JP4566005B2 - Ｉｃタイル・パターン形成方法、形成したｉｃ、及び分析方法 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、集積回路のための充填タイル・パターンに関する。

現在の集積回路（ＩＣ）製造技術は、層内における均一な密度の配線又は導体による利益を受ける。例えば、化学機械的研磨の際に、面全体にわたって異なる磨耗量が生じるのを防ぐために、均一な密度が必要とされる。均一な密度を与えるために、空き空間を充填するための様々な技術が開発されてきた。

一平面内に均一な密度の配線を形成する際の１つの問題は、電気特性に対する充填タイル・パターンの影響、すなわち、充填タイルが隣接するワイヤに対しフリンジ容量（ｆｒｉｎｇｅ ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ）として働く影響に対処することである。特に、各々の形状が、ワイヤに対してキャパシタ結合された浮動導体となるので、充填タイルは、回路の電気的分析に複雑さを付加する。その結果、充填タイルが、回路の接続されたワイヤ間の全容量を変化させ、電気的分析結果を修正することになる。従来より、充填タイルのパターン形成は、電気的に重要な形状の全てに対する充填タイルの電気的影響を予測することによって対処されている。充填タイルの影響を数学的に取り除き、考慮することによって、接続された回路間に新しい容量を確立し、修正された式に適合させることができる。充填タイルの影響を予測するための１つの従来の技術は、予測される充填タイル・パターン形成プログラムの動作に基づいて、形状の周りに均一な充填タイル環境を仮定することである。この技術が用いられる理由は、実際上明確に充填タイルを回路配置に付加することに比べて、該回路配置の分析に必要な計算リソースの量を増大させることなく充填タイル・パターンを考慮するからである。

この均一な充填タイル・パターンの仮定は、歴史的には、配線及び充填タイルの直交性のために、許容可能な結果をもたらしている。すなわち、大部分の配線は、直交回路配置（すなわち、ワイヤが直角に交わる）を有し、充填タイルは、配線に平行に配向される。しかしながら、今や処理技術の進歩により、非直交のものと直交のものが混合した配線パターンが可能になっている。不幸なことに、直交充填タイルを用いて直交のものと非直交のものが混合した配線を形成することは、充填タイル環境を非均一にする。したがって、充填タイル・パターンの電気特性に対する影響についての一定の仮定が、もはや可能でなくなる。これを図示すると、図１は、全体にわたって、直交配線及び非直交配線、並びに直交充填タイル・パターンを含むＩＣを示す。この場合、配線及び充填タイルの直交性のために、ＩＣの大部分にわたっては均一な環境を、分析のために仮定することができる。しかしながら、非直交（斜めの）ワイヤからのタイル・パターンの距離がワイヤの長さに沿って変わるので、有効な仮定をたてるために、各々の非直交ワイヤ・セグメントについての多数の付加的なパラメータを知る必要がある。例えば、非直交ワイヤの各セグメントについて、精密な長さ、対応する周期性、充填の角度、電気特性に対する影響を確認しなければならない。これらのパラメータの全てを考察することは、隣接する非直交配線への直交充填タイルの影響を分析することを実際的ではないものにする。

前記に鑑みて、当業界には、直交のものと非直交のものが混在する電気的構造体を有する集積回路にほぼ均一な密度を与える方法、そのようにして形成されたＩＣ、及びこれを組み入れる電気的分析方法に対する必要性がある。

本発明は、配線パターンの充填タイル形成に関する。本発明は、任意に又は非直角に角度付けされたＩＣの部品間にほぼ均一なタイル密度を与えることによって、ＩＣ層全体にわたってほぼ均一な導体密度を有する集積回路を与える方法を提供する。特に、本発明は、構造体の角度にかかわらず、電気的構造体にほぼ平行に配置されたタイル・パターンを提供する。この構成に基づいた電気的分析方法もまた、関連したプログラムとして提供される。

