專利名稱：一種提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子設(shè)計自動化和半導(dǎo)體工藝制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種通過建 立電容查找表快速提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法。
背景技術(shù)：
在集成電路(Integrated Circuit，IC)的制造過程中，通常采用包括物理氣相沉
積、化學(xué)氣相沉積在內(nèi)的各種淀積方法將金屬、電介質(zhì)和其他材料淀積至硅片的表面， 以形成分層的金屬結(jié)構(gòu)。電路通常包括多層金屬結(jié)構(gòu)，每一層金屬之間又通過多個金屬 填充的通孔相連。因此，制造過程中一個關(guān)鍵的步驟在于形成將電路的各層之間進(jìn)行連 接的金屬結(jié)構(gòu)，使得電路具有很高的復(fù)雜性和電路密度。為了獲得制造多層電路所必須的平整度，通常使用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)工藝使金屬介質(zhì)層形貌平坦化。CMP工藝是一種借助拋光液 的化學(xué)腐蝕作用以及超微粒子的研磨作用在被研磨的介質(zhì)表面上形成光潔平坦表面的研 磨工藝，被公認(rèn)為是目前超大規(guī)模集成電路階段最好的材料全局平坦化方法。但當(dāng)電路工藝節(jié)點(diǎn)降低至90nm以下，尤其到65nm和45nm以下時，CMP過程 之后的表面厚度對底層金屬形貌的依賴問題凸顯出來，由于金屬形貌不同而產(chǎn)生的厚度 變化可大于30%。同時還帶來兩個重要問題金屬碟形和氧化層侵蝕。這兩個問題也與 版形特征如金屬線寬和線間距密切相關(guān)。冗余金屬填充作為版圖后期處理的一個過程，可以用來減少由于圖案依賴性引 起的CMP平整度問題。在CMP過程之前，將冗余金屬填充物填到晶片上，從而使得IC 芯片圖案CMP后的厚度更加一致。而冗余金屬填充帶來的一個問題是，由于金屬互連線 間加入了多余的金屬，使得線間電容增加，而線間電容的增加會影響電路的信號完整性 (Signal Integrity, Si)，進(jìn)而導(dǎo)致電路的功能錯誤。因為在冗余金屬填充后線間電容的增加會影響電路的性能，因此在設(shè)計中加入 冗余金屬后要準(zhǔn)確的提取這種電容增加量從而對其對電路性能的影響做出準(zhǔn)確的預(yù)測。 現(xiàn)有的電容提取工具主要分為兩大類，一種是2.5D的電容提取工具，由于在2.5D電容提 取方法中沒有考慮在設(shè)計流程中所加入的冗余金屬的影響，因此在對含有冗余金屬填充 的互連結(jié)構(gòu)無法準(zhǔn)確提取電容；另一種是3D的場求解器，能夠準(zhǔn)確提取互連電容，但由 于計算量的原因只能對含有少數(shù)互連的簡單結(jié)構(gòu)進(jìn)行提取，無法進(jìn)行全芯片級的提取。 因此需要一種能夠在全芯片級對含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確電容提取的方法，既 有很高的準(zhǔn)確度，相應(yīng)的計算量也要在可以接受的范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)問題之一，特別是解決現(xiàn)有的填充有冗余 金屬的電路版圖中金屬線間電容難以快速準(zhǔn)確提取的問題。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，包括以下步驟A.建立電容查找表，包括設(shè)計多個互連結(jié)構(gòu)；對 每個所述互連結(jié)構(gòu)采用多個幾何參數(shù)進(jìn)行表征；對每個所述互連結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行冗余金屬 填充；對每個所述互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行電容提取；建立所述互連結(jié)構(gòu)的電容查找表；B.對電 路版圖進(jìn)行電容提取，包括提供電路版圖，所述電路版圖包括含有冗余金屬的互連結(jié) 構(gòu)；對所述電路版圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，以形成一個或多個結(jié)構(gòu)單元；對所述結(jié)構(gòu)單元提取 真實的幾何參數(shù)；根據(jù)提取的真實的幾何參數(shù)查詢所述電容查找表，得到所述結(jié)構(gòu)單元 的電容值。本發(fā)明通過在建立電容查找表的過程中增加預(yù)先填充冗余金屬的步驟，從而快 速準(zhǔn)確地實現(xiàn)對含有冗余金屬的版圖電容的提取。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于相對于2.5D的電 容提取方法，正確考慮冗余金屬的影響因而提取出的電容更加接近真實值；相對于3D的 電容提取方法，將計算量集中在建立電容查找表過程中，從而減小對電路版圖進(jìn)行電容 提取時的計算量，以加快速度。通過本發(fā)明提供的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容 的方法，既能夠確保提取的電容精度符合要求，又能夠確保電容提取消耗的時間在可以 接受的范圍內(nèi)。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中 變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，本發(fā)明的附圖是示意性的，因此并沒有按比例繪制。其中
