一种冗余图形添加方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种冗余图形添加方法。

背景技术

为了实现集成电路版图的均匀分布，以提高生产制造过程中依赖版图图形分布的相关工艺的工艺窗口，通常需要在版图设计定案后对图形分布稀疏区域进行冗余图形添加。

设计规则制定者即半导体制造工厂通常在设计规则中预先定义各层次冗余图形的形状、大小以及间隔并提供相应添加程序。

冗余图形通常在集成电路设计端由设计者在产品版图设计定案后使用半导体制造工厂提供的冗余图形添加程序进行添加或者在制造端由半导体制造工厂在生成光罩之前进行添加。

请参阅图4～图5，并结合参阅图6～图8，图4所述为现有冗余图形之第一添加方法流程图。图5所述为现有冗余图形之第二添加方法流程图。图6所示为原始版图结构示意图。图7所示为所述原始版图通过第一添加方法添加冗余图形后结构示意图。图8所示为所述原始版图通过第二添加方法添加冗余图形后结构示意图。其中，所述第一添加方法是在满足冗余图形设计规则的前提下最大限度的添加，这种添加方式往往会造成添加区域密度偏高，超出目标值，并且这种添加方式不能将相邻区域之间的密度梯度降到最低，如图7所示。

所述第二添加方法是在所述第一添加方法的基础上改进后的添加方式，在最大添加结束后，按照指定的规则，如密度的目标值或者密度范围，以及相邻填充区域的密度梯度限制等来调整添加冗余图形的数量，以此达到相邻添加区域之间的密度梯度。虽然所述第二添加方式可以最大限度的满足相邻添加区域之间的密度梯度，但是添加区域内部的冗余图形分布容易产生不均，造成添加区域内的局部密度梯度过大，如表1及图8所示，进而导致在后续工艺加工过程中产生制造缺陷，影响产品良率。

表1原始版图及冗余图形添加后不同添加区域密度及密度梯度对比

故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种冗余图形添加方法。

技术实现要素：

本发明是针对现有技术中，传统冗余图形添加方法往往会造成添加区域密度偏高，超出目标值，并且不能将相邻区域之间的密度梯度降到最低，或者即使可以最大限度的满足相邻添加区域之间的密度梯度，但是添加区域内部的冗余图形分布又容易产生不均，造成添加区域内的局部密度梯度过大，进而导致在后续工艺加工过程中产生制造缺陷，影响产品良率等提供一种冗余图形添加方法。

为实现本发明之目的，本发明提供一种冗余图形添加方法，所述冗余图形添加方法，包括：执行步骤s1：预定义冗余图形大小、间距，以及偏移；执行步骤s2：计算填充区域；执行步骤s3：冗余图形添加；执行步骤s4：将添加所述冗余图形后的版图按照预设窗口m×n大小进行切割；执行步骤s5：计算各切割窗口内冗余图形密度；执行步骤s6：计算各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值；执行步骤s7：以所述各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值为冗余图形补偿值，计算各切割窗口冗余图形密度改变量，进而获得冗余图形的缩小或放大之改变比率；执行步骤s8：对各切割窗口内添加的冗余图形按照所述冗余图形之改变比率进行缩小或者放大处理。

可选地，所述预定义之冗余图形的大小、间隔以图形密度目标值为基准进行预定义，且其值均介于设计规则中规定的最大值和最小值之间。

可选地，所述m×n大小之预设窗口为冗余图形处理的基本单元窗口，0＜m＜w，0＜n＜h，w为版图宽度，h为版图高度。

可选地，当切割窗口内的冗余图形和原始图形之图形密度和大于密度目标值时，对各切割窗口内的预添加冗余图形按照改变比率进行缩小处理。

可选地，当切割窗口内的冗余图形和原始图形之图形密度和小于密度目标值时，对各切割窗口内的预添加冗余图形按照改变比率进行放大处理。

可选地，当切割窗口内的冗余图形和原始图形之图形密度和等于密度目标值时，对各切割窗口内的预添加冗余图形不作处理，保持各切割窗口内的预添加冗余图形不变。

可选地，当冗余图形的补偿值超出设计规则中规定的最大允许范围时，则冗余图形的放大或缩小比率依据设计规则中规定的最大允许范围计算得出。

可选地，当冗余图形的补偿值小于或等于设计规则中规定的最大允许范围时，则冗余图形的放大或缩小比率依据补偿值计算得出。

综上所述，本发明冗余图形添加方法通过计算各切割窗口冗余图形密度改变量，进而获得冗余图形的缩小或放大之改变比率，以对所述预添加冗余图形进行整体缩小或放大处理，不仅能够将各切割窗口之间的密度梯度降低到合理的程度，而且极大的改善了各添加窗口内的冗余图形分布，避免了添加窗口内的冗余图形分布不均，提高产品良率。