本発明の前記及び他の特徴は、本発明の以下のより特定的な説明から明らかになるであろう。

本発明の実施形態が、同じ表示が同じ要素を示す、次の図を参照して、詳細に説明される。

添付図面を参照すると、図２に、とりわけ、多数の電気的に影響を受けやすい部品８を含む集積回路（ＩＣ）６の層を示す。「影響を受けやすい」という用語は、その部品が、該部品の電気特性を変え得る環境の影響を受けやすいことを意味する。以下、電気的に影響を受けやすい部品８は、ワイヤ・セグメント１０、１２、１４、１６として記述される。しかしながら、部品８は、抵抗器、井戸（ウェル）、パワー・バス・セグメント、シールド構造体、接地面、導波管などといった、電気的に影響を受けやすい、いずれのＩＣ６の構造体とすることもできることを理解すべきである。１つの実施形態において、ワイヤ・セグメント１０、１２、１４は、互いの関係及び／又はＩＣ６の他の構造体（例えば、「上」面１８）に対する関係のために、直交であると考えることができ、セグメント１６は、セグメント１０、１２、１４又はＩＣ６の他の構造体に対する関係のために、非直交であると考えることができる。特定の構造（すなわち、配線）パターンが図示されているが、本発明は、セグメントが互いに又は他のＩＣ構造体に対して非直角に（任意に）角度付けされた如何なる構造パターン（電気部品の回路配置）にも、実際に適用可能であることを理解すべきである。

本発明は、部品８間にほぼ均一なタイル密度を与えることによって、ＩＣ層全体にわたってほぼ均一な導体密度を与えるものである。タイル密度は、部品の配向とほぼ一致するように回転される充填タイル形状とともに均一にされる。その結果、本発明は、ＩＣ層全体にわたってほぼ均一な導体密度を与えるものである。ここで用いられる「充填タイル」又は単に「タイル」という用語は、配線のような他の構造体を含まないＩＣの領域に付加され、該領域に対してほぼ均一なタイル密度を与える導電性形状を指す。当該技術分野において周知のように、充填タイルにより繰り返しパターンを形成し、広い領域にわたってほぼ均一のタイル密度を与えることができる。ここで用いられる「ほぼ均一な密度」という用語は、懸案の密度が、例えば、技術によって変わり得る、何らかのユーザ定義の所定の範囲内にあるような、均一な又はほぼ均一な（タイル又は導体）密度を意味する。

図３は、第１の配向を有するワイヤ・セグメント１０、１２、１４と、少なくとも他の構造体１０、１２、１４に対して非直角に角度付けされた第２の配向を有するワイヤ・セグメント１６とを有するＩＣ６（図２）にほぼ均一な密度を与えるためのフロー図及び方法を示す。互いの及びＩＣ６の他の構造体に対する構造体の直交関係のために、第１の配向は、概ね直交しているものとする。この方法及び分析方法は、実際の構造のものでないことを理解すべきである。

ステップＳ１乃至Ｓ４は協働して、第１の電気的構造体（ワイヤ・セグメント１０、１２、１４（図２））に平行に配向されたタイルが、第２の電気的構造体（ワイヤ・セグメント１６）の電気特性に非均一な影響を与える、配向タイル領域（以下に定義される）を決定するステップを表す。

第１のステップで、すなわちＳ１において、有効電気シールド距離（ＥＥＳＤ）が計算される。ＥＥＳＤは、その外側では、タイル２２（図２）の存在が隣接するワイヤ・セグメント１０、１２、１４、１６の電気特性に重大な影響を与えることがないという距離である。１つの実施形態において、このステップは、例えば、ＳＹＮＯＰＳＹＳ，Ｉｎｃ．社から入手可能なフィールド・ソルバ（ｆｉｅｌｄ ｓｏｌｖｅｒ）のような通常の電気回路分析用ツールを用いて、配線幾何学（例えば、特定の技術）の小さなサブセットを繰り返し分析することによって与えられる。各々の分析サイクルにおいて、タイル２２（図２）が、ワイヤ・セグメントから遠ざかるように延び、該ワイヤ・セグメントの方向に配向されたライン（配線）内に付加され、分析を完了して、該ワイヤ・セグメントの電気特性に対する影響（例えば、該タイルによって生成されるフリンジ容量の大きさ）を決定する。付加された新しいタイル２２の各々は、隣接するタイルから次の適切な距離に配置され、それぞれのワイヤ・セグメントの方向に配向される。ある時点で、電気的分析によって決定された付加的なタイル２２は、ワイヤ・セグメントの電気特性に重大な影響を与えない。最後のタイルの最外縁部がワイヤから離れて配置される距離が、ＥＥＳＤと呼ばれる。ＥＥＳＤ指定（ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ）をトリガするのに必要な実際の影響しきい値は、ユーザ定義とすることができ、例えば、技術、プロセス、設計ルール、中間間隔、ライン幅などによって変えることができる。

