(57)【要約】【課題】半導体集積回路を設計する際に、配線を駆動する回路（セル）を考慮して、配線のＲＣ値をより正確に抽出すること。【解決手段】プロセス情報４１とばらつき情報４２に基づいて、配線の抵抗値および配線の容量値のＲＣルールファイル４３を作成する際に、配線構造ごとに、ばらつき感度の情報４４を作成する。ばらつき感度の情報４４は、配線の容量を構成する複数のプリミティブ成分の値が、寸法を含むパラメータに応じて交差する点を基準とし、該基準に対する大小関係で表されるパラメータを含む情報を有する。ゲート遅延時間が支配的である場合には、容量に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、そのパラメータに応じたばらつきをＲＣルールファイル４３に付加する。配線遅延時間が支配的である場合には、抵抗に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、そのパラメータに応じたばらつきをＲＣルールファイル４３に付加する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線構造に関するプロセス情報と配線構造に関するばらつき情報に基づいて、配線の抵抗値および配線の容量値のテーブルを作成する工程と、
配線構造に関するプロセス情報と配線構造に関するばらつき情報に基づいて、配線構造ごとに、配線の容量を構成する複数のプリミティブ成分の値が、寸法を含むパラメータに応じて交差する点を基準とし、該基準に対する大小関係で表されるパラメータを含む情報を有するばらつき感度の情報を作成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体集積回路の設計方法。
【請求項２】
前記ばらつき感度の情報を作成するにあたって、
前記プリミティブ成分のうち、同プリミティブ成分を合成した配線の容量に占める割合が大きいと判断されたプリミティブ成分を、容量に対するばらつきパラメータとすることを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路の設計方法。
【請求項３】
配線負荷に対応したゲート遅延時間情報と配線遅延時間とを比較し、その比較結果に基づいて抵抗のばらつきと容量のばらつきのうちのいずれを優先させるか、ということを判定する工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の半導体集積回路の設計方法。
【請求項４】
前記優先の判定を行うにあたって、
ゲート遅延時間が支配的であると判断された場合には、容量に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、また、配線遅延時間が支配的であると判断された場合には、抵抗に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、特定されたいずれかのパラメータに応じたばらつきを前記テーブルに付加する工程、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の半導体集積回路の設計方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体集積回路の設計方法をコンピュータに実行させることを特徴とする半導体集積回路の設計プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体集積回路の設計方法および半導体集積回路の設計プログラムに関し、特に半導体集積回路の設計段階において、製造時の加工精度や配線パターンに応じて生じるばらつきを考慮して配線のＲＣ（抵抗、容量）値を抽出する方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の設計段階において、設計した回路の動作を確認するため、レイアウトデータに基づいて配線のＲＣ値を抽出し、その抽出されたＲＣ値を用いて、完成後の負荷を想定した遅延計算を行った後、タイミングの検証を行う必要がある。ＲＣ値を抽出する一般的な方式として、テーブルルックアップ方式がある。この方式では、配線の寸法や材料を考慮した断面構造に基づいて、隣り合う配線の間隔と容量値を解析し、その対応関係を配線の組み合わせごとに用意するとともに、単位長さあたりの配線の抵抗値を用意し、それらをデータベース化したＲＣテーブルが用いられる。
【０００３】
そして、レイアウトパターンとＲＣテーブルが対比され、パターン形状が一致するテーブルの値がＲＣ値として抽出される。その抽出されたＲＣ値を用いてタイミング検証を行う際には、製造時の加工精度や配線パターンに応じて生じるばらつきを考慮して、動作の保証をする必要がある。
【０００４】
