专利名称：一种填充冗余金属的方法
技术领域：
本发明涉及电路制造工艺和版图设计技术领域，具体涉及一种根据芯片表面厚度 和金属线耦合电容填充冗余金属的方法。
背景技术：
在电路antegrated Circuit, IC)的制造过程中，通常采用如物理气相沉积、化学 气相沉积在内的各种方法将金属、电介质和其他材料沉积到硅片的表面，以形成多层金属 结构。在每层金属结构的制造中，需确保金属层表面具有较好的平整度。如果表面的平整 度不好，会影响到光刻中所要求的聚焦深度水平，从而降低良率。平整度较好的电路可以确 保金属结构在整个成型过程中不易变形。为了获得制造多层电路所必须的平整度，通常使用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)工艺使金属介质层形貌平坦化。CMP是一种研磨工艺，其借助 抛光液的化学腐蚀作用以及超微粒子的研磨作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表 面。在过去的十年里，CMP —直被公认为是超大规模电路阶段最好的材料全局平坦化方法。但是，当电路工艺节点降低到90nm以下，尤其到65nm和45nm以下时，CMP过程之 后的表面厚度对底层金属形貌的依赖问题凸显出来，由于金属形貌不同而产生的厚度变化 可大于30%。同时还带来两个重要问题金属碟形和氧化层侵蚀，这两个问题也与版 形特征如金属线宽和线间距密切相关。冗余金属填充作为版图后期处理的一个过程，可以用来减少由于图案依赖性引起 的CMP平整度问题。在CMP过程之前，将冗余金属填充物填到晶片上，从而使得IC芯片图案 CMP后的厚度接近一致。但冗余金属填充导致的问题是，由于金属互连线间加入了多余的金 属，使得线间电容增力卩，而线间电容的增加会影响电路的信号完整性(Signal Integrity, Si)，进而导致电路的功能错误，不考虑这一影响可能对电路的功能造成毁灭性的后果。而现有的冗余金属填充方法要么仅考虑平坦性的因素，而未考虑由于冗余金属的 加入使得线间电容的增加，参考发明专利“半导体制造工艺的冗余金属填充方法以及半导 体装置(申请号200710103909. X，公开号CN101231667A)，，；要么仅考虑线间耦合电容的增 加而未顾及平坦性因素。对一方面过度追求而对另一方面的忽视很可能导致最终芯片无法 正常使用。因此，随着工艺节点的不断减小，电路中的单元越来越精细，如何在实际电路中有 针对性地进行冗余金属填充，从而使得芯片CMP后的厚度尽可能一致，并且将线间电容的 增加控制在可以接受的范围内便成了一大挑战。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术问题之一，特别是解决布线之后电路版图的 平整度降低以及加入冗余金属后线间电容增量过大的问题。为达到上述目的，本发明提出一种填充冗余金属的方法，包括以下步骤A.提供电路版图；B.提取所述电路版图上的金属线间的电容以获取电容报告；C.模拟平坦化工艺 以获取所述电路版图的平坦性报告，并且获取所述电路版图的平坦性热点；D.对所述平坦 性热点填充冗余金属并依此调整所述电容报告，获取所述电路版图的电容热点；E.调整冗 余金属的填充直至消除所述电容热点。优选地，步骤A包括以电子设计自动化文件格式提供所述版图。优选地，步骤A包括以⑶S格式提供所述版图。优选地，步骤B包括使用软件工具提取所述金属线间的电容，所述软件工具包括 电容提取工具。优选地，步骤C包括将所述电路版图分成数个分块，并在软件环境中获得各分块 的平坦性数据。优选地，所述软件环境包括使用化学机械研磨软件模拟工具对各个所述分块进行 模拟，以获得各个所述分块的厚度和获取平坦性热点。优选地，所述获取平坦性热点的方法包括将分块厚度与所有分块平均厚度之差 的绝对值大于阈值厚度的分块定义为平坦性热点。优选地，步骤D所述获取电容热点的方法包括将填充冗余金属后的电容与未填 充冗余金属的电容之差大于阈值电容的分块定义为电容热点。优选地，步骤E所述调整冗余金属的填充包括增加冗余金属与金属线之间的距