後での参照用に、各々のワイヤ・セグメント１０、１２、１４、１６はまた、リソグラフィのような製造上の制約のためにタイルを設けることができない「タイル後退距離」（ｔｉｌｅ ｓｅｔｂａｃｋ ｄｉｓｔａｎｃｅ:ＴＳＤ）（図２）も含む。

次に、ステップＳ２において、通常の手順を用いて、タイル２２を必要とするＩＣ６の少なくとも１つの空き区域２０が決定される（図２）。１つの実施形態においては、この区域２０は、単純な直線幾何学技術によって決定することができる。

ステップＳ３において、第２の電気的構造体１６に隣接する少なくとも１つの配向領域２４（図４）が、該第２の電気的構造体のＥＥＳＤとＴＳＤとの間に定義される。各々の配向領域２４は、デフォルト・タイル・パターンと異なるように配向されたタイルを要求する領域を表す。「デフォルト・タイル・パターン」とは、層上で最も一般的なタイル・パターンである。図示される実施形態において、デフォルト・タイル・パターンは、電気的構造体１０、１２、１４、すなわち直交構造体に平行になるように配向されたパターンである。どのワイヤ・セグメントが配向領域を必要とするかを特定するために、このステップは、配向に応じてワイヤ・セグメント１０、１２、１３、１６を先行分類することを含むことができる。他のワイヤ・セグメント１０、１２、１４に対して角度付けされたこれらのワイヤ・セグメント１６は、デフォルト・タイル・パターンが該ワイヤ・セグメントに平行になっていないために、その電気特性に対して非均一な影響を受ける。分類の基本は、ユーザ定義とすることができる。図示される実施形態において、ワイヤ・セグメントは、一般に、該ワイヤ・セグメントがＩＣ６の他のワイヤ・セグメントに対して直角にあるか非直角にあるかによって分類することができる。この場合、上述のようなワイヤ・セグメント１０、１２、１４は、直角にあるものとして示され、ワイヤ・セグメント１６は非直角にあるものとして示される。さらに、この実施形態において、デフォルト・タイル・パターンは、ワイヤ・セグメント１０、１２、１４に平行に配向されたものである。有利な配向分類機構のいずれをも用い得ることを理解すべきである。例えば、配向は、ＩＣ６の「上」面１８又は他の構造体に対する角度によって示すことができる。さらに、如何なる数の配向ラベルを用い得ることも理解すべきである。例えば、ワイヤ・セグメント１０、１２、１４は、「垂直方向」及び「水平方向」のようにさらに分類することができる。何らかの分類が終了すると、配向領域２４が決定される。１つの実施形態において、この決定（算出）は、他のワイヤ・セグメント１０、１２、１４又はＩＣ６の他の構造体に対して角度付けされた各ワイヤ・セグメント１６について、ＥＥＳＤからＴＳＤを減算することによってなされる。

次にステップＳ４において、図５に示されるように、何らかの配向領域２４が、ステップＳ２において決定された何らかの空き区域２０の上に重なり、配向タイル領域２６（斜線）を定める。「配向タイル領域」２６は、配向タイル、すなわちデフォルト・タイル・パターンのものと異なる角度に設定されるタイルでタイル配置されることになる領域である。配向タイル領域２６は、配向領域２４が空き区域２０と重なる場所として示される。

