專利名稱：：一種快速提取版圖關(guān)鍵面積的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及集成電路計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，特別涉及一種快速提取集成電路版圖關(guān)鍵面積的方法。
背景技術(shù)：
：集成電路的制造效益完全取決于其生產(chǎn)成品率.尤其在先進(jìn)工藝下(150nm以下)，如何提高成品率至關(guān)重要。目前，人們對(duì)成品率作了大量的研究，基于關(guān)鍵面積的概念提出了許多可用于預(yù)測(cè)集成電路制造成品率的模型并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬。在這些方法中，蒙特卡羅(MONTECARLO)方法因其效果好速度快被廣泛采用，如公開號(hào)為CN101183399A、名稱為"一種分析和提高半導(dǎo)體生產(chǎn)線的成品率的方法"的中國(guó)專利公開了一種分析和提高半導(dǎo)體生產(chǎn)線的成品率的方法，該方法先假設(shè)某一尺寸大小的缺陷圖形，然后應(yīng)用適當(dāng)?shù)姆植寄M缺陷落到集成電路版圖上，最后統(tǒng)計(jì)缺陷造成版圖失效的比例，乘上版圖面積從而計(jì)算出關(guān)鍵面積并建立成品率預(yù)測(cè)模型。為了判斷模擬的缺陷圖形是否造成版圖失效，需要遍歷版圖結(jié)構(gòu)提取與缺陷重疊的單元，然后驗(yàn)證是否造成開路或短路，即圖形造成分割或合并，最終統(tǒng)計(jì)出失效缺陷比例。由于基于蒙特卡羅的統(tǒng)計(jì)方法只有在樣本數(shù)達(dá)到特定數(shù)量的情況下才能獲得好的效果，因此模擬缺陷數(shù)往往很大，需要反復(fù)實(shí)施上述判斷過程，造成嚴(yán)重的性能瓶頸。再者，傳統(tǒng)的版圖工具一般采用對(duì)版圖中的所有單元數(shù)據(jù)"打散(flatten)"的方式進(jìn)行版圖驗(yàn)證，在深亞微米工藝下，版圖中的圖形已經(jīng)達(dá)到十億(1G)的數(shù)量級(jí)，采用打散方式需要對(duì)版圖中所有的數(shù)據(jù)逐個(gè)驗(yàn)證，在時(shí)間和空間效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求，甚至不可能完成。即使采用"層次(hierarchical)"的方式進(jìn)行版圖驗(yàn)證(即對(duì)版圖中相同單元重復(fù)出現(xiàn)多次的數(shù)據(jù)只檢查一次)可以在一定程度上提高時(shí)間和空間效率。如圖1所示，為集成電路的典型的版圖結(jié)構(gòu)。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，集成電路版圖數(shù)據(jù)被表示為樹結(jié)構(gòu)，由于集成電路版圖差異非常大，所表示的版圖數(shù)據(jù)通常為無序樹，無法使用特殊樹的成熟算法完成搜索功能。而且，在建立成品率預(yù)測(cè)模型時(shí)，為了驗(yàn)證模擬的缺陷圖形是否造成失效，需要遍歷版圖樹提取出所有與缺陷多邊形重合的圖形，然而，現(xiàn)在隨著版圖工藝尺寸減小，面積不斷增大，版圖層次的增多，規(guī)模的擴(kuò)大以及復(fù)雜度的增加，造成集成電路基本圖形單元數(shù)量級(jí)成億計(jì)算，因此版圖樹的深度與廣度也非常之大，常規(guī)的廣度遍歷算法或深度遍歷算法無法在有效時(shí)間和空間范圍內(nèi)完成該步驟。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提出一種快速提取版圖關(guān)鍵面積的方法，在有效時(shí)間和空間范圍內(nèi)完成對(duì)深度與廣度非常大的版圖樹中所有與缺陷多邊形重合的圖形的快速提取，計(jì)算出版圖關(guān)鍵面積，并用于指導(dǎo)在實(shí)際集成電路生產(chǎn)中提高成品率。