CN108122267A - 一种冗余金属的填充方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种冗余金属的填充方法及装置，通过获取金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，金属线区域之间的间距阈值d，根据该阈值，提取出CMP工艺后易产生缺陷的第一待填充矩形区域集合，将易产生缺陷的区域外扩设定长度，得到不连续且无一定规律排布的第一待填充矩形网格集合，计算第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij，依据密度Dij，对第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。本方案通过金属线区域确定出CMP工艺后易产生缺陷的区域集合，直接针对易产生缺陷的区域入手，而非针对包含易产生缺陷区域的网格入手，进而避免了现有技术中缺陷漏报的问题。
Description
技术领域
本发明涉及芯片的可制造性设计技术领域，更具体地说，涉及一种冗余金属的填充方法及装置。
背景技术
现有生活中，各种各样的电子产品目前已广泛的应用于人们的日常生活，工作，工业等领域中。随着科学技术的高速发展，人们对电子产品的要求也越来越高。
电子产品中芯片属于必不可少的一部分，随着芯片的制造工艺进入深亚微米级工艺节点，芯片表面平整加工问题对产品良率的影响日益严重，而化学机械研磨(ChemicalMechanical Polishing简称CMP)工艺的可制造性设计技术(Design For Manufacture简称DFM)被认为是解决该问题的重要手段，一直是全球EDA业界关注的焦点。
但是，化学机械研磨技术会对芯片带来两种全新的不平坦性缺陷：蝶形缺陷和侵蚀缺陷，我们定义蝶形缺陷和侵蚀缺陷为CMP缺陷。
现有技术中，针对CMP缺陷通常采用冗余金属填充技术来解决该缺陷问题。冗余金属填充技术是通过在可能产生CMP缺陷处填充冗余金属使芯片版图密度均匀化，从而减少CMP缺陷的产生。
但是，现有的冗余金属填充技术主要基于位置相对固定的网格进行填充，从而忽略了附近结构对CMP缺陷产生的影响，往往会出现漏报缺陷的问题，严重时甚至会导致芯片的流片失败、或产品的良率下降等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种冗余金属的填充方法及装置，弥补了现有技术的问题，减少了CMP缺陷的漏报概率，提高了芯片的成品率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种冗余金属的填充方法，所述填充方法包括：
获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d；
依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合；
将所述第一待填充矩形区域集合内的每个第一待填充矩形区域边界外扩设定长度，获得第一待填充矩形网格集合；所述设定长度为所述第一待填充矩形区域与所述金属线区域之间的影响距离；
计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij；
依据所述密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。
优选的，在上述填充方法中，所述获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d，包括：
提供芯片待研磨金属层的物理版图数据；并根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；
Lwij＝Lw00+i×ΔL (1)
Lsij＝Ls00+j×ΔL (2)
其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；
分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d，所述间距阈值d为经过常规CMP模拟后，产生CMP缺陷时所述物理版图内网格等效间距的最小值。
优选的，在上述填充方法中，所述依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合，包括：
将所述金属线区域集合内的金属线区域的边界外扩d/2，获得第一金属线区域集合；
在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第一金属线区域集合，获得待填充区域集合；
将所述待填充区域集合内的待填充区域的边界外扩d/2，获得第一待填充区域集合，所述第一待填充区域集合为所述物理版图在CMP工艺后产生CMP缺陷的区域的集合；
将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，获得所述第一待填充矩形区域集合。
