用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及半导体领域，更具体涉及用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的系统和方法。一种用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的计算设备实现的方法主要包括以下步骤：接收在工艺编辑器中针对待虚拟制造的半导体器件结构进行的对工艺序列的选择，所述工艺序列包括用户指定的回流焊建模步骤。回流焊建模步骤生成回流焊数据。此外，所述方法包括导出或显示从回流焊建模步骤生成的回流焊数据。本发明专利技术使得虚拟制造环境能够对金属回流焊建模以重新填充在小沟槽或通孔中沉积金属期间出现的意外的接缝或空隙；还使得能够对用于凸块/焊球形成的金属回流焊进行仿真；还使得虚拟制造环境能够对材料回流焊进行建模以使材料表面光滑。

【技术实现步骤摘要】
用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的系统和方法
本专利技术总体上涉及半导体技术，更具体涉及用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的系统和方法。
技术介绍
集成设备制造商(IDM)和独立代工厂的半导体开发组织花费大量资源来开发用于从晶片(“晶片”是半导体材料的薄片，晶片通常但不总是由硅晶体构成)制造他们所销售的芯片(集成电路(IC))的集成的工艺操作序列。大部分资源用在了制造实验晶片和相关的测量、量测(metrology,“量测”是指在半导体行业中进行的专用类型的测量)及表征结构上，所有这些的目的是为了确保集成工艺产生所需的半导体器件结构。这些实验晶片用于试错方案以开发用于制造器件结构的单独过程，以及用于开发整个集成的工艺流程。由于先进技术节点工艺流程的复杂性不断提高，大部分的实验性制造执行会导致负面的或无效的表征结果。这些实验性制造执行持续时间长，在“fab”(制造环境)中持续数周至数月，且价格昂贵，因为每个实验晶片可能花费3,000美元-10,000美元。包括FinFET、TriGate、High-K/Metal-Gate、嵌入式存储器和高级图案化在内的最近的半导体技术进步极大地增加了集成半导体制造工艺的复杂性。使用这种试错实验方法的技术开发的成本和持续时间同时增加。半导体器件结构的虚拟制造环境提供了一种平台，该平台以相比于传统的试错物理实验而言更低的成本和更高的速度来执行半导体工艺开发。与传统的CAD和TCAD环境不同，虚拟制造环境能够对集成工艺流程进行虚拟建模，并预测包括完整技术套件的所有器件和电路的完整3D结构。虚拟制造以其最简单的形式可以描述为：将集成工艺序列的描述与呈2D设计数据(掩码或布局)形式的主题设计相结合，并生成可预测从实际/物理制造过程中预期得到的结果的3D结构模型。3D结构模型包括由多层材料、植入物、扩散物等构成的几何精确的3D形状，其包括芯片或芯片的一部分。虚拟制造以主要为几何的方式进行，但是所涉及的几何形状受到制造工艺的物理原理限制。通过在结构化的抽象级别(而不是基于物理的仿真)执行建模，可以显著地加速结构模型的构建，从而使得实现在电路级别的面积规模上进行完整的技术建模。因此，使用虚拟制造环境提供了对工艺假设的快速验证，以及对集成工艺序列和2D设计数据之间复杂相互关系的可视化。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供在虚拟制造环境中执行回流焊建模(reflowmodeling)的能力。更具体地，实施方式使得虚拟制造环境能够对金属回流焊建模以重新填充在小沟槽或通孔中沉积金属期间出现的意外的接缝或空隙。实施方式还使得能够对用于凸块/焊球形成的金属回流焊进行仿真。实施方式还使得虚拟制造环境能够对材料回流焊进行建模以使材料表面光滑(例如在制造圆形Si纳米线时)。在一个实施方式中，一种用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的计算设备实现的方法包括以下步骤：接收在工艺编辑器中针对待虚拟制造的半导体器件结构进行的对工艺序列的选择，所述工艺序列包括用户指定的回流焊建模步骤。该回流焊建模步骤指示在工艺序列期间用于执行回流焊建模的点。该方法还通过计算设备进行虚拟制造执行，所述虚拟制造执行通过使用工艺序列和2D设计数据对用于物理制造半导体器件结构的集成工艺流程进行建模，以对为了物理制造半导体器件结构而执行的图案化、材料添加和材料去除步骤进行仿真。虚拟制造执行会执行工艺序列直到回流焊建模步骤，并建立半导体器件结构的3D结构模型。该3D结构模型可预测半导体器件结构的物理制造结果。虚拟制造执行进一步在3D结构模型的区域内执行回流焊建模步骤。回流焊建模步骤生成回流焊数据(reflowdata)。此外，所述方法包括导出或显示从回流焊建模步骤生成的回流焊数据。在另一实施方式中，一种用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的系统包括：配备有一个或多个处理器并被配置为生成虚拟制造环境的至少一个计算设备，所述虚拟制造环境包括回流焊建模模块。