CN102930159A - 一种冗余金属填充方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冗余金属填充方法及装置，用于解决现有技术中的冗余金属填充方法填充金属量较大的问题。包括：沿电路版图的一角，将电路版图划分为多个小区域；计算各小区域内金属块的体积占小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；计算各小区域内的金属块的周长；按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长对各小区域进行冗余金属填充。该方法减少了冗余金属的填充量。

Description

一种冗余金属填充方法及装置

技术领域

本发明涉及集成电路版图中冗余金属填充领域，具体而言，涉及一种冗余金属填充方法及装置。

背景技术

冗余金属填充是IC(Integrated Circuit，集成电路)制造中应用改善表面平坦化的技术，它借助冗余金属来提高版图金属分布的均匀性，改善在CMP(化学机械研磨，Chemical Mechanical Polishing)后表面的平坦性，减小了碟形和侵蚀，进而提高产品的可靠性和良率。集成电路制造技术按照摩尔定律以每18个月集成度提高一倍的速度发展，但当集成电路的特征尺寸降到65纳米以下的时候，IC制造技术遇到了空前的挑战，表面不平坦性已经严重影响到了器件的性能和稳定性，冗余金属填充已经成为不可或缺的步骤。

对于IC制造技术来说，在65纳米以下最重要的问题是加工过程的变化。一些因素会影响到加工过程的变化，如平版印刷术，CMP等等。在CMP阶段，不均匀的金属分布导致金属以及内部绝缘体厚度的不一致，因此冗余金属被用来调节不均匀的金属分布，使金属层以及内部绝缘体的厚度一致，从而在CMP阶段达到更好的平坦化。不同的冗余金属填充方法会对表面平坦性造成不同的影响，同时，冗余金属的填充会引起DRC(Design Rule Check，设计规划检查)错误增加。在现行的冗余金属填充中，只考虑了版图金属分布均匀性的问题，对金属分布的低密度区域进行填充达到金属分布的高密度区的厚度，这样填充后的电路版图，整体的厚度趋向于金属分布的高密度区，填充金属的量较大，同时冗余金属本身对版图表面平坦性的会产生影响，由此会导致DRC错误增加的问题。

发明内容

本发明提供一种冗余金属填充方法及装置，用于解决现有技术中的冗余金属填充方法填充金属量较大的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种冗余金属填充方法，包括：沿电路版图的一角，将电路版图划分为多个小区域；计算各小区域内金属块的体积占小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；计算各小区域内的金属块的周长；对差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充。

其中，上述将电路版图划分为多个小区域包括：将电路版图划分为大小相等的多个方格。

进一步地，上述方法还包括：在计算各小区域内的金属块的周长之后，沿电路版图对角线方向移动第一预设步长，重新将电路版图划分为多个小区域，重新划分的小区域的个数与第一次划分的小区域的个数相同；计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值；统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；确定不大于预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；其中，对差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充包括：按照确定出的各小区域的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

进一步地，上述方法还包括：在计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值之后，再次沿电路版图的一角向电路版图的对角线方向移动第二预设步长，将电路版图划分为小区域面积二倍的多个小区域；计算再次划分后的各小区域的金属填充比率以及与其邻的各小区域的金属填充比率的差值。

其中，上述第一预设步长在水平方向上或垂直方向上的分量小于方格的边长。

其中，对差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充包括：将待填充的小区域划分为相等的两个部分；将划分后的两个部分分别按照与自身相邻的小区域的金属填充比率以及自身的金属块的周长进行冗余金属填充，以使填充后的两个部分与相邻小区域的金属填充比率均不大于预设值。

根据本发明的另一个方面，提供了一种冗余金属填充装置，包括：第一划分模块，用于沿电路版图的一角，将电路版图划分为多个小区域；第一计算模块，用于计算各小区域内金属块的体积占小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；第二计算模块，用于计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；第三计算模块，用于计算各小区域内的金属块的周长；第一填充模块，用于对差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充。

其中，上述第一划分模块包括：第一划分单元，用于将电路版图划分为大小相等的多个方格。

进一步地，上述装置还包括：第二划分模块，用于在计算各小区域内的金属块的周长之后，沿电路版图对角线方向移动第一预设步长，重新将电路版图划分为多个小区域，重新划分的小区域的个数与第一次划分的小区域的个数相同；第四计算模块，用于计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值；第一统计模块，用于统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；确定模块，用于确定不大于预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；第一填充模块包括：第一填充单元，用于按照确定出的各小区域的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

