專利名稱：半導(dǎo)體集成電路及設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法和設(shè)計(jì)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路、用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法及用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
眾所周知，當(dāng)連續(xù)使電流流經(jīng)半導(dǎo)體集成電路的金屬互連時(shí)，取決于金屬元素遷移現(xiàn)象、即所謂的電遷移，而出現(xiàn)了互連的斷路或電阻劣化。
當(dāng)使電流流經(jīng)半導(dǎo)體集成電路的金屬互連時(shí)，電子流的電子和金屬原子碰撞。電遷移是這樣一種現(xiàn)象，即當(dāng)受到在電子流的電子和金屬原子之間碰撞的時(shí)候由動(dòng)量交換引起的應(yīng)力時(shí)，金屬原子沿電子流方向移動(dòng)。
孔隙累積在由金屬原子遷移引起的電子流的上游中。大量累積的孔隙形成一穿孔，稱為光學(xué)可測(cè)物理空隙?？障对诨ミB內(nèi)生長(zhǎng)。在空隙增長(zhǎng)到一定程度的大小的互連中，會(huì)發(fā)生像導(dǎo)電率損失、互連電阻增加而出現(xiàn)信號(hào)傳輸不良等問(wèn)題。并且，已知這種電遷移的加速因素是電流密度和大氣溫度。
由電遷移引起而退化了互連的使用壽命。為順從這種互連壽命退化，迄今為止，特別采用限制驅(qū)動(dòng)電流來(lái)應(yīng)付使用壽命的退化。如日本專利特開(kāi)平07-21246的段落“0002”中所描述的，以與流經(jīng)的電流總量成正比來(lái)增加所需最小線寬度的這種方式設(shè)計(jì)了傳統(tǒng)互連的所需最小線寬度。
通過(guò)采用這種理論，用金屬鑲嵌法在半導(dǎo)體襯底上形成互連。圖3是表示互連寬度相對(duì)于流經(jīng)該互連的電流在5年、10年、15年和20年的各使用壽命下的關(guān)系圖。從該圖中得出，例如，在使0.1mA的電流流經(jīng)具有互連寬度W＝0.1μm以及使用壽命為10年的互連的情況；因此，當(dāng)使0.2mA的電流流經(jīng)互連時(shí)，這證實(shí)必須設(shè)計(jì)互連的寬度W為W＝0.2μm。
按上述傳統(tǒng)理論的這種方式設(shè)計(jì)的半導(dǎo)體集成電路，與流經(jīng)互連的電流的增加成正比而增加了互連寬度。因此，當(dāng)使得流過(guò)大電流時(shí)，存在芯片面積變大的問(wèn)題。尤其是，當(dāng)互連的使用壽命長(zhǎng)并且大電流流入時(shí)，存在必須有極大芯片面積的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種半導(dǎo)體集成電路，具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連，其中方程式W1W2=(i1i2)13]]>規(guī)定了第一互連的寬度W1和第二互連的寬度W2之間的關(guān)系。
在該半導(dǎo)體集成電路中，第一互連和第二互連可以是銅互連。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法，所述半導(dǎo)體集成電路包括具有不同互連寬度的多個(gè)互連，當(dāng)確定包含在半導(dǎo)體集成電路中的互連的寬度W時(shí)，將以(電流i)1/3乘以預(yù)定系數(shù)的這種方式計(jì)算所得到的值確定作為寬度W，其中該電流流經(jīng)互連。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法，所述半導(dǎo)體集成電路具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連；并且該用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法包括用方程式W1W2=(i1i2)13]]>來(lái)確定互連寬度比例W1/W2的步驟。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)確定包含在半導(dǎo)體集成電路中的多個(gè)互連的寬度W，該系統(tǒng)包括獲取互連信息的互連信息采集單元，互連信息包括規(guī)定互連的識(shí)別信息和流入與識(shí)別信息相關(guān)的互連的電流值；以及算術(shù)運(yùn)算單元，根據(jù)所獲取的互連信息，基于(電流i)1/3乘以預(yù)定系數(shù)來(lái)確定其互連的寬度W，其中該電流流經(jīng)互連。
