集成電路以及設計集成電路的布局的方法
【專利說明】集成電路以及設計集成電路的布局的方法
[0001 ] 本申請要求于2014年10月I日提交的第62/058,432號美國臨時專利申請以及于2015年6月16日提交的第10-2015-0085145號韓國專利申請的優(yōu)先權和權益，這兩個申請的公開內(nèi)容通過引用全部包含于此。
技術領域
[0002]發(fā)明構思的示例性實施例涉及一種集成電路(1C)，更具體地講，涉及一種包括至少一個標準單元的IC以及一種設計IC的布局的方法。
【背景技術】
[0003]半導體IC的設計包括將用于描述將要從半導體系統(tǒng)導出的操作的針對芯片的行為模型轉換為用于描述所需組件之間的連接的特定結構模型的操作。參照設計半導體IC的工藝，當可以生成包括在半導體IC中的單元的庫并且使用生成的庫來實施半導體IC時，可以減少設計和實施半導體IC涉及的時間和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例，一種設計集成電路(IC)的布局的方法包括將第一單元放置在所述布局中，在第一邊界處將第二單元與第一單元相鄰地放置在布局中，以及生成通過處理器可執(zhí)行的多個命令以形成基于布局的半導體設備，其中，第一邊界位于第一單元和第二單元之間。第一單元包括第一圖案和第二圖案。第一圖案和第二圖案與第一邊界相鄰，第一圖案和第二圖案具有不同的顏色，第一圖案和第一邊界之間的第一邊界空間不同于第二圖案與第一邊界之間的第二邊界空間。
[0005]根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施例，一種設計IC的布局的方法包括將第一單元放置在布局中。第一單元包括各自滿足第一空間條件的多個第一無色圖案。第一空間條件對應于在與第一邊界相鄰的第一區(qū)中被分配相同顏色的圖案之間的最小空間的值。所述方法還包括在第一邊界處將第二單元與第一單元相鄰地放置在布局中，第一邊界處于第一單元與第二單元之間。第一區(qū)基本上平行于第一邊界延伸。所述方法還包括生成通過處理器可執(zhí)行的多個命令以形成基于布局的半導體設備。
[0006]根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施例，一種集成電路(IC)包括多個單元以及在所述多個單元的每個中設置的并且與所述多個單元的每個的邊界相鄰的多個圖案。所述多個圖案具有分別對應于不同掩模的不同顏色，圖案與邊界之間的各個邊界空間彼此不同。
[0007]根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施例，一種存儲在標準單元庫中的標準單元包括設置在標準單元的與第一邊界相鄰的第一區(qū)中的多個第一無色圖案。每個第一無色圖案滿足第一空間條件。標準單元還包括設置在標準單元的相鄰于與第一邊界相對的第二邊界的第二區(qū)中的多個第二無色圖案。每個第二無色圖案滿足第一空間條件，第一空間條件對應于在第一區(qū)中被分配相同顏色的圖案之間的最小空間的值。
[0008]根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施例，一種制造半導體設備的方法包括將第一單元放置在布局中。第一單元包括與第一單元和第二單元之間的第一邊界相鄰地設置的至少兩個圖案。所述方法還包括在所述布局中在第一邊界處與第一單元相鄰地放置第二單元。第一單元和第二單元在限定集成電路(IC)的多個單元之中。所述至少兩個圖案具有不同的顏色，所述至少兩個圖案與第一邊界之間的各個邊界空間彼此不同。所述方法還包括形成基于布局的半導體設備。使用分別對應于不同顏色的不同掩模，利用對所述至少兩個圖案執(zhí)行的多圖案化操作來形成半導體設備。
[0009]根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施例，一種制造半導體設備的方法包括在布局中與第一邊界相鄰地放置第一單元。第一單元包括第一區(qū)，多個第一無色圖案設置在第一區(qū)中。所述方法還包括相鄰于第一邊界將第二單元放置在布局中。第二單元包括具有第一顏色的第一圖案，第一單元和第二單元在限定集成電路(IC)的多個單元之中。第一無色圖案滿足第一空間條件，所述第一空間條件對應于與第一邊界相鄰并且被分配相同顏色的圖案之間的最小空間的值。所述方法還包括將第二顏色分配給第一無色圖案并且形成基于布局的半導體設備。使用分別對應于第一顏色和第二顏色的第一掩模和第二掩模，利用對具有第一顏色的第一圖案和被分配第二顏色的第一無色圖案執(zhí)行的多圖案化操作來形成半導體設備。
[0010]根據(jù)本發(fā)明構思的示例性實施例，一種制造半導體設備的方法包括將第一單元放置在集成電路(IC)的布局中。第一單元包括第一圖案和第二圖案。所述方法還包括在邊界處將第二單元與第一單元相鄰地放置在布局中，所述邊界牌第一單元與第二單元之間。第一圖案和第二圖案與所述邊界相鄰，第一圖案和第二圖案具有不同的顏色，第一圖案和所述邊界之間的第一邊界空間不同于第二圖案與所述邊界之間的第二邊界空間。所述方法還包括形成基于布局的半導體設備。使用分別對應于不同顏色的不同掩模，利用對第一圖案和第二圖案執(zhí)行的多圖案化操作來形成半導體設備。