进一步地，上述装置还包括：第三划分模块，用于在计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值之后，再次沿电路版图的一角向电路版图的对角线方向移动第二预设步长，将电路版图划分为小区域面积二倍的多个小区域；第五计算模块，用于计算再次划分后的各小区域的金属填充比率以及与其邻的各小区域的金属填充比率的差值。

其中，上述第一填充模块包括：第二划分单元，用于将待填充的小区域划分为相等的两个部分；第二填充单元，用于将划分后的两个部分分别按照与自身相邻的小区域的金属填充比率以及自身的金属块的周长进行冗余金属填充，以使填充后的两个部分与相邻小区域的金属填充比率均不大于预设值。

本发明的技术方案，由于进行冗余金属填充时，通过计算划分后的各区域内的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充的差值，仅对差值大于预设值的小区域进行冗余金属填充，从而使各相邻小区的金属填充比率值趋向一个平均值，因此与现有技术的冗余金属填充方法相比明显减少了冗余金属的填充量。

附图说明

图1是本发明的冗余金属填充方法的流程图；

图2是本发明的另一种冗余金属填充方法的流程图；

图3是本发明的另一种冗余金属填充方法的流程图；

图4是本发明实例1中第一次对电路版图进行划分后的各方块的金属填充比率分布情况示意图；

图5是本发明实例1中进行冗余金属填充后各方块的金属填充比率分布情况示意图；

图6是本发明冗余金属填充装置的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明实施例作进一步详细的说明。

实施例1

图1是本发明的冗余金属填充方法的流程图。

如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101：沿电路版图的一角，将电路版图划分为多个小区域；

步骤102：计算各小区域内金属块的体积占小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；

步骤103：计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；

步骤104：计算各小区域内的金属块的周长；

步骤105：按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区的金属填充比率的差值以及金属块的周长对各小区域进行冗余金属填充。

为了便于对各小区域内的金属填充比率的计算，在上述步骤101中，可以将电路版图划分为大小相等的多个方格。

在上述步骤105中，具体可以按照确定出的各小区域的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充，根据实际的平坦化测量结果总结得出，当相邻小区域的金属填充比率的差值小于预设值时，该预设值应能使芯片的平坦化性在可接受的范围内，例如，此处可以将预设值设置为15％。这样进行冗余金属填充时，可以仅仅填充相邻小区间金属填充比率大于等于15％的小区域，在具体填充过程中以尽量减小各小区域间金属块周长差以及各小区域间金属填充率之差为原则对相邻小区域的金属填充比率大于预设值的小区域进行金属填充，进而使填充后的芯片表面更加平坦。

图2是本发明的另一种冗余金属填充方法的流程图。

为了避免受各方格所在区域内金属填充比率的影响，上述方法还可以重新划分电路版图，以改变各方格所在的区域，基于此，在上述步骤104之后，还可以包括如下步骤：

步骤201：沿电路版图对角线的方向移动第一预设步长，重新将电路版图划分为多个小区域，重新划分的小区域的个数与第一次划分的小区域的个数相同；

其中，该第一预设步长在水平方面或垂直方向的分量小于方格的边长，这样可以确保重新划分后的方格所在区域与之前所在区域不同。

步骤202：计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区与其相邻小区域的金属填充比率的差值；

步骤203：统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；

步骤204：确定不大于预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；

其中，在上述步骤203中，统计执行上述步骤103后得到的金属填充比率差值与步骤202中计算出的金属填充比率差值，确定出两次得到的差值中不大于预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块周长，由于这时各小区域的金属填充比率差距相对较小，需要填充的小区域较少，可以简化填充操作。

基于以上步骤201至步骤203，上述步骤105具体可以采用以下步骤205来代替：

步骤205：按照确定出的各小区域的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

为了避免在较小的区域内金属填充比率不能较好的体现电路版图大体的金属填充比率，上述方法还可以扩大划分的各小区域的面积，基于此，如图3所示，在上述步骤202之后，还可以包括以下步骤：

步骤301：再次沿电路版图的一角向电路版图的对角线方向移动第二预设步长，将电路版图划分为小区域面积二倍的多个小区域；

此处，根据上述记载可知，小区域具体可以是方格，这时可以通过改变小区域的边长，将其扩大为之前小区域边长的二倍，再次对电路版图进行划分，这样就可以实现将电路版图划分为面积为上述小区域面积二倍的多个小区域。由于划分后的小区域面积较大，因此此处相应增大预设步长的长度，具体地，步骤301中的第二预设步长的长度可以是上述第一预设步长长度的二倍。