附图说明

图1所示为本发明一种冗余图形添加方法的流程图；

图2(a)～2(b)所示为对所述冗余图形进行缩小处理的结构示意图；

图3(a)～3(b)所示为对所述冗余图形进行放大处理的结构示意图；

图4所述为现有冗余图形之第一添加方法流程图；

图5所述为现有冗余图形之第二添加方法流程图；

图6所示为原始版图结构示意图；

图7所示为所述原始版图通过第一添加方法添加冗余图形后结构示意图；

图8所示为所述原始版图通过第二添加方法添加冗余图形后结构示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。

为了实现集成电路版图的均匀分布，以提高生产制造过程中依赖版图图形分布的相关工艺的工艺窗口，通常需要在版图设计定案后对图形分布稀疏区域进行冗余图形添加。

设计规则制定者即半导体制造工厂通常在设计规则中预先定义各层次冗余图形的形状、大小以及间隔并提供相应添加程序。

冗余图形通常在集成电路设计端由设计者在产品版图设计定案后使用半导体制造工厂提供的冗余图形添加程序进行添加或者在制造端由半导体制造工厂在生成光罩之前进行添加。

请参阅图4～图5，并结合参阅图6～图8，图4所述为现有冗余图形之第一添加方法流程图。图5所述为现有冗余图形之第二添加方法流程图。图6所示为原始版图结构示意图。图7所示为所述原始版图通过第一添加方法添加冗余图形后结构示意图。图8所示为所述原始版图通过第二添加方法添加冗余图形后结构示意图。其中，所述第一添加方法是在满足冗余图形设计规则的前提下最大限度的添加，这种添加方式往往会造成添加区域密度偏高，超出目标值，并且这种添加方式不能将相邻区域之间的密度梯度降到最低，如图7所示。

所述第二添加方法是在所述第一添加方法的基础上改进后的添加方式，在最大添加结束后，按照指定的规则，如密度的目标值或者密度范围，以及相邻填充区域的密度梯度限制等来调整添加冗余图形的数量，以此达到相邻添加区域之间的密度梯度。虽然所述第二添加方式可以最大限度的满足相邻添加区域之间的密度梯度，但是添加区域内部的冗余图形分布容易产生不均，造成添加区域内的局部密度梯度过大，如图8所示，进而导致在后续工艺加工过程中产生制造缺陷，影响产品良率。

请参阅图1，图1所示为本发明一种冗余图形添加方法的流程图。所述冗余图形添加方法，包括：

执行步骤s1：预定义冗余图形大小、间距，以及偏移；

执行步骤s2：计算填充区域；

执行步骤s3：冗余图形添加；

执行步骤s4：将添加所述冗余图形后的版图按照预设窗口m×n大小进行切割；

执行步骤s5：计算各切割窗口内冗余图形密度；

执行步骤s6：计算各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值；

执行步骤s7：以所述各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值为冗余图形补偿值，计算各切割窗口冗余图形密度改变量，进而获得冗余图形的缩小或放大之改变比率；

执行步骤s8：对各切割窗口内添加的冗余图形按照所述冗余图形之改变比率进行缩小或者放大处理。

其中，所述预定义之冗余图形的大小、间隔以图形密度目标值为基准进行预定义，且其值均介于设计规则中规定的最大值和最小值之间。

明显地，所述m×n大小之预设窗口为冗余图形处理的基本单元窗口，其大小可不与冗余图形添加窗口相同，即可根据需要进行定义，亦即0＜m＜w，0＜n＜h；其中，w为版图宽度，h为版图高度。

