CMP缺陷预测方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种CMP缺陷预测方法和系统，该方法包括：提供芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定产生CMP缺陷时第一多边形之间的间距阈值，第一多边形为非填充区域的图形；根据物理版图和间距阈值d，在物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，第一矩形集合为CMP工艺后易产生缺陷的区域的矩形集合；将第一矩形的边界外扩预设长度，得到第二矩形网格集合；计算出各第二矩形网格内部，其它形状的等效密度，以及所述第二矩形网格的等效线宽和等效间距；计算出各第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域。本发明专利技术直接针对易产生缺陷的区域入手来计算缺陷，在根本上避免了现有技术中缺陷漏报的问题。

【技术实现步骤摘要】
CMP缺陷预测方法和系统
本专利技术涉及半导体
，更具体地说，涉及一种CMP缺陷预测方法和系统。
技术介绍
集成电路芯片的制造过程采用层层堆垛、层层研磨的方式，随着芯片制造工艺进入深亚微米级工艺节点，芯片表面加工的平整度对产品良率的影响日益严重。化学机械研磨(CMP)工艺是芯片制造工艺中一种常见的全局平坦化方法，由于芯片上同一物理层不同区域的形貌及材料特性不同，在CMP过程中，不同区域的去除效果不同，导致CMP结束后，芯片表面会出现各种形貌上的缺陷。如在金属层的研磨结束后，在芯片表面会出现金属蝶形(Dishing)缺陷和氧化层侵蚀(Erosion)缺陷。同样的，在其它物理层的研磨过程中，也会出现类似原因导致的形貌缺陷。为了避免CMP过程中的各种缺陷，现有技术中采用了CMP工艺的可制造性设计技术(简称CMP-DFM)。该技术提供了一个涵盖设计过程以及制造信息的沟通平台，使得设计者能在设计过程中，采用一定的缺陷预测方法，预见不同的设计方案给后期制造过程中带来的影响，从而设计出对工艺误差能有更高容忍度的方案。现有技术中基于CMP-DFM的缺陷预测方法，通过对全物理版图进行网格划分，获得网格内部结构的图形特征参数(又称平均化几何参数，包括等效线宽、等效间距和等效密度)，并根据这些图形特征参数计算CMP工艺后不同材料的去除量，最终获得芯片表面的缺陷分布情况。但是，专利技术人发现，采用现有技术中的缺陷预测方法往往会出现漏报缺陷的问题，严重时甚至会导致芯片的流片失败、或产品的良率下降等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种CMP缺陷预测方法和系统，弥补了现有技术的问题，减少了CMP缺陷的漏报概率，提高了芯片的成品率。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种CMP缺陷预测方法，包括：提供芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，所述第一多边形为非填充区域的图形；根据所述物理版图和所述间距阈值d，在所述物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，所述第一矩形集合为CMP工艺后易产生缺陷的区域的矩形集合；将所述第一矩形集合中的所述第一矩形的边界外扩预设长度，得到第二矩形网格集合，所述预设长度为在CMP工艺中，与所述第一矩形区域相邻的其他形状对所述第一矩形内的形状产生影响时，所述其它形状与所述第一矩形之间的影响距离；针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，计算出所述第二矩形网格内部，所述其它形状的等效密度ρ0，以及所述第二矩形网格的等效线宽Lw和等效间距Ls；针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，根据所述等效密度ρ0、等效线宽Lw和等效间距Ls，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域。优选的，所述提供芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，包括：提供芯片待研磨物理层的物理版图数据；根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；Lwij＝Lw00+i×ΔL(1)Lsij＝Ls00+j×ΔL(2)其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值△L，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，所述间距阈值d为，经过常规CMP模拟后，出现CMP缺陷时的网格等效间距的最小值。