CN109614705B - 金属层器件辅助图形的生成方法 - Google Patents

金属层器件辅助图形的生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种金属层器件辅助图形的生成方法，包括获取含金属层、通孔和所有避让层的原始设计版图；通过版图逻辑运算选出若干种线宽的金属线并筛选出与旁边不同电位的金属线之间的距离大于冗余金属到金属线之间的最小距离的两倍与最小金属线宽之和的外扩边，将外扩边分别往外扩大第一尺寸和第二尺寸，分别得到第一多边形和第二多边形，第一尺寸小于第二尺寸；去除第一多边形与第二多边形重叠的部分和进入禁入区域的部分，获得第一金属层器件临时辅助图形；对第一金属层器件临时辅助图形进行后处理，形成第一金属层器件辅助图形。本发明能在较小的金属线宽附近生成跟它本身尺寸类似或相同的辅助图形，从而减小图形密度不同导致的金属刻蚀后线宽差异。

Description

金属层器件辅助图形的生成方法
技术领域
本发明属于微电子及半导体集成电路制造领域，具体涉及一种金属层器件辅助图形的生成方法。
背景技术
在半导体制造的诸多工艺中，对线宽控制影响最大的工艺主要有光刻和刻蚀，光刻后线宽除了与光刻机本身的性能参数和工艺条件有关外，还可以借助光学临近修正(Optical Proximity Correction，简称OPC)的方法来提高线宽均匀性，增大光刻工艺窗口。
而刻蚀后线宽(After Etching Inspection Critical Dimension，简称AEI CD)不仅受到光刻后线宽和光阻轮廓的影响，而且受到图形高低密度区域之间负载效应的影响。低密度图形区域的光阻较少，可与更多的刻蚀剂反应，产生较高的刻蚀速率以及较多的刻蚀副产物，从而影响刻蚀工艺后硅片表面的均匀度，这就造成处于图形高密度区域和图形低密度区域的相同线宽设计的金属AEI CD具有较大差异。
金属层器件辅助图形(Metal Device Assist Feature，简称Metal-DAF)能有效地减小金属线宽受刻蚀工艺负载效应的影响，提高金属层线宽的均匀性。目前，业界普遍采用的金属层器件辅助图形被设计成一种或者几种固定的尺寸通过几次循环添加的方式进行添加，对于一般的版图，经过添加之后密度以及密度梯度分布一般都可以达到设计规则的最低要求。
但是，随着集成电路特征尺寸的不断缩小，器件的关键尺寸也越来越小，金属线宽(metal line width)和间距(space)也变得越来越小。金属线宽和间距变小后，通过现有的添加方法往往达不到金属密度的要求，从而导致不同密度的同样线段的金属AEI CD差别较大。若能在较小尺寸的金属线的空隙之间生成与金属线本身尺寸相似且与金属线本身距离固定的金属层器件辅助图形，必能大大提高刻蚀之后线宽的均匀性，减小金属AEI CD的差异，从而有利于最终产品器件性能与设计初衷保持一致。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种金属层器件辅助图形的生成方法，可以在较小的金属线宽附近生成符合要求的器件辅助图形，减少金属线宽受刻蚀工艺负载效应影响产生的差异。
为解决上述技术问题，本发明提供的金属层器件辅助图形的生成方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取原始设计版图，所述原始设计版图包含金属层、通孔和所有避让层；
步骤S2，通过版图逻辑运算选出若干种线宽的金属线，并筛选出外扩边，所述外扩边与旁边不同电位的金属线之间的距离大于冗余金属到金属线之间的最小距离的两倍与最小金属线宽之和，将所述外扩边分别往外扩大第一尺寸和第二尺寸，分别得到第一多边形和第二多边形，所述第一尺寸的值小于第二尺寸的值；
步骤S3，通过逻辑运算去除第一多边形与第二多边形重叠的部分以及进入禁入区域的部分，获得第一金属层器件临时辅助图形；其中，所述第一尺寸的值决定了所述第一金属层器件临时辅助图形边界与金属线之间的最小距离，所述第二尺寸与第一尺寸的差值为所述第一金属层器件临时辅助图形的最小宽度，所述第一尺寸的值和第二尺寸的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力。
进一步的，上述方法还包括步骤S4，通过逻辑运算对第一金属层器件临时辅助图形进行后处理，形成第一金属层器件辅助图形。
进一步的，上述方法还包括：
步骤S5，筛选出第一金属层器件辅助图形的外边，将所述外边分别往外扩大第三尺寸和第四尺寸，分别得到第三多边形和第四多边形，所述第三尺寸的值小于第四尺寸的值；
步骤S6，通过逻辑运算去除第三多边形与第四多边形重叠的部分以及进入禁入区域的部分，获得第二金属层器件临时辅助图形。
