生成关键图像的方法和设备与流程

1.本公开的实施例总体上涉及半导体芯片领域，并且更具体地，涉 及生成针对芯片版图的用于验证的关键图像的方法和设备。


背景技术：

2.随着半导体芯片制造工艺的进步和新制程技术的导入，芯片上的 晶体管密度和性能都有很大的提升。然而随着工艺的提升，开发难度 也不断加大，对晶片的生产和设计环节提出了更高的挑战。在芯片的 制程发展过程中，需要将某些关键图像先行设计生成并进行验证，以 提高芯片生产的良率。关键图像是用以在半导体芯片中实现某个关键 功能的掩模板图形或是容易在生产制造过程中出现缺陷的掩模板图 形。以往凭借专业工程人员依照特定尺寸及拓朴产生图像，这些关键 图像按照设计原则由各种元件生成。
3.目前，专业工程人员可以通过以上方式并人为变化参数来产生用 以评估或验证的关键图像。然而，这种方式能够产生的图像范围较小， 变化覆盖度不够，而且在制程发展上会反复产生其他图像，增加了研 发时间和人力成本。


技术实现要素：

4.本公开的实施例提供一种生成关键图像的方法。
5.在本公开的第一方面，提供一种生成关键图像的方法。该方法包 括：基于设计规则，生成用于目标图形的配置文件，目标图形由多个 元件表示，并且配置文件包括限定多个元件中的不同元件之间的距离 和各个元件的属性的参数；基于多个元件各自在所述目标图形中的位 置，生成表示多个元件在目标图形中的布置的阵列图；以及基于阵列 图和配置文件，生成目标图形的关键图像。
6.根据本公开的实施例，通过使用基于设计规则被预定义的多个元 件，并且基于多个元件各自在所述目标图形中的位置来生成用于评估 和验证的关键图像，可以自动生成多样化、覆盖度高的芯片生产测试 图像，以满足新的制程技术及工艺对芯片的设计和生成提出的更高要 求。
7.在一些实施例中，生成配置文件包括：基于设计规则和目标图形 的期望属性，在配置文件中，设置多个元件各自的类型和尺寸。根据 设计需求，通过配置不同类型的元件并且改变相应元件的尺寸，可以 灵活地定义单位元件以实现更为多样和丰富的关键图像的输出。
8.在一些实施例中，该类型至少包括以下一项或多项：导电材料、 电介质材料、过孔以及空间间隔。由此，根据目标图形的属性使用不 同类型的元件及其组合，可以实现针对多层的目标图形的关键图像输 出。
9.在一些实施例中，生成所述配置文件还包括：将元件的尺寸设置 为数值或数值范围。因此，可以在数值范围内改变元件的尺寸，穷举 针对某一功能的目标图形的所有可能性，从而能够实现覆盖度更大、 更为真实的关键图像。
10.在一些实施例中，该尺寸包括相应元件在水平方向上的长度和在 竖直方向上的长度。
11.在一些实施例中，生成阵列图包括：在阵列图中与目标图形的单 层对应的位置处，布置多个元件中的单个元件；以及在阵列图中与目 标图形的多层对应的位置处，基于多层中的各个元件的属性来叠加多 个元件中的至少两种类型的元件。阵列图中的每个位置可以表示单个 元件在目标图形中的具体位置，以及多个元件在目标图形中的叠合关 系，使得能够输出针对完整目标图形的多层次的关键图像。
12.在一些实施例中，叠加多个元件中的至少两种类型的元件包括叠 加具有过孔的类型的元件。通过使用具有过孔的类型的元件，能够便 于在阵列图中定义多层互连结构，进而使生成的关键图像包含与目标 图形的多层结构相对应的图像信息。
13.在一些实施例中，针对具有数值范围的尺寸的相应元件生成关键 图像包括：基于阵列图和配置文件，生成与相应元件的数值范围中的 每个数值相对应的多个图像，作为关键图像的一部分。通过对某个数 值范围内的参数进行穷举，生成针对不同尺寸的元件的关键图像，来 拓宽图像覆盖度并且为制造厂提供更为丰富的用以训练光学模型的 训练数据集。
14.在一些实施例中，设计规则包括芯片版图设计规则；并且生成关 键图像包括：生成针对芯片版图的用于验证的关键图像。针对半导体 芯片制造中容易出现缺陷的热点(hot spot)，可以先行设计和验证这 样的关键图像，以便降低制造成本和研发时间，进一步提高芯片生产 良率。
15.在本公开的第二方面，提供一种电子设备。该电子设备包括：处 理器以及与处理器耦合的存储器，存储器具有存储于其中的指令，指 令在被处理器执行时使电子设备执行根据本公开的第一方面的各实 施例的方法。
16.根据本公开的实施例，利用上述电子设备使用基于设计规则被预 定义的多个元件，并且基于多个元件各自在所述目标图形中的位置来 生成用于评估和验证的关键图像，从而可以自动生成多样化、覆盖度 高的芯片生产测试图像，以满足新的制程技术及工艺对芯片的设计和 生成提出的更高要求。
17.应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的 实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其 它特征将通过以下的描述变得容易理解。
附图说明
18.结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特 征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标注 表示相同或相似的元素，其中：
19.图1示出了根据本公开的一些实施例的半导体辅助制造系统的一 部分的示意框图；
20.图2示出了根据本公开的一些实施例的用于生成关键图像的示例 方法的流程图；
21.图3示出了根据本公开的一些实施例的表示多个元件在目标图形 中的布置的示例性阵列图。
22.图4示出了根据本公开的一些实施例所生成的关键图像的示意图。
23.图5示出了可以用来实施根据本公开的多个实施例的计算设备的 框图。
具体实施方式