ステップＳ５において、図６に示されるように、適切に配向されたタイル３４、すなわち配向タイル・パターンが、配向タイル領域２６に貼り付けられる。タイル３４の寸法及び配向は、配向タイル領域２６内で一定である。

ステップＳ６において、デフォルト・タイル・パターンを収容するデフォルト・タイル領域２８（図６）が決定される。デフォルト・タイル領域２８は、配向タイル領域２６に含まれないが、空き区域２０内にある。１つの実施形態において、デフォルト・タイル領域２８は、空き区域２０から配向領域２６を減算することによって決定される。

最後に、ステップＳ７において、デフォルト・タイル領域２８は、デフォルト・タイル３２、すなわちデフォルト・タイル・パターンで充填される。タイルの寸法及び配向は、デフォルト・タイル領域２８内で一定である。

引き続き図６を参照すると、異なるタイル・パターン間の移行を多数の方法で処理することができる。第１に、ワイヤ・セグメント間が鋭角である場合には、鋭角内にあるタイル・パターンの１つから少なくとも１つのタイルを省略することができる。例えば、充足領域４０についてタイル３２、３４を省略して、電気特性に対する影響を最小にする（すなわち、取り除くか又は著しく減少させる）ことができる。例えば、タイル３２、３４が最大のフリンジ容量を生成するので、それぞれのワイヤ・セグメントに最も近いタイル３２、３４を省略することによって、上述したことが起り得る。２つ又はそれ以上の形状がそれぞれのワイヤ・セグメントから等距離にある場合には、１つのタイルを任意に選択し、他のものを省略することができる。この手法によって生じる残りのエラー量は、電気的分析の際に考慮することができる。第２に、ワイヤ・セグメント１０、１２、１４、１６から遠ざかるように、均一にタイルが配置されたパターン間に、任意にシーム（ｓｅａｍ）４２を導入することができる。その結果、抽出の際にコーナー部の近くのタイル・パターンが特例として処理されることになるか、又はシームがワイヤ・セグメント１０、１２、１４、１６から離れて位置することになる。

上述の手法の影響は、ＥＥＳＤの外側のものであるので、垂直方向の容量、すなわち間に開放金属層を有するＩＣ層間の容量だけが明確に影響を受ける。これは、第２層上への充填によって影響を受ける第１層から第３層までの容量と類似している。しかしながら、実際には、充填タイルの特定の構成は、垂直方向の容量にほとんど影響がない。タイルの寸法は変わらないので、タイルの密度の変化だけが影響を有する。タイルの側部におけるフリンジ容量のために、タイルの有効寸法は著しく拡大する。単一のタイルの除去は、タイルの有効密度をごくわずかしか変化させないので、有効密度の変化はごくわずかなものである。

上述のような本発明の教示は、ＩＣ６の各層について繰り返すことができることを理解すべきである。さらに、本発明の教示は、如何なる配向の構造体にも適用可能であることを理解すべきでる。

図６に見られるように、結果として生じるＩＣ６は、第２の電気的構造体１６に対して非直角に角度付けされた、層全体にわたってほぼ均一の密度をもつ第１の電気的構造体１０、１２、又は１４を有する少なくとも１つの層を含む。ほぼ均一な密度は、第１の電気的構造体（すなわち、ワイヤ・セグメント１０、１２、又は１４）にほぼ平行に配向された第１のタイル・パターン３２と、第２の電気的構造体１６にほぼ平行に配向された第２のタイル・パターン３４とを有することによって与えられる。ここに用いられる「ほぼ平行な」という用語は、平行であるか、又はほぼ平行であることを意味する。