回流焊建模模块在执行时接收在工艺编辑器中针对待虚拟制造的半导体器件结构进行的对工艺序列的选择。工艺序列包括用户指定的回流焊建模步骤，该回流焊建模步骤指示在工艺序列期间用于执行回流焊建模的点。所述回流焊建模模块在执行时还通过计算设备进行虚拟制造执行，所述虚拟制造执行通过使用工艺序列和2D设计数据对用于物理制造半导体器件结构的集成工艺流程建模，以对为了物理制造半导体器件结构而执行的图案化、材料添加和材料去除步骤进行仿真。虚拟制造执行会执行工艺序列直到回流焊建模步骤。工艺序列的执行建立半导体器件结构的3D结构模型。该3D结构模型可预测半导体器件结构的物理制造结果。虚拟制造执行进一步在3D结构模型的区域内执行回流焊建模步骤，该回流焊建模步骤生成回流焊数据。所述系统还包括与所述至少一个计算设备通信的显示表面。该显示表面被配置为显示回流焊数据。附图说明并入本说明书中并构成本说明书一部分的附图示出了本专利技术的一个或多个实施方式，并且与说明书一起有助于解释本专利技术。在附图中：图1示出适于实践本专利技术实施方式的示例性虚拟制造环境；图2示出由虚拟制造环境提供的示例性虚拟制造控制台；图3示出由虚拟制造环境提供的示例性布局编辑器；图4示出由虚拟制造环境提供的示例性工艺编辑器；图5示出由虚拟制造环境提供的示例性3D查看器；图6示出在虚拟制造环境中执行以建立并进行虚拟实验的示例性步骤序列，所述虚拟实验生成用于多个半导体器件结构模型的虚拟量测测量数据；图7示出用于提供工艺参数的示例性参数浏览器视图，所述工艺参数用于由虚拟制造环境提供的虚拟实验；图8示出由虚拟制造环境提供的虚拟实验中生成的虚拟量测数据的示例性表格格式显示；图9示出由虚拟制造环境提供的虚拟实验中生成的虚拟量测数据的示例性图形显示；图10A示出圆形边界的基于体素的示例性表示；图10B示出通过调整体素尺寸解决的示例性阶梯效应；图11示出在半导体器件制造期间由沟槽中的金属沉积而产生的示例性空隙；图12示出示例性实施方式中用于对金属回流焊建模的序列；图13A提供了在示例性实施方式中对材料回流焊建模的效果的图示；图13B提供了在示例性实施方式中用于Si(硅)纳米线的材料回流焊建模的效果的图示；图14示出了在示例性实施方式中的体素numpy阵列，该体素numpy阵列对应于在沉积步骤之后的3D模型的一部分，其中沟槽中的金属中含有空隙。图15示出了在示例性实施方式中执行的示例性界面识别；图16A至图16C示出了在示例性实施方式中在回流焊建模期间执行的示例性表面曲率计算；图17A至图17B示出了在示例性实施方式中在回流焊建模期间执行的示例性网状识别操作；图18示出在示例性实施方式中执行的体素替换；图19示出了示例性的用户界面，该用户界面适于将回流焊建模步骤添加到工艺序列中并选择用于图13A和图13B的材料回流焊的参数；图20示出在示例性实施方式中针对焊料/球形成而建模的示例性金属回流焊；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非暂时性介质，其具有用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的计算机可执行指令，所述指令在被执行时导致至少一个计算设备执行以下操作：/n接收在工艺编辑器中针对待虚拟制造的半导体器件结构进行的对工艺序列的选择，所述工艺序列包括用户指定的回流焊建模步骤，所述回流焊建模步骤指示在所述工艺序列期间用于执行回流焊建模的点；/n通过所述计算设备进行虚拟制造执行，所述虚拟制造执行通过使用工艺序列和2D设计数据对用于物理制造半导体器件结构的集成工艺流程建模，以对为了物理制造半导体器件结构而执行的图案化、材料添加和材料去除步骤进行仿真，所述虚拟制造执行用于：/n执行所述工艺序列直到所述回流焊建模步骤，所述执行建立所述半导体器件结构的3D结构模型，所述3D结构模型预测所述半导体器件结构的物理制造结果，以及/n在所述3D结构模型的区域内执行所述回流焊建模步骤，所述回流焊建模步骤生成回流焊数据；以及，/n导出或显示从回流焊建模步骤生成的所述回流焊数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种非暂时性介质，其具有用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的计算机可执行指令，所述指令在被执行时导致至少一个计算设备执行以下操作：
接收在工艺编辑器中针对待虚拟制造的半导体器件结构进行的对工艺序列的选择，所述工艺序列包括用户指定的回流焊建模步骤，所述回流焊建模步骤指示在所述工艺序列期间用于执行回流焊建模的点；
通过所述计算设备进行虚拟制造执行，所述虚拟制造执行通过使用工艺序列和2D设计数据对用于物理制造半导体器件结构的集成工艺流程建模，以对为了物理制造半导体器件结构而执行的图案化、材料添加和材料去除步骤进行仿真，所述虚拟制造执行用于：
执行所述工艺序列直到所述回流焊建模步骤，所述执行建立所述半导体器件结构的3D结构模型，所述3D结构模型预测所述半导体器件结构的物理制造结果，以及
在所述3D结构模型的区域内执行所述回流焊建模步骤，所述回流焊建模步骤生成回流焊数据；以及，
导出或显示从回流焊建模步骤生成的所述回流焊数据。


