專利名稱：利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整芯片圖形密度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整芯片圖形密度的方法。
背景技術(shù)：
隨著集成電路工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，尤其在0. 13微米工藝后，硅工藝的線寬都已小于曝光的波長(zhǎng)長(zhǎng)度，使得工藝的穩(wěn)定性越來(lái)越難。在設(shè)計(jì)的前期就開始考慮工藝的衍生效應(yīng)，由此產(chǎn)生了很多的可制造性設(shè)計(jì)(DFM，Design for ManufacturabiIity)的規(guī)則。如， 硅片中的圖形密度(Pattern Density)均一性好，即局部圖形密度的差異性越小，對(duì)于化學(xué)機(jī)械研磨和刻蝕的宏觀負(fù)載的影響越小。對(duì)于化學(xué)機(jī)械研磨(CMP，Chemical Mechanical Polarization)工藝和刻蝕的宏觀負(fù)載(Macro Loading)都有很大影響。針對(duì)提高CMP研磨的均一性，冗余圖形的插入技術(shù)已經(jīng)非常的普遍。目前，一般采用的冗余圖形的填充規(guī)則為先設(shè)定與芯片圖形稍遠(yuǎn)的填充區(qū)域，將一種填充圖形插入；再設(shè)定另一個(gè)填充區(qū)域，將另一種填充圖形插入；這樣填充幾輪來(lái)達(dá)到平坦化調(diào)整的需求。但是缺點(diǎn)可能是原來(lái)圖形密度不高的區(qū)域，在周圍填充了虛擬圖形之后，圖形密度的變化更大。對(duì)于每塊區(qū)域分別進(jìn)行冗余圖形的插入，但都不考慮這塊區(qū)域周圍的區(qū)域的圖形密度值，只考慮當(dāng)前這塊區(qū)域的圖形密度是否滿足條件，因此， 局部區(qū)域內(nèi)圖形密度的差異可能會(huì)很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整圖形密度的方法， 其能更好地改善圖形密度的均一性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整圖形密度的方法，包括如下步驟(1)根據(jù)填充規(guī)則，得到芯片制備中某個(gè)圖層的可填充區(qū)域；(2)預(yù)設(shè)一組圖形密度不等的填充圖形；(3)將該圖層等分為多個(gè)的小塊區(qū)域，并根據(jù)工藝要求，設(shè)定在填充完成后該圖層的圖形密度值要求，小塊區(qū)域的最小圖形密度值、最大圖形密度值和相鄰兩個(gè)小塊區(qū)域間的最大圖形密度差值；(4)計(jì)算上述各小塊區(qū)域初始的圖形密度值(CDO)；(5)計(jì)算在上述各小塊區(qū)域的可填充區(qū)域中，填入步驟(2)中所述的圖形密度最大的填充圖形后的小塊區(qū)域的圖形密度值(CM)；(6)根據(jù)步驟⑷中計(jì)算的各小塊區(qū)域的圖形密度值、步驟(5)中計(jì)算的各小塊區(qū)域的圖形密度值以及兩者的之間的圖形密度差值，采用虛擬圖形填充的方法依次調(diào)整每個(gè)小塊區(qū)域的圖形密度，使前后兩次調(diào)整后各小塊區(qū)域的圖形密度差值小于預(yù)定數(shù)值，且整個(gè)圖層最終的圖形密度值在步驟(3)所設(shè)定的范圍內(nèi)；(7)用步驟(2)中預(yù)設(shè)的填充圖形，對(duì)各小塊區(qū)域中的可填充區(qū)域進(jìn)行填充，使填充后小塊區(qū)域的圖形密度值與步驟(6)所調(diào)整出的圖形密度數(shù)值最接近。采用本發(fā)明的利用冗余圖形來(lái)調(diào)整圖層的圖形密度的方法，能夠有效地避免填充圖形的插入導(dǎo)致的圖形密度不均勻問(wèn)題，更好地改善局部區(qū)域圖形密度的均一性。