24.下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示 了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形 式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这 些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公 开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范 围。
25.在本公开的实施例的描述中，术语“包括”及其类似用语应当理 解为开放性包含，即“包括但不限于”。术语“基于”应当理解为“至 少部分地基于”。术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至 少一个实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相 同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
26.此外，在以下描述的实施例中，在涉及元素数目(包括件数、值、 数量、范围等)时，元素的数目不限于特定数目，除非另有说明或者 原则上明显限定为特定数目的情况除外，并且大于或小于规定数目的 数目也可以适用。
27.为了满足对芯片生产和设计提出的更高要求，并且提高芯片生产 良率，在芯片制造之前需要生成版图并进行大量的版图验证。这样可 以帮助芯片生产线明确工艺上的限制，增加芯片设计过程中的通用性。
28.图1示出了根据本公开的一些实施例的半导体辅助制造系统100 的一部分的示意框图。半导体辅助制造系统100至少包括布线仿真装 置102、版图生成与验证装置110以及芯片制造装置108。为清楚起 见，在图1中未示出半导体辅助系统100中的其他装置。版图生成与 验证装置110包括版图生成模块104和版图验证模块106。针对关键 元器件的版图设计，需要利用版图生成与验证装置110先行生成某些 设计图像并对其进行验证，以方便制造厂通过光学调参来训练光学模 型并验证产线能力。
29.如上所述，通过专业工程人员人为变化参数来产生用以评估或验 证的关键图像的问题之一是图像变化覆盖度不够，图像较为单一。但 在实际应用中上产线之前需要验证各种可能，如果图像中的某一个位 置需要验证更宽或更窄的尺寸，则人为控制很难实现这种变通。
30.另一方面，现有的一些自动化软件也能生成芯片生产测试图像， 但这种测试图像与真实设计出来的图像差距较大。
31.根据本公开的实施例，提出了一种生产关键图像的方案。在该方 案中，基于设计规则，生成用于目标图形的配置文件。目标图形由多 个元件表示，并且配置文件包括限定多个元件中的不同元件之间的距 离和各个元件的属性的参数。然后基于多个元件各自在所述目标图形 中的位置，生成表示多个元件在目标图形中的布置的阵列图，并且基 于阵列图和配置文件，生成目标图形的关键图像。
32.在本公开的实施例中，使用基于设计规则被预定义的多个元件， 并且基于多个元件各自在所述目标图形中的位置来生成用于评估和 验证的关键图像。通过使用本公开的实施例，可以根据需要对某个范 围内的参数进行穷举，自动化的拓宽图像覆盖度，进而能够生成更为 接近真实设计的图像，并且使得训练的数据集更为丰富和多样。
33.图2示出了根据本公开的一些实施例的用于生成关键图像的示例 方法200的流程
图。例如，方法200可以由如图1所示的系统100来 执行。以下结合图1来描述方法200。应当理解，方法200还可以包 括未示出的附加框和/或可以省略所示出的某些框。本公开的范围在此 方面不受限制。
34.在框202处，基于设计规则，生成用于目标图形的配置文件。从 图形如何精确地转移到芯片上的角度出发，设计规则是指对几何图形 的最小尺寸进行限制的规则。
35.在一个实施例中，设计规则包括在某一制程条件下验证具有某个 功能的关键图像时，该功能所要求的两个元器件之间的最小距离。在 另一实施例中，设计规则还可以包括符合设计规则检查(drc)等的 各种图形尺寸规则的集合。本公开在此不对设计规则的内容和形式不 做任何限制。
36.目标图形是要生产的由多个元件表示的单元图形，通常可以实现 一种或多种电路功能。多个元件可以是可程式化元件。图像设计人员 或制程发展人员可以依据设计规则来定义可程式化元件，以生成关于 目标图形的多个元件的配置文件。
37.在一个实施例中，该配置文件包括限定多个元件中的不同元件之 间的距离和各个元件的属性的参数。在另一实施例中，配置文件可以 限定与可程式化元件相关联的其他特性。本公开的范围在此方面不受 任何限制。以下对配置文件的具体实现进行描述。
38.在配置文件中，可以采用“type”表示多个元件各自的类型， 以及“cd”和/或“len”表示元件的尺寸。在相同类型的多个元件 中，每个元件的尺寸相同。应当理解，在另一些实施例中，相同类型 的多个元件的尺寸可以彼此不同。
39.一种示例实现中，配置文件可以表示为以下形式。
40.poly_type:
41.type 0:space
42.cd 60
43.len 60
44.参考配置文件的示例实现，poly_type是device类型，可程式 化元件的类型0被设置为空间间隔(space)，以定义多个元件之间 的距离，并且相应地设置类型0的多个元件的尺寸。该尺寸包括分别 限定了元件的水平距离和垂直距离的参数space len和space cd。 在一个实施例中，space len和space cd均被设置为60nm。 space len和space cd也可以是其他数值，并且彼此不必相同。 在另一实施例中，元件的水平距离space len和垂直距离spacecd还可以被设置为数值范围。在一个实施例中，元件的space len 和space cd均被设置为50～60nm。