【附圖說明】
[0011]通過參照附圖詳細描述本發(fā)明構思的示例性實施例，本發(fā)明構思的上述和其他特征將變得更加清楚，其中:
[0012]圖1是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的制造半導體設備的方法的流程圖。
[0013]圖2是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計集成電路(IC)的布局的方法的流程圖。
[0014]圖3示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的包括滿足第一空間條件和第二空間條件的圖案的IC的一部分。
[0015]圖4示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例解決顏色沖突的方法的示例。
[0016]圖5是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例設計單元的方法的流程圖。
[0017]圖6A是包括根據(jù)比較示例設計的單元的IC的示例的圖。
[0018]圖6B是包括根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例設計的單元的IC的示例的圖。
[0019]圖7A至圖7F是包括根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例設計的單元的IC的示例的圖。
[0020]圖8是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計單元的方法的變型示例的流程圖。
[0021]圖9示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例使用圖8的方法設計的單元的示例。
[0022]圖10是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例對IC應用顏色反轉操作的示例的圖。
[0023]圖11是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計單元的方法的變型示例的流程圖。
[0024]圖12示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例使用圖11中示出的方法設計的單元的示例。
[0025]圖13示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例對IC應用顏色反轉操作的示例的圖。
[0026]圖14是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計單元的方法的流程圖。
[0027]圖15示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例包括使用圖14中示出的方法設計的單元的IC的示例。
[0028]圖16示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例使用圖14中示出的方法設計的單元的示例。
[0029]圖17示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例將顏色反轉操作應用于包括圖16中示出的單元的IC的示例。
[0030]圖18示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例使用圖14的方法設計的單元的示例。
[0031]圖19示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例將顏色反轉操作應用于包括圖18中示出的單元的IC的示例。
[0032]圖20是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計單元的方法的流程圖。
[0033]圖21示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例包括使用圖20中示出的方法設計的單元的IC的示例。
[0034]圖22示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例將顏色反轉操作應用于包括使用圖20中示出的方法設計的單元的IC的示例。
[0035]圖23示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例設計單元的方法的流程圖。
[0036]圖24示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例包括使用圖23中示出的方法設計的單元的IC的示例。
[0037]圖25示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例將顏色反轉操作應用于包括使用圖23中示出的方法設計的單元的IC的示例。
