(57)【要約】【課題】  配線にループ部分が含まれるときでも、各枝配線の電流値を短時間で求めることができるレイアウト配線検証方法を提供。【解決手段】  レイアウト配線から、ループ形成部分を抽出する（ステップＳ３１）。抽出されたループ形成部分を、１つの節点で置き換えた回路モデルを作成し（ステップ３２）、その回路モデルに基づいて、ループ形成部分以外の各枝配線の電流値を計算する（ステップＳ３３）。ステップＳ３１で抽出されたループ形成部分の枝配線についての抵抗回路網を作成し（ステップＳ３４）、その抵抗回路網を用いてループ形成部分の枝配線の電流値を計算する（ステップＳ３５）。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線のレイアウト情報から作成される第１の回路モデルと素子端子の電流値とを用い、各枝配線の電流値を求めて枝配線を検証するレイアウト配線検証方法において、
前記第１の回路モデル内のループを形成する枝配線を抽出するステップと、
前記ループを形成する枝配線を１つの節点で置き換えて、ループ形成部分がない第２の回路モデルを作成するステップと、
前記第２の回路モデルを用いて、第１の回路モデルの枝配線のうち、ループを形成する枝配線以外の配線の電流値を求めるステップと、
前記ループを形成する枝配線に基づいて、ループ形成部分についての第３の回路モデルを作成するステップと、
前記第３の回路モデルを用いて、第１の回路モデルの枝配線のうち、ループを形成する枝配線の電流値を求めるステップとを有することを特徴とするレイアウト配線検証方法。
【請求項２】
前記第３の回路モデルは、前記ループを形成する枝配線を、抵抗素子で置き換えた抵抗回路網である、請求項１に記載のレイアウト配線検証方法。
【請求項３】
前記ループを形成する枝配線の電流値を求めるステップでは、前記第３の回路モデルと、ループを形成する枝配線以外の配線の電流値を求めるステップで求められた、前記第３の回路モデルに流れ込む枝配線の電流値とを用いて、電流値を計算する、請求項１又は２に記載のレイアウト配線検証方法。
【請求項４】
前記枝配線の電流値と、あらかじめ用意されたエレクトロマイグレーション発生基準値とを比較して、各配線にエレクトロマイグレーション発生のおそれがあるか否かを検証するステップを更に有する、請求項１〜３の何れか一に記載のレイアウト配線検証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レイアウト配線検証方法に関し、更に詳しくは、半導体装置上にレイアウトされたレイアウト配線の各枝配線を流れる電流が所定の電流値を超えるか否かによってレイアウト配線の良否を判定する際に使用できるレイアウト配線検証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の設計では、トランジスタ等の回路素子を配置した後に、配線のレイアウト設計を行う。レイアウト後の配線において、局所的に電流が集中するなどして、配線を流れる電流が所定の電流値（基準値）を超える場合には、エレクトロマイグレーションの発生等により、配線が断線するおそれがある。このような事態を防止するため、レイアウト設計では、レイアウト後の配線に、基準値を超える電流が流れる箇所があるか否かを検証する。
【０００３】
一般に、レイアウト配線は、複数の分岐部分を含み、また、その末端部分には、トランジスタ等の素子が配置される。通常、レイアウト配線の検証は、レイアウト後の配線を配線モデルに置き換えて行われる。図７は、レイアウト設計後の半導体装置に含まれる配線の一部をモデル化して示している。この例では、トランジスタのソース又はドレイン等の素子端子Ｔ２１〜Ｔ２５がそれぞれ枝配線Ｂｒ２１〜Ｂｒ２５の末端に配置されている。
【０００４】
