专利名称：一种加速cmp仿真的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路设计自动化领域，尤其涉及一种加速CMP仿真的方法和装置。
背景技术：
铜作为互连线的制造工艺需要在氧化材料淀积之后刻蚀互连沟槽和通孔；然后淀积有利于铜薄膜生长的薄势垒金属层做为种籽层；接下来，通过电化学电镀(ECP)的方法将铜淀积到互连沟槽和通孔；最后，去除沟槽和通孔之外的多余的铜，产生互连图形。化学机械抛光(CMP)是去除多余铜并实现硅片表面平坦化的技术。因此，在金属铜用做互连线的集成电路制造工艺中，针对硅片表面平坦化的CMP是工艺流程的重要步骤之一，但引入了额外的寄生电容。ECP和CMP工艺对物理版形非常敏感，因为铜淀积和去除与版形有关，图形变化会引起碟型凹陷、介质腐蚀和金属厚度波动等问题，进一步引起互连线电阻、电容波动，甚至后续光刻问题。在深亚微米工艺中，聚焦深度(DOF)的要求变得更为严格，芯片表面波动使得铜互连线的形状模糊不清。为了解决碟型凹陷、介质腐蚀和金属厚度波动等问题，集成电路设计人员和制造商通过置入哑金属填充，使图形密度均勻化，从而减少碟型凹陷和介质腐蚀。CMP仿真是预测芯片表面厚度均勻性的有效方法，在实际制造之前基于ECP和CMP 模型可以预测碟型凹陷、介质腐蚀和金属厚度波动。
芯片设计在规模上呈现系统级芯片(SOC)和网络级芯片(NOC)趋势，片上器件数达到亿级、十亿级、甚至百亿量级，金属互连线的数量更在器件数量的几倍以上，其对应的物理版图数据达到几十( (IO9比特)，甚至几百( ，在如此规模的物理版图上进行CMP仿真是一个很费时间的任务，在物理设计-CMP仿真-修正-再仿真-再修正这样一个迭代过程中，CMP仿真的速度是影响集成电路设计周期的重要因素之一，传统的串行和并行CMP仿真需要对集成电路版图的每一微小区域作出详细的复杂仿真计算，因此速度比较慢，制约了设计效率的提高。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种加速CMP仿真的方法和装置。本发明提供了一种加速CMP仿真的方法，包括 步骤1，将物理版图划分为若干区域；
步骤2，利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列； 步骤3，选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真； 步骤4，根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用。在一个示例中，步骤1包括
步骤10，将金属层号相同的图形放在同一个集合内；步骤11，对同一个集合内的图形划分为Nrow行和Nco 1列的区域，Nrow和Nco 1均为正整数；最小单位的方格为内区域；
步骤12，将内区域往外拓展至临近的掩膜图形得到的方格做为外区域。在一个示例中，步骤2包括
步骤20，对各外区域内的图形进行坐标变换并排序；
步骤21，对各外区域内的图形进行几何同构以构造几何同构序列；
步骤22，以几何同构序列中的第一个外区域内的图形构造待仿真区域序列。在一个示例中，步骤4包括对每一几何同构序列，根据几何同构序列中的第一个外区域的图形与几何同构序列中的其他区域内的图形之间的几何变换关系，复用第一个外区域的图形的仿真计算结果；几何变换包括旋转变换、轴对称变换和平移变化。在一个示例中，步骤20中，根据坐标变换后的坐标值对图形进行排序。在一个示例中，步骤21中，几何同构包括直接几何同构和间接几何同构；若两个图形的坐标相同则为直接几何同构，若两个图形的坐标经过镜像和/或旋转之后的坐标相同则为间接几何同构。在一个示例中，步骤3中，以外区域内的图形为仿真目标，但仅生成内区域内的图形的CMP仿真结果；
步骤4中，复用内区域内的图形的CMP仿真结果。本发明提供了一种加速CMP仿真的装置，包括
物理版图区域划分单元，用于将物理版图划分为若干区域；
图形几何同构检测单元，用于利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列；
CMP仿真单元，用于选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真； 复用单元，用于根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用。本发明通过物理版图区域划分、区域内图形几何同构、区域内的CMP仿真、区域 CMP仿真数据的复用，以提高对全芯片的CMP仿真速度，缩短对全芯片的CMP仿真时间；以图形同构方式合并CMP仿真任务，基于图形同构对相同的物理版图CMP仿真任务进行一次计算，复用其CMP仿真结果，从而通过减少CMP仿真任务数量提高对全芯片的CMP仿真速度。