ο优选地，步骤E之后还包括重复步骤C-E，直至消除所述电路版图的所有平坦性 热点和电容热点。本发明通过结合模拟平坦性和提取金属线间电容，以对冗余金属填充进行评估和 调整，并且通过多次迭代过程消除电路版图的所有平坦性热点和电容热点，从而既能够确 保CMP后的电路版图厚度的一致性，以提高芯片的良率，又能够防止芯片的功能因为冗余 金属的引入而遭到破坏，以确保电路版图中金属线的信号完整性。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变 得明显和容易理解，本发明的附图是示意性的，因此并没有按比例绘制。其中图1为本发明提出的根据芯片表面厚度和金属线耦合电容进行冗余金属填充方 法的流程图；图2为对电路中金属线进行电容提取的实例；图3为将版图等面积网格化的实例；图4为对版图进行CMP软件模拟后获得厚度信息的实例；图5为作为平坦性热点的分块实例；图6为作为平坦性热点的分块进行冗余金属填充的实例；图7为对填充后的版图再次进行电容提取的实例；图8为作为电容热点的区域进行冗余金属填充调整的实例；
图9为调整后电容热点消除的实例；图10所示为填充和调整完成后再次进行CMP软件模拟的实例。
具体实施例方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终 相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简 化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且 目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种 重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。图1所示为本发明提出的根据芯片表面厚度和金属线耦合电容进行冗余金属填 充方法的流程图。本发明提出了一种基于平坦性模拟和电特性模拟的双重模拟结果的冗余 金属的填充方法对电路版图进行电容提取，并同时使用CMP模拟器进行模拟，获得平坦性 热点；对平坦性热点区域进行冗余金属填充后，再次进行电容提取，获得电容热点；对电容 热点区域填充的冗余金属进行相应调整，消除该电容热点；再次使用CMP模拟器进行模拟， 重新找出平坦性热点并消除，直至所有的平坦性热点和电容热点均被消除为止。以下将具 体阐述该方法的各个步骤。步骤A.提供电路版图。所述电路版图以电子设计自动化文件格式(如GDS格式) 提供。所述电路版图可以包括一层或多层金属结构，为简便起见，本实施例仅以包括一层金 属结构的电路版图或者电路版图中的某一层金属结构为例描述本发明，对于实际运用中具 有多层金属结构的版图，可以分别对每一层金属结构分别运用本发明的技术方案，因此同 样包含在本发明的保护范围之内。步骤B.提取所述电路版图上的金属线间的电容以获取电容报告。如图2所示，对 版图进行电容提取，得到两两线间电容Cab。提取电容的方法包括使用软件工具，例如电容 提取工具。需指出地是，提取电容之前包括事先设定厚度阈值ΔΤΜΧ和电容阈值ACmax%， 其中，电容阈值以相对百分比的形式ACmax%表示。步骤C.模拟平坦化工艺以获取所述电路版图的平坦性报告，并且获取所述电路 版图的平坦性热点。具体包括以下各步骤步骤Cl，将所述电路版图分成数个分块，例如如图3所示，将版图网格化，等分为 mXn个边长为a的分块；步骤C2，在软件环境中获得各分块的平坦性数据，所述软件环境包括使用CMP软 件模拟工具对各个所述分块进行模拟，以获得各个所述分块的厚度，记为Tu (1 <= i < = m，l <= j < = η)，如图 4 所示；步骤C3，计算所有分块的平均厚度，记为T ；步骤C4，从第一个分块T11开始，逐个计算各个分块厚度Tu与所有分块的平均厚 度τ之差的绝对值，BP ΔΤ = ITij-TI (Tij-T的绝对值)；步骤C5，本发明实施例将分块厚度与所有分块平均厚度之差的绝对值大于阈值厚 度的分块定义为平坦性热点。于是，将求出的ΔΤ与阈值ΔΤ_进行比较，判断ΔΤ是否大于ΔΤ_，若大于则把当前分块标记为平坦性热点，如图5所示。步骤D.对所述平坦性热点填充冗余金属并依此调整所述电容报告，获取所述电 路版图的电容热点。具体包括以下各步骤步骤D1，对于平坦性热点进行冗余金属填充，对于非热点不作处理，如图6所示。步骤D2，对于填充后的版图再次进行电容提取，得到电容IiCab，如图7所示。步骤D3，对所有金属线，分别计算填充冗余金属后的电容IiCab与未填充冗余金属 的电容Cab之差的相对百分比，SP AC%= (IiCab-Cab)/Cab;步骤D4，本发明实施例将填充冗余金属后的电容与未填充冗余金属的电容之差大 于阈值电容的分块定义为电容热点。于是，将计算得到的与阈值电容ACmax%进行比 较，判断是否大于ACmax%，若大于则把当前分块标记为电容热点，如图8所示。步骤E.调整冗余金属的填充直至消除所述电容热点。即通过调整冗余金属的填 充，将标记为电容热点的分块的电容调整在允许的范围内，从而消除该电容热点，如图9所
