相關(guān)申請的交叉引用

通過引用將2016年3月10日提交的日本專利申請no.2016-047257號的公開內(nèi)容(包括說明書、附圖和摘要)整體并入本文中。

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其設(shè)計方法，并且例如涉及通過分級布局設(shè)計技術(shù)設(shè)計的半導(dǎo)體裝置及其設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

例如，日本未審查的專利申請公開no.2004-259967描述了一種方法，其中當通過分級布局設(shè)計技術(shù)來設(shè)計物理塊時，在具有外部耦合端子的邊界邊中設(shè)置布線抑制區(qū)域，并在不具有外部耦合端子的邊界邊中設(shè)置屏蔽線。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

例如，已知分級布局設(shè)計技術(shù)作為用于抑制與半導(dǎo)體裝置的尺度增大(scale-up)相關(guān)聯(lián)的設(shè)計時間的增加的技術(shù)。在分級布局設(shè)計技術(shù)中，在首先將一個半導(dǎo)體裝置劃分為多個分級塊之后，并行地對每個分級塊執(zhí)行布局設(shè)計，并將這些分級塊組裝成一個半導(dǎo)體裝置。利用這種技術(shù)，可以減小每個分級塊的電路尺寸，并且可以并行地設(shè)計每個分級塊，因此可以縮短用于設(shè)計整個半導(dǎo)體裝置的布局的時間。

這里，當設(shè)計每個分級塊的布局時，在提取了實際負載數(shù)據(jù)(諸如線電阻和線電容)之后驗證時序。然而，在這種情況下，相鄰分級塊的布局通常是未確定的，因此擔心在分級塊之間的邊界部分中可能無法以高精度提取實際負載數(shù)據(jù)。因此，可以考慮例如像日本未審查的專利申請公開no.2004-259967中那樣提供屏蔽線和布線抑制區(qū)域，但是當考慮虛設(shè)金屬時，實際負載數(shù)據(jù)可能不能以足夠高的精度來提取。

鑒于這些情形做出了后面描述的實施例，并且根據(jù)本說明書的描述和附圖，其它問題和新特性將變得清楚。

根據(jù)一個實施例的半導(dǎo)體裝置由單個半導(dǎo)體芯片形成，并且包括金屬布線層。金屬布線層包括多個布線區(qū)域，每個布線區(qū)域被用作邊界的邊劃分。布線區(qū)域中的一個放置為沿著自己的布線區(qū)域的外周延伸，并且包括：由一個或多個金屬線形成的屏蔽環(huán)線；以及多個金屬線，多個金屬線放置在由所述屏蔽環(huán)線圍繞的區(qū)域內(nèi)，并且在預(yù)先決定的優(yōu)選方向上延伸。這里，屏蔽環(huán)線具有在優(yōu)選方向上延伸的第一區(qū)段和在垂直于優(yōu)選方向的非優(yōu)選方向上延伸的第二區(qū)段。

根據(jù)一個實施例，在使用分級布局設(shè)計技術(shù)來設(shè)計每個分級塊的階段中，可以以高精度來提取關(guān)于每個分級塊的實際負載數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的示例的示意圖；

圖2是示出圖1的半導(dǎo)體裝置的示意結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；

圖3a是示出圖2中的金屬布線層的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖3b是示出圖2中的金屬布線層的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖4是示出圖3a和3b中的屏蔽環(huán)線的電源系統(tǒng)的示例的說明圖；

圖5是示出圖3a和3b的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法的示例的流程圖；

圖6是示出使用圖3a和3b的半導(dǎo)體裝置時獲得的優(yōu)點的示例的說明圖；

圖7是示出使用圖3a和3b的半導(dǎo)體裝置時獲得的另一個優(yōu)點的示例的說明圖；

圖8a是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖8b是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖9a是示出圖8a和8b的半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點的示例的說明圖，其還是示出圖8a和8b中的a-a’間的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；

圖9b是示出圖9a的比較示例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；

圖9c是示出圖9a的比較示例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖；

圖10a是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖10b是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖11a是示出圖10a和10b的半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點的示例的說明圖；

圖11b是示出圖10a和10b的半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點的示例的說明圖；

圖12a是示出根據(jù)圖10a和10b的變型的布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖12b是示出根據(jù)圖10a和10b的變型的布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖13a是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖13b是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖14是示出根據(jù)圖13b的變型的布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖15a是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的半導(dǎo)體裝置在圖2中的金屬布線層的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖15b是示出與圖15a不同的布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖16是示出圖15a和15b的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法的示例的流程圖；

圖17a是示出作為本發(fā)明的比較示例討論的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖17b是示出作為本發(fā)明的比較示例討論的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例的平面圖；

圖18是示出圖17a的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法的示例的流程圖；

圖19是示出使用圖17a或17b的半導(dǎo)體裝置時導(dǎo)致的問題的示例的說明圖；以及

圖20是示出使用圖17a的半導(dǎo)體裝置時導(dǎo)致的另一問題的示例的說明圖。

具體實施方式

如果為了方便需要，將通過將以下實施例中的每一個劃分成多個部分或?qū)嵤├齺砻枋鏊鼈?；然而，除非另有指示，否則多個部分或?qū)嵤├⒉皇潜舜瞬幌嚓P(guān)的，而是它們處于其中一個部分或?qū)嵤├瞧渌糠只驅(qū)嵤├囊徊糠只蛘w的變型、應(yīng)用示例、詳細描述或補充描述這樣的關(guān)系中。另外，在以下實施例中，當涉及元件的數(shù)量等(包括單元數(shù)量、數(shù)值、總量，范圍等)時，除非明確地說明或者除非數(shù)量原理上明顯限于特定的數(shù)量外，否則數(shù)量不限于特定數(shù)量，而可以大于或小于特定數(shù)量。

此外，在以下實施例中，不言而喻，除非明確說明或者原理上明顯有必要外，否則部件(也包括構(gòu)成步驟等)不一定是必需的。類似的，當在下面的實施例中提及構(gòu)件等的形狀和位置關(guān)系等時，除非另有說明或者除了原理上認為清楚地另有規(guī)定以外，否則也應(yīng)當包括與形狀等基本相同或相似的那些形狀等。這也適用于上述數(shù)值和范圍。

在下文中，將基于附圖詳細地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。在用于解釋實施例的整體圖中，彼此相同的組件將用相同的附圖標記表示，并且將省略重復(fù)的描述。

(第一實施例)

《半導(dǎo)體裝置的示意構(gòu)造》

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造的示例的示意圖。圖1所示的半導(dǎo)體裝置dev由單個半導(dǎo)體芯片形成，并且包括例如通過總線bs耦合的多個電路塊。盡管沒有特別限制，但是電路塊包括多個cpu(中央處理單元)核心電路ccr1和ccr2、易失性存儲器電路ram、非易失性存儲器電路rom、各種數(shù)字外圍電路dperi、各種模擬外圍電路aperi等。在設(shè)計如上所述的多功能且具有大電路尺寸的半導(dǎo)體裝置dev時，使用稍后描述的分級布局設(shè)計技術(shù)是特別有益的。

