CN106252252A - 保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法 - Google Patents

保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法，包括：第一步骤：获取三个或更多已有产品的版图信息数据；第二步骤：获取三个或更多已有产品的实际膜厚值；第三步骤：合并选取的产品版图信息数据以产生整块光罩的版图数据；第四步骤：计算影响膜厚的各项几何信息；第五步骤：计算模型的第一参数、第二参数、第三参数和第四参数；第六步骤：建立预测模型；第七步骤：利用预测模型计算新产品薄膜厚度的预测值；第八步骤：利用预测值来建立淀积薄膜程式菜单；第九步骤：执行模型优化。

Description

保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体涉及DFM(Design For Manufacture)可制造性图形设计领域；更具体地说，本发明涉及一种保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法。
背景技术
半导体集成电路(IC)工业发展迅猛，每一代IC都比前一代IC具有更小和更复杂的电路。在半导体制造流程中，淀积薄膜后需要量测其实际膜厚，然后与目标值进行比较，检查是否满足目标要求。在实际生产过程中发现实际膜厚值与目标值之间常存在较大差异，这就需要工艺工程师不断调试程式菜单，反复验证，使得最后淀积的膜厚与目标值一致，这种做法效率低，耗时长，成本高。
为了提高效率，缩短出货周期，针对保形沉积的薄膜，现有技术通常利用膜厚与保形沉积前层透光率之间的简单关系预测膜厚，然后根据预测值与目标值之间的差异，提前调试淀积薄膜的程式菜单，使得淀积后的薄膜实际厚度值与目标值一致。
在相同程式菜单，相同时间内，淀积的薄膜量是一定的，那么薄膜的厚度与保形沉积前层的表面积存在一定的关系。但是现有技术的预测方法仅考虑保形沉积前层的透光率，而透光率仅考虑的是沟槽的底面积，忽略了保形沉积前层顶部及沟槽侧面积对薄膜厚度的影响，使得预测结果误差较大，淀积后的实际膜厚值仍不能达到目标要求，依旧需要工艺工程师不断调试程式菜单，反复验证，说明该方法仍然不能从根本上解决问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种精度高、成本低、耗时短的保形沉积薄膜厚度预测方法。
为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种保形沉积薄膜厚度预测方法，包括：
第一步骤：获取三个或更多已有产品的版图信息数据；
第二步骤：获取三个或更多已有产品的实际膜厚值；
第三步骤：合并选取的产品版图信息数据以产生整块光罩的版图数据；
第四步骤：计算影响膜厚的各项几何信息；
第五步骤：计算模型的第一参数k1、第二参数k2、第三参数k3和第四参数b；
第六步骤：建立预测模型；预测模型的公式为：
T = k 1 [ Σ i = 1 , j = 1 m , n ( 1 + H * C i , j W 2 ) m * n ] + k 2 ( C L + k 2 D L ) + b
第七步骤：利用预测模型计算新产品薄膜厚度的预测值；
第八步骤：利用预测值建立淀积薄膜程式菜单。
第九步骤：模型优化。
优选地，产品的版图信息数据包括客户数据中保形沉积前层的原始设计数据与其哑元层次的填充数据。
优选地，整块光罩的版图数据包括将选取的产品版图信息数据及划片道数据整合形成单个光罩版图数据。
优选地，计算影响膜厚的各项几何信息包括：将合并的整块光罩的版图数据按照正方形格点划分；随后计算每个格点中多晶栅层次的周长、保形沉积前层沟槽的深度、版图数据中划片道区域实际量测膜厚的位置处以预定范围(200um*800um)为半径区域的局部周长和局部密度。
优选地，第五步骤包括：利用计算的已有产品的各几何信息及其对应的实际膜厚值，代入模型公式，计算出模型的第一参数k1、第二参数k2、第三参数k3和第四参数b。
优选地，第一参数k1和第二参数k2之和为1；而且第一参数k1取值范围为0.6～0.9。
优选地，第七步骤包括：利用已经建立的预测模型，将新产品的各项几何信息代入模型中，计算出新产品薄膜厚度的预测值T。
优选地，第八步骤包括：通过比较预测值与目标值之间的差异，建立淀积薄膜所需的程式菜单；其中，若预测值小于目标值，则增加程式菜单中淀积薄膜所需的时间，若预测值大于目标值，则减少程式菜单中淀积薄膜所需的时间，最终使得淀积后的膜厚与目标值一致。
优选地，所述的保形沉积薄膜厚度预测方法还包括：利用新产品保形沉积薄膜的实际膜厚值及对应提取的客户版图信息数据，对模型进行不断的优化，使得模型的拟合误差在±(1％～2％)范围内。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1示意性示出了根据本发明优选实施例的保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法的流程图。
图2为膜厚预测模型的建立及优化流程的具体示例。
图3为利用模型对新产品膜厚进行预测的流程的具体示例。
图4示意性示出了将整块光罩版图数据按格点划分的示意图。
