CMP工艺仿真方法及其仿真系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种CMP工艺仿真方法及仿真系统，该方法包括：对芯片版图进行网格划分，形成多个网格单元，提取各个网格单元的图形特征；分别以各个网格单元的图形特征为索引目标，在预设多维空间数据表格中，查找与各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据，获得所述各个网格单元的CMP工艺仿真结果；对各个网格单元的CMP工艺仿真结果进行汇总，获得所述芯片版图的CMP工艺仿真结果；其中，所述预设多维空间数据表格为包括决定CMP工艺表面形貌特征的图形特征以及图形级CMP工艺仿真表面形貌数据对应关系的多维空间数据表格。从而降低了对芯片版图进行CMP工艺仿真时的计算复杂度，同时也降低了研发成本。

【技术实现步骤摘要】
CMP工艺仿真方法及其仿真系统
本专利技术涉及化学机械研磨
，尤其涉及一种CMP工艺仿真方法及其仿真系统。
技术介绍
化学机械研磨(CMP，ChemicalMechanicalPolishing)是当前集成电路制造技术，特别是铜后道互连工艺中应用最广，效果最好的全局平坦化工艺。CMP工艺一般包括化学反应、物理去除等多个步骤，是研磨粒子大小、研磨垫性质、研磨液成分、下压力、研磨垫与晶圆相对速度等多种因素相互影响，相互作用的复杂过程。随着半导体加工技术的进步，纳米尺度芯片设计的复杂度明显增加，纳米芯片设计在工艺集成方面表现出系统级芯片(SOC，System-on-Chip)和网络级芯片(NOC，Network-on-Chip)两大趋势。它们带来的直接结果就是芯片上器件集成度大大增加，使得芯片上电子器件的数目达到几亿、十亿，甚至上百亿个规模。同时，相应的后端互连工艺为了保证电路模块功能的正确实现，铜金属互连线的数量也明显增加，一般是器件数目的几倍规模，从而导致一般全芯片物理版图的数据存储量可以达到几十Gb(109比特)，甚至几百Gb的数量级。针对如此大规模的芯片物理版图进行CMP工艺仿真是一个非常耗时的过程，特别是在整个物理设计阶段要经历多次CMP工艺仿真-修正-再仿真-再修正等迭代过程，使得提高CMP工艺仿真速度已经成为影响集成电路设计周期的一个主要因素之一。现有技术中的CMP工艺仿真系统主要包括三种：硅片级(wafer-level)CMP工艺仿真系统、芯片级(die-level)CMP工艺仿真系统和图形级(如feature-level，具体可参考“AFeature-ScaleGreenwood–WilliamsonModelforMetalChemicalMechanicalPlanarization”和“Amodelforchemical–mechanicalpolishingofamaterialsurfacebasedoncontactmechanics”的文献资料)CMP工艺仿真系统。由于集成电路设计人员与生产线工程师更加关注集成电路设计功能的正确实现和芯片大规模量产有效良率的提高，因此，硅片级CMP工艺仿真系统和芯片级CMP工艺仿真系统更加受到关注，并得到了广泛的应用。而图形级CMP工艺仿真系统的研究重点在于CMP工艺的化学反应腐蚀机理和机械去除机理，因此，图形级CMP工艺仿真系统可以处理不同几何布局以及不同边界条件下，版图图形的CMP工艺细节，从而可以借助于测试芯片版图的设计和实验表征，在数值仿真的基础上，得到按照CMP工艺仿真工程师设计的各种版图的CMP工艺仿真效果，且精度较高。但是，这种图形级CMP工艺仿真系统在芯片版图CMP工艺仿真处理过程中，数据量极大，计算成本高昂，即使在现有的计算集群的超强处理能力下，也无法应用于现有功能齐全，集成度极高的处理芯片分析过程，从而使得其无法应用于现有芯片级和硅片级CMP工艺仿真流程。因此，提供一种快速有效，且能够满足正确预测CMP工艺后芯片表面形貌的要求的CMP工艺仿真方法及其仿真系统，已经成为半导体加工工艺和工艺建模领域亟待解决的问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种CMP工艺仿真方法及其仿真系统，以能够快速有效的对芯片版图进行CMP工艺仿真，且能够满足正确预测CMP工艺后芯片表面形貌的要求。