圖2是示出圖1的半導(dǎo)體裝置的示意結(jié)構(gòu)的示例的截面圖。圖2所示的半導(dǎo)體裝置dev具有這樣的結(jié)構(gòu)，其中柵極層gt和多個金屬布線層(...，m[k]，m[k+1]，...，m[j]，m[j+1])依次層疊在半導(dǎo)體襯底sub之上。例如，在半導(dǎo)體襯底sub中形成mos(金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管的擴散層df等，并且在柵極層gt中形成mos晶體管的柵極線gl等。

在金屬布線層(...，m[k]，m[k+1]，…)中形成用于適當?shù)伛詈习╩os晶體管等的相應(yīng)的電路元件的金屬線(...，ml[k]，ml[k+1]，...)。相應(yīng)的金屬布線層中的金屬線(...，ml[k]，ml[k+1]，...)被層間絕緣膜isl隔離。在實際地耦合相應(yīng)的電路元件時，通過上下金屬布線層(...，m[k]，m[k+1]，...)之間的通孔va適當?shù)貓?zhí)行金屬線(...，ml[k]，ml[k+1]，...)的放置。此外，用于對整個芯片供應(yīng)電源電壓pwr(具體地，高電位側(cè)的電源電壓(vcc)和低電位側(cè)的電源電壓(gnd))的金屬線(...，ml[j]，ml[j+1])主要形成在最上面的金屬布線層(...，m[j]，m[j+1])中。

《金屬布線層的布局》

圖3a和3b都是示出圖2中的金屬布線層的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖。圖3a示出了圖2中的金屬布線層m[k]的布局構(gòu)造的示例，并且圖3b示出了位于上一層的金屬布線層m[k+1]的布局構(gòu)造的示例。

在圖3a和3b中分別示出的金屬布線層m[k]和m[k+1]中的每一個都包括多個分級塊(布線區(qū)域)hbk1至hbk4，每個分級塊由用作邊界的邊劃分開。在圖3a和3b的每一個中，除了分級塊hbk1至hbk4之外的布線區(qū)域用作頂部區(qū)域tp。在本說明書中，為了便于描述，除了分級塊hbk1至hbk4之外的布線區(qū)域被稱為頂部區(qū)域tp；然而，假設(shè)分級塊hbk1至hbk4是下分級塊，則頂部區(qū)域tp被嚴格地定位為包括下分級塊的上部塊。

在該示例中，沿著半導(dǎo)體芯片的外周放置的并且負責與半導(dǎo)體芯片的外部輸入/輸出的多個io(輸入輸出)單元ioc包括在頂部區(qū)域tp中。另外，雖然沒有特別限制，但是分級塊hbk1至hbk4中的每一個被放置為與頂部區(qū)域tp相鄰(換句話說，被放置為與頂部區(qū)域tp具有邊界邊)，并且進一步的分級塊hbk3和hbk4被放置為彼此相鄰。

依賴于例如布局的簡易性等，分級塊hbk1至hbk4中的每一個可以對應(yīng)于圖1中的電路塊中的任何一個或電路塊的組合，或者對應(yīng)于通過劃分電路塊之一獲得的電路塊。雖然不必受限制，但是頂部區(qū)域tp通常并且主要負責分級塊hbk1至hbk4之間或分級塊hbk1至hbk4與io單元ioc之間的耦合。

在金屬布線層中形成金屬線時，通?；谥T如自動布局布線的設(shè)計工具來確定金屬線延伸的優(yōu)選方向。與優(yōu)選方向垂直的方向變?yōu)榉莾?yōu)選方向。該線的優(yōu)選方向和非優(yōu)選方向?qū)τ诿總€金屬布線層是彼此交替地替換的。例如，圖3a中的金屬布線層m[k]的優(yōu)選方向是x軸方向，并且其非優(yōu)選方向是y軸方向。相反，圖3b中的位于上一層的金屬布線層m[k+1]的優(yōu)選方向是y軸方向(對于下一層的層的情況也是如此)，并且其非優(yōu)選方向是x軸方向。

在圖3a中的金屬布線層m[k]中，分級塊(布線區(qū)域)hbk1至hbk4中的每一個都包括屏蔽環(huán)線sr和多個金屬線ml[k]。屏蔽環(huán)線sr被放置為沿著對應(yīng)的分級塊的外周延伸，并且盡管不必受限，但是它被放置在基于作為外周的邊界邊的由布局規(guī)則確定的最小空間內(nèi)的位置處。盡管沒有特別限制，但是屏蔽環(huán)線sr的寬度在這里是由布局規(guī)則確定的最小線寬。

在該示例中，屏蔽環(huán)線sr由單個金屬線形成，但是其可以由多個金屬線的組合形成(這將在后面詳細描述)。這里，屏蔽環(huán)線sr的特征在于具有在優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc1和在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2。

金屬線ml[k]放置在由屏蔽環(huán)線sr圍繞的區(qū)域中，并且在優(yōu)選方向(在此為x軸方向)上延伸。這里，僅示意性地示出了在優(yōu)選方向上延伸的金屬線ml[k]，但是實際上可以存在在非優(yōu)選方向(在此為y軸方向)上延伸的金屬線。然而，考慮到例如由整個線占據(jù)的面積，由在優(yōu)選方向上延伸的金屬線占據(jù)的面積比由在非優(yōu)選方向上延伸的金屬線占據(jù)的面積大得多。

另外，分級塊hbk1至hbk4中的一個或多個可以具有要耦合到金屬布線層m[k]中的另一布線區(qū)域(即，頂部區(qū)域tp或另一分級塊)的信號端子sp。在圖3a的示例中，分級塊hbk2和hbk3都具有信號端子sp。信號端子sp放置在信號端子區(qū)段sc3中，信號端子區(qū)段sc3作為在非優(yōu)選方向(這里為y軸方向)上延伸的邊中的任一邊的部分區(qū)段。在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr被放置在除信號端子區(qū)段sc3之外的任一邊的區(qū)段中。

圖3b中的金屬布線層m[k+1]也具有與圖3a中的金屬布線層m[k]的構(gòu)造類似的構(gòu)造。然而，在圖3b中，放置在分級塊hbk1至hbk4中的每一個中的由屏蔽環(huán)線sr圍繞的區(qū)域中的多個金屬線ml[k+1]在與圖3a中不同的優(yōu)選方向(這里為y軸方向)上延伸。與圖3a的情況不同，在圖3b中，分級塊hbk1和hbk4都包括信號端子sp。與圖3a的情況相同，信號端子sp被放置在非優(yōu)選方向(這里為x軸方向)上延伸的一邊的信號端子區(qū)段sc3中。

