一种光罩及其制作方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种光罩及其制作方法。

背景技术：

在半导体制造工艺中，光刻工艺是一种日益发展的核心工艺。光刻是将光罩上图形形式的电路结构通过对准、曝光、显影等步骤转印到涂有光刻胶的硅片表面的工艺过程。

在光刻工艺中，光罩作为半导体器件的生产模具，其品质保证显得尤为重要，任何的缺陷反应到制品上都会导致产品良率降低，乃至器件失效。目前在光罩设计的过程中具有诸多问题，其中一个很难解决的问题在于，相邻两个主图形的相对尖脚处很容易发生电荷积聚形成高电场，从而引发静电释放(esd，electro-staticdischarge)，导致光罩内部图形缺角或桥接损毁。

技术实现要素：

本发明技术方案要解决的技术问题是光罩内部相邻主图形之间易发生静电释放，容易对主图形造成损伤。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种光罩的制作方法，包括：提供包括若干主图形和冗余图形的光罩版图；筛选出易发生静电释放的两相邻主图形；形成连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形，所述辅助图形的宽度小于光刻机的分辨率。

可选的，所述两相邻主图形的图形信息满足预设范围，所述图形信息包括各主图形的面积、两相邻主图形之间的相对角度以及两相邻主图形的相对角之间的最短距离。

可选的，所述形成连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形包括：形成连接所述面积较小的主图形与距其最近的冗余图形的辅助图形。

可选的，所述形成连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形包括：形成连接所述面积较小的主图形上易发生静电释放的点与距其最近的冗余图形的辅助图形。

可选的，所述辅助图形的宽度w满足：w≤2r/3，r为光刻机的分辨率。

可选的，所述辅助图形包括第一直线段、圆环和第二直线段，所述第一直线段两端分别连接主图形和所述圆环，所述第二直线段两端分别连接冗余图形和所述圆环，所述第一直线段和第二直线段的宽度等于所述圆环的环宽且为所述辅助图形的宽度，所述圆环的内径大于或等于设计规则规定的最小图形间距。

可选的，所述第一直线段连接主图形的一端至所述圆环的圆心的距离和所述第二直线段连接冗余图形的一端至所述圆环的圆心的距离根据所述辅助图形连接的主图形和冗余图形的面积确定。

可选的，所述第一直线段连接主图形的一端、所述圆环的圆心和所述第二直线段连接冗余图形的一端在同一直线上。

可选的，所述的光罩的制作方法还包括：通过其它冗余图形和辅助图形将连接所述面积较小的主图形的辅助图形和冗余图形与所述光罩版图的图形区域外围的静电释放保护环连接。

可选的，所述的光罩的制作方法还包括：对形成有辅助图形的光罩版图进行设计规则验证，若违反设计规则，则调整所述辅助图形的尺寸和/或所述辅助图形与所述面积较小的主图形之间的夹角直至通过设计规则验证。

为解决上述技术问题，本发明技术方案还提供了一种光罩，具有包括若干主图形和冗余图形的光罩版图，所述主图形包括易发生静电释放的两相邻主图形，所述光罩版图还包括连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形，所述辅助图形的宽度小于光刻机的分辨率。

可选的，所述辅助图形的宽度w满足：w≤2r/3，r为光刻机的分辨率。

可选的，所述辅助图形连接所述面积较小的主图形与距其最近的冗余图形。

可选的，所述辅助图形连接所述面积较小的主图形上易发生静电释放的点与距其最近的冗余图形。

可选的，所述辅助图形包括第一直线段、圆环和第二直线段，所述第一直线段两端分别连接主图形和所述圆环，所述第二直线段两端分别连接冗余图形和所述圆环，所述第一直线段和第二直线段的宽度等于所述圆环的环宽且为所述辅助图形的宽度，所述圆环的内径大于或等于设计规则规定的最小图形间距。

可选的，所述第一直线段连接主图形的一端至所述圆环的圆心的距离和所述第二直线段连接冗余图形的一端至所述圆环的圆心的距离根据所述辅助图形连接的主图形和冗余图形的面积确定。