[0038]圖26示出包括使用根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的方法設計的單元的IC的布局的示例。
[0039]圖27是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計IC的方法的流程圖。
[0040]圖28示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例將顏色分配給無色圖案的方法。
[0041]圖29示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例將三種顏色分配給四個無色圖案的示例。
[0042]圖30示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例包括使用圖27的方法設計的單元的IC的示例。
[0043]圖31是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計IC的方法的流程圖。
[0044]圖32示出根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例包括使用圖31的方法設計的單元的IC的示例。
[0045]圖33示出包括使用根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的方法設計的單元的IC的布局的示例。
[0046]圖34示出包括根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例設計的單元的標準單元的示例。
[0047]圖35是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例具有圖34的布局的半導體設備的示例的透視圖。
[0048]圖36是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例沿著圖34的線A-A’截取的剖視圖。
[0049]圖37是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例具有圖34的布局的半導體設備的示例的透視圖。
[0050]圖38是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例沿著圖37的線A-A’截取的剖視圖。
[0051]圖39是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的存儲介質的框圖。
[0052]圖40是包括根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的IC的存儲器卡的框圖。
[0053]圖41是包括根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的IC的計算系統(tǒng)的框圖。
【具體實施方式】
[0054]現(xiàn)在將在下文中參照附圖更充分地描述本發(fā)明構思的示例實施例。同樣的附圖標記可以在所有附圖中表示同樣的元件。在附圖中，為了清晰起見，會夸大層和區(qū)域的厚度。
[0055]這里使用的術語僅是為了描述特定示例性實施例的目的，而不意圖限制發(fā)明構思。如這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式的“一個(種)”和“所述(該)”也意圖包括復數(shù)形式。
[0056]將理解的是，盡管在這里可使用術語第一、第二等來描述各種元件、組件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區(qū)域、層和/或部分不應受這些術語的限制。因此，在不脫離發(fā)明構思的教導的情況下，下面討論的第一元件、組件、區(qū)域、層或部分可被命名為第二元件、組件、區(qū)域、層或部分。
[0057]將理解的是，當諸如膜、區(qū)域、層或元件等的組件被稱作“在”另一組件“上”、“連接至IJ”、“結合到”或“相鄰于”另一組件時，該組件可以直接在所述另一組件上、直接連接到、直接結合到或直接相鄰于所述另一組件，或者可以存在中間組件。也將理解的是，當組件被稱為“在”兩個組件“之間”時，該組件可以是這兩個組件之間的唯一組件，或者也可以存在一個或更多個中間組件。
[0058]為了方便描述，在這里可使用空間相對術語，如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……之下”、“在…上方”、“上”、“至……的左邊”、“至……的右邊”等來描述如圖中所示的一個元件或特征與另外的元件或特征的關系。將理解的是，空間相對術語意在包含除了在附圖中描述的方位之外的設備在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附圖中的設備被翻轉，則描述為在其他元件或特征“下方”或“下面”或“之下”的元件隨后將被定位為“在”其他元件或特征“上方”。因此，示例性術語“在…下方”和“在……之下”可包括“在…上方”和“在…下方”兩種方位。