図７を参照すると、素子端子Ｔ２１〜Ｔ２５を出入りする電流の電流値は、シミュレーション等により、あらかじめ求められている。各枝配線の電流値は、各素子端子の電流値を、配線経路に沿ってたどることで求められる。例えば、素子端子Ｔ２１の電流値（Ｉ２１）及び素子端子Ｔ２２の電流値（Ｉ２２）を経路に沿ってたどると、ノード（節点）Ｎ２２に流入する電流の合計とノードＮ２２から流出する電流の合計とが等しいことから、ノードＮ２２とＮ２３の間の枝配線Ｂｒ２７の電流値は、Ｉ２１＋Ｉ２２と求まる。このような配線をたどって各枝配線の電流値を計算する技術は、例えば特許文献１や特許文献２に記載されている。各枝配線の電流値が求まると、各枝配線の配線幅や配線材料等に基づいて、エレクトロマイグレーションの発生するおそれがあるか否かを検証する。
【特許文献１】特開平７−１５３８４５号公報（図１４）
【特許文献１】特開２００４−７０５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、レイアウト配線には、同電位の配線間を相互に接続する枝配線が設けられること等により、経路中にループが形成されることがある。図８は、ループを含むレイアウト配線の配線モデルを示している。同図では、ノードＮ３１、Ｎ３２、Ｎ３３、Ｎ３４間を相互に接続する枝配線によってループが形成されている。このようなループ部分が含まれる場合、ループ部分の枝配線の電流値は、単純に、素子端子Ｔ３１〜Ｔ３３の電流値を、配線をたどりながら加算することによって求めることはできない。
【０００６】
ここで、図８に示すような配線モデルにおいて、枝配線を全て抵抗に置き換え抵抗回路網として解析する場合には、ループ部分を含め、全ての枝配線の電流値を求めることができる。しかし、この場合には、計算が複雑で、電流値を求めるのに要する時間が長くなるという問題がある。
【０００７】
本発明は、配線にループ部分が含まれる場合でも、各枝配線の電流値を短時間で求めることができるレイアウト配線検証方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のレイアウト配線検証方法は、配線のレイアウト情報から作成される第１の回路モデルと素子端子の電流値とを用い、各枝配線の電流値を求めて枝配線を検証するレイアウト配線検証方法において、前記第１の回路モデル内のループを形成する枝配線を抽出するステップと、前記ループを形成する枝配線を１つの節点で置き換えて、ループ形成部分がない第２の回路モデルを作成するステップと、前記第２の回路モデルを用いて、第１の回路モデルの枝配線のうち、ループを形成する枝配線以外の配線の電流値を求めるステップと、前記ループを形成する枝配線に基づいて、ループ形成部分についての第３の回路モデルを作成するステップと、前記第３の回路モデルを用いて、第１の回路モデルの枝配線のうち、ループを形成する枝配線の電流値を求めるステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のレイアウト配線検証方法では、レイアウト配線にループを形成する部分が存在するとき、その全体で構成される第１の回路モデルを解析して、各枝配線の電流値を計算するのではなく、ループ形成部分以外の枝配線の電流値と、ループ形成部分の枝配線の電流値とを別々に求めるため、第１の回路モデル全体を解析して、各枝配線の電流値を計算する場合に比して、電流計算に要する時間を短縮できる。
【００１０】
本発明のレイアウト配線検証方法では、前記第３の回路モデルを、前記ループを形成する枝配線を、抵抗素子で置き換えた抵抗回路網とすることができる。一般に、多くの抵抗素子を含む抵抗回路網の解析には、多くの時間を要するが、本発明では、第３の回路モデルがループ形成部分についてのものであるために、抵抗回路網に含まれる抵抗素子数が少なく、その抵抗回路網の解析に要する時間は、短くて済む。
【００１１】
本発明のレイアウト配線検証方法は、前記ループを形成する枝配線の電流値を求めるステップでは、前記第３の回路モデルと、ループを形成する枝配線以外の配線の電流値を求めるステップで求められた、前記第３の回路モデルに流れ込む枝配線の電流値とを用いて、電流値を計算するものとすることができる。この場合、ループ形成部分の各枝配線の電流値を、ループ形成部分に流入する枝配線の電流値の関数として表すことができ、ループ形成部分の枝配線の電流値の計算が容易となる。
【００１２】
