專利名稱：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)的制作方法
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。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例⑶S測(cè)試版圖截圖。其中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下101-電阻測(cè)試結(jié)構(gòu)；102-孤立線測(cè)試結(jié)構(gòu)；103-相干間 距測(cè)試結(jié)構(gòu)；104-面積測(cè)試結(jié)構(gòu)；105-組合線結(jié)構(gòu)；106-冗余金屬填充與電容測(cè)試結(jié)構(gòu)； 107-真實(shí)版圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)；108-其它不同線寬與密度組合結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，如圖1所 示，為GDS測(cè)試版圖截圖，所述版圖結(jié)構(gòu)中包括電阻測(cè)試結(jié)構(gòu)101、孤立線測(cè)試結(jié)構(gòu)102、相 干間距測(cè)試結(jié)構(gòu)103、面積測(cè)試結(jié)構(gòu)104、組合線結(jié)構(gòu)105、冗余金屬填充與電容測(cè)試結(jié)構(gòu) 106、真實(shí)版圖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)107和其它不同線寬與密度組合結(jié)構(gòu)108。
各版圖結(jié)構(gòu)中，包含很多長(zhǎng)度和寬度大于100微米的矩形結(jié)構(gòu)模塊，一般模塊由 規(guī)則的金屬線和介質(zhì)層組成，所以這類模塊線寬、間距和金屬密度等參數(shù)為常數(shù)，本版圖還 包含不同線寬與間距組成的結(jié)構(gòu)模塊，稱為復(fù)合模塊，模塊中金屬線面積占模塊總面積的 比例稱為金屬密度，模塊與模塊之間的距離大于100微米；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)量約占模塊總數(shù)的70% ；模塊金屬線寬從工 藝最小特征尺寸到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)量約占模塊總 數(shù)的45%，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% ；模塊間不同距離測(cè)試結(jié)構(gòu)，間距范圍 為0微米到300微米。為提取等效線寬、間距和密度的復(fù)合結(jié)構(gòu)測(cè)試，任意放置從工藝最小 特征尺寸到1微米的多種結(jié)構(gòu)組成的復(fù)合模塊；線寬從工藝最小特征尺寸到5微米的孤立 線(在一條線的周圍一定距離內(nèi)無(wú)其它金屬連線，這條線就稱為孤立線，此距離并沒(méi)有嚴(yán) 格的定義，本發(fā)明實(shí)施例定義為50微米)的設(shè)計(jì)，測(cè)量CMP工藝對(duì)孤立線的影響；放置滿足 工藝設(shè)計(jì)規(guī)則的任意一個(gè)真實(shí)版圖(滿足工藝設(shè)計(jì)規(guī)則的任一GDS版圖)，無(wú)需實(shí)現(xiàn)任何電 路功能；金屬填充圖形設(shè)計(jì)，不同填充圖形形狀與大小、不同填充密度和不同信號(hào)線與填充 圖形的間距，真實(shí)測(cè)量模塊電阻與電容，驗(yàn)證基于模擬仿真的電容與電阻提取的準(zhǔn)確性。本發(fā)明實(shí)施例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)；本發(fā)明實(shí)施例結(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。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和 原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述版圖中包含多 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。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所 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。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所 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%。
4.如權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，其特征在于所 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。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種化學(xué)機(jī)械研磨工藝建模的集成電路版圖結(jié)構(gòu)，屬于集成電路制造工藝和版圖設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。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，模塊與模塊之間的距離為模塊間距，所述模塊間距大于100微米，模塊由金屬線和介質(zhì)層構(gòu)成，模塊中金屬線面積占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、或復(fù)合結(jié)構(gòu)模塊中不同模塊間距的結(jié)構(gòu)模塊。本發(fā)明能夠減少測(cè)試芯片和實(shí)驗(yàn)次數(shù)，節(jié)省建模成本和時(shí)間。
文檔編號(hào)H01L27/00GK102117802SQ200910312760
公開日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者葉甜春, 周雋雄, 李志剛, 楊飛, 王強(qiáng), 阮文彪, 陳嵐 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所