作为本领域技术人员，容易理解地，当切割窗口内的冗余图形和原始图形之图形密度和大于密度目标值时，对各切割窗口内的预添加冗余图形按照改变比率进行缩小处理。当切割窗口内的冗余图形和原始图形之图形密度和小于密度目标值时，对各切割窗口内的预添加冗余图形按照改变比率进行放大处理。当切割窗口内的冗余图形和原始图形之图形密度和等于密度目标值时，对各切割窗口内的预添加冗余图形不作处理，保持各切割窗口内的预添加冗余图形不变。

为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式对所述冗余图形添加方法进行阐述。在具体实施方式中，所述冗余图形密度改变量等仅为列举，不应视为对本发明技术方案的限制。

请继续参阅图1，并结合参阅图2(a)～2(b)、图3(a)～3(b)，图2(a)～2(b)所示为对所述冗余图形进行缩小处理的结构示意图。图3(a)～3(b)所示为对所述冗余图形进行放大处理的结构示意图。所述冗余图形添加方法，包括：

执行步骤s1：预定义冗余图形大小、间距，以及偏移；

其中，所述预定义之冗余图形的大小、间隔以图形密度目标值为基准进行预定义，且其值均介于设计规则中规定的最大值和最小值之间。

执行步骤s2：计算填充区域；

执行步骤s3：冗余图形添加；

在本发明中，可按照现有工艺方式进行冗余图形添加，最大限度的将预定义的冗余图形添加到各添加区域内，与现有技术相同之处在此不予赘述。

执行步骤s4：将添加所述冗余图形后的版图按照预设窗口m×n大小进行切割；

明显地，所述m×n大小之预设窗口为冗余图形处理的基本单元窗口，其大小可不与冗余图形添加窗口相同，即可根据需要进行定义，亦即0＜m＜w，0＜n＜h；其中，w为版图宽度，h为版图高度。

执行步骤s5：计算各切割窗口内冗余图形密度；

执行步骤s6：计算各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值；

执行步骤s7：以所述各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值为冗余图形补偿值，计算各切割窗口冗余图形密度改变量，进而获得冗余图形的缩小或放大之改变比率；

显然地，当冗余图形的补偿值超出设计规则中规定的最大允许范围时，则冗余图形的放大或缩小比率依据设计规则中规定的最大允许范围计算得出；当冗余图形的补偿值小于或等于设计规则中规定的最大允许范围时，则冗余图形的放大或缩小比率依据补偿值计算得出。

执行步骤s8：对各切割窗口内添加的冗余图形按照所述冗余图形之改变比率进行缩小或者放大处理。

作为具体实施方式，为了便于阐述，定义密度目标值为dent，切割窗口w内的原始图形密度为deno，预添加冗余图形密度为dend，则所述各切割窗口内冗余图形和原始图形的图形密度和与密度目标值之间的差值：

δden＝|dent-(deno+dend)|

此差值即为密度补偿值。

第一实施方式

以(deno+dend)＞dent为例，作为第一实施方式。请参阅图2(a)～2(b)，图2(a)～2(b)所示为对所述冗余图形进行缩小处理的结构示意图。

当(deno+dend)＞dent时，需要对预添加冗余图形进行缩小处理，且期望的密度补偿值为δden。

这里假设单个预添加冗余图形的面积为：

sd＝len×lw

其中，lw为单个预添加冗余图形宽度；len为单个预添加冗余图形长度。

切割窗口w的面积为：

sw＝m×n

其中，m为切割窗口w的宽度；n为切割窗口w的高度。

则预添加冗余图形密度为：

dend＝n×sd/sw

其中，sd为单个预添加冗余图形面积；n为预添加冗余图形个数；sw为切割窗口w的面积。

由于设计规则中对图形最小的允许面积有所限制，假设图形最小的允许面积为smin，则最小允许图形在切割窗口w中的密度denmin为：

denmin＝smin/sw

其中，sw为切割窗口w的面积。

当deno＞dent，即原始图形密度已经大于密度目标值，预添加的冗余图形需按照最小图形允许面积进行缩小，即：

n×denmin＝n×(len×rs)×(lw×rs)/(m×n)

