[发明专利]用原版图元制作半定制集成电路的系统和方法

说明书

本发明一般涉及半导体的生产，更具体说，涉及从原版图元(reticle primitive)和定制互连原版的数据库中选取原版，用来制作半定制集成电路(IC)的系统和方法。

集成电路一般含有几百万个分立的电子器件，每一个的典型大小约几微米，器件之间还要互连。因此，没有一种“有形的”工具适合在半导体衬底上制作代表器件并互相连接的复杂图形。替代的办法是，微电子图形通常都用辐射，例如光，X射线，或电子束来绘制。使用光学成象和光敏膜在半导体衬底上产生图形，这种工艺被称为“光刻法”。

在光刻法中，首先把光致抗蚀剂薄膜(光敏膜)涂布在衬底上。然后，让辐射穿过透明板，或叫“掩模板”，投射出去，在透明板上已经用不透明材料产生了所需图形。所成的像聚焦在涂覆了光致抗蚀剂的衬底上，在衬底上产生与掩模板的像相应的亮和暗的区域。接下来是显影和刻蚀过程，其中抗蚀部分和衬底被除去，在衬底薄膜上刻蚀出与掩模相应的图形。

在微电子学发展初期，掩模图像(图形)是用光学方法从大的原图形缩小而成。所需图形是用手工刻在一张着色的塑料片上，并用房间大小的照相机缩小至所需尺寸。这种方法已经被图形生成器取代，图形生成器是一台设备，它接收计算机生成的关于器件的描述，并把它分解为各个图像块。然后，图形生成器扫描掩模感光层，用例如高强度的电子束在掩模感光层上“书写”出该图形，使图形中每一个器件或互连曝光。

半导体器件典型地由多至五十层的硅，多晶硅，二氧化硅，金属，和硅化物等层组成。每一层的图形包含在一个叫作原版的掩模上。各个原版一般是它们所产生的图形的实际大小的一至十倍。一个集成电路(IC)所有各层所对应的一组原版，称为一个器件序列。

图形的生成过程，即要求在一块半导体晶片上逐点地产生一个复杂的图形，一般说，是一个缓慢的过程。通常，要印在半导体衬底上的多个器件的图像，只有一个用图形生成。然后，单个器件图形，即原版，是用分步-重复照相机(通常称为分步器)重复地复制，形成器件和互连阵列，覆盖在半导体衬底上。原版也可以包含若干个图形阵列并且有别于下述掩模，这种掩模所包含的图形能在一次曝光中转印到整个半导体晶片上(或转印到另一个掩模上)。

一个原版的制作不仅是一个缓慢的过程，而且也是一个昂贵的过程。一个器件序列的原版数乘以单个原版的成本，表示制作一个新的IC的成本。设计和开发一个新的，或者是定制的半导体器件的总成本中，原版的成本占很大部分。在设计和开发一个半导体器件时，由于设计指标的改变或测试时一些意料不到的结果，常常要更改设计。更改设计必须用新的原版来实现更改了的设计。这不仅增加半导体器件的开发成本，还推迟了半导体器件的鉴定和生产。

因此，本行业需要一种克服上述限制的，改进了的制作IC的方法。

针对现有技术的上述不足，本发明提出一种制作一个IC的系统和方法，以及给出用该方法制作的一块IC。在一个实施例中，该系统包括：(1)一个原版图元库，其中至少有两个原版图元所含图形，与要包含在该IC内的电路模块相对应，(2)一个互连原版，它的图形与互连导线相对应，以便对电路模块进行电连接，以及(3)光刻设备，它用这不少于两个的原版图元以及互连原版，光刻出电路模块和互连导线。

因此，本发明引入创建一个先前已有的原版库这个广泛的概念，这些先前已有的原版相应于常用的电路模块，并且通过一次光刻其中一些电路模块，另一次光刻电路模块间的互连，产生一个半定制的IC。对本发明来说，“原版图元”是指一套原版，在构成一个电路模块的处理阶段中使用。而“电路模块”是指一块部分电路，它能作为一个积木式部件，搭成一块较大的电路。例如，一块适用于远程通信的半定制IC，可能用到诸如数-模(D/A)变换电路和模-数(A/D)变换电路，滤波器，处理器，以及相关的存储体。相应于这些电路模块中每一块的原版图元，能被光刻，并在分开的步骤(以及在各个次序中进行的各个步骤)中互连。

在本发明的一个实施例中，这不少于两个的原版图元，不带有电路模块的引线焊点(bond pad)的图形。因为IC上的各个电路模块可能由IC本身的连线互连，使通常的引线焊点变得不必要。然而，可能要求在原版图元上提供远小得多的互连点。

在本发明的一个实施例中，这不少于两个的原版图元，不带有电路模块的受保护驱动晶体管的图形。同样是因为在单个IC内，电路模块相互间的邻域，不再需要通常的受保护的驱动晶体管。在某些情形中，可以直接互连而无需附加任何种类的驱动晶体管。