と、前記データ形式変換手段により変換されたデータと前記演算条件をもとに、前記抽出した等価モデルを数値的に解析する演算手段と、前記演算手段の演算結果を前記表示手段に出力する出力手段とを具備する。
【0012】
また、このような構成の半導体デバイス設計支援装置において、
半導体集積回路製造には使われないマスクレイヤで前記素子配置、配線情報と同じ階層レベルのデータを作成する手段と、これらの情報を前記素子抽出、等価モデル作成手段で取り扱うことができる形態で保存する手段を備えており、
さらには、前記素子の形状や配置、配線の情報を表示する手段上の任意の位置にLSIチップ上には存在しない回路を付加する手段を備え、
また、前記素子の形状や配置、配線の情報を表示する手段上からシミュレーションの各種設定法とシミュレーション結果の表示法を指定する機能を備えていることを特徴とする。
【0013】
このような構成の本発明の半導体デバイス設計支援装置によれば、半導体集積回路を構成する回路要素である素子の形状や配置状況、配線、及び物性定数、製造条件および演算条件等の情報を入力手段により入力すると、表示手段にはこれら入力された情報が表示される。このとき、素子や配線等の形状や配置状況等はレイアウト画面(レイアウト状態がわかるような画像表示状態の画面)の状態で表示される。そして、等価モデル作成手段は前記情報から線形素子、非線形素子、配線等を抽出し、等価モデルを作成し、データ形式変換手段はこの等価モデル作成手段により得られた等価モデルを数値的に解析可能なデータ形式に変換する。そして、演算手段はこのデータ形式変換手段により変換されたデータと前記演算条件をもとに、前記抽出した等価モデルを数値的に解析し、出力手段は前記演算手段の演算結果を前記表示手段に出力する。
【0014】
本発明システムでは、集積回路を設計するにあたり、集積回路を構成する半導体基板を介して回り込むノイズの影響や配線間のクロストークによる影響を回路シミュレーションで演算手段により解析処理できるように、レイアウトデータから設計回路には現われない寄生素子の成分を等価モデルとして抽出し、回路シミュレーションの入力データの形式に変換することができる。
【0015】
そして、レイアウト画面上から直接回路シミュレーションが実行できるようにレイアウト画面上には存在しないが回路シミュレーションの入力データとしては必要な電源や負荷等を仮想素子として任意の位置に自由に発生できる。
【0016】
さらに、各種解析法をレイアウト設計をしながら設定でき、シミュレーション結果をレイアウト画面上に表示するなどして、設計者に有効な情報をフィードバックできる。
【0017】
そして、本システムでは、LSIを構成する半導体基板を介して回り込むノイズの影響や配線間のクロストークによる影響を回路シミュレーションで解析できるように、レイアウトデータから寄生素子(寄生要素)を等価モデルとして抽出することができる他、レイアウト画面上から直接回路シミュレーションが実行できるようにレイアウト画面上には存在しないが回路シミュレーションの入力データとしては必要な電源や負荷等を仮想素子として自由に発生できるようになり、さらには、各種解析法をレイアウト設計をしながら設定でき、シミュレーション結果をレイアウト画面上に表示するなどして、設計者に有効な情報をフィードバックできる。従って、効率よく高機能LSIを設計することができる。
【0018】
また、本発明の半導体デバイス設計支援装置における前記等価モデル作成手段には、半導体基板界面上に形成されるトランジスタの大きさを参照して、前記半導体集積回路製造に無関係のマスクレイヤで作製されるマスクデータ図形の大きさを決定すると共に、当該決定した大きさのマスクデータ図形を発生させる機能を備える。
【0019】
サブストレート基板を単位ブロックにつき、抵抗モデルが3次元的につながった抵抗網のかたちでモデル化し、単位ブロックのサイズ内における媒質の組成、寸法などから抵抗値を付与することにより、その電気的影響を回路シミュレータで解析できる。しかしその場合、このサブストレート基板モデルの実用的な大きさが重要である。
一般的には、このようなモデルの場合、そのサイズを細かく取るほど、高い精度の解析が期待できるが、細かくすればするほど、計算量が膨大なものとなり、従って、計算機の性能及び設計時間の制約から、必要以上にモデルのサイズを小さくすることは実用的でない。
【0020】
しかし、トランジスタの大きさを参照して仮想的なマスクレイヤでの等価モデルデータを発生させるようにすることで、目的とする実用的な大きさを持つサブストレート基板モデルを発生させることができるようになる効果が得られる。
【0021】
また、本発明の半導体デバイス設計支援装置における前記等価モデル作成手段は、前記の半導体集積回路製造に無関係なマスクレイヤで作製されるマスクデータ図形の大きさは、半導体基板界面付近、あるいは各種ウェルの境界付近、あるいは不純物の極性が異なる領域の境界付近、あるいは不純物濃度の異なる領域の境界付近、あるいは電極付近は、他の部分のマスクデータ図形の大きさに比べて小さくなるようにマスクデータを発生させる手段を備える。
【0022】
サブストレート基板モデルの単位ブロックサイズは、大きすぎると解析精度に問題を残し、また、小さすぎると解析コストや解析所要時間の問題が生じることから、適正なサイズが必要となるが、このサイズを決定するに当たり、場所に応じてサイズを上記のようにすることで、適正なサイズで、しかも、一定の解析精度が期待できるような単位ブロックサイズのサブストレート基板モデルを発生させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0024】
(実施例1)
本発明はLSIのレイアウト設計を行いながらレイアウトパターンに依存する寄生の効果を含めて様々な解析(回路シミュレーション)が実行できるようにして、レイアウト設計したLSIの回路シミュレーション結果を有効に設計者にフィードバックできるようにした半導体デバイス設計支援装置を提供することを目的としており、半導体集積回路を構成する素子の形状や配置、配線、及び物性定数、製造条件などのを情報を入力する手段と、画像を表示する表示手段と、前記情報から線形素子、非線形素子、配線、コンタクトホール、ヴィアホール等を抽出し等価モデルを作成する作成手段と、素子の抽出や等価モデルの作成のために必要な製造条件や物性定数を保存する保存手段と、前記抽出した素子や等価モデルを数値的に解析可能なデータ形式に変換する変換手段と、演算条件を入力する演算条件入力手段と、前記抽出した等価モデルを数値的に解析する演算手段と、前記演算手段の演算結果を出力する出力手段から構成される半導体デバイス設計支援装置において、
半導体製造には使われないマスクレイヤで前記素子配置、配線情報と同じ階層レベルのデータを作成する手段と、これらの情報を前記素子抽出、等価モデル作成手段で取り扱うことができる形態で保存する手段を備えており、
さらには、前記素子の形状や配置、配線の情報を表示する手段上の任意の位置にLSI上には存在しない回路を付加する手段を備え、
また、シミュレーションの各種設定法とシミュレーション結果の表示法を選択指定することができる機能を備えていることを特徴としている。
【0025】
図1は本発明の一実施例に係わるLSI設計支援装置の機能構成を示すブロック図である。図において、1はレイアウト情報入力手段、2はレイアウト情報保存手段、3は表示手段、4は素子抽出・等価モデル作成手段、5はモデル作成条件入力手段、6は入力データ作成手段、7は演算条件入力手段、8は演算手段、9は演算結果出力手段、10は付加回路入力手段、11は素子抽出用データ入力作成手段、12は素子抽出用データ保存手段である。
【0026】
これらのうち、レイアウト情報入力手段1はLSI設計に伴う素子等の各回路要素形成材料の配置場所、形、大きさ等のレイアウト情報、及び物性定数、製造条件、材料の特性等を示すパラメータ値等を入力する手段である。また、情報保存手段2はレイアウト情報入力手段1により入力されたこれらの情報を保存する手段である。表示手段3はレイアウト情報入力手段1により入力されたレイアウト情報やパラメータ情報等を表示する手段である。なお、簡単のために以降レイアウト画面とする。
【0027】
素子抽出・等価モデル作成手段4は、情報保存手段2に保存されているレイアウト情報に基づき得られる設計LSIチップ上での線形素子、非線形素子、配線、コンタクトホール、ヴィアホール等といった各回路要素について、その各空間的な位置や形状等の幾何学情報と、パラメータ値等をもとにレイアウト情報からその設計LSIチップの回路シミュレーションを行って数値的に解析することができるように、設計LSIチップの本来の回路構成要素となっている素子等の回路要素の抽出及び等価モデルの作成をする素子抽出・等価モデル作成手段である。ここで抽出、作成された素子及び等価モデルは、表示の指示があった場合、表示手段3のレイアウト画面上に、操作者が識別可能な記号等によって表示させることができるようにシステムを構成してある。このとき、抽出した素子等の回路要素の表示形態として、接続関係を基に複数の素子を合成させて表示させることも可能である。例えば、全ての端子の接続先が共通であるような複数のトランジスタがあった場合、それらは一つの記号で記述した方が明瞭である。
【0028】
なお、素子抽出・等価モデル作成手段4は、素子等の回路要素の配置や電源等の配置状況に対応して生じることになる寄生素子や雑音などの要素については特別にそのための情報を与えられない限り、抽出対象とする構成にはなっていない。従って、寄生素子や前記雑音などの要素について、抽出してその等価モデルを得る必要がある場合には、特別にそのための情報を与えなければならない。これは同じ半導体基板上にある他の回路要素の動作あるいは配線を伝わる信号が原因となってこれら寄生素子や前記雑音などの要素が発生することになるためである。
【0029】
モデル作成条件入力手段5は、素子抽出・等価モデル作成手段4で素子等の回路要素の抽出、等価モデルの作成をする際に必要とされる製造過程に関わる情報やモデルの精度、或いはモデル化する領域や位置等のモデル作成条件を入力するためのものである。
【0030】
入力データ作成手段6は、素子抽出・等価モデル作成手段4で抽出、作成した素子等の回路要素や等価モデルを演算手段8が数値的に解析できるようなデータ形式に変換するためのデータ作成手段である。演算条件入力手段7は解析法の指定や演算結果の出力形態等を指定する演算条件入力手段である。演算手段8は回路を数値的に解析する演算手段であって、例えば、“SPICE”等のような回路シミュレーションプログラムを実行して回路解析する演算手段である。演算結果出力手段9はその演算結果を出力する演算結果出力手段である。
【0031】
付加回路入力手段10は、マウス等のようなポインティングデバイスを使用して、このポインティングデバイスとGUI(グラフィカルユーザインターフェース)機能の連携により、表示手段3のレイアウト画面上における所望の位置に、電源や信号源及び負荷等の外付け回路や任意の素子を付加すると共に、データにもそれを反映させるように処理する要素付加編集のための手段であって、ここで付加された回路、素子もまた入力データ作成手段6で演算手段8への入力データに変換することができる情報となる。
【0032】
素子抽出用データ入力作成手段11は、前記レイアウト情報入力手段1で作成したデータを元に抽出した素子や等価モデルとは別の寄生素子や等価モデル(等価的素子モデル)の抽出及び作成に必要な情報を自動的或いは手動により作成する手段であり、LSI製造のための設計情報としては何のかかわりを持つことのない仮想的なレイヤであるマスクレイヤを用いて、高機能解析をするために必要とされる寄生素子、等価モデルの抽出及び作成に必要な情報を自動的或いは手動により作成する手段である。
【0033】
素子抽出用データ保存手段12は、素子抽出用データ入力作成手段11により作成されたこれらの情報を保存する手段であり、個々の情報についても、素子抽出・等価モデル作成手段4により、素子等の回路要素の抽出及び等価モデルの作成が実行される。
【0034】
図2はLSIチップ形成のため、レイアウトした素子パターンDptに、外付け回路Cout と付加回路Cadとしてのキャパシタを付加したときの表示手段3上のレイアウト画面表示例を示している。
【0035】
次に上記構成の本装置に作用を説明する。
本システムは、従来からあるLSI設計支援装置の構成に、さらに付加回路入力手段10、素子抽出用データ入力作成手段11、素子抽出用データ保存手段12の3つの機能要素を付加したものである。従って、入力手段1、情報保存手段2、表示手段3、素子抽出・等価モデル作成手段4、モデル作成条件入力手段5、入力データ作成手段6、演算条件入力手段7、演算手段8、演算結果出力手段9の各機能要素は従来からあるLSI設計支援装置の本来的に備えているものである。
【0036】
図4を参照して処理の流れと動作を説明すると、本システムはまずはじめに、設計しようとするLSIチップのレイアウトを行う(ステップS1)。これは入力手段1から行う。すなわち、操作者(設計者)は入力手段1を操作することでLSI設計に伴う素子等の回路要素の形成材料の配置場所、形、大きさ等のレイアウト情報、及び物性定数、製造条件、材料の特性等を示すパラメータ値等を入力する。この入力された情報は情報保存手段2に保存される。また、このとき、表示手段3にはそのレイアウト画面上に、入力中の状態(入力操作中の状態がわかるような画像)や入力後の状態がわかるように、そのレイアウト情報としてのレイアウト画像や、各種設定データなどが表示される。
【0037】
LSI設計に伴う必要情報の入力が終わると、次にこの入力された必要情報をもとにレイアウトデータD1−aの作成処理に移る。レイアウトデータの作成処理は、モデル作成条件入力手段5から与えられる“製造過程に関わる情報”や “モデルの精度”、或いは“モデル化する領域”やその“位置”等のモデル作成条件と、情報保存手段2に保存されている情報とをもとに、素子抽出プログラムを用いて素子抽出・等価モデル作成手段4が素子等の回路要素の抽出処理を行い、また、等価モデルの作成をする(ステップS2)。
【0038】
素子等の回路要素の抽出、等価モデルの作成が終わると、これらのデータは入力データ作成手段6に渡される。また、操作者(設計者)は、解析法の指定や演算結果の出力形態等を演算条件入力手段7においてあらかじめ設定してあり、従って、入力データ作成手段6はこれら素子抽出・等価モデル作成手段4および演算条件入力手段7からのデータや条件等の情報を用いてデータ処理することにより、演算手段8が数値的に解析できるようなデータ形式に変換する。例えば、演算手段8の用いる回路解析ソフトウエアが、回路シミュレーションのためのソフトウエアの代表格である“SPICE”であったとすると、この“SPICE”の実行に必要な情報である“素子等の各回路要素の接続情報”、“デバイスのサイズや特性”、“物理定数”、“解析法”や“出力形式”等をデータ変換処理によりネットリストとして生成し(ステップS3)、演算手段8に与える。演算手段8はこの入力されたネットリストを元に回路解析シミュレーションを実施し(ステップS4)、シミュレーション演算結果を得る。
【0039】
演算手段8により回路シミュレーション演算結果が得られるとこれは演算結果出力手段9に渡され、演算結果出力手段9はこの渡された回路シミュレーション演算結果を表示手段3に表示する。
【0040】
また、寄生素子の影響を解析対象として加えたい場合には操作者は、システムの状態を仮想レイヤ設定モードとし、表示手段3のレイアウト画面を見ながら素子抽出用データ入力作成手段11を操作してこの仮想レイヤ設定モードにおいて所望の領域に所望のサイズで仮想レイヤを設定する。すると、その情報が素子抽出用データ保存手段12に保存され、また、表示手段3にそのときのレイアウト情報が表示されることになる(ステップS21)。
【0041】
一方、素子抽出用データ入力作成手段11により寄生素子や等価モデル(等価的素子モデル)の抽出及び作成に必要な情報が自動的或いは手動により作成されており、LSI製造のための設計情報としては何のかかわりを持つことのない仮想的なレイヤであるマスクレイヤを用いて、高機能解析をするために必要とされる寄生素子、等価モデルの抽出及び作成に必要な情報が作成されている。
【0042】
そして、素子抽出用データ保存手段12は、素子抽出用データ入力作成手段11により作成されたこれらの情報を保存する。素子抽出・等価モデル作成手段4は、この保持された情報に基づき、個々の寄生素子、等価モデルの抽出及び作成を行い、次にこれらの情報を元に素子抽出・等価モデル作成手段4は、仮想レイヤにおける寄生素子の抽出ルールに従い、仮想レイヤにおける寄生素子の抽出処理を行い、また、その等価モデルの作成をする(ステップS2)。
【0043】
仮想レイヤにおける寄生素子の抽出、等価モデルの作成が終わると、これらのデータは入力データ作成手段6に渡される。そして、入力データ作成手段6は演算条件入力手段7から与えられる解析法指定や演算結果の出力形態等の情報に従い、素子抽出・等価モデル作成手段4からのデータを用いてデータ処理することにより、設定した仮想レイヤに対する寄生素子についての等価モデルのデータを、演算手段8が数値的に解析できるようなデータ形式(ネットリスト)に変換する(ステップS3)。入力データ作成手段6においては、寄生素子データD1−bに対してもこのような処理が実施され、ネットリストを生成する。
【0044】
演算手段8はこの仮想レイヤの寄生素子に対するネットリストについても回路解析シミュレーションを実施し(ステップS4)、シミュレーション演算結果を得る。
【0045】
演算手段8により回路シミュレーション演算結果が得られると、これは演算結果出力手段9に渡され、演算結果出力手段9はこの渡された回路シミュレーション演算結果を表示手段3に表示する。
【0046】
この結果、設定した所望の仮想レイヤにおける寄生素子の影響も含めての回路シミュレーション結果を得ることができる。
【0047】
また、本システムにおいては、付加回路入力手段10により表示手段3のレイアウト画面上における任意位置に、仮想信号源等の外付け回路Cout や寄生容量などの付加回路Cadを置くことができるようになっている。設計途中のLSIの回路シミュレーションを行うに当たって、電源や仮想信号源等の外付け回路を必要とするときや、寄生容量などを付加したい場合、操作者は、付加回路入力手段10を用い、マウス等のポインティングデバイスの操作により、表示手段3のレイアウト画面上における任意位置に、電源や仮想信号源等の外付け回路Cout や寄生容量などの付加回路Cadを置く。
【0048】
すると、この情報は入力データ作成手段6に入力されて、当該入力データ作成手段6により回路シミュレーションの入力データの形式(ネットリスト)に変換される。演算手段8はこれらの外付け回路や寄生容量に対するネットリストについても回路解析シミュレーションを実施し(ステップS4)、シミュレーション演算結果を得る(ステップS5)。
【0049】
演算手段8により回路シミュレーション演算結果が得られると、これは演算結果出力手段9に渡され、演算結果出力手段9はこの渡された回路シミュレーション演算結果を表示手段3に表示する。
【0050】
この結果、外付け回路や寄生容量も含めての回路シミュレーション結果を得ることができる。
【0051】
従って、これらの回路シミュレーション結果を参照して、必要に応じ、LSIチップにおける素子等の回路要素形成材料の配置場所、形、大きさ等のレイアウト情報を適宜に変更し、その変更後の条件での回路シミュレーションを行い、その回路シミュレーション結果を参照して必要に応じ、LSIチップにおける素子等の回路要素形成材料の配置場所、形、大きさ等のレイアウト情報を適宜に変更し、その変更後の条件での回路シミュレーションを行うといったことを繰り返すことで、所望の回路を最適状態となるように設計することができ、短時間にこれを行うことができるので、性能の良いLSIの開発を容易に実施でき、かつ、開発コストの低減を図ることができるようになる。
【0052】
なお、演算手段8による演算の結果を反映させて、表示手段3の画面上に示される素子等の回路要素及びモデルに対応するレイアウト上の位置及び形状を、他のレイアウトと判別可能な状態で表示することができるように、出力画像を加工する機能を出力手段9に持たせると、一層使い勝手の良い半導体デバイス設計支援装置を得ることができるようになる。また、演算手段8による演算結果が予め設定した条件を満たす場合、そのパラメータに関係する素子(素子等の回路要素)、素子配置(その素子等の回路要素の配置)、或いは配線を抽出し、判別可能な状態で表示手段3の画面表示するように、出力画像を加工する機能を出力手段9に持たせることも、使い勝手の良い半導体デバイス設計支援装置の提供につながる。
【0053】
以上は、実施例1に関わる本発明のLSI設計支援装置の大まかな動作説明であった。次に、実施例1に関わる本発明のLSI設計支援装置の特徴点の細部を説明する。
【0054】
本発明のLSI設計支援装置の最大の特徴は、“寄生素子を含む回路解析機能”、“付加回路入力による解析機能”、“解析方法の設定機能”の3種を付加したことにある。その詳細を次に説明する。
【0055】
<実施例1‐1>
[寄生素子を含む回路解析機能]
本発明のLSI設計支援装置の特徴は、第一には、寄生素子を抽出する手段(素子抽出用データ入力作成手段11)にある。サブストレートやウェル等の基板の影響は、それらの部分をレイアウトデータに依存する寄生として捉え、抵抗成分や容量成分からなる等価モデル(等価的素子モデル)として当て嵌めて回路シミュレーションすることにより、解析できるようになる。そこで、レイアウトされたLSIチップのレイアウト状態から、寄生素子を抽出して等価的素子モデルとして当て嵌めるようにするのがこの素子抽出用データ入力作成手段11の役割であり、このような素子抽出用データ入力作成手段11を設けたことで、サブストレートやウェル等の半導体基板の影響を解析してLSIチップの設計に反映させることを可能にした。
【0056】
レイアウトデータから本来の回路構成素子(回路要素)を抽出し、シミュレーション可能な形態に変換するのは、図1中の素子抽出・等価モデル作成手段4であるが、当該素子抽出・等価モデル作成手段4では寄生素子については抽出対象外であり、扱うことができない。
【0057】
そこで、本発明システムでは、前述する寄生素子の効果についてもシミュレーション可能とするために、素子抽出用データ入力生成手段11と素子抽出用データ12とを設けて、寄生素子抽出を行えるようにしている。
【0058】
寄生素子の抽出のためには仮想レイヤが用いられる。そして、この仮想レイヤで描かれた図形から寄生素子を抽出する。ここで仮想レイヤとは、レイアウト画面上には存在するが、実際のLSI製造にあたっての回路・素子設計には用いられることがないマスクレイヤのこととする。
【0059】
仮想レイヤには、LSI基板の物理的形状を意味するレイヤとして、仮想サブストレートレイヤ(サブストレートを想定したレイヤ)や仮想Nウェルレイヤ(Nウェルを想定したレイヤ)、仮想Pウェルレイヤ(Pウェルを想定したレイヤ)等がある。また、特に設計者の知識を活かして寄生の抽出を行いたい部分がある場合には、配線層を想定した仮想配線レイヤを用いることもできる。
【0060】
LSI基板部分については、仮想レイヤはLSI基板の深さ方向に対して、浅い部分におくレイヤ(浅い部分の仮想レイヤ)と、深い部分におくレイヤ(深い部分の仮想レイヤ)の少くとも2層構造を持つものとする。つまり、ウェル部分はLSI基板の底までの深さを持っていないので、単層ではLSI基板の3次元構造を表現できないためである。これが2層構造を持たせる理由である。
【0061】
このように、LSI基板部分については最低限、2層の構造が必要になる。ただし、層が多いと抵抗網のメッシュが細かくなり(つまり、等価モデル化する対象の単位体積寸法である単位ブロックサイズが小さくなり)、精度は向上するものの、ノード数が増えて計算時間の増大につながるという問題点が出てくる。そこで、精度の許す範囲内でメッシュは粗い方が好ましい。
【0062】
本実施例では、解析にあたって、上述したように、LSI基板は浅い部分と深い部分とに分けるが、そのための基準としては、ここではウェルの深さを用いるようにする。
【0063】
ウェルの深さはプロセスパラメータとして予め入力しておく。浅い部分にはNウェル、Pウェル、そして、浅い部分のサブストレート等があり、その下に深い部分のサブストレートがある。各々の部分のメッシュの大きさも位置も必ずしも一致させる必要はない。浅い部分のレイヤで書かれた図形(等価モデルの単位サイズとしての直方体)のノード(等価回路接続点)と、深い部分のレイヤで書かれた図形(等価モデルの単位サイズとしての直方体)のノード(等価回路接続点)を接続させるために、両レイヤ間に仮想ヴィアレイヤを入力しておけば、この入力した仮想ヴィアレイヤを元に発生できるからである。
【0064】
さらに、トランジスタ等の素子や配線などのように、LSI基板の上部及び表面よりも上に作成された要素とLSI基板との結合のためにも、浅い部分のレイヤの上にも仮想ヴィアレイヤを発生させる。
【0065】