优选的，在上述填充方法中，所述将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，具体为：按照划分出的矩形数量最少且每个矩形区域面积最大化的原则，将所述第一待填充区域集合中的非矩形的不规则的第一待填充区域划分为多个矩形，划分出的多个矩形之间无重叠区域。
优选的，在上述填充方法中，所述计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij，包括：
计算出所述第一待填充矩形网格的面积S1，以及所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集的面积S2；
根据公式(3)计算所述每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
优选的，在上述填充方法中，所述依据密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充，包括：
设定密度下限Dmin及密度上限Dmax；
当Dij小于Dmin时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D1＝Dmin-Dij，并依据所述D1的数值由大至小排列确定第一优先级，依据所述第一优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于等于Dmin，且Dij小于等于Dmax时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D2＝Dmax-Dij，并依据所述D2的数值由大至小排列确定第二优先级，依据所述第二优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于Dmax时，不对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
依据所述第一优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域，当全部填充完成后，再依据所述第二优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域。
本发明还提供了一种冗余金属的填充装置，所述填充装置包括：
获取模块，用于获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d；
第一待填充矩形区域获取模块，用于依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合；
第一待填充矩形网格获取模块，用于将所述第一待填充矩形区域集合内的每个第一待填充矩形区域边界外扩设定长度，获得第一待填充矩形网格集合；所述设定长度为所述第一待填充矩形区域与所述金属线区域之间的影响距离；
密度计算模块，用于计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij；
冗余金属填充模块，用于依据所述密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。
优选的，在上述填充装置中，所述获取模块具体用于：
提供芯片待研磨金属层的物理版图数据；并根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；
Lwij＝Lw00+i×ΔL (1)
Lsij＝Ls00+j×ΔL (2)
其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；
分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d，所述间距阈值d为经过常规CMP模拟后，产生CMP缺陷时所述物理版图内网格等效间距的最小值。
优选的，在上述填充装置中，所述第一待填充矩形区域获取模块具体用于：
将所述金属线区域集合内的金属线区域的边界外扩d/2，获得第一金属线区域集合；
在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第一金属线区域集合，获得待填充区域集合；
将所述待填充区域集合内的待填充区域的边界外扩d/2，获得第一待填充区域集合，所述第一待填充区域集合为所述物理版图在CMP工艺后产生CMP缺陷的区域的集合；
将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，获得所述第一待填充矩形区域集合。
优选的，在上述填充装置中，所述密度计算模块具体用于：
计算出所述第一待填充矩形网格的面积S1，以及所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集的面积S2；
根据公式(3)计算所述每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
优选的，在上述填充装置中，所述冗余金属填充模块具体用于：
设定密度下限Dmin及密度上限Dmax；
