集成电路以及设计集成电路的布局的方法
【专利说明】集成电路以及设计集成电路的布局的方法
[0001 ] 本申请要求于2014年10月I日提交的第62/058,432号美国临时专利申请以及于2015年6月16日提交的第10-2015-0085145号韩国专利申请的优先权和权益，这两个申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
[0002]发明构思的示例性实施例涉及一种集成电路(1C)，更具体地讲，涉及一种包括至少一个标准单元的IC以及一种设计IC的布局的方法。
【背景技术】
[0003]半导体IC的设计包括将用于描述将要从半导体系统导出的操作的针对芯片的行为模型转换为用于描述所需组件之间的连接的特定结构模型的操作。参照设计半导体IC的工艺，当可以生成包括在半导体IC中的单元的库并且使用生成的库来实施半导体IC时，可以减少设计和实施半导体IC涉及的时间和成本。
【发明内容】
[0004]根据发明构思的示例性实施例，一种设计集成电路(IC)的布局的方法包括将第一单元放置在所述布局中，在第一边界处将第二单元与第一单元相邻地放置在布局中，以及生成通过处理器可执行的多个命令以形成基于布局的半导体设备，其中，第一边界位于第一单元和第二单元之间。第一单元包括第一图案和第二图案。第一图案和第二图案与第一边界相邻，第一图案和第二图案具有不同的颜色，第一图案和第一边界之间的第一边界空间不同于第二图案与第一边界之间的第二边界空间。
[0005]根据本发明构思的示例性实施例，一种设计IC的布局的方法包括将第一单元放置在布局中。第一单元包括各自满足第一空间条件的多个第一无色图案。第一空间条件对应于在与第一边界相邻的第一区中被分配相同颜色的图案之间的最小空间的值。所述方法还包括在第一边界处将第二单元与第一单元相邻地放置在布局中，第一边界处于第一单元与第二单元之间。第一区基本上平行于第一边界延伸。所述方法还包括生成通过处理器可执行的多个命令以形成基于布局的半导体设备。
[0006]根据本发明构思的示例性实施例，一种集成电路(IC)包括多个单元以及在所述多个单元的每个中设置的并且与所述多个单元的每个的边界相邻的多个图案。所述多个图案具有分别对应于不同掩模的不同颜色，图案与边界之间的各个边界空间彼此不同。
[0007]根据本发明构思的示例性实施例，一种存储在标准单元库中的标准单元包括设置在标准单元的与第一边界相邻的第一区中的多个第一无色图案。每个第一无色图案满足第一空间条件。标准单元还包括设置在标准单元的相邻于与第一边界相对的第二边界的第二区中的多个第二无色图案。每个第二无色图案满足第一空间条件，第一空间条件对应于在第一区中被分配相同颜色的图案之间的最小空间的值。
[0008]根据本发明构思的示例性实施例，一种制造半导体设备的方法包括将第一单元放置在布局中。第一单元包括与第一单元和第二单元之间的第一边界相邻地设置的至少两个图案。所述方法还包括在所述布局中在第一边界处与第一单元相邻地放置第二单元。第一单元和第二单元在限定集成电路(IC)的多个单元之中。所述至少两个图案具有不同的颜色，所述至少两个图案与第一边界之间的各个边界空间彼此不同。所述方法还包括形成基于布局的半导体设备。使用分别对应于不同颜色的不同掩模，利用对所述至少两个图案执行的多图案化操作来形成半导体设备。
[0009]根据本发明构思的示例性实施例，一种制造半导体设备的方法包括在布局中与第一边界相邻地放置第一单元。第一单元包括第一区，多个第一无色图案设置在第一区中。所述方法还包括相邻于第一边界将第二单元放置在布局中。第二单元包括具有第一颜色的第一图案，第一单元和第二单元在限定集成电路(IC)的多个单元之中。第一无色图案满足第一空间条件，所述第一空间条件对应于与第一边界相邻并且被分配相同颜色的图案之间的最小空间的值。所述方法还包括将第二颜色分配给第一无色图案并且形成基于布局的半导体设备。使用分别对应于第一颜色和第二颜色的第一掩模和第二掩模，利用对具有第一颜色的第一图案和被分配第二颜色的第一无色图案执行的多图案化操作来形成半导体设备。