＝n×sd×rs²/sw

＝dend×rs²

计算可得：

rs＝{(n×denmin)/dend}^1/2

其中，denmin为最小允许图形在切割窗口w中的密度；dend为预添加冗余图形在切割窗口w中的密度；rs为缩小比率；n为预添加冗余图形个数。

当deno≤dent时，需要考虑以下两种情况：

(1)δden＞n×(dend-denmin)，即密度补偿值大于切割窗口内预添加冗余图形的最大密度允许缩小改变量，则预添加冗余图形按照最大允许缩小改变量进行缩小，与deno＞dent时相同，即：

rs＝{(n×denmin)/dend}^1/2

其中，denmin为最小允许图形在切割窗口w中的密度；dend为预添加冗余图形在切割窗口w中的密度；rs为缩小比率；n为预添加冗余图形个数。

(2)δden≤n×(dend-denmin)，即密度补偿值小于或等于切割窗口内预添加冗余图形的最大密度允许缩小改变量，则预添加冗余图形按照密度补偿值δden进行缩小。依据如下公式：

δden＝n×{(len×lw-(lw×rs)×(len×rs)}/(m×n)

＝n×{sd×(1-rs²)}/sw

＝dend×(1-rs²)

其中，sw为切割窗口w的面积；sd为单个预添加冗余图形面积；n为预添加冗余图形个数；rs为缩小比率；n为预添加冗余图形个数；dend为预添加冗余图形在切割窗口w中的密度。

计算可得：

rs＝{1-δden/dend}^1/2

则，如2(a)～2(b)所示，在上述条件下，需要对预添加冗余图形进行缩小处理。即，将具有主图形11a之版图10a上的预添加冗余图形12a进行缩小处理。

第二实施方式

以(deno+dend)＜dent为例，作为第二实施方式。请参阅图3(a)～3(b)，图3(a)～3(b)所示为对所述冗余图形进行放大处理的结构示意图。

当(deno+dend)＜dent时，需要对预添加冗余图形进行放大处理，且期望的密度补偿值为δden。

假设图形的最大允许面积为smax，则最大允许图形在切割窗口w中的密度denmax为：

denmax＝smax/sw

其中，sw为切割窗口w的面积。

当δden＞n×(denmax-dend)时，即密度补偿值大于切割窗口内预添加冗余图形的最大允许放大改变量，则预添加冗余图形按照最大允许放大量进行放大。依据如下公式：

n×denmax＝n×(lw×rs)×(len×rs)/(m×n)

＝n×sd×rs²/sw

＝dend×rs²

其中，denmax为最大允许图形在切割窗口w中的密度；dend为预添加冗余图形在切割窗口w中的密度；rs为放大比率；n为预添加冗余图形个数。

计算可得，

rs＝{(n×denmax)/dend}^1/2

当δden≤n×(denmax-dend)时，即密度补偿值小于或等于切割窗口内预添加冗余图形的最大允许放大改变量，则预添加冗余图形按照密度补偿值δden进行放大。依据如下公式：

δden＝n×{(len×rs)×(lw×rs)-len×lw}/(m×n)

＝n×{sd×(rs²-1)}/sw

＝dend×(rs²-1)

其中，sw为切割窗口w的面积；sd为单个预添加冗余图形面积；rs为放大比率；n为预添加冗余图形个数；dend为预添加冗余图形在切割窗口w内的密度。

计算可得，

rs＝{1+δden/dend}^1/2

则，如3(a)～3(b)所示，在上述条件下，需要对预添加冗余图形进行放大处理。即，将具有主图形11b之版图10b上的预添加冗余图形12b进行放大处理。

第三实施方式

以(deno+dend)＝dent为例，作为第三实施方式。

当(deno+dend)＝dent时，不需要对预添加冗余图形进行处理。亦即保持切割窗口内的预添加冗余图形不变。

显然地，本发明冗余图形添加方法通过计算各切割窗口冗余图形密度改变量，进而获得冗余图形的缩小或放大之改变比率，以对所述预添加冗余图形进行整体缩小或放大处理，不仅能够将各切割窗口之间的密度梯度降低到合理的程度，而且极大的改善了各添加窗口内的冗余图形分布，避免了添加窗口内的冗余图形分布不均，提高产品良率。

综上所述，本发明冗余图形添加方法通过计算各切割窗口冗余图形密度改变量，进而获得冗余图形的缩小或放大之改变比率，以对所述预添加冗余图形进行整体缩小或放大处理，不仅能够将各切割窗口之间的密度梯度降低到合理的程度，而且极大的改善了各添加窗口内的冗余图形分布，避免了添加窗口内的冗余图形分布不均，提高产品良率。

本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。