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖1為本發(fā)明的方法中切分為小塊區(qū)域的示意圖；圖2為本發(fā)明的利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整芯片圖形密度的方法流程圖；圖3和圖4為本發(fā)明的圖形密度調(diào)整示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法，為即將進(jìn)行CMP工藝或刻蝕工藝的圖層，設(shè)計(jì)出具有預(yù)定圖形密度的填充圖形方案，而后將此設(shè)計(jì)方案復(fù)制并制作到當(dāng)前圖層中，而后進(jìn)行CMP工藝或刻蝕工藝。本發(fā)明的利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整芯片圖形密度的方法，包括如下步驟(見圖2)(1)根據(jù)填充規(guī)則，得到芯片制備中某個(gè)圖層(即為需要進(jìn)行冗余圖形填充的那個(gè)圖層，如多晶硅層)的可填充區(qū)域。因?yàn)槿哂鄨D形的插入可能對(duì)芯片的電學(xué)性能有影響， 因此可填充區(qū)域并不等于當(dāng)前圖層的空白區(qū)域，通常小于當(dāng)前圖層的空白區(qū)域。填充規(guī)則為填充圖形的插入不能影響所制備的芯片的電學(xué)性能，這個(gè)是填充冗余圖形中最重要的原貝U。例如多晶硅層(POLY)的冗余圖形不能與有源區(qū)(AA)的圖形相互疊加。在半導(dǎo)體業(yè)界， 通常將冗余圖形的插入后對(duì)電信號(hào)傳輸?shù)挠绊懶∮?%作為冗余圖形插入的標(biāo)準(zhǔn)。在具體實(shí)施中，該可填充區(qū)域可通過(guò)圖層(layout)的形式給出。這個(gè)步驟與現(xiàn)有填充方法中的相同。(2)預(yù)設(shè)一組圖形密度不等的填充圖形。填充圖形的基本形狀通常為矩形。一個(gè)具體的實(shí)例中，單個(gè)填充圖形為1*1 μ m的矩形，單個(gè)填充圖形和填充之間的間距可設(shè)定為不同值(如1 μ m、2 μ m、3 μ m等)，形成一組圖形密度不等的填充圖形。在不同的工藝節(jié)點(diǎn)， 不同的層次，填充圖形的圖形密度值選擇范圍不等。如填充圖形越小，圖形越密集，那么圖形密度的數(shù)值就越高。(3)將該圖層等分為多個(gè)小塊區(qū)域，并根據(jù)工藝要求，設(shè)定填充完成后的該圖層的圖形密度值，小塊區(qū)域填充完成后的最小圖形密度值(MIN)、最大圖形密度值(MAX)和相鄰兩個(gè)小塊區(qū)域間的最大圖形密度差值(GRA)；在切分的同時(shí)，可填充區(qū)域也相應(yīng)的被分到每一個(gè)小塊區(qū)域中，成為小塊區(qū)域中的可填充區(qū)域。因?yàn)檎麄€(gè)芯片中某個(gè)圖層的最小圖形密度值和最大圖形密度為已知的數(shù)值，上述小塊區(qū)域的最小形密度值可通過(guò)在該圖層的最小圖形密度值減一個(gè)值，和在該圖層的最大圖形密度值加一個(gè)值來(lái)設(shè)定。這個(gè)加上的數(shù)值或減掉的數(shù)值可取該圖層的最小圖形密度值和最大圖形密度值的20% 50%，即小塊區(qū)域的最小圖形密度值為該圖層的最小圖形密度值的50% 80%之間的數(shù)值，而最大圖形密度值為該圖層的最大圖形密度值的120% 150%之間的數(shù)值。(4)計(jì)算各個(gè)小塊區(qū)域填充前的圖形密度值(CDO)，即初始圖形密度值；(5)計(jì)算在各個(gè)小塊區(qū)域的可填充區(qū)域中，填入圖形密度最大的填充圖形后的小塊區(qū)域的圖形密度值(CM，Current Max)；(6)依次調(diào)整每個(gè)小塊區(qū)域的圖形密度值，該小塊區(qū)域的圖形密度值由⑶0、CM、 該小塊區(qū)域周圍小塊區(qū)域的CD、MAX和GRA共同決定，采用虛擬圖形填充的方法依次調(diào)整小塊區(qū)域的圖形密度，使該圖層的最終圖形密度值在步驟(3)所設(shè)定的范圍內(nèi)。(7)用預(yù)先設(shè)定的那組圖形密度不同的填充圖形，按各小塊區(qū)域的可填充區(qū)域進(jìn)行填充，得圖形密度與所計(jì)算的圖形密度數(shù)值最接近的填充圖形布局。之后在相應(yīng)的CMP工藝或刻蝕工藝之前，將該填充圖形布局復(fù)制到該圖層上，并制作在相應(yīng)膜層中。