在圖3a和3b中的金屬布線層m[k]和m[k+1]中的每一個的示例中，用于耦合分級塊hbk1至hbk4中的每一個的信號端子sp的金屬線形成在頂部區(qū)域tp中。這些金屬線中的每一個也在優(yōu)選方向上延伸。例如，在金屬布線層m[k]中，形成了用于將相應(yīng)的分級塊hbk2和hbk3的信號端子sp彼此耦合的金屬線ml[k]以及用于將分級塊hbk2和hbk3中的每一個的信號端子sp耦合到分級塊hbk1的信號端子sp的部分金屬線ml[k]。

在金屬布線層m[k+1]中，形成了用于將相應(yīng)的分級塊hbk1和hbk4的信號端子sp彼此耦合的金屬線ml[k+1]以及用于將分級塊hbk2和hbk3中的每一個的信號端子sp耦合到分級塊hbk1的信號端子sp的另一部分金屬線ml[k+1]。通過通孔va分別將在優(yōu)選方向上從信號端子sp延伸的另一部分金屬線ml[k+1]和上述部分金屬線ml[k]耦合在一起。

圖4是示出電源系統(tǒng)的示例的說明圖，在電源系統(tǒng)中電力被供應(yīng)給圖3a和3b中的每一個的屏蔽環(huán)線。圖4示出了包括電源路徑的布局構(gòu)造的示例，其中采取圖3b所示的金屬布線層m[k+1]中的分級塊hbk中的一個作為示例。如上所述，屏蔽環(huán)線sr設(shè)置在分級塊hbk的外周中。例如，在分級塊hbk的內(nèi)部設(shè)置用于向每個電路供應(yīng)低電位側(cè)的電源電壓gnd的多個金屬線ml[k+1](gnd)和用于向每個電路供應(yīng)高電位側(cè)的電源電壓vcc的多個金屬線ml[k+1](vcc)。

金屬線ml[k+1](gnd)和金屬線ml[k+1](vcc)兩者都在優(yōu)選方向(這里為y軸方向)上延伸，并且在非優(yōu)選方向(x軸方向)上以預(yù)定間隔交替地放置。金屬線ml[k+1](gnd)中的每一個通過通孔va直接耦合到形成在圖2所示的最上面的金屬布線層(...，m[j]，m[j+1])中的用于電源電壓pwr(低電位側(cè)的電源電壓gnd)的金屬線。類似的，金屬線ml[k+1](vcc)中的每一個通過通孔va直接耦合到形成在最上面的金屬布線層(...，m[j]，m[j+1])中的用于電源電壓pwr(高電位側(cè)的電源電壓vcc)的金屬線。

在圖4的示例中，金屬線ml[k+1](gnd)中的每一個都耦合到屏蔽環(huán)線sr。結(jié)果，低電位側(cè)的電源電壓gnd經(jīng)由金屬線ml[k+1](gnd)間接地施加于屏蔽環(huán)線sr。這里，可以采用高電位側(cè)的電源電壓vcc被施加到屏蔽環(huán)線sr的另一種構(gòu)造，而不限于施加低電位側(cè)的電源電壓gnd。盡管將在后面進行詳細描述，但是屏蔽環(huán)線sr不是主要目的為供應(yīng)電力的線，因此可以采用其中屏蔽環(huán)線sr間接耦合到最上面的金屬布線層的另一種構(gòu)造。由此，與直接耦合的構(gòu)造相比，可以抑制通孔va的數(shù)量等的增加。

《半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造和設(shè)計方法(比較示例)》

圖17a和17b都是示出作為本發(fā)明的比較示例討論的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例的平面圖。與圖3a的情況不同，在圖17a所示的金屬布線層m[k]’中，分級塊hbk1至hbk4中的每一個不包括屏蔽環(huán)線sr。另一方面，在圖17b所示的金屬布線層m[k]”中，分級塊hbk1至hbk4中的每一個包括屏蔽線sl。但是屏蔽線sl具有在優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc1但是不具有在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2，這與圖3a的情況不同。

圖18是示出圖17a的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法的示例的流程圖。在圖18中，設(shè)計者首先設(shè)計半導(dǎo)體裝置(半導(dǎo)體芯片)的電路，并產(chǎn)生諸如網(wǎng)表的電路數(shù)據(jù)(步驟s101)。隨后，設(shè)計者將半導(dǎo)體裝置劃分為頂部區(qū)域tp和分級塊hbk1至hbk4，以便通過分級布局設(shè)計技術(shù)執(zhí)行布局設(shè)計(步驟s102)。

隨后，設(shè)計者在整體半導(dǎo)體芯片等的平面布置圖的過程中確定分級塊hbk1至hbk4中的每一個的形狀和信號端子sp的放置，并且確定頂部區(qū)域tp的形狀(步驟s103)。然后，相應(yīng)的設(shè)計者分別并且并行地設(shè)計在步驟s103中確定的頂部區(qū)域tp的布局和分級塊hbk1至hbk4的布局(步驟s204和s205)。

在設(shè)計分級塊時(步驟s204)，設(shè)計者首先將信號端子sp放置在目標分級塊中，并且通過使用自動布局布線工具等的布局布線來創(chuàng)建包括在目標分級塊中的電路的布局(步驟s204a)。隨后，設(shè)計者通過使用預(yù)定的設(shè)計工具將虛設(shè)金屬插入到目標分級塊的金屬布線層中(步驟s204b)。為了在cmp(化學(xué)機械拋光)步驟(制造過程的一個步驟)中使每個金屬布線層平坦化而插入虛設(shè)金屬。

隨后，設(shè)計者通過使用預(yù)定的設(shè)計工具來提取關(guān)于已經(jīng)插入了虛設(shè)金屬的分級塊的實際負載數(shù)據(jù)(諸如線電阻和線電容)(步驟s204c)。此后，設(shè)計者通過使用所提取的實際負載數(shù)據(jù)來驗證目標分級塊的時序(步驟s204d)。設(shè)計者還驗證目標分級塊的布局規(guī)則。

另一方面，在設(shè)計頂部區(qū)域tp(步驟s205)時，設(shè)計者首先通過自動布局布線工具等來創(chuàng)建包括頂部區(qū)域tp的電路的布局(步驟s205a)。在這種情況下，設(shè)計者在例如與頂部區(qū)域tp相鄰的分級塊中的每一個的信號端子sp被稱為幀數(shù)據(jù)的狀態(tài)下設(shè)計頂部區(qū)域tp，并且創(chuàng)建用于主要將信號端子sp彼此耦合的線布局。