本発明のレイアウト配線検証方法は、前記枝配線の電流値と、あらかじめ用意されたエレクトロマイグレーション発生基準値とを比較して、各配線にエレクトロマイグレーション発生のおそれがあるか否かを検証するステップを更に有するものとすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のレイアウト配線検証方法では、検証対象のレイアウト配線にループが形成される場合には、その全体を、ループを含まない部分と、ループを形成する部分とに分けて計算する。このため、各枝配線の電流値を簡易に求めることができ、レイアウト配線の検証全体に要する時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態例のレイアウト配線検証方法の手順をフローチャートで示している。本実施形態例のレイアウト配線検証方法は、計算機援用設計において、コンピュータシステムを用いて実行される。
【００１５】
レイアウト配線の検証に先立って、配置・配線工程により、半導体装置のトランジスタ等の回路素子（コンポーネント）の接続データ１１と、半導体装置上での配置位置や配置形状に関する情報を示すレイアウトパターンデータ１３とが記憶装置に記憶される。また、回路素子接続データ１１に基づいてシミュレーションを行い、各回路素子の端子を出入りする電流の電流値を計算して、各素子端子の電流値を示す素子端子電流値データ１２を記憶装置に記憶する（ステップＳ１１）。
【００１６】
レイアウトパターンデータ１３から、各レイアウト配線についての配線データ１４を抽出し、これを記憶装置に記憶する（ステップＳ１２）。配線データ１４は、例えばメタル又はポリシリコンで構成される配線の配線幅、配線抵抗、及び、接続する回路素子の端子（素子端子）に関する情報を含む。ステップＳ１１で作成された素子端子電流値データ１２と、ステップＳ１２で抽出された配線データ１４とから、回路モデルを作成し、その回路モデルに基づいて、各枝配線の電流値を計算して、各枝配線の電流値データ１５を記憶装置に記憶する（ステップＳ１３）。
【００１７】
図２（ａ）は、検証対象となるレイアウト配線の一例を示し、同図（ｂ）は、同図（ａ）に示すレイアウト配線から作成される回路モデル（第１の回路モデル）を示している。同図（ａ）において、網掛けで表示した部分は素子端子を示し、白抜きで表示した部分は配線の分岐点を示している。同図（ｂ）において、ノードＮ１〜Ｎ６は、それぞれ同図（ａ）における配線の分岐点に対応しており、素子端子Ｔ１〜Ｔ６は、それぞれ同図（ａ）における素子端子Ｔ１〜Ｔ６に対応している。ステップＳ１３では、ノードとノードの間、又は、ノードと素子端子の間の枝配線にそれぞれａ〜ｌのラベルを付け、以下に説明するようにして、各枝配線を流れる電流の電流値を計算する。
【００１８】
図３は、ステップＳ１３の各枝配線の電流計算の詳細な手順を示している。回路モデル内に含まれるループ部分を抽出する（ステップＳ３１）。ループ部分の抽出は、例えば各ノードを出発点として、同じ配線枝をたどらずに、自身のノードにたどり着くことができるか否かを調査することにより行う。図２（ｂ）に示す回路モデルでは、ノードＮ１を出発点とすると、配線枝ｂ、ｄ、ｆ、ｇをたどってノードＮ１自身にたどり着くことができる。従って、ステップＳ３１では、配線枝ｂ、ｄ、ｆ、ｇ（ノードＮ１〜Ｎ４）によって形成されるループが抽出される。
【００１９】
ループが抽出されると、ループを形成する複数のノードを、１つのノードで置き換える処理を行う（ステップＳ３２）。この置き換え処理は、置き換え前の回路モデルの互いに異なる箇所に複数のループが形成されているときには、置き換え後の回路モデルに、ループ形成箇所が含まれなくなるまで行われる。図４は、ステップＳ３２の置き換え処理後の回路モデル（第２の回路モデル）を示している。図２（ｂ）において、ループを形成するノードＮ１〜Ｎ４を、１つのノード（ノードＮ７）で置き換えると、図４に示す、ループ形成部分が含まれない回路モデルが得られる。
【００２０】