本発明はまた、上記の方法の提案に基づいた、第２の電気的構造体１６に対して非直角に角度付けされた第１の電気的構造体１０、１２、１４を含む層を有する集積回路６の電気的分析（抽出）方法も含む。特に、上述の方法は、その構造体への第１の電気的構造体１０、１２、１４にほぼ平行に配向されたタイル・パターンの電気的影響、すなわち電気特性への影響の決定を可能にする。これらの電気的影響の決定に基づいて行われた電気的分析により、より精密な分析がもたらされる。より精密な分析は、ＩＣの層全体にわたるより均一な密度及び対応する改善された性能の評価を可能にする。電気的分析はまた、ほぼ均一な密度を与える上記の方法を含むこともできる。

前記の説明において、説明された方法ステップは、メモリに格納されたプログラムの命令を実行するコンピュータ・システムのＣＰＵのようなプロセッサによって実行できることが理解されるであろう。ここに説明される種々の装置、モジュール、機構、及びシステムは、ハードウェア、ソフトウェア、又はハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにおいて実現することができ、図示された以外の方法で区分化できることが理解される。これらは、何らかのタイプのコンピュータ、又はここに説明される方法を実行するために適合される他の装置によって実装することができる。ハードウェア及びソフトウェアの一般的な組み合わせは、取り込まれ実行されたときに、ここに説明される方法を実行するようにコンピュータ・システムを制御するコンピュータ・プログラムを有する汎用コンピュータ・システムとすることができる。代替的に、本発明の機能タスクの１つ又はそれ以上を実行するための専用ハードウェアを含む特殊用途向けコンピュータを用いることもできる。本発明はまた、ここに説明される方法及び機能の実装を可能にする全ての特徴を含み、コンピュータ・システムに取り込まれたときに、これらの方法及び機能を実行できるコンピュータ・プログラム内に内蔵することもできる。この関連において、コンピュータ・プログラム、ソフトウェア・プログラム、プログラム、プログラム製品、又はソフトウェアは、情報処理能力を有するシステムに、特定の機能を直接実行させるか、又は（ａ）別の言語、コード、又は記号との会話後、及び／又は（ｂ）異なる材料形態における再生後に実行させるように意図された、何らかの言語、コード、又は記号における１組の命令の何らかの表現を意味する。

本発明は、上に概説された特定の実施形態と併せて説明されたが、当業者には、多くの代替物、修正物、及び変形物が明らかであろう。したがって、上述された本発明の実施形態は、制限のためではなく、例示的なものであることが意図される。上記の特許請求の範囲に定められる本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更をなすことができる。

本発明は、他の電気的構造体に対して角度付けされた電気的構造体を有する集積回路の層内にほぼ均一な密度を与えるのに有用である。

混合された直交ワイヤ・セグメントと非直交ワイヤ・セグメントの間に配置された直交する充填タイル・パターンを有する従来技術の集積回路の層を示す。 タイル配置のための空き区域を含む集積回路の層を示す。 図２のＩＣに対してほぼ均一な密度を与える方法のフロー図を示す。 空き区域との比較のために配向領域を含む図３の層を示す。 配向タイル領域を含む図３の層を示す。 隣接するワイヤ・セグメントの配向とほぼ一致するように配向された充填タイル・パターンを含む図３の層を示す。

Claims (13)

