CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法及仿真系统技术方案

本发明专利技术公开了一种CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法及仿真系统，该方法包括：建立研磨液、研磨粒子、研磨垫与芯片表面间相互作用的动力学模型；根据动力学模型，获取研磨垫与芯片表面间的接触应力、研磨液在芯片表面的第一浓度分布、研磨粒子在芯片表面的第二浓度分布和研磨垫与芯片表面间的温度分布；根据接触应力、第一浓度分布、第二浓度分布和温度分布，计算芯片表面的研磨率；根据研磨率与芯片表面形貌的函数关系，建立CMP芯片表面形貌仿真模型。本发明专利技术提出的CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法及基于其的仿真系统，可以实现芯片表面形貌的跨尺度精确仿真。

【技术实现步骤摘要】
CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法及仿真系统
本专利技术涉及化学机械研磨仿真建模
，具体涉及一种CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法及仿真系统。
技术介绍
化学机械研磨(ChemicalMechanicalPlanarization，CMP)自引入集成电路制造领域以后，在前道器件工艺(浅沟道隔离、金属栅等)和后道工艺(铜互连)中得到了广泛应用。CMP的作用主要在于为后续制造工艺提供超净光滑表面，从而降低电路表面不平坦性对光刻聚焦深度水平和良率的不良影响。在CMP过程中，晶圆表面、研磨粒子、研磨垫及研磨液是相互影响的，研磨液的化学反应实现了晶圆表面的化学改性，研磨垫和研磨粒子对晶圆表面的接触作用实现了晶圆表面材质的机械去除，研磨液的流动传质则可以加速研磨液的化学反应进程，有助于研磨速率的提高。晶圆表面、研磨粒子、研磨垫及研磨液之间的多物理协同作用使得晶圆表面不断被去除，从而逐渐实现平坦化，满足后续电路制作的需求。然而，人们对晶圆表面、研磨粒子、研磨垫及研磨液间的多体协同作用不甚了解，CMP的表面平坦性控制极其困难。此外，设计芯片表本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法，包括：/n建立研磨液、研磨粒子、研磨垫与芯片表面间相互作用的动力学模型；/n根据所述动力学模型，获取所述研磨垫与所述芯片表面间的接触应力、所述研磨液在所述芯片表面的第一浓度分布、所述研磨粒子在所述芯片表面的第二浓度分布和所述研磨垫与所述芯片表面间的温度分布；/n根据所述接触应力、所述第一浓度分布、所述第二浓度分布和所述温度分布，计算所述芯片表面的研磨率；以及/n根据所述研磨率与所述芯片表面形貌间的函数关系，建立所述CMP芯片表面形貌仿真模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种CMP芯片表面形貌仿真模型的实现方法，包括：
建立研磨液、研磨粒子、研磨垫与芯片表面间相互作用的动力学模型；
根据所述动力学模型，获取所述研磨垫与所述芯片表面间的接触应力、所述研磨液在所述芯片表面的第一浓度分布、所述研磨粒子在所述芯片表面的第二浓度分布和所述研磨垫与所述芯片表面间的温度分布；
根据所述接触应力、所述第一浓度分布、所述第二浓度分布和所述温度分布，计算所述芯片表面的研磨率；以及
根据所述研磨率与所述芯片表面形貌间的函数关系，建立所述CMP芯片表面形貌仿真模型。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法为多尺度实现方法，所述多尺度包括粒子级、特征级、芯片级和晶圆级。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，获取所述研磨垫与所述芯片表面间的接触应力包括：
将所述芯片表面分为多个网格，计算每个网格中研磨垫与芯片表面间的接触应力：






其中，P0为外部应力，A0为芯片面积，Ai，j为每个网格的面积，Pi，j为每个网格的接触应力，hi，j为芯片表面与参考平面间的距离，k0为模型参数，N为网格数，i，j为网格指标，δi，j为接触因子，C为接触状态。


4.根据权利要求3所述的方法，其中，每个网格内的所述接触应力为：
在一个网格内，所述芯片表面为单一材质，且所述研磨垫与所述芯片表面不充分接触的情况下，接触部分为芯片上表面，未接触部分为芯片下表面，该网格的接触应力为：



其中，W和S是网格内图形的线宽和间距，λ为淀积因子，Ph是芯片上表面的接触应力，Pl是芯片下表面的接触应力；
在一个网格内，所述芯片表面为单一材质，且所述研磨垫与所述芯片表面充分接触的情况下，该网格的接触应力为：



其中，E和H0为研磨垫的弹性模量和硬度，hs为阶梯高度；以及
在一个网格内，所述芯片表面包括不同材质，且所述研磨垫与所述芯片表面充分接触的情况下，该网格的接触应力为：





5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勤志，陈岚，曹鹤，刘建云，
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