一种铝栅CMP协同计算模型的仿真及优化方法技术

本发明专利技术提供了一种铝栅CMP协同计算模型的仿真及优化方法，其仿真步骤包括：获取铝栅初始高度；依据所述铝栅初始高度，采用铝栅CMP压力分布精确计算模型获取研磨垫和铝栅表面间的压力分布；向铝栅CMP协同计算模型中输入至少包括获得所述研磨垫和铝栅表面间的压力分布的模型参数，其中，所述铝栅CMP协同计算模型由所述铝栅CMP压力分布精确计算模型和铝栅CMP化学反应动力学模型确定；采用所述铝栅CMP协同计算模型并依据所述模型参数进行预定时间段的仿真，得到所述铝栅研磨后的高度。该仿真方法从本质上揭示出铝栅CMP的工作原理，得到的仿真结果更接近实际，更加准确。此外，该优化方法可辅助工艺快速优化工艺参数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造工艺和化学机械研磨(CMP)建模技术及其应用领域，尤其涉及一种铝栅CMP协同计算模型的仿真及优化方法。
技术介绍
化学机械研磨(CMP)作为可制造性设计及集成电路工艺研发中实现芯片表面平坦化的超精细加工技术，其模拟仿真方法对CMP工艺和集成电路版图可制造性设计分析起着重要的指导作用。目前，32/28纳米节点的主流工艺技术是高介电常数栅电介质和金属栅极技术(HKMG)，其中，铝栅技术是较为先进的技术。然而，目前对铝金属栅研磨机理尤其是研磨液化学性质对其研磨性能的影响等反应机理不甚了解，多批次多芯片的测试实验往往也不是同一时间进行，不同时间节点CMP研磨设备的易耗品使用寿命不同，导致反应工艺特征的研磨率特征曲线差异巨大，不同时间不同工艺条件下的测量数据往往不具有可比性，因此，现有CMP模型的准确性受到严峻挑战，以此为基础的模拟方法的准确性不能保证，仿真结果也不一定准确。此外，现有技术中优化工艺参数如外部压力或研磨液参数时，需要工程师反复做大量实验，才能选出最优的工艺条件，而这种优化工艺参数的方法效率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种铝栅CMP协同计算模型的仿真及优化方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用了如下技术方案—种铝栅CMP协同计算模型的仿真方法，包括步骤获取铝栅初始表面高度；依据所述铝栅初始表面高度，采用铝栅CMP压力分布精确计算模型获取研磨垫和铝栅间的压力分布P(x，y，t)；向铝栅CMP协同计算模型中输入模型参数，其中，所述铝栅CMP协同计算模型由所述铝栅CMP压力分布精确计算模型和铝栅CMP化学反应动力学模型确定；所述模型参数至少包括研磨垫材料属性参数、CMP工艺参数以及化学动力学参数,所述CMP工艺参数至少包括所述外部压力PO ；采用所述铝栅CMP协同计算模型并依据所述模型参数进行预定时间段的仿真，预测所述铝栅研磨后的表面高度；其中，所述铝栅CMP协同计算模型为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝栅CMP协同计算模型的仿真方法，其特征在于，包括步骤：获取铝栅初始表面高度；依据所述铝栅初始表面高度，采用铝栅CMP压力分布精确计算模型获取研磨垫和铝栅间的压力分布p(x,y,t)；向铝栅CMP协同计算模型中输入模型参数，其中，所述铝栅CMP协同计算模型由所述铝栅CMP压力分布精确计算模型和铝栅CMP化学反应动力学模型确定；所述模型参数至少包括研磨垫材料属性参数、CMP工艺参数以及化学动力学参数，所述CMP工艺参数至少包括所述外部压力p0；采用所述铝栅CMP协同计算模型并依据所述模型参数进行预定时间段的仿真，预测所述铝栅研磨后的表面高度；其中，所述铝栅CMP协同计算模型为：MRR(x,y,t)=Mρ0(k60k2p(x,y,t)/p0+k2k3[Oxi](x,y,t))(k4[CA](x,y,t)+k50p(x,y,t)/p0)k2k3[Oxi](x,y,t)+(k2+k1[In](x,y,t))(k4[CA](x,y,t)+k50p(x,y,t)/p0);所述铝栅CMP压力分布精确计算模型为：w(x,y,t)=1-υ2πE∫Ip(x,y,t)1(x-ξ)2+(y-η)2dξdηg(x,y,t)＝h(x,y,t)+w(x,y,t)?c≥0,(x,y,t)∈ICg(x,y,t)＝0,p(x,y,t)＞0,(x,y,t)∈ICg(x,y,t)＞0,p(x,y,t)＝0,F0(t)＝∫Ip(x,y,t)dxdy；所述