当Dij小于Dmin时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D1＝Dmin-Dij，并依据所述D1的数值由大至小排列确定第一优先级，依据所述第一优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于等于Dmin，且Dij小于等于Dmax时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D2＝Dmax-Dij，并依据所述D2的数值由大至小排列确定第二优先级，依据所述第二优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于Dmax时，不对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
依据所述第一优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域，当全部填充完成后，再依据所述第二优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域。
通过上述描述可知，本发明提供的一种冗余金属的填充方法及装置，通过获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d，之后根据该阈值，提取出CMP工艺后易产生缺陷的区域集合(即第一待填充矩形区域集合)，并根据工艺情况，将易产生缺陷的区域外扩设定长度，得到不连续且无一定规律排布的第一待填充矩形网格集合(简称自有网格)，之后通过计算第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij，依据密度Dij，对第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。也就是说可以使技术人员在产生CMP缺陷处通过填入冗余金属，进而使芯片版图密度均匀化，减少CMP缺陷的产生，提高了产品良率和芯片的成品率。并且，本方案通过结合金属线区域确定出CMP工艺后易产生缺陷的区域集合，直接针对易产生缺陷的区域入手，而非针对包含易产生缺陷区域的网格入手，从而在根本上避免了现有技术中缺陷漏报的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为现有技术中漏报了缺陷的一个网格内部的结构示意图；
图2为本发明实施例公开的一种冗余金属的填充方法的流程图；
图3为本发明实施例公开的物理版图的间距阈值的计算结果示例图；
图4为本发明实施例公开的金属层易产生缺陷区域的示例图；
图5为本发明实施例公开的矩形化处理方式的示例图；
图6为本发明实施例公开的自由网格区域的示例图；
图7为本发明实施例公开的采用传统正排方式填充冗余金属的示意图；
图8为本发明实施例公开的一种冗余金属的填充装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
通过背景技术可知，现有的冗余金属填充技术主要基于位置相对固定的网格进行填充，也就是说基于固定网格技术获得的图形特征参数，即对于全物理版图来说，划分的网格大小和形状是相同的，且各个网格也是连续且均匀分布在整个物理版图上的。但是采用现有技术中的固定网格技术计算得到的图形特征参数，往往会掩盖物理版图的某些局部结构的特殊性，从而忽略了附近结构对CMP缺陷产生的影响，导致了缺陷的漏报，严重时会引起芯片的流片失败，产品良率低。
在一般情况下，进行CMP工艺仿真之前，需要先获取待研磨芯片的物理版图，将待研磨芯片的版图划分为多个网格网格，然后提取每个网格网格内的图形特征参数，该图形特征参数包括等效线宽、等效间距和等效密度。
对于具有一定大小的网格区域而言，网格区域内的图形特征参数可以根据所有图形的周长和面积求解一元二次方程获得，即在保证所有图形结构周长和面积之和相等的前提下，将网格区域内所有不规则图形等效为一系列拥有固定线宽和固定间距的周期性矩形结构，该矩形结构的宽为等效线宽，该矩形结构之间的间距为等效间距，其中，等效线宽、等效间距之和与等效线宽的比值的倒数为等效密度。
对于现有技术中的CMP缺陷预测方法，举例来说，根据整个物理版图计算出来的等效间距的阈值为1μm，即网格内部的等效间距大于1μm时，则会出现CMP缺陷，否则，则不会出现CMP缺陷。对于漏报了缺陷的某个网格来说，如图1所示，为漏报了缺陷的一个网格内部的结构，计算出来的该网格内部的等效间距小于1μm，但实际上该网格内部某区域的实际间距大于1μm，而现有技术中是以该网格内部的等效间距为依据，来判断该网格内部是否有缺陷的，因此该网格内部实际间距大于等效间距阈值的区域的缺陷则会被忽略，从而导致缺陷的漏报。
为了解决现有技术中存在的问题，本发明实施例提供了一种冗余金属的填充方法，参考图2，该填充方法包括：
S201：获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d。
具体过程如下：
通过提供芯片待研磨金属层的物理版图数据，该物理版图数据中包含待研磨金属层的表面形貌参数，以及CMP工艺参数等。并根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值。
Lwij＝Lw00+i×ΔL (1)