隨后，設(shè)計者通過使用預(yù)定的設(shè)計工具將虛設(shè)金屬插入到頂部區(qū)域tp的金屬布線層中(步驟s205b)。隨后，設(shè)計者通過使用預(yù)定的設(shè)計工具來提取關(guān)于已經(jīng)插入了虛設(shè)金屬的頂部區(qū)域tp的實際負載數(shù)據(jù)(諸如線電阻和線電容)(步驟s205c)。此后，設(shè)計者通過使用所提取的實際負載數(shù)據(jù)來驗證頂部區(qū)域tp的時序(步驟s205d)。設(shè)計者還驗證頂部區(qū)域tp的布局規(guī)則。

隨后，設(shè)計者設(shè)計在步驟s204和s205中設(shè)計的頂部區(qū)域tp和分級塊hbk1至hbk4的組合的整體布局(步驟s206)。具體地，設(shè)計者首先收集關(guān)于頂部區(qū)域tp和分級塊hbk1至hbk4的布局數(shù)據(jù)(步驟s206a)，并且通過布局數(shù)據(jù)將虛設(shè)金屬插入到整個芯片的布局中(步驟s206b)。隨后，設(shè)計者從已經(jīng)插入了虛設(shè)金屬的芯片布局中提取實際負載數(shù)據(jù)(步驟s206c)，并且通過使用實際負載數(shù)據(jù)來驗證整個芯片的時序(步驟s206d)。

圖19是示出當使用圖17a或17b的半導(dǎo)體裝置時導(dǎo)致的問題的示例的說明圖。圖19示出了在兩個布線區(qū)域(分級塊hbky和頂部區(qū)域tp或分級塊hbkx)之間的邊界邊周圍的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例，布線區(qū)域被彼此相鄰地放置來作為構(gòu)造示例。

在分級塊hbky中，在圖18的步驟s204a的步驟中形成金屬線ml[k]_b1和ml[k]_b2，并且除此之外，在步驟s204b的步驟中插入虛設(shè)金屬dmb。類似的，在頂部區(qū)域tp或分級塊hbkx中，在圖18中的步驟s205a或s204a的步驟中形成金屬線ml[k]_a1和ml[k]_a2，并且除此之外，在步驟s205b或s204b的步驟中插入虛設(shè)金屬dma。

另一方面，當這兩個布線區(qū)域被組合以彼此相鄰地放置時，可以在圖18中的步驟s206b的步驟中將虛設(shè)金屬dmc插入到邊界區(qū)域ar1中。設(shè)計工具包括例如布線密度規(guī)則、空白規(guī)則等作為用于自動地插入虛設(shè)金屬的規(guī)則。布線密度規(guī)則用于將金屬線的密度保持在指定的最小值和最大值之間的范圍內(nèi)?？瞻滓?guī)則用于將金屬線包括在特定面積內(nèi)。虛設(shè)金屬沒有特別限制，但是被設(shè)置為浮動電壓等。

這里，當注意圖19中的區(qū)域ar1并且僅要設(shè)計圖19中的兩個布線區(qū)域中的一個布線區(qū)域時，在與邊界邊的間隙中不存在大到足以違反空白規(guī)則的空間，因此在圖18的步驟s204b等中不插入虛設(shè)金屬。然而，當要設(shè)計兩個布線區(qū)域的組合時，在區(qū)域ar1中產(chǎn)生足夠大而違反空白規(guī)則的空間，因此可能發(fā)生在圖18的步驟s206b中插入虛設(shè)金屬dmc的情形。這將最終降低圖18中的步驟s204c和s205c中提取邊界部分中的實際負載數(shù)據(jù)的精度。

在圖17a的半導(dǎo)體裝置中，擔心這種情形可能在分級塊hbk1至hbk4中的每一個的每個邊界邊發(fā)生，而在圖17b的半導(dǎo)體裝置中，擔心可能在不具有分級塊hbk1至hbk4中的每一個的屏蔽線sl的邊界邊發(fā)生這種情形。如果不打算將虛設(shè)金屬本身插入到不具有屏蔽線sl的邊界邊，則可能導(dǎo)致上述金屬布線層的平坦化中的問題。

如果由此在圖18的步驟s206b中插入虛設(shè)金屬dmc，則兩個布線區(qū)域的布局本身在圖19的邊界部分中改變。因此，在圖18的步驟s206c中需要再次提取實際負載數(shù)據(jù)的步驟。然而，與步驟s204c和s205c中的每一個的情況不同，要對整個芯片執(zhí)行該步驟，因此擔心要處理的數(shù)據(jù)量可能很大，并且可能需要花費很多時間來處理設(shè)計工具。

此外，如果在步驟s206b中插入虛設(shè)金屬dmc，則存在發(fā)生以下情形的可能性：由于插入了虛設(shè)金屬，在隨后的步驟s206d的驗證時序的步驟，可能發(fā)生時序約束不滿足的情形。在這種情況下，擔心在最壞的情況下可能需要返工到步驟s204和s205的步驟，并且可能大大延長設(shè)計周期。

圖20是示出當使用圖17a的半導(dǎo)體裝置時導(dǎo)致的另一問題的示例的說明圖。和圖19的情況一樣，圖20示出了兩個布線區(qū)域(分級塊hbky和頂部區(qū)域tp或分級塊hbkx)之間的邊界邊周圍的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例，布線區(qū)域被彼此相鄰地放置來作為構(gòu)造示例。

在圖20中，當并行地設(shè)計兩個布線區(qū)域時，需要負責布線區(qū)域之一(這里為分級塊hbky)的設(shè)計者在另一布線區(qū)域(頂部區(qū)域tp或分級塊hbkx)的布局未確定的狀態(tài)下進行設(shè)計。在這種情況下，例如，關(guān)于用于信號傳輸?shù)慕饘倬€ml[k]_b1的實際負載數(shù)據(jù)(例如，寄生電容等)依賴于另一布線區(qū)域中的邊界部分的布局而變化，金屬線ml[k]_b1與邊界邊相鄰。結(jié)果，可能變得難以在圖18中的步驟s204c(對于步驟s205c相同)中以高精度提取邊界部分中的實際負載數(shù)據(jù)。

在圖17a的半導(dǎo)體裝置中，擔心這種情形可能發(fā)生在分級塊hbk1至hbk4中的每一個的每個邊界邊中。另一方面，在圖17b的半導(dǎo)體裝置中，存在這種情形可能發(fā)生在具有分級塊hbk1至hbk4中的每一個的信號端子sp的邊的可能性。這里，如果具有信號端子sp的邊附近被確定為布線抑制區(qū)域，則參考圖20描述的情形可能不是特別有問題。然而，在這種情況下，不能插入虛設(shè)金屬，因此在金屬布線層的平坦化中可能出現(xiàn)問題。

因此，當在圖18的步驟s204c和s205c中提取實際負載數(shù)據(jù)的精度降低時，在步驟s206c中需要再次提取實際負載數(shù)據(jù)的步驟。在這種情況下，和圖19的情況一樣，擔心可能需要花費大量的時間來處理設(shè)計工具。