[0010]根据本发明构思的示例性实施例，一种制造半导体设备的方法包括将第一单元放置在集成电路(IC)的布局中。第一单元包括第一图案和第二图案。所述方法还包括在边界处将第二单元与第一单元相邻地放置在布局中，所述边界牌第一单元与第二单元之间。第一图案和第二图案与所述边界相邻，第一图案和第二图案具有不同的颜色，第一图案和所述边界之间的第一边界空间不同于第二图案与所述边界之间的第二边界空间。所述方法还包括形成基于布局的半导体设备。使用分别对应于不同颜色的不同掩模，利用对第一图案和第二图案执行的多图案化操作来形成半导体设备。
【附图说明】
[0011]通过参照附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的上述和其他特征将变得更加清楚，其中:
[0012]图1是根据发明构思的示例性实施例的制造半导体设备的方法的流程图。
[0013]图2是根据发明构思的示例性实施例的设计集成电路(IC)的布局的方法的流程图。
[0014]图3示出根据发明构思的示例性实施例的包括满足第一空间条件和第二空间条件的图案的IC的一部分。
[0015]图4示出根据发明构思的示例性实施例解决颜色冲突的方法的示例。
[0016]图5是根据发明构思的示例性实施例设计单元的方法的流程图。
[0017]图6A是包括根据比较示例设计的单元的IC的示例的图。
[0018]图6B是包括根据发明构思的示例性实施例设计的单元的IC的示例的图。
[0019]图7A至图7F是包括根据发明构思的示例性实施例设计的单元的IC的示例的图。
[0020]图8是根据发明构思的示例性实施例的设计单元的方法的变型示例的流程图。
[0021]图9示出根据发明构思的示例性实施例使用图8的方法设计的单元的示例。
[0022]图10是根据发明构思的示例性实施例对IC应用颜色反转操作的示例的图。
[0023]图11是根据发明构思的示例性实施例的设计单元的方法的变型示例的流程图。
[0024]图12示出根据发明构思的示例性实施例使用图11中示出的方法设计的单元的示例。
[0025]图13示出根据发明构思的示例性实施例对IC应用颜色反转操作的示例的图。
[0026]图14是根据发明构思的示例性实施例的设计单元的方法的流程图。
[0027]图15示出根据发明构思的示例性实施例包括使用图14中示出的方法设计的单元的IC的示例。
[0028]图16示出根据发明构思的示例性实施例使用图14中示出的方法设计的单元的示例。
[0029]图17示出根据发明构思的示例性实施例将颜色反转操作应用于包括图16中示出的单元的IC的示例。
[0030]图18示出根据发明构思的示例性实施例使用图14的方法设计的单元的示例。
[0031]图19示出根据发明构思的示例性实施例将颜色反转操作应用于包括图18中示出的单元的IC的示例。
[0032]图20是根据发明构思的示例性实施例的设计单元的方法的流程图。
[0033]图21示出根据发明构思的示例性实施例包括使用图20中示出的方法设计的单元的IC的示例。
[0034]图22示出根据发明构思的示例性实施例将颜色反转操作应用于包括使用图20中示出的方法设计的单元的IC的示例。
[0035]图23示出根据发明构思的示例性实施例设计单元的方法的流程图。
[0036]图24示出根据发明构思的示例性实施例包括使用图23中示出的方法设计的单元的IC的示例。
[0037]图25示出根据发明构思的示例性实施例将颜色反转操作应用于包括使用图23中示出的方法设计的单元的IC的示例。
[0038]图26示出包括使用根据发明构思的示例性实施例的方法设计的单元的IC的布局的示例。
[0039]图27是根据发明构思的示例性实施例的设计IC的方法的流程图。
[0040]图28示出根据发明构思的示例性实施例将颜色分配给无色图案的方法。
[0041]图29示出根据发明构思的示例性实施例将三种颜色分配给四个无色图案的示例。
[0042]图30示出根据发明构思的示例性实施例包括使用图27的方法设计的单元的IC的示例。
[0043]图31是根据发明构思的示例性实施例的设计IC的方法的流程图。
[0044]图32示出根据发明构思的示例性实施例包括使用图31的方法设计的单元的IC的示例。
[0045]图33示出包括使用根据发明构思的示例性实施例的方法设计的单元的IC的布局的示例。
[0046]图34示出包括根据发明构思的示例性实施例设计的单元的标准单元的示例。
[0047]图35是根据发明构思的示例性实施例具有图34的布局的半导体设备的示例的透视图。