Lsij＝Ls00+j×ΔL (2)
其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值。
一般情况下，Lw00和Ls00由芯片制作工艺值决定，如在28nm工艺，Lw00和Ls00可均设置为28nm。ΔL由计算平台的计算精度决定，如计算平台的精度为1nm，则ΔL可设置为1nm，也可以由设计人员根据经验值或后续计算结果进行调整。
随之分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d，所述间距阈值d为经过常规CMP模拟后，产生CMP缺陷时所述物理版图内网格等效间距的最小值。
也就是说，从将包括Lw00和Ls00在内的每一组图形特征参数值均代入常规的CMP缺陷预测模型，分别进行常规CMP缺陷预测模拟，直至确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d。
参考图3，为一个物理版图的间距阈值的计算结果示例。图中将等效间距作为直角坐标系的横轴，等效线宽作为纵轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL。图中白色部分为等效间距和等效线宽的数值较小时，CMP缺陷也较小，在工艺容忍的范围内，不需要对缺陷进行处理的情况；灰度部分为CMP缺陷较大，已超出了工艺容忍范围，必须进行处理的情况，等效间距和等效线宽越大，缺陷越严重。图中白色部分和灰度部分的交界处即为图形特征参数的间距阈值，即横轴等效间距的阈值即为本实施例中的间距阈值d。
也就是说，在芯片金属层的研磨仿真过程时，都需要输入芯片待研磨金属层的物理版图数据，在输入的待研磨金属层的物理版图数据中，还包括了图形区域和空白区域。在本发明实施例中，金属线区域为图形区域，即非填充区域。相应的，空白区域即为可填充区域。
在一般情况下，在金属层的研磨过程中，多数会出现缺陷，而出现缺陷的区域在空白区域。但是，出现缺陷后通过在空白区域填充冗余金属，以调整空白区域的研磨速率，进而使得整个硅片表面的研磨速率更均匀。
例如，在金属层研磨过程中，因空白区域的研磨速率高于金属线区域的研磨速率，导致研磨结束后，空白区域出现过度研磨缺陷。这种情况下，需要在空白区域填充冗余金属，从而使得研磨结束后，空白区域和金属线区域的高度差在工艺允许的范围内。
需要说明的是，本发明的实施例对待研磨芯片物理版图的文件格式不作具体限定，可以对仿真系统不同文件格式的识别进行兼容设置(如GDS II(Graphic DatabaseSystem II)和OASIS(Open Artwork System Interchange Standard)等文件格式)。
本实施例中所涉及到的金属层，并不限定在某一个具体金属层，如在28nm工艺中，该金属层可以为HKMG层(即High K Metal Gate，高K金属栅层)，也可以为各个铜互连层等，区别仅在于针对不同的金属层，需要调整相应的CMP工艺参数而已。
S202：依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合。
需要说明的是，所述第一待填充矩形区域集合内的多个第一待填充矩形区域的大小不一定一致，并且也不一定连续，位置也相对分散，可能存在几个第一待填充矩形区域相连，构成一个不规则的形状的情况，也可能存在多个第一待填充矩形区域分散的分布在版图不同区域的情况。本实施例对此不作限定，第一待填充矩形区域的分布情况均有版图设计决定。
也就是说，在金属层CMP预测过程中，该第一待填充矩形区域为CMP工艺后，当金属线区域之间的距离大于所述间距阈值d时，位于相邻金属线之间的氧化层所在的空白区域，这些空白区域的分布多数被金属线分割开来。
具体原理如下：
将所述金属线区域集合M1内的金属线区域的边界外扩d/2，获得第一金属线区域集合M2。即所述第一金属线区域为所述金属线区域边界外扩d/2后的区域。
在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第一金属线区域集合M2，获得待填充区域集合M3。即待填充区域为在所述物理版图上，未被金属线区域边界外扩后覆盖的区域。可采用布尔逻辑运算的方式，在整个布图范围内去除M2的区域，得到M3的区域。
如图4所示，将图中金属线区域的边界外扩d/2后，当相邻金属线之间的间距小于或等于间距阈值d时，相邻的金属线边界外扩后，二者边界重合，即相邻的金属线之间则不存在其他任何区域，只有当相邻金属线之间的间距大于间距阈值d时，二者边界外扩后，在二者之间才会出现待填充区域。如图4中虚线框内的A1、B1区域为待填充区域，整个版图中的待填充区域组合在一起即得到M3。
将所述待填充区域集合M3内的待填充区域的边界外扩d/2，获得第一待填充区域集合M4，所述第一待填充区域集合M4为所述物理版图在CMP工艺后产生CMP缺陷的区域的集合。
也就是说，通过将待填充区域边界外扩d/2的方式，使易产生缺陷的区域恢复实际大小。如图4中实线框内的A2、B2区域，即为A1、B1外扩后的实际易产生缺陷的空白区域，即第一待填充区域。
将所述第一待填充区域集合M4内的第一待填充区域进行矩形化处理，获得所述第一待填充矩形区域集合M5。