45.应当理解，上文以及本文其他部分所描述的数值或者数值范围仅 仅是示例性的，旨在帮助读者理解本公开实施例的思想。任何其他适 当的数值/数值范围均是可行的，本公开的范围在此方面不受限制。
46.另一种示例实现中：
47.type a:square
48.cd 30；
49.其中，类型a是具有正方形形状的过孔，并且类型a的每个元 件的尺寸包括限定了正方形边长的参数square cd。在一个实施例 中，类型a的每个元件的square cd可以被设置为30nm。同样地， 类型a的每个元件的square cd还可以被设置为数值范围。在一 个实施
例中，square cd被设置为20～40nm。在另一些实施例中， 参数square cd也可以是其他数值或数值范围。
50.类似地，可以将类型c设置为具有长方形形状的过孔，并且类型 c的每个元件的尺寸包括分别限定了长方形宽度和长度的参数 rectangle cd和rectangle len，如下所示。
51.type c:rectangle
52.cd 30
53.len 60
54.具体地，类型c的每个元件的rectangle cd和rectanglelen可以分别被设置为30nm和60nm。类型c的每个元件的 rectangle cd和rectangle len还可以被设置为数值范围。 在一个实施例中，类型c的元件参数rectangle cd和 rectangle len分别被设置为20～40nm和50～70nm。在另一些 实施例中，参数rectangle cd和rectangle len也可以是其 他数值或数值范围。
55.参考配置文件的以上示例实现，还可以针对目标图形中的金属图 案，将类型b设置为导电材料金属线并相应地设置类型b的多个元 件的尺寸。类型b的每个元件的尺寸包括限定了元件边长的参数 metal cd和metal len。在一个实施例中，类型b的每个元件的 参数metal cd和metal len分别被设置为60nm和80nm。参数 metal cd和metal len也可以是其他数值。在另一实施例中， 参数metal cd和metal len的数值可以彼此相等。
56.同样地，类型b的每个元件的参数metal cd和metal len 还可以被设置为数值范围，如下所示。
57.type b:metal poly_type
58.cd 60～120
59.其中，metal cd和metal len可以分别被设置为60～120nm。 参数metal cd和metal len可以是其他数值范围，并且可以彼 此不同。
60.在本公开的实施例中，该示例性配置文件限定了导电材料的类型 b。应当理解，根据需要其他类型也是可能的。在一个实施例中，配 置文件还可以限定电介质材料的类型d。类型d的元件的尺寸的设置 可以参考前述类型a至c来限定，在此不再赘述。本公开在此不对 元件的类型和尺寸的形式和大小做任何限制。
61.返回到图2，在框204处，基于多个元件各自在目标图形中的位 置，生成表示多个元件在目标图形中的布置的阵列图。能够实现某一 具体功能的目标图形通常具有多层，每一层上的图案通过层间的互连 来实现耦合。在一个实施例中，互连可以是具有正方形或长方形形状 的过孔。在另一实施例中，互连可以是用以连接每层上的图案的任何 形式。本公开对此不作限制。以下结合图3来描述阵列图的生成。
62.图3示出了根据本公开的一些实施例的表示多个元件在目标图形 中的布置的示例性阵列图300。如上所述，基于每个元件的配置文件， 将多个类型的元件根据其在目标图形中的位置及相互关系相对应地 排布，以形成阵列图300。
63.如图所述，阵列图300包括灰色部分310、黑色部分320-330以 及白色部分340。灰色部分310指示类型b的元件分布区域。类型b 的元件分布区域对应于目标图形中的单层上的金属图案位置分布。白 色部分340指示类型0的元件分布区域。类型0的元件分布区域对应 于目标图形中的元件之间的空间间隔。元件之间的空间间隔可以是空 气也可以是其他
绝缘性的包封材料，本文对此不作任何限制。
64.黑色部分320和330指示将两种类型的元件进行叠加的区域。黑 色部分320表示在空间上类型b的元件与类型a的元件重叠的区域 (例如，图中所示为b a)。在一个实施例中，图中的“b a”表示 类型b的元件在下层，在其之上形成类型a的元件。在另一实施例 中，“b a”还可以表示类型a的元件在下层，在其之上形成类型b 的元件。本公开在此方面不作任何限制。
65.阵列图300中，“类型b加类型a”的区域320、330对应于目 标图形中的一层上的金属图案与另一层上的过孔重叠的位置。本公开 的实施例的阵列图300示出了针对具有两层的目标图形的多个元件的 布置。应当理解，具有多层的目标图形的多个元件的布置也适用上述 方案。
66.在一个实施例中，针对具有三层的目标图形，多个元件在阵列图 中可以采用“b a d”的方式来表示对应于目标图形中的三层的位置， 其中类型d可以是半导体材料或是根据需要的任何材料的类型。该位 置可以是目标图形中的底层上的金属图案通过中间层上的相应过孔 与上层上的图案电连接的节点位置。在另一实施例中，目标图形可以 有四层或更多层，并且元件的类型也可以有其他类型。本公开的范围 在此方面不受限制。
67.再次返回到图2，在框206处，利用电子设计自动化(eda)软 件，基于框202中生成的配置文件以及框204中生成的阵列图，生成 针对目标图形的关键图像400，如图4所示。参考以上的描述，不同 类型的多个元件的尺寸可以被设置为数值范围。因而，在本公开实施 例中，关键图像可以是针对元件尺寸的数值范围内的每个数值所生成 图像的集合。