图5示意性示出了版图数据中划片道区域实际量测膜厚的位置处局部区域范围的选取。
图6示意性示出了层间介质层淀积氮化硅薄膜的示意图。
图7为本发明的预测模型的拟合误差示意图。
图8为采用现有技术和本发明技术分别对不同产品的氮化硅膜厚进行预测的结果示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
本发明提供一种预测保形沉积膜厚的模型建立及应用方法，利用该预测模型可以在淀积薄膜前准确的预测出其厚度，然后根据预测值与目标值之间的差异，提前调试程式菜单使得淀积后的膜厚值与目标值一致，该方法节约成本，提高效率。
图1示意性示出了根据本发明优选实施例的保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法的流程图。
如图1所示，根据本发明优选实施例的保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用方法包括：
第一步骤S1：获取三个或更多已有产品的版图信息数据；
第二步骤S2：获取三个或更多已有产品的实际膜厚值；
第三步骤S3：合并选取的产品版图信息数据以产生整块光罩的版图数据；
第四步骤S4：计算影响膜厚的各项几何信息；
第五步骤S5：计算模型的第一参数k1、第二参数k2、第三参数k3和第四参数b；
第六步骤S6：建立预测模型，其中预测模型的公式为：
T = k 1 [ Σ i = 1 , j = 1 m , n ( 1 + H * C i , j W 2 ) m * n ] + k 2 ( C L + k 2 D L ) + b
第七步骤S7：利用预测模型计算新产品薄膜厚度的预测值T；
第八步骤S8：利用预测值T来建立淀积薄膜程式菜单。
第九步骤S9：模型优化。
根据本发明优选实施例的保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用，图2为膜厚预测模型的建立及优化流程的具体示例，图3为利用模型对新产品膜厚进行预测的流程的具体示例。
作为可选的技术方案，所述的产品版图信息数据指的是客户数据中保形沉积前层的原始设计数据与其哑元层次的充数据。
作为可选的技术方案，整块光罩的版图数据指的是将选取的产品版图信息数据及划片道数据整合形成单个光罩版图数据。
作为可选的技术方案，各项几何信息包括：将合并的整块光罩的版图数据按照正方形格点划分，假设格点边长为W，版图数据被分为m行n列，如图4所示，计算每个格点中多晶栅层次的周长Ci，j；保形沉积前层沟槽的深度H；版图数据中划片道区域实际量测膜厚的位置处以200um*800um范围为半径R(如图5所示)区域的局部周长CL和局部密度DL。
作为可选的技术方案，利用计算的已有产品的各几何信息及其对应的实际膜厚值，代入模型公式，即可计算出模型的第一参数k1、第二参数k2、第三参数k3和第四参数b，其中第一参数k1和第二参数k2之和为1，第一参数k1取值范围为0.6～0.9。
作为可选的技术方案，利用已经建立的预测模型，将新产品的各项几何信息代入模型中，可以计算出新产品薄膜厚度的预测值T。
作为可选的技术方案，通过比较预测值与目标值之间的差异，指导淀积薄膜所需的程式菜单建立，若预测值小于目标值，则增加程式菜单中淀积薄膜所需的时间，若预测值大于目标值，则减少程式菜单中淀积薄膜所需的时间，最终使得淀积后的膜厚与目标值一致。
作为可选的技术方案，利用新产品保形沉积薄膜的实际膜厚值及对应提取的客户版图信息数据，对模型进行不断的优化，使得模型的拟合误差在±(1％～2％)范围内，预测结果更加准确。
以保形沉积的层间介质层氮化硅薄膜为例，详细说明薄膜厚度的预测模型建立及应用。参考图6所示，为层间介质层淀积氮化硅薄膜的示意图。首先在具有浅沟槽隔离(STI)2的衬底1上淀积氧化层3，然后在3上淀积栅结构4，栅结构4通常包括多晶硅以及栅极两侧通常为氮化物的隔离侧墙。然后，利用栅结构4作为掩膜进行离子注入，在衬底1中形成源漏结构5，并在整个结构上淀积作为层间介质层(ILD)阻挡作用的氮化硅薄膜6，然后在整个结构上淀积层间介质层7(ILD)。
通常氮化硅薄膜淀积后，量测保形沉积的氮化硅薄膜厚度，发现其与目标值之间有一定差异，这就需要工艺工程师不断调试程式菜单，反复验证，使得淀积后的膜厚能达到要求。为了降低不断利用流片做实验、调试程式菜单而花费的成本和时间，本发明提出一种预测保形沉积膜厚的模型建立及应用，该方法预测精度高，成本低。其步骤如下：
首先，合并新产品的版图信息数据；
其中，所述的版图信息数据指的是客户数据中多晶栅层次的原始设计数据与其哑元层次的填充数据。
然后，产生整块光罩的版图数据；
其中，整块光罩的版图数据指的是将提取的数据及划片道数据整合形成单个光罩版图数据。
其次，计算影响膜厚的各项几何信息；
其中，各项几何信息包括：将合并的整块光罩的版图数据按照格点划分，假设格点大小为W，版图数据被分为m行n列，如图4所示，计算每个格点中多晶栅层次的周长Ci，j；多晶栅层沟槽的深度H；版图数据中划片道区域实际量测膜厚的位置处以200um*800um范围为半径(如图5所示)区域的局部周长CL和局部密度DL。
再次，计算模型各参数k1、k2、k3和b。
其中，利用计算的已有产品的各几何信息及其对应的实际膜厚值，代入模型公式，即可计算出模型的各参数k1、k2、k3和b，其中k1和k2之和为1，k1取值范围为0.6～0.9。