进一步的，上述方法还包括：
步骤S7，通过逻辑运算对第二金属层器件临时辅助图形进行后处理，形成第二金属层器件辅助图形；
步骤S8，第一金属层器件辅助图形和第二金属层器件辅助图形的集合为最终的金属层器件辅助图形。
在上述方法中，所述第二尺寸与第一尺寸的差值和第一金属层器件临时辅助图形基于添加的金属线的最小线宽相同，所述差值取决于技术节点和光刻工艺的能力。
其中，在上述方法中，所述后处理过程包括禁入区域退边处理、短边延长处理、小尺寸去除处理。
其中，所述禁入区域退边处理过程是将第一金属层器件临时辅助图形进入禁入区域的所有边退至禁入区域以外。
其中，所述短边延长处理过程是将第一金属层器件临时辅助图形的短边延长，且延长部分不得进入禁入区域。
其中，所述小尺寸去除处理过程包括去除面积小于设定阈值面积的图形、去除长度小于设定阈值长度的图形、去除宽度小于第二尺寸与第一尺寸的差值的图形，其中，设定阈值面积和设定阈值长度的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力。，其中，设定阈值面积和设定阈值长度的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力。
优选的，所述后处理过程中禁入区域退边处理、短边延长处理、小尺寸去除处理均可多次使用且无先后顺序。
在上述方法中，所述避让层为需要与第一金属层器件临时辅助图形保持一定相对位置的层或标记层。
在上述方法中，所述禁入区域为金属层器件辅助图形禁止进入的区域。
本发明通过版图逻辑运算可以自动生成若干金属层器件辅助图形，其宽度、长度、面积、相互之间的距离以及到金属层、通孔之间的距离满足技术节点和光刻工艺的需要，并且辅助图形与避让层之间的相对位置足够安全而不影响电路版图设计的初衷，对电路性能不产生不良影响。
因此，本发明生成金属层器件辅助图形的方法可以在较小的金属线宽附近绘制出跟它本身尺寸类似甚至相同的器件辅助图形，能够最大限度地使金属线处于密度均匀的金属线的中间位置，这样可以尽可能地减小由于图形密度高低差异导致的金属刻蚀后线宽的差异，从而保证最终产品器件性能与设计初衷保持一致。
附图说明
图1为本发明第一实施例的步骤流程图；
图2为本发明第二实施例的步骤流程图；
图3为本发明第二实施例的金属层器件辅助图形的生成的示意图；
图4a为本发明中对金属层器件辅助图形进行短边延长处理的示意图；
图4b为本发明中对金属层器件辅助图形进入禁入区域的部分进行退边处理的示意图；
图4c为本发明中对全部进入禁入区域的金属层器件辅助图形进行删除处理的示意图；
图4d为本发明中对违反设计规则的小尺寸金属层器件辅助图形进行删除处理的示意图；
图5为未添加金属层器件辅助图形的原始版图的示意图；
图6为图5的原始版图添加金属层器件辅助图形后的版图示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰语变更。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
第一实施例
图1为本实施例的金属层器件辅助图形的生成方法的步骤流程图。如图1所示，本发明提供的金属层器件辅助图形的生成方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取原始设计版图，所述原始设计版图包含金属层(Metal)、通孔(CT、VIA)和所有避让层；
其中，所述避让层是需要与后续添加的未经过后处理的金属层器件辅助图形Mx_DAF_tmp1保持一定相对位置的层或标记层，防止Mx_DAF_tmp1的加入改变电路的设计初衷或者对器件性能产生不良影响；
步骤S2，通过版图逻辑运算选出某种或某几种线宽的金属线Mx，并筛选出外扩边，所述外扩边与旁边不同电位的金属线之间的距离大于冗余金属到金属线之间的最小距离的两倍与最小金属线宽之和，将所述外扩边分别往外扩大第一尺寸w1和第二尺寸w2，分别得到第一多边形M1和第二多边形M2，所述第一尺寸w1的值小于第二尺寸w2的值，即w2＞w1；
步骤S3，通过逻辑运算去除第一多边形M1与第二多边形M2的重叠部分以及进入禁入区域的部分，获得待后处理的第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1；