优选的，所述根据所述物理版图和所述间距阈值d，在所述物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，包括：将所述物理版图内的第一多边形集合内部的多边形边界外扩d/2的长度，得到第二多边形集合；在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第二多边形集合的区域，得到第三多边形集合；将所述第三多边形集合内部的第三多边形边界外扩d/2的长度，得到第四多边形集合，所述第四多边形集合所在的区域为CMP工艺后易产生缺陷的区域；将所述第四多边形集合中的第四多边形进行矩形化处理，得到所述第一矩形集合。优选的，所述将所述第四多边形集合中的多边形进行矩形化处理，具体为：按照划分出的矩形数量最少且每个矩形区域面积最大化的原则，将所述第四多边形集合中的非矩形的不规则多边形划分为多个矩形，划分出的多个矩形之间无重叠区域。优选的，所述计算出所述第二矩形网格内部，所述其它形状的等效密度，以及所述第二矩形网格的等效线宽和等效间距，包括：计算出所述第二矩形网格的面积M1，以及位于所述第二矩形网格内部的第一多边形区域的面积之和M2；根据公式(3)计算所述等效密度ρ0，根据公式(4)，计算所述等效线宽Lw，所述等效间距Ls为所述第二矩形网格的短边长度。优选的，所述根据所述等效密度、等效线宽和等效间距，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域，具体为：根据所述等效密度、等效线宽和等效间距，根据常规CMP模型的公式，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的大小和位置；判断所述缺陷的大小和形状是否超出了所述芯片工艺容忍度的范围，若是，则在所述第二矩形网格内标记出所述缺陷的大小和位置。优选的，对金属层的CMP缺陷预测过程中，所述第一多边形为金属线图形，所述CMP工艺后易产生缺陷的区域为，在所述物理版图中，金属线图形之间的距离大于所述间距阈值d时，位于相邻金属线之间的氧化层图形所在空白区域，所述缺陷为金属蝶形缺陷和氧化层侵蚀缺陷。本专利技术实施例还公开了一种CMP缺陷预测系统，包括：数据输入单元，用于输入芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数；阈值计算单元，用于根据输入的所述物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，所述第一多边形为非填充区域的图形；第一矩形提取单元，用于根据所述物理版图和所述间距阈值d，在所述物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，所述第一矩形集合为CMP工艺后易产生缺陷的区域的矩形集合；第二矩形网格获取单元，用于将所述第一矩形集合中的所述第一矩形的边界外扩预设长度，得到第二矩形网格集合，所述预设长度为在CMP工艺中，与所述第一矩形区域相邻的其他形状对所述第一矩形内的形状产生影响时，所述其它形状与所述第一矩形之间的影响距离；图形特征参数计算单元，用于针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，计算出所述第二矩形网格内部，所述其它形状的等效密度ρ0，以及所述第二矩形网格的等效线宽Lw和等效间距Ls；第一CMP模拟单元，用于针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，根据所述等效密度ρ0、等效线宽Lw和等效间距Ls，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域。优选的，所述阈值计算单元包括：初始值设置单元，用于根据所述芯片的工艺值，设置所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CMP缺陷预测方法，其特征在于，包括：提供芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，所述第一多边形为非填充区域的图形；根据所述物理版图和所述间距阈值d，在所述物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，所述第一矩形集合为CMP工艺后易产生缺陷的区域的矩形集合；将所述第一矩形集合中的所述第一矩形的边界外扩预设长度，得到第二矩形网格集合，所述预设长度为在CMP工艺中，与所述第一矩形区域相邻的其他形状对所述第一矩形内的形状产生影响时，所述其它形状与所述第一矩形之间的影响距离；针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，计算出所述第二矩形网格内部，所述其它形状的等效密度ρ0，以及所述第二矩形网格的等效线宽Lw和等效间距Ls；针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，根据所述等效密度ρ0、等效线宽Lw和等效间距Ls，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域。