68.图4示出了根据本公开的一些实施例所生成的关键图像400的示 意性图。如图所示，关键图像400包括对应于目标图形的单层的区域 410(灰色部分)，以及对应于目标图形的双层的区域420、430(黑 色部分)。区域420和430的大小指示在目标图形的双层位置处的元 件重叠的大小。应当理解，这仅是示意性地，而不旨在限制。具有三 层或更多层的目标图形的关键图像与图4中的关键图形类型，在此不 再赘述。
69.基于图3至图4的描述，在本公开的实施例中，通过可视化的提 供可程式化元件的位置信息来生成具有各个元件的位置及其相互关 系的阵列图，从而能够实现覆盖度更大、更为真实的关键图像。
70.图5示出了可以用来实施根据本公开的多个实施例的计算设备的 框图。例如，如图1所示的系统100中的一个或多个装置可以由设备 500来实施。如图所示，设备500包括中央处理单元(cpu)501，其 可以根据存储在只读存储器(rom)502中的计算机程序指令或者从 存储单元508加载到随机访问存储器(ram)503中的计算机程序指 令，来执行各种适当的动作和处理。在ram 503中，还可存储设备 500操作所需的各种程序和数据。cpu 501、rom 502以及ram 503 通过总线504彼此相连。输入/输出(i/o)接口505也连接至总线504。
71.设备500中的多个部件连接至i/o接口505，包括：输入单元506， 例如键盘、鼠标等；输出单元507，例如各种类型的显示器、扬声器 等；存储单元508，例如磁盘、光盘等；以及通信单元509，例如网 卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元509允许设备500通 过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/ 数据。
72.处理单元501执行上文所描述的方法和处理，例如方法200。例 如，在一些实施例中，方法200可被实现为计算机软件程序，其被有 形地包含于机器可读介质，例如存储单元
508。在一些实施例中，计 算机程序的部分或者全部可以经由rom 502和/或通信单元509而被 载入和/或安装到设备500上。当计算机程序加载到ram 503并由 cpu 501执行时，可以执行上文描述的方法200或方法200中的多个 步骤。备选地，在其他实施例中，cpu 501可以通过其他任何适当的 方式(例如，借助于固件)而被配置为执行方法200。
73.本文中以上描述的功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑 部件来执行。例如，非限制性地，可以使用的示范类型的硬件逻辑部 件包括：场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用 标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑 设备(cpld)等等。
74.用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语 言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计 算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当 由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被 实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为 独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全 在远程机器或服务器上执行。
75.在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以 包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、 装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介 质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁 性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者 上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基 于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储 器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom 或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光 学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
76.尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了 本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上 面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅 是实现权利要求书的示例形式。