[發(fā)明專利]一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910312760.5
• 申請(qǐng)日: 2009-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102117802A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阮文彪;陳嵐;李志剛;王強(qiáng);楊飛;周雋雄;葉甜春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L27/00
• 分類號(hào): H01L27/00;H01L23/522;H01L23/544
• 代理公司: 北京市德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 王建國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路制造工藝和版圖設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)，涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)是集成電路制造中所應(yīng)用的表面平坦化工藝，是化學(xué)腐蝕和機(jī)械研磨的組合技術(shù)，它借助拋光液的化學(xué)腐蝕作用以及超微粒子的研磨作用在被研磨的介質(zhì)表面上形成光潔平坦表面，該方法既可以獲得較完美的表面，又可以得到較高的拋光速率，被公認(rèn)為是超大規(guī)模集成電路階段最好的晶圓全局平坦化方法。

集成電路(Integrated?Circuit，IC)制造技術(shù)按照摩爾定律以每18個(gè)月集成度提高一倍的速度發(fā)展。當(dāng)集成電路的特征尺寸降到65納米及以下的時(shí)候，IC制造技術(shù)遇到了空前的挑戰(zhàn)。

由于圖形密度的不均勻性和不同材質(zhì)在CMP工序中的不同去除率，導(dǎo)致晶圓表面金屬厚度的不均勻性，最終互連線的電氣特性與最初設(shè)計(jì)極為不同，更為嚴(yán)重的是造成短路或斷路

CMP過(guò)程并不復(fù)雜，但是影響工藝的因素很多。在模擬仿真的基礎(chǔ)上，開(kāi)展可制造性設(shè)計(jì)(Designfor?manufacturability，DFM)的研究，設(shè)計(jì)人員利用研磨模型預(yù)測(cè)銅互連線的平整性，在晶圓制造之前驗(yàn)證其可制造性，反復(fù)迭代得到最優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高了良率，降低成本，加快產(chǎn)品研發(fā)的進(jìn)程，贏得市場(chǎng)。

工藝建模是通過(guò)研究CMP工藝的物理化學(xué)機(jī)制，得到一套數(shù)學(xué)表達(dá)式，模擬仿真CMP工藝過(guò)程，最終得到研磨后晶圓的表面形貌表征參量。

工藝建模過(guò)程包括物理建模、版圖設(shè)計(jì)、實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案和獲得測(cè)試數(shù)據(jù)，部分測(cè)試數(shù)據(jù)用來(lái)提取模型參數(shù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)用來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確度，為工藝建模而設(shè)計(jì)的版圖一般比較理想化，如固定或有規(guī)律的線寬、間距或密度排布等，所以還必須有真實(shí)的不規(guī)則版圖來(lái)檢測(cè)模型。

由于工藝建模比較復(fù)雜，目前工業(yè)界主流的方法需要大量的測(cè)試芯片和多批次的實(shí)驗(yàn)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，然后結(jié)合得到數(shù)學(xué)表達(dá)式中的模型參數(shù)，建模成本非常高，被認(rèn)可的商用CMP工藝模型非常少。

因此如何設(shè)計(jì)CMP測(cè)試版圖、工藝實(shí)施和測(cè)試方案，減少流片和測(cè)試的次數(shù)，從而降低成本至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，它能夠減少測(cè)試芯片和實(shí)驗(yàn)次數(shù)、節(jié)省建模成本和時(shí)間。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，所述版圖中包含多個(gè)長(zhǎng)度和寬度大于100微米的矩形結(jié)構(gòu)模塊；所述模塊分為普通模塊和測(cè)試相干間距影響的模塊，模塊與模塊之間的距離為模塊間距，所述模塊間距為0-300微米；所述模塊由金屬線和介質(zhì)層構(gòu)成，所述模塊中金屬線面積占所述模塊總面積的比例為金屬密度，所述模塊為不同金屬線寬的孤立線結(jié)構(gòu)模塊、不同金屬密度和金屬線寬的模塊、不同金屬線寬與密度組成的復(fù)合結(jié)構(gòu)模塊、復(fù)合結(jié)構(gòu)模塊中不同模塊間距的結(jié)構(gòu)模塊、或不規(guī)則線與介質(zhì)層構(gòu)成的真實(shí)設(shè)計(jì)模塊。

所述模塊的金屬密度分布從10％到90％，其中金屬密度小于或等于50％的模塊數(shù)量占模塊總數(shù)的70％及以上。

所述模塊的金屬線寬從由工藝設(shè)計(jì)規(guī)則決定的互連線最小特征尺寸到50微米，其中金屬線寬小于或等于0.5微米的細(xì)線模塊數(shù)量占模塊總數(shù)的40％及以上，金屬線寬為1微米到5微米的中等線寬模塊數(shù)量約占模塊總數(shù)的30％，金屬線寬大于5微米的寬線模塊數(shù)量小于模塊總數(shù)的20％。

所述90％以上的普通模塊間距大于100微米，所述測(cè)試相干間距影響的模塊間距為0-300微米。

本發(fā)明提供了建模所需要的不同密度和線寬的完整組合，并突出了工藝節(jié)點(diǎn)的特征尺寸；設(shè)計(jì)相互影響距離測(cè)試；不同線寬的孤立線測(cè)試；設(shè)計(jì)不同面積和不同線寬組合的復(fù)合結(jié)構(gòu)測(cè)試，驗(yàn)證窗口劃分、等效密度與線寬等版圖參數(shù)提取的準(zhǔn)確性；版圖上放置任意的真實(shí)版圖設(shè)計(jì)，驗(yàn)證模型；為改善平坦性填充冗余金屬，提供研究冗余金屬效應(yīng)的方案與測(cè)試結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案產(chǎn)生的有益效果為：

本發(fā)明結(jié)合工藝節(jié)點(diǎn)的特征尺寸的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了一張完整的版圖，一次流片獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)就可以完成建模提參、驗(yàn)證和真實(shí)產(chǎn)品設(shè)計(jì)測(cè)試驗(yàn)證所需要的數(shù)據(jù)，在完成本發(fā)明的流程后，模型完全可以交付給工廠使用，大大降低了建模成本，減少了建模時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例GDS測(cè)試版圖截圖。