其中，所述第一尺寸w1的值决定了所述第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1边界与金属线Mx之间的最小距离，第一尺寸w1的值取决于技术节点和光刻工艺的能力；第二尺寸w2与第一尺寸w1的差值w为所述第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1的最小宽度，w的值和第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1基于添加的金属线Mx的最小线宽相同，所述差值w和第二尺寸w2的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力。
所述禁入区域是禁止第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1进入的区域，否则第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1将无法与金属层、通孔和避让层之间保持合理的相对位置，就会对器件性能产生不良影响，甚至改变电路设计的初衷。
在生成上述辅助图形后，还可以增加步骤S4，即通过逻辑运算对第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1进行后处理，形成第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1。
具体地，后处理过程包括禁入区域退边处理、短边延长处理、小尺寸去除处理等逻辑运算过程。
其中，如图4b所示，禁入区域退边处理过程是将金属层器件临时辅助图形进入禁入区域的所有边退至禁入区域以外。
其中，如图4a所示，短边延长处理过程是将金属层器件临时辅助图形的短边延长，延长的原则是延长部分不得进入禁入区域。
其中，如图4d所示，小尺寸去除处理过程包括去除面积小于设定阈值面积a的图形、去除长度小于设定阈值长度l的图形、去除宽度小于第二尺寸w2与第一尺寸w1的差值w的图形，其中，设定阈值面积a和设定阈值长度l的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力。
此外，如图4c所示，对全部进入禁入区域的金属层器件临时辅助图形需要全部删除。
而且，上述几种后处理过程在应用中不限使用次数，也没有先后顺序，可以进行多次循环操作，得到最终的第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1。
第二实施例
图2为本实施例的金属层器件辅助图形的生成方法的步骤流程图。如图2所示，本发明提供的金属层器件辅助图形的生成方法，包括如下步骤：
步骤S1，获取原始设计版图，所述原始设计版图包含金属层(Metal)、通孔(CT、VIA)和所有避让层；
其中，避让层是需要与后续添加的未经过后处理的所有金属层器件辅助图形Mx_DAF_tmp1和Mx_DAF_tmp2保持一定相对位置的层或标记层；
步骤S2，通过版图逻辑运算选出某种或某几种线宽的金属线Mx，并筛选出外扩边，所述外扩边与旁边不同电位的金属线之间的距离大于冗余金属到金属线之间的最小距离的两倍与最小金属线宽之和，将所述外扩边分别往外扩大第一尺寸w1和第二尺寸w2，分别得到第一多边形M1和第二多边形M2，所述第一尺寸w1的值小于第二尺寸w2的值，即w2＞w1；
步骤S3，通过逻辑运算去除第一多边形M1与第二多边形M2的重叠部分以及进入禁入区域的部分，获得待后处理的第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1；
其中，所述第一尺寸w1的值决定了所述第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1边界与金属线Mx之间的最小距离，第一尺寸w1的值取决于技术节点和光刻工艺的能力；第二尺寸w2与第一尺寸w1的差值w为所述第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1的最小宽度，w的值和第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1基于添加的金属线Mx的最小线宽相同，所述差值w和第二尺寸w2的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力；
步骤S4，通过逻辑运算对第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1进行后处理，形成第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1；
步骤S5，筛选出第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1的外边，将所述外边分别往外扩大第三尺寸w3和第四尺寸w4，分别得到第三多边形M3和第四多边形M4，所述第三尺寸w3的值小于第四尺寸w4的值，即w4＞w3；