可选的，所述第一直线段连接主图形的一端、所述圆环的圆心和所述第二直线段连接冗余图形的一端在同一直线上。

可选的，所述光罩版图还包括：图形区域外围的静电释放保护环，连接所述面积较小的主图形的辅助图形和冗余图形还通过其它冗余图形和辅助图形与所述静电释放保护环连接。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：

在光罩版图的图形区域内部易发生静电释放的相邻两主图形中，选择面积较小的主图形并将其与周围的冗余图形通过辅助图形连接，利用辅助图形将主图形静电释放的电荷引至冗余图形，避免了静电释放现象对主图形造成的损伤，有效减少了光罩图形区域的图形缺陷，提高了光刻工艺的效率，从而提高了产品良率。

辅助图形连接所述面积较小的主图形与距其最近的冗余图形，或者，辅助图形连接所述面积较小的主图形上易发生静电释放的点与距其最近的冗余图形的辅助图形，可以快速有效地将主图形上聚集的电荷引至冗余图形。

辅助图形可以包括直线段和圆环，圆环结构不容易被击穿，因而能够确保通过辅助图形将主图形静电释放的电荷引至冗余图形。

通过辅助图形和冗余图形将易发生静电释放的主图形的电荷引至静电释放保护环，藉由所述静电释放保护环可以完全导出电荷。

附图说明

图1至图3为光罩的实例结构示意图；

图4为本发明实施例的光罩的制作方法的流程示意图；

图5至图13为本发明实施例的光罩的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一般来说，在集成电路光罩设计领域中，相邻两个主图形11、12的相对尖脚(也可称相对角)11a、12a处最易发生电荷积聚形成高电场，从而引发静电释放，导致光罩内部图形缺角或桥接损毁。

一种解决光罩图形esd的方式是在光罩版图的图形区域外围加一圈静电防护环。如图2所示，在光罩10上的图形区域最外侧添加静电防护环13虽然可以起到一定的防静电作用，如可以解决主图形11'、12'之间的静电释放现象，但是对解决光罩版图内部主图形11、12之间的静电释放现象的作用甚微。

另一种解决光罩图形esd的方式是通过导线连接两个易发生电荷积聚的主图形。如图3所示，通过导线14将两个易发生电荷积聚的主图形11、12的相对尖脚11a、12a进行连接，虽可以导通静电，但仍存在如下不足之处：一是静电仍然在主图形之间传导，通常情况下易发生静电释放的主图形面积非常小，静电在小面积范围内释放，导致主图形极易发生翘边损伤；二是易发生静电释放的主图形之间的间距非常小，通常是临界于设计规则所规定的间距，在如此小的间距内添加连接导线，直接会导致版图违反设计规则，操作上不可行。

为解决上述技术问题，本发明技术方案提出了一种光罩的制作方法，包括：提供包括若干主图形(mainpattern)和冗余图形(dummypattern)的光罩版图；筛选出易发生静电释放的两相邻主图形；形成连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形，所述辅助图形的宽度小于光刻机的分辨率。在光罩图形区域内部易发生静电释放的相邻主图形中，选择面积较小的主图形并将其与周围的冗余图形通过亚分辨率辅助图形(即宽度小于光刻机的分辨率的辅助图形)相连，从而利用亚分辨率辅助图形将主图形释放的电荷引至冗余图形中，避免了因静电释放对主图形造成的损伤。

下面结合实施例和附图对本发明技术方案进行详细说明，图4为本发明实施例的光罩的制作方法的流程示意图，图5至图13为本发明实施例的光罩的结构示意图，其中，为了便于理解和说明，图5至图12为局部放大示意图，图13示出了光罩版图的图形区域的部分主图形和冗余图形。

请结合参考图4和图5，步骤s11，提供包括若干主图形(图5中示例性地标示出主图形21a、21b)和冗余图形(图5中示例性地标示出冗余图形22a、22b、22c)的光罩版图。其中，所述主图形是在光刻胶上成像并最终形成在晶圆上的实际结构或线路，所述冗余图形的作用是调整图形区域的图形密度，从而提高化学机械研磨(cmp)的工艺质量。通常，冗余图形的面积比易发生静电释放的主图形面积要大很多，例如冗余图形的面积可以是主图形的面积的5～10倍。本发明实施例中，光罩版图可以经光学临近修正(opc)，以弥补衍射造成的图像错误。