パッドや基板電極は、深さ方向の構造に特徴を持つ場合があるので、基板表面上にある素子等とは別に抽出する。そのときは実際のレイアウトパターンデータを基に抽出できるので、仮想レイヤは用意する必要はない。高度な製造過程で埋め込み層や酸化膜層が内部に存在する場合は、相当する仮想埋め込みレイヤ等の層を追加する必要がある。
【0066】
また、より高精度な解析をしたい場合には、深い部分のサブストレートをさらに複数の層に分けるようにすることもできる。さらにシリコン酸化物等で素子分離をする場合、浅い部分だけの場合や埋め込み層と同じ深さまでの場合など、そのトレンチの深さに合わせたモデルを用意しておく。ここで、各々の仮想レイヤで書かれた図形は平面的に表現されているが、厚みのある3次元構造を持っているものとする。
【0067】
以下は深いサブストレート部分の抽出法について述べるが、他の部分についても同様に扱う。
始めに、抽出したい部分に対応した仮想レイヤで図形(等価モデルの単位サイズとしての直方体)を入力する。このとき、図形の入力は、レイアウト設計同様にマウス等を使用して入力するが、深い部分の場合は、図形の大きさと形、図形を発生させる範囲を入力することにより、連続的に図形を発生するようにプログラムすることができる。
【0068】
浅い部分の場合は、既に描かれているウェル等の図形情報を参照し、対応するマスクレイヤを重ねて任意サイズの図形(等価モデルの単位サイズとしての分割ブロック(等価モデル単位ブロック)。この例では直方体)を発生するようにプログラムすることができる。このようにすると、同じ図形を複数描く場合には、ひとつの図形の大きさを入力しておき、同じ図形を図形自動発生により複数発生させるようにすれば、この同一図形複数描画の操作を簡単に済ませることができる。また、どの層においても、発生させる図形を長方形や特に正方形に限定しておくと、パッドや基板電極等があっても隙間なく平面を埋めることが容易となる利点がある。
【0069】
また、ある領域を何分割するかを入力して図形を発生させるようにすると、設計者の知識を活かして精度良く解析したい部分については、より細かく分割できるようになり、解析結果から、さらに精度よく解析したい部分を細かく分割して解析し直す、というフィードバックを実施できるようになる。
【0070】
各々の仮想レイヤで書く図形(等価モデル単位ブロック)の大きさは、その部分の抵抗率を基に最適に設定するようにする必要がある。例えば、ウェルの部分はサブストレートの部分に比べて抵抗率が高いので、図形の大きさの設定が大き過ぎると基板の面に平行な横方向の抵抗値が基板の深さ方向である縦方向の抵抗値に比べて大きくなってしまう。すると電流は抵抗の小さいサブストレートである深い部分のレイヤヘ流れ込むものばかりになり、ウェルの中を横方向に伝わる流れがなくなってしまう。そして、この場合、ウェルの縁の部分の効果を調べることができなくなる。
【0071】
逆に図形の大きさの設定が小さ過ぎると、素子数、ノード数が増えて回路シミュレーションの計算時間の増大につながり、非効率的となる。
【0072】
それ故、各々の仮想レイヤで書く図形の大きさは、その部分の抵抗率を基に最適に設定するようにする必要がある。
【0073】
図形(等価モデル単位ブロック)の大きさの設定の一例としては、浅い部分の仮想レイヤで書かれる図形(等価モデル単位ブロック)の大きさはウェルの深さに合わせるようにすることがあげられる。そして、このようにすると、ウェル内の縦方向の抵抗値と横方向の抵抗値が同程度になるので、ウェルの縁の部分の効果も解析できることになる。また、深い部分のサブストレートの大きさも、同様にその深さに合わせて設定することで効率的に解析することができる。
【0074】
仮想レイヤで描かれた図形(等価モデル単位ブロック)の一例として、四角形を基本図形とする図3に示すような直方体を考える。もちろんこれに限定されるものではなく、他の形状のブロックで表現されていても同様に抽出できる。
【0075】
直方体図形で領域表現される図3に示す如きの等価的素子モデルは、直方体が6つの面(すなわち、FC1 ,〜FC6 の計6面)を持つことから、これらの面に対応させるように、上下端ノード(NU,ND)、左右端ノード(NL,NR)、前後端ノード(NF,NB)の計6つのノードを持ち、他の隣接等価的素子モデルとの電気的接続点となる。
【0076】
これらのうち、上端ノードNUは直方体における上面FC1 に向けて伸びるノードであり、下端ノードNDは直方体における下面FC2 に向けて伸びるノードであり、左端ノードNLは直方体における左側面FC6 に向けて伸びるノードであり、右端ノードNRは直方体における右側面FC5 に向けて伸びるノードであり、前端ノードNFは直方体における前側面FC3 に向けて伸びるノードであり、そして、後端ノードNBは直方体における後側面FC4 に向けて伸びるノードである。
【0077】
そして、直方体図形で領域表現される等価的素子モデルは、その対象がサブストレートの場合は、抵抗分が代表的要素と考えることができるので、ノード間を抵抗成分の要素でつないだ構成として示す。
【0078】
つまり、直方体図形で領域表現された等価的素子モデルはその対象がサブストレートの場合は、上下端ノード間(NU−ND間)、左右端ノード間(NL−NR間)、前後端ノード間(NF−NB間)それぞれは、通常は、抵抗分がその代表的要素であることから、その抵抗成分でつながれた構成として等価回路を表現している。その抵抗の大きさはサブストレートの抵抗率と直方体図形の大きさで決まる。ただし、等価的素子モデルは、扱う信号が材料の誘電率から決まる時定数と比較して速いものとなってきた場合、等価的素子モデルには容量成分も持たせる必要がある。
【0079】
等価的素子モデルは、その側面ノード(前後端のノードNF,NBあるいは左右端のノードNR,NLのノード)については、隣りに等価的素子モデルがある場合、当該隣りの等価的素子モデルの側面ノードと接続される。
【0080】
フローティングなノードができないように、最も外側に置かれた等価的素子モデルについては、当該最も外側に相当する側面につながるノードを持たない構成に表現した等価的素子モデルを用意してこれを適用する。または、各ノードは影響の少ない高抵抗を介して接地するようなモデルを用意してこれを適用することにより、一種類のモデルでフローティングノードの問題を避けることもできる。
【0081】
サブストレートの等価的素子モデルでは、底面のノード(ND)は接地すなわち、グランド(GND)に接続している。これはLSIは、通常、パッケージに納めたときに抵抗率の小さい金属面の上に接着され、その金属面はグランド(GND)に接続されることが多いためである。LSIチップの底面側をグランド(GND)に落とさない場合での状態をシミュレーションする必要のあるときや、基板底面の影響をより詳しく解析したい場合は、等価的素子モデルの底面のノード(ND)をさらに抵抗網と接続させる必要がある。
【0082】
このとき、基板抵抗網の抽出は入力した深い部分の仮想レイヤを元に発生させたレイヤを使えば良いので、新たに仮想レイヤを加える必要はない。または、初めから底面にノードの無いモデル(NDの無いモデル)を用意しておくこともできる。
【0083】
深い部分の仮想レイヤの等価的素子モデルの上面のノード(NU)は、入力した基板部分の仮想レイヤから発生させた仮想ヴィアレイヤを経て、浅い部分の仮想レイヤで描かれた直方体図形に接続している。
【0084】
深い部分の仮想レイヤの直方体図形(等価モデル単位ブロック)と浅い部分の仮想レイヤの直方体図形(等価モデル単位ブロック)との位置関係を、図5に示す。ここでL1 は深い部分の仮想レイヤであり、L3 は浅い部分の仮想レイヤであり、L2 は仮想ヴィアレイヤ、そして、L4 は基板表面部分の仮想ヴィアレイヤである。ここで、深い部分の仮想レイヤL1 の図形(等価モデル単位ブロック)の大きさと、浅い部分の仮想レイヤL3 の図形(等価モデル単位ブロック)の大きさとが一致していないが、図5の場合は仮想ヴィアレイヤL2 を介して、深い部分の仮想レイヤL1 の上面のノード一つに対し、浅い部分の仮想レイヤL3 の底面のノードが4個接続している例を示している。
【0085】
この仮想レイヤで書かれた図形(等価モデル単位ブロック)は、レイアウトCAD(コンピュータ設計支援装置)に備わっている素子抽出機能(素子抽出・等価モデル作成手段4の持つ機能)によって抽出され、入力データ作成手段6の持つデータ作成機能によって回路シミュレータの入力データの形式に書き下される。
【0086】
レイアウトCADに備わっている素子抽出機能は素子抽出・等価モデル作成手段4の機能であり、これは素子抽出プログラムを実行することで実現し、このプログラム実行により素子抽出(素子等の回路要素抽出)を行うが、それには予め設定した素子抽出のルールに従う。素子抽出のルールは、ファイルとして記述されて用意してあり、この素子抽出のルールを記述した抽出ルールファイルを参照することで素子抽出処理を実行できる。
【0087】
このとき、素子抽出プログラムが参照する抽出ルールファイルには、図の立体構造と等価モデルとの関係も入力しておく。他の仮想レイヤについても同様に扱う。
【0088】
サブストレートの等価的素子モデルは単純な抵抗網で表現されるが、P型サブストレートとN型ウェルのように、異なる導電型の層が接する境界面ではPN接合面の接合容量のように、単純な容量成分もしくは電圧依存性の非線形容量成分を持たせて、接合面の効果を考慮に入れると、より高精度のシミュレーションが実行できる。
【0089】
配線については、従来のT型、L型、π型等のR,L,C,G成分の回路として抽出する。さらに、予め等価モデルを用意しておくことによって、直線の部分と折れ曲がっている部分とを区別して抽出することもできる。また、図6に示すように、配線用仮想レイヤLp を配線パターンPL上で任意の大きさに分割させるように小サイズで重ね書き入力設定することにより、等価的素子モデルは任意の段数で、集中定数モデルMに置き換えることができる。なお、図6は配線部分を複数のL型集中定数モデルで抽出する例であり、抵抗成分(R成分)と容量成分(C成分)とからなるL型集中定数モデルで抽出する例である。
【0090】
ここで、配線部分に仮想配線レイヤで上書きする図形(等価モデル単位ブロック)についても、上記仮想ウェルでの場合同様に、図形の大きさを設定して自動発生させることも、分割する段数を設定して自動発生させることもできる。そしてこれら各々の利点は、先の仮想ウェルの場合と同じである。この時、設定する大きさを、扱う信号の周波数の関数として与えることもできる。
【0091】
つまり、設計中の回路が扱うことになる信号の周波数を入力して配線部分の寄生を抽出するか否かや、発生させる図形の最適な大きさを決めるといったことができるようになる。また、考慮する範囲を入力することにより、配線間容量を挿入するようにすることもできる。このとき、配線間容量の値は、並行して走っている部分の間隔と長さによって決まるようにする。
【0092】
各々の等価モデルを構成する抵抗値や容量値等は、物理定数、製造条件、単位図形の大きさ、場合によっては回路の動作条件で決める。
【0093】
以上の寄生素子抽出操作は、回路全体についても、指定した範囲内に限定させることも可能である。
【0094】
また、サブストレートのモデルのように、線形素子だけで構成される場合、前処理として伝達関数を求めて不必要なノードを省略させるようにすることもできる。さらに、シミュレーションの精度要求や演算時間短縮要求等の理由により、それぞれの部分を、より単純なモデルに置き換えるようにすることや、指定した領域毎に合成してノード数を減らす操作を、前処理として用意しておくことも有効である。
【0095】
<実施例1‐2>
[付加回路入力による解析機能]
本発明によるLSI設計支援装置の特徴として、第二には、付加回路入力機能を設けたことにある。
通常、設計者がレイアウト設計を行なっている際、そのレイアウトデータから抽出されたデータは、検証のためにスケマティックデータと比較されるのに使われていた。一方、回路シミュレーションはこのスケマティックデータをもとに行なわれていた。両データ間の違いはスケマティックデータの方にはLSIチップ上には存在しない電源や信号源や負荷があり、これは回路シミュレーションを実行する上で必要なものである。
【0096】
ところが、先に述べたように、より正確なシミュレーションを実行するためにはレイアウトデータを元にシミュレーションをする必要がある。そこで、この発明では、回路シミュレーションを実行するために必要な電源や信号源、そして、負荷などを、レイアウトデータに付加することのできる機能を設けて、回路シミュレーションを行えるようにした。実施例1‐2ではこのことについて説明する。
【0097】
図1の付加回路入力手段10では、マウス等のポインティングデバイスとGUI機能を用意して、当該マウス等の操作により、GUI機能との連携のもとに表示手段3のレイアウト画面上における任意位置に、電源や仮想信号源等の外付け回路Cout や寄生容量などの付加回路Cadを置くことができる。レイアウト画面上では、それぞれの信号源等(Cout やCad等)は予め用意された該当のシンボルを用いてシンボル表示される。
【0098】
このシンボル表示のためのデータ(シンボルデータ)についても付加回路入力手段10から入力データ作成手段6に入力されて、当該入力データ作成手段6により回路シミュレーションの入力データの形式に変換される。これらの付加回路Cadは、ある領域を持つ雑音源などの仮想電源として指定することもできる。
【0099】
図7と図8はその表示例を示している。
図7では、表示手段3におけるレイアウト画面上のある点に、電源(等価雑音源)Enoise が付加回路Cadとして付加されている様子を示している。つまり、LSI設計のために、半導体基板上でのある領域に素子パターンDptをレイアウトしたとして、そのレイアウトした素子パターンDptの近くに、雑音源があることを表わすために、電源(等価雑音源)Enoise を付加回路Cadとして付加した様子を示している。また付加した信号源について、これに制御電源としての働きを持たせるように設定することもでき、これにより、例えば外部から設定する任意のノードの出力をその制御信号としたり、信号源の制御信号を任意に与えることができるなど、多様な解析に対応できる。
【0100】
このような設定は、例えば、付加回路Cadの設定を行った後に、レイアウト情報入力手段1等によりそのための指示をすることで行うことができ、このような設定が行われると、入力データ作成手段6は、外部から設定する任意のノードの出力をその制御信号とするようなデータを作成して演算手段8に与えたり、信号源の制御信号を任意に与えるようなデータを作成してこれを演算手段8に与えるといったことになる。
【0101】
また、図8は等価雑音源を方形領域で設定してシンボル表示した状態を示しており、Ensa がその方形領域表示された等価雑音源領域である。つまり、図8では、電源(等価雑音源)Enoise が長方形のある領域を持って存在している状態を与えるように、ある素子パターンDptの近くに設定した例を示している。等価雑音源を領域表示形式で設定した図8のような形式の等価モデルにおいては、その領域内に電源(等価雑音源)Enoise が、複数個、等間隔で接続されていることに相当することになる。そして、この場合、等価雑電源の数は等価モデルの精度に依存する。このような設定も付加回路の設定を行った後に、レイアウト情報入力手段1等によりそのための指示をすることで行うことができる。
【0102】
また、付加回路入力手段10により付加された信号源は、表示手段3のレイアウト画面上において、表示画面上に所望の領域を以て表示される。そして、この表示位置、および表示面積は、半導体基板上における各回路要素に対する当該信号源の及ぼす影響を反映する形で入力データ作成手段6はデータを作成し、演算手段8に与える。この結果、様々な状況での信号源の及ぼす影響をシミュレートすることが可能になる。
【0103】
<実施例1‐3>
[解析方法の設定機能]
本発明によるLSI設計支援装置の第三の特徴は、回路解析方法の設定機能にある。図1に示す本システムにおいて、回路解析を行うのは演算手段8であり、この演算手段8は回路シミュレーションを実施する演算処理手段であって、回路シミュレーションのためのソフトウエアである“SPICE”に代表される回路シミュレーションを実施する回路シミュレータである。この回路シミュレータにおいては素子等の回路要素の接続情報、デバイスのサイズや特性、物理定数、解析法や出力形式等を入力することにより、回路シュミュレーション演算結果を得ることができることは既に説明した。
【0104】
回路シミュレータは従来通り、シミュレーション単体としても実行できるが、レイアウト情報についてレイアウト画面上からも、過渡解析、交流解析、雑音解析、感度解析、定常解析等の解析が実行できるように機能構成してある。これは、演算条件入力手段7により、レイアウト画面上において、過渡解析、交流解析、雑音解析、感度解析、定常解析等のうちの任意の解析法を指定することで、指定解析法による解析が演算手段8で実行できるように、入力データ作成手段6がデータ作成するよう構成したことで実現される。
【0105】
このような機能を入力データ作成手段6に持たせたことで、演算条件入力手段7により、レイアウト画面上において、過渡解析、交流解析、雑音解析、感度解析、定常解析等のうちの任意の解析法を指定すれば、演算手段8はその解析法による解析を行い、回路シミュレーション結果を得る。
【0106】
解析のための設定のうち、出力を見たいノードについては、レイアウト画面上で或いはスケマティック画面上で、マウス等のポインティングデバイスなどによる設定操作を行うことにより、指定できるものとする。これはマウス等のポインティングデバイスなどによる設定操作情報をもとにレイアウト情報入力手段1がその指定情報を出力する。
【0107】
このように、レイアウト画面上でノード指定が出来、回路シミュレーションができるようになると、例えば、LSIチップ上でディジタル回路部分からどの程度の範囲内にある素子(素子等の回路要素)に、どのようなノイズが乗っているか、という位置情報をレイアウト設計にフィードバックできるようになる。回路シミュレーション解析結果を見たいノードは複数箇所設定することもできる。
【0108】
回路シミュレーション実行に必要な電源、信号源、負荷の特性については前記付加回路入力手段10で与えることも、あるいは回路シミュレーションに際して参照するための基礎情報を与えるために用意するファイルに、予め書いておくようにすることによっても、設定できる。回路シミュレーション解析結果は数値データとして、また、必要に応じ、特性がビジュアルに読み取れるようなグラフ形式で表示される。
【0109】
さらに、予め、レイアウト画面上に発生させておいたシンボルからもノードを指定することができる。例えば、感度解析を実行する時などは多数の解析結果を出力するために、レイアウト画面上で解析する素子(素子等の回路要素)を指定することができると設計時間の短縮につながる。
【0110】
また、様々な表示モード(出力モード)を持つ表示プログラムを用意してあり、これにより、ユーザにとって使い易い、あるいは、状態の掴み易い解析結果表示を行うことができるシステムとなっている。
【0111】
例えば、標準の表示モードを選択すると、解析結果は素子(素子等の回路要素)及びそのパラメータを表形式で表示される。その中で素子(素子等の回路要素)またはそのパラメータを指定すると、解析結果がグラフ形式で表示される。また、解析結果をレイアウト画面上の対応する素子(素子等の回路要素)の領域、あるいはその素子(素子等の回路要素)のシンボルで表示させる出力モードも指定できる。この出力モードで表示させると、位置情報を設計にフィードバックできるという効果がある。さらに、その表示された素子(素子等の回路要素)のパラメータのうち、影響の大きい複数個の要素を表示させるときの個数、一定値以上の影響のある要素を表示させるときのしきい値を指定できる。
【0112】
これらは、所望の性能を持つ回路設計の時間短縮に有効である。
回路シミュレーションによる雑音解析については、レイアウト画面上の任意の位置に等価雑音源として信号源を設定し、その影響を解析する。前記レイアウト画面上に付加した等価雑音源に制御電源としての働きを持たせ、その制御信号は任意に指定することや、またあるいは、指定したノードの出力から与えることができるようにすると、雑音の特性の理解につながり、その雑音対策に対する有効な情報が得られるようになる。
【0113】
すなわち、図7で説明したように、表示手段3におけるレイアウト画面上の所望の位置に、電源(等価雑音源)Enoise を付加回路Cadとして付加してみる。つまり、LSI設計のために、半導体基板上でのある領域に素子パターンDptをレイアウトしたとして、そのレイアウトした素子パターンDptの近くに、雑音源があることを表わすために、電源(等価雑音源)Enoise を付加回路Cadとして付加してみる。そして、付加した信号源について、これに制御電源としての働きを持たせるように設定する。これにより、任意の領域に等価雑音源を置いた時に、その等価雑音源が近傍の回路に及ぼす影響を解析することができるようになる。
【0114】
このような設定は、例えば、付加回路Cadの設定を行った後に、レイアウト情報入力手段1等によりそのための指示をすることで行うことができ、このような設定が行われると、入力データ作成手段6は、等価雑音を周囲の回路に与えるようなデータを作成してこれを演算手段8に与えるといった処理をすることになる。
【0115】
また、図8のような方形領域の等価雑音源Ensa を設定した場合には、その領域内に電源(等価雑音源)Enoise が、複数個、等間隔で接続されていることに相当する状態を作り、そして、この場合、入力データ作成手段6は、等価雑音を複数の等価モデルの分布で表すと共に、この分布する等価モデルから周囲の回路に影響を及ぼすようなデータを作成してこれを演算手段8に与えるといった処理をすることになる。
【0116】
この結果、様々な状況での雑音信号の及ぼす影響をシミュレートすることが可能になる。
【0117】
このように前記レイアウト画面上に付加した等価雑音源に制御電源としての働きを持たせ、その制御信号は任意に指定することや、またあるいは、指定したノードの出力から与えることができるようにすると、雑音の特性の理解につながり、その雑音対策に対する有効な情報が得られるようになる。
【0118】
なお、一般的なLSI設計の手順は、初めに回路設計が行われ、その後にレイアウト設計が行われる。回路設計は所望の特性が得られることが確認されるまで回路シミュレーションでの解析を繰り返しながら行われる。引続き行われるレイアウト設計は、レイアウトパターンに依存する回路特性を劣化させる効果を考慮に入れて行われる。
【0119】
完成したレイアウトパターンから素子を抽出し、回路設計時に使ったスケマティックデータと比較したり、抽出したデータを用いて回路シミュレーションを実行してその回路の特性を確認することで、レイアウトデータの正当性が検証できる。
【0120】
さらに、配線間の寄生の効果を含めて素子抽出を行ったり、先に説明した機能により基板の効果を含めて解析できるようにそのモデルを抽出することにより、レイアウトパターンに依存する効果の影響も解析できる。
【0121】
ところが、いわゆるアフターシミュレーションによる検証は、最低限、回路ブロックレベルでレイアウト設計が完了していなければ実行できない。回路ブロックレベルで寄生の効果等を解析しても、回路特性の劣化に寄与している部分を特定できないことがある。さらにレイアウト設計上のミスの修正や寄生の影響の改善のためにレイアウトデータに手を加える必要がある場合、大がかりな修正作業を伴うことになり、これは設計時間の浪費と新たなレイアウトミスを生み出す危険性につながる。
【0122】
そこでレイアウト設計の途中でも、そのモデルの抽出を行い、回路シミュレーションを実行できるようにすると、適宜細かな修正ができるために設計時間の短縮につながり、また回路特性の劣化に寄与している部分の特定ができ、最適なLSI設計のために極めて有効である。
【0123】
レイアウトデータ上にまだない素子については、スケマティックデータ上の素子を用いて補完する。これはレイアウトデータ上の素子に、それに対応するスケマテックデータ上の素子と同じ名前を付けておくことで可能となる。
【0124】
配線についても同様に、スケマテックデータ上のノード名を対応させることで補うことができる。補完のために用いた素子や配線についてはレイアウト画面上ではシンボルや線で表示させておくと、設計者の目による接続関係の検証も兼ねることができる。
【0125】
一通り完成したレイアウトデータからの部分的な素子抽出も、レイアウトに依存する回路特性を劣化させている部分の特定に非常に有効である。これはトランジスタなどの素子に限らず、配線を配置させる時にも有効である。その配置させようとしている配線部分だけを等価モデルに置き換え、回路シミュレーションによる解析を繰り返すことで最適な位置や形状を選択することができる。
【0126】
レイアウト画面上で素子抽出を行う範囲の指定方法には、マウス等で範囲を入力する方法や現在のウインドウ画面上で見えている範囲を自動的に設定する方法等が有用である。さらに、ある指定された部分をモデル化したときにその等価回路、或はSパラメータやYパラメータなどの値を表示するウインドウを開き、そこにその等価回路やそれらのパラメータの値を表示させるようにすると、素子間、配線間等の影響を定量的に判断することができる。