步骤302：计算划分后的各小区域的金属填充比率以及与其邻的各小区域的金属填充比率的差值；

步骤203：统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；

步骤204：确定不大于预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；

步骤205：按照确定出的各小区的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

为了进一步缩小各相邻小区域的金属填充比率，在进行冗余金属填充时，可以将待填充的小区域划分为相等的两个部分；将划分后的两个部分分别按照与自身相邻的小区域的金属填充比率以及自身的金属块的周长进行冗余金属填充。

实例1

以下通过具体的实例对本发明的冗余金属填充方法进行进一步的说明：

需要说明的是，本实例中的金属填充比率为均为各方块内金属块的体积与划分的各方格区域容积的百分比的值。

首先根据电路版图的CMP的面积，从电路版图最左下角开始，将电路版图划分为20um*20um的多个方格，然后计算每个方格中金属的填充比率和周长，并计算相邻方格的金属填充比率的差值。图4示出了划分后的各方块的填充比率分布情况。按照预设步长，从电路版图最左下角开始，依次向上及向右延伸10um，然后再次将版图划分为多个20um*20um的方格，继续计算各方格内金属填充比率、金属块周长以及相邻方格的金属填充比率差值。确定多次计算得到的方块的金属填充比率差值中不大于15％的差值次数最多时各方块的金属填充比率以及金属块周长，按照此时的划分，对金属填充比率差值大于15％的方块，按照其自身的金属填充比率与相邻的方块的金属填充比率差值确定待填充的金属的填充比率，以使其与相邻的方块的金属填充比率差值不大于15％，按照其自身的金属块周长确定填充金属后金属块的周长，以使填充后的各方格内的金属块的周长与其相邻的金属块的周长差值尽量小。按照确定后的各方块的金属填充比率以及金属块的周长对各方块进行冗余金属填充。在具体填充时，可以将待填充的方块划分为相等的两个部分；将划分后的两部分分别按照与自身相邻的方块的金属填充比率以及自身金属块的周长进行填充。

图5示出了实例1进行冗余金属填充后各方块的金属填充比率分布。

考虑到20*20um方格相邻方格间金属填充比率的影响，从版图左下角开始，将版图划分为40um*40um的多个方格，然后计算各40um*40um的方格中金属填充比率及周长，然后从版图最左下角开始，依次向上及向右延伸20um，再次将版图划分为多个40um*40um的方格，再次计算这个40um*40um的方格中金属填充比率及周长，，确定计算得到的方块的金属填充比率差值中不大于15％的差值的次数最多时各方块的金属填充比率以及金属块周长，按照此时的划分，对金属填充比率差值大于15％的方块，按照其自身的金属填充比率与相邻的方块的金属填充比率差值确定待填充的金属的填充比率，以使其与相邻的方块的金属填充比率差值不大于15％，按照其自身的金属块周长确定填充金属后金属块的周长，以使填充后的各方格内的金属块的周长与其相邻的金属块的周长差值尽量小。

按照本发明的冗余金属填充方法进行冗余金属填充，因为充分考虑了划分的各区域与相邻区域间的金属填充比率，进行冗余金属填充时，按照相邻区域间的金属填充比率差不超过预设值的原则进行填充，使电路版图的金属填充比率尽量均匀，与现有技术的冗余金属填充方法相比，减小了碟形和侵蚀，同时尽可能的减少需要填充的金属量，相应的就会减少DRC的错误的可能性。

本发明还提供了一种冗余金属填充装置，图6是该冗余金属填充装置的结构框图。如图6所示，该冗余金属填充装置60包括以下组成部分：

第一划分模块61，用于沿电路版图的一角，将电路版图划分为多个小区域；

第一计算模块62，用于计算各小区域内金属块的体积占小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；

第二计算模块63，用于计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；

第三计算模块64，用于计算各小区域内的金属块的周长；

第一填充模块65，用于按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区的金属填充比率的差值以及金属块的周长对各小区域进行冗余金属填充。

其中，为了便于对各小区域内的金属填充比率的计算，上述第一划分模块61包括：第一划分单元，用于将电路版图划分为大小相等的多个方格。

为了避免受各方格所在区域内金属填充比率的影响，上述方法还可以重新划分电路版图，以改变各方格所在的区域，基于此，上述装置还可以包括：

第二划分模块，用于在计算的各小区域内金属块的体积占小区域的容积的比率之后，沿电路版图对角线方向移动第一预设步长，重新将电路版图划分为多个小区域，重新划分的小区域的个数与第一次划分的小区域的个数相同；

第四计算模块，用于计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区与其相邻小区域的金属填充比率的差值；

第一统计模块，用于分别统计两次计算出的多个差值中不大于预设值的个数，确定不大于预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；