1. 第２のワイヤ・セグメント（１６）に対して非直角に角度付けされた第１のワイヤ・セグメント（１０、１２、１４）を有する少なくとも１つの層を含む集積回路（６）（ＩＣ）であって、
   前記第１のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第１のタイル・パターン（３２）と、
   前記第２のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第２のタイル・パターン（３４）と、を備え、
   前記第１のタイル・パターン（３２）が前記第２のワイヤ・セグメントに対するフリンジ容量を与える配向タイル領域（２６）内に、前記第２のタイル・パターン（３４）が充填されることを特徴とする集積回路。
2. 前記第１のワイヤ・セグメント（１０、１２、１４）が、前記集積回路の上辺（１８）に対して平行または直角に設けられ、前記第２のワイヤ・セグメント（１６）が前記集積回路の上辺に対して非直角に設けられた、請求項１に記載の集積回路。
3. 前記第１及び第２のタイル・パターン（３２、３４）が、前記第１及び第２のワイヤ・セグメント（１０、１２、１４、１６）と組み合わされて、前記集積回路のそれぞれの層にわたってほぼ均一な密度を与える、請求項１に記載の集積回路。
4. 各々のタイル・パターン（３２、３４）の寸法及び配向が、それぞれのタイル領域内で一定である、請求項２に記載の集積回路。
5. 前記非直角の角度が鋭角であり、前記第１のワイヤ・セグメント及び前記第２のワイヤ・セグメントが配線パターンである、請求項１に記載の集積回路。
6. 前記第１のワイヤ・セグメント及び前記第２のワイヤ・セグメントが電気的に影響を受けやすい集積回路部品であり、前記第１及び第２のタイル・パターンが、導電性形状であり、前記集積回路のそれぞれの層にわたってほぼ均一な導体密度を与える、請求項１に記載の集積回路。
7. 第２のワイヤ・セグメント（１６）に対して非直角に角度付けされた第１のワイヤ・セグメント（１０、１２、１４）を含む集積回路（６）（ＩＣ）の層にほぼ均一なタイル密度を与える方法であって、前記方法が、
   前記第１のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第１のタイルが、前記第２のワイヤ・セグメントに対するフリンジ容量を与える配向タイル領域（２６）を決定するステップと、
   前記配向タイル領域を、前記第２のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第２のタイル（３４）で充填するステップと、
   を含む、方法。
8. 前記決定するステップが、
   その外側では、前記第１のタイル（３４）の存在が隣接する前記第２のワイヤ・セグメント（１６）に対する前記フリンジ容量を最小にする有効電気シールド距離（ＥＥＳＤ）を計算するステップと、
   タイル配置を必要とする少なくとも１つの空き区域（２０）を見つけ出すステップと、
   前記ＥＥＳＤと前記第２のワイヤ・セグメントからのタイル後退距離（ＴＳＤ）との間に、前記第２のワイヤ・セグメントに隣接する少なくとも１つの配向領域（２４）を定義するステップと、
   前記配向領域が前記少なくとも１つの空き区域と重なる場所を決定することによって、前記配向タイル領域を決定するステップと、
   を含む、請求項７に記載の方法。
9. 前記第１のワイヤ・セグメント（１０、１２、１４）にほぼ平行に配向された第１のタイル・パターン（３２）を収容する少なくとも１つのデフォルト・タイル領域（２８）を決定し、前記少なくとも１つのデフォルト・タイル領域を、前記第１のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第１のタイル・パターンで充填するステップをさらに含む、請求項７に記載の方法。
10. 別のタイル・パターンに隣接し、隣接するワイヤ・セグメントの鋭角（４０）内にあるタイル・パターン（３２、３４）の少なくとも１つのタイルを選択的に省略するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記第１のワイヤ・セグメント及び前記第２のワイヤ・セグメントが電気的に影響を受けやすい集積回路部品であり、前記第１及び第２のタイルが、導電性形状であり、前記集積回路のそれぞれの層にわたってほぼ均一な導体密度を与える、請求項７に記載の方法。
12. 第２のワイヤ・セグメント（１６）に対して非直角に角度付けされた第１のワイヤ・セグメント（１０、１２、１４）を含む層を有する集積回路（６）（ＩＣ）の電気的分析方法であって、
    前記第１のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第１のタイル・パターン（３２）が前記第１のワイヤ・セグメントに与えるフリンジ容量を決定するステップと、
    前記第２のワイヤ・セグメントにほぼ平行に配向された第２のタイル・パターン（３４）が第２のワイヤ・セグメントに与えるフリンジ容量を決定するステップと、
    前記決定されたフリンジ容量に基づいて電気的分析を行うステップと、
    を含み、
    前記第１のタイル・パターン（３２）が前記第２のワイヤ・セグメントに対するフリンジ容量を与える配向タイル領域（２６）内に、前記第２のタイル・パターン（３４）が充填されることを特徴とする方法。
13. 請求項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載のステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータ・プログラム。

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