总体构思 - 欢迎访问复旦微电子

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1、集成电路芯片图像的矢量化VectorizationofICchipimages王明江唐璞山复旦大学电子工程系CAD室，200433【摘要】集成电路的版图数据可从集成电路的芯片图像中获取。手工提取版图数据既费时又费力。使用图像处理技术提取集成电路版图数据则可大大提高效率。本文介绍了一种集成电路芯片图像矢量化技术。它包括图像边缘提取、曲线拟合、图形规则化等几部分。本文主要以集成电路芯片上的金属图形为例，来讨论其矢量化过程。【Subtract】IClayoutscanbeextractedfromsiliconchipimages.Manualextractionofthepattern

2、sfromthechipimagesarenotonlytime_consumingbutalsousinggreateffort,especiallyalongwiththeincreasingchipsizeandcomplexity.Extractinglayoutsfromsiliconchipimagesusingimageprocessingtechniquescanincreaseworkingefficiencygreatly.Thispaperdescribesasetoftechniquesforextractingthepatternsfromsiliconc

3、hipimages.Thetechniquesincludeextractingimageedges、fittingacurveandpatternregularization.Thispaperonlydetailstheprocessingofvectorizationofmetallayerimages.1引言当研究和分析集成电路时，需要参考版图数据。如果无法得到原始版图数据，可以从芯片图像中直接提取。从显微镜中观察芯片表面，芯片图像由多层组成，每一层包含各种图形。各层的图形互相交叠。通常的提取办法是将芯片图像放大，拍成许多照片，然后将这些照片拼在一起，形成一张完整的图像，通

4、过人工分析照片图像来获得版图数据。随着工艺的提高、规模的增大，宏观上芯片的尺寸在增大，而微观上器件却越做越小，整个版图的复杂度的呈几何速率增长，手工提取已变得越来越困难。针对从集成电路芯片图像提取版图数据，曾设计了一些计算机辅助系统来帮助提取。他们首先用摄像仪将芯片图像转化成数字图像存储到计算机中。然后以此图像为衬底，通过人机交互方式画出版图图形，从而获取版图数据。这些系统在一定程度上提高了效率，但是效率仍不够高。7观察芯片图像及拍成照片后的图像，金属层、接触孔、多晶硅、有源区等都各自有明显的特征，所以可以用图像处理及图像识别的方法将所需的版图数据自动提取出来。用这种方法提取，先要

5、对图像进行预处理操作，然后用二值化方法将欲提取的图像区域分离出来，最后将分离出来的图像通过矢量化操作转变成图形。本文所研究的内容就是将分离出的图像转变成图形的过程即图像矢量化的过程。它包括图像边缘数据的提取，边缘数据的曲线拟合，图形的规格化三部分内容。在结论中我们对存在的问题及今后的展望进行讨论。2矢量化图1为部分芯片图像。图2为通过二值化操作后已将金属区域从芯片总的图像中分离出来的二值图像[1]。由于最后的版图数据是以图形文件格式存储的，所以还需要将分离出来的金属图像由图像表达方式转化成图形表达方式，即还需要对图像进行矢量化操作。参照图2可以看到，金属区域彼此是分开的。金属区域上

6、有一些黑色的孔洞，这是由接触孔造成的。而在实际集成电路版图中，接触孔的区域是被金属所覆盖的，所以可以把金属区域图像看作单连通区域，图像外轮廓线上的边缘点所围起的区域都是金属区域。故此只要将图像的边缘点坐标提出，然后将其拟合成一段一段的线段，由这些线段首尾连接所形成的图形就可表示金属这一区域。图像矢量化的过程主要分三部分；图像边缘点坐标的提取，由边缘点拟合成曲线和最后图形的规格化。在矢量化时，首先通过扫描整个图像，找到金属图像区域，将这一区域的象素值用一常数值（用TAGVALUE表示）标记出来，然后延这一图像边缘行走，行走时要保证图像始终在行走路线的左侧（既延逆时针方向行走），用数据

7、链表记录行走路程的坐标点，当回到行走开始点时，就获得了这一金属区域的所有边缘坐标值。此时，这一金属区域边缘点的提取完成了。然后将这些坐标数据拟合成一系列线段，将线段连接起来，就获得了表示这一图像区域的多边形。而这时获得的多边形形状很差，还需要规格化处理。最后将处理过的金属区域删除掉。寻找下一个区域，重复以上操作。当所有的金属区域都处理完，整个矢量化过程结束。下面将以一个金属区域为例详细介绍图像边缘点的提取、曲线拟合及图形规格化三部分内容。图1芯片图像图2二值化后的图像