请参考图4，步骤s12，从若干主图形中筛选出易发生静电释放的两相邻主图形。筛选过程需基于静电易发生判断规则进行，也就是说，筛选出的两个相邻的主图形的图形信息需满足预设范围，其中，所述图形信息包括各主图形的面积、两相邻主图形之间的相对角度以及两相邻主图形的相对角之间的最短距离。

具体来说，静电释放通常发生在两个相邻的主图形之间，并且各主图形的面积、相邻主图形之间的相对角度、相邻主图形的相对角之间的最短距离应当符合一定的条件。请结合参考图6(x轴代表水平方向，y轴代表垂直方向)，所述两相邻主图形21a、21b之间的相对角度是指两个相邻的主图形21a、21b的两个相对角的顶点21a、21b的连线与水平x方向的夹角α。所述两相邻主图形的相对角之间的最短距离d1是指主图形21a、21b的最近的两个相对角的顶点21a、21b的连线的长度，所述主图形的相对角之间的最短距离应该大于或等于光罩版图设计规则中规定的距离要求。

在不同的工艺节点中，易发生静电释放的两相邻主图形的图形信息所需符合的预设范围是不同的，具体根据实际情况设定。举例来说，在本实施例工艺节点中，易发生静电释放的主图形21a和主图形21b的面积需大于或等于0.5μm×0.5μm，主图形21a和主图形21b的相对角度α在0°至180°之间，主图形21a和主图形21b的相对角之间的最短距离d1要大于或等于0.09μm。

请继续参考图4，步骤s13，形成连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形，所述辅助图形的宽度小于光刻机的分辨率。

根据电荷面密度公式：δ＝q/s，其中，δ为电荷面密度，s为图形面积，q为静电发生时激发的电荷量，由于主图形21a的面积s(a)大于主图形21b的面积s(b)，所以主图形21b的电荷面密度δ(b)更大，即δ(a)<δ(b)；又，根据电场公式：e＝δ/ε，其中，ε为介电常数，因为δ(a)<δ(b)，所以，主图形21a的电场强度e(a)小于主图形21b的电场强度e(b)。两图形的电场强度差越大越容易发生esd击穿现象，造成主图形损伤。因此，通过辅助图形将面积较小的主图形21b与面积较大的冗余图形相连可以有效减小面积较小的主图形21b的电荷面密度，也就是有效减小两个主图形的电荷面密度差，从而达到减小电场强度差的目的，减小或避免esd现象的发生。

所述辅助图形的宽度小于光刻机的分辨率(也称解析度)，也就是，辅助图形为亚分辨率辅助图形。一般，宽度小于光刻机的分辨率的辅助图形不会在晶圆上成像，但是，考虑到曝光工艺的不稳定因素等，为了确保所述辅助图形不在晶圆上成像，可以进一步设定辅助图形的宽度w满足：w≤2r/3，由此可以保证在晶圆上成像的图形和设计图形的一致性，其中r的计算公式如下：r为光刻机的分辨率；k1为光学系统的工艺因子；λ为曝光所用光源的波长；na为曝光机的数值孔径。

通常，辅助图形可以将面积较小的主图形与其附近的任一冗余图形相连，光罩版图的图形区域内部易发生静电释放的主图形间距，相较于主图形与冗余图形的间距要小的多，在主图形与冗余图形的间距内添加连接的辅助图形，不会造成光罩版图违反设计规则。

为了能将面积较小的主图形聚集的电荷更快地引至冗余图形，在一个具体实例中，所述形成连接冗余图形与所述两相邻主图形中面积较小的主图形的辅助图形可以包括：形成连接所述面积较小的主图形与距其最近的冗余图形的辅助图形。请参照图7，可以以作圆的方式获得与面积较小的主图形21b距离最近的冗余图形，以主图形21b上的顶点a为圆心作圆与冗余图形22b相交，半径为r1；以主图形21b边缘上的点b为圆心作圆与冗余图形22c相交，半径为r2；以主图形21b上的顶点c为圆心作圆与冗余图形22d相交，半径为r3。由图可见，r3<r1<r2，冗余图形22d是距离主图形21b最近的冗余图形，形成连接冗余图形22d和主图形21b的辅助图形23a，如图8所示。