[0048]图36是根据发明构思的示例性实施例沿着图34的线A-A’截取的剖视图。
[0049]图37是根据发明构思的示例性实施例具有图34的布局的半导体设备的示例的透视图。
[0050]图38是根据发明构思的示例性实施例沿着图37的线A-A’截取的剖视图。
[0051]图39是根据发明构思的示例性实施例的存储介质的框图。
[0052]图40是包括根据发明构思的示例性实施例的IC的存储器卡的框图。
[0053]图41是包括根据发明构思的示例性实施例的IC的计算系统的框图。
【具体实施方式】
[0054]现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明构思的示例实施例。同样的附图标记可以在所有附图中表示同样的元件。在附图中，为了清晰起见，会夸大层和区域的厚度。
[0055]这里使用的术语仅是为了描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制发明构思。如这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个(种)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。
[0056]将理解的是，尽管在这里可使用术语第一、第二等来描述各种元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不应受这些术语的限制。因此，在不脱离发明构思的教导的情况下，下面讨论的第一元件、组件、区域、层或部分可被命名为第二元件、组件、区域、层或部分。
[0057]将理解的是，当诸如膜、区域、层或元件等的组件被称作“在”另一组件“上”、“连接至IJ”、“结合到”或“相邻于”另一组件时，该组件可以直接在所述另一组件上、直接连接到、直接结合到或直接相邻于所述另一组件，或者可以存在中间组件。也将理解的是，当组件被称为“在”两个组件“之间”时，该组件可以是这两个组件之间的唯一组件，或者也可以存在一个或更多个中间组件。
[0058]为了方便描述，在这里可使用空间相对术语，如“在……下面”、“在……下方”、“下”、“在……之下”、“在…上方”、“上”、“至……的左边”、“至……的右边”等来描述如图中所示的一个元件或特征与另外的元件或特征的关系。将理解的是，空间相对术语意在包含除了在附图中描述的方位之外的设备在使用或操作中的不同方位。例如，如果在附图中的设备被翻转，则描述为在其他元件或特征“下方”或“下面”或“之下”的元件随后将被定位为“在”其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在…下方”和“在……之下”可包括“在…上方”和“在…下方”两种方位。
[0059]如这里所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列的项目的任意和所有组合。此外，当将两个或多个要素或值被描述为彼此基本上相同或大约相等时，要理解的是，如本领域普通技术人员将理解的，这些要求或值彼此相同、彼此不能区分，或者彼此能够区分但是彼此功能上相同。此外，当将处理描述为在基本上相同的时间执行时，要理解的是，如本领域普通技术人员将理解的，所述处理可以在完全相同的时间或在大约相同的时间执行。
[0060]可以通过多个单元来限定集成电路(1C)。例如，可以使用包括关于多个单元的特性信息的单元库来设计1C。这里，可以在单元库中定义单元的名称、尺寸、门宽度、销、延迟特性、漏电流、临界电压和功能。通常的单元库集可以包括基本单元(例如，AND、0R、N0R或反转器)、复杂单元(例如，01?/^冊/1奶^1^^1?((^1)和4冊/01?/1奶^1^^1?(401))、以及存储元件(例如，主从触发器和闩锁器)。
[0061 ] 在以下示例性实施例中，单元库可以是标准单元库。标准单元方法可以是预先准备具有若干功能的逻辑电路块(或单元)并且通过任意组合这些单元而根据顾客的说明或用户的说明来设计独有的大规模集成电路(LSI)的方法。单元可以被预先设计和验证并且寄存在计算机中，可以通过使用计算机辅助设计(CAD)组合单元来执行逻辑设计、布局布线过程。