従来のばらつきを考慮してＲＣ値を抽出する第１の方法の一つとして、図５に示すフローチャートの方法が公知である。この方法は、プロセス情報１として、配線の高さ、幅、層間高さ（配線間の層間絶縁膜の厚さ）、誘電率およびシート抵抗などの設計の目標値をそのまま用いて、ＲＣ解析を行い（ステップＳ１）、ＲＣルールファイル２を作成する（ステップＳ２）。続いて、得られたＲＣルールファイル２とレイアウトデータ３を対比させてＲＣ値を抽出する（ステップＳ３）。抽出されたＲＣ値データ４に対して、一律、最小のばらつき係数および最大のばらつき係数５をかけることにより、それぞれ遅延計算に用いられる最小のＲＣ値データ６および最大のＲＣ値データ７が得られる。
【０００５】
また、ばらつきを考慮した第２の抽出方法として、図６に示すフローチャートの方法が公知である。この方法は、プロセス情報１１として、さらに製造プロセスのばらつきを考慮し、ばらつきが最小である場合と最大である場合のそれぞれについて、ＲＣ解析を行い（ステップＳ１１，Ｓ１２）、それぞれの場合のＲＣルールファイ１２、１３ルを作成する（ステップＳ１３，Ｓ１４）。続いて、得られた最小の場合のＲＣルールファイル１２および最大の場合のＲＣルールファイル１３と、レイアウトデータ１４をそれぞれ対比させて、それぞれの場合のＲＣ値を抽出する（ステップＳ１５，Ｓ１６）。それによって、遅延計算に用いられる最小のＲＣ値データ１５および最大のＲＣ値データ１６が得られる。
【０００６】
ところで、本発明者は、先に、ＬＳＩ設計工程におけるＬＣＲ抽出方法について提案している。このＬＣＲ抽出方法は、少なくとも複数の配線層における配線パターンデータを有するレイアウトデータから、抵抗、容量、インダクタンスのうち少なくとも一つを含むＬＣＲ値を抽出するＬＣＲ抽出方法において、注目する配線パターンについて、当該注目配線パターンの前記レイアウトデータに基づいて前記ＬＣＲ値を生成するＬＣＲ生成工程と、前記注目配線パターンが存在する領域におけるパターン混雑度を、前記レイアウトデータに基づいて求める混雑度生成工程と、前記パターン混雑度が所定の基準値に比較してより混雑している場合に、前記ＬＣＲ値を、当該注目配線パターンと隣接するパターンとの間のパターン間隔に応じたパターン幅変動値に基づいて補正する補正工程とを有することを特徴とする（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２５９４８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した第１の抽出方法では、配線を駆動する回路（セル）を考慮しないで、最もばらつきが小さい場合と最もばらつきが大きい場合を想定しているため、パターンによっては、ばらつきが過剰または過少に見積もられてしまうという問題点がある。また、第２の抽出方法では、配線を駆動する回路（セル）を考慮していないため、実際の集積回路では起こり得ない条件でＲＣ値を抽出してしまうという問題点がある。
【０００９】
つまり、図７に示すように、ばらつきを考慮していない理想的な配線２１の寸法、すなわち設計の目標値通りの寸法よりも、実際の配線２２の寸法が小さくなると、配線の容量は小さくなるが、配線抵抗が大きくなる。その逆の場合には、図８に示すように、実際の配線２２が理想的な配線２１よりも太くなるため、配線抵抗は小さくなるが、配線の容量が大きくなる。なお、図７および図８において、理想的な配線２１および実際の配線２２は、それぞれ二点鎖線および実線で示されている。
【００１０】
従って、配線の抵抗値と配線の容量値との間には、図９に実線２３で示すように、抵抗値が大きくなるほど容量値が小さくなるという関係が成り立つ。しかし、第２の抽出方法では、抵抗と容量のどちらが回路でより効いているかを判断できないため、図９に二点鎖線２４で示すように、ＲＣ値を最大とし、すべての条件が最小または最大となるような組み合わせが生じることになる。このような組み合わせは、実際の集積回路では起こり得ない。このように、第１の抽出方法および第２の抽出方法では、必要かつ十分なばらつき量を見積もることができないため、抽出されたＲＣ値が実際の値から乖離してしまい、タイミング解析の精度が低くなってしまう。
【００１１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、配線を駆動する回路（セル）を考慮して、配線のＲＣ値をより正確に抽出することができる半導体集積回路の設計方法および半導体集積回路の設計プログラム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】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、配線構造に関するプロセス情報と配線構造に関するばらつき情報に基づいて、配線の抵抗値および配線の容量値のテーブルを作成するとともに、それらの情報に基づいて、配線構造ごとに、ばらつき感度の情報を作成することを特徴とする。ばらつき感度の情報は、配線の容量を構成する複数のプリミティブ成分の値が、寸法を含むパラメータに応じて交差する点を基準とし、該基準に対する大小関係で表されるパラメータを含む情報を有する。
