专利名称：光罩框架的自动布局方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体版图布局技术领域，尤其涉及一种光罩框架Mask Frame 的自动布局技术。
背景技术：
半导体制造的过程中，光刻工艺是最重要的电路图形转移工艺。其中，光 罩Mask是实现光刻工艺的重要材料，可以用于刻制半导体芯片的电路版图。在 半导体代工加工模式中，集成电路IC设计公司负责设计芯片数据，半导体芯片 的代工厂Foundry负责设计Mask Frame数据，最后由光罩公司Mask Shop将所 述芯片数据与Mask Frame数据合并，制作出Mask在Foundry提供的Mask Frame 数据中，通常主要有光刻单元Photo Cell和工艺控制模块单元PCM Cell两类数 据。其中，PhotoCell主要包含各种光刻工艺所需的制造和量测图形；PCMCell 主要包含各种制作流程相关的工艺和电学参数量测图形。Photo Cell和PCM Cell 通常在计算机辅助设计CAD系统下完成制作。其中，所述的Photo Cell数据被 存储在相应的Photo Cell库文件，PCM Cell数据被存储在相应的PCM Cell库文 件。对于IC设计公司i殳计的不同芯片，Foundry都需要/人库文件内取出相应的 Cell,并将所述Cell ^"照一定的方式布局》丈置于Mask Frame中>^人而完成Mask Frame的设计。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题: 目前在Mask Frame制作过程中，采用的手工布局方式常常需要手工控制一 些精确的坐标，进行相关图形的对齐操作；同时，还需要不停的核对一些框架 Frame对图形位置的需求，最后还需要抄取摆放的单元坐标。这样就使整个手工布局过程繁瑣复杂，造成了大量人力资源的浪费。
发明内容
为了解决现有技术中，在Mask Frame制作过程中，由于手工布局方式的繁
瑣复杂，所造成的大量人力资源浪费的问题。本发明提供了一种光罩框架的自
动布局方法及装置。
在实现本发明技术方案的过程中，本发明提供了一种光罩框架的自动布局
方法。该方法，包括
获取光罩框架参数和功能单元布局参数；
根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列；
根据光罩框架参数和单元布局参数，在光罩框架中放置功能单元。
在实现本发明技术方案的过程中，本发明还提供了 一种光罩框架的自动布
局装置。该装置，包括
参数获取模块，用于获取光罩框架参数和功能单元布局参数； 芯片生成模块，用于根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯
片阵列；
功能单元放置模块，用于根据光罩框架参数和单元布局参数，在光罩框架 中放置功能单元。
本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法及装置，通过获取光罩 框架参数和功能单元布局参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列，并按照光 罩框架参数和单元布局参数，自动完成光罩框架中功能单元的放置；与现有技 术中，采用手动布局方式，放置光罩框架中功能单元相比，本发明实施例不但 节省了大量的人力资源，降低了手工布局的繁瑣程度，还避免了现有技术中由 作者不同所造成的光罩框架布局风格不 一致的问题。
图1为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法流程图； 图2为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法具体实现流程图； 图3为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局装置结构示意图； 图4为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局装置中各个模块的结 构示意图5为本发明实施例提供的一种光罩框架中主芯片阵列的排布图； 图6为本发明实施例提供的一种光罩框架中Photo Cell布局图； 图7为本发明实施例提供的一种光罩框架中PCM Cell布局图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法及装置 进4亍详细描述。
如图1所示，本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法，在实现 本发明实施例的过程中，该方法，包括
101:获取光罩框架参数和功能单元布局参数；
102:根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列；
103:根据光罩框架参数和功能单元布局参数，在光罩框架中放置功能单元。
需要注意的是，在步骤101之前，还包括
设置光罩框架参数；该参数可以通过用户自己按照实际情况的需要进行设 置以及调整；
创建功能单元布局参数数据库；该数据库用于存放每个将要布局在光罩框 架的单元Cell位置信息。
如图2所示，为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法，当所述的功能单元布局参数为光刻单元参数和工艺控制模块单元参数时，光罩框 架的自动布局过程如下