ステップＳ３２による置き換え処理後のループ形成箇所がない状態の回路モデルを用いて、ループ形成部分を形成する配線枝以外の各枝配線の電流値を計算する（ステップＳ３３）。ステップＳ３３では、電流値の計算に用いる回路モデル内にループが形成されていないため、素子端子の電流値をたどっていくことで、回路モデル内の各枝配線の電流値を求めることができる。例えば、各枝配線のうち、素子端子に接続する枝配線については、素子端子電流値データ１２（図１）から、その電流値が求まる。また、直接に素子端子に接続していない枝配線については、各ノードに流入する電流の総和は０であること（キルヒホッフの第１法則）を利用して、素子端子に接続する枝配線からたどっていくことで、その電流値が求まる。
【００２１】
図４の例では、枝配線ｊの電流値は素子端子Ｔ５の電流値と等しく、枝配線ｌの電流値は素子端子Ｔ６の電流値と等しい。枝配線ｋの電流値は、ノードＮ６に流入する電流の電流値と、ノードＮ６から流出する電流の電流値とが等しいことを利用して、枝配線ｊの電流値と枝配線ｌの電流値とに基づいて計算される。また、枝配線ｋの電流値が求まると、枝配線ｈの電流値が、ノードＮ５に接続する枝配線ｋの電流値と枝配線ｉの電流値とに基づいて計算される。
【００２２】
ステップＳ３３によって、ループを形成する枝配線以外の枝配線の電流値が求まると、次いで、ループ形成部分の枝配線についての回路モデル（第３の回路モデル）を作成する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４では、例えばループを形成する各枝配線を抵抗素子に置き換えた抵抗回路網から成る回路モデルを作成する。ステップＳ３４で作成した回路モデルを用いて、ループを形成する各枝配線の電流値を計算する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５では、ステップＳ３３で求められたループ形成部分に流入する枝配線の電流値が用いられる。ステップＳ３３とステップＳ３４とにより、計算対象の回路モデル（図２（ｂ））内の全ての枝配線を流れる電流の電流値が求まる。
【００２３】
図５は、ステップＳ３４で作成される、図２に示す回路モデルのループ形成部分の抵抗回路網を示している。図５では、各枝配線の抵抗を、対応するラベルが添え字として付加された抵抗Ｒとして示しており、例えば、抵抗Ｒｂは枝配線ｂの配線抵抗を示している。また、ループに流入する枝配線の電流は、対応するラベルが添え字として付加された電流源Ｉとして示しており、例えば電流源Ｉａは、枝配線ａの電流値を示している。
【００２４】
ところで、図４において、ノードＮ７に流入する電流の総和は０であるから、電流源Ｉａ、Ｉｃ、Ｉｅ、Ｉｈは、図５に示すように１つのノードＮ０で接続することができる。また、ノードＮ０には電流源のみが接続しているため、そのノードＮ０の電位は任意に選ぶことができる。このため、例えば図５に示すようにノードＮ０とノードＮ３とを短絡したとしても計算結果は変わらない。ステップＳ３５では、このような抵抗回路網を用いて、ループ形成部分の各枝配線の電流値を計算する。
【００２５】
図６（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ枝配線ｇの電流値Ｉｇを求める様子を示している。各枝配線の電流値は、電流源ごとに分けて解析することができる。同図（ａ）に示すように、電流源Ｉａとして１Ａの電流を流す電流源を接続したときに抵抗Ｒｇに流れる電流はαであると、同図（ｂ）に示すように、電流源Ｉｃとして１Ａの電流を流す電流源を接続したときに抵抗Ｒｇに流れる電流はβであるとし、同図（ｃ）に示すように、電流源Ｉｈとして１Ａの電流を流す電流源を接続したときに抵抗Ｒｇに流れる電流はγであるとする。この場合、抵抗Ｒｇ（枝配線ｇ）の電流値は、重ね合わせの理により、
Ｉｇ＝αＩａ＋βＩｃ＋γＩｈ      （１）
となる。このような計算をループ形成部分を構成する各枝配線について行い、各枝配線の電流値を求める。
【００２６】