采用本發(fā)明的調(diào)整圖形密度的方法，能有效地避免填充圖形的插入所導(dǎo)致的局部圖形密度不均勻問(wèn)題，更好地改善圖形密度的均一性，優(yōu)化相應(yīng)工藝處理效果。一具體實(shí)施例介紹如下(1)根據(jù)填充規(guī)則，得出所要填充的圖層的可填充區(qū)域；(2)設(shè)計(jì)一組圖形密度不同的填充圖形；(3)將整個(gè)硅片切分成5X5的等面積的小塊區(qū)域(見圖1)。根據(jù)具體工藝要求， 本實(shí)施例為后道金屬層的圖形，設(shè)定完成后該圖層的圖形密度值必須滿足35% 60%，每個(gè)小塊區(qū)域的圖形密度滿足最小圖形密度值MIN = 20%，最大圖形密度值MAX = 70%,/Jn 塊區(qū)域之間的最大圖形密度差值GRA = 20% ；上述設(shè)定中，而小塊區(qū)域之間的最大圖形密度差值GRA可以取小塊區(qū)域最小圖形密度值和最大圖形密度值之差的1/5 1/2。具體實(shí)施中，切分之后，如有大于5%的小塊區(qū)域的圖形密度值不滿足小于等于MIN值，或者大于MAX值的這個(gè)條件，可以重新切分成更大的尺寸的小塊區(qū)域，也可以直接進(jìn)行圖形密度優(yōu)化。(4)計(jì)算各小塊區(qū)域填充前的圖形密度⑶0 ；(5)計(jì)算在各小塊區(qū)域的可填充區(qū)域填入步驟(2)中所述的圖形密度最大的填充圖形后的小塊區(qū)域的圖形密度CM ；(見圖3)(6)根據(jù)步驟⑷中計(jì)算的各小塊區(qū)域的圖形密度值(CDO)、步驟(5)中計(jì)算的各小塊區(qū)域的圖形密度值(CM)以及兩者的之間的圖形密度差值，采用虛擬圖形填充的方法依次調(diào)整每個(gè)小塊區(qū)域的圖形密度，使前后兩次調(diào)整后各小塊區(qū)域的圖形密度的差值小于預(yù)定數(shù)值，且整個(gè)圖層的最終圖形密度在步驟(3)所設(shè)定的范圍內(nèi)；一個(gè)具體的虛擬圖形填充的調(diào)整方法為1)小塊區(qū)域的初始圖形密度值CDO在下列情況下不需要調(diào)整該小塊區(qū)域的圖形密度未填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的CDO大于等于所設(shè)定的最大圖形密度值MAX ；填充虛擬圖形后，該小塊區(qū)域的CD = CM。2)對(duì)于小塊區(qū)域的初始圖形密度值CDO大于等于所設(shè)定的小塊區(qū)域最大圖形密度值MAX的小塊區(qū)域周圍的小塊區(qū)域，將該周圍小塊區(qū)域的圖形密度調(diào)整為相應(yīng)小塊區(qū)域的CM值和該小塊區(qū)域的(CDO-GRA)值中較小的那個(gè)圖形密度數(shù)值；3)保持圖形密度已經(jīng)等于CM的小塊區(qū)域；計(jì)算該小塊區(qū)域周圍的小塊區(qū)域圖形密度的平均值，所計(jì)算的平均值與CM值之間的差值，以及各小塊區(qū)域的圖形密度與初始圖形密度的差值。在本實(shí)例中，周圍小塊只取了位于該小塊區(qū)域的上下左右的四個(gè)小塊區(qū)域。在實(shí)際運(yùn)用中，也可以考慮斜方向的小塊。可按下列規(guī)則進(jìn)行調(diào)整填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的CDO必須滿足<=CM ；填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的CD減去周圍小塊區(qū)域的CD差 <=GRA ；填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的CD為周圍小塊區(qū)域的圖形密度的平均值；根據(jù)多次循環(huán)調(diào)整步驟，使得該小塊區(qū)域的圖形密度值為周圍小塊區(qū)域的圖形密度的差異之和最小，這樣能保證圖層內(nèi)整體的均一性更高，局部之間的圖形密度差異最??