专利名称：修正接触孔金属覆盖层布图设计的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造工业中的布图设计以及光刻制程，尤其涉及一 种修正接触孔金属覆盖层布图设计以减少关键尺寸变化以及误对准的方 法。
背景技术：
半导体器件是多层电路堆叠的结构，相邻的电路结构层之间为通孔层
(via layer),其中有多个方形或矩形的填入金属栓塞的通孔使上下层的电路 保持电连接，顶层电路则通过与通孔层结构相似的接触孔层(Contact layer) 拉出引线和外界连接，通孔或接触孔可以统称为接触孔，其作用都是保持 各层电路相互连接。这种结构要求所述的通孔或者接触孔与规定的电路良 好对准以保证接触，并且通孔或者接触孔图案不能超出电路层的金属线覆 盖范围，也即电路与接触孔重合处的电路金属层应当完全覆盖接触孔图 案。
当集成电路的设计规则收縮时，由于器件尺寸变小，对于半导体制造 工艺来说要制作理想的电路金属层覆盖接触孔或通孔图案变得非常困难。 有时候会出现通孔或接触孔不能和电路对准，通孔或接触孔露出在金属电 路之外的情况，这样将产生严重的问题，例如，在通孔超出覆盖金属的地 方很容易出现漏电流。因此，如果金属覆盖接触孔或接触孔的性能不好， 产生的关键尺寸变化和误对准将导致产品良率降低，甚至没有良率。在这 种情况下，人们通常只能通过两种手段解决问题
1) 改变布图设计，这种方法只能少数时候使用，大多数情况不可能更 改布图设计；
2) 采用更小的制程窗口，这种方法对机器的精度要求更高，直接导致 良率降低。
发明内容
针对目前由于设计规则收縮，制作金属覆盖接触孔或通孔的结构时容 易出现的关键尺寸变化和误对准等问题，提出本发明。
本发明的目的在于，提供一种修正电路层覆盖通孔图案的方法，使用 这种方法可以有效解决上述的关键尺寸变化和误对准问题。
本发明提供的方法，是一种策略性放大金属电路层覆盖接触孔处图案 尺寸的方法，用此方法修改电路层图案并对其进行光学近似修正后制作掩 模，最终可以在晶片上光刻得到更好的图案轮廓。
所述方法的具体步骤如下
首先对接触孔图案利用如下所示公式计算放大值，用计算值放大通孔 或者接触孔的每一边
放大值五=7(")2+(6)2+(。2
其中a表示金属关键尺寸变化值；b表示接触孔或通孔的关键尺寸变 化值；c表示接触孔或通孔和金属线边缘之间误对准规格；实际上，这三
个参数由实际的工艺过程中所允许的误差范围决定。
然后将扩大接触孔或通孔后的图案和原始金属层图案进行"OR"的布
尔逻辑运算，得到两层图案互补整合到一起的布图，作为金属层图案；
用新生成的金属线路布图作为光学近似修正的目标，对此布图进行光 学近似修正；本发明的重点在于光学近似修正操作的预处理阶段，具体在 后面使用哪种光学近似修正技术并不受影响，因此，后续采用例如基于规 则或者基于模型的光学近似修正方法均适用于本发明。
录制出经过光学近似修正的布图用于制作掩模，并将其用于制作金属 覆盖接触孔或者通孔结构。
参照图示可以对本发明的方法进行更详细的说明，原始的布图设计 中，接触孔或通孔图案2和其上覆盖的金属层图案1间的位置关系如图la 所示，虽然接触孔或通孔图案2在覆盖金属层1的范围内，但是一旦光刻 到硅片上，容易出现接触孔或通孔图案2曝光到覆盖金属层1的范围外的 情况。利用本发明提供的上述公式计算结果，首先对接触孔层图案中的接 触孔或通孔图案2的每边进行放大，然后将放大后的接触孔或通孔层图案 2和覆盖于其上的金属电路层图案1作"OR"运算，使其合并到一起作为覆盖层金属电路的图案，结果如图lb所示。对图lb图案进行光学近似修 正，修正后的布图录制到掩模上用于光刻形成覆盖金属层。
本发明的优点在于，通过这样的方法，可以在设计规则内对金属电路 层与接触孔或通孔连接处合理放大，最后可以形成很好的金属覆盖接触孔 或通孔的结构，在晶片上的图案轮廓更加优化。另外，这种方法操作简单， 并不会增加原有制程在操作上的困难。
为了更容易理解本发明的目的、特征以及其优点，下面将配合附图和 实施例对本发明加以详细说明。
本申请中包括的附图是说明书的一个构成部分，附图与说明书和权利 要求书一起用于说明本发明的实质内容，用于更好地理解本发明。
图la显示了现有技术中的布图设计中，接触孔或通孔图案2和其上 覆盖的金属层图案1间的位置关系，为了便于显示结构，上层的金属图案 层作透明表示，以下相同；
图lb显示了经过本发明方案修正后的布图设计中，接触孔或通孔图 案和其上覆盖的金属层图案间的位置关系；
图2a显示了一个实际的电路布图设计中接触孔或通孔图案和覆盖层 金属图案之间的位置关系；
图2b显示了按照本发明方案对图2a布图修正后接触孔或通孔图案和 覆盖层金属图案之间的位置关系；
图3a 3d显示了一个实际的按照本发明方法从修正布图设计到光刻 结果的过程；
图4a和5a分别显示了现有技术中在对金属覆盖接触孔图案进行光刻 后出现的各种接触孔和覆盖金属不能对准反映在的实际硅片上的示意图； 和
图4b和图5b分别显示了按照本发明方案修正布图后，将图案特征光 刻到硅片上的轮廓示意图
具体实施方式
为了更好地理解本发明的工艺，下面结合本发明的具体实施例作进一步说 明，但其不限制本发明。
实施例1
对覆盖层金属线的布图设计进行修正
图2a显示的是原始布图设计中接触孔或通孔图案2和覆盖层金属图 案1之间的位置关系，金属线宽L=240nm,线间距N=240nm，接触孔图 案2的边与金属线图案1的边间距10nm。
对接触孔图案利用如下所示公式计算出的放大值扩大每一边