第一填充模块包括：

第一填充单元，用于按照确定出的各小区的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

为了避免在较小的区域内金属填充比率不能较好的体现电路版图大体的金属填充比率，上述方法还可以扩大划分的各小区域的面积，基于此，上述装置还包括：

第三划分模块，用于在计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区与其相邻小区域的金属填充比率的差值之后，再次沿电路版图的一角向电路版图的对角线方向移动第二预设步长，将电路版图划分为小区域面积二倍的多个小区域；

第五计算模块，用于计算划分后的各小区域的金属填充比率以及与其邻的各小区域的金属填充比率的差值；

第二统计模块，用于统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；

确定模块，用于确定不大于预设值的填充比率差值个数最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及各小区域内的金属块的周长；

第一填充模块包括：

第二填充单元，用于按照确定出的各小区的金属填充比率以及金属块的周长对电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

为了进一步缩小各相邻小区域的金属填充比率，上述第一填充模块包括：

第二划分单元，用于将待填充的小区域划分为相等的两个部分；

第三填充单元，用于将划分后的两个部分分别按照与自身相邻的小区域的金属填充比率以及自身的金属块的周长进行冗余金属填充。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种冗余金属填充方法，其特征在于，包括：

沿电路版图的一角，将所述电路版图划分为多个小区域；

计算各小区域内金属块的体积占所述小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；

计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；

计算各小区域内的金属块的周长；

对所述差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述电路版图划分为多个小区域包括：

将所述电路版图划分为大小相等的多个方格。

3.根据权利要求2或1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在计算各小区域内的金属块的周长之后，沿所述电路版图对角线方向移动第一预设步长，重新将所述电路版图划分为多个小区域，所述重新划分的小区域的个数与第一次划分的小区域的个数相同；

计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值；

统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；

确定不大于所述预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；

所述对所述差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充包括：

按照确定出的各小区域的金属填充比率以及金属块的周长对所述电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值之后，

再次沿所述电路版图的一角向所述电路版图的对角线方向移动第二预设步长，将所述电路版图划分为所述小区域面积二倍的多个小区域；

计算再次划分后的各小区域的金属填充比率以及与其邻的各小区域的金属填充比率的差值。

5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述第一预设步长在水平方向上或垂直方向上的分量小于所述方格的边长。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充包括：

将待填充的小区域划分为相等的两个部分；

将划分后的两个部分分别按照与自身相邻的小区域的金属填充比率以及自身的金属块的周长进行冗余金属填充，以使填充后的两个部分与相邻小区域的金属填充比率均不大于所述预设值。

7.一种冗余金属填充装置，其特征在于，包括：

第一划分模块，用于沿电路版图的一角，将所述电路版图划分为多个小区域；

第一计算模块，用于计算各小区域内金属块的体积占所述小区域的容积的比率，以得到各小区域的金属填充比率；

第二计算模块，用于计算各小区域的金属填充比率与其相邻的小区域的金属填充比率的差值；

第三计算模块，用于计算各小区域内的金属块的周长；

第一填充模块，用于对所述差值中大于预设值的相邻小区域按照各小区域的金属填充比率与其相邻小区域的金属填充比率的差值以及金属块的周长进行冗余金属填充。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一划分模块包括：

第一划分单元，用于将所述电路版图划分为大小相等的多个方格。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二划分模块，用于在计算各小区域内的金属块的周长之后，沿所述电路版图对角线方向移动第一预设步长，重新将所述电路版图划分为多个小区域，所述重新划分的小区域的个数与第一次划分的小区域的个数相同；

第四计算模块，用于计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值；

第一统计模块，用于统计计算出的多个差值中不大于预设值的个数；

确定模块，用于确定不大于所述预设值的差值最多时，对应的各小区域的金属填充比率以及小区域内的金属块的周长；

所述第一填充模块包括：

第一填充单元，用于按照确定出的各小区域的金属填充比率以及金属块的周长对所述电路版图中金属填充比率差值大于预设值的相邻小区域进行冗余金属填充。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三划分模块，用于在计算重新划分后的各小区域内金属填充比率，以及各小区域与其相邻小区域的金属填充比率的差值之后，再次沿所述电路版图的一角向所述电路版图的对角线方向移动第二预设步长，将所述电路版图划分为所述小区域面积二倍的多个小区域；

第五计算模块，用于计算再次划分后的各小区域的金属填充比率以及与其邻的各小区域的金属填充比率的差值。

11.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一填充模块包括：

第二划分单元，用于将待填充的小区域划分为相等的两个部分；

第二填充单元，用于将划分后的两个部分分别按照与自身相邻的小区域的金属填充比率以及自身的金属块的周长进行冗余金属填充，以使填充后的两个部分与相邻小区域的金属填充比率均不大于所述预设值。

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