另外，在步驟s206d中的驗證時序的步驟中，可能發(fā)生例如由于金屬線ml[k]_b1等的寄生電容的增加而不滿足時序約束的情形。除了這樣的時序約束以外，還可能發(fā)生例如由于金屬線ml[k]_b1的耦合電容的增加而不滿足串擾噪聲規(guī)范的另一種情形。在這種情況下，和圖19的情況一樣，擔心可能發(fā)生設(shè)計的返工并且設(shè)計周期可能大大延長。因此，使用如圖3a和圖3b所示的半導(dǎo)體裝置和如圖5所示的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法變得有益。

《半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法(第一實施例)》

圖5是示出圖3a和3b的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法的示例的流程圖。在圖5中，和圖18的情況一樣，設(shè)計者在步驟s101至s103的步驟之后，彼此并行地設(shè)計在步驟s103中確定的頂部區(qū)域tp和分級塊hbk1至hbk4的布局(步驟s104和s105)。

在設(shè)計分級塊時(步驟s104)，設(shè)計者首先通過使用預(yù)定的設(shè)計工具來放置屏蔽環(huán)線sr，以沿著目標分級塊的金屬布線層的外周延伸(步驟s104a)。設(shè)計者還通過使用預(yù)定的設(shè)計工具將要耦合到頂部區(qū)域tp(或另一分級塊)的信號端子sp放置在信號端子區(qū)段sc3中(步驟s104a)，該信號端子區(qū)段sc3是在非優(yōu)選方向上延伸的邊中的至少任一邊的部分區(qū)段，這些邊用作目標分級塊的邊界。

此后，與圖18中的步驟s204a至s204d的情況一樣，設(shè)計者通過使用預(yù)定的設(shè)計工具來執(zhí)行步驟s104b至s104e的步驟。簡要來說，在步驟s104b中通過布局布線來創(chuàng)建電路的布局，并且在步驟s104c中插入虛設(shè)金屬。在步驟s104d中提取實際負載數(shù)據(jù)，并在步驟s104e中驗證時序。

另一方面，在設(shè)計頂部區(qū)域tp(步驟s105)時，與圖18中的步驟s205a至s205d的情況一樣，設(shè)計者通過使用預(yù)定的設(shè)計工具來執(zhí)行步驟s105a至s105d的步驟。簡要來說，在步驟s105a中通過布局布線來創(chuàng)建電路的布局，并在步驟s105b中插入虛設(shè)金屬。在步驟s105c中提取實際負載數(shù)據(jù)，并在步驟s105d中驗證時序。

隨后，設(shè)計者設(shè)計在步驟s104和s105中設(shè)計的頂部區(qū)域tp和分級塊hbk1至hbk4的組合的整個布局(步驟s106)。在這種情況下，與圖18的情況不同，設(shè)計者首先收集在步驟s104d和s105c中提取的關(guān)于分級塊hbk1至hbk4和頂部區(qū)域tp的實際負載數(shù)據(jù)(步驟s106a)。然后，設(shè)計者通過使用所收集的實際負載數(shù)據(jù)和預(yù)定的設(shè)計工具來驗證整個芯片的時序(步驟s106b)。

《本第一實施例的主要優(yōu)點》

圖6是示出當使用圖3a和3b的半導(dǎo)體裝置時獲得的優(yōu)點的示例的說明圖。與圖19的情況一樣，圖6示出了兩個布線區(qū)域(分級塊hbky和頂部區(qū)域tp)之間的邊界邊周圍的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例，布線區(qū)域被彼此相鄰地放置以作為構(gòu)造示例。在分級塊hbky中，與圖19的情況不同，屏蔽環(huán)線sr設(shè)置在金屬線ml[k]_b1和邊界邊之間。

在設(shè)計分級塊hbky的階段，屏蔽環(huán)線sr與邊界邊之間的空間被確定為任何金屬線(包括虛設(shè)金屬)不會自動插入該空間內(nèi)的近似值。盡管不一定受限，但是該空間是例如由布局規(guī)則確定的最小空間等。

因此，通過提供屏蔽環(huán)線sr，即使當組合兩個布線區(qū)域時，也不會在邊界部分中產(chǎn)生大到足以違反空白規(guī)則的空白，這與圖19的情況不同。因此，可以自己消除將虛設(shè)金屬插入邊界部分的必要性，并且如圖5中的步驟s106所示，在整體設(shè)計中也不需要插入虛設(shè)金屬的步驟(圖18中的步驟s206b)。此外，與此同時，也不需要再次提取實際負載數(shù)據(jù)的步驟(圖18中的步驟s206c)，并且如圖5中的步驟s106所示，可以通過就那樣使用在步驟s104和s105中提取的實際負載數(shù)據(jù)來驗證時序。

結(jié)果，作為實質(zhì)優(yōu)點，在分級布局設(shè)計的階段(即，圖5中的步驟s104d和s105c)，可以以高精度來提取關(guān)于分級塊中的每一個的實際負載數(shù)據(jù)。此外，與此同時，與圖19的情況相比，可以大大減少設(shè)計周期。具體地說，可以去除圖18中的步驟s206b和s206c的步驟，并且除此之外，可以消除返工到步驟s104和s105的步驟。

圖7是示出當使用圖3a和3b的半導(dǎo)體裝置時獲得的另一個優(yōu)點的示例的說明圖。與圖20的情況相同，圖7示出了兩個布線區(qū)域(分級塊hbky和頂部區(qū)域tp)之間的邊界邊周圍的金屬布線層的布局構(gòu)造的示例，布線區(qū)域被彼此相鄰地放置以作為構(gòu)造示例。然而，在分級塊hbky中，與圖20的情況不同，在金屬線ml[k]_b1與要施加低電位側(cè)的電源電壓gnd的邊界邊之間設(shè)置有屏蔽環(huán)線sr。

在圖7中，首先假設(shè)在頂部區(qū)域tp的布局未確定的狀態(tài)下設(shè)計分級塊hbky的情況。在這種情況下，與圖20的情況不同，關(guān)于用于信號傳輸?shù)慕饘倬€ml[k]_b1的實際負載數(shù)據(jù)并不依賴于頂部區(qū)域tp的布局，而是可以通過使用例如與屏蔽環(huán)線sr的電容(yy)等來確定。另外，電源電壓gnd被施加到屏蔽環(huán)線sr，因此金屬線ml[k]_b1和頂部區(qū)域tp之間的串擾噪聲被屏蔽環(huán)線sr屏蔽。