【技术特征摘要】
1.一种CMP缺陷预测方法，其特征在于，包括：提供芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，所述第一多边形为非填充区域的图形；根据所述物理版图和所述间距阈值d，在所述物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，所述第一矩形集合为CMP工艺后易产生缺陷的区域的矩形集合；将所述第一矩形集合中的所述第一矩形的边界外扩预设长度，得到第二矩形网格集合，所述预设长度为在CMP工艺中，与所述第一矩形区域相邻的其他形状对所述第一矩形内的形状产生影响时，所述其它形状与所述第一矩形之间的影响距离；针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，计算出所述第二矩形网格内部，所述其它形状的等效密度ρ0，以及所述第二矩形网格的等效线宽Lw和等效间距Ls；针对所述第二矩形网格集合内的每个第二矩形网格，根据所述等效密度ρ0、等效线宽Lw和等效间距Ls，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域。2.根据权利要求1所述的CMP缺陷预测方法，其特征在于，所述提供芯片待研磨物理层的物理版图数据及其网格化的图形特征参数，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，包括：提供芯片待研磨物理层的物理版图数据；根据所述芯片的工艺值，设置所述物理版图的网格化图形特征参数的初始值Lw00和Ls00，并根据公式(1)和公式(2)，依次计算出图形特征参数的步进值；Lwij＝Lw00+i×ΔL(1)Lsij＝Ls00+j×ΔL(2)其中，Lw00为设计工艺的最小等效线宽，Ls00为设计工艺的最小等效间距，将等效线宽和等效间距分别作为直角坐标系的横纵坐标轴，横纵坐标轴的单位长度为计算平台的精度值△L，i和j为横纵坐标轴上的任意整数，Lwij为等效线宽的步进值，Lsij为等效间距的步进值，一组图形特征参数的步进值包括一个等效线宽的步进值和一个等效间距的步进值；分别依次将每组图形特征参数的步进值代入常规CMP缺陷预测模型，循环进行常规CMP缺陷预测模拟，确定出产生CMP缺陷时，第一多边形之间的间距阈值d，所述间距阈值d为，经过常规CMP模拟后，出现CMP缺陷时的网格等效间距的最小值。3.根据权利要求2所述的CMP缺陷预测方法，其特征在于，所述根据所述物理版图和所述间距阈值d，在所述物理版图上，提取出多个第一矩形，得到第一矩形集合，包括：将所述物理版图内的第一多边形集合内部的多边形边界外扩d/2的长度，得到第二多边形集合；在所述物理版图的整个布图范围内，去除所述第二多边形集合的区域，得到第三多边形集合；将所述第三多边形集合内部的第三多边形边界外扩d/2的长度，得到第四多边形集合，所述第四多边形集合所在的区域为CMP工艺后易产生缺陷的区域；将所述第四多边形集合中的第四多边形进行矩形化处理，得到所述第一矩形集合。4.根据权利要求3所述的CMP缺陷预测方法，其特征在于，所述将所述第四多边形集合中的多边形进行矩形化处理，具体为：按照划分出的矩形数量最少且每个矩形区域面积最大化的原则，将所述第四多边形集合中的非矩形的不规则多边形划分为多个矩形，划分出的多个矩形之间无重叠区域。5.根据权利要求4所述的CMP缺陷预测方法，其特征在于，所述计算出所述第二矩形网格内部，所述其它形状的等效密度，以及所述第二矩形网格的等效线宽和等效间距，包括：计算出所述第二矩形网格的面积M1，以及位于所述第二矩形网格内部的第一多边形区域的面积之和M2；根据公式(3)计算所述等效密度ρ0，根据公式(4)，计算所述等效线宽Lw，所述等效间距Ls为所述第二矩形网格的短边长度。6.根据权利要求5所述的CMP缺陷预测方法，其特征在于，所述根据所述等效密度、等效线宽和等效间距，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的相关参数，并标记出缺陷区域，具体为：根据所述等效密度、等效线宽和等效间距，根据常规CMP模型的公式，计算出所述第二矩形网格内部缺陷的大小和位置；判断所述缺陷的大小和形状是否超出了所述芯片工艺容忍度的范围，若是，则在所述第二矩形网格内标记出所述缺陷的大小和位置。7.根据权利要求1所述的CMP缺陷预测方法，其特征在于，对金属层...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹鹤，陈岚，张贺，
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