此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體集成電路具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連，該系統(tǒng)包括獲取互連信息的互連信息采集單元，互連信息包括規(guī)定互連的識(shí)別信息和流入與識(shí)別信息相關(guān)的互連的電流值；以及算術(shù)運(yùn)算單元，根據(jù)所獲取的互連信息，基于如下方程式W1W2=(i1i2)13]]>來(lái)確定互連寬度比例W1/W2。
如下所述，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，確定互連寬度為與(電流i)1/3成比例的值，其中該電流流經(jīng)互連，對(duì)于電遷移，互連寬度W能夠具有與傳統(tǒng)互連相同的強(qiáng)度。根據(jù)這種新發(fā)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明。根據(jù)上述本發(fā)明，在有效抑制電遷移的同時(shí)與傳統(tǒng)互連寬度相比能夠減少互連寬度。
根據(jù)本發(fā)明，在有效抑制電遷移的同時(shí)與傳統(tǒng)互連寬度相比能夠減少互連寬度。
使用金屬鑲嵌法在半導(dǎo)體集成電路上形成銅互連。本發(fā)明人研究了空隙生長(zhǎng)速度與流經(jīng)銅互連的電流密度的關(guān)系，其中該空隙在互連內(nèi)產(chǎn)生。已得到的結(jié)果是，空隙生長(zhǎng)速度取決于互連的寬度，如圖2A中所示。并且，根據(jù)該數(shù)據(jù)，得到將互連寬度平方的值，隨后將這些值乘以空隙生長(zhǎng)速度，把它們相對(duì)于電流密度繪圖。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)上述繪制的圖給出一條直線，如圖2B所示。
因此，電流和互連寬度之間的關(guān)系能夠表示如下Vd·W2＝AJW2=AVdJ=AVd·iWh---(J=iWh)]]>W3=AVd1hi]]>W=(AVd1hi)13······(1)]]>A處理中的固有常數(shù)J電流密度I電流Vd空隙生長(zhǎng)速度h互連高度W互連寬度本發(fā)明人已從方程式(1)中發(fā)現(xiàn)，確定互連寬度為與(電流i)1/3成比例的值，其中該電流流經(jīng)互連，對(duì)于電遷移，互連能夠具有與傳統(tǒng)互連相同的強(qiáng)度。這種關(guān)系是圖1所示的關(guān)系，其中關(guān)系表達(dá)為各個(gè)使用壽命。從圖1來(lái)看，在使0.1mA的電流流經(jīng)具有互連寬度W＝0.1μm以及使用壽命為10年的互連的情況下，應(yīng)明白，當(dāng)使0.2mA的電流流經(jīng)互連時(shí)，W＝0.126μm的互連寬度W可以滿足必須的條件。因此，與傳統(tǒng)的0.2μm相比，能夠充分減少互連寬度。


通過(guò)結(jié)合附圖的下列說(shuō)明，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點(diǎn)及特征將變得更加清楚，其中圖1示出了電流值、互連寬度和使用壽命的關(guān)系圖；圖2A和2B示出了互連寬度和空隙生長(zhǎng)速度之間的關(guān)系圖；圖3示出了電流值、互連寬度和使用壽命的關(guān)系圖；圖4示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的粗略結(jié)構(gòu)圖；圖5示出了根據(jù)實(shí)施例用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖；圖6示出了根據(jù)實(shí)施例用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，此處將參考所示例的實(shí)施例來(lái)介紹本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)許多替換實(shí)施例，并且本發(fā)明不局限于為說(shuō)明目的而示例的實(shí)施例。
下文中，將參考附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體集成電路的粗略結(jié)構(gòu)圖。圖4中所示例的電路形成在半導(dǎo)體襯底上；并用銅鑲嵌法形成電路的互連。
當(dāng)使電流流經(jīng)該電路時(shí)，使電流以以下方式流動(dòng)，即從前級(jí)電路1輸出的電流i1流到具有互連寬度W1的分流前互連2。接著，使電流分流；并使具有與電流i1相同電流值的電流i2流入有相同長(zhǎng)度和互連寬度W2的分流后互連3-1、3-2。電流產(chǎn)生各自的電流流經(jīng)后級(jí)電路4-1、4-2的狀態(tài)。當(dāng)采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)該電路時(shí)，由于電流i1是電流i2的兩倍，那么對(duì)于電路需要設(shè)計(jì)互連寬度W1是互連寬度W2的兩倍。