再次，建立预测模型。模型公式为：
T = k 1 [ Σ i = 1 , j = 1 m , n ( 1 + H * C i , j W 2 ) m * n ] + k 2 ( C L + k 3 D L ) + b
再次，利用模型计算新产品薄膜厚度的预测值T。
其中，利用已经建立的预测模型，将新产品的各项几何信息代入模型中，可以计算出新产品薄膜厚度的预测值T。
再次，指导淀积薄膜程式菜单的建立。
其中，通过比较预测值与目标值之间的差异，指导淀积薄膜所需的程式菜单的建立，若预测值小于目标值，则增加程式菜单中淀积薄膜所需的时间，若预测值大于目标值，则减少程式菜单中淀积薄膜所需的时间，最终使得淀积后的膜厚与目标值一致。
最后，模型优化。
其中，利用新产品保形沉积薄膜的实际膜厚值及对应提取的客户版图信息数据，对模型进行不断的优化，使得模型的拟合误差在±(1％～2％)范围内，预测结果更加准确。
如图7所示为本发明的预测模型的拟合误差，其中s＝T实*a，T实为薄膜的实际膜厚值，a的取值范围为±(1％～2％)。
如图8所示为采用现有技术和本发明技术分别对不同产品的氮化硅膜厚进行预测的结果，很明显可以看到利用现有技术预测误差在范围内，而利用本发明模型预测误差很小，在范围内，预测误差降低了72％。因此，利用本发明的模型预测的保形沉积膜厚更加准确，只需根据预测值与目标值之间的差异，提前简单调试程式菜单可使得淀积后薄膜的实际值与目标值达到一致，这种方法提高了预测精度，降低了成本。
总之，本发明提出一种可以准确预测保形沉积薄膜厚度的模型及模型的应用，利用该模型可以提前预测出膜厚，然后根据预测值与目标值之间差异，调试淀积薄膜的程式菜单，使得淀积后的膜厚与目标值一致。该方法节约了因不断调试程式菜单，反复验证所需的试验片而花费的成本，提高了效率，缩短了出货时间。
此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。
可以理解的是，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (9)

1.一种保形沉积的薄膜厚度预测模型建立及应用，其特征在于包括：
第一步骤：获取三个或更多已有产品的版图信息数据；
第二步骤：获取三个或更多已有产品的实际膜厚值；
第三步骤：合并选取的产品版图信息数据以产生整块光罩的版图数据；
第四步骤：计算影响膜厚的各项几何信息；
第五步骤：计算模型的第一参数k1、第二参数k2、第三参数k3和第四参数b；
第六步骤：建立预测模型；预测模型的公式为：
T = k 1 [ Σ i = 1 , j = 1 m , n ( 1 + H * C i , j W 2 ) m * n ] + k 2 ( C L + k 3 D L ) + b ;
第七步骤：利用预测模型计算新产品薄膜厚度的预测值；
第八步骤：利用预测值来建立淀积薄膜程式菜单。
第九步骤：执行模型优化。
2.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，产品的版图信息数据包括客户数据中保形沉积前层的原始设计数据与其哑元层次的填充数据。
3.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，整块光罩的版图数据包括将选取的产品版图信息数据及划片道数据整合形成单个光罩版图数据。
4.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，计算影响膜厚的各项几何信息包括：将合并的整块光罩的版图数据按照正方形格点划分；随后计算每个格点中多晶栅层次的周长、保形沉积前层沟槽的深度、版图数据中划片道区域实际量测膜厚的位置处以预定范围为半径区域的局部周长和局部密度；其中预定范围为200um*800um。
5.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，第五步骤包括：利用计算的已有产品的各几何信息及其对应的实际膜厚值，代入模型公式，计算出模型的第一参数k1、第二参数k2、第三参数k3和第四参数b。
6.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，第一参数k1和第二参数k2之和为1；而且第一参数k1取值范围为0.6～0.9。
7.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，第七步骤包括：利用已经建立的预测模型，将新产品的各项几何信息代入模型中，计算出新产品薄膜厚度的预测值T。
8.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于，第八步骤包括：通过比较预测值与目标值之间的差异，建立淀积薄膜所需的程式菜单；其中，若预测值小于目标值，则增加程式菜单中淀积薄膜所需的时间，若预测值大于目标值，则减少程式菜单中淀积薄膜所需的时间，最终使得淀积后的膜厚与目标值一致。
9.根据权利要求1所述的保形沉积薄膜厚度预测方法，其特征在于还包括：利用新产品保形沉积薄膜的实际膜厚值及对应提取的客户版图信息数据，对模型进行不断的优化，使得模型的拟合误差在±(1％～2％)范围内。
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