201:获取光罩框架参数、光刻单元参数和工艺控制模块单元参数；其中， 所述的光罩框架Mask Frame参数可以用于指示生成的Mask Frame数据文件的 存放路径，所述的Mask Frame参数包括光罩宽度Mask Width、光罩高度Mask Height、芯片宽度Chip Width、芯片高度Chip Height、划片道宽度Scribe Width、 划片道高度Scribe Height,工艺控制模块单元高度PCM Height和框架策略Frame Strategy;所述的功能单元布局参数包括布局数据库FloorDatabase，光刻单元 库UthoLib,工艺控制模块单元库PCMLib，策略名称StrategyName,单元家族 CellFamily,单元类别CellClass,实例名称InstanceName， X坐标偏移XOffset, Y 坐标偏移YOffset,基准点偏移BasePoint,方位Orient,角度Angle,顺序Order;
需要注意的是，所述的CellFamily用于标识功能单元Cell所属的种类为 Photocell或PCM Cell;
CellClass用于标识库文件内的不同功能的Cell;
InstanceName由于某一功能单元Cell可以在Frame中#皮实例化多次，此项 用于区分各个被实例化多次的同功能Cell;
XOffset和YOffset用于微调功能单元Cell相对基准点的横坐标或者纵坐标 的偏移量；
BasePoint用于从五个初始基准点中选择一个基准点； Orient用于标示功能Cell相对于基准点的旋转角度为0° 、 90° 、 180° 、 270。中的一种；
Angle用于标示功能Cell相对于功能Cell左中点的旋转角度，角度为O度 和90度两种中的一种；布局参数FloorDatabase用于指示此数据库文件的路径； 布局参数StrategyName用做从数据库内筛选布局方案的筛选条件； 布局参数LithoLib和PCMLib分别用于指示Photo Cell和PCM Cell库文件 的路径；
需要注意的是，上述参数BasePoint、 Orient和Angle只对Photo Cell的布局 有意义，对于PCM Cell的布局可以忽略。
202:根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列Main Chip Any;所述的Main Chip Any是一个标示客户芯片位置和大小的矩形阵列图形， 如图5所示，每个小矩形图形的长宽值为Chip Width、 Chip Height,小矩形图形 的间距的横向间距为Scribe Width,纵向间距为Scribe Height,横向的矩形数量 为Mask Width / ( Chip Width + Scribe Width )取整，纵向矩形数量为Mask Height / ( Chip Height + Scribe Height)取整。所述的主芯片阵列Main Chip Any的生成 过程如下
首先，根据所述光罩框架参数，确定布局基准点位置参数，即主芯片Main Chip Any的四个顶角和中心的坐标；其中，根据上述参数Mask Width, Mask Height, Chip Width, Chip Height, Scribe Width, cribe Height计算，可以得到Main Chip Array的四个顶角和中心的坐标，设置这五点的坐标为布局基准点位置参 数。
然后，根据所述确定的基准点坐标，将所述生成主芯片阵列放置在所述布 局基准点位置参数处。
需要注意的是，由于功能单元布局参数数据库内的相关数据坐标均是以上 述五个基准点为参照的，所以功能单元布局参数数据库内数据内容可以随着不
9同尺寸的主芯片Main Chip Array的基准点坐标进行改变，从而使得相同基准点 的光罩框架布局风^f各一致。
203:根据布局基准点位置参数和光刻单元参数，在光罩框架中放置光刻单 元；该步骤具体实现过程如下
首先，根据所述布局基准点位置参数和光刻单元参数，获取光刻单元位置 参数；然后，将所述光刻单元放置到所述光刻单元位置参数处。其实现过程如 下所示
1、 按照LithoLib参数指示的路径将Photo Cell库文件内部的所有功能单元 Cell拷贝进Frame中；
2、 使用SQL查询语言从数据库内筛选出一个Frame布局方案；其中，通 过SOL语言实现筛选的过程为
SELECT CellFamily， CellClass, InstanceName, XOffset, YOffset, BasePoint， Orient, Angle,
FROM Strategy WHERE StrategyName = Strategy ORDER BY Order
3、 从CellFamily参数判断Cell是否为Photo Cell ，若不是Photo Cell则跳至 下一个数据表项处理，若是Photo Cell则使用CellClass在Frame文件内查找相 应的功能Cell;
4、 使用XOffset， YOffset， BasePoint获取功能Cell的坐标(BasePoint X + XOffset, BasePoint Y + YOffset);