然而，在本發(fā)明中，當(dāng)找到W1、W2、i1和i2的關(guān)系時(shí)，同時(shí)利用方程式(1)，就得到了方程式W1W2=(i1i2)13······(2)]]>通過(guò)方程式(2)，如下表示W(wǎng)1W1＝W2×21/3這里，設(shè)定W2＝1使W1＝大約1.26。
因此，與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的值相比，能夠減少大約37％的互連寬度。尤其是，所得到的互連寬度是以互連寬度由預(yù)定系數(shù)乘以(電流i)1/3所得到的值，其中該電流流經(jīng)互連。
以上述這種方式，當(dāng)進(jìn)行方程式(1)或(2)的算術(shù)運(yùn)算來(lái)確定互連的寬度時(shí)，這使得能夠減少互連寬度。
圖5是確定上述半導(dǎo)體集成電路的互連寬度的系統(tǒng)的功能性框圖。
輸入單元101(互連信息采集單元)獲取來(lái)自用戶輸入的互連信息和算術(shù)運(yùn)算參數(shù)?；ミB信息包括規(guī)定互連的識(shí)別信息和流經(jīng)與識(shí)別信息相關(guān)的互連的電流值。算術(shù)運(yùn)算參數(shù)是由用戶規(guī)定的常數(shù)；并且在確定互連寬度W時(shí)來(lái)使用，如下所述。
輸入單元101存儲(chǔ)上述互連信息到互連信息存儲(chǔ)單元104。
算術(shù)運(yùn)算單元102通過(guò)訪問(wèn)互連信息存儲(chǔ)單元104來(lái)獲取互連信息。與之一起，算術(shù)運(yùn)算單元102通過(guò)訪問(wèn)算術(shù)運(yùn)算參數(shù)存儲(chǔ)單元105來(lái)獲取算術(shù)運(yùn)算參數(shù)。計(jì)算單元102基于這些值來(lái)確定互連的寬度W。也就是說(shuō)，以(電流i)1/3乘算術(shù)運(yùn)算參數(shù)(常數(shù))的方式來(lái)確定互連的寬度W，其中該電流流經(jīng)互連。依序?qū)ψ鳛樗阈g(shù)運(yùn)算目標(biāo)的包含在半導(dǎo)體集成電路中的多個(gè)互連進(jìn)行上述算術(shù)運(yùn)算；由此確定互連寬度W。
輸出單元103輸出所確定的互連的寬度W以向用戶呈現(xiàn)確定的互連寬度W。
圖6示出了確定半導(dǎo)體集成電路的互連寬度的另一系統(tǒng)的模式圖。該系統(tǒng)是進(jìn)行半導(dǎo)體集成電路設(shè)計(jì)的一種系統(tǒng)，該半導(dǎo)體集成電路具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連。
輸入單元101獲取從用戶輸入的互連信息，然后輸入單元101把互連信息存儲(chǔ)到互連信息存儲(chǔ)單元104內(nèi)。
算術(shù)運(yùn)算單元102在訪問(wèn)互連信息存儲(chǔ)單元104時(shí)來(lái)獲取互連信息，然后算術(shù)運(yùn)算單元102基于這些信息來(lái)確定互連的寬度W。
也就是說(shuō)，該方程式W1W2=(i1i2)13]]>確定互連寬度比例W1/W2。
依序?qū)ψ鳛樗阈g(shù)運(yùn)算目標(biāo)并包含在半導(dǎo)體集成電路中的多個(gè)互連進(jìn)行上述算術(shù)運(yùn)算；由此確定互連寬度比例。此后，確定互連寬度的值，以便符合各互連的互連寬度比例。具體的互連寬度產(chǎn)生以(電流i)1/3乘以預(yù)定系數(shù)的這種方式所得到的值，其中該電流流經(jīng)互連。
輸出單元103輸出以上述方式確定的互連寬度W以呈現(xiàn)給用戶。
如上所述，已參考附圖介紹了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，這些僅是本發(fā)明的舉例說(shuō)明，因此能夠采用除上述以外的各種結(jié)構(gòu)。
例如，在上述實(shí)施例中，己示出了具有兩種互連寬度的半導(dǎo)體集成電路的例子。然而，本發(fā)明通常可應(yīng)用于具有n(n是不小于2的自然數(shù))種互連寬度的半導(dǎo)體集成電路。在這種情況下，互連的互連寬度W1、···Wn適合于設(shè)計(jì)來(lái)滿足Wk/Wk+1＝(ik/ik+1)1/3(把流經(jīng)電流ik的互連的寬度作為Wk。“k”是不小于“1”且不大于“n-1”的自然數(shù))。能夠?qū)⒃诎雽?dǎo)體集成電路的互連中僅僅一部分互連需要經(jīng)受減少設(shè)定為目標(biāo)，以根據(jù)上述實(shí)施例中介紹的方法來(lái)確定互連寬度。也就是說(shuō)，確定互連寬度的方法可應(yīng)用于僅僅必要的部分。不一定需要應(yīng)用于全部互連。
例如，在半導(dǎo)體集成電路的一個(gè)區(qū)域中，能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的結(jié)構(gòu)，其中提供有“n”(“n”是不小于2的自然數(shù))種互連，并設(shè)計(jì)互連的互連寬度W1、···Wn以便滿足Wk/Wk+1＝(ik/ik+1)1/3(把流經(jīng)電流ik的互連的寬度作為Wk?！発”是不小于“1”且不大于“n-1”的自然數(shù))。
