[发明专利]一种金属栅表面形貌的计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造和电子设计自动化技术领域，特别涉及一种金属栅表面形貌的计算方法。

背景技术

随着集成电路制造工艺节点进入32nm及以下，传统的CMOS（ComplementaryMetal Oxide Semiconductor）器件尺寸减小技术路径面临技术瓶颈：一方面，不断减小的栅氧化层厚度导致越来越大的漏电流，增加了器件功耗，降低了器件性能和可靠性；另一方面，栅氧化层厚度也已接近极限，只剩下几层硅原子厚度的栅氧化层面临继续减薄就无硅可用的境地。为了保证在器件尺寸缩小的同时性能得到提高，同时确保漏电功耗在可接受的范围内，高k/金属栅（high k/metalgate）的新器件结构应运而生。

在高k/金属栅工艺中，通常需要两道化学机械抛光（chemical mechanicalpolishing，以下简称为CMP）工艺步骤。一道为第一层电介质（ILD0）CMP，用于去除栅上方的氧化物，为下面的冗余多晶硅栅刻蚀步骤做准备；另一道为金属栅CMP，在电极金属（如Al）等淀积后进行，去除多余的金属，同时为后续的工艺步骤提供一个平坦的表面。金属栅CMP工艺步骤的结果对后续工艺有着极大的影响，过度抛光会导致接触刻蚀时对源漏区域造成破坏，而抛光不足会导致器件间的短路，两者都会使得集成电路芯片无法工作，影响芯片良率。

同时，在高k/金属栅器件结构的金属栅CMP步骤中，不同的栅长、栅宽和栅与栅之间的间距都会影响CMP后的表面形貌，同时产生金属碟形和介质侵蚀等缺陷。另外，在复杂的集成电路设计中，虽然已经限制了严格的设计规则，但是栅的几何参数仍然能够在一定的范围内变化，从而在制造过程中影响CMP后硅片的表面形貌，使得在芯片的不同位置有着不同的高度，对后续工艺步骤如光刻、刻蚀等造成不良影响从而影响芯片良率。

发明内容

本发明实施例提供了一种金属栅表面形貌的计算方法，能够在芯片设计过程中对所设计的金属栅结构CMP后的表面形貌进行预测，并可针对可能出现的问题提前加以修改，有效地提高芯片良率。

本发明实施例提供了一种金属栅表面形貌的计算方法，包括：获得所述金属栅表面形貌的结构参数信息；根据所述结构参数信息，获得所述金属栅表面形貌的版图信息；获得所述金属栅表面形貌的测量参数信息；根据所述版图信息和所述测量参数信息，建立金属栅表面形貌参数预测模型；根据所述预测模型计算所述金属栅表面形貌在化学机械研磨之后的表面形貌参数。

进一步的，所述方法还包括：所述获得所述金属栅表面形貌的结构参数信息，包括：获得所述金属栅的栅长、栅宽和栅间距之间的不同组合。

进一步的，所述方法还包括：所述获得所述金属栅表面形貌的测量参数信息，包括：获得所述金属栅的碟形信息、介质侵蚀信息和/或介质厚度信息。

进一步的，所述方法还包括：所述建立金属栅表面形貌参数预测模型，包括：建立金属栅表面形貌的压力分布模型、材料去除率模型和/或拟合模型。

进一步的，所述方法还包括：所述建立金属栅表面相貌的拟合模型，包括：

根据所述版图信息和所述测量参数信息，获得拟合信息；其中，所述拟合信息为采用模拟值和实际测量值均方根最小的因子量值。

进一步的，所述方法还包括：所述获得所述金属栅表面形貌的测量参数信息，包括：

通过原子力显微镜扫描测量和/或扫描电子显微镜切片测量方法获得所述测量参数信息。

本发明实施例通过获得金属栅表面形貌的版图信息和测量参数信息，进而建立金属栅表面形貌参数预测模型，通过预测模型能够在芯片设计过程中对所设计的金属栅结构CMP后的表面形貌进行预测，并可针对可能出现的问题提前加以修改，从而提高了芯片良率。

附图说明

图1为本发明实施例中一种金属栅表面形貌的计算方法的流程图；

图2为本发明实施例中的一种金属栅表面形貌结构参数示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过获得金属栅表面形貌的版图信息和测量参数信息，进而建立金属栅表面形貌参数预测模型，通过预测模型能够在芯片设计过程中对所设计的金属栅结构CMP后的表面形貌进行预测，得到金属栅的碟形形貌和金属栅栅间介质的侵蚀形貌，从而能够找出设计中可能会在CMP工艺步骤后出现问题的区域，如金属栅碟形量值过大等区域，提供给设计者加以改进，从而避免了在制造过程中出现相应的问题，从而提高了产品的良率。

如图1所示，本发明实施例提供了一种金属栅表面形貌的计算方法，所述方法具体包括：