圖1為建立含有冗余金屬互連結(jié)構(gòu)的電容查找表的流程圖； 圖2-5為圖1所示各步驟的示意圖； 圖6為對電路版圖進(jìn)行電容提取的流程圖； 圖7-10為圖6所示各步驟的示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至 終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。本發(fā)明提供一種通過建立電容查找表快速提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容 的方法，該方法通過兩大步驟實現(xiàn)首先建立含有冗余金屬互連結(jié)構(gòu)電容查找表(步驟 A)，然后對實際的電路版圖通過查詢電容所述電容查找表提取電容(步驟B)。圖1為步驟A建立含有冗余金屬互連結(jié)構(gòu)的電容查找表的流程圖。步驟100，設(shè)計多個互連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實施例中所示互連結(jié)構(gòu)包括橫向和縱向構(gòu) 成交叉結(jié)構(gòu)的各兩條平行金屬線，如圖2所示。圖2所示的平行金屬線結(jié)構(gòu)僅為示例， 實際運(yùn)用中，所述互連結(jié)構(gòu)可以是電路設(shè)計中常見的各種互連結(jié)構(gòu)，例如還可以是多根 平行金屬線構(gòu)成的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。需指出地是，這些互連結(jié)構(gòu)不宜過大或過小，優(yōu)選為中等 規(guī)模。步驟110，對每個所述互連結(jié)構(gòu)采用(即“提取”)多個幾何參數(shù)進(jìn)行表征。在本發(fā)明實施例中，如圖2所示，以互連結(jié)構(gòu)中的金屬線AB為例，幾何參數(shù)可以選取為 金屬線AB的線寬wl以及與其交叉的金屬線EF的線寬w2，金屬線AB與其平行金屬線 A，B，、金屬線EF與其平行金屬線E，F(xiàn)，之間的間距Si、s2,以及金屬線AB相對 于其平行金屬線A’ B’的正對長度1。所提取的參數(shù)如圖3的表格所示。當(dāng)所述互連 結(jié)構(gòu)中平行金屬線多于兩根時，同理可以提取每根金屬線的上述幾何參數(shù)。步驟120，對每個所述互連結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行冗余金屬填充。在本發(fā)明實施例中， 是以行列形式填充的正方形形狀的冗余金屬，如圖4所示。在實際運(yùn)用中，可以以行列 或錯位形式填充冗余金屬以形成矩形或者其他幾何形狀的冗余金屬塊，本發(fā)明不局限于 此。而且，各冗余金屬塊(即圖4中的各個正方形)之間的間距可以相同或者不同，以及 各冗余金屬塊距離互連線(即本發(fā)明實施例中的金屬線)的距離也可以相同或者不同。 另外，由于現(xiàn)有半導(dǎo)體工藝中多采用銅構(gòu)建電路中的金屬結(jié)構(gòu)，因此所述冗余金屬的材 料相應(yīng)地選擇銅。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該知道，所述冗余金屬并不局限于銅，只 要是與待提取電容的實際電路版圖中的金屬結(jié)構(gòu)所采用的金屬相一致即可。冗余金屬的 填充可以采用雙大馬士革工藝。相對于2.5D的電容提取方法，本發(fā)明通過在建立電容查 找表的過程中增加預(yù)先填充冗余金屬的步驟，盡管在后續(xù)對查找表進(jìn)行查詢時互連結(jié)構(gòu) 的幾何參數(shù)并沒有改變，實際上已經(jīng)將冗余金屬的影響考慮于其中，從而提高了對含有 冗余金屬的版圖電容的提取的準(zhǔn)確性。步驟130，對每個所述互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行電容提取。電容提取的方法包括采用各種電 容提取軟件和提取算法，例如可以采用商用的3D電容提取工具，也可使用自行研發(fā)的電 容提取工具，本發(fā)明對此不作限制。步驟140，建立所述互連結(jié)構(gòu)的電容查找表(庫)，圖5為利用所提取的電容建 立查找表的一個實例。其中，電容查找表包括以所述幾何參數(shù)(如本發(fā)明實施例中，步 驟110所列舉的線寬wl、w2,間距Si、s2和正對長度1)作為查找表的索引，以提取的 所述電容值作為查找內(nèi)容。