【0127】
一旦開いたウインドウは、閉じる命令があるまで残しておくようにすると、レイアウトパターンの変更前後の等価回路、或は各種パラメータを比較することができる。
【0128】
熟練した設計者の場合、素子値を含めた等価回路や各種回路パラメータの値が表示されるとそのモデル化された部分の回路特性へ与える影響を回路シミュレーションを実行しなくても把握することができる。これはLSI設計時間の大幅な短縮につながる。サブストレート基板等を抵抗網等の等価回路でモデル化して回路シミュレーション可能な形式で抽出する場合、その抵抗網のメッシュの切り方をどう選ぶかが重要な問題となる。
【0129】
先にも述べたように、メッシュが粗すぎる場合、精度が悪く、シミュレーション結果の信頼性が落ちる。メッシュが細かすぎる場合、抽出した素子数が多すぎ回路シミュレーションの計算時間の増大を招いたり、あるいは計算機のメモリの制限から計算不能に陥ることもあり得るといった不都合が生じる。
【0130】
そこで、回路特性への影響の大きい所ではメッシュを細かく刻み解析の精度を高め、影響の小さい所ではメッシュを大きく刻み素子数の増大を抑えることが望ましい。モデル抽出用に仮想レイヤで書かれた図形の大きさは、当初、大きくとっておく。
【0131】
例えば、ウェルの部分にその大きさに合わせた一つの図形を割り当てる。その後、シミュレーションを繰り返しながら回路の出力信号や回路の仕様に関係する端子での信号への影響の大きなところを細かくしていく。その回路の周波数特性や過渡応答の中のある項目に着目し、それを指標にして回路特性への影響を判定する。その差分値を設計者が見て、必要であると判定した時にメッシュの刻みを小さくする。
【0132】
つまり、仮想レイヤで書かれた個々の図形の大きさを小さくする。その差分の判定基準値を予め設定しておく事により、この操作を自動化するようにプログラムしておく事も設計時間の短縮に有効である。
【0133】
一定の抵抗網のモデルでそのメッシュの刻みを大きさを変えるのに代わって、従来のトランジスタのモデルのように、複数のレベルのモデルを用意しておき、指定を受ける毎に、より精密なモデルに置き換えていく、という方法も同じ目的に有効である。
【0134】
これまでの寄生素子抽出法は、サブストレートやウェルなどの基板の物埋的形状の違いに合わせて予め、用意してあるモデルを用いて抽出するというものであった。そのために、基板上に作られる全ての構造について、モデルを用意しておかなければならなかった。
【0135】
しかし、基板部分、N型及びP型ウェル、埋め込み層、酸化膜部分、ポリシリコン層、アルミ配線部分等、LSIの断面構造に合わせて、各々を予めサブモデルとして用意しておき、仮想レイヤで書かれた図形の大きさの範囲毎に、深さ方向の構造の違いをそのサブモデルを用いて一定の大きさのモデルを発生させるという方法も考えられる。
【0136】
この方法でも、モデルとして扱うメッシュの切り方を一様に設定しておくことも、先に説明したように、解析を繰り返しながら大きなものから必要な部分を次第に細かくすることも可能である。
【0137】
以上、実施例1にて説明した本システムは、半導体集積回路を構成する素子の形状や配置状況、配線、及び物性定数、製造条件および演算条件等を入力する入力手段と、これら入力された情報や解析結果を表示する表示手段と、前記情報から線形素子、非線形素子、配線、コンタクトホール、ヴィアホール等の回路要素を抽出し、等価モデルを作成する等価モデル作成手段と、前記等価モデル作成手段により得られた等価モデルを数値的に解析可能なデータ形式に変換するデータ形式変換手段と、前記データ形式変換手段により変換されたデータと前記演算条件をもとに、前記抽出した等価モデルを数値的に解析する演算手段と、前記演算手段の演算結果を前記表示手段に出力する出力手段とを具備して構成した。
【0138】
また、このような構成の半導体デバイス設計支援装置において、
半導体製造には使われないマスクレイヤで前記素子配置、配線情報と同じ階層レベルのデータを作成する手段と、これらの情報を前記素子抽出、等価モデル作成手段で取り扱うことができる形態で保存する手段を備えており、
さらには、前記素子の形状や配置、配線の情報を表示する手段上の任意の位置にLSIチップ上には存在しない回路を付加する手段を備え、
また、前記素子の形状や配置、配線の情報を表示する手段上からシミュレーションの各種設定法とシミュレーション結果の表示法を指定する機能を備えるようにした。
【0139】
そして、このような構成の本発明の半導体デバイス設計支援装置は、半導体集積回路を構成する素子の形状や配置状況、配線、及び物性定数、製造条件および演算条件等を入力手段により入力すると、表示手段にはこれら入力された情報が表示される。このとき、素子や配線等の形状や配置状況等はレイアウト画面(レイアウト状態がわかるような画像表示状態の画面)の状態で表示され、また、等価モデル作成手段は前記情報から線形素子、非線形素子、配線等を抽出し、等価モデルを作成し、データ形式変換手段はこの等価モデル作成手段により得られた等価モデルを数値的に解析可能なデータ形式に変換する。そして、演算手段はこのデータ形式変換手段により変換されたデータと前記演算条件をもとに、前記抽出した等価モデルを数値的に解析し、出力手段は前記演算手段の演算結果を前記表示手段に出力して表示に供するといったものである。
【0140】
このような本発明システムでは、集積回路を設計するにあたり、集積回路を構成する半導体基板を介して回り込むノイズの影響や配線間のクロストークによる影響を回路シミュレーションで演算手段により解析処理できるように、レイアウトデータから設計回路には現われない寄生素子の成分を等価モデルとして抽出し、回路シミュレーションの入力データの形式に変換することができる。
【0141】
そして、レイアウト画面上から直接回路シミュレーションが実行できるようにレイアウト画面上には存在しないが回路シミュレーションの入力データとしては必要な電源や負荷等を仮想素子として任意の位置に自由に発生できる。
【0142】
さらに、各種解析法をレイアウト設計をしながら設定でき、シミュレーション結果をレイアウト画面上に表示するなどして、設計者に有効な情報をフィードバックできる。
【0143】
従って、効率よく高機能LSIを設計することができる。
【0144】
(実施例2)
ところで、上述した“文献1”によれば、サブストレート基板を単位ブロックにつき、図3に示す抵抗モデルが3次元的につながった抵抗網のかたちでモデル化し、単位ブロックのサイズ内における媒質の組成、寸法などから抵抗値を付与することにより、その電気的影響を回路シミュレータで解析できることが示されている。
【0145】
しかしその場合、このサブストレート基板モデルの実用的な大きさについての知識が必要になる。
【0146】
一般的には、このようなモデルの場合、そのサイズを細かく取るほど、高い精度の解析が期待できることが知られているが、細かくすればするほど、計算量が膨大なものとなり、従って、計算機の性能及び設計時間の制約から、必要以上にモデルのサイズを小さくすることは実用的でない。
【0147】
そこで次に、サブストレート基板モデルの実用的な大きさ(サブストレート基板部分の等価モデルの単位ブロックサイズ)を明確にして効率的な解析を可能にする半導体デバイス設計支援装置の実施例を説明する。
【0148】
<実施例2‐1>
ここに実施例として示す本発明のLSI設計支援装置の特徴は、精度と演算効率との関係から実用的な大きさのサブストレート基板モデル(実用的な等価モデル単位ブロックサイズ化したサブストレート基板モデル)を発生させることにある。
【0149】
一般に、図3に示す如きのサブストレート基板モデルは、所定サイズの直方体形状を単位ブロックとしてこれをモデル化対象領域としたものであり、このモデル化対象領域としての単位ブロック内を、抵抗網で等価回路モデル化したものである。そして、この単位ブロックのサイズを小さくして、基板部分をより細かな抵抗網とすることで精度の高い解析が実行できることは知られている。
【0150】
ここで、単位ブロック形状を直方体形状とした図3のサブストレート基板モデルにおいて、各ノード(NU,NF,ND,NB,NR,NL)はそのノードのある各側面(直方体の面FC1,FC2,FC3,FC4,FC5,FC6)の領域を代表する点を表していることがわかる。つまり、直方体形状の単位ブロックにおける各側面はそれぞれ等電位面であると考えられる。
【0151】
従って、サブストレート基板モデルの大きさ(単位ブロックの大きさ)は解析上、等電位面として表現できる領域の大きさを表していることになる。
【0152】
ここで図3のサブストレート基板モデルは単位ブロック形状を直方体形状で表してあり、以下の説明も直方体としてなされているが、本発明の本質はサブストレート基板モデルの形状については平面を埋め尽くすことのできる多角柱、例えば三角柱や六角柱であるならば何でも良く、必ずしも直方体である必要は無い。
【0153】
次にトランジスタの代表的なモデルの例を図9に示す。通常回路の解析においては、トランジスタモデルとしてはこの様な良く知られているトランジスタの集中定数モデルが用いられる。この図9のモデルでは、ゲートGやドレインD、ソースSと同様に、実際にはある領域を持つたバルクまたはバックゲートBについても一つのノードで扱われている。
【0154】
寄生容量(Cg5,Cgd,Cgb,Cdb,Csb)のように、トランジスタの大きさの効果を含んでいる要素もあるが、バックゲートBは領域を持たない一つのノードとして扱われている。
【0155】
つまり、トランジスタとサブストレート基板との相互作用はトランジスタの代表点である“B”なるノードを介して行われていることになる。従って、トランジスタ形成領域部分から見た基板部分の領域(ゲート側から見てゲートG、ソースS、ドレインDと寄生容量で結ばれた先とチャネル領域の対向側)とサブストレート基板モデルの大きさ(単位ブロックのサイズ)で決まる等電位面(この場合の等電位面は1素子分のトランジスタ形成領域とそれに対向する基板の領域の対峙面)の領域を一致させることが、サブストレート基板モデルの妥当な大きさであることがわかる。
【0156】
たとえ、1素子分のトランジスタの内部構造に合わせて基板側のノードを細かくとったところで(単位ブロックサイズを小さくして1素子分のトランジスタの内部構造に合わせたサイズとしてみても)、トランジスタと基板とを結ぶノードは一点しかないために、トランジスタの大きさよりも細かな空間分解能は冗長であるばかりか、素子数、ノード数の増大を招き、解析の演算効率を劣化させることにもつながる。
【0157】
従って、サブストレート基板モデルの実用的な大きさ(サブストレート基板モデルの実用的な単位ブロックのサイズ)の決め方の一つは、基板上に作られるトランジスタ等の素子の大きさを参照してその素子の形成領域サイズに合わせる方法である。トランジスタ等の素子領域形成面に対向する位置での基板モデル上面サイズを次のように決めると良い。
【0158】
[i] 第一には、トランジスタのゲート、ソース、ドレインを形成するためのレイアウトデータの図形の領域を完全に含む最小の正方形、あるいは長方形の上面形状とすることである。
【0159】
[ii] 第二には、トランジスタのチャネルを形成する部分に相当する、ソースとドレインを形成するためのレイアウトデータに挟まれた領域に対応する領域形状の上面形状とすることである。
【0160】
[iii] 第三には、少なくとも一つのソースあるいはドレインの部分を共 有し、同一のゲート電圧が与えられるように接続された複数のトランジスタ群の全てのソース、ドレイン、ゲート部分を形成するレイアウトデータの図形の領域を完全に含む最小の正方形あるいは長方形の上面形状とすることである。
【0161】
[iv] 第四には、レイアウトCADの素子抽出ルールでトランジスタを認識するための条件を満たしている領域対応の上面形状とすることである。
【0162】
以上のいずれかの方法の中から指定されたものを用いてトランジスタの大きさとし、それに合わせてサブストレート基板モデルの大きさを決定する。
【0163】
実施例1では、LSI製造には関与しない仮想的なマスクレイヤを介在させるという考え方を導入し、この仮想的なマスクレイヤを介してトランジスタ等の素子とその下部の層の基板の各モデルとの等価的結合関係を見出すようにすることにより、サブストレート基板モデルを寄生素子として抽出できるものとした。従って、以上の方法で、トランジスタの大きさを参照してLSI製造には関与しない仮想的なマスクレイヤでのデータを発生させるようにすることで、目的とする実用的な大きさを持つサブストレート基板モデルを発生させることができるようになる。
【0164】
図10に、トランジスタTrと、仮想レイヤ(仮想的なマスクレイヤ)Liに 設定した単位領域(仮想レイヤ単位領域)UAと、サブストレート基板モデルSmodelの関係を示す。
【0165】
これは、前記第一のトランジスタの大きさの決め方([i]の方法)にしたがった例を示している。ここで仮想レイヤLiとは上述したように、寄生素子の抽 出のためにLSI基板上で素子と基板の等価モデルとを結合させるための仮想的なレイヤであり、レイアウト画面上には存在するが、実際のLSI製造にあたっての回路・素子設計には全く用いられることがないマスクレイヤのことである。
【0166】
このように、実施例2‐1においては、トランジスタの大きさを参照して仮想的なマスクレイヤでの等価モデルデータを発生させるようにすることで、目的とする実用的な大きさを持つサブストレート基板モデルを発生させることができるようになる効果が得られる。
【0167】
次にサブストレート基板モデルの単位ブロックサイズは、大きすぎると解析精度に問題を残し、また、小さすぎると解析コストや解析所要時間の問題が生じることから、適正なサイズが必要となるが、このサイズを決定するに当たり、一定の解析精度が期待できるような単位ブロックサイズのサブストレート基板モデルを発生させる手法を具体的に説明する。
【0168】
<実施例2‐2>
本発明のLSI設計支援装置の特徴は、第五には、一定の解析精度を期待できるような形状を持つサブストレート基板モデルを素子抽出用データ入力作成手段11が発生できるようすることにある。
【0169】
先に示した文献1によれば、基板モデルを細かく刻む方向、つまり基板抵抗網を細かく刻む方向を、基板における深さ方向と、基板における平面方向とでそれぞれ変えることにより、異なる解析結果が得られることが示されている。
【0170】
ところが、回路設計者が有効な基板抵抗網の刻み方に関する知識を必ず持っているとは限らない。そして、基板抵抗網の刻み方を誤ると解析結果は大きな解析誤差を含むことになりかねない。
【0171】
それ故、大きな解析誤差を生じさせてしまうようなサブストレート基板モデルの発生を避けなければならない。
【0172】
理想的には図3で示すサブストレート基板モデルを、常に立方体の単位ブロック形状にしておけばモデルの形状による精度の変動を気にせず、解析することができる。ところが実際、サブストレート基板はウェルや埋め込み層の存在により、基板の深さ方向によってその媒質の抵抗率は変わってくる。
【0173】
そのため、サブストレート基板の深さ方向の構造の各々の抵抗率に合わせて、別々のサブストレート基板モデルを用意する必要がある。
例えば、ウェルの部分はウェルの抵抗率と誘電率とによって決まる素子値の抵抗要素と、容量要素から構成されるウェル部分のモデルを発生させるようにする。しかし、このウェル部分のモデルをウェルの深さに合わせて寸法を決めた立方体状の単位ブロックとした基板モデルを使用することとした場合、ウェルの深さは基板の厚さに比べて薄いために、ウェルの部分だけで多くのサブストレート基板モデルを発生させることになり、基板全体として大幅な素子数、ノード数の増大につながる。
【0174】
そこで、本発明の実施例2‐2ではこれを適正に保つことができるように、サブストレート基板モデルの単位ブロックサイズを縦a、横b、高さcとしたときに、モデルの立方体からのずれを、
10×a, c10×b
まで許容するようにする。
【0175】
このようにすると、精度の低下を抑えつつ素子数、ノード数の増大を避けることができる。サブストレート基板モデルは基板の深さ方向の構造に合わせて素子値の変わるモデルを用意する必要があるが、各々のモデルの大きさは深さ方向の構造の物理的な大きさをもとに決める。
【0176】
これは図1のシステムにおけるモデル作成条件入力手段5による入力情報や、レイアウト情報保存手段2に保存されたレイアウト情報に基づくものであり、具体的には、サブストレート基板の厚さ、及びその厚さを何層で表現するかについて指定した値、ウェルの部分の平面的な大きさや深さ、埋め込み層の厚さ、及び埋め込み層のある深さ、絶縁体層の厚さ、及び絶縁体層のある深さ、トレンチの幅、長さ、深さ、基板電極の大きさである。
【0177】
これらの寸法情報を用いて各層各位置の基板モデルの単位ブロックサイズ縦a、横b、高さcを
10×a, c10×b
なる範囲で適宜、調整しつつ素子抽出用データ入力作成手段11にデータ作成処理を実行させることにより、素子数、ノード数の増大を抑えつつ有効に三次元空間を埋め尽くすようにモデル化することができる。
【0178】
ノード数あるいは素子数の増大を抑えながら一定の解析精度を期待できるような形状寸法の単位ブロックとしたサブストレート基板モデルを発生させる具体例を次に説明する。
【0179】
<実施例2‐3>
本発明のLSI設計支援装置の特徴は、第六には、ノード数あるいは素子数の増大を抑えながら一定の解析精度が期待できるような形状寸法を持つサブストレート基板モデルを発生させることにあり、その例を実施例2‐3として次に説明する。
【0180】
一般的には基板抵抗網を細かく刻む程、つまり、単位ブロックのサイズを小さくする程、高精度の解析ができることが知られているが、むやみに基板抵抗網を細かく刻むことはノード数素子数の増大を招き、実用的でない。
【0181】
そこで本発明では、サブストレート基板界面付近、各種ウェルの境界付近、電極付近等では細かな基板抵抗網となるように(細かなサイズの単位ブロックとなるように)、また、その他の領域では粗くなるように(大きなサイズの単位ブロックとなるように)仮想レイヤの図形(形状パターン)を発生させるようにする。
【0182】
具体的には、例えば図11に示すようにウェルの部分とサブストレートの部分が不連続に接していると仮定できる境界面fを含む層L0、およびその層L0から複数の層Laの部分の基板モデル(サブストレート基板の等価モデル)は、その 外側の層Lb,Lc部分の基板モデルと比べて小さなものにする。例えば、モデル化対象のサイズを小さく設定した基板モデルのサイズ(単位ブロックサイズ)は、モデル化対象のサイズを大きく設定した基板モデルのサイズに対して“縦”,“横”,“高さ”をそれぞれ1/2とする。つまり、小さな基板モデルのサイズは、大きな基板モデルのサイズに対して“縦”,“横”,“高さ”をそれぞれ1/2とする
ここで簡単のため図11では抵抗網を立方体型の単位ブロックによるモデルで表してある。以降、説明のための図面はこれに従う。
【0183】
この発明の効果を調べるために、図12に示すようにサブストレート基板界面f上にある二つの電極E1、E2間の抵抗値を求める実験を行った。図12に示すように、基板界面f付近のみを細かな抵抗網とし(細かなサイズの単位ブロックとし)、その範囲を変えて調べた。複数の電極間距離について、基板抵抗網を用いた回路シミュレータでの解析結果と同じ条件のデバイスシミュレータの解析結果を比較した。
【0184】
図13に基板抵抗網のノード数とデバイスシミュレーション結果との平均誤差の関係を示す。この図より、ノード数700〜800以上で誤差が1.5%以下であることがわかり、基板界面付近のみを細かな抵抗網に刻んだものでも、実用的な演算精度が得られている様子が確認できる。
【0185】
図11は基板の深さ方向に対して基板モデルの大きさを変えることを説明したが、さらに平面方向に対しても適用できる。なお、図14に示すように、電極近い領域部分に対してのみ、細かく刻んだ抵抗網となるようなモデルを割り当てることによっても同様の効果が得られる。
【0186】
以上の例では、境界付近部分のサブストレートモデルの大きさ(単位ブロックの大きさ)はその外側のサブストレートモデルの大きさの“1/2”とした。このように、大きさの異なる基板モデルの大きさの比を“整数分の一”あるいは“整数分の二”といった具合に決めておくと、図15のように、大きなモデルの等電位面を介して大きさの違うモデルの接続が容易に扱える。
【0187】
次に寄生素子を抽出した後に仮想レイヤで作製されたマスクデータを自動的に消去する処理のための具体例を説明する。
【0188】
<実施例2‐4>
本発明のLSI設計支援装置の特徴は、第七には、寄生素子を抽出した後に仮想レイヤで作製されたマスクデータを自動的に消去する処理にある。
実施例1では、LSI製造には関与しない仮想的なマスクレイヤを導入することにより、素子形成領域の部分及びその近傍と、サブストレート基板部分との関連付けを可能にし、これによってサブストレート基板を寄生素子として抽出し、これを含めた回路シミュレータでの解析を可能とした。
その一方で、当該新たに導入した仮想的なマスクレイヤデータ(仮想レイヤデータ)は回路解析以外は不要であり、邪魔となるからLSIのレイアウト設計終了後には取り除かなければならない。
【0189】
そこで、本発明システムでは、この仮想レイヤで作製されたマスクデータを、寄生抽出の処理とマスクデータを保存する処理実施の間に消去させるようにする。この仮想的なマスクレイヤデータを消去する処理は、自動的にあるいは外部から与えた指示により、図1の素子抽出・等価モデル作成手段4にて利用済みとなった段階で、当該素子抽出・等価モデル作成手段4に実行させるようにすると、人手によるマスクデータの処理の場合に起こる未使用あるいは使用中のマスクデータ誤消去といったミスを無くすことができ、LSIの設計効率を向上できる。
【0190】
本発明では、仮想的なマスクレイヤを導入することにより、素子形成領域の部分及びその近傍と、サブストレート基板部分との関連付けを可能にし、これによってサブストレート基板を寄生素子として抽出し、これを含めた回路シミュレータでの解析を可能とした。
そして、寄生素子の抽出に必要な仮想的なマスクレイヤのデータを半導体デバイスの表面構造に合わせて如何に手早く得られるようにするかが回路解析の能率に大きく影響する。そこで、仮想的なマスクレイヤのデータを効率的に得る手法を次に説明する。
【0191】
<実施例2‐5>
本発明のLSI設計支援装置の特徴は、第八には、寄生素子の抽出に必要な仮想レイヤデータを半導体デバイスの表面構造に合わせて自動的に生成させる処理にある。本発明では、LSI製造には使用しない仮想的なマスクレイヤで他のレイアウトデータと同じ階層のデータを導入することにより、基板部分を寄生素子として抽出して回路シミュレータでの解析を可能とするものであった。
【0192】
LSI基板界面は電気的特性や不純物の極性や濃度の異なるウェル等の部分があり、その大きさや形は同一基板上であっても一定ではない。先の説明でも述べたように、ウェル等には各々に相当する仮想レイヤデータ(仮想的なマスクレイヤのデータ)をその形に応じて発生させなければならない。これを手作業で行なうには多大な時間を要する。
【0193】
そこで、本実施例では仮想レイヤデータの作成を、以下に示す手順を実施するように、処理プログラムを組み、素子抽出用データ入力作成手段11に実行させることにより、処理を自動化する。
【0194】
[仮想レイヤデータの自動発生処理]
仮想レイヤデータの自動発生プログラムの処理の流れを図16に示す。
【0195】
このプログラムは、初期設定ステップS8‐1、基板部分の寄生抽出用データ作成ステップS8‐2、配線部分の寄生抽出用データ作成ステップS8‐3、配 線間の結合を意味する寄生の抽出用データ作成ステップS8‐4の計4つのステップから成り立っている。
【0196】
<第一のステップ> 第一のステップである初期設定ステップS8‐1は、処理開始に先立ち、各種の初期設定の処理を行なう。ここでは“解析対象とする領域の指定”、“単位格子の発生”等を行なう。単位格子とはレイアウト画面上において、解析対象とする領域全域にわたって一定間隔に発生させた縦横の線(升目)、すなわち、格子を意味する。この格子間隔は予め設定しておく。
解析対象とする領域はレイアウト画面上でのマウス操作による入力や座標値の入力あるいはレイアウト画面上にあるデータの右端、左端、上端、下端の座標値から換算する方法で決定される。
【0197】
レイアウト画面上のデータから決定する場合には、各々の端の座標値をそのまま使うだけでなくその外側にマージンを設けられるようにする。例えば、図17(a)に示すレイアウト画面のように、当該画面上に符号8‐5を付して示すような素子の配置が成されていたとして、まずはじめに、図17(a)に示すように、レイアウトデータの存在する領域(点線8‐8,8‐10で囲んだ領域)よりも幾分広めに解析領域8‐6を設定する。
【0198】
そして、この解析領域8‐6の範囲までサブストレート基板が存在するようにして、単位格子を発生させる。図17(b)の8‐11が、この発生された単位格子である。
【0199】