5、 4吏用Orient, Angle旋转功能Cell, ( Orient+Angle );
6 、将旋转后的Cell放置在(BasePoint X + XOffset， BasePoint Y + YOffset) 坐标上完成功能Cell的实例化；并以InstanceName对此Cell的实例Instance进 行命名。7、重复步骤3->6放置Photo Cell,直至所有Photo Cell放置完毕，如图6 所示为Photo Cell布局图。
204:根据布局基准点位置参数和工艺控制模块单元参数，在光罩框架中放 置工艺控制模块单元；其具体的实现该步骤的流程如下
首先，根据所述布局基准点位置参数和工艺控制模块单元参数，获取工艺 控制模块单元位置参数；然后，将所述工艺控制模块单元放置到所述工艺控制 模块单元位置参数处。其实现过程如下所示
1、 使用参数Mask Width、 Chip Width、 Scribe Width计算矩形间每条纵向 中心线的坐标；如图7所示的左侧第三条纵向中心线的X坐标可表示为x = 3*
(Chip Width + Scribe Width ) - Scribe Width /2;
此纵向中心线的高度为(Chip Height + Scribe Height) * mod ( Mask Height / Chip Height + Scribe Height),使用PCM Height参数将此中心线由上至下分割 为n = mod ( Mask Height / PCM Height)段线段，记录每段被分割中心线段的 y坐标；
2、 利用单项链表的数据结构由左至右，由上到下记录所有的被分割的中 心线段端点的x和y坐标，并在链表中额外添加一项状态标记用以记录该端点 是否被占用，在此链表初始化时此项被初始化为"非占用，，状态；
3 、按照PCMLib参数指示的路径将PCM Cell库文件内部的所有功能Cell 拷贝进Frame中；
4、使用SQL查询语言从数据库内筛选出一个Frame布局方案；其中，通 过SOL语言实现筛选的过程为
SELECT CellFamily， CellClass, InstanceName， XOffset， YOffset, BasePoint， Orient,Angle,FROM Strategy WHERE StrategyName = Strategy ORDER BYOrder
5、 从CellFamily参数判断Cell是否为PCM Cell,若不是PCM Cell则跳至 下一个数据表项处理，若是PCM Cell则使用CellClass在Frame文件内查找相应 的Cell;
6、 正向搜索步骤2所创建的链表，获取第一个非占用状态的坐标点(x,y),
将由步骤5所查找到的Cell放置于(x + Xoffset, y + YOffset)位置，并在链 表该位置的状态位标记为占用状态；
7、 重复步骤5 - > 6 ，直至所有PCMCell放置完毕；如图7所示为PCMCdl 布局图。
205:将所述光刻单元位置参数和工艺控制模块单元位置参数输出；也就是 说，将上述提到的功能单元Cell的坐标提取出来并进行存储。
如图3所示，为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局装置；该装 置，包括
参数获耳J^莫块301，用于获取光罩框架参数和功能单元布局参数； 芯片生成模块302,用于根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主 芯片阵列；
功能单元放置模块303，用于根据光罩框架参数和功能单元布局参数，在光 罩框架中放置功能单元。
需要注意的是，该装置还包括
设置模块，用于设置光罩框架参数；
布局参数创建模块，用于创建功能单元布局参数数据库；
输出单元，用于将所述光刻单元位置参数和工艺控制^^莫块单元位置参数输出。如图4所示，为本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局装置，当所
述的功能单元布局参数为光刻单元参数和工艺控制模块单元参数时，
所述参数获取模块301，用于获取光罩框架参数、光刻单元参数和工艺控制
模块单元参数；
所述芯片生成模块302，进一步包括
基准点确定子模块401,用于根据所述光罩框架参数，确定布局基准点位置 参数；
主芯片放置子模块402,用于将所述生成主芯片阵列放置在所述布局基准点 位置参数处。
所述功能单元放置模块303，进一步包括
光刻单元放置子才莫块403,用于根据布局基准点位置参数和光刻单元参数， 获取光刻单元位置参数，并按照所述光刻单元位置参数将所述光刻单元放置到 光罩框架中；
工艺控制模块单元放置子模块404，用于根据布局基准点位置参数和工艺控 制模块单元参数，获取工艺控制模块单元位置参数，并按照所述工艺控制模块 单元位置参数将所述工艺控制模块单元放置到光罩框架中。
本发明实施例提供的一种光罩框架的自动布局方法及装置，通过获取光罩 框架参数和功能单元布局参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列，并按照光 罩框架参数和功能单元布局参数，自动完成光罩框架中功能单元的放置；与现 有技术中，采用手动布局方式，放置光罩框架中功能单元相比，本发明实施例 不但节省了大量的人力资源，降低了手工布局的繁瑣程度，还避免了现有技术 中由作者不同所造成的光罩框架布局风格不一致的问题。