需指出地是，索引不局限于圖5所舉實例，提取的電容值也 可以有多個而不限于圖5所示的一個。相對于3D的電容提取方法，本發(fā)明將計算量集中 在建立電容查找表過程中(步驟110和步驟130)，從而減小對電路版圖進(jìn)行電容提取時 的計算量，以加快速度。圖6為步驟B對電路版圖進(jìn)行電容提取的流程圖。步驟200，提供電路版圖，所述電路版圖包括含有所述冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)。圖 7為需要提取電容的版圖示意圖，僅為示例并不用于局限本發(fā)明。步驟210，對所述電路版圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，以形成一個或多個結(jié)構(gòu)單元。具體 地，將所述電路版圖劃分為與步驟A中所述互連結(jié)構(gòu)大小相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)單元。圖8為本發(fā) 明實施例所列舉的一種可能的劃分方法，圖8所示僅為示例，凡符合上述要求的劃分方 法均包含在本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。步驟220，對所述結(jié)構(gòu)單元提取真實的幾何參數(shù)。此步驟所提取的參數(shù)應(yīng)該與步 驟110中表征的幾何參數(shù)相同。圖9為對需要提取電容的電路版圖劃分的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行 幾何參數(shù)提取的一個實例，在本發(fā)明實施例中，選取圖8的其中一個結(jié)構(gòu)單元提取幾何 參數(shù)，所提取的幾何參數(shù)為該結(jié)構(gòu)單元中的兩根交叉金屬線的線寬wl、w2,每根所述金 屬線與其平行金屬線之間的間距si、s2,以及其中一根金屬線相對于其平行金屬線的正
6對長度1，各參數(shù)在圖8中為標(biāo)出，可以參照圖3或圖4所示標(biāo)記。步驟230，根據(jù)提取的真實的幾何參數(shù)查詢所述電容查找表，得到所述結(jié)構(gòu)單元 的電容值。此時有兩種情況情況一，如果所述電容查找表中具有與提取的真實的幾何 參數(shù)相一致的幾何參數(shù)，以所述相一致的幾何參數(shù)的索引下的電容值作為所述結(jié)構(gòu)單元 的電容值；情況二，如果所述電容查找表中沒有與提取的真實的幾何參數(shù)相一致的幾何 參數(shù)，可以采用插值方法獲得所需電容值，其中，所述插值方法包括線性插值、二次差 值等插值方法。圖10為查詢所述電容查找表得到所述結(jié)構(gòu)單元的電容值的一個實例，其 中，數(shù)據(jù)列的第一列(即幾何參數(shù)分別為“0.3,0.5; 0.4,0.8; 0.3”，電容值為0.765)為情 況一的示例，數(shù)據(jù)列的后兩列均為情況二的示例。通過以上步驟，即可得到含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電路版圖中任一結(jié)構(gòu)單元 的電容值，如果所述互連結(jié)構(gòu)中的一根互連線被劃分到多個結(jié)構(gòu)單元中，將所述多個結(jié) 構(gòu)單元中的所述互連線的電容值相加以得到所述互連線的電容值。例如，版圖中某根互 連線在步驟210對版圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分時，被劃分到三個結(jié)構(gòu)單元中，則可以將其在所述 三個結(jié)構(gòu)單元的電容值相加以得到該互連線的電容。本發(fā)明通過在建立電容查找表的過程中增加預(yù)先填充冗余金屬的步驟，從而快 速準(zhǔn)確地實現(xiàn)對含有冗余金屬的版圖電容的提取。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于相對于2.5D的電 容提取方法，正確考慮冗余金屬的影響因而提取的電容更加接近真實值；相對于3D的電 容提取方法，將計算量集中在建立電容查找表過程中，從而減小對電路版圖進(jìn)行電容提 取時的計算量，以加快速度。通過本發(fā)明提供的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的 方法，既能夠確保提取的電容精度符合要求，又能夠確保電容提取消耗的時間在可以接 受的范圍內(nèi)。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可 以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、 替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