在另一个具体实例中，所述形成连接冗余图形与所述两相邻的主图形中面积较小的主图形的辅助图形可以包括：形成连接所述面积较小的主图形上易发生静电释放的点及其最近的冗余图形的辅助图形。主图形上易发生静电释放的点容易聚集更多的电荷，将易发生静电释放的点通过辅助图形连接至最近的冗余图形，可以更直接有效地将静电释放电荷引至冗余图形。请参照图9，首先，确定面积较小的主图形21b上易发生静电释放的点，主图形上容易发生静电释放的点一般为该主图形的一个角的顶点(如顶点d、e、f)或者靠近顶点的点，特别是，如果这个角与相邻主图形的一个角是相对角，则最容易聚集电荷，因此本实施例确定面积较小的主图形21b上的顶点d为易发生静电释放的点，在其它实施例也可以确定顶点e或边de的中点等为易发生静电释放的点。确定了容易发生静电释放的顶点d，需要寻找与顶点d最近的冗余图形，以作圆的方式为例进行说明，具体地，以主图形21b上的顶点d为圆心作圆分别与主图形21b附近的冗余图形22a、22b、22c相交，其中，与冗余图形22a相交的圆的半径为r1，与冗余图形22b相交的圆的半径为r2，与冗余图形22c相交的圆的半径为r3。由图可见，r2<r1<r3，选择半径最小的圆与冗余图形的交点，即半径为r2的圆与冗余图形22b的交点g，形成连接冗余图形22b和主图形21b的辅助图形23b，辅助图形23b连接点d和点g，如图10所示，在其它实施例中辅助图形也可以连接点e和点g。

图8和图10所示的辅助图形23a、23b为直线线段，辅助图形23b也可以为其他形状结构。例如，请参考图11，辅助图形23c可以包括第一直线段231、圆环232和第二直线段233，第一直线段231两端分别连接主图形21b和圆环232，第二直线段233两端分别连接冗余图形22c和圆环232，第一直线段231的宽度、第二直线段233的宽度等于圆环232的环宽且为辅助图形23c的宽度w，圆环232的内径大于或等于设计规则规定的最小图形间距。由于圆环232不存在尖锐顶点，不易发生尖端放电的现象，具体地，辅助图形23c的面积相较于辅助图形23a、23b的面积增大，环形结构232不容易被击穿，因而确保通过辅助图形23c将主图形21b静电释放的电荷引至冗余图形22c。

一般来说，第一直线段231连接主图形21b的一端至圆环232的圆心o的距离l1等于第二直线段233连接冗余图形22c的一端至圆环232的圆心o的距离l2。进一步，第一直线段231连接主图形21b的一端至圆环232的圆心o的距离l1与第二直线段233连接冗余图形22c的一端至圆环232的圆心o的距离l2可以根据辅助图形23b连接的主图形21b和冗余图形22c的面积确定。例如，冗余图形22c与主图形21b的面积比越大，则l2越大于l1，即圆环232越靠近冗余图形22c，这样使得主图形21b和第一直线段231的面积之和越接近冗余图形22c的面积，更利于电荷的传导。

进一步，第一直线段231连接主图形21b的一端、圆环232的圆心o和第二直线段233连接冗余图形22c的一端在同一直线上，也就是冗余图形22c和主图形21b的直线距离最短，这样辅助图形23c的线上电阻最小更易于电荷的传导。

在本发明实施例中，为了更有效快速地将主图形静电释放的电荷导出，进一步可以通过其它辅助图形将连接所述面积较小的主图形的辅助图形和冗余图形与其它冗余图形连接。请参考图12，辅助图形23d将连接主图形21b的辅助图形23a和冗余图形22d与冗余图形22c连接，辅助图形23e将冗余图形22c与冗余图形22e连接。