図１に戻り、ＥＭ（エレクトロマイグレーション）基準値データ１６は、配線材料に対応して、エレクトロマイグレーション発生の基準となる電流密度を格納している。ステップＳ１２で各枝配線の電流値が求まると、各枝配線の電流値データ１５と、配線データ１４とに基づいて、各枝配線の電流密度を計算し、その電流密度と、ＥＭ基準値データ１６に格納された基準電流密度とを比較する（ステップＳ１４）。ステップＳ１４の比較結果は、各枝配線の電流値が基準電流密度を超えるか否かの情報を示す検証結果１７として、記憶装置に記憶される。
【００２７】
ステップＳ１４の比較の結果、枝配線の電流密度が、ＥＭ基準値データ１６に格納された基準電流密度を超えるものについては、電流密度が基準電流密度を超えないようにするために必要な最小配線幅を計算する。また、この最小配線幅は、検証結果１７として記憶される。レイアウト配線の枝配線に、その電流密度が、ＥＭ基準値データ１６に格納された基準電流密度をこえるものが含まれる場合には、ディスプレイ等の表示画面上に、基準電流密度を超える枝配線の位置を、例えばハイライト表示させることにより明確に表示し、エラーの発生を表示する（ステップＳ１５）。このとき、ディスプレイ上に、基準電流密度を超えないようにする最小配線幅についての情報も表示する。
【００２８】
本実施形態例では、各枝配線のうち、ループ形成部分以外の枝配線については、ループ形成部分を１つの節点で置き換えた、ループ形成部分がない回路モデルを使用して電流値を計算し、ループ形成部分の枝配線については、その部分を置き換えた抵抗回路網と、ループ形成部分に流入する枝配線の電流値とを用いて、各枝配線の電流値を計算する。ループ形成部分以外の枝配線の電流値の計算では、回路モデル内にループ形成箇所がないために各枝配線の電流値を簡易に求めることができ、また、ループ形成部分を置き換えた抵抗回路網は、全体を抵抗回路網に置き換えたものに比して、抵抗素子数及びノード数が少ないため、解析が容易である。このため、全体として、各枝配線の電流値を求めるのに要する時間を短縮できる。
【００２９】
ループ形成部分を置き換えた抵抗回路網の解析では、その回路抵抗網を過渡状態で解析するのではなく、ループに流入する枝配線の電流と、ループ内の枝配線の電流の関係とを計算している。ループを形成する枝配線は、例えば式（１）に示すように、ループに流入する電流の線形和として表すことができ、ループに流入する枝配線の電流値を代入することで求めることができる。このため、ループ形成部分の抵抗回路網の過渡状態を解析してループ内の各枝配線の電流値を求める場合に比して、計算を簡略化できる。
【００３０】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明のレイアウト配線検証方法は、上記実施形態例にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態例のレイアウト配線検証方法の手順を示すフローチャート。
【図２】（ａ）は、検証対象となるレイアウト配線の一例を示すレイアウト図、（ｂ）は、レイアウト配線から作成される回路モデルを示すモデル図。
【図３】ステップＳ１３の各枝配線の電流計算の詳細な手順を示すフローチャート。
【図４】ステップＳ３２の置き換え処理後の回路モデルを示すモデル図。
【図５】ステップＳ３４で作成される、図２に示す回路モデルのループ形成部分の抵抗回路網を示す回路図。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ枝配線ｇの電流値Ｉｇを求める様子を示す回路図。
【図７】レイアウト設計後の半導体装置に含まれる配線の一部を示すモデル図。
【図８】ループを含む配線モデルを示すモデル図。
【符号の説明】
【００３２】
１１：回路素子接続データ
１２：素子端子電流値データ
１３：レイアウトパターンデータ
１４：配線データ
１５：枝配線電流値データ
１６：ＥＭ基準値データ
１７：検証結果
Ｔ１〜Ｔ６：素子端子
Ｎ１〜Ｎ７：ノード
Ｒ：抵抗素子
Ｉ：電流源
【図１】
2005267356.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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