一種自動排布芯片版圖的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種集成電路版圖的排布(即布局設(shè)計)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，光刻工藝是制造任何芯片(chip)所必須使用的，光刻工藝中會用到掩膜板(photomask，通常簡稱為mask)。掩膜板上的圖形通過一定比例投射到硅片(wafer，也稱晶圓)上，再由曝光、顯影等步驟使硅片上出現(xiàn)與掩膜板圖形相同或等比例縮小的圖形。
[0003]一塊硅片通常包含多個曝光單元(shot)，每個曝光單元的尺寸均小于或等于掩膜板的最大曝光尺寸。對于量產(chǎn)的芯片，每個曝光單元中包括多個重復(fù)的芯片。任何芯片在進入正式量產(chǎn)前，都會制造至少一次樣品以做測試。在制造芯片樣品時，為節(jié)約成本，在一個曝光單元中會集成有多個相同或不同種類的芯片，這就帶來了如何排布芯片版圖的問題。工程師所追求的的排布芯片版圖的目標有二點:
[0004]其一，希望在一個曝光單元中放置盡可能多的芯片，換而言之，曝光單元中的空閑區(qū)域應(yīng)該越少越好，空閑區(qū)域的面積應(yīng)該越小越好。
[0005]其二，這些芯片在制造完成后應(yīng)該容易從硅片上切割以進行分離。如果能將各個芯片的邊沿盡可能沿著X軸或Y軸對齊成一條直線，顯然對于切割是最為有利的。
[0006]由于掩膜板的制造成本也越來越高。因此上述排布芯片版圖的目標不僅能夠節(jié)省硅片的數(shù)量，對于節(jié)省掩膜板的數(shù)量也是至關(guān)重要的。
[0007]目前，工程師一般以畫圖示的方式并結(jié)合人工計算來手動排布各個曝光單元中的芯片布局。請參閱圖1，當需要在一塊硅片上放置46個矩形的芯片框架單元時，這是采用手動排布后的示意圖。由于各個芯片框架單元的尺寸并無規(guī)律，差異化較大，所以對于復(fù)雜的芯片排布要求，往往需要花費很多工作時間，不僅工作效率很低，而且設(shè)計過程中的種種錯誤在所難免，最終得到的芯片排布結(jié)構(gòu)也往往離最優(yōu)方案差距較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本申請所要解決的技術(shù)問題是提供一種在集成電路版圖設(shè)計階段自動排布芯片版圖的方法，該方法能夠高效、優(yōu)質(zhì)地完成芯片的布局設(shè)計。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本申請自動排布芯片版圖的方法包括如下步驟:
[0010]第I步，設(shè)定曝光單元的尺寸小于或等于掩模板的最大曝光尺寸；
[0011]第2步，將需要排布的各個芯片的最小外接矩形作為該芯片所對應(yīng)的芯片框架單元，記錄各個芯片框架單元的尺寸；
[0012]第3步，記錄各個芯片框架單元在X軸上、Y軸上排布的間距要求；
[0013]第4步，指定各個芯片框架單元的排布順序；
[0014]第5步，沿著X軸或Y軸按照指定的排布順序和間距要求依次放置各個芯片框架單元，當所放置的芯片框架單元超出了用于芯片排布的區(qū)域的尺寸，則沿著X軸另起一行或沿著Y軸另起一列，無論是否放置完成所有的芯片框架單元，都輸出初始的芯片排布結(jié)構(gòu)；
[0015]第6步，采用如下手段之一或任意結(jié)合，然后重復(fù)第5步，得到修改后的芯片排布結(jié)構(gòu)；
[0016]手段一，擴大一個或多個芯片框架單元的尺寸；
[0017]手段二，對一個或多個芯片框架單元進行旋轉(zhuǎn)和/或鏡像變換，并記錄變換方式；
[0018]手段三，改變一個或多個芯片框架單元的排布順序；
[0019]手段四，將沿著X軸排布改為沿著Y軸排布，或相反。
[0020]本申請自動排布芯片版圖的方法不僅大大提高了工作效率，而且有效降低了芯片排布設(shè)計時的失誤率，有利于得到空間利用最優(yōu)、劃片切割最優(yōu)的芯片排布方案。