为解决上述问题，本专利技术实施例提供了如下技术方案：一种CMP工艺仿真方法，包括：对芯片版图进行网格划分，形成多个网格单元，提取各个网格单元的图形特征；分别以所述各个网格单元的图形特征为索引目标，在预设多维空间数据表格中，查找与所述各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据，获得所述各个网格单元的CMP工艺仿真结果；对各个网格单元的CMP工艺仿真结果进行汇总，获得所述芯片版图的CMP工艺仿真结果；其中，所述预设多维空间数据表格为包括决定CMP工艺表面形貌特征的图形特征以及图形级CMP工艺仿真表面形貌数据对应关系的多维空间数据表格。优选的，所述多维空间数据表格的形成方法包括：选取芯片版图的样本集，所述样本集中包括各种几何布局和/或各种模块组合的芯片版图；对所述样本集中的每一个芯片版图提取图形特征；利用图形级CMP工艺仿真系统，对所述样本集中的每一个芯片版图进行数值仿真，提取各芯片版图的图形级CMP工艺仿真数据；根据所述样本集中的每一个芯片版图的图形特征及其图形级CMP工艺仿真数据，建立包括决定CMP工艺表面形貌特征的图形特征以及其相应的图形级CMP工艺仿真表面形貌数据对应关系的多维空间数据表格。优选的，对所述样本集中的每一个芯片版图提取图形特征包括：根据CMP工艺要求确定版图局域面积的大小，将所述样本集中的每一个芯片版图划分成多个第二局部芯片单元；对所述第二局部芯片单元的图形特征进行提取。优选的，所述第二局部芯片单元的确定方法包括：从样本集中选取一实验样本；根据CMP工艺要求确定版图局域面积的大小，将所述实验样本中的芯片版图划分成多个第一局部芯片单元；提取各第一局部芯片单元的图形特征，对所述实验样本进行图形级CMP工艺仿真和CMP工艺，获得所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据；计算所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据的误差；判断所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据的误差是否在预设范围内；如果是，则将所述第一局部芯片单元记为第二局部芯片单元；如果否，则对所述第一局部芯片单元进行进一步划分，直至所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据的误差在预设范围内，并将进一步划分后的局部芯片单元记为第二局部芯片单元。优选的，对所述第二局部芯片单元的图形特征进行提取后还包括：选取位移算子，以所述第二局部芯片单元为起点，按照所述位移算子，分别采用横向位移、纵向位移和/或中心发散位移三种方法确定第三局部芯片单元；对所述第三局部芯片单元所包括的第二局部芯片单元的图形特征进行平均，获得所述第三局部芯片单元的图形特征。优选的，利用图形级CMP工艺仿真，对所述样本集中的每一个芯片版图进行数值仿真，提取图形级CMP工艺仿真数据前还包括：制备测试芯片，对所述测试芯片进行CMP工艺，并对所述测试芯片相对应的版图进行CMP工艺仿真，记录所述测试芯片CMP工艺后的实验数据及其图形级CMP工艺仿真后的仿真数据；对比所记录的所述测试芯片经过CMP工艺后的实验数据及其相应的版图经过图形级CMP工艺仿真后的仿真数据，对图形级CMP工艺仿真系统进行校准。优选的，分别以所述各个网格单元的图形特征为索引目标，在预设多维空间数据表格中，查找与所述各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据，获得所述各个网格单元的CMP工艺仿真结果包括：分别以所述各个网格单元的图形特征为索引目标，在预设多维空间数据表格中，查找与所述各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据；对查找到的与所述各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据进行数据处理，获得所述各个网格单元的CMP工艺仿真结果。优选的，确定各个网格单元的索引目标时，以与所述芯片版图CMP工艺最直接相关的图形特征为第一索引目标，并依此按照所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMP工艺仿真方法，其特征在于，包括：对芯片版图进行网格划分，形成多个网格单元，提取各个网格单元的图形特征；分别以所述各个网格单元的图形特征为索引目标，在预设多维空间数据表格中，查找与所述各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据，获得所述各个网格单元的CMP工艺仿真结果；对各个网格单元的CMP工艺仿真结果进行汇总，获得所述芯片版图的CMP工艺仿真结果；其中，所述预设多维空间数据表格为包括决定CMP工艺表面形貌特征的图形特征以及图形级CMP工艺仿真表面形貌数据对应关系的多维空间数据表格。

