CN102117802A - 一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，属于集成电路制造工艺和版图设计技术领域。所述版图中包含多个长度和宽度大于100微米的矩形结构模块，模块与模块之间的距离为模块间距，所述模块间距大于100微米，模块由金属线和介质层构成，模块中金属线面积占模块总面积的比例为金属密度，所述模块为不同金属线宽的孤立线结构模块、不同金属密度和金属线宽的模块、不同金属线宽与密度组成的复合结构模块、或复合结构模块中不同模块间距的结构模块。本发明能够减少测试芯片和实验次数，节省建模成本和时间。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造工艺和版图设计技术领域，具体地说，涉及一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构。
背景技术
化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)是集成电路制造中所应用的表面平坦化工艺，是化学腐蚀和机械研磨的组合技术，它借助抛光液的化学腐蚀作用以及超微粒子的研磨作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表面，该方法既可以获得较完美的表面，又可以得到较高的抛光速率，被公认为是超大规模集成电路阶段最好的晶圆全局平坦化方法。
集成电路(Integrated Circuit，IC)制造技术按照摩尔定律以每18个月集成度提高一倍的速度发展。当集成电路的特征尺寸降到65纳米及以下的时候，IC制造技术遇到了空前的挑战。
由于图形密度的不均匀性和不同材质在CMP工序中的不同去除率，导致晶圆表面金属厚度的不均匀性，最终互连线的电气特性与最初设计极为不同，更为严重的是造成短路或断路
CMP过程并不复杂，但是影响工艺的因素很多。在模拟仿真的基础上，开展可制造性设计(Designfor manufacturability，DFM)的研究，设计人员利用研磨模型预测铜互连线的平整性，在晶圆制造之前验证其可制造性，反复迭代得到最优化设计，提高了良率，降低成本，加快产品研发的进程，赢得市场。
工艺建模是通过研究CMP工艺的物理化学机制，得到一套数学表达式，模拟仿真CMP工艺过程，最终得到研磨后晶圆的表面形貌表征参量。
工艺建模过程包括物理建模、版图设计、实施实验方案和获得测试数据，部分测试数据用来提取模型参数，部分数据用来验证模型的准确度，为工艺建模而设计的版图一般比较理想化，如固定或有规律的线宽、间距或密度排布等，所以还必须有真实的不规则版图来检测模型。
由于工艺建模比较复杂，目前工业界主流的方法需要大量的测试芯片和多批次的实验获得测量数据，然后结合得到数学表达式中的模型参数，建模成本非常高，被认可的商用CMP工艺模型非常少。
因此如何设计CMP测试版图、工艺实施和测试方案，减少流片和测试的次数，从而降低成本至关重要。
发明内容
本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，它能够减少测试芯片和实验次数、节省建模成本和时间。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，所述版图中包含多个长度和宽度大于100微米的矩形结构模块；所述模块分为普通模块和测试相干间距影响的模块，模块与模块之间的距离为模块间距，所述模块间距为0-300微米；所述模块由金属线和介质层构成，所述模块中金属线面积占所述模块总面积的比例为金属密度，所述模块为不同金属线宽的孤立线结构模块、不同金属密度和金属线宽的模块、不同金属线宽与密度组成的复合结构模块、复合结构模块中不同模块间距的结构模块、或不规则线与介质层构成的真实设计模块。
所述模块的金属密度分布从10％到90％，其中金属密度小于或等于50％的模块数量占模块总数的70％及以上。
所述模块的金属线宽从由工艺设计规则决定的互连线最小特征尺寸到50微米，其中金属线宽小于或等于0.5微米的细线模块数量占模块总数的40％及以上，金属线宽为1微米到5微米的中等线宽模块数量约占模块总数的30％，金属线宽大于5微米的宽线模块数量小于模块总数的20％。
所述90％以上的普通模块间距大于100微米，所述测试相干间距影响的模块间距为0-300微米。
本发明提供了建模所需要的不同密度和线宽的完整组合，并突出了工艺节点的特征尺寸；设计相互影响距离测试；不同线宽的孤立线测试；设计不同面积和不同线宽组合的复合结构测试，验证窗口划分、等效密度与线宽等版图参数提取的准确性；版图上放置任意的真实版图设计，验证模型；为改善平坦性填充冗余金属，提供研究冗余金属效应的方案与测试结构。
与现有技术相比，本发明技术方案产生的有益效果为：