下面结合附图来对本发明作进一步详细说明，其中 图1是加速CMP仿真的方法流程图2是物理版图区域划分流程图3A是按照图形在平面内的几何位置信息进行划分示意图； 图3B是区域划分调整示意图； 图4是区域内图形几何检测流程图； 图5是区域CMP仿真流程图； 图6是区域CMP仿真结果数据的复用示意图； 图7是加速CMP仿真的装置示意图。
具体实施例方式在集成电路物理设计中，局部区域之间设计图形有很大的相同性，这种相同性决定了局部区域之间的CMP计算过程和计算结果的相同性，计算结果的复用可以有效地减少复杂的仿真计算任务，在不牺牲仿真精度的条件下提高芯片整体CMP仿真速度。本发明通过物理版图区域划分、区域内图形几何同构、区域内的CMP仿真、区域CMP仿真数据的复用， 对不同区域以并行方式进行CMP仿真以提高对全芯片的CMP仿真速度，缩短对全芯片的CMP 仿真时间；以图形同构方式合并CMP仿真任务，基于图形同构对相同的物理版图CMP仿真任务进行一次计算，复用其CMP仿真结果，从而通过减少CMP仿真任务数量提高对全芯片的 CMP仿真速度。本发明提供了一种加速CMP仿真的方法，主要包括物理版图区域划分，区域内图形几何同构，区域内的CMP仿真以及区域CMP仿真数据的复用。参见图1，本发明实施例提供的加速CMP仿真的方法包括 步骤S101，将物理版图划分为若干区域；
步骤S102，利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列； 步骤S103，选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真； 步骤S104，根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用。如图2所示，步骤S101，主要包括 步骤S10101，层次划分；
步骤S10102，区域粗划分； 步骤S10103，区域划分调整。其中，步骤SlOlOl层次划分是按照集成电路制造工艺中的金属层，如第一金属层Ml至第十二金属层M12进行划分，该步骤的划分原则是遍历物理版图数据，保留金属图形数据，金属层号相同的图形放在同一个集合之内，而金属层号不同的图形放在不同的集合之内；
步骤S10102区域粗划分对金属层数据，即同一个集合内的金属图形数据，按照图形在平面内的几何位置信息进行划分将整个金属层划分Nrow行和Ncol列，构成 NrowXNcol格点区域，如图3A所示；
步骤S10103区域划分调整如图:3B所示，以上一步得到的NrowXNcol格点的对应的区域A、B作为参考，将区域边框301向外延展，将物理版图掩膜图形宽度方向被切部分包含在原区域边框向外延展之后的新的边框302之内，边框所覆盖的区域为内区域303;继续外延边框至内边框附近直接临近的掩膜图形部分尽在边框之内，该边框所覆盖的区域为外区域304。集合内的金属图形属于某个格点区域部分，就将该部分金属图形置入对应格点区域对应的金属图形子集。参见图4，步骤S102区域内图形几何检测主要包括 步骤S10201，区域原点的确定；
步骤S10202，区域内图形点的坐标变换； 步骤S10203，区域内图形的排序； 步骤S10204，区域内图形几何同构；步骤S10205，构造区域同构序列，记录同构区域之间的几何变换关系； 步骤S10206，以每一区域同构序列中的第一个区域构造待仿真区域序列。其中，步骤S10201区域原点的确定遍历格点区域内的金属图形，寻找图形坐标点的最小X坐标值xmin和最小Y坐标值ymin，以(xmin，ymin)做为该区域的原点；
步骤S10202区域内图形点的坐标变换以(xmin，ymin)做为该区域的原点，对格点区域内的金属图形数据作相对位置变换，新坐标值的为(xnew = xold - xmin, ynew = yold -ymin), xold和yold为原坐标值，记录变换Tl ；
步骤S10203区域内图形的排序根据格点区域内金属图形新坐标值确定每一金属图形的最小X坐标值从小到大顺序排序，对最小X值相同的金属图形按照最小Y坐标值从小到大的顺序排序，对最小X坐标值和最小Y坐标值均相同的金属图形按照次最小X坐标值从小到大顺序排序，对最小X坐标值、最小Y坐标值和次最小X坐标值均相同的金属图形按照次最小Y坐标值从小到大顺序排序，以此类推，直至格点区域内的全部金属图形的顺序完全确定；
步骤S10204区域之间几何同构分为直接几何同构和变换之后的几何同构，若两个格点区域内的金属图形在步骤S10203之后金属图形按照排定的顺序对应匹配(对应几何点的坐标值相同)，则为直接几何同构，并记录区域之间匹配图形之间的坐标变换关系T2和匹配图形之间的映射关系；