；在本發(fā)明的方法中采用某個(gè)小塊區(qū)域的周圍小塊區(qū)域的圖形密度平均值，并經(jīng)過(guò)多次循環(huán)調(diào)整，因?yàn)檫@些小塊區(qū)域的圖形密度是相互影響的，例如先調(diào)整的第一個(gè)小塊區(qū)域并沒(méi)有考慮最終的第二塊的小塊區(qū)域的圖形密度，計(jì)算它周圍小塊的密度的平均值時(shí)， 使用的還是沒(méi)有考慮周圍小塊圖形密度的第二塊區(qū)域的圖形密度，因此需要多次循環(huán)調(diào)整，以達(dá)到局部區(qū)域圖形密度差異最小的目的。4)將(CM-⑶)值為負(fù)值的小塊區(qū)域的圖形密度調(diào)整為CM，(⑶KD0)為負(fù)值的小塊圖形密度調(diào)整為CD0，其中CDl為第一次調(diào)整后的該小塊區(qū)域的圖形密度值；5)循環(huán)上述3)和4)的步驟，經(jīng)過(guò)5輪調(diào)整，(⑶5_⑶4)的變化值小于等于預(yù)先設(shè)定的值(其中CD5為第五次調(diào)整后的小塊區(qū)域的圖形密度值，CD4為第四次調(diào)整后的小塊區(qū)域的圖形密度值)，結(jié)束調(diào)整(見圖4)；該預(yù)先設(shè)定的值可以為1或2，這個(gè)規(guī)格根據(jù)工藝要求可以確定。這個(gè)變化值越小，圖形密度的面內(nèi)均一性更好。7)計(jì)算經(jīng)過(guò)5輪調(diào)整后，該圖層的圖形密度值為49. 13%，滿足要求范圍。(7)用步驟(2)中預(yù)先設(shè)定的那組圖形密度不同的填充圖形，對(duì)各小塊區(qū)域的可填充區(qū)域進(jìn)行填充，得到圖形密度與步驟(6)調(diào)整后最終的圖形密度數(shù)值最接近的圖形為最終的填充圖形。之后將該填充圖形的布局復(fù)制并制備到相應(yīng)的圖層中，以此來(lái)優(yōu)化接下來(lái)的CMP工藝或刻蝕工藝處理效果。上述方法中，圖形密度值的計(jì)算可采用現(xiàn)有常用的方法，如利用EDA工具，Mentor 的 calibre 等。
權(quán)利要求
1.一種利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整芯片圖形密度的方法，其特征在于，包括如下步驟(1)根據(jù)填充規(guī)則，得到芯片制備中某個(gè)圖層的可填充區(qū)域；(2)預(yù)設(shè)一組圖形密度不等的填充圖形；(3)將所述圖層等分為多個(gè)小塊區(qū)域，根據(jù)工藝要求，設(shè)定在填充完成后所述圖層的圖形密度要求，所述小塊區(qū)域的最小圖形密度值、最大圖形密度值和相鄰兩個(gè)小塊區(qū)域間的最大圖形密度差值(GRA)；(4)計(jì)算上述各小塊區(qū)域初始的圖形密度值(CDO)；(5)計(jì)算在上述各小塊區(qū)域的可填充區(qū)域中，填入步驟(2)中所設(shè)定的圖形密度最大的填充圖形后的小塊區(qū)域的圖形密度值(CM)；(6)根據(jù)步驟(4)中計(jì)算的各小塊區(qū)域的圖形密度值(CDO)、步驟(5)中計(jì)算的各小塊區(qū)域的圖形密度值(CM)以及兩者的之間的圖形密度差值，采用虛擬圖形填充的方法依次調(diào)整每個(gè)小塊區(qū)域的圖形密度，使前后兩次調(diào)整后各小塊區(qū)域的圖形密度的差值小于預(yù)定數(shù)值，且整個(gè)圖層最終圖形密度在步驟(3)所設(shè)定的范圍內(nèi)；(7)用步驟(2)中預(yù)設(shè)的填充圖形，對(duì)各小塊區(qū)域中的可填充區(qū)域進(jìn)行填充，使填充后小塊區(qū)域的圖形密度值與步驟(6)所調(diào)整出的圖形密度值最接近。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(6)的虛擬圖形填充方法為對(duì)未填充虛擬圖形時(shí)，小塊區(qū)域初始的圖形密度值(CDO)等于所述小塊區(qū)域中可填充區(qū)域填入圖形密度最大的填充圖形后的圖形密度值(CM)，和小塊區(qū)域初始的圖形密度值 (CDO)大于等于所設(shè)定的小塊區(qū)域的最大圖形密度值的，保持該小塊區(qū)域初始的圖形密度值；對(duì)于初始圖形密度值大于等于所設(shè)定的小塊區(qū)域最大圖形密度值的小塊區(qū)域周圍的小塊區(qū)域，將所述周圍的小塊區(qū)域的圖形密度值調(diào)整為相應(yīng)小塊區(qū)域的可填充區(qū)域中填入圖形密度最大的填充圖形后的圖形密度值(CM)和所述小塊區(qū)域的初始圖形密度值與所設(shè)定的相鄰兩個(gè)小塊區(qū)域間的最大圖形密度差值(CDO-GRA)中較小的那個(gè)數(shù)值；填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的圖形密度值必須滿足小于等于所述小塊區(qū)域的可填充區(qū)域中填入圖形密度最大的填充圖形后的圖形密度值(CM)；填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的圖形密度值減去其周圍的小塊區(qū)域的圖形密度值的差值小于等于所設(shè)定的相鄰兩個(gè)小塊區(qū)域間的最大圖形密度差值(GRA)；填充虛擬圖形時(shí)，該小塊區(qū)域的圖形密度值為其周圍的小塊區(qū)域的圖形密度值的平均值；將(CM-CD)值為負(fù)值的小塊區(qū)域的圖形密度值調(diào)整為在該小塊區(qū)域的可填充區(qū)域中填入圖形密度最大的填充圖形時(shí)的圖形密度值(CM)，將調(diào)整后小塊區(qū)域的圖形密度值與該小塊區(qū)域的初始圖形密度值的差值(CDn-CDO)為負(fù)值的所述小塊區(qū)域的圖形密度值調(diào)整為初始圖形密度值，其中CDn為所述小塊區(qū)域進(jìn)行第η次調(diào)整后的圖形密度值。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，等分后的小塊區(qū)域中，需要滿足大于等于95%的小塊區(qū)域的圖形密度值小于等于所設(shè)定的小塊區(qū)域的最小圖形密度值，或者大于所設(shè)定的小塊區(qū)域的最大圖形密度值。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，相鄰兩塊小塊區(qū)域之間的最大圖形密度差值設(shè)定為所設(shè)定的小塊區(qū)域最小圖形密度值和最大圖形密度值之差的1/5 1/2，所述小塊區(qū)域的最小圖形密度值設(shè)為該圖層的最小圖形密度值的50% 80%之間的數(shù)值，而小塊區(qū)域的最大圖形密度值設(shè)為該圖層的最大圖形密度值的120% 150%之間的數(shù)值。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述步驟(3)中，相鄰兩塊小塊區(qū)域之間的最大圖形密度差值設(shè)定為所設(shè)定的小塊區(qū)域最小圖形密度值和最大圖形密度值之差的1/5 1/2，所述小塊區(qū)域的最小圖形密度值設(shè)為該圖層的最小圖形密度值的50% 80%之間的數(shù)值，而小塊區(qū)域的最大圖形密度值設(shè)為該圖層的最大圖形密度值的120% 150%之間的數(shù)值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用冗余圖形填充來(lái)調(diào)整芯片圖形密度的方法，包括如下步驟得到芯片制備中某個(gè)圖層的可填充區(qū)域；預(yù)設(shè)一組圖形密度不等的填充圖形；等分為多個(gè)小塊區(qū)域，設(shè)定在填充后圖層的圖形密度，小塊區(qū)域的最小圖形密度值、最大圖形密度值和相鄰兩個(gè)小塊區(qū)域間的最大圖形密度差值；計(jì)算上述各小塊區(qū)域初始的圖形密度值；計(jì)算填入的圖形密度最大的填充圖形后的小塊區(qū)域的圖形密度值；采用虛擬圖形填充的方法調(diào)整每個(gè)小塊區(qū)域的圖形密度；對(duì)各小塊區(qū)域中的可填充區(qū)域進(jìn)行填充，使填充后小塊區(qū)域的圖形密度值與步驟(6)所調(diào)整出的圖形密度值最接近。本發(fā)明的方法，改善了填充后的局部區(qū)域圖形密度的均一性。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102468134SQ20101054583
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者陳福成 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司