[發明專利]CMP仿真模型中研磨墊與芯片表面接觸壓力的計算方法

有效

• 申請號: 201410240641.4
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104021247B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 徐勤志;陳嵐
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

1.一種CMP仿真模型中研磨墊與芯片表面接觸壓力的計算方法，其特征在于，包括：

根據芯片版圖設計，將芯片表面劃分成圖形結構區和場區，所述圖形結構區包括多個塊狀圖形結構，所述場區為所述芯片表面各塊狀圖形結構外的區域；

根據各塊狀圖形結構的線寬和芯片表面高度差異，對所述圖形結構區和場區進行表面封裝，形成多個封裝塊；

對所述多個封裝塊的表面進行網格劃分，并利用接觸力學方程組，求解芯片表面各封裝塊的初始接觸壓力分布；

根據各封裝塊內的線寬和表面高度差異，進一步求解各封裝塊表面的接觸壓力分布。

2.根據權利要求1所述的計算方法，其特征在于，根據所述各塊狀圖形結構的線寬和芯片表面高度差異，對所述圖形結構區和場區進行表面封裝，形成多個封裝塊包括：

根據所述各塊狀圖形結構的線寬，對所述圖形結構區進行初步表面封裝，并將所述場區單獨進行表面封裝；

對所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構，依據其內部表面的高度差異，對所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構進行局部表面封裝；

根據所述芯片表面局部封裝后各封裝塊之間的表面高度差異，對鄰近封裝塊之間相對高度差異小于第二預設數值的封裝塊進行聯合表面封裝，完成所述芯片的表面封裝。

3.根據權利要求2所述的計算方法，其特征在于，對所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構，依據其內部表面的高度差異，對所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構進行局部表面封裝包括：

對所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構進行內部識別，篩選出所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構內相對高度大于第三預設數值的區域；

當所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構內相對高度大于第三預設數值的區域占其所在場區或塊狀圖形結構所在區域的面積比例大于第四預設數值時，對所述場區和線寬大于第一預設數值的各塊狀圖形結構進行局部表面封裝。

4.根據權利要求3所述的計算方法，其特征在于，所述第一預設數值為1μm；所述第二預設數值的范圍為20nm-35nm，包括端點值；所述第三預設數值為50nm；所述第四預設數值是20％。

5.根據權利要求1所述的計算方法，其特征在于，對所述多個封裝塊的表面進行網格劃分，并利用接觸力學方程組，求解芯片表面各封裝塊的初始接觸壓力分布包括：

對所述多個封裝塊的表面進行網格劃分，獲得研磨前芯片表面各封裝塊表面的接觸壓力分布；

采用快速傅里葉變換結合共軛梯度法組合迭代的方法，求解接觸力學方程組，得到芯片表面各封裝塊的初始接觸壓力分布。

6.根據權利要求1所述的計算方法，其特征在于，對所述多個封裝塊的表面進行網格劃分，并利用接觸力學方程組，求解芯片表面各封裝塊的初始接觸壓力分布還包括：

對各封裝塊之間高度差異發生跳躍的間斷邊界區域，采用不等距網格劃分法，對各封裝塊之間的邊界區域增加網格點。

7.根據權利要求1所述的計算方法，其特征在于，根據各封裝塊內的線寬和表面高度差異，進一步求解各封裝塊表面的接觸壓力分布包括：

對線寬不大于第一預設數值的封裝塊，利用其封裝塊表面的幾何特征，進一步求解其表面的接觸壓力分布；

對于線寬大于第一預設數值的封裝塊，采用接觸力學方程組的二次計算，進一步求解其表面的接觸壓力分布；

對于所述場區中表面高度差異變化頻繁紊亂的區域，采用接觸力學方程組的二次計算，進一步求解該區域內的接觸壓力分布，其中，所述表面高度差異變化頻繁紊亂的區域是指所述場區內相對高度大于50nm，且其所占面積大于20％的區域。

8.根據權利要求7所述的計算方法，其特征在于，對線寬不大于第一預設數值的封裝塊，利用其封裝塊表面的幾何特征，進一步求解其表面的接觸壓力分布包括：

利用公式：

Pu=Pe+Pe(1-ρρ)hhc,0≤h<hcPeρ,,h≥hc---(12.1)]]>

Pd=Pe(1-hhc),0≤h<hc0,,h≥hc---(12.2)]]>

P_uAρ+P_dA(1-ρ)＝F₀??(12.3)

hc=wθρ1/3---(12.4)]]>

求解線寬不大于第一預設數值的封裝塊表面的接觸壓力分布；其中，P_u，P_d，P_e分別表示各封裝塊中塊狀圖形結構突出部分、凹陷部分及凸凹壓力平衡時的壓力分布，A為研磨墊與各封裝塊的接觸面積，ρ為各封裝塊內部的圖形密度，w為各封裝塊內部線寬，θ是比例參數，F₀為外部載荷，h和h_c分別為所述塊狀圖形結構凸凹表面的相對高度差異及臨界相對高度差異。