隨后，假設(shè)在分級塊hbky的布局未確定的狀態(tài)下設(shè)計頂部區(qū)域tp的情況。在這種情況下，可以通過使用例如與分級塊hbky中的屏蔽環(huán)線sr的電容(xx)等來確定關(guān)于用于信號傳輸?shù)慕饘倬€ml[k]_a1的實際負載數(shù)據(jù)。此外，金屬線ml[k]_a1和分級塊hbky之間的串擾噪聲被分級塊hbky中的屏蔽環(huán)線sr屏蔽。具體地，假設(shè)屏蔽環(huán)線sr設(shè)置在相鄰分級塊中，可以通過參考屏蔽環(huán)線sr作為幀數(shù)據(jù)來設(shè)計頂部區(qū)域tp。

由此，在分級布局設(shè)計的階段(即，圖5中的步驟s104d和s105)，可以以高精度來提取關(guān)于分級塊中的每一個的實際負載數(shù)據(jù)。此外，與此同時，與圖20的情況相比可以大大減少設(shè)計周期。具體地說，與圖6的情況一樣，可以去除圖18中的步驟s206b和s206c的步驟，并且除此之外，可以消除返工到步驟s104和s105的步驟。

(第二實施例)

《分級塊的布局(應(yīng)用示例[1a])》

圖8a和8b都是示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖。圖8a所示的分級塊hbk對應(yīng)于圖3a所示的金屬布線層m[k]中的分級塊hbk1至hbk4中的每一個。類似的，圖8b所示的分級塊hbk對應(yīng)于圖3b所示的金屬布線層m[k+1]中的分級塊hbk1至hbk4中的每一個。

與圖3a和3b的情況一樣，圖8a和8b所示的分級塊hbk具有由單個金屬線形成的屏蔽環(huán)線sr。然而，與圖3a和3b的情況都不同，在優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc1中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度w1大于在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度w2。這里，分級塊hbk的邊界邊與屏蔽環(huán)線sr之間的空間l1為常數(shù)，與區(qū)段sc1或sc2無關(guān)。另外，在圖8a和8b中的每一個的示例中，盡管沒有特別限制，但是設(shè)置了用于在金屬布線層m[k]和m[k+1]之間耦合圖8a和8b中的屏蔽環(huán)線sr的通孔va。在該示例中，在區(qū)段sc1和區(qū)段sc2之間的每個交叉點中設(shè)置有通孔va。

《第二實施例的主要優(yōu)點》

如上所述，通過使用根據(jù)第二實施例的半導(dǎo)體裝置，除了第一實施例中描述的各種優(yōu)點之外，還可以獲得以下優(yōu)點。圖9a是示出圖8a和8b的半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點的示例的說明圖，其還是示出圖8a和8b中的a-a’間的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖。圖9b和9c都是示出圖9a的比較示例的半導(dǎo)體裝置的結(jié)構(gòu)的示例的截面圖。圖9a、9b和9c都示出了分別對應(yīng)于圖8a和8b的金屬布線層m[k]和m[k+1]以及位于金屬布線層m[k+1]之上的金屬布線層m[k+2]和m[k+3]的結(jié)構(gòu)的示例。

首先，圖9b示出了其中區(qū)段sc1和sc2中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度彼此相等的結(jié)構(gòu)的示例。這里，假設(shè)金屬線ml[k+1]和金屬線ml[k+2]例如在與屏蔽環(huán)線sr相鄰的位置通過通孔va耦合在一起的情況。在這種情況下，由于設(shè)置有通孔va，因此可能需要例如將金屬線ml[k+2]朝向存在屏蔽環(huán)線sr的一側(cè)延伸δl。

然后，可能發(fā)生金屬線ml[k+2]和屏蔽環(huán)線sr之間的空間變得不足并且違反布局規(guī)則的情況。因此，設(shè)計者需要注意，以便例如改變通孔va的位置或者移動金屬線ml[k+2]的位置，以避免這樣的違反布局規(guī)則，并且因此擔心會增加設(shè)計者的負擔。

與圖8a和8b相反，圖9c示出了其中區(qū)段sc2中的線寬度大于區(qū)段sc1中的線寬度的結(jié)構(gòu)的示例。在這種情況下，金屬線ml[k+1]和ml[k+3]可以被放置在由于這些線寬度之間的差異而產(chǎn)生的區(qū)域ar2中。然而，金屬線(例如，ml[k+1])原則上在作為優(yōu)選方向的y軸方向上延伸，因此難以通過通孔va將金屬線放置到上金屬線和下金屬線(ml[k]和ml[k+2])中。結(jié)果，可能不能充分利用區(qū)域ar2，并且擔心布局面積效率可能降低。

(優(yōu)點1)

與圖9b的情況不同，在圖9a中，由于區(qū)段sc1和sc2中的線寬度之間的差異，在金屬線ml[k+2]和屏蔽環(huán)線sr之間確保了一定程度的空間。因此，即使設(shè)置有與圖9b中相同的通孔va時，也不會違反布局規(guī)則。結(jié)果，可以減少設(shè)計者等的負擔，并且例如可以容易地執(zhí)行布局設(shè)計等。

(優(yōu)點2)

在圖9a中，金屬線ml[k]和ml[k+2]可以放置在由于區(qū)段sc1和sc2中的線寬度之間的差異而產(chǎn)生的區(qū)域ar3中。與圖9c的情況不同，每個金屬線的優(yōu)選方向是x軸方向，因此也容易通過通孔va將金屬線(例如，ml[k+2])放置到上金屬線和下金屬線(ml[k+1]，ml[k+3])中。結(jié)果，與圖9c的情況相比，可以充分有效地利用區(qū)域ar3，并且例如可以提高布局面積效率等。

(優(yōu)點3)

從圖9a和9b之間的比較可以看出，與圖9a中的在y軸方向上延伸的金屬線ml[k+3]并行地并且接著金屬線ml[k+3]設(shè)置有線寬度比圖9b中線寬度的大的屏蔽環(huán)線sr。結(jié)果，屏蔽環(huán)線sr的電阻減小到比圖9b中的電阻更小的水平，并且可以更加提高已經(jīng)在圖7中描述的降低串擾噪聲的優(yōu)點。

(優(yōu)點4)

圖9b中的金屬線ml[k+3]的寄生電容大大受到例如在相同的金屬布線層m[k+3]中的與屏蔽環(huán)線sr的空間的電容(即，金屬布線層m[k+3]中的層間絕緣膜的電容)的影響。然而，在一些情況下，除此之外，金屬線ml[k+3]的寄生電容還可以受到金屬布線層m[k+2]等中的層間絕緣膜的電容的影響。也就是說，寄生電容不僅可以出現(xiàn)在橫向方向(和縱向方向)上，還可以出現(xiàn)在傾斜方向上。在這種情況下，實際負載數(shù)據(jù)變得略微依賴于超出邊界表面的區(qū)域的布局，并且擔心在圖5的步驟s104d和s105c中提取實際負載數(shù)據(jù)的精度可能稍微降低。特別是當金屬線的值(厚度/寬度)變得更大時，提取精度的降低可能更顯著。