需要说明的是，在本实施例中为了方便说明，图中A1、B1、A2及B2均为矩形化处理后的矩形区域。
所述矩形化处理具体为：按照划分出的矩形数量最少且每个矩形区域的面积最大化的原则，将所述第一待填充区域集合中的非矩形的不规则的第一待填充区域划分为多个矩形，划分出的多个矩形之间无重叠区域。
参考图5，图中的空白区域为由金属线1-6包围而成的L形区域，即空白区域在第一待填充区域集合M4中为不规则区域，为了便于计算，将空白区域划分为2个无重叠区域的矩形D和矩形E，以提高后续缺陷预测的准确性。
S203：将所述第一待填充矩形区域集合内的每个第一待填充矩形区域边界外扩设定长度，获得第一待填充矩形网格集合。
由于第一待填充矩形网格区域的大小对CMP工艺仿真至关重要，因此，需要合理确定第一待填充矩形网格区域的大小，精确提取网格区域内图形的特征参数。其中，所述设定长度为在CMP工艺中，所述第一待填充矩形区域与所述金属线区域之间的影响距离。具体长度值的设置可由设计人员根据设计经验进行设置，同时预设长度值也可以根据CMP缺陷预测结果进行相应的调整。
以图4中的实线框内的A2、B2区域为例，参考图6，为图4中的第一待填充矩形区域A2和B2的边界外扩预设长度L之后，得到的第一待填充矩形网格A3、B3的示意图。第一待填充矩形网格A3、B3均包含了部分金属线区域，以便在后续计算第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度。
由于本实施例中的第一待填充矩形网格是在第一待填充矩形区域的基础上，进行边界外扩得到的，由于第一待填充矩形区域集合中的多个第一待填充矩形区域具有大小可能不一致，并且也不一定连续等特点，所以第一待填充矩形网格集合中的多个第一待填充矩形网格也具有同样的特点，即多个第一待填充矩形网格也很可能是大小和形状不一致，在物理版图上无规律的分散分布的特点，因此第一待填充矩形网格又称为自由网格。
S204：计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
具体原理如下：
计算出所述第一待填充矩形网格的面积S1，以及所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集的面积S2；
由于所述第一待填充矩形网格是由第一待填充矩形区域的边界外扩预设长度L之后得到的，因此所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集，即第一待填充矩形网格内部金属线区域。
根据公式(3)计算所述每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
S205：依据密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。
具体原理如下：
设定密度下限Dmin及密度上限Dmax；
当Dij小于Dmin时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D1＝Dmin-Dij，并依据所述D1的数值由大至小排列确定第一优先级，依据所述第一优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于等于Dmin，且Dij小于等于Dmax时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D2＝Dmax-Dij，并依据所述D2的数值由大至小排列确定第二优先级，依据所述第二优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于Dmax时，不对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
依据所述第一优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域，当全部填充完成后，再依据所述第二优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域。
在实际填充过程中，由于预填充的冗余金属的面积小于某些第一待填充矩形网格的面积，在填充完成后无法解决缺陷问题，为了解决该问题，本发明实施例优选的冗余金属的方法的具体原理如下：
以传统正排的方式为例说明，假设预填充的冗余金属是边长为W的正方形，冗余金属间距为Sp，缓冲距离为BS，冗余金属最小间距为Spmin，最小填充金属边长为Wmin。
参考图7，在第一待填充网格中以逆时针方向的四个顶点坐标分别为(Xi，Yi)，(Xj，Yi)，(Xj，Yj)，(Xi，Yj)。则有第n排第m列的冗余金属的四个顶点坐标为：
xmn1＝xi+BS+(n-1)×(W+Sp),ymn1＝yi+BS+(m-1)×(W+Sp)；
xmn2＝xi+BS+n×(W+Sp)-Sp,ymn2＝yi+BS+(m-1)×(W+Sp)；
xmn3＝xi+BS+n×(W+Sp)-Sp,ymn3＝yi+BS+m×(W+Sp)-Sp；
xmn4＝xi+BS+(n-1)×(W+Sp),ymn4＝yi+BS+m×(W+Sp)-Sp.