[0062]例如，当设计和制造LSI时，如果标准逻辑电路块已经保留在一定规模，则适合电路当前设计目的的逻辑电路块可以从标准化的逻辑电路块中选出，并且在芯片上放置为多列单元。此外，可以通过对单元之间的布线空间(routing space)中具有最短布线长度的最优布线线路来制造整个电路。随着保留在库中的单元的类型变得更加多样化，设计的灵活性会增大，并且芯片的光学设计的可能性会变得更强。
[0063]作为半定制IC的使用标准单元的IC可以通过放置单元以使用存储在标准单元库中的标准单元并且最小化标准单元之间的布线来预先设计和实施。因此，相比于全定制1C，可以在短期的时间内以低成本来开发1C。
[0064]图1是根据发明构思的示例性实施例的制造半导体设备的方法的流程图。
[0065]参照图1，根据示例性实施例的制造半导体设备的方法可以分为设计IC的操作(SlO)和制造IC的操作(S20)。包括操作Sll和S13的设计IC的操作(SlO)对应于设计IC的布局，并且可以使用用于设计IC的工具来执行。用于设计IC的工具可以是例如包括通过处理器执行的多个命令的程序。制造IC的操作(S20)对应于基于设计的布局来制造根据IC的半导体设备，并且可以通过半导体处理模块来执行。例如，根据示例性实施例，一旦已经完成设计IC的操作(SlO)，就可以基于操作SlO中设计的布局来生成用来制造IC的通过处理器可执行的多个命令。
[0066]在操作Sll中，可以提供标准单元库。标准单元库可以包括关于多个标准单元的信息，并且可以存储在计算机可读存储介质中。标准单元库可以包括例如关于标准单元的布局信息和时序信息。
[0067]在示例性实施例中，提供标准单元库可以包括生成标准单元库，更具体而言，设计标准单元。标准单元的设计可以包括例如因颜色分解(color decomposit1n)而通过使用与多个掩模对应的多种颜色来设计多个图案。
[0068]在操作S13中，可以通过使用标准单元库来布局布线标准单元而设计IC的布局。例如，可以接收用于限定IC的输入数据。例如，输入数据可以是使用标准单元库通过合成IC的抽象类型的行为而生成的数据，诸如通过寄存器传输级(RTL)限定的数据。例如，输入数据可以是通过合成由诸如VHSICHDL(VHDL)和VERIL0G等硬件描述语言(HDL)限定的IC而生成的比特流或网表。
[0069]可以访问被配置为存储标准单元库的存储介质，并且可以对从标准单元库中存储的多个标准单元中基于输入数据选择的标准单元进行布局布线。这里，布局布线(placingand routing，P&R)操作表示对所选择的标准单元进行放置并且将所放置的标准单元连接的操作。可以通过完成P&R操作来生成IC的布局。
[0070]设计IC的操作SlO可以包括上述操作Sll和S13。然而，发明构思的示例性实施例不限于此。例如，设计IC的操作SlO还可以包括当设计IC时执行的各种操作，诸如，修正标准数据库的操作、校验布局的操作以及后模拟操作。
[0071]在操作S20中，可以基于IC的布局形成与IC一致的半导体设备。例如，首先，可以通过基于IC的布局执行光学邻近校正(OPC)操作来改变IC的布局。这里，OPC操作表示基于由光学邻近效应(OPE)引起的误差来改变IC的布局的处理。如果事实上使用IC的布局来制造掩模(例如，未基于误差而改变)并且使用制造的掩模执行光刻工艺，则会因OPE而形成具有与设计的布局不同形状的图案。因此，当基于由OPE引起的误差来改变IC的布局时，基于改变的布局来制造掩模，并且使用掩模执行光刻工艺，可以形成具有与布局相同形状的图案。
[0072]随后，可以根据基于OPC结果改变的布局来制造掩模，并且可以使用制造的掩模来形成1C。在这种情况下，可以使用基于OPC操作的布局(例如基于OPC操作的图形设计系统(GDS))来制造掩模，可以通过使用制造的掩模执行光刻工艺而在晶片上制造1C。制造的掩模的数量可以对应于被分配给包括在布局中的图案的颜色的数量。
[0073]图2是根据发明构思的示例性实施例的设计IC的布局的方法的流程图。
[0074]参照图2，根据示例性实施例的设计IC的布局的方法可以对应图1的操作SlO的示例。因此，为了方便解释，这里可以省略之前参照图1描述的处理和元件的进一步说明。