このようにすることで、サブストレート基板の縁の影響を緩和させることができ、実際のLSIチップの条件に近い状態を回路シミュレートできる。
【0200】
なお、図17において、8‐5はレイアウトデータ、8‐6は解析対象とする領域、8‐7はレイアウトデータ8‐5の右端、8‐8はレイアウトデータ8‐5の左端、8‐9はレイアウトデータ8‐5の上端、8‐10はレイアウトデータ8‐5の下端をそれぞれ表す。
【0201】
図17(a)に示すように、レイアウトデータの存在する領域(点線8‐8,8‐10で囲んだ領域)に対してこれよりも幾分広めに解析領域8‐6を設定する。つまり、レイアウトデータの存在する領域に、所定のマージンを加えた大きさの領域を対象領域として設定し、この対象領域について単位格子で線引きする。本具体例においては、上記のマージンの大きさは、単位格子の大きさにより決められる。
【0202】
例えば、解析領域の縦方向および横方向のマージンを含めた大きさが単位格子の大きさの整数倍となるようなマージンの大きさの決め方である。そして、図17(b)に示すように、その単位格子8‐11に合わせて解析対象とする領域全面にタイルを敷き詰める如く、単位図形データ8‐12を発生させる。さらにこの初期設定の処理の中で、“基板部分の寄生”を抽出するのか、“配線部分の寄生”を抽出するのか、“配線間結合の寄生”を抽出するのか、等の条件の設定も行なう。
【0203】
これで初期設定ステップS8‐1が終了し、つぎに第二のステップである基板部分の寄生の抽出用データの作成ステップS8‐2に移る。
【0204】
<第二のステップ> 第二のステップは基板部分の寄生の抽出用データの作成ステップS8‐2であり、ここでは基板の寄生の影響を含めた解析を行なうために、基板部分の寄生抽出に必要なデータを発生させる処理を行なう。主にはウェル等の基板の浅い部分の構造に合わせて仮想レイヤデータを発生させる処理を行なう。
【0205】
始めにウェルに相当するレイアウトデータを捜し出す。
次にその各々のレイアウトデータの図形のうち多角形の場合は各頂点の座標値を長方形の場合は対角の座標値を求める。
次に図18(a)に示す様に、それらの座標値を初期設定ステップS8‐1で発生させた格子点の中の最も近傍の格子点の座標値に丸め操作を行なう。図18において、8‐13はPwell(Pウェル)を形成するためのマスクデータ、8‐14はNwell(Nウェル)を形成するためのマスクデータ、8‐15は座標値の丸め操作により決まった格子点の一例を表す。
【0206】
次に、その丸めた座標値を持つ新たな多角形あるいは長方形データを発生させる。そして、図18(b)に示すように初期設定ステップS8‐1で発生させた単位図形データのうちで、その丸めた座標値を持つ図形の中にあるものを当該ウェルに相当する仮想レイヤデータとする。
【0207】
図で8‐15はPwell用仮想レイヤデータ、8‐16はNwell用仮想レイヤデータを表す。この時に本来、そのウェルの内部であったが上記座標値の丸め操作により新たな図形の外側なってしまった部分のうち、そのウェルの電位を決めるために設けられている電極部分が存在する部分についても当該ウェルに相当する仮想レイヤデータとする。
【0208】
この操作を必要に応じてウェルの種類やトレンチ等基板の構造に合わせて実施する。
【0209】
基板の深い部分については図18(b)に示すように、ここで発生した仮想レイヤデータと初期設定ステップS8‐1で発生させた単位図形を用いて作成される。
【0210】
このとき、これらの図形をそのまま使ったり、これらの図形を複数個あわせてより大きな図形を作成する事ができる。例えば、深い部分をさらに複数層に分け、浅い部分のウェル等と接する部分は小さな仮想レイヤデータを発生させ、深い部分に行くに従って大きな仮想レイヤデータを発生させると、基板部分の回路網のノード数素子数の増大を抑えられる。また、埋め込み層や絶縁体層などが存在する場合にも、層を増やして同様に処理される。
【0211】
図18において、8‐17は深い部分の仮想レイヤデータのうち浅い部分のウェル等と接する部分のサブストレート基板用データ、8‐18は大きさを変えたサブストレート基板用データの例を表す。
【0212】
基板部分の寄生抽出用データの作成ステップS8‐2が終わると第三のステップである配線部分の寄生抽出用データ作成ステップS8‐3に移る。
【0213】
<第三のステップ> 第三のステップであるこの配線部分の寄生抽出用データ作成ステップS8‐3では配線の寄生の影響を含めた解析を行なうために、 配線部分の寄生抽出に必要なデータを発生させる処埋を行なう。
【0214】
配線の寄生の抽出に関しては、指定された配線のみを対象にする場合と範囲内にある全ての配線を対象にする場合があるが、寄生の抽出については同じ操作で対応できる。
【0215】
配線は“直線の部分”、“折れ曲がりの部分”、“端の部分”に分けて抽出する。さらに、予め指定された設定によって配線の直線部分のみを寄生の抽出対象にすることもできる。
【0216】
配線の“端の部分”とは、図19(b)に示すように配線にコンタンクトホールやヴイアホールが重なって存在している部分を意味し、必ずしも配線の末端にあるとは限らない。図19において、8‐19は配線を形成するためのマスクデータ、8‐20はコンタクトホールあるいはヴィアホールを形成するためのマスクデータ、8‐21は配線の直線部分、8‐22は配線の折れ曲がりの部分、8‐23は配線の端の部分を示す。
【0217】
始めにレイアウト画面上にある各配線データをマージ処理し、複数の長方形から成り立っていた配線データを塊を単位に多角形データに変換する。次に各多角形データの中から“端の部分”に相当する部分(8‐23の部分)を切り出す。
【0218】
端の部分8‐23は、配線データとコンタンクトホールやヴィアホールが重なって存在している部分として探し出す。
【0219】
次に、残りの部分から折れ曲がりの部分8‐22を切り出す。折れ曲がりの部分8‐22は各頂点に小さな四角形を乗せ、その四角形の縁と配線データの縁の重なり方の場合分けにより、探し出す。
【0220】
残った部分を配線の直線部分8‐21とする。配線の直線部分8‐21はさらに、予め設定してある指定によって複数の直線配線に分割することもできる。このとき上記設定では、直線配線の最長値を指定しておく。この最長値を元に、前記単位格子点に分割点がくるように第二のステップ(基板部分の寄生抽出用データの作成ステップS8‐2)で行なったと同様の丸め操作を行う。
【0221】
以上の操作により、発生したデータを仮想レイヤの配線データ8‐24とする。
【0222】
指定した配線の直線部分に配線用仮想レイヤデータを自動生成させた例を、図19(b)に示す。
【0223】
以上で、配線部分の寄生抽出用データ作成ステップS8‐3が終了し、次に第 四のステップである配線間の結合を意味する寄生の抽出用データ作成ステップS8‐4に移る。
【0224】
<第四のステップ> 第四のステップである配線間の結合を意味する寄生の抽出用データ作成ステップS8‐4では、配線間の結合の影響を含めた解析を行なうために、配線間の寄生抽出に必要なデータを発生させる処理を行なう。
【0225】
配線間の寄生の影響の解析に関しても、指定された配線のみを対象にする場合と範囲内にある全ての配線を対象にする場合、さらに指定した長さ以上の直線部分を持つ配線部分を対象にする場合がある。
【0226】
配線間の結合の寄生の抽出についても、“指定した間隔内に並行して配置された配線”、“異なる層の配線間の重なりの部分”、“指定した間隔内の全ての配線要素の結合”等、寄生抽出の対象を予め設定しておく。
【0227】
ここで、配線要素とは第三のステップ(配線部分の寄生抽出用データ作成ステップS8‐3)で説明した“直線部分”、“折れ曲がり部分”、“端の部分”を 意味している。各配線要素に分割するところまでは第三のステップと処理は同じである。
【0228】
次に、図20に示すように、各配線要素データの図形の各辺をレイアウト画面のx軸方向、y軸方向に各々指定した大きさまで延ばす。その延ばす大きさは予め設定してある“影響を考慮する隣接配線”の範囲である。
【0229】
結合の影響を考慮する範囲を8‐25a,8‐25bとすると、図20では簡単のために、指定した配線8‐20の直線部分の辺を、y軸方向に指定した“結合の影響を考慮する範囲”8‐25a及び8‐25bまで延ばした例を示す。
【0230】
当該辺を延ばす操作によりできた領域A1の中に他の配線のデータがあるか、否かを調べる。その結果、他の配線のデータがある場合、領域A1のうち、他の配線の部分と重なっているものを切り取る。
【0231】
図20の例では領域A1に対して他の配線である配線8‐27の一部分8‐27aが重なっている。そこで、この重なり部分8‐27aに対向する配線8‐25との間の領域に着目し、最終的にはこの領域を抽出する。
【0232】
そのために、当該領域A1から前記重なり部分8‐27aを切り取り、その残りの領域中からコンタクトホールやヴィアホール部分を除く前記重なり部分8‐27aとこれに対向する配線8‐25との間の領域を抽出する。つまり、もとの配線要素に接していないものは削除して残りを抽出する。この抽出した領域が8‐26bである。
【0233】
この操作により残った領域8‐26aを、配線間結合の寄生抽出用の仮想レイヤデータとする。
【0234】
以上の処理で、ウェル等に対して各々に相当する仮想レイヤデータ(仮想的なマスクレイヤのデータ)をその形対応に自動生成させることができる。
【0235】
尚、これらの処理のうち、第二のステップによる基板の寄生の抽出無しに第三あるいは第四のステップによる配線に関する寄生が抽出された場合には、配線の対基板容量の基板側の端子は全てグランドに接続されているものとする。
【0236】
以上の本発明により、効率的に高機能LSIを設計することができる。
【0237】
以上、実施例1の発明は、レイアウト設計を行いながらレイアウトパターンに依存する寄生の効果を含めた様々な解析を可能とする半導体デバイス設計支援装置において、寄生を回路シミュレータで解析できる形式のモデルとして抽出する際に必要とするデータを効率的かつ高精度の解析ができるように発生させることを目的としたもので、寄生素子抽出の目的で導入された半導体製造には使われないマスクレイヤでのデータを、基板上に形成されるトランジスタの大きさを参照して、あるいは集積回路を実現するために必要な構造の特徴的な大きさを参照して、あるいは基板界面付近、ウェルの境界付近、不純物の極性や濃度の異なる領域の境界付近、電極付近は他の部分に比べて小さくなるような決め方で、大きさを決めて発生させる機能を備えるようにしたものであり、さらには、素子抽出の処理後にマスクデータ保存処理実行前に前記寄生素子抽出用のデータを消去する機能を備えるようにしたものである。
【0238】
そして、このような半導体デバイス設計支援装置によれば、基板を介して回り込むノイズの影響や配線間のクロストークによる影響を回路シミュレーションで解析できるように、レイアウトデータから寄生素子を等価モデルとして抽出することができ、しかも、等価モデルは解析精度を保つことができる適正なサイズで等価モデル化して設計中のLSIの解析シミュレーションを行うことができ、従って、効率良く高機能LSIを設計することができるようになるものである。
【0239】
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施できるものである。
【0240】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、回路シミュレーションで解析できるようにレイアウトデータから寄生素子を等価モデルとして抽出することができ、回路シミュレーション実行に必要な付加回路をレイアウト画面上に発生でき、さらに、各種解析法をレイアウト設計をしながら設定できるようにしたために、設計者に有効な情報をフィードバックでき、そのために、効率よく高機能LSIを設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための図であって、本発明の実施例を示す半導体デバイス設計支援装置の機能構成図。
【図2】本発明を説明するための図であって、本発明の半導体デバイス設計支援装置により、レイアウト設計中のLSIに外付け回路を付加して回路シミュレーションを行う一例を示す図。
【図3】本発明を説明するための図であって、本発明の半導体デバイス設計支援装置において扱う仮想レイヤで描かれた図形の一例としてのサブストレートモデルの例を示す図。
【図4】本発明を説明するための図であって、本発明の半導体デバイス設計支援装置における処理の流れの一例を示すフローチャート。
【図5】本発明を説明するための図であって、本発明の半導体デバイス設計支援装置において扱う浅い部分と深い部分に層構造を持たせたサブストレートモデルの例を示す図。
【図6】本発明の半導体デバイス設計支援装置における等価的素子モデルでのパターンの置き換えの例を示す図であって、配線部分を複数のL型集中定数モデルで抽出する例を示す図。
【図7】本発明を説明するための図であって、本発明の半導体デバイス設計支援装置により、レイアウト設計中のLSIに等価雑音源を付加して回路シミュレーションを行う例を示す図。
【図8】本発明を説明するための図であって、本発明の半導体デバイス設計支援装置により、レイアウト設計中のLSIに、領域を持った等価雑音源を付加して回路シミュレーションを行う例を示す図。
【図9】本発明を説明するための図であって、本発明システムで解析に使用するトランジスタの代表的なモデルの例を示す図。
【図10】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用するモデルの一例としてトランジスタの大きさに合わせたサブストレートモデルを示す図。
【図11】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用するモデルの一例として基板の境界面付近を小さな基板モデルとした例を示す図。
【図12】本発明を説明するための図であって、本発明システムの効果を調べるために実験に用いたモデルの構成例を示す図。
【図13】本発明を説明するための図であって、本発明システムの効果を説明するために行なった図12のモデルでの実験結果を示す図。
【図14】本発明を説明するための図であって、本発明システムの一例として電極から平面的に近い部分を小さな基板モデルとした例を示す図。
【図15】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用する一例としての大きさの異なるモデルとそれらモデル間の接続を説明するための図。
【図16】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用する一例としての仮想レイヤデータ自動生成のためのプログラムの流れを表す図。
【図17】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用する一例としての解析対象とする領域と単位格子、単位図形を示す図。
【図18】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用する一例としての自動生成させた仮想レイヤデータの例を示す図。
【図19】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用する一例としての配線の直線部分に配線用仮想レイヤデータを自動生成させた例を示す図。
【図20】本発明を説明するための図であって、本発明システムで使用する一例としての配線の直線部分に配線間結合用仮想レイヤデータを自動生成させた例を示す図。
【符号の説明】
1…レイアウト情報入力手段
2…ルイアウト情報保存手段
3…表示手段
4…素子抽出・等価モデル作成手段
5…モデル作成条件入力手段
6…演算手段の入力データ作成手段
7…演算条件入力手段
8…演算手段
9…出力手段
10…付加回路入力手段
11…素子抽出用データ入力作成手段
12…素子抽出用データ保存手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an LSI design support apparatus, and more particularly to a semiconductor device design support apparatus that accurately simulates a high-frequency analog circuit, an analog / digital mixed circuit, and the like and efficiently supports high-performance optimum LSI design.
[0002]
[Prior art]
With the development of semiconductor manufacturing technology, high speed and high integration of LSI have been remarkably advanced, and various high performance LSIs can be manufactured. In such LSIs, not only high-level analog circuits and analog (digital / analog) mixed circuits are required, but also high-performance and low-cost demands are strong. In response to such demands on LSIs, circuit designers must design their circuits in a short time at a low cost. Therefore, it has been demanded that a circuit design support apparatus also has a support function suitable for it.
[0003]
For example, as LSIs become faster and more integrated, high-frequency analog circuits and analog-mixed circuits have had little effect so far. Crosstalk between wires and digital circuit parts that are transmitted to the analog circuit part via a semiconductor substrate. The design must also take into account the effects of parasitic effects such as generated noise that depend on the element layout pattern on the LSI.
[0004]
For this purpose, it is necessary to accurately simulate these effects. In order to accurately simulate these effects, it was necessary to execute an analysis called electromagnetic field analysis or device simulation, but these were not practical because they required a lot of calculation time.
[0005]
Therefore, conventionally, there has been proposed a method as described in Reference 1 in which circuit simulation is performed by modeling a substrate as a resistance network or replacing a wiring with a model having a resistance component and a capacitance component (Reference 1: Balshz R. Stanisic). , Nishath K. Verghese, Rob A. Rutenbar, L. Richard Carley and David J. Allstot, "Addressing Substrate Coupling in Mixed-Mode IC's: Simulation and Power Distribution Synthesis", IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol. 9, No. 3, pp. 226-238, March, 1994). It is generally accepted that the simulation results by this method agree well with the experimental results.
[0006]
However, in an actual integrated circuit in which a large number of elements are arranged and formed two-dimensionally on an LSI substrate, each of these elements is written in the form of circuit simulation input data in consideration of the spatial positional relationship. It was very difficult to do. Furthermore, since the conventional circuit simulation is performed independently of the layout design, the simulation results show, for example, the positional relationship between the digital circuit section that is a noise source and the analog circuit section that is easily affected by the noise. There was a problem such as being unable to respond.
[0007]
Therefore, since the simulation result cannot be fed back to the designer as effective information, it cannot be an efficient LSI design support apparatus.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in LSI design, as LSIs become faster and more integrated, crosstalk between wirings, noise generated in the digital circuit part system transmitted to the analog circuit part via the semiconductor substrate, etc. It is necessary to consider the influence of the parasitic effect depending on the element arrangement layout pattern. To that end, it is necessary to simulate the parasitic effects that are problematic in high-frequency analog circuits and analog-digital mixed circuits. To that end, the elements placed on the LSI substrate and the parasitic elements of the wiring are extracted and input data for circuit simulation. It is necessary to convert to the format. In the past, this relied on manual labor, but it was an extremely difficult task to perform this manually. In addition, the simulation is performed independently of the LSI element layout design.