按照上述条件，则计算得出预填充的冗余金属的面积S3为：
S3＝mtotal×ntotal×W2
在冗余金属的填充过程中，比较预填充冗余金属的面积S3与S5，其中S5为最小填充阈值，S5＝S1*(Dmin-Dij)，当S3大于等于S5时，则证明按照该预填充冗余金属的面积填充完成后，可以解决缺陷问题则直接填充，直至全部第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域填充完成。
当S3小于S5时，则证明按照该预填充冗余金属的面积填充完成后，无法解决缺陷问题。需要通过减小Sp值，重新计算预填充冗余金属的面积S3，并与S5进行比较，若重新计算后的预填充冗余金属的面积S3大于等于S5，则直接填充，直至全部第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域填充完成。
若重新计算后的预填充冗余金属的面积S3仍小于S5，则继续减小Sp值，重复上述步骤，当Sp值减小至最小间距Spmin时，预填充冗余金属的面积S3仍小于S5，说明，该预填充冗余金属填充后，无法解决该第一待填充矩形网格内的缺陷问题，则将该预填充冗余金属填充至与该第一待填充矩形网格相交的其他待填充矩形网格相对应的第一待填充区域，按照上述优先级进行填充，若与该第一待填充矩形网格相交的其他待填充矩形网格相对应的第一待填充区域的填充优先级相同，则按照相对填充位置上的先左后右，先上后下进行填充。当填充完成后，需要重复步骤S105重新调整优先级，按照优先级对其余待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行实际填充直至全部待填充网格填充完毕。
相应的，本发明另一实施例还公开了一种冗余金属的填充装置，如图8所示，该填充装置包括：
获取模块81，用于获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d；
第一待填充矩形区域获取模块82，用于依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合；
第一待填充矩形网格获取模块83，用于将所述第一待填充矩形区域集合内的每个第一待填充矩形区域边界外扩设定长度，获得第一待填充矩形网格集合；所述设定长度为所述第一待填充矩形区域与所述金属线区域之间的影响距离；
密度计算模块84，用于计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij；
冗余金属填充模块85，用于依据所述密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。
进一步的，所述获取模块81具体用于：
提供芯片待研磨金属层的物理版图数据；并根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；
Lwij＝Lw00+i×ΔL (1)
Lsij＝Ls00+j×ΔL (2)
其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；
分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d，所述间距阈值d为经过常规CMP模拟后，产生CMP缺陷时所述物理版图内网格等效间距的最小值。
进一步的，所述第一待填充矩形区域获取模块82具体用于：
将所述金属线区域集合内的金属线区域的边界外扩d/2，获得第一金属线区域集合；
在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第一金属线区域集合，获得待填充区域集合；
将所述待填充区域集合内的待填充区域的边界外扩d/2，获得第一待填充区域集合，所述第一待填充区域集合为所述物理版图在CMP工艺后产生CMP缺陷的区域的集合；
将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，获得所述第一待填充矩形区域集合。
进一步的，所述密度计算模块84具体用于：
计算出所述第一待填充矩形网格的面积S1，以及所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集的面积S2；
根据公式(3)计算所述每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
进一步的，所述冗余金属填充模块85具体用于：
设定密度下限Dmin及密度上限Dmax；
当Dij小于Dmin时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D1＝Dmin-Dij，并依据所述D1的数值由大至小排列确定第一优先级，依据所述第一优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于等于Dmin，且Dij小于等于Dmax时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D2＝Dmax-Dij，并依据所述D2的数值由大至小排列确定第二优先级，依据所述第二优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于Dmax时，不对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
依据所述第一优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域，当全部填充完成后，再依据所述第二优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域。
本发明实施例提供的上述冗余金属的填充方法及装置，直接针对易产生缺陷的区域及其周边图形结构的分布情况入手，而非针对包含易产生缺陷区域的网格入手，从而在根本上避免了现有技术中缺陷漏报的问题。进而可以更准确的预测CMP工艺中的不平坦问题，使得设计者可以直接针对这些缺陷区域的版图进行修改，从而在实际生产中减少CMP缺陷，提高产品良率。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (11)
1.一种冗余金属的填充方法，其特征在于，所述填充方法包括：
获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d；
依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合；
将所述第一待填充矩形区域集合内的每个第一待填充矩形区域边界外扩设定长度，获得第一待填充矩形网格集合；所述设定长度为所述第一待填充矩形区域与所述金属线区域之间的影响距离；
计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij；
依据所述密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。
2.根据权利要求1所述的填充方法，其特征在于，所述获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d，包括：
提供芯片待研磨金属层的物理版图数据；并根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；
Lwij＝Lw00+i×ΔL (1)
Lsij＝Ls00+j×ΔL (2)
其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；
分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d，所述间距阈值d为经过常规CMP模拟后，产生CMP缺陷时所述物理版图内网格等效间距的最小值。
3.根据权利要求2所述的填充方法，其特征在于，所述依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合，包括：
将所述金属线区域集合内的金属线区域的边界外扩d/2，获得第一金属线区域集合；
