[发明专利]一种化学机械研磨缺陷检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺和版图设计技术领域，具体涉及一种化学机械研磨的缺陷检测方法。

背景技术

集成电路(Integrated Circuit，IC)的制造简单来说即是按照特定次序将金属、电介质和其他材料沉积到硅片的表面，从而形成层状三维立体金属结构，并构成具有特定功能的电子电路。这种三维金属结构的制备过程是堆垛式的，即在制造完成一层结构后，在其基础之上制造下一层结构。因此，在每层金属结构的制造中，必须确保已完成结构表面具有较好的平整度。如果表面的平整度不好，会影响到下一步光刻中所要求的聚焦深度水平，从而降低良率。

化学机械抛光工艺(Chemical Mechanical Polishing，CMP)一直被公认为是超大规模电路制造工艺中最好的芯片表面全局平坦化方法。CMP技术的材料去除机理来说是借助抛光液的化学腐蚀作用以及超微粒子的机械研磨作用在被研磨的介质表面上形成光洁平坦表面。但是，当电路工艺节点降低到90nm以下，尤其到65nm和45nm以下时，CMP过程之后的表面厚度对底层介质形貌的依赖问题突显出来。由于不同介质(如金属和氧化物)具有不同的材料特性，它们在CMP过程中具有不同的材料去除速率。因此，CMP工艺本身将带来一个重要缺陷：金属碟形(dishing)。这种缺陷与版图图形特征如金属线宽和线间距密切相关，是影响芯片表面平坦化程度的主要因素，其影响在45nm以下节点工艺中尤为重要。

目前，对于以上提到的金属碟形CMP工艺缺陷主要通过冗余金属填充技术来解决。但是，冗余金属的大量填充会导致互连线的耦合电容和总电容增加，从而影响互连延迟，降低产品良率。

发明内容

本发明提供一种化学机械研磨缺陷检测方法，以在版图设计阶段最小化化学机械研磨工艺缺陷区域面积，从而减小冗余金属填充数量，提高产品优良率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种化学机械研磨缺陷检测方法，所述检测方法包括：

提取CMP工艺前的材料结构信息；

确定CMP相关工艺参数；

建立符合CMP去除机理的CMP预测模型；

进行CMP缺陷检测版图设计，确定CMP工艺缺陷产生条件。

优选地，所述材料结构信息具体包括不同材料的厚度。

优选地，所述CMP相关工艺参数包括：压力P₀、CMP运行时间、不同材料的去除速率MRR、以及研磨垫与晶圆的相对移动速度V。

优选地，所述建立符合CMP去除机理的CMP预测模型具体包括：

建立材料去除模型；

确定所述去除模型表面的压力分布；

根据所述材料结构信息、所述去除模型表面的压力分布、以及CMP运行时间确定在不同阶段的不同材料去除情况；

根据所述不同材料去除情况，计算CMP后的蝶形缺陷。

优选地，所述进行CMP缺陷检测版图设计，确定CMP工艺缺陷产生条件具体包括：

设定左下角的起始网格线宽W₁₁和间距S₁₁；

确定网格最大线宽W_T、网格最大间距S_T；

设定相邻网格线宽增长步长ΔW、相邻网格间距增长步长ΔS；

生成CMP缺陷检测版图，利用所述CMP预测模型运算所述CMP缺陷检测版图，得出较大蝶形缺陷，从而确定CMP工艺缺陷产生条件。

优选地，所述CMP缺陷检测版图的总网格数为：

优选地，所述利用所述CMP预测模型运算所述CMP缺陷检测版图， 得出较大蝶形缺陷具体包括：

由CMP缺陷检测版图的线宽W与间距S确定去除模型表面的压力分布，再根据所述材料结构信息、去除模型表面的压力分布、以及CMP运行时间确定在不同阶段的不同材料的去除情况，根据所述不同材料去除情况计算得出较大蝶形缺陷。

优选地，所述CMP工艺缺陷产生条件为在所述较大蝶形缺陷下，临界区域的线宽W_L值和临界区域的间距S_L值。

优选地，所述方法还包括：

将所述CMP工艺缺陷产生条件加入版图设计规则。

本发明的有益效果在于：