本發(fā)明方法運(yùn)用對(duì)集成電路版圖的基本圖形單元進(jìn)行先分類后分層遍歷版圖樹提取出所有與缺陷多邊形重合的圖形的方式?！N快速提取版圖關(guān)鍵面積的方法，包括以下步驟(1)提取版圖數(shù)據(jù)特征，對(duì)基本圖形單元按照polygon類和instance類分別處理，其中polygon為多邊形，instance為實(shí)例，即多邊形的聚合體；每個(gè)多邊形都具有層屬性用來表示不同的工藝步驟，實(shí)例通常以陣列的形式遞歸引用多邊形形成整個(gè)集成電路版圖。(2)若基本圖形單元為polygon類A、提取polygon類每個(gè)基本圖形單元的位置和尺寸信息，并將polygon類基本圖形單元?jiǎng)澐殖瑟?dú)立的層區(qū)，對(duì)于每個(gè)層區(qū)，建立層區(qū)索引表；B、對(duì)polygon類劃分的每個(gè)層區(qū)利用分散度模型確定最佳分塊方向，利用均衡模型尋找最適宜分塊邊界并劃分塊區(qū)，建立多邊形區(qū)塊索引表；(3)若基本圖形單元為instance類C、提取各instance的位置和尺寸信息，對(duì)各instance根據(jù)分散度模型確定分塊方向，根據(jù)均衡模型尋找最適宜分塊邊界劃分塊區(qū)并建立instance第一層塊區(qū)索引表；D、對(duì)第一層各塊區(qū)內(nèi)的基本圖形單元按照polygon類和instance類進(jìn)行分類，對(duì)polygon類基本圖形單元?jiǎng)澐殖瑟?dú)立的層區(qū)，建立各自的層區(qū)索引表，并對(duì)每個(gè)層區(qū)劃分塊區(qū)，建立各自的多邊形區(qū)塊索引表；對(duì)instance類遞歸處理，重復(fù)上述步驟，直到遍歷所有層塊區(qū)，完成instance各層塊區(qū)的多級(jí)索引表；(4)將得到的層區(qū)索引表、多邊形區(qū)塊索引表、第一層塊區(qū)索引表、多級(jí)索引表綜合建立最終的類區(qū)索引表；(5)隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝缺陷分析統(tǒng)計(jì)影響，利用建立的類區(qū)索引表提取版圖關(guān)鍵面積。所述的利用分散度模型確定對(duì)所分的層區(qū)的最佳分塊方法為polygon類劃分的每個(gè)圖層內(nèi)的基本圖形單元在超過一定數(shù)量級(jí)時(shí)利用快速搜索算法依然達(dá)不到滿意效率，因此需要進(jìn)一步對(duì)層區(qū)進(jìn)行分塊建立次級(jí)索引表。對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的版圖來說，如何分塊是建立性能良好的多級(jí)索引表并提高速度的關(guān)鍵。分塊過程涉及兩步，確定最佳分塊方向和尋找最適宜塊邊界。對(duì)于最佳分塊方向的確定，本發(fā)明通過分散度模型來判斷并選出最佳分塊方向，分散度模型為/(X)=J]/『,(0其中f(x)為分散度因數(shù)，x為分塊方向，即水平方向或垂直方向。D,(i)表示第i個(gè)多邊形位置到參考位置的間隔，參考位置通常取邊界多邊形，W^)表示第i個(gè)多邊形在掃描方向上的尺寸，ai為Dx(i)的權(quán)重因數(shù)，Pi為W,(i)的權(quán)重因數(shù)，n為多邊形的個(gè)數(shù)，取正整數(shù)，iGn。如圖2不同版圖的分散度模型對(duì)比示意圖圖2(A)為適合做垂直方向分塊的版圖模型，圖2(B)為適合做水平方向分塊的版圖模型，圖2(C)為含有特殊多邊形結(jié)構(gòu)的版圖模型。從圖2(A)、圖2(B)的模型可以看出，Dx(i)越大，W^)越小則版圖的分散性越好，即f(x)越大則越適合作為分塊方向。