在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第一金属线区域集合，获得待填充区域集合；
将所述待填充区域集合内的待填充区域的边界外扩d/2，获得第一待填充区域集合，所述第一待填充区域集合为所述物理版图在CMP工艺后产生CMP缺陷的区域的集合；
将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，获得所述第一待填充矩形区域集合。
4.根据权利要求3所述的填充方法，其特征在于，所述将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，具体为：按照划分出的矩形数量最少且每个矩形区域面积最大化的原则，将所述第一待填充区域集合中的非矩形的不规则的第一待填充区域划分为多个矩形，划分出的多个矩形之间无重叠区域。
5.根据权利要求4所述的填充方法，其特征在于，所述计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij，包括：
计算出所述第一待填充矩形网格的面积S1，以及所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集的面积S2；
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>S</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<msub>
<mi>S</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
根据公式(3)计算所述每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
6.根据权利要求5所述的填充方法，其特征在于，所述依据密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充，包括：
设定密度下限Dmin及密度上限Dmax；
当Dij小于Dmin时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D1＝Dmin-Dij，并依据所述D1的数值由大至小排列确定第一优先级，依据所述第一优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于等于Dmin，且Dij小于等于Dmax时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D2＝Dmax-Dij，并依据所述D2的数值由大至小排列确定第二优先级，依据所述第二优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于Dmax时，不对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
依据所述第一优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域，当全部填充完成后，再依据所述第二优先级填充第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域。
7.一种冗余金属的填充装置，其特征在于，所述填充装置包括：
获取模块，用于获取芯片待研磨金属层的物理版图上的金属线区域集合，及产生CMP缺陷时，所述金属线区域集合内的金属线区域之间的间距阈值d；
第一待填充矩形区域获取模块，用于依据所述间距阈值d，获取所述物理版图上的第一待填充矩形区域集合；
第一待填充矩形网格获取模块，用于将所述第一待填充矩形区域集合内的每个第一待填充矩形区域边界外扩设定长度，获得第一待填充矩形网格集合；所述设定长度为所述第一待填充矩形区域与所述金属线区域之间的影响距离；
密度计算模块，用于计算所述第一待填充矩形网格集合内每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij；
冗余金属填充模块，用于依据所述密度Dij，对所述第一待填充矩形网格集合内的每个第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的实际填充。
8.根据权利要求7所述的填充装置，其特征在于，所述获取模块具体用于：
提供芯片待研磨金属层的物理版图数据；并根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；
Lwij＝Lw00+i×ΔL (1)
Lsij＝Ls00+j×ΔL (2)
其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值ΔL，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；
分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，所述金属线区域之间的间距阈值d，所述间距阈值d为经过常规CMP模拟后，产生CMP缺陷时所述物理版图内网格等效间距的最小值。
9.根据权利要求8所述的填充装置，其特征在于，所述第一待填充矩形区域获取模块具体用于：
将所述金属线区域集合内的金属线区域的边界外扩d/2，获得第一金属线区域集合；
在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第一金属线区域集合，获得待填充区域集合；
将所述待填充区域集合内的待填充区域的边界外扩d/2，获得第一待填充区域集合，所述第一待填充区域集合为所述物理版图在CMP工艺后产生CMP缺陷的区域的集合；
将所述第一待填充区域集合内的第一待填充区域进行矩形化处理，获得所述第一待填充矩形区域集合。
10.根据权利要求9所述的填充装置，其特征在于，所述密度计算模块具体用于：
计算出所述第一待填充矩形网格的面积S1，以及所述第一待填充矩形网格与所述金属线区域的交集的面积S2；
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
<mi>j</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<msub>
<mi>S</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
<msub>
<mi>S</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
</mfrac>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mo>-</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mn>3</mn>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
根据公式(3)计算所述每个第一待填充矩形网格内部金属线的密度Dij。
11.根据权利要求10所述的填充装置，其特征在于，所述冗余金属填充模块具体用于：
设定密度下限Dmin及密度上限Dmax；
当Dij小于Dmin时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D1＝Dmin-Dij，并依据所述D1的数值由大至小排列确定第一优先级，依据所述第一优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
当Dij大于等于Dmin，且Dij小于等于Dmax时，则所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域内需填充的待填充冗余金属的面密度为D2＝Dmax-Dij，并依据所述D2的数值由大至小排列确定第二优先级，依据所述第二优先级对所述第一待填充矩形网格相对应的第一待填充区域进行冗余金属的填充；
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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