[0075]在操作S200中，可以将第一单元设计为使得与第一边界相邻的图案具有不同的颜色和不同的边界空间。操作S200可以是图1的操作Sll的示例。根据示例性实施例，可以将第一单元设计为使得与第一边界相邻的图案中的至少两个具有不同的颜色和不同的边界空间。因此，与第一边界相邻的图案中的一些可以具有相同的颜色或相同的边界空间。
[0076]可以通过包括四条边界线的单元边界来限定一个单元。这里，四条边界线也被称为边界。因此，单元边界可以是限定单元的轮廓线，P&R工具可以通过使用单元边界来识别单元。第一边界可以是四个边界中的一个。在示例性实施例中，第一边界可以是四个边界中未布置电力线(即，不与电力线平行)的两个边界的一个。
[0077]与第一边界相邻的图案可以表示构成第一单元的一个层的多个图案之中的与第二边界(与第一边界相对地布置)相比更相邻于第一边界布置的特征或图案。在示例性实施例中，与第一边界相邻的图案可以直接相邻于第一边界设置。例如，其他图案可以不设置在第一边界和与第一边界相邻的图案之间。
[0078]考虑到图案化分辨率，构成第一单元的一个层的多个图案可以使用多个掩模而形成。例如，在设计单元的操作中，由于颜色分解而可以使用分别与多个掩模对应的多种颜色来设计多个图案。例如，可以将不同的颜色分配给使用不同掩模形成的图案。在示例性实施例中，与第一边界相邻的图案中的至少两个可以分别被分配不同的颜色。
[0079]边界空间可以表示第一边界和与第一边界相邻的图案之间的空间。在示例性实施例中，图案的延伸方向可以基本上平行于第一边界。在这种情况下，边界空间可以表示边对边(side-to-side)空间。在示例性实施例中，图案的延伸方向可以基本上垂直于第一边界。在这种情况下，边界空间可以表示边末端(side-to-tip)空间。在示例性实施例中，边对末端空间可以设置比大于边对边空间大。将参照图7A至图7F详细描述与边界空间相关的各种示例性实施例。
[0080]在操作S220中，可以在第一边界处彼此相邻地放置第一单元和第二单元。例如，首先可以放置第一单元，可以根据放置第一单元所沿的方向而与第一单元的第一边界相邻地放置第二单元。在示例性实施例中，第一单元和第二单元可以直接彼此相邻地放置。操作S220可以是图1的操作S13的示例。第二单元可以是标准单元库中存储的任意单元。
[0081]在示例性实施例中，第二单元可以是根据操作S200设计的单元。例如，与第二单元的一个边界相邻的图案可以具有不同的颜色和不同的边界空间，与相对于第二单元的这一个边界布置的另一个边界相邻的图案可以具有相同的颜色和相同的边界空间。可选择地，与第二单元的另一个相邻的图案可以具有不同的颜色和不同的边界空间。
[0082]在示例性实施例中，第二单元可以是未根据操作S200设计的单元。例如，与第二单元的一个边界相邻的图案可以具有相同的颜色和相同的边界空间，与相对于第二单元的这一个边界布置的另一个边界相邻的图案也可以具有相同的颜色和相同的边界空间。
[0083]在示例性实施例中，第一单元和第二单元可以直接放置相邻于第一边界放置。在这种情况下，第一边界可以与第二单元的一个边界基本上叠置。在示例性实施例中，第二单元可以与第一边界相邻，并且可以放置在与第一边界分隔开的预定空间。
[0084]在操作S240中，可以确定第一单元中包括的图案和第二单元中包括的图案之间的空间是否满足第一空间条件和第二空间条件。例如，可以确定与第一单元中的第一边界相邻的图案和与第二单元中的第一边界相邻的图案之间的空间是否满足第一空间条件和第二空间条件。如果结果是空间不满足第一空间条件和第二空间条件，则可以执行操作S260。否则，如果空间满足第一空间条件和第二空间条件，则可以完成设计IC的布局的方法。这里，当将图案之间的空间描述为满足空间条件时，要理解的是，满足空间条件的空间的值等于或大于与空间条件对应的值。
[0085]可以在设计IC的布局的操作中预先设置第一空间，其中，第一空间表示被分配相同颜色的布局中的图案之间的最小空间。确定空间是否满足第一空间条件的操作可以包括，确定与第一单元中的第一边界相邻的图案和与第二单元中的第一边界相邻的图案中被分配相同颜色的图案之间的空间是第一空间还是更大的空间。
[0086]第二空间表示被分配不同颜色的布局中的图案之间的最小空间。确定空间是否满足第二空间条件的操作可以包括，确定与第一单元中的第一边界相邻的图案和与第二单元中的第一边界相邻的图案中被分配不同颜色的图