[0009]
Therefore, in the conventional LSI design support apparatus, performing the simulation is a work with great effort, and even if the simulation is performed, the obtained result cannot be fed back to the designer as effective information.
[0010]
Therefore, the object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional LSI design support device, and to perform various analyzes easily including parasitic effects depending on the layout pattern while performing layout design, An object of the present invention is to provide an LSI design support apparatus that can feed back the results to the designer as effective information.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a semiconductor device design support apparatus according to the present invention inputs information such as the shape and arrangement of circuit elements such as elements and wirings constituting a semiconductor integrated circuit, physical constants, manufacturing conditions, and calculation conditions. An input means for displaying, a display means for displaying the input information and analysis results, and an equivalent model for extracting circuit elements such as linear elements, nonlinear elements, wiring, contact holes, and via holes from the information, and creating an equivalent model Model creation means, data format conversion means for converting the equivalent model obtained by the equivalent model creation means into a data format that can be numerically analyzed, data converted by the data format conversion means, and calculation conditions And a calculation means for numerically analyzing the extracted equivalent model; and an output means for outputting a calculation result of the calculation means to the display means; Comprising.
[0012]
Moreover, in the semiconductor device design support apparatus having such a configuration,
A means for creating data at the same hierarchical level as the element arrangement and wiring information in a mask layer that is not used for manufacturing a semiconductor integrated circuit, and storing the information in a form that can be handled by the element extraction and equivalent model creating means. Means to
Furthermore, a means for adding a circuit that does not exist on the LSI chip to an arbitrary position on the means for displaying information on the shape and arrangement of the elements and the wiring is provided.
Further, the present invention is characterized in that it has a function of designating various simulation setting methods and simulation result display methods from means for displaying information on the shape, arrangement, and wiring of the elements.
[0013]
According to the semiconductor device design support apparatus of the present invention having such a configuration, information such as the shape and arrangement of elements that are circuit elements constituting a semiconductor integrated circuit, wiring, physical constants, manufacturing conditions, and calculation conditions are input. When input is made by the means, the inputted information is displayed on the display means. At this time, the shape, arrangement state, etc. of the elements and wirings are displayed on the layout screen (image display state screen in which the layout state can be seen). The equivalent model creation means extracts linear elements, nonlinear elements, wirings, etc. from the above information and creates an equivalent model, and the data format conversion means can numerically analyze the equivalent model obtained by the equivalent model creation means. To the correct data format. Then, the calculation means numerically analyzes the extracted equivalent model based on the data converted by the data format conversion means and the calculation conditions, and the output means outputs the calculation result of the calculation means to the display means. Output.
[0014]
In the system of the present invention, when designing an integrated circuit, from the layout data, the influence of the noise that wraps around the semiconductor substrate constituting the integrated circuit and the influence of the crosstalk between the wirings can be analyzed by the calculation means in the circuit simulation. Parasitic element components that do not appear in the design circuit can be extracted as an equivalent model and converted into a circuit simulation input data format.
[0015]
The circuit simulation can be freely generated at any position as a virtual element, such as a necessary power supply or load, which does not exist on the layout screen so that the circuit simulation can be executed directly from the layout screen.
[0016]
Furthermore, various analysis methods can be set while designing the layout, and the simulation results can be displayed on the layout screen to feed back useful information to the designer.
[0017]
In this system, parasitic elements (parasitic elements) are extracted from the layout data as equivalent models so that the effects of noise that wraps around the semiconductor substrate that constitutes the LSI and the effects of crosstalk between wires can be analyzed by circuit simulation. In addition to being able to perform circuit simulation directly from the layout screen, it does not exist on the layout screen, but the necessary data, load, etc. can be generated as virtual elements as input data for circuit simulation. Furthermore, various analysis methods can be set while designing the layout, and the simulation results can be displayed on the layout screen to feed back useful information to the designer. Therefore, it is possible to efficiently design a high function LSI.
[0018]
Further, the equivalent model creation means in the semiconductor device design support apparatus of the present invention is created with a mask layer unrelated to the manufacture of the semiconductor integrated circuit with reference to the size of the transistor formed on the semiconductor substrate interface. A function of determining the size of the mask data graphic and generating a mask data graphic of the determined size is provided.
[0019]
The substrate substrate is modeled in the form of a resistor network in which the resistance model is connected three-dimensionally per unit block, and the electrical effect is given by assigning resistance values from the composition and dimensions of the medium within the unit block size. Can be analyzed with a circuit simulator. However, in that case, the practical size of the substrate substrate model is important.
In general, in such a model, the smaller the size, the higher the accuracy of the analysis can be expected. However, the smaller the size, the greater the amount of calculation, and therefore the performance and design time of the computer. Because of this limitation, it is impractical to make the model size smaller than necessary.
[0020]
However, it is possible to generate a substrate substrate model having a desired practical size by generating equivalent model data in a virtual mask layer with reference to the transistor size. The effect becomes.
[0021]
Further, the equivalent model creation means in the semiconductor device design support apparatus of the present invention is such that the size of the mask data figure created in the mask layer unrelated to the semiconductor integrated circuit manufacture is near the interface of the semiconductor substrate or in various wells. Mask data is generated near the boundary, near the boundary of regions with different impurity polarities, near the boundary of regions with different impurity concentrations, or near electrodes, so that it is smaller than the size of the mask data figure in other parts. Means are provided.
[0022]
If the unit block size of the substrate substrate model is too large, there will be a problem in analysis accuracy, and if it is too small, there will be problems in analysis cost and analysis time, so an appropriate size is required. In determining the size, the substrate substrate model having a unit size and a unit size that can be expected to have a certain analysis accuracy can be generated by making the size as described above according to the place.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
(Example 1)
The present invention enables various analyzes (circuit simulation) including parasitic effects depending on the layout pattern while performing LSI layout design, and effectively feeds back the LSI simulation results of the layout design to the designer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device design support apparatus that can perform such operations as means for inputting information such as the shape and arrangement of elements constituting a semiconductor integrated circuit, wiring, physical constants, manufacturing conditions, and an image. Display means for displaying, creating means for extracting linear elements, nonlinear elements, wiring, contact holes, via holes, etc. from the above information and creating equivalent models, and manufacturing conditions necessary for extracting elements and creating equivalent models And storage means for storing physical constants and numerical analysis of the extracted elements and equivalent models A conversion means for converting to a data format, an operation condition input means for inputting operation conditions, an operation means for numerically analyzing the extracted equivalent model, and an output means for outputting the operation result of the operation means In semiconductor device design support equipment,
Means for creating data at the same hierarchical level as the element arrangement and wiring information in a mask layer that is not used for semiconductor manufacturing, and means for storing these information in a form that can be handled by the element extraction and equivalent model creation means With
Furthermore, a means for adding a circuit that does not exist on the LSI to an arbitrary position on the means for displaying the information on the shape and arrangement of the elements and the wiring is provided.
Further, the present invention is characterized by a function capable of selecting and specifying various simulation setting methods and simulation result display methods.
[0025]
FIG. 1 is a block diagram showing a functional configuration of an LSI design support apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is layout information input means, 2 is layout information storage means, 3 is display means, 4 is element extraction / equivalent model creation means, 5 is model creation condition input means, 6 is input data creation means, and 7 is computation. Condition input means, 8 calculation means, 9 calculation result output means, 10 additional circuit input means, 11 element extraction data input creation means, and 12 element extraction data storage means.
[0026]
Of these, the layout information input means 1 is a layout value of each circuit element forming material such as an element associated with LSI design, layout information such as shape and size, and parameter values indicating physical constants, manufacturing conditions, material characteristics, etc. And the like. The information storage unit 2 is a unit for storing these pieces of information input by the layout information input unit 1. The display means 3 is means for displaying layout information, parameter information, etc. input by the layout information input means 1. For the sake of simplicity, the layout screen will be used hereinafter.
[0027]
The element extraction / equivalent model creation means 4 is for each circuit element such as a linear element, nonlinear element, wiring, contact hole, via hole, etc. on the design LSI chip obtained based on the layout information stored in the information storage means 2. The design LSI chip can be numerically analyzed by performing circuit simulation of the design LSI chip from the layout information based on the geometric information such as each spatial position and shape, and the parameter value. This is an element extraction / equivalent model creation means for extracting circuit elements such as elements and the like and creating an equivalent model. The elements extracted and created here and the equivalent model are configured so that the display unit 3 can display the elements and equivalent models on the layout screen of the display means 3 with symbols that can be identified by the operator. It is. At this time, as a display form of the extracted circuit elements such as elements, a plurality of elements can be combined and displayed based on the connection relationship. For example, when there are a plurality of transistors in which the connection destinations of all the terminals are common, it is clear that they are described by one symbol.
[0028]
The element extraction / equivalent model creation means 4 is given special information for elements such as parasitic elements and noise that occur in response to the arrangement of circuit elements such as elements and the arrangement of power supplies. As long as there is no, it is not the structure made into extraction object. Therefore, when it is necessary to extract an element such as a parasitic element or the noise to obtain an equivalent model, information for that purpose must be given. This is because these parasitic elements and elements such as noise are generated due to the operation of other circuit elements on the same semiconductor substrate or signals transmitted through the wiring.
[0029]
The model creation condition input means 5 includes information related to the manufacturing process and accuracy of the model or modeling required when the element extraction / equivalent model creation means 4 extracts circuit elements such as elements and creates an equivalent model. This is for inputting model creation conditions such as a region and a position to be performed.
[0030]
The input data creation means 6 is a data creation means for converting circuit elements such as elements and equivalent models extracted and created by the element extraction / equivalent model creation means 4 into a data format that can be numerically analyzed by the calculation means 8. It is. The calculation condition input means 7 is calculation condition input means for specifying an analysis method, an output form of calculation results, and the like. The arithmetic means 8 is an arithmetic means for numerically analyzing the circuit, for example, an arithmetic means for executing a circuit simulation program such as “SPICE” to analyze the circuit. The calculation result output means 9 is calculation result output means for outputting the calculation result.
[0031]
The additional circuit input means 10 uses a pointing device such as a mouse, and the power supply or signal is placed at a desired position on the layout screen of the display means 3 by cooperation of the pointing device and a GUI (graphical user interface) function. A means for element addition editing that adds an external circuit such as a source and a load or an arbitrary element, and processes it so that it is reflected in data. The added circuit and element are also input. Information that can be converted into input data to the calculation means 8 by the data creation means 6.
[0032]
The element extraction data input creation means 11 is necessary for extracting and creating a parasitic element or equivalent model (equivalent element model) different from the element or equivalent model extracted based on the data created by the layout information input means 1. This is a means for automatically or manually creating simple information, and for high-performance analysis using a mask layer, which is a virtual layer that has nothing to do with design information for LSI manufacturing. This is a means for automatically or manually creating necessary parasitic elements and information necessary for extracting and creating an equivalent model.
[0033]
The element extraction data storage means 12 is a means for storing these pieces of information created by the element extraction data input creation means 11, and each piece of information is also recorded by the element extraction / equivalent model creation means 4. Extraction of circuit elements and creation of an equivalent model are executed.
[0034]
FIG. 2 shows a layout screen display example on the display means 3 when an external circuit Cout and a capacitor as an additional circuit Cad are added to the laid-out element pattern Dpt for forming an LSI chip.
[0035]
Next, the operation of the apparatus having the above configuration will be described.
This system is obtained by adding three functional elements of an additional circuit input means 10, an element extraction data input creation means 11 and an element extraction data storage means 12 to the configuration of a conventional LSI design support apparatus. Therefore, the input means 1, the information storage means 2, the display means 3, the element extraction / equivalent model creation means 4, the model creation condition input means 5, the input data creation means 6, the calculation condition input means 7, the calculation means 8, and the calculation result output Each functional element of the means 9 is originally provided in a conventional LSI design support apparatus.
[0036]
The process flow and operation will be described with reference to FIG. 4. First, the system lays out the LSI chip to be designed (step S1). This is done from the input means 1. That is, the operator (designer) operates the input means 1 to arrange layout information such as the location, shape and size of circuit elements such as elements accompanying LSI design, physical property constants, manufacturing conditions, and materials. Input a parameter value or the like indicating the characteristics. This input information is stored in the information storage unit 2. At this time, the display means 3 displays a layout image as the layout information on the layout screen so that the state during input (an image indicating the state during the input operation) and the state after input can be understood. Various setting data are displayed.
[0037]
When the input of necessary information associated with the LSI design is completed, the process proceeds to a process for creating layout data D1-a based on the input necessary information. The layout data creation process includes model creation conditions such as “information relating to manufacturing process”, “model accuracy”, “area to be modeled”, and “position” given from the model creation condition input means 5 Based on the information stored in the storage means 2, the element extraction / equivalent model creation means 4 performs extraction processing of circuit elements such as elements using an element extraction program, and creates an equivalent model ( Step S2).
[0038]
When extraction of circuit elements such as elements and creation of an equivalent model are completed, these data are transferred to the input data creation means 6. In addition, the operator (designer) sets the analysis method designation, the output form of the calculation result, and the like in advance in the calculation condition input means 7, so that the input data creation means 6 uses these element extraction / equivalent model creation means. 4 and data processing using information such as data and conditions from the calculation condition input means 7, the data is converted into a data format that can be numerically analyzed by the calculation means 8. For example, if the circuit analysis software used by the arithmetic means 8 is “SPICE”, which is a typical software for circuit simulation, each element such as “element” which is information necessary for executing this “SPICE” is used. Circuit element connection information, “device size and characteristics”, “physical constants”, “analysis method”, “output format” and the like are generated as a netlist by data conversion processing (step S3), and are given to the calculation means 8 . The computing means 8 performs a circuit analysis simulation based on the inputted net list (step S4), Stain Get the calculation result.
[0039]
Circuit by the arithmetic means 8 Stain When the calculation operation result is obtained, it is passed to the operation result output means 9, and the operation result output means 9 Stain The calculation result is displayed on the display means 3.
[0040]
When the influence of the parasitic element is to be added as an analysis target, the operator sets the system state to the virtual layer setting mode, and operates the element extraction data input creation unit 11 while viewing the layout screen of the display unit 3. In this virtual layer setting mode, a virtual layer is set in a desired size in a desired area. Then, the information is stored in the element extraction data storage unit 12, and the layout information at that time is displayed on the display unit 3 (step S21).
[0041]
On the other hand, information necessary for extraction and creation of parasitic elements and equivalent models (equivalent element models) is automatically or manually created by the element extraction data input creation means 11, and the design information for LSI manufacturing is as follows. Information necessary for extraction and creation of parasitic elements and equivalent models necessary for high-performance analysis is created using a mask layer that is a virtual layer that has nothing to do with it.
[0042]
The element extraction data storage unit 12 stores the information created by the element extraction data input creation unit 11. The element extraction / equivalent model creation means 4 extracts and creates individual parasitic elements and equivalent models based on the stored information. Next, the element extraction / equivalent model creation means 4 In accordance with the parasitic element extraction rule in the virtual layer, parasitic element extraction processing in the virtual layer is performed, and an equivalent model is created (step S2).
[0043]
When the extraction of the parasitic elements in the virtual layer and the creation of the equivalent model are completed, these data are transferred to the input data creation means 6. Then, the input data creation means 6 performs data processing using the data from the element extraction / equivalent model creation means 4 according to the information such as the analysis method designation given from the calculation condition input means 7 and the output form of the calculation results. Data of the equivalent model for the parasitic element for the set virtual layer is converted into a data format (net list) that can be numerically analyzed by the computing means 8 (step S3). In the input data creation means 6, such processing is also performed on the parasitic element data D1-b to generate a net list.
[0044]
The calculation means 8 also performs circuit analysis simulation on the net list for the parasitic element of the virtual layer (step S4), and obtains a simulation calculation result.
[0045]
When a circuit simulation calculation result is obtained by the calculation means 8, it is transferred to the calculation result output means 9, and the calculation result output means 9 displays the transferred circuit simulation calculation result on the display means 3.
[0046]
As a result, it is possible to obtain a circuit simulation result including the influence of the parasitic element in the set desired virtual layer.
[0047]
In this system, the additional circuit input means 10 can place an external circuit Cout such as a virtual signal source and an additional circuit Cad such as a parasitic capacitance at an arbitrary position on the layout screen of the display means 3. ing. When performing circuit simulation of an LSI during design, when an external circuit such as a power supply or a virtual signal source is required or when it is desired to add a parasitic capacitance, the operator uses an additional circuit input means 10 to use a mouse or the like. By operating the pointing device, an external circuit Cout such as a power source or a virtual signal source or an additional circuit Cad such as a parasitic capacitance is placed at an arbitrary position on the layout screen of the display means 3.
[0048]
Then, this information is input to the input data creating means 6 and converted into a circuit simulation input data format (net list) by the input data creating means 6. The calculation means 8 also performs circuit analysis simulation on the net list for these external circuits and parasitic capacitance (step S4), and obtains a simulation calculation result (step S5).
[0049]
When a circuit simulation calculation result is obtained by the calculation means 8, it is transferred to the calculation result output means 9, and the calculation result output means 9 displays the transferred circuit simulation calculation result on the display means 3.
[0050]
As a result, a circuit simulation result including an external circuit and parasitic capacitance can be obtained.
[0051]
Therefore, referring to these circuit simulation results, the layout information such as the location, shape, size, etc. of circuit element forming materials such as elements in the LSI chip is appropriately changed as necessary, and the conditions after the change are changed. If necessary, change the layout information such as the location, shape, size, etc. of the circuit element forming material such as elements in the LSI chip as needed by referring to the circuit simulation result. By repeating circuit simulation under conditions, it is possible to design a desired circuit to be in an optimal state, and this can be done in a short time, making it easy to develop a high-performance LSI. It can be implemented and the development cost can be reduced.
[0052]
The position and shape on the layout corresponding to the circuit elements such as the elements and the model shown on the screen of the display unit 3 and the shape can be distinguished from other layouts by reflecting the result of the calculation by the calculation unit 8. If the output means 9 is provided with a function for processing the output image so that it can be displayed, a semiconductor device design support apparatus that is more convenient to use can be obtained. When the calculation result by the calculation means 8 satisfies a preset condition, an element (circuit element such as an element), element arrangement (arrangement of the circuit element such as the element), or wiring related to the parameter is extracted, Giving the output means 9 the function of processing the output image so that the screen of the display means 3 is displayed in a discriminable state also leads to the provision of an easy-to-use semiconductor device design support apparatus.
[0053]
The above is a rough description of the operation of the LSI design support apparatus according to the first embodiment of the present invention. Next, details of the feature points of the LSI design support apparatus of the present invention related to the first embodiment will be described.
[0054]
The greatest feature of the LSI design support apparatus of the present invention is that three types of "circuit analysis function including parasitic elements", "analysis function by additional circuit input", and "analysis method setting function" are added. The details will be described next.
[0055]
<Example 1-1>
[Circuit analysis function including parasitic elements]
The first feature of the LSI design support apparatus of the present invention resides in means for extracting parasitic elements (element extraction data input creation means 11). The effects of substrates such as substrates and wells can be analyzed by taking these parts as parasitics that depend on layout data and applying them as equivalent models (equivalent element models) consisting of resistance and capacitance components to simulate the circuit. become able to. Therefore, it is the role of the element extraction data input creation means 11 to extract parasitic elements from the layout state of the laid-out LSI chip and apply them as equivalent element models. By providing the data input creation means 11, the influence of the semiconductor substrate such as the substrate and the well can be analyzed and reflected in the design of the LSI chip.
[0056]
The element extraction / equivalent model creation means 4 in FIG. 1 extracts the original circuit constituent elements (circuit elements) from the layout data and converts them into a form that can be simulated. In Paragraph 4, parasitic elements are not extracted and cannot be handled.
[0057]
Therefore, in the system of the present invention, the element extraction data input generation means 11 and the element extraction data 12 are provided so that the parasitic elements can be extracted in order to enable simulation of the effects of the parasitic elements described above. .
[0058]
A virtual layer is used for extracting parasitic elements. And a parasitic element is extracted from the figure drawn by this virtual layer. Here, the virtual layer is a mask layer that exists on the layout screen but is not used for circuit / element design in actual LSI manufacturing.
[0059]
The virtual layer includes a virtual substrate layer (a layer assuming a substrate), a virtual N-well layer (a layer assuming an N-well), a virtual P-well layer (P-well) as layers meaning the physical shape of an LSI substrate. For example). In addition, particularly when there is a portion where parasitic extraction is desired by utilizing the knowledge of the designer, a virtual wiring layer assuming a wiring layer can also be used.
[0060]
As for the LSI substrate portion, the virtual layer has at least two layers of a shallow layer (a shallow virtual layer) and a deep layer (a deep virtual layer) in the depth direction of the LSI substrate. It shall have a structure. That is, because the well portion does not have a depth to the bottom of the LSI substrate, a single layer cannot represent the three-dimensional structure of the LSI substrate. This is the reason for providing a two-layer structure.
[0061]
Thus, at least a two-layer structure is required for the LSI substrate portion. However, if there are many layers, the mesh of the resistor network becomes finer (that is, the unit block size, which is the unit volume dimension to be equivalently modeled), and the accuracy is improved, but the number of nodes increases and calculation time increases. The problem that leads to. Therefore, it is preferable that the mesh is coarse as long as accuracy permits.
[0062]
In this embodiment, as described above, in this embodiment, the LSI substrate is divided into a shallow portion and a deep portion. As a reference for this, the depth of the well is used here.
[0063]
The depth of the well is input in advance as a process parameter. The shallow portion includes an N well, a P well, a shallow portion substrate, and the like, and a deep portion substrate is provided thereunder. It is not always necessary to match the size and position of the mesh of each part. A node (equivalent circuit connection point) of a figure (equivalent circuit unit size) written in a shallow layer and a node (equivalent cuboid as a unit size of equivalent model) written in a deeper layer This is because if a virtual via layer is input between both layers in order to connect (equivalent circuit connection point), it can be generated based on the input virtual via layer.
[0064]
Furthermore, a virtual via layer is also formed on the shallow layer layer for coupling the LSI substrate with elements created above and on the surface of the LSI substrate, such as elements such as transistors and wiring. generate.
[0065]
Since the pad and the substrate electrode may have a feature in the structure in the depth direction, they are extracted separately from the elements on the substrate surface. At that time, since it can be extracted based on actual layout pattern data, it is not necessary to prepare a virtual layer. When a buried layer or an oxide film layer is present in an advanced manufacturing process, it is necessary to add a corresponding layer such as a virtual buried layer.