上述分散度模型中權(quán)重因數(shù)ai、13i的詳細(xì)表示為ax(i)=gl(Dx(i))，ex(i)=g2(Wx(i))權(quán)重因數(shù)表示不同間隔和尺寸對(duì)整個(gè)模型的影B向，由于D^)/W,(i)僅僅反映了間隔和尺寸的相對(duì)比例，而事實(shí)上由于按照位置分塊，圖形間隔對(duì)版圖分散性的影響更佳值得關(guān)注，因此可以根據(jù)實(shí)際情況取不同的間隔權(quán)重及尺寸權(quán)重。舉例說明，如圖2(C)，由于狹長(zhǎng)多邊形的存在，若不是用權(quán)重因數(shù)，則會(huì)得出f(x)>f(y)并確定水平分塊方向，而事實(shí)上該版圖確定垂直分塊更加均衡。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)，原則上0.9<ex(i)<=ax(i)<1.1，且當(dāng)D^)，(i)過大時(shí)將權(quán)重因數(shù)值零的策略會(huì)得到較好的效果。對(duì)于尋找最適宜塊邊界，可以采取兩種方式，等距分塊和均勻分塊。如圖3所示為等距分塊方式與均勻分塊方式的分塊效果對(duì)比示意圖。等距分塊，即將所有多邊形分割到若干個(gè)距離相等的位置區(qū)間，使每個(gè)區(qū)間的距離保持一致，分塊效果如圖3左邊圖形所示。該方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行速度快，而且在版圖均衡情況下效果好。但該方法的缺點(diǎn)在于版圖不均衡情況下，容易使得每個(gè)區(qū)間所裝的多變形數(shù)差異過大，在極端情況下反而需要增加比較過程。均勻分塊，即將所有多邊形按照位置序列分割到若干個(gè)數(shù)量相等的位置區(qū)間，使每個(gè)區(qū)間內(nèi)包含的多邊形數(shù)保持一致，分塊效果如圖3右邊圖形所示。該方法對(duì)于任意版圖都具有良好的均衡性能，但需要對(duì)所有多邊形位置進(jìn)行排序，因此在運(yùn)行速度上無法達(dá)到等距劃分塊一樣滿意的效果。本發(fā)明利用方差分析原理建立一種均衡模型用以衡量等距分塊，若達(dá)不到要求，則進(jìn)一步使用均勻分塊。采用等距方式，動(dòng)態(tài)調(diào)整的方法能夠確定最優(yōu)分塊邊界，兼顧了均衡性和速度。均衡模型為、S(M,.-M。ve，):'=1其中，y為均衡度，N為塊區(qū)數(shù)，M為多邊形總數(shù)，N、M取正整數(shù)，Mi為第i個(gè)塊區(qū)內(nèi)的多邊形數(shù)，MavCT，為均勻分塊所得塊區(qū)內(nèi)的多邊形數(shù)，即MavCTage=M/N。在完全均衡情況下，y等于零，完全不均衡情況下，即有所有多邊形均放置于一個(gè)塊區(qū)內(nèi)，則y等于^1。y越小，表明等距劃分的均衡性越好，反之則說明均衡性較差。實(shí)際運(yùn)用該模型時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的值，通?？梢赃x擇0.20.3的范圍作為取舍標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)大于該范圍時(shí)表明等距分塊的均衡性能不達(dá)標(biāo)，需要使用均勻分塊來進(jìn)一步優(yōu)化分塊過程。提取版圖關(guān)鍵面積時(shí)，利用蒙特卡羅方法隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝缺陷，分析統(tǒng)計(jì)影響；根據(jù)缺陷圖形的工藝屬性鎖定已建立的類區(qū)及層區(qū)；根據(jù)各步驟中尋找的分塊邊界利用建立的類區(qū)索引邊搜索鎖定塊區(qū)內(nèi)的所有與缺陷圖形重疊的基本圖形單元，判斷是否失效；遞歸提取所有基本圖形單元，獲得與缺陷圖形重疊的所有版圖基本圖形單元并驗(yàn)證是否失效，計(jì)算得出版圖關(guān)鍵面積。有益效果本發(fā)明通過建立分塊有序多級(jí)索引表的方法來實(shí)現(xiàn)版圖關(guān)鍵面積的快速提取，在效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過打平方法及傳統(tǒng)的層次方法。