【附圖說明】
[0021]圖1是現(xiàn)有的人工方法排布芯片版圖后的不意圖；
[0022]圖2a是沿著X軸排布的示意圖；
[0023]圖2b是沿著Y軸排布的示意圖；
[0024]圖3是對芯片框架單元進行旋轉(zhuǎn)和/或鏡像變換的八種狀態(tài)示意圖；
[0025]圖4是二叉樹(局部)及對應(yīng)的初始的芯片排布結(jié)構(gòu)(布局)的示意圖；
[0026]圖5是本申請的自動方法排布芯片版圖后的示意圖；
[0027]圖6是本申請自動排布芯片版圖的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]仍以圖1所示的在一個曝光單元中放置46個芯片框架單元為例，對本申請的自動排布芯片版圖的方法進行詳細說明。請參閱圖6，其包括如下步驟:
[0029]第I步，根據(jù)掩模板的最大曝光尺寸，確定曝光單元的尺寸(即后續(xù)用于芯片排布的區(qū)域的尺寸)，后者應(yīng)小于或等于前者。例如掩模板的最大曝光尺寸為22000 μ mX 22000 μ m,基于該尺寸用于排布一種尺寸為5000 μ mX 5000 μ m的芯片，那么實際用于芯片排布的曝光單兀為20000 μ mX20000 μ m,排布方式為4X4陣列。如果一個曝光單元上用于排布多種不同大小的芯片，那么該曝光單元可以理想地定為與掩膜板的最大曝光尺寸相同。
[0030]第2步，需要排布的各個芯片可能具有各種形狀，將需要排布的各個芯片的最小外接矩形作為該芯片所對應(yīng)的芯片框架單元，記錄各個芯片框架單元(矩形)的兩條邊的尺寸。顯然，如果一個芯片框架單元可以布局在一個曝光單元中，那么與該芯片框架單元所對應(yīng)的芯片必然可以放置在該芯片框架單元中。例如，還為各個芯片框架單元命名為Al、BI等，記錄各個芯片框架單元與各個芯片之間的名稱對應(yīng)關(guān)系等。
[0031]第3步，記錄各個芯片框架單元在X軸上的最小間距Λ X，在Y軸上的最小間距Ay0該ΛΧ和Ay的設(shè)置是為了便于劃片設(shè)備對制造完成的硅片進行劃分，以分割出各個芯片，因此該Δχ和Ay應(yīng)設(shè)置為大于或等于劃片槽的寬度。例如，Δχ= Ay = 80 μ m,或者設(shè)為 50μπι、60μπι、100μπι 等。
[0032]第4步，指定各個芯片框架單元的排布順序。順序越靠前，則越早被放置到硅片上，反之亦然。
[0033]第5步，按照指定的各個芯片框架單元的排布順序，遵循各個芯片框架單元在X軸上的最小間距Λχ，在Y軸上的最小間距Ay，在第I步所確定的曝光單元中沿著X軸或Y軸依次放置各個芯片框架單元。
[0034]如果是沿著X軸排布，那么假設(shè)排布順序為El、E2、18、14、19、13、H1、D3、D2、IA、I6、H3、IB、I5、F1、……，則如圖2a所示。其排布原則是:當所放置的芯片框架單元在X軸超出了用于芯片排布的區(qū)域的尺寸，則沿著X軸另起一行。所述另起一行，有時并不是從X坐標為O的地方重新開始，而可以從之前所排布單元的右側(cè)重新開始，例如另起一行后的Hl仍被放在E2的右側(cè)。在X軸方向如果遇到障礙，則越過障礙繼續(xù)沿著X軸排布，例如IA越過了 D3、D2的障礙繼續(xù)沿著X軸排布。
[0035]如果是沿著Y軸排布，那么假設(shè)排布順序為El、FU G2、B2、IE、KU Ml、ID、K2、Ε2、……，則如圖2b所示。其排布原則是:當所放置的芯片框架單元在Y軸超出了用于芯片排布的區(qū)域的尺寸，則沿著Y軸另起一列。所述另起一列，有時并不是從Y坐標為O的地方重新開始，而可以從之前所排布單元的下方重新開始，例如另起一列后的IE仍被放在El的下方。同樣地，在Y軸方向如果遇到障礙，則越過障礙繼續(xù)沿著Y軸排布，
[0036]這一步由計算機自動執(zhí)行，可能在硅片上可用于芯片排布的區(qū)域放置完所有需要排布的芯片，也可能無法放置完。無論