[0066]
In addition, when a more accurate analysis is desired, the deep substrate can be further divided into a plurality of layers. Furthermore, when element isolation is performed using silicon oxide or the like, a model corresponding to the depth of the trench is prepared, for example, in the case of only a shallow portion or the same depth as the buried layer. Here, it is assumed that the graphic written in each virtual layer has a three-dimensional structure with a thickness although it is expressed in a plane.
[0067]
The following describes the method of extracting the deep substrate part, but the other parts are treated in the same way.
First, a figure (a rectangular parallelepiped as a unit size of the equivalent model) is input with a virtual layer corresponding to a portion to be extracted. At this time, the figure is input using a mouse or the like as in the layout design. However, in the case of a deep part, the figure is continuously input by inputting the size and shape of the figure and the range in which the figure is generated. Can be programmed to occur.
[0068]
In the case of a shallow portion, the figure information of the well or the like already drawn is referred to, and the corresponding mask layer is overlaid to give a figure of any size (divided block (equivalent model unit block) as the unit size of the equivalent model. Can be programmed to generate a cuboid). In this way, when drawing the same figure more than once, if you enter the size of one figure and generate the same figure multiple times by automatic figure generation, this same figure multiple drawing operation is easy. Can be done. Moreover, in any layer, if the figure to be generated is limited to a rectangle or particularly a square, there is an advantage that it is easy to fill a plane without a gap even if there is a pad, a substrate electrode or the like.
[0069]
In addition, if a figure is generated by inputting how many areas to divide, the part that you want to analyze with high precision using the designer's knowledge can be divided more finely. It becomes possible to implement feedback that divides the part that you want to analyze well and re-analyze it.
[0070]
The size of the figure (equivalent model unit block) written in each virtual layer needs to be set optimally based on the resistivity of the portion. For example, the well portion has a higher resistivity than the substrate portion, so if the figure size is set too large, the lateral resistance value parallel to the substrate surface is the depth direction of the substrate. It becomes larger than the resistance value. Then, only the current flows into the deep layer, which is a low resistance substrate, and there is no flow flowing in the well in the lateral direction. In this case, the effect of the edge of the well cannot be examined.
[0071]
On the other hand, if the size of the figure is set too small, the number of elements and the number of nodes increase, leading to an increase in circuit simulation calculation time, resulting in inefficiency.
[0072]
Therefore, it is necessary to optimally set the size of the graphic written in each virtual layer based on the resistivity of the portion.
[0073]
As an example of setting the size of the figure (equivalent model unit block), the size of the figure (equivalent model unit block) written in the shallow virtual layer can be matched with the depth of the well. In this way, since the vertical resistance value and the horizontal resistance value in the well are approximately the same, the effect of the edge of the well can be analyzed. Similarly, the size of the substrate in the deep part can be efficiently analyzed by setting it in accordance with the depth.
[0074]
As an example of a figure (equivalent model unit block) drawn in a virtual layer, consider a rectangular parallelepiped as shown in FIG. Of course, the present invention is not limited to this, and even if it is expressed by a block of another shape, it can be similarly extracted.
[0075]
The equivalent element model as shown in FIG. 3 represented by a rectangular parallelepiped figure has six faces (that is, a total of six faces FC1 to FC6), so that these faces correspond to these faces. There are a total of six nodes, upper and lower end nodes (NU, ND), left and right end nodes (NL, NR), and front and rear end nodes (NF, NB), which serve as electrical connection points with other adjacent equivalent element models.
[0076]
Among these, the upper end node NU is a node extending toward the upper surface FC1 in the rectangular parallelepiped, the lower end node ND is a node extending toward the lower surface FC2 in the rectangular parallelepiped, and the left end node NL is a node extending toward the left side surface FC6 in the rectangular parallelepiped. The right end node NR is a node extending toward the right side FC5 in the rectangular parallelepiped, the front end node NF is a node extending toward the front side FC3 in the rectangular parallelepiped, and the rear end node NB is on the rear side FC4 in the rectangular parallelepiped. It is a node that stretches toward you.
[0077]
The equivalent element model expressed in the area of a rectangular parallelepiped figure shows that the resistance component can be considered as a representative element when the target is a substrate, so that the nodes are connected by resistance component elements. .
[0078]
That is, when the target is a substrate, an equivalent element model represented by a rectangular parallelepiped figure is an area between upper and lower end nodes (between NU and ND), between left and right end nodes (between NL and NR), and between front and rear end nodes ( In each of the NF-NB), since the resistance is a typical element, an equivalent circuit is expressed as a configuration connected by the resistance component. The magnitude of the resistance is determined by the resistivity of the substrate and the size of the cuboid figure. However, the equivalent element model needs to have a capacitive component when the signal to be handled is faster than the time constant determined by the dielectric constant of the material.
[0079]
When the equivalent element model is adjacent to the side node (nodes NF and NB at the front and rear ends or nodes NR and NL at the left and right ends), the equivalent element model has a side surface of the adjacent equivalent element model. Connected with the node.
[0080]
For an equivalent element model placed on the outermost side so that a floating node cannot be formed, an equivalent element model expressed in a configuration having no node connected to the side surface corresponding to the outermost side is prepared and applied. . Alternatively, by preparing a model in which each node is grounded through a high resistance with little influence, and applying this model, it is possible to avoid the problem of a floating node in one type of model.
[0081]
In the equivalent element model of the substrate, the bottom node (ND) is connected to the ground, that is, the ground (GND). This is because the LSI is usually bonded onto a metal surface having a low resistivity when it is housed in a package, and the metal surface is often connected to the ground (GND). When it is necessary to simulate the situation when the bottom surface side of the LSI chip is not dropped to the ground (GND), or when it is desired to analyze the influence of the bottom surface of the substrate in more detail, the node (ND) on the bottom surface of the equivalent element model is set. Furthermore, it is necessary to connect with a resistance network.
[0082]
At this time, the substrate resistance network can be extracted by using a layer generated based on the input virtual layer in the deep part, and it is not necessary to add a new virtual layer. Alternatively, a model without a node on the bottom surface (a model without ND) can be prepared from the beginning.
[0083]
The node (NU) on the upper surface of the equivalent element model of the virtual part in the deep part is connected to a rectangular figure drawn in the virtual layer in the shallow part via the virtual via layer generated from the virtual layer in the input board part. ing.
[0084]
FIG. 5 shows the positional relationship between a rectangular parallelepiped figure (equivalent model unit block) of a deep virtual part and a rectangular parallelepiped figure (equivalent model unit block) of a shallow virtual layer. Here, L1 is a deep virtual layer, L3 is a shallow virtual layer, L2 is a virtual via layer, and L4 is a virtual via layer on the substrate surface. Here, the size of the figure (equivalent model unit block) of the virtual layer L1 in the deep part and the size of the figure (equivalent model unit block) of the virtual layer L3 in the shallow part do not match, but in the case of FIG. In this example, four nodes on the bottom surface of the virtual layer L3 in the shallow part are connected to one node on the top surface of the virtual layer L1 in the deep part via the virtual via layer L2.
[0085]
The figure (equivalent model unit block) written in this virtual layer is extracted by the element extraction function (function possessed by the element extraction / equivalent model creation means 4) provided in the layout CAD (computer design support apparatus), and the input data The data is written into the input data format of the circuit simulator by the data creation function of the creation means 6.
[0086]
The element extraction function provided in the layout CAD is a function of the element extraction / equivalent model creation means 4, which is realized by executing an element extraction program. By executing this program, element extraction (extraction of circuit elements such as elements) is performed. This is performed according to a preset element extraction rule. The element extraction rule is prepared as a file, and the element extraction process can be executed by referring to the extraction rule file describing the element extraction rule.
[0087]
At this time, the relationship between the three-dimensional structure of the figure and the equivalent model is also input to the extraction rule file referred to by the element extraction program. The same applies to other virtual layers.
[0088]
The equivalent element model of the substrate is expressed by a simple resistor network. Like the junction capacitance of the PN junction surface at the interface where the layers of different conductivity types are in contact, such as the P-type substrate and the N-type well, If a simple capacitance component or a voltage-dependent nonlinear capacitance component is provided and the effect of the joint surface is taken into consideration, a more accurate simulation can be executed.
[0089]
The wiring is extracted as a conventional circuit of R, L, C, G components such as T type, L type, and π type. Furthermore, by preparing an equivalent model in advance, it is possible to distinguish and extract a straight line portion and a bent portion. Further, as shown in FIG. 6, the equivalent element model has an arbitrary number of stages by overwriting input setting with a small size so that the wiring virtual layer Lp is divided into an arbitrary size on the wiring pattern PL. A lumped parameter model M can be substituted. FIG. 6 is an example in which the wiring portion is extracted by a plurality of L-type lumped constant models, and is an example in which the wiring portion is extracted by an L-type lumped constant model including a resistance component (R component) and a capacitance component (C component).
[0090]
Here, the figure (equivalent model unit block) to be overwritten with the virtual wiring layer on the wiring part can be automatically generated by setting the size of the figure as in the case of the virtual well, or the number of divisions can be set. It can also be generated automatically. Each of these advantages is the same as in the case of the virtual well. At this time, the set size can be given as a function of the frequency of the signal to be handled.
[0091]
That is, it becomes possible to determine whether or not to extract the parasitics of the wiring portion by inputting the frequency of the signal to be handled by the circuit under design, and to determine the optimum size of the figure to be generated. In addition, by inputting a range to be considered, it is possible to insert a wiring capacitance. At this time, the value of the inter-wiring capacitance is determined by the interval and length of the portions running in parallel.
[0092]
The resistance value, the capacitance value, and the like constituting each equivalent model are determined by physical constants, manufacturing conditions, the size of a unit figure, and in some cases, circuit operating conditions.
[0093]
The above parasitic element extraction operation can be limited to a specified range for the entire circuit.
[0094]
In addition, in the case of being composed of only linear elements as in the substrate model, unnecessary nodes can be omitted by obtaining a transfer function as preprocessing. Furthermore, due to requirements such as simulation accuracy requirements and calculation time reduction requirements, pre-processing such as replacing each part with a simpler model, or combining each specified area to reduce the number of nodes It is also effective to prepare as
[0095]
<Example 1-2>
[Analysis function with additional circuit input]
The second feature of the LSI design support apparatus according to the present invention is that an additional circuit input function is provided.
Normally, when a designer is designing a layout, data extracted from the layout data is used for comparison with schematic data for verification. On the other hand, circuit simulation has been performed based on this schematic data. The difference between the two data is that the schematic data has a power source, a signal source, and a load that do not exist on the LSI chip, which are necessary for executing the circuit simulation.
[0096]
However, as described above, in order to execute a more accurate simulation, it is necessary to perform a simulation based on the layout data. Therefore, according to the present invention, a circuit simulation can be performed by providing a function that can add a power source, a signal source, and a load necessary for executing the circuit simulation to the layout data. This will be described in Example 1-2.
[0097]
The additional circuit input means 10 of FIG. 1 prepares a pointing device such as a mouse and a GUI function, and can be moved to an arbitrary position on the layout screen of the display means 3 in cooperation with the GUI function by operating the mouse or the like. An external circuit Cout such as a power source or a virtual signal source and an additional circuit Cad such as a parasitic capacitance can be provided. On the layout screen, each signal source (Cout, Cad, etc.) is displayed as a symbol using a corresponding symbol prepared in advance.
[0098]
This symbol display data (symbol data) is also inputted from the additional circuit input means 10 to the input data creating means 6 and converted into the input data format of the circuit simulation by the input data creating means 6. These additional circuits Cad can also be designated as a virtual power source such as a noise source having a certain area.
[0099]
7 and 8 show display examples.
FIG. 7 shows a state where a power source (equivalent noise source) Enoise is added as an additional circuit Cad at a certain point on the layout screen in the display means 3. In other words, if an element pattern Dpt is laid out in a certain area on a semiconductor substrate for LSI design, a power source (equivalent noise source) is used to indicate that there is a noise source near the laid out element pattern Dpt. A state in which Enoise is added as an additional circuit Cad is shown. In addition, the added signal source can be set to have a function as a control power source. For example, the output of an arbitrary node set from the outside can be used as the control signal, or the control signal of the signal source can be set. It is possible to deal with various kinds of analysis.
[0100]
Such setting can be performed by, for example, instructing the layout information input unit 1 or the like after setting the additional circuit Cad. 6 creates data that uses the output of an arbitrary node set from the outside as its control signal and gives it to the computing means 8 or creates data that gives the control signal of the signal source arbitrarily. This is given to the calculation means 8.
[0101]
FIG. 8 shows a state where an equivalent noise source is set in a square area and displayed as a symbol, and Ensa is an equivalent noise source area displayed in the square area. That is, FIG. 8 shows an example in which the power source (equivalent noise source) Enoise is set close to a certain element pattern Dpt so as to give a state in which it has a rectangular area. In the equivalent model of the format as shown in FIG. 8 in which the equivalent noise source is set in the area display format, this corresponds to that a plurality of power sources (equivalent noise sources) Enoise are connected in the area at equal intervals. become. In this case, the number of equivalent miscellaneous power supplies depends on the accuracy of the equivalent model. Such a setting can also be performed by giving an instruction for the setting by the layout information input means 1 or the like after setting the additional circuit.
[0102]
The signal source added by the additional circuit input means 10 is displayed on the display screen with a desired area on the layout screen of the display means 3. The display position and display area reflect the influence of the signal source on each circuit element on the semiconductor substrate, and the input data creating means 6 creates data and gives it to the computing means 8. As a result, it is possible to simulate the influence of the signal source in various situations.
[0103]
<Example 1-3>
[Analysis method setting function]
The third feature of the LSI design support apparatus according to the present invention is the setting function of the circuit analysis method. In the present system shown in FIG. 1, the circuit analysis is performed by the calculation means 8, and this calculation means 8 is an arithmetic processing means for performing circuit simulation, and is installed in “SPICE” which is software for circuit simulation. This is a circuit simulator for performing a typical circuit simulation. As described above, in this circuit simulator, the circuit simulation calculation result can be obtained by inputting connection information of circuit elements such as elements, device size and characteristics, physical constants, analysis method and output format.
[0104]
The circuit simulator can be executed as a single simulation as before, but the function is configured so that the layout information can be analyzed from the layout screen, such as transient analysis, AC analysis, noise analysis, sensitivity analysis, and steady state analysis. . This can be done by specifying any analysis method among transient analysis, AC analysis, noise analysis, sensitivity analysis, steady state analysis, etc. on the layout screen by the calculation condition input means 7 so that the analysis by the specified analysis method is performed. This is realized by the configuration in which the input data creating means 6 creates data so that the means 8 can execute the data.
[0105]
By providing the input data creation means 6 with such a function, the calculation condition input means 7 allows any arbitrary analysis among transient analysis, AC analysis, noise analysis, sensitivity analysis, steady analysis, etc. on the layout screen. If a method is designated, the calculation means 8 performs analysis by the analysis method and obtains a circuit simulation result.
[0106]
Of the settings for analysis, the node whose output is to be viewed can be specified by performing a setting operation with a pointing device such as a mouse on the layout screen or the schematic screen. The layout information input means 1 outputs the designation information based on the setting operation information by a pointing device such as a mouse.
[0107]
Thus, when a node can be specified on the layout screen and a circuit simulation can be performed, for example, how much elements (circuit elements such as elements) are within the range from the digital circuit portion on the LSI chip. It is possible to feed back to the layout design the positional information on whether there is any noise. It is possible to set a plurality of nodes for which the circuit simulation analysis result is desired.
[0108]
The power supply, signal source, and load characteristics necessary for executing the circuit simulation are given by the additional circuit input means 10 or written in advance in a file prepared for providing basic information to be referred to in the circuit simulation. This can also be set. The circuit simulation analysis result is displayed as numerical data and, if necessary, in a graph format so that the characteristics can be visually read.
[0109]
Furthermore, a node can also be specified from symbols generated on the layout screen in advance. For example, when performing sensitivity analysis, etc., a large number of analysis results are output. Therefore, if an element (circuit element such as an element) to be analyzed can be designated on the layout screen, design time can be shortened.
[0110]
In addition, display programs having various display modes (output modes) are prepared, whereby the system can display analysis results that are easy for the user to use or easily grasp the state.
[0111]
For example, when the standard display mode is selected, the analysis result displays the elements (circuit elements such as elements) and their parameters in a table format. When an element (circuit element such as an element) or a parameter thereof is designated, an analysis result is displayed in a graph format. It is also possible to specify an output mode in which the analysis result is displayed as a corresponding element (circuit element such as element) area on the layout screen or a symbol of the element (circuit element such as element). Displaying in this output mode has the effect that position information can be fed back to the design. Furthermore, among the parameters of the displayed elements (circuit elements such as elements), the number when displaying a plurality of elements having a large influence and the threshold value when displaying an element having an influence over a certain value are set. Can be specified.
[0112]
These are effective for shortening the circuit design time with desired performance.
For noise analysis by circuit simulation, a signal source is set as an equivalent noise source at an arbitrary position on the layout screen, and its influence is analyzed. If the equivalent noise source added on the layout screen has a function as a control power source, and the control signal can be arbitrarily specified or given from the output of the specified node, This leads to an understanding of the characteristics and provides effective information for countermeasures against noise.
[0113]
That is, as described with reference to FIG. 7, a power supply (equivalent noise source) Enoise is added as an additional circuit Cad at a desired position on the layout screen in the display means 3. In other words, if an element pattern Dpt is laid out in a certain area on a semiconductor substrate for LSI design, a power source (equivalent noise source) is used to indicate that there is a noise source near the laid out element pattern Dpt. Let's add Enoise as an additional circuit Cad. Then, the added signal source is set so as to have a function as a control power source. As a result, when an equivalent noise source is placed in an arbitrary region, the influence of the equivalent noise source on nearby circuits can be analyzed.
[0114]
Such setting can be performed by, for example, instructing the layout information input unit 1 or the like after setting the additional circuit Cad. 6 performs processing such as creating data that gives equivalent noise to the surrounding circuits and giving it to the computing means 8.
[0115]
Further, when the equivalent noise source Ensa in the square area as shown in FIG. 8 is set, a state corresponding to that a plurality of power sources (equivalent noise sources) Enoise are connected in the area at equal intervals. In this case, the input data creating means 6 expresses the equivalent noise by the distribution of a plurality of equivalent models, creates data that affects the surrounding circuit from the distributed equivalent model, and calculates this. Processing such as giving to the means 8 is performed.
[0116]
As a result, it is possible to simulate the influence of the noise signal in various situations.
[0117]
In this way, the equivalent noise source added on the layout screen has a function as a control power source, and the control signal can be arbitrarily specified or given from the output of the specified node. This leads to an understanding of the characteristics of noise and provides effective information for countermeasures against the noise.
[0118]
In general LSI design procedures, circuit design is performed first, and then layout design is performed. The circuit design is performed while repeating the analysis in the circuit simulation until it is confirmed that desired characteristics are obtained. Subsequent layout design is performed taking into account the effect of degrading circuit characteristics depending on the layout pattern.
[0119]
By extracting elements from the completed layout pattern and comparing them with the schematic data used at the time of circuit design, or by performing circuit simulation using the extracted data and checking the characteristics of the circuit, the validity of the layout data can be verified. Can be verified.
[0120]
Furthermore, by extracting elements including parasitic effects between wirings, or extracting the model so that it can be analyzed including the effects of the board using the functions described above, the effects of effects that depend on the layout pattern are also affected. Can be analyzed.
[0121]
However, verification by so-called after simulation cannot be performed unless layout design is completed at the circuit block level. Even if the parasitic effect or the like is analyzed at the circuit block level, the portion contributing to the deterioration of the circuit characteristics may not be identified. In addition, if layout data needs to be modified to correct layout design errors or improve the effects of parasitics, it will involve extensive correction work, which wastes design time and creates new layout errors. It leads to the danger to produce.
[0122]
Therefore, if the model is extracted and the circuit simulation can be executed even during the layout design, it will be possible to make fine corrections as appropriate, leading to a reduction in design time and contributing to deterioration of circuit characteristics. It can be specified and is extremely effective for optimal LSI design.
[0123]
Elements that are not yet on the layout data are complemented using elements on the schematic data. This applies to the elements on the layout data and the corresponding schematic. I This is possible by assigning the same name as the element on the data.
[0124]
Similarly for wiring, I It can be compensated by associating node names on the data. If the elements and wirings used for complementation are displayed as symbols and lines on the layout screen, the connection relationship can be verified by the eyes of the designer.
[0125]
Partial element extraction from the completed layout data is also very effective in identifying a portion that has degraded circuit characteristics depending on the layout. This is effective not only when the element is a transistor or the like but also when wiring is arranged. It is possible to select an optimal position and shape by replacing only the wiring portion to be arranged with an equivalent model and repeating the analysis by circuit simulation.
[0126]
As a method for specifying a range for element extraction on the layout screen, a method for inputting a range with a mouse or the like, a method for automatically setting a range visible on the current window screen, and the like are useful. Furthermore, when a specified part is modeled, a window for displaying the equivalent circuit or the value of the S parameter or the Y parameter is opened, and the equivalent circuit or the value of the parameter is displayed there. Then, the influence between elements, between wirings, etc. can be judged quantitatively.
[0127]
If the window once opened is left until there is an instruction to close it, the equivalent circuit before and after the change of the layout pattern or various parameters can be compared.
[0128]
For experienced designers, when the equivalent circuit including element values and the values of various circuit parameters are displayed, the effect on the circuit characteristics of the modeled part can be understood without performing circuit simulation. it can. This leads to a significant reduction in LSI design time. When a substrate substrate or the like is modeled by an equivalent circuit such as a resistor network and extracted in a format that allows circuit simulation, an important issue is how to select the mesh of the resistor network.
[0129]
As described above, when the mesh is too coarse, the accuracy is poor and the reliability of the simulation result is lowered. If the mesh is too fine, the number of extracted elements is too large, leading to an increase in the calculation time of the circuit simulation, or inconvenience that the calculation may become impossible due to the limitation of the memory of the computer.
[0130]
Therefore, it is desirable to finely divide the mesh at places where the influence on the circuit characteristics is large and improve the accuracy of the analysis, and to increase the precision of the analysis at places where the influence is small to suppress the increase in the number of elements. The size of the figure written in the virtual layer for model extraction is initially set large.
[0131]
For example, one figure corresponding to the size is assigned to the well portion. After that, while repeating the simulation, the area where the influence on the signal at the terminal related to the output signal of the circuit or the specification of the circuit is greatly reduced. Focusing on a certain item in the frequency characteristics and transient response of the circuit, it is used as an index to determine the influence on the circuit characteristics. When the designer sees the difference value and determines that it is necessary, the mesh is reduced.