2.根据权利要求1所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤执行：
界面识别；
表面曲率计算；和
网状识别。


3.根据权利要求2所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤进一步执行：
所述3D结构模型中的体素替换。


4.根据权利要求1所述的介质，其中，所述用户指定的回流焊建模步骤包括用户指定参数，所述用户指定参数指示待操作的晶片和用于回流焊的材料。


5.根据权利要求1所述的介质，其中，所述用户指定的回流焊建模步骤包括用户指定参数，所述用户指定参数指示待用于表面曲率计算的半径。


6.根据权利要求1所述的介质，其中，所述用户指定的回流焊建模步骤包括指示表面接触角的用户指定参数。


7.根据权利要求1所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤被迭代地执行，并且所述用户指定的回流焊建模步骤包括限定每个循环的回流焊总体积的用户指定参数。


8.根据权利要求1所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤用于对金属回流焊建模，所述金属回流焊用于修复通孔或沟槽中由金属沉积引起的空隙。


9.根据权利要求1所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤用于对用于凸块/焊球形成的金属回流焊建模。


10.根据权利要求1所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤用于对用于Si纳米线形成的Si回流焊建模。


11.根据权利要求1所述的介质，其中，所述回流焊建模步骤用于对用于透镜形成的热回流焊或用于平坦化材料的表面平滑进行建模。


12.一种用于在虚拟制造环境中执行回流焊建模的计算设备实现的方法，所述方法包括：
接收在工艺编辑器中针对待虚拟制造的半导体器件结构进行的对工艺序列的选择，所述工艺序列包括用户指定的回流焊建模步骤，所述回流焊建模步骤指示在所述工艺序列期间用于执行回流焊建模的点；
通过计算设备进行虚拟制造执行，所述虚拟制造执行通过使用工艺序列和2D设计数据对用于物理制造所述半导体器件结构的集成工艺流程建模，以对为了物理制造半导体器件结构而执行的图案化、材料添加和材...

【专利技术属性】
技术研发人员：王青鹏，黄仕澔，陈育德，约瑟夫·欧文，
申请(专利权)人：科文托尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US