[發明專利]一種CMP工藝仿真方法和系統

有效

• 申請號: 201610865739.8
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107885892B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 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: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/18;G06F119/14;G06F111/06
• 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工藝仿真方法，其特征在于，包括：

提取網格化的待研磨芯片中任一網格區域內的圖形特征參數；

根據所述圖形特征參數和膜層淀積速率方程，仿真獲得所述網格區域沉積膜層后的初始表面高度，其中，所述膜層為多晶硅柵極層；

根據所述初始表面高度計算所述網格區域與研磨墊之間的接觸壓力，并根據所述接觸壓力計算所述網格區域的研磨去除速率；

根據所述網格區域的初始表面高度和所述研磨去除速率對所述待研磨芯片表面進行形貌仿真，以獲得所述待研磨芯片表面膜層的實時表面高度；

其中，獲得所述網格區域沉積膜層后的初始表面高度的過程包括：根據所述圖形特征參數獲得所述網格區域內的溝槽分布；根據所述膜層淀積速率方程獲得所述溝槽上表面的初始表面高度、所述溝槽側壁的初始表面高度和所述溝槽底部的初始表面高度。

2.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述膜層沉積速率方程包括：

其中，是初始表面高度，是平衡淀積系數，是淀積氣體濃度，是吸附系數，是遷移系數，是吸附率，是遷移率，是標準淀積速率，是表面遷移率參數。

3.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，計算所述網格區域與研磨墊之間的接觸壓力的過程包括：

采用接觸力學方程計算所述網格區域與研磨墊之間的接觸壓力。

4.根據權利要求3所述的仿真方法，其特征在于，所述接觸壓力滿足以下關系式：

其中， 和是積分變量，是泊松比，是彈性模量，是形變后所述研磨墊與所述待研磨芯片表面的間隔，是初始時所述研磨墊與所述待研磨芯片表面的間隔，是所述研磨墊的整體位移，是所述研磨墊與所述待研磨芯片的接觸區域；是時刻的外加載荷，是所述研磨墊與所述待研磨芯片的整個接觸表面區域。

5.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述研磨去除速率MRR滿足以下關系式：

；

其中，K為研磨率常數，p為接觸壓力，v為研磨墊與芯片表面間的相對滑動速率，ρ為芯片版圖密度。

6.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述膜層為鰭式場效應晶體管的多晶硅柵極層。

7.一種CMP工藝仿真系統，其特征在于，包括：

特征提取模塊，用于提取網格化的待研磨芯片中任一網格區域內的圖形特征參數；

初始表面高度仿真模塊，用于根據所述圖形特征參數和膜層淀積速率方程，仿真獲得所述網格區域沉積膜層后的初始表面高度，其中，所述膜層為多晶硅柵極層；

計算模塊，用于根據所述初始表面高度計算所述網格區域與研磨墊之間的接觸壓力，并根據所述接觸壓力計算所述網格區域的研磨去除速率；

實時表面高度仿真模塊，用于根據所述網格區域的初始表面高度和所述研磨去除速率，仿真獲得所述待研磨芯片表面膜層的實時表面高度；

其中，所述初始表面高度仿真模塊包括溝槽上表面初始表面高度仿真單元、溝槽側壁初始表面高度仿真單元和溝槽底部初始表面高度仿真單元；

所述溝槽上表面初始表面高度仿真單元用于根據所述膜層淀積速率方程獲得所述溝槽上表面的初始表面高度；

所述溝槽側壁初始表面高度仿真單元用于根據所述膜層淀積速率方程獲得所述溝槽側壁的初始表面高度；

所述溝槽底部初始表面高度仿真單元用于根據所述膜層淀積速率方程獲得所述溝槽底部的初始表面高度。

8.根據權利要求7所述的系統，其特征在于，所述計算模塊包括接觸壓力計算單元和研磨去除速率計算單元；

所述接觸壓力計算單元用于根據所述初始表面高度計算所述網格區域與研磨墊之間的接觸壓力；

所述研磨去除速率計算單元用于根據所述接觸壓力計算所述網格區域的研磨去除速率。