[0132]
That is, the size of each figure written in the virtual layer is reduced. It is also effective for shortening the design time to program the operation to automate this operation by setting the judgment reference value of the difference in advance.
[0133]
Instead of changing the size of the mesh with a constant resistor network model, multiple levels of models are prepared like the conventional transistor model, and each time a specification is received, a more precise The method of replacing with a model is also effective for the same purpose.
[0134]
The conventional parasitic element extraction method has been to extract using a model prepared in advance in accordance with the difference in the embedded shape of a substrate such as a substrate or a well. To that end, a model had to be prepared for every structure made on the substrate.
[0135]
However, substrate parts, N-type and P-type wells, buried layers, oxide film parts, polysilicon layers, aluminum wiring parts, etc. are prepared in advance as submodels in accordance with the cross-sectional structure of the LSI. It is also conceivable to generate a model of a certain size using the sub-model of the difference in the structure in the depth direction for each size range of the written figure.
[0136]
Even with this method, it is possible to set the method of cutting the mesh treated as a model uniformly, or as described above, it is possible to gradually refine the necessary portion from a large one while repeating the analysis.
[0137]
As described above, the present system described in the first embodiment includes the input means for inputting the shape and arrangement of the elements constituting the semiconductor integrated circuit, the wiring, the physical constants, the manufacturing conditions, the calculation conditions, and the like, and the input information. Display means for displaying the analysis results, equivalent model creation means for extracting circuit elements such as linear elements, nonlinear elements, wiring, contact holes, and via holes from the information, and creating equivalent models, and equivalent model creation means A data format conversion means for converting the equivalent model obtained by the above into a data format that can be numerically analyzed, and the extracted equivalent model is converted into a numerical value based on the data converted by the data format conversion means and the calculation condition. And an output means for outputting the calculation result of the calculation means to the display means.
[0138]
Moreover, in the semiconductor device design support apparatus having such a configuration,
Means for creating data at the same hierarchical level as the element arrangement and wiring information in a mask layer that is not used for semiconductor manufacturing, and means for storing these information in a form that can be handled by the element extraction and equivalent model creation means With
Furthermore, a means for adding a circuit that does not exist on the LSI chip to an arbitrary position on the means for displaying information on the shape and arrangement of the elements and the wiring is provided.
Also, a function for designating various simulation setting methods and simulation result display methods from the means for displaying information on the shape, arrangement, and wiring of the elements is provided.
[0139]
Then, the semiconductor device design support apparatus of the present invention having such a configuration displays the shape and arrangement of elements constituting the semiconductor integrated circuit, wiring, physical property constants, manufacturing conditions, calculation conditions, and the like by inputting means. The input information is displayed on the means. At this time, the shape and arrangement state of the elements and wirings are displayed on the layout screen (image display state screen that shows the layout state), and the equivalent model creation means uses the information to obtain linear elements and nonlinear elements. Then, wiring and the like are extracted to create an equivalent model, and the data format conversion means converts the equivalent model obtained by the equivalent model creation means into a data format that can be numerically analyzed. Then, the calculation means numerically analyzes the extracted equivalent model based on the data converted by the data format conversion means and the calculation conditions, and the output means outputs the calculation result of the calculation means to the display means. For example, output and display.
[0140]
In such a system of the present invention, when designing an integrated circuit, the influence of noise that wraps around the semiconductor substrate constituting the integrated circuit and the influence of crosstalk between wirings can be analyzed and processed by a calculation means in circuit simulation. A parasitic element component that does not appear in the design circuit can be extracted from the layout data as an equivalent model, and can be converted into a circuit simulation input data format.
[0141]
The circuit simulation can be freely generated at any position as a virtual element, such as a necessary power supply or load, which does not exist on the layout screen so that the circuit simulation can be executed directly from the layout screen.
[0142]
Furthermore, various analysis methods can be set while designing the layout, and the simulation results can be displayed on the layout screen to feed back useful information to the designer.
[0143]
Therefore, it is possible to efficiently design a high function LSI.
[0144]
(Example 2)
By the way, according to the above-mentioned “Document 1”, the substrate substrate is modeled in the form of a resistance network in which the resistance model shown in FIG. 3 is connected three-dimensionally per unit block, and the composition of the medium within the size of the unit block. It is shown that the electrical influence can be analyzed by a circuit simulator by giving a resistance value from the dimensions and the like.
[0145]
In that case, however, knowledge about the practical size of the substrate substrate model is required.
[0146]
In general, it is known that in such a model, the higher the size, the higher the accuracy of the analysis can be expected. However, the finer the size, the greater the amount of calculation. It is impractical to reduce the size of the model more than necessary due to the performance and design time constraints.
[0147]
Therefore, next, an embodiment of a semiconductor device design support apparatus that enables efficient analysis by clarifying the practical size of the substrate substrate model (unit block size of the equivalent model of the substrate substrate portion) will be described. .
[0148]
<Example 2-1>
The feature of the LSI design support apparatus of the present invention shown here as an embodiment is that a substrate substrate model of a practical size (a substrate substrate model in which a practical equivalent model unit block size is obtained from the relationship between accuracy and calculation efficiency) ).
[0149]
In general, a substrate substrate model as shown in FIG. 3 has a rectangular parallelepiped shape of a predetermined size as a unit block, which is used as a modeling target region, and the unit block as the modeling target region is formed by a resistor network. This is an equivalent circuit model. It is known that a highly accurate analysis can be performed by reducing the size of the unit block and making the substrate portion a finer resistor network.
[0150]
Here, in the substrate substrate model of FIG. 3 in which the unit block shape is a rectangular parallelepiped shape, each node (NU, NF, ND, NB, NR, NL) is each side surface (cuboid surface FC1, FC2, cuboid) having the node. It can be seen that the points representing the region of FC3, FC4, FC5, FC6) are represented. That is, each side surface in the rectangular parallelepiped unit block is considered to be an equipotential surface.
[0151]
Therefore, the size of the substrate substrate model (unit block size) represents the size of a region that can be expressed as an equipotential surface in the analysis.
[0152]
Here, the substrate substrate model of FIG. 3 represents the unit block shape as a rectangular parallelepiped shape, and the following explanation is also made as a rectangular parallelepiped shape, but the essence of the present invention is to fill the plane with respect to the shape of the substrate substrate model. Any polygonal prism, such as a triangular prism or a hexagonal prism, can be used, and it does not necessarily have to be a rectangular parallelepiped.
[0153]
Next, an example of a typical model of a transistor is shown in FIG. In the analysis of a normal circuit, such a well-known transistor lumped constant model is used as a transistor model. In the model of FIG. 9, like the gate G, the drain D, and the source S, the bulk or back gate B that actually has a certain region is handled by one node.
[0154]
Although some elements include the effect of transistor size, such as parasitic capacitances (Cg5, Cgd, Cgb, Cdb, Csb), the back gate B is treated as one node having no region.
[0155]
That is, the interaction between the transistor and the substrate substrate is performed via a node “B” which is a representative point of the transistor. Accordingly, the region of the substrate portion viewed from the transistor formation region portion (the side opposite to the channel region and the gate G, source S, drain D connected by the parasitic capacitance as viewed from the gate side) and the size of the substrate substrate model. In the substrate substrate model, the equipotential surface determined by (the size of the unit block) (in this case, the equipotential surface is the same as the surface of the transistor forming region for one element and the opposite surface of the substrate region facing it). It turns out that it is a reasonable size.
[0156]
Even if the node on the substrate side is finely divided in accordance with the internal structure of the transistor for one element (even if the unit block size is reduced to match the internal structure of the transistor for one element), the transistor and the substrate Since there is only one node connecting the two, the spatial resolution finer than the size of the transistor is redundant, leading to an increase in the number of elements and the number of nodes, leading to a deterioration in the computational efficiency of the analysis.
[0157]
Therefore, one of the ways to determine the practical size of the substrate substrate model (the practical unit block size of the substrate substrate model) is to refer to the size of the elements such as transistors made on the substrate. This is a method to match the size of the element formation region. The size of the upper surface of the substrate model at a position facing the element region formation surface of a transistor or the like may be determined as follows.
[0158]
[I] First, the top surface shape of the smallest square or rectangle that completely includes the area of the layout data figure for forming the gate, source, and drain of the transistor.
[0159]
[Ii] Second, the top surface shape of the region corresponding to the region sandwiched between the layout data for forming the source and drain, corresponding to the portion for forming the channel of the transistor, is used.
[0160]
[Iii] Third, a layout that forms all the source, drain, and gate portions of a plurality of transistor groups that share at least one source or drain portion and are connected to be supplied with the same gate voltage. The top surface shape of the smallest square or rectangle that completely includes the data graphic area.
[0161]
[Iv] Fourth, an upper surface shape corresponding to a region satisfying a condition for recognizing a transistor by an element extraction rule of layout CAD is adopted.
[0162]
The size specified in any of the above methods is used as the transistor size, and the size of the substrate substrate model is determined accordingly.
[0163]
In the first embodiment, a concept of interposing a virtual mask layer not involved in LSI manufacturing is introduced, and an element such as a transistor and each model of a substrate of a layer below the virtual mask layer are interposed through the virtual mask layer. By finding the equivalent coupling relationship, the substrate substrate model can be extracted as a parasitic element. Therefore, the substrate having the desired practical size can be generated by referring to the size of the transistor and generating data in a virtual mask layer that is not involved in LSI manufacturing. A substrate model can be generated.
[0164]
FIG. 10 shows the relationship between the transistor Tr, the unit area (virtual layer unit area) UA set in the virtual layer (virtual mask layer) Li, and the substrate substrate model Smodel.
[0165]
This shows an example according to the method of determining the size of the first transistor (method [i]). Here, as described above, the virtual layer Li is a virtual layer for combining an element and an equivalent model of the board on the LSI board for extracting the parasitic elements, and exists on the layout screen. However, it is a mask layer that is not used at all for circuit / element design in actual LSI manufacturing.
[0166]
As described above, in the embodiment 2-1, the equivalent model data in the virtual mask layer is generated with reference to the transistor size, so that the sub-size having the target practical size is generated. An effect is obtained that a straight substrate model can be generated.
[0167]
Next, if the unit block size of the substrate board model is too large, problems remain in the analysis accuracy, and if it is too small, problems such as analysis cost and time required for analysis will occur, so an appropriate size is required. In determining the size, a method for generating a substrate substrate model having a unit block size that can be expected to have a certain analysis accuracy will be described in detail.
[0168]
<Example 2-2>
The fifth feature of the LSI design support apparatus of the present invention is that the element extraction data input creation means 11 can generate a substrate substrate model having a shape that can be expected to have a certain analysis accuracy. In There is to do.
[0169]
According to the reference 1 shown above, different analysis results are obtained by changing the direction of finely chopping the substrate model, that is, the direction of finely chopping the substrate resistor network, in the depth direction on the substrate and the plane direction on the substrate, respectively. It has been shown that
[0170]
However, circuit designers do not always have knowledge about how to make effective substrate resistor networks. If the substrate resistor network is not cut correctly, the analysis result may include a large analysis error.
[0171]
Therefore, it is necessary to avoid the generation of a substrate substrate model that causes a large analysis error.
[0172]
Ideally, if the substrate substrate model shown in FIG. 3 is always in a cubic unit block shape, analysis can be performed without worrying about fluctuations in accuracy due to the shape of the model. In reality, however, the resistivity of the substrate varies depending on the depth direction of the substrate due to the presence of wells and buried layers.
[0173]
Therefore, it is necessary to prepare a separate substrate substrate model in accordance with the resistivity of each structure in the depth direction of the substrate substrate.
For example, the well portion generates a model of a well portion composed of a resistance element having an element value determined by the resistivity and dielectric constant of the well and a capacitance element. However, if the substrate model is a cubic unit block that is sized according to the well depth, the well depth is thinner than the substrate thickness. In addition, many substrate substrate models are generated only in the well portion, which leads to a significant increase in the number of elements and the number of nodes in the entire substrate.
[0174]
Therefore, in the embodiment 2-2 of the present invention, when the unit block size of the substrate substrate model is set to vertical a, horizontal b, and height c so that this can be properly maintained, it is determined from the model cube. Slip
c < 10xa, c < 10xb
To allow.
[0175]
In this way, an increase in the number of elements and the number of nodes can be avoided while suppressing a decrease in accuracy. It is necessary to prepare a substrate substrate model that changes the element value according to the structure in the depth direction of the substrate, but the size of each model is based on the physical size of the structure in the depth direction. Decide.
[0176]
This is based on the input information from the model creation condition input means 5 in the system of FIG. 1 and the layout information stored in the layout information storage means 2. Specifically, the thickness of the substrate substrate and its thickness The specified value for the number of layers to be expressed, the planar size and depth of the well portion, the thickness of the buried layer, and the depth of the buried layer, the thickness of the insulator layer, and the insulator layer The depth, the width, the length, and the depth of the trench, and the size of the substrate electrode.
[0177]
Using these dimensional information, the unit block size length a, width b, and height c of the substrate model at each position of each layer are determined.
c < 10xa, c < 10xb
Modeling to effectively fill the three-dimensional space while suppressing the increase in the number of elements and the number of nodes by causing the element extraction data input creation unit 11 to execute data creation processing while appropriately adjusting within a certain range. Can do.
[0178]
A specific example of generating a substrate substrate model having a unit block having a shape and dimension that can be expected to have a certain analysis accuracy while suppressing an increase in the number of nodes or the number of elements will be described below.
[0179]
<Example 2-3>
The sixth feature of the LSI design support apparatus of the present invention is to generate a substrate substrate model having a shape and dimension so that a certain analysis accuracy can be expected while suppressing an increase in the number of nodes or the number of elements. An example of this will be described below as Example 2-3.
[0180]
In general, it is known that the finer the substrate resistor network is cut, that is, the smaller the unit block size is, the more accurate the analysis can be. This is not practical.
[0181]
Therefore, in the present invention, a fine substrate resistance network is formed in the vicinity of the substrate substrate interface, in the vicinity of various well boundaries, in the vicinity of the electrodes, etc. (so as to form a fine unit block), and in other regions it is rough. The virtual layer graphic (shape pattern) is generated so that the unit block has a large size.
[0182]
Specifically, for example, as shown in FIG. 11, a layer L0 including a boundary surface f that can be assumed to be discontinuously in contact with a well portion and a substrate portion, and a plurality of layers La from the layer L0. The substrate model (equivalent model of the substrate substrate) should be smaller than the substrate model of the outer layers Lb and Lc. For example, the size (unit block size) of the board model in which the size to be modeled is set to be smaller than the size of the board model in which the size to be modeled is set to “vertical”, “horizontal”, “height” Are each ½. In other words, the size of the small board model is halved for “vertical”, “horizontal”, and “height” of the large board model.
Here, for the sake of simplicity, in FIG. 11, the resistor network is represented by a model of a cubic unit block. Hereinafter, the drawings for explanation follow this.
[0183]
In order to investigate the effect of the present invention, an experiment was performed to obtain the resistance value between the two electrodes E1 and E2 on the substrate substrate interface f as shown in FIG. As shown in FIG. 12, only the vicinity of the substrate interface f was made into a fine resistance network (a fine unit block), and the range was changed and examined. For the distance between multiple electrodes, we compared the analysis results of the device simulator under the same conditions as the analysis results of the circuit simulator using the substrate resistance network.
[0184]
FIG. 13 shows the relationship between the number of nodes of the substrate resistance network and the average error between the device simulation results. From this figure, it can be seen that the error is 1.5% or less when the number of nodes is 700 to 800 or more, and practical calculation accuracy is obtained even when only the vicinity of the substrate interface is cut into a fine resistor network. Can be confirmed.
[0185]
Although FIG. 11 illustrates that the size of the substrate model is changed with respect to the depth direction of the substrate, it can also be applied to the planar direction. In addition, as shown in FIG. In The same effect can be obtained by assigning a model that forms a finely chopped resistance network only to the near region.
[0186]
In the above example, the size of the substrate model in the vicinity of the boundary (the size of the unit block) is set to “½” of the size of the substrate model on the outside. As described above, when the ratio of the sizes of the substrate models having different sizes is determined to be “one integer” or “two integers”, the equipotential surface of the large model is obtained as shown in FIG. The connection of models with different sizes can be handled easily.
[0187]
Next, a specific example for the process of automatically erasing mask data created in the virtual layer after extracting the parasitic elements will be described.
[0188]
<Example 2-4>
The seventh feature of the LSI design support apparatus of the present invention resides in a process of automatically erasing mask data created in a virtual layer after extracting parasitic elements.
In the first embodiment, by introducing a virtual mask layer that is not involved in LSI manufacturing, it is possible to associate the portion of the element formation region and its vicinity with the substrate substrate portion, thereby making the substrate substrate parasitic. It was extracted as an element, and analysis with a circuit simulator including this was made possible.
On the other hand, the newly introduced virtual mask layer data (virtual layer data) is not necessary except for circuit analysis, and it must be removed after the LSI layout design is completed.
[0189]
Therefore, in the system of the present invention, the mask data created in this virtual layer is erased between the parasitic extraction process and the mask data saving process. The process of erasing the virtual mask layer data is performed when the element extraction / equivalent model creation means 4 in FIG. When the model creating means 4 is executed, it is possible to eliminate mistakes such as unused or erroneous mask data erasure that occur in the case of manual mask data processing, and the LSI design efficiency can be improved.
[0190]
In the present invention, by introducing a virtual mask layer, it is possible to associate the portion of the element formation region and its vicinity with the substrate substrate portion, thereby extracting the substrate substrate as a parasitic element, Analysis using the included circuit simulator is now possible.
Then, how quickly the virtual mask layer data necessary for the parasitic element extraction can be obtained in accordance with the surface structure of the semiconductor device greatly affects the efficiency of circuit analysis. Therefore, a method for efficiently obtaining virtual mask layer data will be described next.
[0191]
<Example 2-5>
The eighth feature of the LSI design support apparatus of the present invention resides in processing for automatically generating virtual layer data necessary for extraction of parasitic elements in accordance with the surface structure of the semiconductor device. In the present invention, a virtual mask layer that is not used for LSI manufacture introduces data at the same level as other layout data, so that a substrate portion can be extracted as a parasitic element and analyzed by a circuit simulator. Met.
[0192]
The LSI substrate interface includes portions such as wells having different electrical characteristics, impurity polarities and concentrations, and the size and shape are not constant even on the same substrate. As described in the above description, virtual layer data (virtual mask layer data) corresponding to each of the wells and the like must be generated in accordance with the shape. It takes a lot of time to do this manually.
[0193]
Therefore, in this embodiment, the processing is automated by creating a processing program and causing the element extraction data input creation means 11 to execute the creation of the virtual layer data so as to carry out the following procedure.
[0194]
[Virtual layer data automatic generation processing]
FIG. 16 shows the flow of processing of the virtual layer data automatic generation program.
[0195]
This program consists of initial setting step S8-1, substrate part parasitic extraction data creation step S8-2, wiring part parasitic extraction data creation step S8-3, and parasitic extraction data meaning coupling between wirings. The creation step S8-4 includes a total of four steps.
[0196]
<First Step> In the initial setting step S8-1, which is the first step, various initial setting processes are performed prior to the start of the process. Here, “designation of the area to be analyzed”, “generation of unit cell”, and the like are performed. The unit grid means vertical and horizontal lines (grids) generated at regular intervals over the entire region to be analyzed on the layout screen, that is, a grid. This lattice interval is set in advance.
The region to be analyzed is determined by a mouse operation on the layout screen, input of coordinate values, or a method of conversion from the coordinate values of the right end, left end, upper end, and lower end of the data on the layout screen.
[0197]
When determining from the data on the layout screen, not only the coordinate values at each end are used as they are, but also a margin can be provided outside the coordinates. For example, as shown in FIG. 17 (a), assuming that the elements are arranged on the screen as indicated by reference numeral 8-5, first, as shown in FIG. 17 (a). As described above, the analysis region 8-6 is set somewhat wider than the region where the layout data exists (the region surrounded by the dotted lines 8-8 and 8-10).
[0198]
Then, the unit cell is generated so that the substrate substrate exists up to the range of the analysis region 8-6. Reference numeral 8-11 in FIG. 17B represents the generated unit cell.
[0199]
By doing so, the influence of the edge of the substrate substrate can be mitigated, and a circuit simulation can be performed in a state close to the actual LSI chip conditions.
[0200]
In FIG. 17, 8-5 is layout data, 8-6 is a region to be analyzed, 8-7 is a right end of layout data 8-5, 8-8 is a left end of layout data 8-5, 8-9 Represents the upper end of the layout data 8-5, and 8-10 represents the lower end of the layout data 8-5.
[0201]
As shown in FIG. 17A, the analysis region 8-6 is set somewhat wider than the region where the layout data exists (the region surrounded by the dotted lines 8-8 and 8-10). That is, an area having a size with a predetermined margin added to an area where layout data exists is set as a target area, and the target area is drawn with a unit grid. In this specific example, the size of the margin is determined by the size of the unit cell.
[0202]
For example, the margin size is determined such that the size of the analysis region including the vertical and horizontal margins is an integral multiple of the unit cell size. Then, as shown in FIG. 17B, unit graphic data 8-12 is generated so that tiles are spread over the entire area to be analyzed in accordance with the unit grid 8-11. Furthermore, in this initial setting process, whether to extract “parasitic part of substrate”, “parasitic part of wiring”, or “parasitic of coupling between wirings” is set. Do.
[0203]
This completes the initial setting step S8-1, and then proceeds to the second step of creating parasitic part extraction data S8-1, which is the second step.
[0204]
<Second Step> The second step is a step S8-2 for creating data for extracting the parasitic part of the board portion. Here, in order to perform an analysis including the influence of the parasitic part of the board, the parasitic part of the board portion is extracted. Performs processing to generate necessary data. Mainly, processing for generating virtual layer data is performed in accordance with the structure of a shallow portion of a substrate such as a well.
[0205]
First, the layout data corresponding to the well is searched.
Next, among the figures of the respective layout data, the coordinate value of each vertex is obtained in the case of a polygon, and the diagonal coordinate value is obtained in the case of a rectangle.
Next, as shown in FIG. 18A, the coordinate values are rounded to the coordinate values of the nearest lattice points among the lattice points generated in the initial setting step S8-1. In FIG. 18, 8-13 is mask data for forming a Pwell (P well), 8-14 is mask data for forming an Nwell (N well), and 8-15 is determined by a coordinate value rounding operation. An example of a lattice point is shown.
