一种器件寄生电容参数的提取结构和方法与流程

本发明涉及集成电路领域，尤其涉及itf电容参数的提取结构及方法。

背景技术：

随着集成电路制造发展，特征尺寸越来越小，互连线宽度和间距也越来越小，互连线的寄生延迟也越来越明显，所以需要一个准确的工艺文件如itf文件来精确的描述foundry的工艺信息，为后端寄生信息的提取提供准确的工艺数据，进而为电路时序信息的判定提供依据。

但是itf文件的建立，需要foundry通过一系列的测试芯片和测试数据去分析和提取，但是目前，一般都会使用sem获得金属或者介质的厚度，然后通过简单的电容、电阻的计算从物理变量映射到几何变量，但是简单的计算和sem数据的引入毕竟会加入很多误差，所以急需一种精确的itf构建方法。

技术实现要素：

本发明提供无sem数据的itf电容参数的提取结构和方法，以更加精确的提取工艺文件itf的电容参数。

本发明提供的一种基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数的提取结构，两组互连线测试结构；所述两组互连线测试结构包括三层平行金属板组成的互连线电容测试结构，以及由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构；所述多层平行金属板电容结构均为带有slotting的平板结构；所述combmeander测试结构处于每一个待测金属厚度的层；所述三层平行金属版组成的互连线电容测试结构和由中间一层combmeander结构与所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构相对应的层在工艺中为同一层的金属、poly和介质层。

本发明提供的一种基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数的提取方法，包括步骤：

制作权利要求1-3所述的互连线测试结构；

对所述制作的互连线测试结构施加一定的测试信号并测量电容；

用raphael基于介质厚度、金属厚度的变量仿真出所制作的互连线测试结构的一组电容；

将所对应的实测电容和仿真电容进行比较，取误差最小的变量组为有效值组；

验证所述有效值的准确性；

所述测量电容包括5组电容的测量，分别是测量三层平行金属板中的两个相邻平板组成的电容，即mi~mi+1层之间的电容，并假定该相邻两个金属板mi~mi+1之间有j（j>=1）层介质；测量三层平行金属板中另一两个相邻平板组成的电容，即mi+1~mi+2层之间的电容，并假定该相邻两个金属板mi+1~mi+2之间有k（k>=1）层介质；测量所述由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构的层间电容，即上层平行金属板与combmeander结构之间的层间电容与下层平行金属版与combmeander结构之间的层间电容之和；测量所述由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构的combmeander互连线测试结构的层内电容，所述上层平行金属版和下层平行金属板处于floating状态；测量所述由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构所有层间层内电容；

所述raphael仿真包括5组raphael的仿真，分别是用raphael描述该所述三层平行金属板组成的互连线电容测试结构，并假定j层介质的介电常数一定，j层介质的厚度未知，以j层介质中的每层介质的厚度为变量，让j层中的各层介质的厚度在一定的范围内变化，并用raphael仿真每一个介质厚度组合的所述三层平行金属板组成的互连线电容测试结构的电容；用raphael描述该所述三层平行金属板组成的互连线电容测试结构，并假定k层介质的介电常数一定，k层介质的厚度未知，以k层介质内的每层介质的厚度为变量，让k层介质内的各层介质的厚度在一定的范围内变化，并用raphael仿真每一个介质厚度组合的所述三层平行金属板组成的互连线电容测试结构的电容；用raphael仿真由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构，并以combmeander层的金属宽度为变量，在一定的范围内逐渐变化该层金属的宽度，得到一组由所述combmeander和上层金属以及下层金属组成的层间电容；

用raphael仿真由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构，并以combmeander结构的金属厚度、combmeander结构层内每层介质的厚度为变量，在一定的范围内逐渐变化所述combmeander结构的金属的厚度、combmeander所在层的层内每层介质的厚度，并基于所述厚度变量，用raphael仿真每一个变量所对应的测试结构的层间电容；

所述将测试值和仿真值进进行比较，并取各自的测量值和仿真值最小误差所对应的变量组为该变量的有效值组；

用raphael仿真基于所述有效值仿真的由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构的层间层内电容，并将仿真值和实测值进行比较，验证有效值的准确性；

所述的测试结构及测试方法适合于poly与metal之间、metal与metal之间的介质厚度测量、metal厚度和宽度的测量。

采用本发明实施例的测试结构和方法，可以得到准确的itf文件电容参数，而现有的技术中，都引入了sem数据，使得itf的提取变的困难和不准确，与现有技术相比，采用本发明实施例提供的测试结构及方法，可以进一步提供itf文件中各个参数的准确性。

附图说明

图1a为本发明实施例中三层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及相应的测量平板电容的示意图；

图1b为本发明实施例中三层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及相应的另一平板测量电容的示意图；

图2a为本发明实施例中由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及测量层间电容的示意图；

图2b为本发明实施例中由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及测量层内电容的示意图；

图3为本发明实施例中由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及测量层间层内电容的示意图；

图4为本发明提出的一种基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数的提取方法的流程图。层内电容也是w的函数。