本发明结合工艺节点的特征尺寸的实际情况，设计了一张完整的版图，一次流片获得的测量数据就可以完成建模提参、验证和真实产品设计测试验证所需要的数据，在完成本发明的流程后，模型完全可以交付给工厂使用，大大降低了建模成本，减少了建模时间。
附图说明
图1为本发明实施例GDS测试版图截图。
其中附图标记说明如下：101-电阻测试结构；102-孤立线测试结构；103-相干间距测试结构；104-面积测试结构；105-组合线结构；106-冗余金属填充与电容测试结构；107-真实版图设计结构；108-其它不同线宽与密度组合结构。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，如图1所示，为GDS测试版图截图，所述版图结构中包括电阻测试结构101、孤立线测试结构102、相干间距测试结构103、面积测试结构104、组合线结构105、冗余金属填充与电容测试结构106、真实版图设计结构107和其它不同线宽与密度组合结构108。
各版图结构中，包含很多长度和宽度大于100微米的矩形结构模块，一般模块由规则的金属线和介质层组成，所以这类模块线宽、间距和金属密度等参数为常数，本版图还包含不同线宽与间距组成的结构模块，称为复合模块，模块中金属线面积占模块总面积的比例称为金属密度，模块与模块之间的距离大于100微米；模块的金属密度分布从10％到90％，其中金属密度小于或等于50％的模块数量约占模块总数的70％；模块金属线宽从工艺最小特征尺寸到50微米，其中金属线宽小于或等于0.5微米的细线模块数量约占模块总数的45％，金属线宽为1微米到5微米的中等线宽模块数量约占模块总数的30％，金属线宽大于5微米的宽线模块数量小于模块总数的20％；模块间不同距离测试结构，间距范围为0微米到300微米。为提取等效线宽、间距和密度的复合结构测试，任意放置从工艺最小特征尺寸到1微米的多种结构组成的复合模块；线宽从工艺最小特征尺寸到5微米的孤立线(在一条线的周围一定距离内无其它金属连线，这条线就称为孤立线，此距离并没有严格的定义，本发明实施例定义为50微米)的设计，测量CMP工艺对孤立线的影响；放置满足工艺设计规则的任意一个真实版图(满足工艺设计规则的任一GDS版图)，无需实现任何电路功能；金属填充图形设计，不同填充图形形状与大小、不同填充密度和不同信号线与填充图形的间距，真实测量模块电阻与电容，验证基于模拟仿真的电容与电阻提取的准确性。
本发明实施例提供了建模所需要的不同密度和线宽的完整组合，并突出了工艺节点的特征尺寸；设计相互影响距离测试；不同线宽的孤立线测试；设计不同面积和不同线宽组合的复合结构测试，验证窗口划分、等效密度与线宽等版图参数提取的准确性；版图上放置任意的真实版图设计，验证模型；为改善平坦性填充冗余金属，提供研究冗余金属效应的方案与测试结构；本发明实施例结合工艺节点的特征尺寸的实际情况，设计了一张完整的版图，一次流片获得的测量数据就可以完成建模提参、验证和真实产品设计测试验证所需要的数据，在完成本发明的流程后，模型完全可以交付给工厂使用，大大降低了建模成本，减少了建模时间。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，其特征在于：所述版图中包含多个长度和宽度大于100微米的矩形结构模块；所述模块分为普通模块和测试相干间距影响的模块，模块与模块之间的距离为模块间距，所述模块间距为0-300微米；所述模块由金属线和介质层构成，所述模块中金属线面积占所述模块总面积的比例为金属密度，所述模块为不同金属线宽的孤立线结构模块、不同金属密度和金属线宽的模块、不同金属线宽与密度组成的复合结构模块、复合结构模块中不同模块间距的结构模块、或不规则线与介质层构成的真实设计模块。
2.如权利要求1所述的化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，其特征在于：所述模块的金属密度分布从10％到90％，其中金属密度小于或等于50％的模块数量占模块总数的70％及以上。
3.如权利要求2所述的化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，其特征在于：所述模块的金属线宽从由工艺设计规则决定的互连线最小特征尺寸到50微米，其中金属线宽小于或等于0.5微米的细线模块数量占模块总数的40％及以上，金属线宽为1微米到5微米的中等线宽模块数量约占模块总数的30％，金属线宽大于5微米的宽线模块数量小于模块总数的20％。
4.如权利要求3所述的化学机械研磨工艺建模的集成电路版图结构，其特征在于：所述90％以上的普通模块间距大于100微米，所述测试相干间距影响的模块间距为0-300微米。
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