铝栅CMP化学反应动力学模型为：MRR(x,y,t)=Mρ0(K6K2+K2K3[Oxi](x,y,t))(k4[CA](x,y,t)+k5)k2k3[Oxi](x,y,t)+(k2+k1[In](x,y,t))(k4[CA](x,y,t)+k5);其中，MRR(x，y，t)为铝栅研磨去除率，M为铝的原子质量，ρ0为铝的密度，[Oxi](x，y,t)为研磨液中氧化剂的浓度，[In](x，y,t)为研磨液中抑制剂的浓度，[CA](x，y,t)为研磨液中螯合剂的浓度，ki(i＝1,…,6)为化学反应速率常数，k50为研磨粒子去除氧化膜、螯合物等的反应速率常数，k60为研磨粒子去除铝单质的反应速率常数，p0为外部压力，x为选定坐标系沿x轴方向的坐标值，y为选定坐标系沿y轴方向的坐标值，t为铝栅CMP的仿真时间,w(x，y，t)是研磨垫的表面 形变，υ是研磨垫的泊松比，E是研磨垫的弹性模量，g(x,y,t)是形变后研磨垫和铝栅表面之间的间隔，h(x,y,t)是研磨垫和铝栅表面之间的初始间隔，c是研磨垫沿外加载荷方向的整体位移，IC是研磨垫和铝栅表面的接触表面积，F0(t)是t时刻的外加载荷，I是整个铝栅表面积,ξ、η均为积分变量。FDA00002665130100013.jpg...

【技术特征摘要】
1.一种铝栅CMP协同计算模型的仿真方法，其特征在于，包括步骤 获取铝栅初始表面高度； 依据所述铝栅初始表面高度，采用铝栅CMP压力分布精确计算模型获取研磨垫和铝栅间的压力分布P(x, y, t)； 向铝栅CMP协同计算模型中输入模型参数，其中，所述铝栅CMP协同计算模型由所述铝栅CMP压力分布精确计算模型和铝栅CMP化学反应动力学模型确定；所述模型参数至少包括研磨垫材料属性参数、CMP工艺参数以及化学动力学参数,所述CMP工艺参数至少包括所述外部压力P0 ； 采用所述铝栅CMP协同计算模型并依据所述模型参数进行预定时间段的仿真，预测所述铝栅研磨后的表面高度； 其中，所述铝栅CMP协同计算模型为 ■5 所述铝栅CMP压力分布精确计算模型为 wix^j)=1—^^ p(x,y,t) .1 ξ η πΕ^(χ-ξΥ +{y-ηΥ g (X，y, t) = h (χ, y, t) +w (χ, y, t) _c 彡 O, (χ, y, t) e Ic g (x, Y, t) = O, ρ (χ, y, t) > O, (χ, y, t) e Ic g (χ, y, t) > O, P (χ, y, t) = O, (χ, >·, O Ic F0 (t) =Z1P (χ, y, t) dxdy ； 所述铝栅CMP化学反应动力学模型为.….Pt) kIk:,[Οφ，<) + (/ + 々丨|/^](·ν,..V,I)χ/ 4[( ](χ, V,ι) + Α%) ' 其中，MRR(χ, y, t)为铝栅研磨去除率，M为铝的原子质量，P ^为铝的密度，[Oxi] (χ,y, t)为研磨液中氧化剂的浓度，[In] (x, y, t)为研磨液中抑制剂的浓度，[CA] (x, y, t)为研磨液中螯合剂的浓度，kji = I,…，6)为化学反应速率常数，k5(l为研磨粒子去除氧化膜、螯合物等的反应速率常数，k6(l为研磨粒子去除铝单质的反应速率常数，Ptl为外部压力，χ为选定坐标系沿χ轴方向的坐标值，y为选定坐标系沿I轴方向的坐标值，t为铝栅CMP的仿真时间，W(X, y, t)是研磨垫的表面形变，U是研磨垫的泊松比，E是研磨垫的弹性模量，g(x, Y, t)是形变后研磨垫和铝栅表面之间的间隔，h(x, y, t)是研磨垫和铝栅表面之间的初始间隔，c是研磨垫沿外加载荷方向的整体位移，I。是研磨垫和铝栅表面的接触表面积，F0 (t)是t时刻的外加载荷，I是整个铝栅表面积，ξ、Π均为积分变量。2.根据权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，在所述获取铝栅初始表面高度之前，还包括调整所述铝栅CMP协同计算模型中的所述CMP工艺参数以及化学动力学参数。3.根据权利要求2所述的仿真方法，其特征在于，调整所述铝栅CMP协同计算模型中的所述CMP工艺参数以及化学动力学参数具体为 设计铝栅CMP协同计算模...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐勤志，陈岚，方晶晶，
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：