[發(fā)明專利]CMP芯片表面形貌仿真模型的實現(xiàn)方法及仿真系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010983030.4
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112131820A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐勤志;陳嵐;曹鶴;劉建云
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號: G06F30/392
• 分類號: G06F30/392;G06F119/14;G06F119/08
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 劉歌

1.一種CMP芯片表面形貌仿真模型的實現(xiàn)方法，包括：

建立研磨液、研磨粒子、研磨墊與芯片表面間相互作用的動力學(xué)模型；

根據(jù)所述動力學(xué)模型，獲取所述研磨墊與所述芯片表面間的接觸應(yīng)力、所述研磨液在所述芯片表面的第一濃度分布、所述研磨粒子在所述芯片表面的第二濃度分布和所述研磨墊與所述芯片表面間的溫度分布；

根據(jù)所述接觸應(yīng)力、所述第一濃度分布、所述第二濃度分布和所述溫度分布，計算所述芯片表面的研磨率；以及

根據(jù)所述研磨率與所述芯片表面形貌間的函數(shù)關(guān)系，建立所述CMP芯片表面形貌仿真模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法為多尺度實現(xiàn)方法，所述多尺度包括粒子級、特征級、芯片級和晶圓級。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，獲取所述研磨墊與所述芯片表面間的接觸應(yīng)力包括：

將所述芯片表面分為多個網(wǎng)格，計算每個網(wǎng)格中研磨墊與芯片表面間的接觸應(yīng)力：

其中，P₀為外部應(yīng)力，A₀為芯片面積，A_i，j為每個網(wǎng)格的面積，P_i，j為每個網(wǎng)格的接觸應(yīng)力，h_i，j為芯片表面與參考平面間的距離，k₀為模型參數(shù)，N為網(wǎng)格數(shù)，i，j為網(wǎng)格指標(biāo)，δ_i，j為接觸因子，C為接觸狀態(tài)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，每個網(wǎng)格內(nèi)的所述接觸應(yīng)力為：

在一個網(wǎng)格內(nèi)，所述芯片表面為單一材質(zhì)，且所述研磨墊與所述芯片表面不充分接觸的情況下，接觸部分為芯片上表面，未接觸部分為芯片下表面，該網(wǎng)格的接觸應(yīng)力為：

其中，W和S是網(wǎng)格內(nèi)圖形的線寬和間距，λ為淀積因子，P_h是芯片上表面的接觸應(yīng)力，P_l是芯片下表面的接觸應(yīng)力；

在一個網(wǎng)格內(nèi)，所述芯片表面為單一材質(zhì)，且所述研磨墊與所述芯片表面充分接觸的情況下，該網(wǎng)格的接觸應(yīng)力為：

其中，E和H₀為研磨墊的彈性模量和硬度，h_s為階梯高度；以及

在一個網(wǎng)格內(nèi)，所述芯片表面包括不同材質(zhì)，且所述研磨墊與所述芯片表面充分接觸的情況下，該網(wǎng)格的接觸應(yīng)力為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一濃度分布為：

其中，k為反應(yīng)速率常數(shù)，D_s為擴(kuò)散系數(shù)，V₀為研磨液體積，Δ為研磨液邊界層厚度，A為相界面面積，[C]為研磨液在芯片表面的濃度，C_b為研磨液本體濃度。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述第二濃度分布為：

其中，[A]為研磨粒子濃度，K_p為研磨墊屬性參數(shù)，D為研磨粒子直徑，f(A)為研磨粒子在芯片表面的濃度分布函數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述溫度分布為：

其中，T₀為初始溫度，k_cL與k_cH為比例系數(shù)，T_L和T_H分別為芯片下表面和芯片上表面的溫度，P為晶圓表面受力，V為研磨墊與晶圓表面間相對滑動速率，α和β為模型參數(shù)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述研磨率為：

其中，MRR_h和MRR_l分別為芯片上表面和芯片下表面的研磨率，M_w為研磨表面分子量，ρ₀為研磨表面的密度，k₀₀，k_ML0，k_MH0為比例系數(shù)，k_L，k_H為研磨液在晶圓表面的反應(yīng)速率常數(shù)。