【００１３】
この発明において、ばらつき感度の情報において、複数のプリミティブ成分のうち、それらを合成した配線の容量に占める割合が大きいと判断されたプリミティブ成分を、容量に対するばらつきパラメータとしてもよい。また、配線負荷に対応したゲート遅延時間情報と配線遅延時間とを比較し、ゲート遅延時間が支配的であると判断された場合には、容量に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、そのパラメータに応じたばらつきを前記テーブルに付加するようにしてもよい。
【００１４】
一方、比較の結果、配線遅延時間が支配的であると判断された場合には、抵抗に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、そのパラメータに応じたばらつきを前記テーブルに付加するようにしてもよい。また、抵抗に対する感度が高いと判断された場合には、注目する配線の周囲状況に応じて、その配線が属する配線層の面内方向（以下、横方向とする）のばらつきと、横方向に対して交差する方向（以下、縦方向とする）のばらつきのいずれを付加させるか、ということを選択するようにしてもよい。
【００１５】
この発明によれば、配線構造ごとに、製造またはパターンに応じたばらつき値に基づいて、配線の抵抗および配線の容量に対して支配的なパラメータを特定し、支配的なパラメータについてのみＲＣ値のばらつきとして抽出するので、パターン条件に応じて、適切にＲＣ値を抽出することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明にかかる半導体集積回路の設計方法および半導体集積回路の設計プログラムによれば、配線を駆動する回路を考慮して、配線のＲＣ値をより正確に抽出することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体集積回路の設計方法および半導体集積回路の設計プログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態により限定されるものではない。
【００１８】
図１は、本発明方法を適用して半導体集積回路を開発する際の処理手順を示すフローチャートである。図１に示すように、半導体集積回路を開発する際には、まず、回路情報を用意し（ステップＳ２１）、その回路情報に基づいて、チップ上に回路の配置と配線を行う（ステップＳ２２）。続いて、配線の情報として、配線の抵抗および容量の情報（ＲＣ）を抽出する（ステップＳ２３）。続いて、抽出されたＲＣの情報に基づいて、遅延計算を行う（ステップＳ２４）。続いて、遅延計算の結果を用いて、タイミングの解析を行う（ステップＳ２５）。ここまでは、設計支援ツール（ＣＡＤ）や解析や検証のための各種ツールを用いて行う。
【００１９】
タイミング解析の結果、エラーが発生しなければ（ステップＳ２６：Ｎｏ）、デバイス・プロセス設計やマスク設計などの製造工程の設計を行う（ステップＳ２７）。タイミング解析の結果、エラーが発生した場合（ステップＳ２６：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２２へ戻り、回路の配置および配線の工程からやり直す。なお、本発明方法は、図１に示すフローチャート以外の開発手順にも適用可能である。
【００２０】
次に、ＲＣ抽出工程について詳細に説明する。まず、図２に示すような配線構造を考える。この配線構造において、中央の配線３１に注目した場合、この配線３１の容量は、隣接成分Ｃｃ、平行平板成分Ｃａおよびへり成分Ｃｆに細分化される。隣接成分Ｃｃとは、中央の配線３１の容量のうち、同一配線層においてこの配線３１とその隣りの配線３２との間に生じる容量のことである。
【００２１】
また、平行平板成分Ｃａとは、中央の配線３１の容量のうち、この配線３１と、この配線３１が属する配線層のすぐ上またはすぐ下の配線層において、この配線３１の真上または真下に設けられた配線（図示省略）との間に生じる容量のことである。へり成分Ｃｆとは、中央の配線３１の容量のうち、この配線３１と、この配線３１が属する配線層のすぐ上またはすぐ下の配線層において、この配線３１の真上または真下からずれた位置に設けられた配線（図示省略）との間に生じる容量のことである。
【００２２】
配線構造に基づいて容量を解析し、容量テーブル（横方向、縦方向、斜め方向）を作成する際に、配線間隔を変化させたときの配線の容量全体に対する隣接成分Ｃｃ、平行平板成分Ｃａおよびへり成分Ｃｆの割合を予め求めておく。例えば、配線間の間隔に対して容量の隣接成分Ｃｃ、平行平板成分Ｃａおよびへり成分Ｃｆがそれぞれ図３に示すような関係にあるとする。
【００２３】