【技术特征摘要】
1.一种CMP工艺仿真方法，其特征在于，包括：对芯片版图进行网格划分，形成多个网格单元，提取各个网格单元的图形特征；分别以所述各个网格单元的图形特征为索引目标，在预设多维空间数据表格中，查找与所述各个网格单元图形特征对应的CMP工艺仿真表面形貌数据，获得所述各个网格单元的CMP工艺仿真结果；对各个网格单元的CMP工艺仿真结果进行汇总，获得所述芯片版图的CMP工艺仿真结果；所述多维空间数据表格的形成方法包括：选取芯片版图的样本集，所述样本集中包括各种几何布局和/或各种模块组合的芯片版图；对所述样本集中的每一个芯片版图提取图形特征；利用图形级CMP工艺仿真系统，对所述样本集中的每一个芯片版图进行数值仿真，提取各芯片版图的图形级CMP工艺仿真数据；根据所述样本集中的每一个芯片版图的图形特征及其图形级CMP工艺仿真数据，建立多维空间数据表格，所述多维空间数据表格包括：决定CMP工艺表面形貌特征的图形特征以及图形级CMP工艺仿真表面形貌数据，所述图形特征与所述图形级CMP工艺仿真表面形貌数据为对应关系。2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，对所述样本集中的每一个芯片版图提取图形特征包括：根据CMP工艺要求确定版图局域面积的大小，将所述样本集中的每一个芯片版图划分成多个第二局部芯片单元；对所述第二局部芯片单元的图形特征进行提取。3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述第二局部芯片单元的确定方法包括：从样本集中选取一实验样本；根据CMP工艺要求确定版图局域面积的大小，将所述实验样本中的芯片版图划分成多个第一局部芯片单元；提取各第一局部芯片单元的图形特征，对所述实验样本进行图形级CMP工艺仿真和CMP工艺，获得所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据；计算所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据的误差；判断所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据的误差是否在预设范围内；如果是，则将所述第一局部芯片单元记为第二局部芯片单元；如果否，则对所述第一局部芯片单元进行进一步划分，直至所述实验样本的图形级CMP工艺仿真数据和CMP工艺数据的误差在预设范围内，并将进一步划分后的局部芯片单元记为第二局部芯片单元。4.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，对所述第二局部芯片单元的图形特征进行提取后还包括：选取位移算子，以所述第二局部芯片单元为起点，按照所述位移算子，分别采用横向位移、纵向位移和/或中心发散位移三种方法确定第三局部芯片单元；对所述第三局部芯片单元所包括的第二局部芯片单元的图形特征进行平均，获得所述第三局部芯片单元的图形特征。5.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，利用图形级CMP工艺仿真，对所述样本集中的每一个芯片版图进行数值仿真，提取图形级CMP工艺仿真数据前还包括：制备测试芯片，对所述测试芯片进行CMP工艺，并对所述测试芯片相对应的版图进行CMP工艺仿真，记录...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，陈岚，方晶晶，孙艳，张贺，马天宇，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11