[0059]如這里所使用的，術語“和/或”包括一個或多個相關所列的項目的任意和所有組合。此外，當將兩個或多個要素或值被描述為彼此基本上相同或大約相等時，要理解的是，如本領域普通技術人員將理解的，這些要求或值彼此相同、彼此不能區(qū)分，或者彼此能夠區(qū)分但是彼此功能上相同。此外，當將處理描述為在基本上相同的時間執(zhí)行時，要理解的是，如本領域普通技術人員將理解的，所述處理可以在完全相同的時間或在大約相同的時間執(zhí)行。
[0060]可以通過多個單元來限定集成電路(1C)。例如，可以使用包括關于多個單元的特性信息的單元庫來設計1C。這里，可以在單元庫中定義單元的名稱、尺寸、門寬度、銷、延遲特性、漏電流、臨界電壓和功能。通常的單元庫集可以包括基本單元(例如，AND、0R、N0R或反轉器)、復雜單元(例如，01?/^冊/1奶^1^^1?((^1)和4冊/01?/1奶^1^^1?(401))、以及存儲元件(例如，主從觸發(fā)器和閂鎖器)。
[0061 ] 在以下示例性實施例中，單元庫可以是標準單元庫。標準單元方法可以是預先準備具有若干功能的邏輯電路塊(或單元)并且通過任意組合這些單元而根據(jù)顧客的說明或用戶的說明來設計獨有的大規(guī)模集成電路(LSI)的方法。單元可以被預先設計和驗證并且寄存在計算機中，可以通過使用計算機輔助設計(CAD)組合單元來執(zhí)行邏輯設計、布局布線過程。
[0062]例如，當設計和制造LSI時，如果標準邏輯電路塊已經(jīng)保留在一定規(guī)模，則適合電路當前設計目的的邏輯電路塊可以從標準化的邏輯電路塊中選出，并且在芯片上放置為多列單元。此外，可以通過對單元之間的布線空間(routing space)中具有最短布線長度的最優(yōu)布線線路來制造整個電路。隨著保留在庫中的單元的類型變得更加多樣化，設計的靈活性會增大，并且芯片的光學設計的可能性會變得更強。
[0063]作為半定制IC的使用標準單元的IC可以通過放置單元以使用存儲在標準單元庫中的標準單元并且最小化標準單元之間的布線來預先設計和實施。因此，相比于全定制1C，可以在短期的時間內(nèi)以低成本來開發(fā)1C。
[0064]圖1是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的制造半導體設備的方法的流程圖。
[0065]參照圖1，根據(jù)示例性實施例的制造半導體設備的方法可以分為設計IC的操作(SlO)和制造IC的操作(S20)。包括操作Sll和S13的設計IC的操作(SlO)對應于設計IC的布局，并且可以使用用于設計IC的工具來執(zhí)行。用于設計IC的工具可以是例如包括通過處理器執(zhí)行的多個命令的程序。制造IC的操作(S20)對應于基于設計的布局來制造根據(jù)IC的半導體設備，并且可以通過半導體處理模塊來執(zhí)行。例如，根據(jù)示例性實施例，一旦已經(jīng)完成設計IC的操作(SlO)，就可以基于操作SlO中設計的布局來生成用來制造IC的通過處理器可執(zhí)行的多個命令。
[0066]在操作Sll中，可以提供標準單元庫。標準單元庫可以包括關于多個標準單元的信息，并且可以存儲在計算機可讀存儲介質中。標準單元庫可以包括例如關于標準單元的布局信息和時序信息。
[0067]在示例性實施例中，提供標準單元庫可以包括生成標準單元庫，更具體而言，設計標準單元。標準單元的設計可以包括例如因顏色分解(color decomposit1n)而通過使用與多個掩模對應的多種顏色來設計多個圖案。
[0068]在操作S13中，可以通過使用標準單元庫來布局布線標準單元而設計IC的布局。例如，可以接收用于限定IC的輸入數(shù)據(jù)。例如，輸入數(shù)據(jù)可以是使用標準單元庫通過合成IC的抽象類型的行為而生成的數(shù)據(jù)，諸如通過寄存器傳輸級(RTL)限定的數(shù)據(jù)。例如，輸入數(shù)據(jù)可以是通過合成由諸如VHSICHDL(VHDL)和VERIL0G等硬件描述語言(HDL)限定的IC而生成的比特流或網(wǎng)表。
[0069]可以訪問被配置為存儲標準單元庫的存儲介質，并且可以對從標準單元庫中存儲的多個標準單元中基于輸入數(shù)據(jù)選擇的標準單元進行布局布線。這里，布局布線(placingand routing，P&R)操作表示對所選擇的標準單元進行放置并且將所放置的標準單元連接的操作?？梢酝ㄟ^完成P&R操作來生成IC的布局。
[0070]設計IC的操作SlO可以包括上述操作Sll和S13。然而，發(fā)明構思的示例性實施例不限于此。例如，設計IC的操作SlO還可以包括當設計IC時執(zhí)行的各種操作，諸如，修正標準數(shù)據(jù)庫的操作、校驗布局的操作以及后模擬操作。
[0071]在操作S20中，可以基于IC的布局形成與IC一致的半導體設備。例如，首先，可以通過基于IC的布局執(zhí)行光學鄰近校正(OPC)操作來改變IC的布局。這里，OPC操作表示基于由光學鄰近效應(OPE)引起的誤差來改變IC的布局的處理。如果事實上使用IC的布局來制造掩模(例如，未基于誤差而改變)并且使用制造的掩模執(zhí)行光刻工藝，則會因OPE而形成具有與設計的布局不同形狀的圖案。因此，當基于由OPE引起的誤差來改變IC的布局時，基于改變的布局來制造掩模，并且使用掩模執(zhí)行光刻工藝，可以形成具有與布局相同形狀的圖案。