この場合には、隣接成分Ｃｃとへり成分Ｃｆが交差するクロスポイントよりも配線の間隔が狭い場合には、配線の容量のばらつき分に対して隣接成分Ｃｃのばらつきが支配的となる。一方、クロスポイントよりも間隔が広い場合には、配線の容量のばらつき分に対してへり成分Ｃｆのばらつきが支配的となる。このように、配線間の間隔に応じて支配的となる容量成分を特定するための情報を、容量についてのばらつき感度の情報とする。
【００２４】
配線の抵抗についても同様である。すなわち、配線構造に基づいて抵抗を解析し、抵抗テーブル（横方向、縦方向、斜め方向）を作成する際に、配線の間隔を変化させたときの配線の抵抗全体に対する横方向、縦方向および斜め方向の各成分の割合を予め求めておく。この情報を、抵抗についてのばらつき感度の情報とし、配線の間隔に応じて支配的となる成分を特定するための情報とする。
【００２５】
図４は、実施の形態にかかるＲＣ値を抽出する方法のフローチャートである。図４に示すように、まず、配線の高さ、幅、層間高さ（配線間の層間絶縁膜の厚さ）、誘電率およびシート抵抗などの設計の目標値を含むプロセス情報４１と、距離や間隔の情報を含むばらつき情報４２を用いて、ＲＣパラメータの解析を行う（ステップＳ３１）。そして、設計の目標値を用いた場合のＲＣルールファイル４３と、容量および抵抗のばらつき感度の情報４４を作成する（ステップＳ３２）。
【００２６】
続いて、得られたＲＣルールファイル４３とレイアウトデータ４５をそれぞれ対比させてパターンの検索を行い、ＲＣ値を抽出する（ステップＳ３３）。さらに、回路情報４６からゲートのオン抵抗を取得し、ゲート遅延時間と回路負荷の配線遅延時間を求める（ステップＳ３４）。ゲート遅延時間は、配線負荷に応じて求められる遅延であり、ゲートのオン抵抗値Ｒ（ＴＲ）と配線の容量値Ｃ（配線）の積（Ｒ（ＴＲ）×Ｃ（配線））で求められる。配線遅延時間は、配線の抵抗値Ｒ（配線）と配線の容量値Ｃ（配線）の積（Ｒ（配線）×Ｃ（配線））で求められる。
【００２７】
続いて、ゲート遅延時間と配線遅延時間を比較する。この比較においては、ゲート遅延時間と配線遅延時間とで配線の容量値Ｃ（配線）が共通であるので、結局、ゲートのオン抵抗値Ｒ（ＴＲ）と配線の抵抗値Ｒ（配線）を比較することになる。ゲート遅延時間が配線遅延時間よりも長い場合、すなわちゲートのオン抵抗値Ｒ（ＴＲ）が配線の抵抗値Ｒ（配線）よりも大きい場合（ステップＳ３５）には、配線の容量値Ｃ（配線）の感度をキーにして、注目する配線の容量全体の最小値と最大値（ばらつき）を決定する（ステップＳ３６）。
【００２８】
その際、ステップＳ３２で作成されたばらつき感度の情報４４に基づいて、容量のプリミティブ成分を合成した配線の容量のうち、支配的なパラメータを決定し、そのパラメータの容量値の最小値と最大値を求める。注目する配線の隣に別の配線があれば、参照するテーブルの横方向のばらつきを優先し、注目する配線の上または下に配線があれば、参照するテーブルの縦方向のばらつきを優先する。そして、その支配的なパラメータの最小値と支配的でないパラメータの容量値を足したものが配線の容量全体の最小値となる。また、その支配的なパラメータの最大値と支配的でないパラメータの容量値を足したものが配線の容量全体の最大値となる。
【００２９】
一方、ゲート遅延時間が配線遅延時間と同じであるか、それよりも短い場合、すなわちゲートのオン抵抗値Ｒ（ＴＲ）が配線の抵抗値Ｒ（配線）以下である場合（ステップＳ３７）には、配線の抵抗値Ｒ（配線）の感度をキーにして、注目する配線の抵抗全体の最小値と最大値（ばらつき）を決定する（ステップＳ３８）。その際、ばらつき感度の情報４４に基づいて、配線の抵抗全体に対する横方向成分、縦方向成分および斜め方向成分の各パラメータのうち、支配的なパラメータを決定し、そのパラメータの抵抗値の最小値と最大値を求める。
【００３０】
注目する配線の隣に別の配線があれば、参照するテーブルの縦方向のばらつきを優先し、注目する配線の上または下に配線があれば、参照するテーブルの横方向のばらつきを優先する。また、注目する配線の隣に別の配線があるか否かは、隣の配線との距離によって判断する。隣の配線があると判断される場合には、配線の幅を可変とし、隣の配線がないと判断される場合には、配線の高さを可変とする。
【００３１】
そして、その支配的なパラメータの最小値と支配的でないパラメータの抵抗値を足したものが配線の抵抗全体の最小値となる。また、その支配的なパラメータの最大値と支配的でないパラメータの抵抗値を足したものが配線の抵抗全体の最大値となる。以上のようにして、最小のＲＣ値データ４７と最大のＲＣ値データ４８が得られる。
【００３２】
なお、本実施の形態で説明した半導体集積回路の設計方法は、予め用意されたプログラムをパーソナル・コンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することにより実現することができる。このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。またこのプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することが可能な伝送媒体であってもよい。