步骤S6，通过逻辑运算去除第三多边形M3与第四多边形M4重叠的部分以及进入禁入区域的部分，获得第二金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp2；
步骤S7，通过逻辑运算对第二金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp2进行后处理，形成第二金属层器件辅助图形Mx_DAF2；
步骤S8，第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1和第二金属层器件辅助图形Mx_DAF2的集合为最终的金属层器件辅助图形Mx_DAF。
其中，步骤S7中对第二金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp2进行后处理的过程与步骤S4中对第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1进行后处理的过程相同，主要包括禁入区域退边处理、短边延长处理、小尺寸去除处理等逻辑运算过程，并且这些逻辑运算过程不限使用次数，也没有先后顺序，可以进行多次循环操作，从而得到最终的第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1、第二金属层器件辅助图形Mx_DAF2。
以28nm低功耗技术节点为例进行说明，本实施例提供的通过版图逻辑运算自动绘制金属层器件辅助图形(Mx-DAF)的方法如下：
步骤1，获取一金属(metal)、通孔(CT、VIA)和所有避让层的完整设计版图，如图5所述；
步骤2，通过版图逻辑运算找出线宽width＝50nm的金属线，并筛选出跟旁边不同电位的金属线之间的距离大于210nm(在本实施例中，最小线宽为50nm，为了保证安全，设定冗余金属到金属线之间的最小距离为80nm)的边，将该边往外分别扩大w1＝80nm和w2＝130nm，分别得到第一多边形M1和第二多边形M2；通过逻辑运算得到第二多边形M2与第一多边形M1不重叠的部分，再去掉进入禁入区域的部分，得到待后处理的第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1，此处第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1的宽度width＝50nm；
步骤3，把第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1进入禁入区域的所有边退至禁入区域以外；
步骤4，把第一金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp1所有的短边延长，延长的原则是延长部分不得进入禁入区域；
步骤5，去除违反设计规则的小尺寸图形，包括去除面积小于115nm2的图形、去除长度小于50nm的图形、去除宽度小于50nm的图形；
步骤6，经过以上添加处理之后最终得到第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1，如图3所示；
步骤7，通过逻辑运算找出第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1的外边，将该边往外分别扩大w3＝90nm和w4＝140nm，分别得到第三多边形M3和第四多边形M4；通过逻辑运算得到第四多边形M4与第三多边形M3不重叠的部分，再去掉进入禁入区域的部分，得到待后处理的第二金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp2,此处第二金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp2的宽度width＝50nm；
步骤8，对第二金属层器件临时辅助图形Mx_DAF_tmp2用同样的处理方法执行步骤3至步骤5，最终得到第二金属层器件辅助图形Mx_DAF2，如图4a-图4d所示；
步骤9，将第一金属层器件辅助图形Mx_DAF1和第二金属层器件辅助图形Mx_DAF2加在一起得到最终的金属层器件辅助图形Mx_DAF，该金属层器件辅助图形与原始的涉及版图集成在一起如图6所示。
其中，步骤三至步骤五的后处理过程不限使用次数，不限先后顺序。
本发明通过版图逻辑运算可以自动生成若干金属层器件辅助图形，其宽度、长度、面积、相互之间的距离以及到金属层、通孔之间的距离满足技术节点和光刻工艺的需要，并且辅助图形与避让层之间的相对位置足够安全而不影响电路版图设计的初衷，对电路性能不产生不良影响。
