[發明專利]一種高k金屬柵的化學機械研磨工藝建模方法和裝置

有效

• 申請號: 201710325974.0
• 申請日: 2017-05-10
• 公開（公告）號: CN108875098B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 徐勤志;陳嵐;孫旭
• 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;G06F30/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙秀芹;王寶筠

1.一種高k金屬柵化學機械研磨工藝的建模方法，其特征在于，所述高k金屬柵的化學機械研磨工藝包括：層間介質層化學機械研磨工藝和金屬柵化學機械研磨工藝；所述層間介質層化學機械研磨工藝包括第一研磨階段和第二研磨階段，所述第一研磨階段研磨氧化物層和氮化硅層，所述第二研磨階段研磨氧化物層、氮化硅層、阻擋層以及多晶硅層；

所述建模方法包括：

對所述第一研磨階段的化學機械研磨工藝進行建模，得到第一研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型；

利用所述第一研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型計算第一研磨階段的終止表面形貌；

以所述第一研磨階段的終止表面形貌作為第二研磨階段的初始表面形貌，建立第二研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型；

利用所述層間介質層的化學機械研磨工藝仿真模型，計算層間介質層研磨后的終止表面形貌；

將所述層間介質層研磨后的終止表面形貌融入金屬柵建模過程，建立金屬柵的化學機械研磨工藝仿真模型。

2.根據權利要求1所述的建模方法，其特征在于，利用所述層間介質層化學機械研磨工藝仿真模型，計算層間介質層研磨后的終止表面形貌，具體包括：

利用所述第二研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型計算第二研磨階段的終止表面形貌，所述第二研磨階段的終止表面形貌為所述層間介質層研磨后的終止表面形貌。

3.根據權利要求1所述的建模方法，其特征在于，以所述第一研磨階段的終止表面形貌作為第二研磨階段的初始表面形貌，建立第二研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型，具體包括：

將第二研磨階段中研磨的氮化硅層、阻擋層以及多晶硅層作為同一材料層，第二研磨階段中研磨的氧化物層作為另一材料層，以所述第一研磨階段的終止表面形貌作為第二研磨階段的初始表面形貌，建立第二研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型。

4.根據權利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述第一研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型和所述第二研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型均分別包括碟形模型和侵蝕模型。

5.根據權利要求4所述的建模方法，其特征在于，所述第一研磨階段的碟形模型，具體為：

所述第一研磨階段的表面侵蝕模型具體為：

其中，K_Ox為第一研磨階段的氧化物層的普里斯頓因子，K_Ni為第一研磨階段的氮化硅層的普里斯頓因子，P₀為第一研磨階段開始時研磨墊對芯片的初始壓力，k為研磨墊的硬度，α為研磨墊的形變因子，w為第一研磨階段的氧化物層對應的線寬，s為第一研磨階段的氮化硅層對應的間距，L為第一研磨階段的節距，L＝w+s，Y_Ni(0)為第一研磨階段的氮化硅層初始高度，Y_Ox(0)為第一研磨階段的氧化物層初始高度，v為研磨墊對芯片的相對滑動速率，t為第一研磨階段的研磨時間，ILD1_dishing(t)為第一研磨階段的終止表面的碟形，ILD1_ero(t)為第一研磨階段的終止表面的侵蝕。

6.根據權利要求4所述的建模方法，其特征在于，所述利用所述第二研磨階段的化學機械研磨工藝仿真模型計算第二研磨階段的終止表面形貌，具體包括：

利用所述第二研磨階段的表面碟形模型，計算第二研磨階段研磨后的終止表面碟形ILD2_dishing；

利用所述第二研磨階段的表面侵蝕模型，計算第二研磨階段研磨后的終止表面侵蝕ILD2_ero；

根據所述第二研磨階段研磨后的終止表面碟形ILD2_dishing和所述第二研磨階段研磨后的終止表面侵蝕ILD2_ero以及預先建立的坐標系，計算第二研磨階段研磨后的表面碟形曲線R_dishing；所述第二研磨階段研磨后的表面碟形曲線為第二研磨階段的終止表面形貌；

所述預先建立的坐標系的X軸所在方向為量測氧化物層線寬的方向，Y軸所在方向為垂直于量測氧化物層線寬方向的方向。