另一方面，在圖9a中，與圖9b的情況相比，通過擴大屏蔽環(huán)線sr的線寬度，能夠在放置位置確保足夠的空間(線寬度w1)。因此，在不依賴于超出邊界表面的區(qū)域的情況下，也可以在不超過屏蔽環(huán)線sr的放置區(qū)域的范圍內(nèi)確定傾斜方向上的寄生電容。結(jié)果，可以比第一實施例更加提高圖5中的步驟s104d和s105c中的提取實際負載數(shù)據(jù)的精度。

(優(yōu)點5)

存在金屬線的密度在邊界部分中通常減小的趨勢。在這種情況下，在圖6所示的邊界邊周圍自動插入虛設(shè)金屬時，可以避免上述空白規(guī)則，但是不能避免布線密度規(guī)則。當屏蔽環(huán)線sr的線寬度擴大時，可以增加邊界邊附近的布線密度，因此可以充分地避免布線密度規(guī)則。

(第三實施例)

《分級塊的布局(應(yīng)用示例[1b])》

圖10a和10b都是示出根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖。圖10a和10b所示的分級塊hbk分別對應(yīng)于圖8a和8b所示的分級塊的變型。

與圖8a和8b的情況一樣，圖10a和10b中的每一個所示的分級塊hbk具有屏蔽環(huán)線sr。然而，與圖8a和8b的情況不同，屏蔽環(huán)線sr在優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc1中由并排延伸的多個金屬線(在本示例中為兩個金屬線)形成，并且在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2中由單個金屬線形成。金屬線形成為彼此具有相同的線寬度。結(jié)果，在圖10a和10b中的每一個中，與圖8a和8b的情況一樣，區(qū)段sc1中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度w1比區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度w2大。

因此，通過在區(qū)段sc1和sc2中提供線寬度之間的差異，可以獲得與第二實施例中描述的各種優(yōu)點相同的優(yōu)點。除此之外，可以獲得以下優(yōu)點。圖11a和11b都是示出圖10a和10b中的每一個的半導(dǎo)體裝置的優(yōu)點的示例的說明圖。

如圖11a所示，依賴于制造過程的方便性等，布局規(guī)則不僅可以包括用于彼此相鄰的兩個金屬線ml的規(guī)則，還可以包括用于順序放置的三個金屬線ml的規(guī)則。在圖11a的示例中，例如，三個金屬線ml以最小節(jié)距l(xiāng)a順序放置的情況符合規(guī)則，但是它們以最小節(jié)距l(xiāng)a和大于最小節(jié)距l(xiāng)a的節(jié)距l(xiāng)b順序放置的情況違反規(guī)則。

圖11b示出了兩個布線區(qū)域(分級塊hbky和頂部區(qū)域tp)之間的邊界邊周圍的金屬布線層m[k]的布局構(gòu)造的示例，布線區(qū)域被彼此相鄰地放置以作為構(gòu)造示例。分級塊hbk包括由在與邊界邊相鄰的位置中的兩個金屬線形成的屏蔽環(huán)線sr。

這里，假設(shè)屏蔽環(huán)線sr暫時由單個金屬線形成的情況。在這種情況下，例如，當在設(shè)計頂部區(qū)域tp中金屬線ml[k]被放置在邊界邊附近時，直到分級塊hbk的布局完成為止設(shè)計者才能辨別金屬線ml[k]是否滿足圖11a的布局規(guī)則。另一方面，如圖11b所示，當屏蔽環(huán)線sr由兩個金屬線形成時，通過在存在這兩個金屬線的前提下設(shè)計頂部區(qū)域tp，設(shè)計者可以在不等待分級塊hbk的布局完成的情況下就能辨別是否滿足圖11a的布局規(guī)則。

這里，特別當每個金屬線ml以最小線寬(例如，la)形成時，通常應(yīng)用如圖11a所示的布局規(guī)則。因此，與圖8a和8b的情況相同，還可以通過擴大區(qū)段sc1中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度來獲得與本第三實施例相同的優(yōu)點。在一些情況下，區(qū)段sc1中的屏蔽環(huán)線sr可以由三個或更多個金屬線形成，而不限于兩個。然而，從電路面積等的觀點來看，兩個金屬線是期望的。

圖12a和12b是示出分別根據(jù)圖10a和10b的變型的布局構(gòu)造的示例的平面圖。在圖12a和12b中的每一個所示的分級塊hbk中，在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr的線寬度w2大于圖10a和10b中的每一個的構(gòu)造示例中的線寬度w2。然而，與圖10a和10b的情況一樣，滿足區(qū)段sc1中的線寬度w1大于區(qū)段sc2中的線寬度w2的關(guān)系。盡管沒有特別限制，但是假設(shè)最小線寬為la，則線寬度w1為“3×la”等，并且線寬度w2為“2×la”等。

依賴于布局規(guī)則，可能需要將在非優(yōu)選方向上延伸的金屬線形成為具有比最小線寬大的線寬度。這樣的要求可以通過采用圖12a和12b中的每一個的構(gòu)造示例來滿足。

(第四實施例)

《分級塊的布局(另一變型)》

圖13a和13b都是示出根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的半導(dǎo)體裝置中的金屬布線層的各分級塊的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖。圖13a所示的分級塊hbk對應(yīng)于圖3a所示的金屬布線層m[k]中的分級塊hbk1至hbk4中的每一個。類似的，圖13b所示的分級塊hbk對應(yīng)于圖3b所示的金屬布線層m[k+1]中的分級塊hbk1至hbk4中的每一個。這里，將應(yīng)用第三實施例中描述的屏蔽環(huán)線。

如圖13a和13b所示，每個分級塊hbk的形狀可以是多邊形(在該示例中，六邊形)，而不限于四邊形。還在這種情況下，與第三實施例一樣，屏蔽環(huán)線sr在優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc1中由兩個金屬線形成，而在非優(yōu)選方向上延伸的區(qū)段sc2中由單個金屬線形成。在該示例中，用于放置信號端子sp的信號端子區(qū)段sc3進一步設(shè)置在在非優(yōu)選方向上延伸的邊中的一邊處。區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr被放置在除信號端子區(qū)段sc3之外的一邊的區(qū)段中。

這里，區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr與信號端子區(qū)段sc3中放置的信號端子sp的一端處的信號端子sp之間的空間l3被設(shè)定為滿足虛設(shè)金屬的空白規(guī)則的值，如例如圖13b所示。詳細地，空間l3大于或等于由空間規(guī)則(用于確定金屬線之間的最小間隔的規(guī)則)確定的值，并且小于或等于由空白規(guī)則確定的值。由此，即使在具有信號端子sp的一邊，也可以避免如參照圖19所述的虛設(shè)金屬dmc可以被自動地插入的情形。由于信號端子sp的放置，虛設(shè)金屬甚至不會自動地插入信號端子區(qū)段sc3中。