顯而易見(jiàn)，本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，它可以修改和變化，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體集成電路，具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連，其中，所述第一互連的所述寬度W1和所述第二互連的所述寬度W2滿足由如下方程式規(guī)定的關(guān)系W1W2=(i1i2)13]]>
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體集成電路，其中，在所述半導(dǎo)體集成電路的一個(gè)區(qū)域中，提供有“n”(“n”是不小于2的自然數(shù))種互連，并設(shè)計(jì)互連的互連寬度W1、…Wn以便滿足Wk/Wk+1＝(ik/ik+1)1/3(把流經(jīng)電流ik的互連的寬度作為Wk；“k”是不小于“1”且不大于“n-1”的自然數(shù))。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體集成電路，其中，所述第一互連和所述第二互連都是銅互連。
4.一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法，所述半導(dǎo)體集成電路包括具有不同互連寬度的多個(gè)互連，當(dāng)確定包含在所述半導(dǎo)體集成電路中的互連的寬度W時(shí)，將以(電流i)1/3乘以預(yù)定系數(shù)的這種方式所得到的值確定為所述寬度W，其中所述電流流經(jīng)所述互連。
5.一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法，所述半導(dǎo)體集成電路具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連，該方法包括由下列方程式來(lái)確定互連寬度比例W1/W2的步驟W1W2=(i1i2)13]]>
6.根據(jù)權(quán)利要求5的用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的方法，其中，所述半導(dǎo)體集成電路具有在其一個(gè)區(qū)域內(nèi)的具有不同互連寬度的“n”(“n”是不小于2的自然數(shù))種互連，并包括步驟確定互連的互連寬度W1、…Wn以便滿足Wk/Wk+1＝(ik/ik+1)1/3(把流經(jīng)電流ik的互連的寬度作為Wk；“k”是不小于“1”且不大于“n-1”的自然數(shù))。
7.一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)確定包含在所述半導(dǎo)體集成電路中的多個(gè)互連的寬度W，該系統(tǒng)包括獲取互連信息的互連信息采集單元，所述互連信息包括規(guī)定互連的識(shí)別信息和流經(jīng)與所述識(shí)別信息相關(guān)的所述互連的電流值；以及根據(jù)所獲取的互連信息，基于(電流i)1/3乘以預(yù)定系數(shù)來(lái)確定其互連的寬度W的算術(shù)運(yùn)算單元，其中所述電流流經(jīng)所述互連。
8.一種用于設(shè)計(jì)半導(dǎo)體集成電路的系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體集成電路具有寬度W1并且流經(jīng)電流i1的第一互連和寬度W2并且流經(jīng)電流i2的第二互連，該系統(tǒng)包括獲取互連信息的互連信息采集單元，所述互連信息包括規(guī)定互連的識(shí)別信息和流入與所述識(shí)別信息相關(guān)的所述互連的電流值；以及根據(jù)所獲取的互連信息，基于如下方程式W1W2=(i1i2)13]]>來(lái)確定互連寬度比例W1/W2的算術(shù)運(yùn)算單元。
全文摘要
在有效抑制電遷移的同時(shí)，與傳統(tǒng)半導(dǎo)體集成電路相比，能夠減少互連寬度的半導(dǎo)體集成電路。輸入單元101在互連信息存儲(chǔ)單元104內(nèi)存儲(chǔ)互連信息。算術(shù)運(yùn)算單元102通過(guò)訪問(wèn)互連信息存儲(chǔ)單元104來(lái)獲取互連信息，以及通過(guò)訪問(wèn)算術(shù)運(yùn)算參數(shù)存儲(chǔ)單元105來(lái)獲取算術(shù)運(yùn)算參數(shù)，以基于這些值來(lái)確定互連的寬度W。也就是說(shuō)，以(電流i)
文檔編號(hào)G06F17/50GK1705100SQ20051007544
公開(kāi)日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2005年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
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