具体实施方式

针对背景技术提及的问题，本发明实施例提出了所述一种基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数的提取结构和方法，以避免在itf的构建过程中使用sem数据，并能够准确的获得itf文件中所需要的各种电容参数。

图1a~b为本发明实施例中三层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及相应的测量平板电容的示意图；图2a~b为本发明实施例中由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及测量层间电容或层内电容的示意图；图3为本发明实施例中由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构以及测量层间层内电容的示意图；本发明实施例提出的基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数的提取结构和方法包括：

所述结构包括三层平行金属板组成的互连线电容测试结构10、20，以及由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构30、40、50；

所述三层平行金属板组成的互连线电容测试结构10，包含平行金属板或者含有sloting的平行金属板11、12、13，以及所述平行金属板或含有sloting的平行金属板12、13之间的层间电容14；

所述三层平行金属板组成的互连线电容测试结构20，包含平行金属板或者含有sloting的平行金属板21、22、23，以及所述平行金属板或含有sloting的平行金属板21、22之间的层间电容24；

所述由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构30，包括平行金属板或带有sloting的平行金属板31、33，由comb321结构和meander320、322结构组成的combmeander结构，以及平行金属板或带有sloting的平行金属板31与combmeander结构之间的层间电容34、平行金属板或带有sloting的平行金属板33与combmeander结构之间的层间电容35；

所述由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构40，包括平行金属板或带有sloting的平行金属板41、43，由comb421结构和meander420、422结构组成的combmeander结构，以及comb421结构与meander420、422结构形成的层内电容45、44；

所述由中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构50，包括平行金属板或带有sloting的平行金属板51、53，由comb521结构和meander520、522结构组成的combmeander结构，以及平行金属板或带有sloting的平行金属板51与combmeander结构之间的层间电容54、平行金属板或带有sloting的平行金属板53与combmeander结构之间的层间电容55、comb521与meander520、522形成的层内电容57、56；

下面结合raphael仿真和测试结构，给出基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数的提取方案。

图4为本发明实施例提出的一种基于raphael仿真和互连线测试结构的无sem数据的itf电容参数提取方法流程图，结合该图，本发明实施例提出的itf电容参数的提取方法包括步骤：

步骤1，制作两组互连线测试结构，即制作三层平行金属板组成的互连线电容测试结构和中间一层combmeander结构和所述combmeander结构上下各一层平行金属板组成的互连线电容测试结构；

步骤2，给测试结构10中的平行金属板12、13施加电容测量信号，平行金属板11处于floating状态，测出平行金属板12、13间的层间电容；

步骤3，给测试结构20中的平行金属板21、22施加电容测量信号，平行金属板23处于floating状态，测出平行金属板21、22之间的层间电容；

步骤4，给测试结构30中的平行金属板31、320以及33、320之间同时施加电容测量信号，320、321和322保持一致的电信号，测出combmeander结构对应的上下两个层间电容；

步骤5，给测试结构40的420与421、422与421之间同时施加相同的电容测试信号，41和43处于floating状态，测出421与420、422与421之间的层内电容；

步骤6，给测试结构50的平行金属板51与comb520、522之间施加测量信号，与此同时，平行金属板53与comb520、522施加同样的测试信号，以及给meander结构521与comb结构520、522之间也施加同样的测试信号，测出层内电容和层间电容之和；

步骤7，以平行金属板12和13之间的层间每层介质厚度为变量，在每组厚度组合的情况下，用raphael仿真结构10，将仿真的层间电容与上述实测电容进行比较，取误差最小厚度组合为平行金属板12与13的层间介质厚度的有效值；

步骤8，以平行金属板21和22之间的层间每层介质厚度为变量，在每组厚度组合的情况下，用raphael仿真结构20，将仿真的层间电容与上述实测电容进行比较，取误差最小厚度组合为平行金属板21与22的层间介质厚度的有效值；

步骤9，以comb结构320、322和meander结构322的宽度为变量，逐渐变化变量的取值，将上述所述有效值引入结构30中，并用raphael仿真结构40，得到与实测层间电容误差最小的宽度为comb结构320、322和meander结构322的宽度有效值；

步骤10，以comb结构420的厚度、comb结构420与meander结构421、meander结构421与comb结构422之间每层介质的厚度为变量，将上述所述有效值引入结构40中，并在每组厚度组合的情况下，用raphael仿真结构40，得到与实测层内电容误差最小的comb结构420金属厚度、comb结构420与meander结构421、meander结构421与comb结构422之间的每层介质的厚度为相应的有效值；

步骤11，将上述所述所有有效值引入结构50中，并用raphael仿真结构50的层间电容54、55和层内电容56、57，并将层间电容与层内电容之和与实测电容进行比较，以验证上述所述有效值的准确性；

步骤12，将该结构扩展，得到每一层金属宽度和厚度的有效值、每一层介质厚度的有效值，并将有效值写入itf文件。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。