通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述 的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，包括如上述
方法实施例的步骤，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于 此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到 变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应 以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种光罩框架的自动布局方法，其特征在于，包括获取光罩框架参数和功能单元布局参数；根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列；根据光罩框架参数和功能单元布局参数，在光罩框架中放置功能单元。
2、 根据权利要求1所述的光罩框架的自动布局方法，其特征在于，还包括: 设置光罩框架参数；创建功能单元布局参数数据库。
3、 根据权利要求1或2所述的光罩框架的自动布局方法，其特征在于，根 据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列的步骤，包括根据所述光罩框架参数，确定布局基准点位置参数； 将所述生成主芯片阵列放置在所述布局基准点位置参数处。
4、 根据权利要求3所述的光罩框架的自动布局方法，其特征在于，当所述 的功能单元布局参数为光刻单元参数和工艺控制模块单元参数时，所述根据 光罩框架参数和功能单元布局参数，在光罩框架中放置功能单元的步骤，包括根据布局基准点位置参数和光刻单元参数，在光罩框架中放置光刻单元； 根据布局基准点位置参数和工艺控制模块单元参数，在光罩框架中放置工 艺控制模块单元。
5、 根据权利要求4所述的光罩框架的自动布局方法，其特征在于，根据布 局基准点位置参数和光刻单元参数，在光罩框架中放置光刻单元的步骤，包括根据所述布局基准点位置参数和光刻单元参数，获取光刻单元位置参数； 将所述光刻单元放置到所述光刻单元位置参数处。
6、 根据权利要求4或5所述的光罩框架的自动布局方法，其特征在于，根 据布局基准点位置参数和工艺控制模块单元参数，在光罩框架中放置工艺控制模块单元的步骤，包括根据所述布局基准点位置参数和工艺控制模块单元参数，获取工艺控制模 块单元位置参数；将所述工艺控制模块单元放置到所述工艺控制模块单元位置参数处。
7、 根据权利要求6所述的光罩框架的自动布局方法，其特征在于，还包括: 将所述光刻单元位置参数和工艺控制模块单元位置参数输出。
8、 一种光罩框架的自动布局装置，其特征在于，包括 参数获取模块，用于获取光罩框架参数和功能单元布局参数； 芯片生成模块，用于根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列；功能单元放置模块，用于根据光罩框架参数和功能单元布局参数，在光罩 框架中放置功能单元。
9、 根据权利要求8所述的光罩框架的自动布局装置，其特征在于，还包括 设置模块，用于设置光罩框架参数；布局参数创建模块，用于创建功能单元布局参数数据库。
10、 根据权利要求8或9所述的光罩框架的自动布局装置，其特征在于， 芯片生成模块，包括基准点确定子模块，用于根据所述光罩框架参数，确定布局基准点位置参数；主芯片放置子模块，用于将所述生成主芯片阵列放置在所述布局基准点位 置参数处。
11、 根据权利要求10所述的光罩框架的自动布局装置，其特征在于，当所 述的功能单元布局参数为光刻单元参数和工艺控制模块单元参数时，所述功能单元放置;f莫块，包括光刻单元放置子模块，用于根据布局基准点位置参数和光刻单元参数，获 取光刻单元位置参数，并按照所述光刻单元位置参数将所述光刻单元放置到光 罩框架中；工艺控制模块单元放置子模块，用于根据布局基准点位置参数和工艺控制 模块单元参数，获取工艺控制模块单元位置参数，并按照所述工艺控制模块单 元位置参数将所述工艺控制模块单元放置到光罩框架中。
12、根据权利要求11所述的光罩框架的自动布局装置，其特征在于，还包括输出单元，用于将所述光刻单元位置参数和工艺控制才莫块单元位置参数输出。
全文摘要
本发明公开了一种光罩框架的自动布局方法及装置，涉及半导体版图布局技术领域。为了解决现有技术中，在Mask Frame制作过程中，由于手工布局方式的繁琐复杂，所造成的大量人力资源浪费的问题而发明。本发明提供的光罩框架的自动布局方法，包括获取光罩框架参数和功能单元布局参数；根据所述光罩框架参数，在所述光罩框架中生成主芯片阵列；根据光罩框架参数和功能单元布局参数，在光罩框架中放置功能单元。采用本发明可以大大降低手工排版的繁琐程度节省大量的人力资源，而且还可以保持光罩框架布局风格一致。
文档编号G03F1/64GK101447000SQ20081024656
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月25日 优先权日2008年12月25日
发明者斌 郭, 马建霞 申请人:北大方正集团有限公司;深圳方正微电子有限公司