圖14是示出根據(jù)圖13b的變型的布局構(gòu)造的示例的平面圖。在圖13b的分級塊hbk中，屏蔽環(huán)線sr具有連續(xù)通過區(qū)段sc1和sc2的形狀。另一方面，在圖14所示的分級塊hbk中，屏蔽環(huán)線sr在區(qū)段sc2中具有不連續(xù)的形狀。換句話說，區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr由在延伸方向上適當劃分的多個金屬線形成。

期望區(qū)段sc1中的屏蔽環(huán)線sr具有連續(xù)的形狀，因為例如與圖9a中的金屬布線層m[k+1]的情況一樣，線還起到降低串擾噪聲的作用。另一方面，區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr可以不需要起到這樣的作用，因為例如與圖9a中的金屬布線層m[k+2]的情況一樣，原則上不放置相鄰并且并行延伸的金屬線。因此，在一些情況下，區(qū)段sc2中的屏蔽環(huán)線sr可以具有不連續(xù)的形狀。

另一方面，需要避免虛設(shè)金屬的自動插入，因此，與上述空間l3的情況類似地確定不連續(xù)金屬線中的相鄰金屬線之間的空間l4。此外，不連續(xù)金屬線不起到降低串擾噪聲的作用，因此在一些情況下其電壓可以被設(shè)定為浮動電壓。然而，當施加固定電壓(例如，電源電壓gnd)時，提取實際負載數(shù)據(jù)的精度通常比施加浮動電壓時增大到更高的水平，因此更希望也向不連續(xù)金屬線施加電源電壓(例如，gnd)。然而，在這種情況下，擔心可能使向不連續(xù)金屬線施加電源電壓(例如，gnd)的機制復(fù)雜化。因此，從該觀點出發(fā)，更希望采用如同圖13b的情況的連續(xù)的形狀。

(第五實施例)

《金屬布線層的布局(變型)》

圖15a是示出根據(jù)本發(fā)明的第五實施例的半導(dǎo)體裝置在圖2中的金屬布線層的示意布局構(gòu)造的示例的平面圖。圖15b是示出與圖15a不同的布局構(gòu)造的示例的平面圖。圖15a和15b中的每一個所示的金屬布線層m[k]的布局對應(yīng)于圖3a所示的布局的變型。在圖15a和15b中的每一個所示的布局中，分級塊hbk3和hbk4的布局與圖3a的布局中的不同。

可以通過以與頂部區(qū)域(上部)和分級塊(下部)之間的關(guān)系相同的方式劃分為上分級塊和下分級塊來設(shè)計分級塊。在圖15a和15b中的每一個的示例中，分級塊hbk3是上分級塊，并且分級塊hbk4是下分級塊。在圖15b的示例中，與第一實施例的情況一樣，上分級塊hbk3和下分級塊hbk4中的每一個都包括沿著自己的分級塊的外周延伸的屏蔽環(huán)線sr。

另一方面，與圖15b的情況不同，圖15a的示例具有以下結(jié)構(gòu)，其中部分區(qū)段中的屏蔽環(huán)線sr在上分級塊hbk3和下分級塊hbk4之間共享。具體地，例如，通過使下分級塊hbk4的外周的一部分與上分級塊hbk3的外周重疊，可以在重疊的部分區(qū)段中省略要設(shè)置在上分級塊hbk3中的屏蔽環(huán)線sr。在圖15a的示例中，作為下分級塊hbk4的外周的三條邊(在x軸方向上延伸的兩條邊和在y軸方向上延伸的一條邊)與上分級塊hbk3的外周重疊，并且省略了要放置在上分級塊hbk3的這個區(qū)段中的屏蔽環(huán)線sr。

《半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法(變型)》

圖16是示出圖15a和15b的半導(dǎo)體裝置的設(shè)計方法的示例的流程圖。在根據(jù)本第五實施例的設(shè)計方法中，使用與圖5的流程相同的流程，在流程中的設(shè)計分級塊時，使用圖16所示的步驟s104來代替圖5中的步驟s104。在圖16的步驟s104中，設(shè)計者首先將預(yù)定的分級塊劃分為上分級塊和下分級塊(步驟s1041)，并且確定下分級塊的形狀和信號端子的放置(步驟s1042)，這與圖5中的步驟s102和s103一樣。

隨后，和圖5中的步驟s104和s105的情況一樣(即，分級塊和頂部區(qū)域的設(shè)計)，設(shè)計者并行地設(shè)計在步驟s1042中確定的下分級塊和上分級塊的相應(yīng)的布局(步驟s1043和s1044)。設(shè)計下分級塊的流程(步驟s1043)與圖5中的步驟s104(即，分級塊的設(shè)計)的流程相同。

另一方面，雖然設(shè)計上分級塊的流程(步驟s1044)與圖5中的步驟s105的流程(即，頂部區(qū)域的設(shè)計)幾乎相同，但是，與步驟s105的情況不同，首先放置信號端子和屏蔽環(huán)線sr(步驟s1044a)。在放置屏蔽環(huán)線sr時，依賴于在步驟s1042中確定的下級分級塊的形狀，設(shè)計者可以省略部分區(qū)段中的屏蔽環(huán)線sr(即，使得屏蔽環(huán)線sr與下分級塊共享)，如圖15a所示。

以上基于實施例具體地描述了本發(fā)明人做出的本發(fā)明，但本發(fā)明不應(yīng)受限于上述實施例，并且在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以進行各種修改。例如，已經(jīng)做出了上述實施例以便以清楚的方式來解釋本發(fā)明，并且本發(fā)明不必限于每個都包括所有描述的構(gòu)造的實施例。另外，可以通過一個實施例的構(gòu)造來替換另一實施例的構(gòu)造的一部分，并且還可以將一個實施例的構(gòu)造添加到另一實施例的構(gòu)造。此外，每個實施例的構(gòu)造的一部分可以被消除、或者添加或者替換為另一構(gòu)造。

例如，在上述各實施例中，在所有的分級塊中設(shè)置有屏蔽環(huán)線sr；然而，并不總是需要在所有分級塊中設(shè)置它。例如，可以舉出這樣的情況，其中在設(shè)計某個分級塊(布線區(qū)域)時，已經(jīng)確定了相鄰布線區(qū)域的布局(例如，諸如硬宏的情況)。或者，舉出相鄰分級塊具有電源關(guān)閉功能的情況。由于具有電源關(guān)閉功能的分級塊包括設(shè)置在外周的電源開關(guān)，因此已經(jīng)確定了邊界部分的布局。在這種情況下，可以在參照相鄰的布線區(qū)域中的邊界部分的布局作為幀數(shù)據(jù)的同時來進行設(shè)計，因此，從在圖5中的步驟s104d和s105c提取實際負載數(shù)據(jù)的精度的角度來看，也可以省略屏蔽環(huán)線sr。