[0072]隨后，可以根據(jù)基于OPC結果改變的布局來制造掩模，并且可以使用制造的掩模來形成1C。在這種情況下，可以使用基于OPC操作的布局(例如基于OPC操作的圖形設計系統(tǒng)(GDS))來制造掩模，可以通過使用制造的掩模執(zhí)行光刻工藝而在晶片上制造1C。制造的掩模的數(shù)量可以對應于被分配給包括在布局中的圖案的顏色的數(shù)量。
[0073]圖2是根據(jù)發(fā)明構思的示例性實施例的設計IC的布局的方法的流程圖。
[0074]參照圖2，根據(jù)示例性實施例的設計IC的布局的方法可以對應圖1的操作SlO的示例。因此，為了方便解釋，這里可以省略之前參照圖1描述的處理和元件的進一步說明。
[0075]在操作S200中，可以將第一單元設計為使得與第一邊界相鄰的圖案具有不同的顏色和不同的邊界空間。操作S200可以是圖1的操作Sll的示例。根據(jù)示例性實施例，可以將第一單元設計為使得與第一邊界相鄰的圖案中的至少兩個具有不同的顏色和不同的邊界空間。因此，與第一邊界相鄰的圖案中的一些可以具有相同的顏色或相同的邊界空間。
[0076]可以通過包括四條邊界線的單元邊界來限定一個單元。這里，四條邊界線也被稱為邊界。因此，單元邊界可以是限定單元的輪廓線，P&R工具可以通過使用單元邊界來識別單元。第一邊界可以是四個邊界中的一個。在示例性實施例中，第一邊界可以是四個邊界中未布置電力線(即，不與電力線平行)的兩個邊界的一個。
[0077]與第一邊界相鄰的圖案可以表示構成第一單元的一個層的多個圖案之中的與第二邊界(與第一邊界相對地布置)相比更相鄰于第一邊界布置的特征或圖案。在示例性實施例中，與第一邊界相鄰的圖案可以直接相鄰于第一邊界設置。例如，其他圖案可以不設置在第一邊界和與第一邊界相鄰的圖案之間。
[0078]考慮到圖案化分辨率，構成第一單元的一個層的多個圖案可以使用多個掩模而形成。例如，在設計單元的操作中，由于顏色分解而可以使用分別與多個掩模對應的多種顏色來設計多個圖案。例如，可以將不同的顏色分配給使用不同掩模形成的圖案。在示例性實施例中，與第一邊界相鄰的圖案中的至少兩個可以分別被分配不同的顏色。
[0079]邊界空間可以表示第一邊界和與第一邊界相鄰的圖案之間的空間。在示例性實施例中，圖案的延伸方向可以基本上平行于第一邊界。在這種情況下，邊界空間可以表示邊對邊(side-to-side)空間。在示例性實施例中，圖案的延伸方向可以基本上垂直于第一邊界。在這種情況下，邊界空間可以表示邊末端(side-to-tip)空間。在示例性實施例中，邊對末端空間可以設置比大于邊對邊空間大。將參照圖7A至圖7F詳細描述與邊界空間相關的各種示例性實施例。
[0080]在操作S220中，可以在第一邊界處彼此相鄰地放置第一單元和第二單元。例如，首先可以放置第一單元，可以根據(jù)放置第一單元所沿的方向而與第一單元的第一邊界相鄰地放置第二單元。在示例性實施例中，第一單元和第二單元可以直接彼此相鄰地放置。操作S220可以是圖1的操作S13的示例。第二單元可以是標準單元庫中存儲的任意單元。
[0081]在示例性實施例中，第二單元可以是根據(jù)操作S200設計的單元。例如，與第二單元的一個邊界相鄰的圖案可以具有不同的顏色和不同的邊界空間，與相對于第二單元的這一個邊界布置的另一個邊界相鄰的圖案可以具有相同的顏色和相同的邊界空間?？蛇x擇地，與第二單元的另一個相鄰的圖案可以具有不同的顏色和不同的邊界空間。
[0082]在示例性實施例中，第二單元可以是未根據(jù)操作S200設計的單元。例如，與第二單元的一個邊界相鄰的圖案可以具有相同的顏色和相同的邊界空間，與相對于第二單元的這一個邊界布置的另一個邊界相鄰的圖案也可以具有相同的顏色和相同的邊界空間。
[0083]在示例性實施例中，第一單元和第二單元可以直接放置相鄰于第一邊界放置。在這種情況下，第一邊界可以與第二單元的一個邊界基本上疊置。在示例性實施例中，第二單元可以與第一邊界相鄰，并且可以放置在與第一邊界分隔開的預定空間。
[0084]在操作S240中，可以確定第一單元中包括的圖案和第二單元中包括的圖案之間的空間是否滿足第一空間條件和第二空間條件。例如，可以確定與第一單元中的第一邊界相鄰的圖案和與第二單元中的第一邊界相鄰的圖案之間的空間是否滿足第一空間條件和第二空間條件。如果結果是空間不滿足第一空間條件和第二空間條件，則可以執(zhí)行操作S260。否則，如果空間滿足第一空間條件和第二空間條件，則可以完成設計IC的布局的方法。這里，當將圖案之間的空間描述為滿足空間條件時，要理解的是，滿足空間條件的空間的值等于或大于與空間條件對應的值。
[0085]可以在設計IC的布局的操作中預先設置第一空間，其中，第一空間表示被分配相同顏色的布局中的圖案之間的最小空間。確定空間是否滿足第一空間條件的操作可以包括，確定與第一單元中的第一邊界相鄰的圖案和與第二單元中的第一邊界相鄰的圖案中被分配相同顏色的圖案之間的空間是第一空間還是更大的空間。
[0086]第二空間表示被分配不同顏色的布局中的圖案之間的最小空間。確定空間是否滿足第二空間條件的操作可以包括，確定與第一單元中的第一邊界相鄰的圖案和與第二單元中的第一邊界相鄰的圖案中被分配不同顏色的圖