【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体电路设计，具体涉及一种计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法。
技术介绍
1、为了算力的提升，使得集成电路晶体管数量以及互连线结构复杂度迅速提高，并且集成电路越来越强烈的自热效应产生的大量热量，在越来越复杂的结构中无法快速排除，从而导致整体越来越高的温度，为了评估cmos集成电路设计的合理性，需要详细分析cmos集成电路互连层内部温度场，那么就需要对该温度场进行建模，使用有限元软件对结构进行物理热仿真和45°扩散法是解决该类问题的两种主流方法。
2、有限元法是一种将连续体视为若干个有限大小的单元体的离散化集合，以求解连续体热、力、电磁问题的数值方法，其基本思想是将连续的求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。通过求解离散问题来得到连续问题的解。在有限元方法中，物理问题被描述为一个偏微分方程组，然后将其离散化为一个线性方程组，再通过这个方程组求解矩阵方程来得到物理问题的解。有限元仿真系统可以对技术指标结构、流体分析、热传导和热对流分析等方面进行仿真分析。
3、计算微电路热阻的45°扩散法认为热流是以45°的扩散角从热源向导热体扩散开来的，因该方法计算结果和实测值颇为接近，所以常为人们采用。该方法的主要思想是两种固体在相互接触的平面上横截面积不同并且两者之间有热交换时，同时向外传递热量的固体在此处的横截面积小于接收热量的固体，那么就可以认为，热流从接触面的边缘处沿着斜向下45°方向向接受热量的固体传输。在这个前提下，计算热阻时仅考虑该热流通道方向上
4、采用有限元法进行热仿真时，虽然精度较高，但是建模、设置仿真环境以及仿真计算本身都会耗费巨大的时间、人力成本以及计算资源，远远超出集成电路设计人员可接受的范围。采用45°扩散法计算热阻时由于并未考虑计算时位于上侧起始处的固体如何接收热量，以及该处固体在同层内部的横向热传递，这些会带来较大的误差，只有当电路结构在板级以上时该误差才可以忽略，更难以接受的是该方法并未考虑复杂排列的多热源问题，多层全局互连伴生的复杂排列的多热源问题目前已经非常普遍，以上种种原因导致采用45°扩散法计算cmos集成电路多层互连内部温度场时误差过大而失效。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、本专利技术提供了一种计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法包括：
3、s100，根据cmos集成电路中的互连结构的工艺参数建立物理模型，并通过对物理模型作热仿真得到等温面分布图；
4、s200，根据所述等温面分布图，在所述物理模型的结构剖面上沿着垂直于等温面分布的方向绘制热流传递图；
5、s300，按照热流传递图以及区域尺寸，在互连结构的物理模型的剖面进行区域划分，并分别计算每层各区域所需传递的热量以及传递该热量为各区域本身所带来的温升；
6、s400，根据每层各区域的温升计算整个区域的温升，并将该温升与参考值作误差计算得到相对误差；
7、s500，如果所述相对误差不在误差范围内，则调整所述各区域的区域尺寸，重复s300至s400直至相对误差在误差范围内。
8、有益效果：
9、本专利技术提供了一种计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法，包括：建立互连结构的物理模型，并通过对物理模型作热仿真得到等温面分布图；在所述物理模型的结构剖面上沿着垂直于等温面分布的方向绘制热流传递图；按照热流传递图以及区域尺寸，在互连结构的物理模型的剖面进行区域划分，并分别计算各区域所需传递的热量以及传递该热量为各区域本身所带来的温升；根据每层各区域的温升计算整个区域的温升，并将该温升与参考值作误差计算得到相对误差；如果所述相对误差不在误差范围内，则调整所述各区域的区域尺寸，重复计算温升并对比的过程直至相对误差在误差范围内。将层间介质层中所有热流方向均视为向下平行传递；水平方向上对模型各层进行了区域划分，各区域仅接收并传递全局互连线向水平面的投影与该区域向水平面投影能够重合的这一部分全局互连线产生的热量；热流在经过互连线时所产生的温升被忽略掉。然后计算出上述区域各部分的温升后，按照其横向几何尺寸占比将温升进行加权，得到最终仅需几何尺寸和热源功耗即可快速地近似计算任意两层互连层之间温升的方法，可以降低计算互连层之间温升的难度和成本，并提高计算准确率。
10、以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
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1.一种计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，S100包括：
3.根据权利要求2所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，所述仿真条件包括物理模型的顶部和四个侧面设置为绝热边界条件；底部设置为唯一与外界进行热交换的边界；热交换方式包括自然风冷、强迫风冷、自然液冷和强迫液冷；唯一热交换边界的外侧环境参数按照CMOS集成电路的工作场景设置。
4.根据权利要求1所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，S200中的所述物理模型的结构剖面至少包括空间垂直的全局互连线的最小截面、空间垂直的全局互连线的最大截面、其他互联线中的至少一种的最小截面和最大截面；所述其他互联线包括局部互连线和模块间互连线；所述结构剖面与物理模型的对应面等比例缩放。
5.根据权利要求1所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，S300中的各区域包括自上而下的
6.根据权利要求5所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，S300中在所述物理模型的结构剖面上沿着垂直于等温面分布的方向绘制热流传递图时，将空间位置位于每一层的层间介质层水平对称面处的等温面几何形状视为水平平面；定义等温面的倾斜角度为从每段等温面最左侧的点水平向右视为正方向，来绘制水平坐标轴；各段等温面与各自水平坐标轴夹角为各段等温面的倾角；所有层间介质层中的等温面近似为水平平面，层间介质层中的热流方向均为竖直向下。
7.根据权利要求5所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，所述按照热流传递图以及区域尺寸，在互连结构的物理模型的剖面进行区域划分包括：
8.根据权利要求1所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，S400包括：
9.根据权利要求5所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，S400中调整的区域尺寸为所述邻边界区域的尺寸。
10.根据权利要求1所述的计算先进工艺CMOS集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，所述各区域的温升表示为：
...【技术特征摘要】
1.一种计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，s100包括：
3.根据权利要求2所述的计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，所述仿真条件包括物理模型的顶部和四个侧面设置为绝热边界条件；底部设置为唯一与外界进行热交换的边界；热交换方式包括自然风冷、强迫风冷、自然液冷和强迫液冷；唯一热交换边界的外侧环境参数按照cmos集成电路的工作场景设置。
4.根据权利要求1所述的计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，s200中的所述物理模型的结构剖面至少包括空间垂直的全局互连线的最小截面、空间垂直的全局互连线的最大截面、其他互联线中的至少一种的最小截面和最大截面；所述其他互联线包括局部互连线和模块间互连线；所述结构剖面与物理模型的对应面等比例缩放。
5.根据权利要求1所述的计算先进工艺cmos集成电路互连层纵向温度分布的方法，其特征在于，s300中的各区域包括自上而下的上侧热量分布区域、中间热量分布区域和下侧热量分布区域，各区域的两侧均有边界，两个边界之间为边界区域，且在所述边界向内为邻边界区域；所述边界区域以上侧热量分布区...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁宇华，杜纲领，李铁虎，朱樟明，刘建伟，
申请(专利权)人：西安电子科技大学重庆集成电路创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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