因此，本发明生成金属层器件辅助图形的方法可以在较小的金属线宽附近绘制出跟它本身尺寸类似甚至相同的器件辅助图形，能够最大限度地使金属线处于密度均匀的金属线的中间位置，大大提高了刻蚀之后金属线宽的均匀性，这样可以尽可能地减小由于图形密度高低差异导致的金属刻蚀后线宽的差异，从而保证最终产品器件性能与设计初衷保持一致。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，该实施例仅仅是本发明的较佳实施例，本发明并不局限于上述实施方式。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员做出的等效置换和改进，均应视为在本发明所保护的技术范畴内。

Claims (9)

1.一种金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，获取原始设计版图，所述原始设计版图包含金属层、通孔和所有避让层；
步骤S2，通过版图逻辑运算选出若干种线宽的金属线，并筛选出外扩边，所述外扩边与旁边不同电位的金属线之间的距离大于冗余金属到金属线之间的最小距离的两倍与最小金属线宽之和，将所述外扩边分别往外扩大第一尺寸和第二尺寸，分别得到第一多边形和第二多边形，所述第一尺寸的值小于第二尺寸的值；
步骤S3，通过逻辑运算去除第一多边形与第二多边形重叠的部分以及进入禁入区域的部分，获得第一金属层器件临时辅助图形；其中，所述第一尺寸的值决定了所述第一金属层器件临时辅助图形边界与金属线之间的最小距离，所述第二尺寸与第一尺寸的差值为所述第一金属层器件临时辅助图形的最小宽度，所述第一尺寸的值和第二尺寸的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力；
步骤S4，通过逻辑运算对第一金属层器件临时辅助图形进行后处理，形成第一金属层器件辅助图形；
步骤S5，筛选出第一金属层器件辅助图形的外边，将所述外边分别往外扩大第三尺寸和第四尺寸，分别得到第三多边形和第四多边形，所述第三尺寸的值小于第四尺寸的值；
步骤S6，通过逻辑运算去除第三多边形与第四多边形重叠的部分以及进入禁入区域的部分，获得第二金属层器件临时辅助图形；
步骤S7，通过逻辑运算对第二金属层器件临时辅助图形进行后处理，形成第二金属层器件辅助图形；
步骤S8，第一金属层器件辅助图形和第二金属层器件辅助图形的集合为最终的金属层器件辅助图形。
2.根据权利要求1所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述第二尺寸与第一尺寸的差值和第一金属层器件临时辅助图形基于添加的金属线的最小线宽相同，所述差值取决于技术节点和光刻工艺的能力。
3.根据权利要求1所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述后处理包括禁入区域退边处理、短边延长处理、小尺寸去除处理。
4.根据权利要求3所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述禁入区域退边处理是将第一金属层器件临时辅助图形进入禁入区域的所有边退至禁入区域以外。
5.根据权利要求3所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述短边延长处理是将第一金属层器件临时辅助图形的短边延长，且延长部分不得进入禁入区域。
6.根据权利要求3所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述小尺寸去除处理包括去除面积小于设定阈值面积的图形、去除长度小于设定阈值长度的图形、去除宽度小于第二尺寸与第一尺寸的差值的图形，其中，设定阈值面积和设定阈值长度的值均取决于技术节点和光刻工艺的能力。
7.根据权利要求3所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述后处理中禁入区域退边处理、短边延长处理、小尺寸去除处理均能够多次使用且无先后顺序。
8.根据权利要求1所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述避让层为需要与所有添加的金属层器件辅助图形保持预定相对位置的层或标记层。
9.根据权利要求1所述的金属层器件辅助图形的生成方法，其特征在于，所述禁入区域为金属层器件辅助图形禁止进入的区域。
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