对直接几何同构失败的两个区域，对后一个区域进行几何镜像和旋转变换 MNR90, MNR180, MNR270, MXRO, MXR90, MXR180, MXR270, MYRO，MYR90, MYR180, MYR270,
其中丽表示无镜像，MX表示X轴镜像，MY表示Y轴镜像，RO表示逆时针旋转0度，R90 表示逆时针旋转90度，R180表示逆时针旋转180度，R270表示逆时针旋转270度。并对该区域执行步骤S10301、步骤S10302、步骤S10303，然后判断变换之后的区域与前一格区域是否直接同构，若是，则原来的两个区域为间接几何同构，记录变换关系T3和匹配图形之间的映射关系；
步骤S10205构造区域同构序列将几何同构的区域置于同一个同构列表，区域电学不同构的区域置于不同区域列表，从而构造若干区域同构列表并记录同构区域之间的几何变换关系T2/T3 ；
步骤S10206以每一区域同构序列中的第一个区域构造待仿真区域序列对于一个同构区域列表中的众多区域，仅需对其中一个区域进行繁杂、详细的仿真计算，该列表中其它区域的填充可以利用前面的详细计算结果并辅助以简单的几何变换即可，因此为了简化仿真计算仅以每一区域同构序列中的第一个区域构造待仿真区域序列，以便对这些区域进行详细的仿真计算。需要特别注意的是，步骤S102以外区域内的全部物理版图掩膜图形为对象。参见图5，步骤S103区域CMP仿真，主要包括 步骤10301，仿真数据提取；
步骤10302，ECP仿真； 步骤10303，CMP仿真。其中，步骤10301仿真数据提取提取区域内物理版图中互连线的宽度和铜密度作为ECP和CMP工艺模型的参数；
步骤10302 ECP仿真ECP仿真基于ECP模型计算铜的厚度变化，ECP模型主要使用线宽和线间距两个参数；
步骤10303 CMP仿真CMP仿真基于CMP模型进行，在每一仿真时间点上，全局仿真计算和局部仿真计算交替进行。全局仿真计算每一元胞的压力分布，每一元胞有两个高度值，即上表面高度和下表面高度；局部仿真根据前面计算的压力分布计算上、下表面的去除速率，然后局部仿真基于前面计算得到的每一元胞的去除速率更新上、下表面的高度值。需要特别注意的是，步骤S103以“外区域”内的全部物理版图掩膜图形为仿真目标，但最终仅生成“内区域”内的全部物理版图掩膜图形的CMP仿真结果，因为“外区域”中除“内区域”之外的物理版图掩膜图形的CMP仿真还受到“外区域”之外物理版图掩膜图形的影响，因此仅生成“内区域”内的全部物理版图掩膜图形的CMP仿真结果。参见图6，步骤S104区域CMP仿真结果数据的复用，应用于对每一区域同构序列， 从第2个区域开始，根据该区域与序列内第一个区域的几何变换关系T2/T3，复用第一个区域的仿真计算结果数据，从而得到该区域的CMP仿真图形。具体几何变换在此不作详细描述。根据第一区域和当前区域之间的位置变换关系，对第一个区域的仿真数据给出的图形进行以下步骤的几何变换
步骤10401，根据T3中的R0/R90/R180/R270进行旋转变换； 步骤10402，根据T3中的MN/MX/MY进行轴对称变换； 步骤10403，根据Tl和Tl，的左下角坐标值进行平移变化。其中， R0:无旋转； R90 旋转90度； R180 旋转180度； R270 旋转270度 MN 无镜像
MX: X轴镜像 MY: Y轴镜像。需要特别注意的是，步骤S104仅复用“内区域”内的全部物理版图掩膜图形的CMP 仿真结果，因为“内区域”之外的物理版图掩膜图形的CMP仿真还受到“外区域”之外物理版图掩膜图形的影响。本发明提供了一种基于区域几何同构加速CMP仿真的装置，该装置包括
物理版图区域划分单元，用于对物理版图进行区域划分，划分为数百甚至数十万个区
域；
区域内图形几何同构单元，用于利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列；
区域内CMP仿真单元，用于选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真； 区域CMP仿真结果数据的复用单元，用于根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用；复用指定区域内的CMP仿真数据，根据该区域之间的几何变换关系，对其进行以下几何变换，得到该区域的CMP仿真后图形数据。