傳統(tǒng)的索引方式在動(dòng)態(tài)調(diào)整情況下優(yōu)勢(shì)將不復(fù)存在，而成品率預(yù)測(cè)過程不會(huì)影響版圖的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，因此只需建立靜態(tài)索引不需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整，效率極高。另一方面，在預(yù)測(cè)先進(jìn)工藝下集成電路版圖成品率時(shí)，利用蒙特卡羅統(tǒng)計(jì)方法模擬的缺陷數(shù)量級(jí)在K以上，因此建立該靜態(tài)分塊有序多級(jí)索引表的過程與整個(gè)預(yù)測(cè)過程比較起來幾乎可以忽略不計(jì)。在億級(jí)版圖大小情況下，傳統(tǒng)的算法往往需要數(shù)星期，無法商業(yè)化應(yīng)用，而本發(fā)明算法可以使軟件運(yùn)行時(shí)間縮短數(shù)百倍，應(yīng)用到實(shí)際產(chǎn)品生產(chǎn)中，可以為國(guó)內(nèi)外的集成電路生產(chǎn)工廠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。圖1為典型的集成電路層次版圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為不同版圖的分散度模型對(duì)比示意圖；圖3為等距分塊方式與均勻分塊方式的分塊效果對(duì)比示意圖；圖4為本發(fā)明方法的流程圖；圖5為本發(fā)明分塊有序多級(jí)索引表的建立流程圖；圖6為本發(fā)明建立的分塊有序的多級(jí)索引表示意圖。具體實(shí)施例方式圖4本發(fā)明方法的流程圖，該方法在具體操作中主要為四個(gè)步驟，即提取版圖信息、建立分塊有序多級(jí)索引表、隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝缺陷分析統(tǒng)計(jì)影響、利用分塊有序多級(jí)索引表計(jì)算關(guān)鍵面積；其中的技術(shù)關(guān)鍵在于分塊有序的多級(jí)索引表。圖5所示為本發(fā)明分塊有序多級(jí)索引表的建立流程圖。下面結(jié)合圖5以設(shè)計(jì)尺寸為0.25um的版圖為例具體說明如何建立分塊有序的多級(jí)索引表。(1)遍歷版圖樹，提取該版圖包含的所有圖層，存儲(chǔ)圖層編號(hào)，如P0LY，DIFF，ME1，CT分別編號(hào)為1，2，3，4等，以節(jié)省存儲(chǔ)空間。(2)再次遍歷版圖樹，判斷每個(gè)基本圖形單元是否屬于多邊形，若屬于，則進(jìn)入polygon類區(qū)的分層分支，否則，壓入堆棧，記錄instance編號(hào)，進(jìn)入instance類區(qū)的分塊分支。(3)進(jìn)入polygon多邊形處理分支，提取各圖層所屬多邊形的位置和尺寸信息，如每個(gè)多邊形的左下角和右上角的坐標(biāo)，由此計(jì)算出水平垂直方向的尺寸D,(i)，Wx(i)，Dy(i)，Wy(i)，極值邊界等，其中以ME1圖層為例進(jìn)行說明，該圖層包含8個(gè)多邊形，提取的相關(guān)信息見下表表1:圖層ME1提取的信息表ME1(xl，yl)(x2，y2)Dx(i)Wx(i)Dy(i)Wy(i)N咖a(l，l)(3,8)020717<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>其中，(xl，yl)為多邊形左下角坐標(biāo)，(x2，y2)為多邊形右上角坐標(biāo)。(4)根據(jù)分散度模型確定分塊方向，然后根據(jù)均衡模型策略分塊。根據(jù)分散度模型，ME1的水平垂直分散度因數(shù)分別為f(x)=17.5，f(y)=8.7，由于f(x)>f(y)，因此確定水平分塊方向。