7J\ ο优选地，步骤E之后还包括重复步骤C-E，直至所有的平坦性热点和电容热点均 被消除，即通过多次迭代过程消除电路版图的所有平坦性热点和电容热点，如图10所示。本发明通过结合模拟平坦性和提取金属线间电容，以对冗余金属填充进行评估和 调整，并且通过多次迭代过程消除电路版图的所有平坦性热点和电容热点，从而既能够确 保CMP后的电路版图厚度的一致性，以提高芯片的良率，又能够防止芯片的功能因为冗余 金属的引入而遭到破坏，以确保电路版图中金属线的信号完整性。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。
权利要求
1.一种填充冗余金属的方法，包括以下步骤A.提供电路版图；B.提取所述电路版图上的金属线间的电容以获取电容报告；C.模拟平坦化工艺以获取所述电路版图的平坦性报告，并且获取所述电路版图的平坦 性执占.J—I— y 、W “、 D.对所述平坦性热点填充冗余金属并依此调整所述电容报告，获取所述电路版图的电 容执占.I—I y 、W “、 E.调整冗余金属的填充直至消除所述电容热点。
2.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤A包括以电子设计自动化文件 格式提供所述电路版图。
3.如权利要求2所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤A包括以GDS格式提供所述电 路版图。
4.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤B包括使用软件工具提取所述 金属线间的电容，所述软件工具包括电容提取工具。
5.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤C包括将所述电路版图分成数 个分块，并在软件环境中获得各分块的平坦性数据。
6.如权利要求5所述的填充冗余金属的方法，其中，所述软件环境包括使用化学机械 研磨软件模拟工具对各个所述分块进行模拟，以获得各个所述分块的厚度和获取平坦性热 点ο
7.如权利要求6所述的填充冗余金属的方法，其中，所述获取平坦性热点的方法包括 将分块厚度与所有分块平均厚度之差的绝对值大于阈值厚度的分块定义为平坦性热点。
8.如权利要求1或4所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤D所述获取电容热点的方 法包括将填充冗余金属后的电容与未填充冗余金属的电容之差大于阈值电容的分块定义 为电容热点。
9.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤E所述调整冗余金属的填充包 括增加冗余金属与金属线之间的距离。
10.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其中，步骤E之后还包括重复步骤 C-E，直至消除所述电路版图的所有平坦性热点和电容热点。
全文摘要
本发明提出一种半导体制造工艺的填充冗余金属的方法，通过结合模拟平坦性和提取金属线间电容，以对冗余金属填充进行评估和调整，并且通过多次迭代过程消除电路版图的所有平坦性热点和电容热点，从而既能够确保CMP后的电路版图厚度的一致性，以提高芯片的良率，又能够防止芯片的功能因为冗余金属的引入而遭到破坏，以确保电路版图中金属线的信号完整性。
文档编号H01L21/82GK102130043SQ20101061506
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者叶甜春, 李志刚, 阮文彪, 陈岚, 马天宇 申请人:中国科学院微电子研究所