[0206]
Next, new polygon or rectangle data having the rounded coordinate values is generated. Then, among the unit graphic data generated in the initial setting step S8-1 as shown in FIG. 18 (b), the virtual layer data corresponding to the well is included in the graphic having the rounded coordinate value. And
[0207]
In the figure, 8-15 represents Pwell virtual layer data, and 8-16 represents Nwell virtual layer data. At this time, of the portion that was originally inside the well but became outside the new figure due to the rounding operation of the coordinate value, the portion where the electrode portion provided for determining the potential of the well exists Is also assumed to be virtual layer data corresponding to the well.
[0208]
This operation is performed according to the type of well and the structure of the substrate such as a trench as necessary.
[0209]
As shown in FIG. 18B, the deep portion of the substrate is created using the virtual layer data generated here and the unit graphic generated in the initial setting step S8-1.
[0210]
At this time, these figures can be used as they are, or a larger figure can be created by combining a plurality of these figures. For example, when the deep part is further divided into a plurality of layers, the part in contact with the shallow well, etc. generates small virtual layer data, and the large virtual layer data is generated as it goes deeper, the number of nodes in the circuit network of the board part An increase in the number of elements can be suppressed. Further, even when a buried layer, an insulator layer, or the like is present, the same process is performed by increasing the number of layers.
[0211]
In FIG. 18, 8-17 represents an example of the substrate substrate data of the portion in contact with the shallow well and the like of the virtual layer data of the deep portion, and 8-18 represents an example of the substrate substrate data having a changed size.
[0212]
When the parasitic extraction data creation step S8-2 for the substrate portion is completed, the process proceeds to the third parasitic extraction data creation step S8-3 for the wiring portion.
[0213]
<Third step> In step S8-3, which is the third step for creating data for parasitic extraction of the wiring part, in order to perform analysis including the effects of wiring parasitic, data necessary for parasitic extraction of the wiring part is obtained. The generated landfill is performed.
[0214]
With respect to the extraction of the parasitic of the wiring, there are a case where only the designated wiring is targeted and a case where all the wirings within the range are targeted, but the parasitic operation can be handled by the same operation.
[0215]
Wiring is extracted by dividing it into “straight line part”, “bent part” and “end part”. Further, only the straight line portion of the wiring can be set as a parasitic extraction target by a pre-specified setting.
[0216]
As shown in FIG. 19B, the “end portion” of the wiring means a portion where the contact hole or via hole overlaps the wiring, and is not necessarily at the end of the wiring. In FIG. 19, 8-19 is mask data for forming a wiring, 8-20 is mask data for forming a contact hole or via hole, 8-21 is a linear portion of the wiring, and 8-22 is a bending of the wiring. 8-23 indicates an end portion of the wiring.
[0217]
First, each piece of wiring data on the layout screen is merged, and the wiring data composed of a plurality of rectangles is converted into polygon data in units of chunks. Next, a portion corresponding to the “end portion” (portion 8-23) is cut out from each polygon data.
[0218]
The end portion 8-23 is searched for as a portion where the wiring data overlaps with the contact hole or via hole.
[0219]
Next, a bent portion 8-22 is cut out from the remaining portion. The bent portion 8-22 is found by placing a small square on each vertex and classifying the edges of the square and the edge of the wiring data.
[0220]
The remaining portion is defined as a straight line portion 8-21 of the wiring. The straight line portion 8-21 of the wiring can be further divided into a plurality of straight wirings according to a preset designation. At this time, in the above setting, the longest value of the straight wiring is designated. Based on this longest value, a rounding operation similar to that performed in the second step (step S8-2 for creating substrate portion parasitic extraction data) is performed so that the division point comes to the unit lattice point.
[0221]
The data generated by the above operation is set as the virtual layer wiring data 8-24.
[0222]
FIG. 19B shows an example in which the virtual layer data for wiring is automatically generated in the specified straight line portion of the wiring.
[0223]
This completes the parasitic extraction data creation step S8-3 for the wiring portion, and then moves to the parasitic extraction data creation step S8-4, which means coupling between wirings, which is the fourth step.
[0224]
<Fourth Step> In step S8-4, which is a fourth step for creating data for extracting parasitics, which means coupling between wirings, in order to perform an analysis including the effect of coupling between wirings, Performs processing to generate data necessary for extraction.
[0225]
Regarding the analysis of the effects of parasitics between wirings, when targeting only specified wiring and all wiring within the range, further processing is performed for wiring parts that have a straight line part longer than the specified length. It may be.
[0226]
As for the extraction of coupling parasitics between wirings, “wirings arranged in parallel within a specified interval”, “overlapping portion between wirings in different layers”, “coupling of all wiring elements within a specified interval The target of parasitic extraction is set in advance.
[0227]
Here, the wiring element means the “straight line portion”, “bent portion”, and “end portion” described in the third step (wiring portion parasitic extraction data creation step S8-3). The third step and the process are the same up to the point where each wiring element is divided.
[0228]
Next, as shown in FIG. 20, each side of the figure of each wiring element data is extended to the designated size in the x-axis direction and the y-axis direction of the layout screen. The extension size is a preset range of “adjacent wiring considering influence”.
[0229]
If the range in which the influence of the coupling is considered is 8-25a and 8-25b, in FIG. 20, for the sake of simplicity, the side of the straight line portion of the designated wiring 8-20 is designated in the y-axis direction. An example in which the range to be considered is extended to 8-25a and 8-25b is shown.
[0230]
It is checked whether or not there is data for another wiring in the area A1 formed by the operation of extending the side. As a result, if there is data for other wiring, the area A1 that overlaps with the portion of the other wiring is cut out.
[0231]
In the example of FIG. 20, a portion 8-27a of a wiring 8-27 that is another wiring overlaps the area A1. Therefore, attention is paid to a region between the overlapping portion 8-27a and the wiring 8-25 facing the overlapping portion 8-27a, and this region is finally extracted.
[0232]
For this purpose, the overlapping portion 8-27a is cut out from the region A1, and the region between the overlapping portion 8-27a excluding the contact hole and via hole portion from the remaining region and the wiring 8-25 facing the overlapping portion 8-27a. To extract. That is, those not contacting the original wiring element are deleted and the rest is extracted. This extracted area is 8-26b.
[0233]
The region 8-26a remaining by this operation is used as virtual layer data for parasitic extraction of the interconnection coupling.
[0234]
Through the above processing, virtual layer data (virtual mask layer data) corresponding to each of the wells and the like can be automatically generated corresponding to the shape.
[0235]
Of these processes, if the parasitics related to the wiring in the third or fourth step are extracted without extracting the parasitics in the substrate in the second step, the terminal on the substrate side of the wiring-to-substrate capacitance is All are connected to ground.
[0236]
According to the present invention described above, a high-function LSI can be designed efficiently.
[0237]
As described above, the invention according to the first embodiment is a model of a format in which a parasitic can be analyzed by a circuit simulator in a semiconductor device design support apparatus that enables various analyzes including parasitic effects depending on a layout pattern while performing layout design. The purpose is to generate the data required for extraction so that efficient and highly accurate analysis can be performed. In the mask layer that is not used for semiconductor manufacturing introduced for the purpose of parasitic element extraction Data refer to the size of the transistor formed on the substrate, or to the characteristic size of the structure necessary to realize an integrated circuit, or near the substrate interface, near the boundary of the well, This is a mechanism that determines the size of the area near the boundary of the region where the polarity and concentration of impurities are different, and the area near the electrode so that it is smaller than other parts. Is obtained by such comprises, furthermore, is obtained as a function of erasing the data for said parasitic extraction before the mask data storing process executed after the processing of element extraction.
[0238]
Then, according to such a semiconductor device design support apparatus, parasitic elements are extracted from the layout data as equivalent models so that the effects of noise that wraps around the substrate and the effects of crosstalk between wirings can be analyzed by circuit simulation. In addition, the equivalent model can be converted into an equivalent model with an appropriate size that can maintain the analysis accuracy, and the analysis simulation of the LSI under design can be performed. Therefore, a highly functional LSI can be designed efficiently. It will be like that.
[0239]
In addition, this invention is not limited to the Example mentioned above, In the range which does not change a summary, it can deform | transform suitably and can be implemented.
[0240]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, parasitic elements can be extracted as equivalent models from layout data so that they can be analyzed by circuit simulation, and additional circuits necessary for executing circuit simulation can be generated on the layout screen. Since various analysis methods can be set while designing the layout, it is possible to feed back useful information to the designer, and for this reason, a high-performance LSI can be designed efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram for explaining the present invention, and is a functional configuration diagram of a semiconductor device design support apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining the present invention, showing an example in which an external circuit is added to an LSI under layout design and circuit simulation is performed by the semiconductor device design support apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a diagram for explaining the present invention and showing an example of a substrate model as an example of a figure drawn in a virtual layer handled in the semiconductor device design support apparatus of the present invention;
FIG. 4 is a flowchart for explaining the present invention, and is a flowchart showing an example of a processing flow in the semiconductor device design support apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining the present invention, showing an example of a substrate model in which a shallow part and a deep part handled in the semiconductor device design support apparatus of the present invention have a layer structure.
FIG. 6 is a diagram showing an example of pattern replacement with an equivalent element model in the semiconductor device design support apparatus of the present invention, and a diagram showing an example in which a wiring portion is extracted with a plurality of L-type lumped constant models.
FIG. 7 is a diagram for explaining the present invention and shows an example in which a circuit simulation is performed by adding an equivalent noise source to an LSI under layout design by the semiconductor device design support apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining the present invention, and an example in which a circuit simulation is performed by adding an equivalent noise source having a region to an LSI under layout design by the semiconductor device design support apparatus of the present invention; FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining the present invention and showing an example of a typical model of a transistor used for analysis in the system of the present invention.
FIG. 10 is a diagram for explaining the present invention, and is a diagram showing a substrate model in accordance with the size of a transistor as an example of a model used in the system of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the present invention, and shows an example in which the vicinity of a boundary surface of a substrate is a small substrate model as an example of a model used in the system of the present invention.
FIG. 12 is a diagram for explaining the present invention and showing a configuration example of a model used in an experiment for examining the effect of the system of the present invention.
13 is a diagram for explaining the present invention, and showing experimental results in the model of FIG. 12 performed for explaining the effect of the system of the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining the present invention, showing an example in which a portion close to a plane from an electrode is used as a small substrate model as an example of the system of the present invention;
FIG. 15 is a diagram for explaining the present invention, and is a diagram for explaining models of different sizes used in the system of the present invention and connections between the models;
FIG. 16 is a diagram for explaining the present invention, and showing a flow of a program for automatic generation of virtual layer data as an example used in the system of the present invention;
FIG. 17 is a diagram for explaining the present invention, and is a diagram showing a region to be analyzed, a unit grid, and a unit graphic as an example used in the system of the present invention;
FIG. 18 is a diagram for explaining the present invention, and showing an example of automatically generated virtual layer data as an example used in the system of the present invention.
FIG. 19 is a diagram for explaining the present invention, and shows an example in which wiring virtual layer data is automatically generated in a straight line portion of wiring as an example used in the system of the present invention;
FIG. 20 is a diagram for explaining the present invention, and showing an example in which inter-wiring coupling virtual layer data is automatically generated in a straight line portion of wiring as an example used in the system of the present invention;
[Explanation of symbols]
1 ... Layout information input means
2 ... Louisout information storage means
3. Display means
4 ... Element extraction / equivalent model creation means
5 ... Model creation condition input means
6 ... Input data creation means of the calculation means
7. Calculation condition input means
8 ... Calculation means
9. Output means
10 ... Additional circuit input means
11 ... Element extraction data input creation means
12 ... Device extraction data storage means

Claims (17)

半導体集積回路を構成する情報であるレイアウト情報と、物性定数と製造条件を含むパラメータ値および演算条件とを情報として入力する入力手段と、
半導体基板界面,ウエルの境界または電極付近では他の領域に比較し細かなサイズの単位ブロックに分けられた領域を有し、半導体集積回路製造に無関係の仮想的なレイヤである単位ブロックに分けられたマスクレイヤを、前記入力手段により入力された半導体集積回路の回路要素やその回路要素としての配線パターン上における所望の領域に設定した場合に、その単位ブロックを用い設定したマスクレイヤでの寄生素子を抽出し、その等価モデルを得るに必要な情報を作成する素子抽出用データ入力作成手段と、
前記入力された情報、前記設定されたマスクレイヤや解析結果を表示する表示手段と、
前記入力手段により入力されたレイアウト情報およびパラメータ値から各回路要素、配線を抽出し、等価モデルを作成すると共に、前記マスクレイヤの設定あるときは、前記素子抽出用データ入力作成手段からの情報から当該マスクレイヤ部分の等価モデルを作成する等価モデル作成手段と、
前記等価モデル作成手段により得られた等価モデルを数値的に解析可能なデータ形式に変換するデータ形式変換手段と、
前記データ形式変換手段により変換されたデータと前記入力手段から入力された前記演算条件とをもとに、前記抽出した等価モデルを数値的に解析する演算手段と、
前記演算手段の演算結果を前記表示手段に出力する出力手段と、
を具備して構成されることを特徴とする半導体デバイス設計支援装置。
Input means for inputting layout information as information constituting the semiconductor integrated circuit, parameter values including physical constants and manufacturing conditions, and calculation conditions as information;
Semiconductor substrate interface, in the vicinity of the boundary or electrodes of the well has an area which is divided into unit blocks of small size compared to other regions, is divided into unit blocks is independent of the virtual layer to the semiconductor integrated circuit manufacturing When the mask layer is set in a desired region on the circuit element of the semiconductor integrated circuit input by the input means or the wiring pattern as the circuit element, the parasitic element in the mask layer set using the unit block And a data input creation means for element extraction that creates information necessary for obtaining the equivalent model,
Display means for displaying the input information, the set mask layer and analysis results;
Each circuit element and wiring are extracted from the layout information and parameter values input by the input means to create an equivalent model. When the mask layer is set, information from the element extraction data input creation means is used. An equivalent model creating means for creating an equivalent model of the mask layer part;
Data format conversion means for converting the equivalent model obtained by the equivalent model creation means into a data format that can be numerically analyzed;
Calculation means for numerically analyzing the extracted equivalent model based on the data converted by the data format conversion means and the calculation conditions input from the input means;
Output means for outputting the calculation result of the calculation means to the display means;
A semiconductor device design support apparatus, comprising:
前記半導体集積回路を形成するための半導体基板は、その界面に近い部分と界面から深い部分とに分けると共に、その境界は半導体基板上のウェルの深さを基準とし、それぞれに前記マスクレイヤをおくことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  The semiconductor substrate for forming the semiconductor integrated circuit is divided into a portion close to the interface and a portion deep from the interface, and the boundary is based on the depth of the well on the semiconductor substrate, and the mask layer is placed on each of them. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1. 前記マスクレイヤは、少なくとも2層構造を持つことを特徴とする請求項2記載の半導体デバイス設計支援装置。  3. The semiconductor device design support apparatus according to claim 2, wherein the mask layer has at least a two-layer structure. 前記マスクレイヤの層構造は、埋め込み層が増える度に1層ずつ増やすことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  2. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, wherein the layer structure of the mask layer is increased by one layer each time the buried layer is increased. 素子や配線を含む各回路要素の形状や配置の情報を表示する前記表示手段の表示画面上の任意の位置に、設計対象の半導体基板上には存在しないが動作上、不可欠な所要の回路を付加する付加手段を備え、前記等価モデル作成手段には、前記付加手段からの情報についての等価モデルを作成する機能を付加したことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  A circuit that does not exist on the semiconductor substrate to be designed but is indispensable for operation, at any position on the display screen of the display means for displaying information on the shape and arrangement of each circuit element including elements and wiring. 2. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, further comprising an adding means for adding, and adding a function for creating an equivalent model for information from the adding means to the equivalent model creating means. 前記付加手段により付加する回路は、設計対象の半導体基板上には存在しないが動作上、不可欠な電源、活性化信号源、負荷回路の駆動要素であることを特徴とする請求項5記載の半導体デバイス設計支援装置。  6. The semiconductor according to claim 5, wherein the circuit added by said adding means is not present on the semiconductor substrate to be designed, but is an indispensable power source for operation, an activation signal source, and a driving element for a load circuit. Device design support device. 前記入力手段には、前記付加手段で付加される信号源の制御信号を任意に与えるか、または、前記表示する表示手段の画面上に表示されている半導体集積回路の指定した端子の出力値として与える指示機能を付加すると共に、入力データ作成手段には、この指示に対応した状況を前記演算手段が求めることができるデータを作成して当該演算手段に与える機能を付加することを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  The input means is arbitrarily given a control signal of the signal source added by the adding means, or as an output value of a designated terminal of the semiconductor integrated circuit displayed on the screen of the display means to be displayed An instruction function for giving is added, and a function for creating and giving data that can be obtained by the calculation means to the calculation means for the situation corresponding to the instruction is added to the input data creation means. Item 2. A semiconductor device design support apparatus according to Item 1. 前記付加手段により付加された信号源は、前記素子や配線の回路要素の形状や配置の情報を表示する表示手段の表示画面上において、ある領域をもって表示されていることを特徴とする請求項7記載の半導体デバイス設計支援装置。  8. The signal source added by the adding means is displayed with a certain area on a display screen of a display means for displaying information on the shape and arrangement of circuit elements of the elements and wiring. The semiconductor device design support apparatus described. 前記表示手段には前記入力手段により入力された情報や前記演算手段の解析結果をレイアウト情報として表示させると共に、演算結果に示される回路要素及びモデルに対応するレイアウト上の位置及び形状を、他のレイアウトと判別可能な状態で表示するように表示データを加工して出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  The display means displays the information input by the input means and the analysis result of the calculation means as layout information, and the position and shape on the layout corresponding to the circuit element and the model indicated in the calculation result, 2. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, further comprising output means for processing and outputting the display data so as to be displayed in a state distinguishable from the layout. 前記演算手段による演算結果が予め設定した条件を満たす場合、そのパラメータに関係する素子、素子配置、或いは配線を抽出し、判別可能な状態で表示するように表示データを加工して出力する出力手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  When the calculation result by the calculation means satisfies a preset condition, an output means for extracting the element, element arrangement, or wiring related to the parameter and processing and outputting the display data so as to be displayed in a discriminable state The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, further comprising: 前記入力手段により入力された情報を保存する第1の保存手段と、抽出に必要な製造条件や物性定数等の情報を保存する第2の保存手段とを設け、前記作成手段は前記第2の保存手段の保存情報を用いて前記第1の保存手段の保存情報について処理することにより、線形素子、非線形素子、配線の回路要素を抽出し、等価モデルを作成する構成としたことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  A first storage unit configured to store information input by the input unit; and a second storage unit configured to store information such as manufacturing conditions and physical property constants necessary for the extraction. The creating unit includes the second storage unit. By processing the storage information of the first storage unit using the storage information of the storage unit, the circuit element of the linear element, the nonlinear element, and the wiring is extracted, and an equivalent model is created. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1. 抽出した等価モデルの情報が前記数値的に解析する演算手段で解析するために必要な入力データになっているかを判断する判断手段を備え、前記抽出した等価モデルの情報が前記入力データとして不完全な場合、予め入力した回路素子レベルで記述された情報を用いて補完し、前記数値的に解析する演算手段の入力データとして保存する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  Judgment means for judging whether the information of the extracted equivalent model is input data necessary for analysis by the arithmetic means for numerical analysis, and the information of the extracted equivalent model is incomplete as the input data 2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising means for complementing the information described at a circuit element level inputted in advance and storing it as input data of the arithmetic means for numerical analysis. Design support device. 予め入力した回路素子レベルで記述された情報とレイアウト情報を比較する手段を備え、前記入力データ変換手段では回路素子レベルで記述された情報に含まれているがレイアウト情報には含まれていないものに対して前記回路素子レベルで記述された情報を用いて補完するとともに、前記レイアウト情報を表示する手段上ではそのシンボルを用いて表示し、前記等価モデルを抽出する手段の入力データとして保存する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  Means for comparing layout information with information previously described at the circuit element level, and the input data converting means included in the information described at the circuit element level but not included in the layout information Means for supplementing with the information described at the circuit element level, displaying on the means for displaying the layout information using the symbol, and storing as input data of the means for extracting the equivalent model The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, further comprising: 前記抽出される等価モデルは複数の異なった精度のレベルを持っていることを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  2. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, wherein the extracted equivalent model has a plurality of different levels of accuracy. 前記複数の異なった精度のレベルを持つ等価モデルは前記演算手段で解析した当該回路の周波数特性或は過渡応答を用いることによりそのレベルを変更することを特徴とする請求項14記載の半導体デバイス設計支援装置。  15. The semiconductor device design according to claim 14, wherein the plurality of equivalent models having different accuracy levels are changed by using frequency characteristics or transient responses of the circuit analyzed by the arithmetic means. Support device. 前記等価モデル作成手段は半導体基板界面上或は半導体基板界面下の構造に合わせて用意されているサブモデルを用いて当該半導体基板の構造を等価モデルとして作成するものであることを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  The equivalent model creating means creates a structure of the semiconductor substrate as an equivalent model using a sub model prepared in accordance with a structure on or under the semiconductor substrate interface. Item 2. A semiconductor device design support apparatus according to Item 1. 指定された端子における前記数値的に解析する演算手段の出力信号を保存する手段を備え、前記出力信号を回路の解析に入力信号として用いることを特徴とする請求項1記載の半導体デバイス設計支援装置。  2. The semiconductor device design support apparatus according to claim 1, further comprising means for storing an output signal of the arithmetic means for numerical analysis at a designated terminal, wherein the output signal is used as an input signal for circuit analysis. .
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9223927B2 (en) 2013-12-04 2015-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Modeling system, method of modeling semiconductor device, computer-readable recording medium comprising program for performing the method
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4553225B2 (en) * 2001-01-18 2010-09-29 ルネサスエレクトロニクス株式会社 How to create an impedance network model
JP5012731B2 (en) * 2002-08-28 2012-08-29 富士通セミコンダクター株式会社 Semiconductor integrated circuit device and method for adjusting semiconductor integrated circuit device
JP4879163B2 (en) 2005-03-22 2012-02-22 富士通株式会社 Modeling method and apparatus, program, and storage medium
FR2889332B1 (en) * 2005-07-28 2007-12-28 Coupling Wave Solutions Cws Sa METHOD AND APPARATUS FOR ASSISTING THE DESIGN OF INTEGRATED CIRCUITS
JP6028516B2 (en) * 2012-10-19 2016-11-16 富士通セミコンダクター株式会社 Mask pattern manufacturing method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9223927B2 (en) 2013-12-04 2015-12-29 Samsung Electronics Co., Ltd. Modeling system, method of modeling semiconductor device, computer-readable recording medium comprising program for performing the method
US10599130B2 (en) 2017-01-26 2020-03-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for manufacturing an integrated circuit in consideration of a local layout effect

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