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中a表示金属关键尺寸变化值；b表示接触孔或通孔的关键尺寸变 化值；c表示接触孔或通孔和金属线边缘之间误对准规格；这三个值实际 上都是每个技术节点的每层工艺制作时所允许的误差。比如对于设计尺寸 为170纳米的金属线层，其允许的误差为10%，则a值取17,对于设计规 则为160纳米的接触孔层，其余需的误差为10%，则b值取16，同时设计 时金属层与接触孔层的偏移误差允许为IO纳米，则c值取10。
根据计算结果，将接触孔图案2的每边都向外扩大50nm，如图2b所 示，然后将扩大后的接触孔图案2和原始金属电路层图案1进行"0R"的 布尔逻辑运算，得到两层图案互补整合到一起的布图，用得到的布图作为 覆盖层金属图案。
实施例2
从修正布图设计到光刻结果的过程
如图3a所示，原始布图中，接触孔图案2位于覆盖层金属线图案1 的线端，距离线端的边缘55nm，其它数据和实施例l相同；
根据计算值，对接触孔图案每边向外扩大50nm，如图3b所示，接触 孔图案在修正后距离线端的边缘5nm;
然后将扩大后的接触孔图案2和原始金属电路层图案1进行"OR"的 布尔逻辑运算，得到两层图案互补整合到一起的布图，将其作为金属层图 案。以所得到的金属层图案作为光学近似修正的目标，对此布图进行光学 近似修正，结果如图3c所示，可以看到按本发明修正的地方明显影响了
光学近似修正的结果，在金属线图案1覆盖接触孔图案2处有较为合适的 轮廓；
录制出经过光学近似修正的布图用于制作掩模，并将其用于制作覆盖 的金属线结构。硅片上实际反映出的图案轮廓如图3d所示，外围近似长 椭圆形的为金属线区域，数字3表示其轮廓线；线端处的圆形为光刻后实 际形成的接触孔图案，数字4表示其轮廓线。可以看到实际刻出的接触孔 被很好地覆盖于金属层之下，不至于露出于金属层。
实施例3
现有技术和本发明方案形成的金属覆盖接触孔图案轮廓对比 附图4a和5a分别显示了目前在实际应用中将图案特征光刻到硅片上 后，出现的几种接触孔不能和覆盖金属层对准，导致部分露出于金属覆盖 层之外的图案轮廓示意图。图4b和图5b分别显示了按照本发明方案修正 布图后，将图案特征光刻到硅片上的轮廓示意图。图中，数字3表示光刻 后实际形成的金属线区域的轮廓线；数字4表示光刻后实际形成的接触孔 图案轮廓线。可以很明显看出，同样的布图设计，在经过本发明的方法修 正后，各种情况下出现的接触孔图案和金属覆盖层不能对准的问题都可以 得到解决。
本行业的技术人员应了解，在不脱离本发明精神或者主要特征的前提 下，本发明还可以以其他特定的形式实施。因此，按本发明的全部技术方 案，所列举的实施例只是用于说明本发明而不是限制本发明，并且，本发 明不局限于本文中描述的细节。本发明要求保护的范围由所附的权利要求 书界定。
权利要求
1、一种修正通孔或者接触孔金属覆盖层布图设计的方法，其特征在于包括下列步骤a.利用公式放大值<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>E</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>b</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>c</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2007100397370002C1.tif" wi="38" he="6" top= "47" left = "74" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>计算得到放大值，将其用于放大接触孔层中的接触孔图案的每一边；其中a表示金属关键尺寸变化值；b表示接触孔或通孔的关键尺寸变化值；c表示接触孔或通孔和金属线边缘之间误对准规格。
2、 根据权利要求所述的方法，其特征在于，所述的a、 b、 c值由实际 的工艺过程中所允许的误差范围决定。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤b. 将扩大后的接触孔图案和覆盖于其上的金属层图案进行"OR"的 布尔逻辑运算，得到两层图案互补整合到一起的布图，作为金属层图案。
4、 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤c. 以生成的金属层图案作为光学近似修正的目标，对此布图进行光学 近似修正。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述的光学近似修正 方法包括基于模型的光学近似修正，以及基于规则的光学近似修正。
6、 根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，还包括下列步骤d. 录制出经过光学近似修正的布屈用于制作掩模，并将其用于制作金 属覆盖接触孔或者通孔结构。
全文摘要
本发明提供一种在多层集成电路布图设计中修正电路层覆盖接触孔图案的方法。当集成电路的设计规则收缩时，由于器件尺寸变小，对于多层集成电路结构来说要制作理想的电路金属层覆盖接触孔或通孔的图案非常困难。有时候会出现通孔或接触孔不能和电路对准，通孔或接触孔露出在金属电路之外的情况。本发明提供一种策略性放大金属电路层覆盖接触孔处图案尺寸的方法，用此方法修改电路层图案并对其进行光学近似修正后制作掩模，可以在晶片上光刻得到更好的图案轮廓，完全避免上述的问题。
文档编号H01L21/70GK101290904SQ20071003973
公开日2008年10月22日 申请日期2007年4月20日 优先权日2007年4月20日
发明者洪齐元 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司