1.一種提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，包括以下步驟A.建立含有冗余金屬互連結(jié)構(gòu)的電容查找表，包括 設(shè)計多個互連結(jié)構(gòu)；對每個所述互連結(jié)構(gòu)采用多個幾何參數(shù)進(jìn)行表征； 對每個所述互連結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行冗余金屬填充； 對每個所述互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行電容提取； 建立所述互連結(jié)構(gòu)的電容查找表；B.對電路版圖進(jìn)行電容提取，包括提供電路版圖，所述電路版圖包括含有所述冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)； 對所述電路版圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)劃分，以形成一個或多個結(jié)構(gòu)單元； 對所述結(jié)構(gòu)單元提取真實的幾何參數(shù)；根據(jù)提取的真實的幾何參數(shù)查詢所述電容查找表，得到所述結(jié)構(gòu)單元的電容值。
2.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟A中所述互連結(jié)構(gòu)包括兩根或多根平行金屬線結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟A中所述幾何參數(shù)包括所述互連結(jié)構(gòu)中的互連線長度、互連線線寬和互連線間距。
4.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟A中所述進(jìn)行冗余金屬填充包括以行列或錯位形式填充冗余金屬以形成矩形或者其 他幾何形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟A中所述電容提取包括采用各種電容提取軟件和提取算法進(jìn)行電容提取。
6.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟A中所述建立所述互連結(jié)構(gòu)的電容查找表包括以所述幾何參數(shù)作為查找表的索引，以 提取的所述電容值作為查找內(nèi)容。
7.版圖劃分為與步驟A中所述互連結(jié)構(gòu)大小相當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)單元。
8.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟B中所述真實的幾何參數(shù)包括所述電路版圖的結(jié)構(gòu)單元中的互連線長度、互連線線寬 和互連線間距。
9.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于，步 驟B中所述根據(jù)提取的真實的幾何參數(shù)查詢所述電容查找表，得到所述結(jié)構(gòu)單元的電容 值包括如果所述電容查找表中具有與提取的真實的幾何參數(shù)相一致的幾何參數(shù)，以所述相 一致的幾何參數(shù)的索引下的電容值作為所述結(jié)構(gòu)單元的電容值；如果所述電容查找表中沒有與提取的真實的幾何參數(shù)相一致的幾何參數(shù)，采用插值 方法獲得所需電容值。
10.如權(quán)利要求1所述的提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法，其特征在于， 步驟B中所述得到所述結(jié)構(gòu)單元的電容值之后，還包括如果所述互連結(jié)構(gòu)中的一根互連線被 劃分到多個結(jié)構(gòu)單元中，將多個所述結(jié)構(gòu)單元中的所述互連線的電容值相加以得 到所述互連線的電容值。
全文摘要
本發(fā)明提出一種通過建立電容查找表快速提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容的方法。通過對多個互連結(jié)構(gòu)提取幾何參數(shù)、進(jìn)行冗余金屬填充并在填充后進(jìn)行電容提取以建立電容查找表；然后對于需要進(jìn)行電容提取的電路版圖進(jìn)行結(jié)構(gòu)單元劃分和幾何參數(shù)提取，根據(jù)提取出的每個結(jié)構(gòu)的單元幾何參數(shù)查詢上述電容查找表，獲得該結(jié)構(gòu)單元的實際電容。本發(fā)明解決了現(xiàn)有的2.5D電容提取工具無法準(zhǔn)確提取含有冗余金屬的互連結(jié)構(gòu)的電容以及3D電容提取工具提取時間過長的問題。本發(fā)明提出的方法既能夠確保提取出的電容精確度符合要求，又能夠確保電容提取消耗的時間在可以接受的范圍內(nèi)。
文檔編號G06F17/50GK102024083SQ20101058934
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者葉甜春, 李志剛, 阮文彪, 陳嵐, 馬天宇 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所