根據(jù)前述等距分塊動(dòng)態(tài)調(diào)整的方法，設(shè)分塊數(shù)為4，則水平邊界分別為1，6.5，12，17.5，則多邊形a，b，c屬于塊區(qū)1，多邊形d屬于塊區(qū)2，多邊形e，f屬于塊區(qū)3，多邊形g，h屬于塊區(qū)4，利用均衡模型得到;/=0.707,若取標(biāo)準(zhǔn)為0.20.3，則可否定等8距劃分，進(jìn)一步采取均勻劃分，即排序后確定塊邊界為1，3，12，15，則多邊形a，c屬于塊區(qū)1，多邊形b，d屬于塊區(qū)2，多邊形e，f屬于塊區(qū)3，多邊形g，h屬于塊區(qū)4。(5)根據(jù)最終分塊，建立多邊形區(qū)塊索引表，其中索引值為圖形編號(hào)，指向多邊形在版圖樹中的位置編號(hào)，如圖6中Table4。(6)對(duì)于每個(gè)圖層，建立層區(qū)索引表，如圖6中Table2。(7)進(jìn)入instance處理分支，提取各instance的位置和尺寸信息，根據(jù)前述分散度模型確定分塊方向，然后根據(jù)前述均衡模型策略分塊并建立instance第一層塊區(qū)索引表，如圖6中Table3。(8)對(duì)第一層各塊區(qū)內(nèi)的基本圖形單元按照polygon類和instance類進(jìn)行分類，對(duì)polygon類基本圖形單元?jiǎng)澐殖瑟?dú)立的層區(qū)，建立各自的層區(qū)索引表，并對(duì)每個(gè)層區(qū)劃分塊區(qū)，建立各自的多邊形區(qū)塊索引表；對(duì)instance類遞歸處理，重復(fù)上述步驟，直到遍歷所有層塊區(qū)，完成instance各層塊區(qū)的多級(jí)索引表；將得到的層區(qū)索引表、多邊形區(qū)塊索引表、第一層塊區(qū)索引表、多級(jí)索引表綜合建立最終的類區(qū)索引表；提取版圖關(guān)鍵面積時(shí)，利用蒙特卡羅方法隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝缺陷分析統(tǒng)計(jì)影響，對(duì)于每個(gè)缺陷圖形，按照位置遞歸尋找重疊圖形編號(hào)。以ME1層工藝缺陷為例，假設(shè)其隨機(jī)坐標(biāo)為(8，5)，半徑為l，首先遍歷步驟(8)建立的Tablel，再根據(jù)缺陷圖形所屬圖層利用步驟(6)建立的Table2，按照塊區(qū)邊界利用步驟(5)建立的Table4搜索重疊圖形，即可得多邊形d于缺陷重合，記錄后進(jìn)入類區(qū)的instance位置，遞歸搜索。對(duì)于記錄的所有重疊多邊形，驗(yàn)證是否失效，即造成開路或短路，最后統(tǒng)計(jì)出失效比例乘上版圖總面積即可得到關(guān)鍵面積。權(quán)利要求一種快速提取版圖關(guān)鍵面積的方法，包括(1)提取版圖數(shù)據(jù)特征，對(duì)基本圖形單元按照polygon類和instance類進(jìn)行分類，其中polygon為多邊形，instance為多邊形的聚合體；(2)若基本圖形單元為polygon類A、提取polygon類每個(gè)基本圖形單元的位置和尺寸信息，并將polygon類基本圖形單元?jiǎng)澐殖瑟?dú)立的層區(qū)，對(duì)于每個(gè)層區(qū)，建立層區(qū)索引表；B、依次對(duì)polygon類劃分的每個(gè)層區(qū)利用分散度模型確定最佳分塊方向，利用均衡模型尋找最適宜分塊邊界并劃分塊區(qū)，建立多邊形區(qū)塊索引表；(3)若基本圖形單元為instance類C、提取各instance的位置和尺寸信息，對(duì)各instance根據(jù)分散度模型確定分塊方向，根據(jù)均衡模型尋找最適宜分塊邊界劃分塊區(qū)，并建立instance第一層塊區(qū)索引表；D、對(duì)第一層各塊區(qū)內(nèi)的基本圖形單元按照polygon類和instance類進(jìn)行分類，對(duì)polygon類基本圖形單元?jiǎng)澐殖瑟?dú)立的層區(qū)，建立各自的層區(qū)索引表，并對(duì)每個(gè)層區(qū)劃分塊區(qū)，建立各自的多邊形區(qū)塊索引表；對(duì)instance類遞歸處理，重復(fù)上述步驟，直到遍歷所有層塊區(qū)，完成instance類各層塊區(qū)的多級(jí)索引表；(4)將得到的層區(qū)索引表、多邊形區(qū)塊索引表、第一層塊區(qū)索引表、多級(jí)索引表綜合建立最終的類區(qū)索引表；(5)隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝的缺陷分析統(tǒng)計(jì)影響，利用建立的類區(qū)索引表提取版圖關(guān)鍵面積。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的步驟(2)中分散度模型為/(義)=2>,肌(0/『洲其中，f(x)為分散度因數(shù)，x為分塊方向，即水平方向或垂直方向，Dx(i)表示第i個(gè)多邊形位置到參考位置的間隔，參考位置通常取邊界多邊形，W^)表示第i個(gè)多邊形在掃描方向上的尺寸，ai為Dx(i)的權(quán)重因數(shù)13,為Wx(i)的權(quán)重因數(shù)，n為多邊形的個(gè)數(shù)，取正整數(shù)；iGn。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的步驟(2)中均衡模型為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中，Y為均衡度，N為塊區(qū)數(shù)，M為多邊形總數(shù)，N、M取正整數(shù)，Mi為第i個(gè)塊區(qū)內(nèi)的多邊形數(shù)，MavCTage為均勻分塊所得塊區(qū)內(nèi)的多邊形數(shù)，即MavCTage=M/N。4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述的步驟(2)中的分塊方式為運(yùn)用等距分塊方式，并根據(jù)均衡模型使用均勻分塊方式進(jìn)行調(diào)整。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述的步驟(5)中分析統(tǒng)計(jì)影響，利用建立的類區(qū)索引表提取版圖關(guān)鍵面積的方法為(1)、根據(jù)隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝的缺陷圖形的工藝屬性鎖定已建立的類區(qū)及層區(qū)；(2)、根據(jù)建立的類區(qū)索引搜索鎖定塊區(qū)內(nèi)的所有與缺陷圖形重疊的基本圖形單元，判斷是否失效；(3)、遞歸提取基本圖形單元，獲得與缺陷圖形重疊的所有版圖基本圖形單元并驗(yàn)證是否失效，計(jì)算得出版圖關(guān)鍵面積。全文摘要本發(fā)明公開了一種快速提取版圖關(guān)鍵面積的方法，包括提取版圖信息、建立分塊有序多級(jí)索引表、隨機(jī)模擬生產(chǎn)工藝缺陷分析統(tǒng)計(jì)影響、利用分塊有序多級(jí)索引表計(jì)算關(guān)鍵面積。本發(fā)明運(yùn)用對(duì)集成電路版圖的基本圖形單元進(jìn)行先分類后分層遍歷版圖樹提取出所有與缺陷多邊形重合的圖形的方式在有效時(shí)間和空間范圍內(nèi)完成對(duì)深度與廣度非常大的版圖樹中所有與缺陷多邊形重合的圖形的快速提取，計(jì)算出版圖關(guān)鍵面積，并用于指導(dǎo)在實(shí)際集成電路生產(chǎn)中提高成品率。文檔編號(hào)G06F17/50GK101789048SQ20101010865公開日2010年7月28日申請(qǐng)日期2010年2月8日優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日發(fā)明者嚴(yán)曉浪,任杰,史崢,熊建,鄭勇軍,馬鐵中申請(qǐng)人:浙江大學(xué)