【００３３】
以上説明したように、実施の形態によれば、配線構造ごとに、製造またはパターンに応じたばらつき値に基づいて、配線の抵抗および配線の容量に対して支配的なパラメータを特定し、支配的なパラメータについてのみＲＣ値のばらつきとして抽出するので、パターン条件に応じて、適切にＲＣ値を抽出することができる。従って、配線のＲＣ値をより正確に抽出することができる。また、抽出されたＲＣ値を論理検証（タイミング検証）に用いることによって、解析の精度が向上するという効果が得られる。
【００３４】
（付記１）配線構造に関するプロセス情報と配線構造に関するばらつき情報に基づいて、配線の抵抗値および配線の容量値のテーブルを作成する工程と、
配線構造に関するプロセス情報と配線構造に関するばらつき情報に基づいて、配線構造ごとに、配線の容量を構成する複数のプリミティブ成分の値が、寸法を含むパラメータに応じて交差する点を基準とし、該基準に対する大小関係で表されるパラメータを含む情報を有するばらつき感度の情報を作成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体集積回路の設計方法。
【００３５】
（付記２）前記ばらつき感度の情報を作成するにあたって、
前記プリミティブ成分のうち、同プリミティブ成分を合成した配線の容量に占める割合が大きいと判断されたプリミティブ成分を、容量に対するばらつきパラメータとすることを特徴とする付記１に記載の半導体集積回路の設計方法。
【００３６】
（付記３）配線負荷に対応したゲート遅延時間情報と配線遅延時間とを比較し、その比較結果に基づいて抵抗のばらつきと容量のばらつきのうちのいずれを優先させるか、ということを判定する工程、をさらに含むことを特徴とする付記１に記載の半導体集積回路の設計方法。
【００３７】
（付記４）前記優先の判定を行うにあたって、
ゲート遅延時間が支配的であると判断された場合には、容量に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、また、配線遅延時間が支配的であると判断された場合には、抵抗に対する感度の高いパラメータを一つ特定し、特定されたいずれかのパラメータに応じたばらつきを前記テーブルに付加する工程、をさらに含むことを特徴とする付記３に記載の半導体集積回路の設計方法。
【００３８】
（付記５）抵抗に対する感度が高いと判断された場合、注目する配線の周囲状況に応じて、該配線が属する配線層の面内方向のばらつきと、前記面内方向に対して交差する方向のばらつきのいずれを付加させるか、ということを選択することを特徴とする付記４に記載の半導体集積回路の設計方法。
【００３９】
（付記６）付記１〜５のいずれか一つに記載の半導体集積回路の設計方法をコンピュータに実行させることを特徴とする半導体集積回路の設計プログラム。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる半導体集積回路の設計方法および半導体集積回路の設計プログラムは、半導体集積回路の設計に有用であり、特に、半導体集積回路の配線の設計に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明方法を適用して半導体集積回路を開発する際の処理手順を示すフローチャートである。
【図２】配線構造の一例を示す図である。
【図３】図２に示す配線構造に対するばらつき感度の情報について説明する図である。
【図４】実施の形態にかかるＲＣ値を抽出する方法のフローチャートである。
【図５】従来のＲＣ値を抽出する方法のフローチャートを示す図である。
【図６】従来のＲＣ値を抽出する方法のフローチャートを示す図である。
【図７】ばらつきによって配線が細くなった状態を示す図である。
【図８】ばらつきによって配線が太くなった状態を示す図である。
【図９】配線の抵抗値と配線の容量値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
３１，３２  配線
４１  プロセス情報
４２  ばらつき情報
４３  ＲＣルールファイル
４４  ばらつき感度の情報
【図１】
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【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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【図９】
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