更进一步，还可以通过其它冗余图形和辅助图形将连接所述面积较小的主图形的辅助图形和冗余图形与所述光罩版图的图形区域外围的静电释放保护环连接。请参考图13，辅助图形23d将连接主图形21b的辅助图形23a和冗余图形22d与冗余图形22c连接，辅助图形23e将冗余图形22c与冗余图形22e连接，辅助图形23f将冗余图形22e与光罩20的图形区域外围的静电释放保护环24连接，由此将主图形21b的电荷引至静电释放保护环24，藉由静电释放保护环24将静电释放电荷完全导出。

请继续参考图4，本发明实施例的光罩的制作方法还包括：步骤s14，对形成有辅助图形的光罩版图进行设计规则验证，若违反设计规则，则调整所述辅助图形直至通过设计规则验证。调整所述辅助图形包括：调整所述辅助图形的尺寸(宽度、长度)和/或所述辅助图形与所述面积较小的主图形之间的夹角。

在本发明实施例中，结合图10所示，在对形成有辅助图形23b的光罩版图进行设计规则验证，若发现违反设计规则，可以根据实际情况，调整辅助图形23b的长度、辅助图形23b的宽度和辅助图形23b与主图形21b之间的夹角中的至少一种参数来改变辅助图形23b的结构，然后再进行设计规则验证，若违反设计规则，继续调整辅助图形23b的结构直至通过设计规则验证。在实际应用中，工艺节点或工艺流程会有所差异，其设计规则也随之不同，需要结合实际情况对上述参数作相适应的地调整。

基于上述实施例的光罩的制作方法，本发明实施例还提供了一种光罩，请参照图10，所述光罩上具有包括图形区域的光罩版图，所述图形区域包括若干主图形和冗余图形，其中，所述主图形包括易发生静电释放的两相邻主图形21a和21b，所述光罩版图还包括辅助图形23b，辅助图形23b连接冗余图形22b与所述两相邻主图形中面积较小的主图形21b，辅助图形23b的宽度w小于光刻机的分辨率。进一步，辅助图形23b的宽度w可以为：w≤2r/3，r为光刻机的分辨率。

图10所示的辅助图形23b连接面积较小的主图形21b上易发生静电释放的点d与距其(即易发生静电释放的点d)最近的冗余图形22b。在另一实施例中，如图8所示，辅助图形23a连接面积较小的主图形21b与距其(即面积较小的主图形21b)最近的冗余图形22d。

不同于图8和图10所示的线段结构的辅助图形23a、23b，在另一实施例中，如图11所示，连接面积较小的主图形21b和冗余图形22c的辅助图形23c包括第一直线段231、圆环232和第二直线段233，第一直线段231两端分别连接主图形21b和圆环232，第二直线段233两端分别连接冗余图形22c和圆环232，第一直线段231和第二直线段233的宽度w等于圆环232的环宽w且为辅助图形23c的宽度，圆环232的内径大于或等于设计规则规定的最小图形间距。不同工艺节点对设计规则的要求不同，在此不做限定。

进一步，如前所述，第一直线段231连接主图形21b的一端至圆环232的圆心o的距离l1和第二直线段233连接冗余图形22c的一端至圆环232的圆心o的距离l2根据辅助图形23b连接的主图形21b和冗余图形22c的面积确定。第一直线段231连接主图形21b的一端、圆环232的圆心o和第二直线段233连接冗余图形22c的一端在同一直线上。

请参照图13，在又一实施例中，为了将释放的电荷导出，光罩20版图还可以包括图形区域外围的静电释放保护环24，以及将连接面积较小的主图形21b的辅助图形23a和冗余图形22d与静电释放保护环24间接连接起来的其它冗余图形和辅助图形，其它冗余图形包括冗余图形22c和冗余图形22e，其它辅助图形包括辅助图形23d、辅助图形23e和辅助图形23f。

综上所述，本发明技术方案通过在光罩内部易发生电荷释放的相邻两主图形中，选择面积较小的主图形并将其与周围的冗余图形通过辅助图形连接，辅助图形可将主图形释放的电荷引至冗余图形中，避免了静电释放对主图形造成的损伤，有效减少了光罩图形区域的图形缺陷，提高了光刻工艺的效率，从而提高了产品良率。

本发明虽然已以较佳实施方式公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，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方式所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。