参见图7，本发明实施提供的一种基于区域几何同构加速CMP仿真的装置包括物理版图区域划分单元U101、区域内图形几何同构检测单元U102、区域内CMP仿真单元U103、 以及区域CMP仿真结果数据的复用单元U104。本发明实施例在基于区域几何同构加速CMP仿真时，物理版图区域划分单元 U101，用于对物理版图进行区域划分，划分为数百甚至数十万个区域；区域内图形几何同构检测单元U102，用于判断区域之间其内部图形是否几何上同构；区域内CMP仿真单元U103， 用于以CMP模型对区域内的物理几何图形进行CMP仿真，得到CMP之后的实际物理图形；区域CMP仿真结果数据的复用单元U104，用于复用指定区域内的CMP仿真结果数据，根据该区域之间的几何变换关系，对其进行以下几何变换，得到该区域的CMP之后的实际物理图形。以上所述仅为本发明的优选实施方式，但本发明保护范围并不局限于此。任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，均可对其进行适当的改变或变化，而这种改变或变化都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种加速CMP仿真的方法，其特征在于，包括 步骤1，将物理版图划分为若干区域；步骤2，利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列； 步骤3，选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真； 步骤4，根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用。
2.如权利要求1所述的加速CMP仿真的方法，其特征在于，步骤1包括 步骤10，将金属层号相同的图形放在同一个集合内；步骤11，对同一个集合内的图形划分为Nrow行和Nco 1列的区域，Nrow和Nco 1均为正整数；最小单位的方格为内区域；步骤12，将内区域往外拓展至临近的掩膜图形得到的方格做为外区域。
3.如权利要求2所述的加速CMP仿真的方法，其特征在于，步骤2包括 步骤20，对各外区域内的图形进行坐标变换并排序；步骤21，对各外区域内的图形进行几何同构以构造几何同构序列； 步骤22，以几何同构序列中的第一个外区域内的图形构造待仿真区域序列。
4.如权利要求3所述的加速CMP仿真的方法，其特征在于，步骤4包括对每一几何同构序列，根据几何同构序列中的第一个外区域的图形与几何同构序列中的其他区域内的图形之间的几何变换关系，复用第一个外区域的图形的仿真计算结果；几何变换包括旋转变换、轴对称变换和平移变化。
5.如权利要求3所述的加速CMP仿真的方法，其特征在于，步骤20中，根据坐标变换后的坐标值对图形进行排序。
6.如权利要求5所述的加速CMP仿真的方法，其特征在于，步骤21中，几何同构包括直接几何同构和间接几何同构；若两个图形的坐标相同则为直接几何同构，若两个图形的坐标经过镜像和/或旋转之后的坐标相同则为间接几何同构。
7.如权利要求3所述的加速CMP仿真的方法，其特征在于，步骤3中，以外区域内的图形为仿真目标，但仅生成内区域内的图形的CMP仿真结果；步骤4中，复用内区域内的图形的CMP仿真结果。
8.一种加速CMP仿真的装置，其特征在于，包括物理版图区域划分单元，用于将物理版图划分为若干区域；图形几何同构单元，用于利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列；CMP仿真单元，用于选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真； 复用单元，用于根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用。
全文摘要
本发明公开了一种加速CMP仿真的方法和装置。该加速CMP仿真的方法包括步骤1，将物理版图划分为若干区域；步骤2，利用几何同构将所述若干区域内的图形划分为不同的几何同构序列；步骤3，选取几何同构序列中的一个区域内的图形进行CMP仿真；步骤4，根据仿真数据对几何同构序列中的其他区域内的图形进行复用。本发明通过物理版图区域划分、区域内图形几何同构、区域内的CMP仿真、区域CMP仿真数据的复用，以提高对全芯片的CMP仿真速度，缩短对全芯片的CMP仿真时间；以图形同构方式合并CMP仿真任务，基于图形同构对相同的物理版图CMP仿真任务进行一次计算，复用其CMP仿真结果，从而通过减少CMP仿真任务数量提高对全芯片的CMP仿真速度。
文档编号G06F17/50GK102508981SQ20111037998
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月25日 优先权日2011年11月25日
发明者吴玉平, 阮文彪, 陈岚 申请人:中国科学院微电子研究所