专利名称：一种用冗余金属填充实现版图密度均匀化的预处理方法
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，具体涉及一种用冗余金属填 充实现版图密度均勻化的预处理方法。
背景技术：
通常来说，集成电路的制造过程中涉及一系列的分层过程，在这些过程中，金属， 电解质，和其他材料被施加到硅片的表面，以形成分层的互连结构。集成电路通常包括多层 电路，每一层电路之间又有多条穿过多个用金属填充通孔相连的层的金属线。因此，在制造 过程中一个关键的步骤在于形成互连结构，该结构将集成电路的各层之间连接起来，使得 集成电路具有很高的复杂性和电路密度。按照摩尔定律，集成电路制造技术以每18个月集成度提高一倍的速度发展，但当 集成电路的特征尺寸降到90nm以下的时候，集成电路antegrated Circuit, IC)制造技术 遇到了空前的挑战。尤其在65nm和45nm的半导体器件制造过程中，为了避免降低多层制 造工艺过程中的良品率，在每一层的制造中，使电路表面具有较好的平整度是十分重要的。 如果电路层表面的平整度不够好，势必会影响到光刻中所要求的聚焦深度水平，从而降低 良品率。平整度较好的电路可以确保金属互连结构在整个成型步骤中不会变形。为了获得制造多层集成电路所必须的平整度，使用化学机械抛光工艺来使得互连 介质层形貌平坦化。一般来说，化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，CMP)工 艺是一种研磨工艺，其借助抛光液的化学腐蚀作用以及超微粒子的研磨作用在被研磨的介 质表面上形成光洁平坦表面，被公认为是超大规模集成电路阶段最好的材料全局平坦化方 法。在过去的十年里，CMP —直都是多层金属工艺过程中的重要平坦化方法。然而，由 于CMP过程之后的表面厚度通常依赖底层的图案密度，因此而产生的变化可大于30%。CMP 所带来的两个重要问题是金属蝶形和氧化层侵蚀。造成这两个问题的原因是版形特 征，如金属密度、金属线宽和线间距。冗余金属填充作为版图后期处理的一个过程，可以用来减少由于图案依赖性引起 的CMP平整度问题。在CMP过程之前，将冗余金属填充物填到晶片上，从而使得IC芯片图 案的密度更加均勻。随着工艺节点的不断减小，电路中的单元越来越精细，如何在实际电路中快速有 效地实现冗余金属填充便成了一个关键的问题。因此，智能实现自动冗余金属填充显得极 其必要。自动金属的填充一般包括两个重要步骤第一步是版图密度均勻化，用来最小化金 属密度的差异；第二步是具体的冗余金属填充实现。现有技术中用于实现版图密度均勻化的方法有两种，其分别是线性规划和蒙特卡 洛算法。这两种方法主要是通过将版图网格化之后，通过运算将每个方格的密度填到最低 下限以上，从而达到满足密度的要求，但是这些方法的缺陷在于仅仅能够使得分块密度满 足最低密度要求，不能够实现很好的密度均勻化，局部较大的密度差导致CMP工艺后局部厚度的不均勻性，从而造成光刻工艺聚焦的问题，可制造性将面临严峻的挑战。
发明内容
为了解决布局布线之后出现的版图上金属线密度不均勻的问题，本发明提出了一 种用冗余金属填充实现版图密度均勻化的预处理方法，其中该方法包括一种用冗余金属填充实现版图密度均勻化的预处理方法，其特征在于，所述方法 包括以下步骤将版图进行网格化处理，使之形成多个等大小的分块；依次计算每个分块的密度；根据预设分块密度下限，将所述版图中所有分块的密度调整到所述预设分块密度 下限之上；将每个分块的密度调整到使之与周围相邻各个分块的密度差值在预设允许密度 波动值范围内；根据调整后的分块密度对所述版图进行冗余金属填充。本发明进一步包括步骤O)中计算每个分块的密度是通过CMP模拟工具来计算 的。本发明进一步包括其中步骤(3)中将版图中所有分块的密度调整到预设分块密 度下限之上包括以下步骤判断是否存在小于预设分块密度下限的分块存在；如果存在， 则将该分块的密度调整为所述预设分块密度下限。本发明进一步包括其中步骤中将每个分块的密度调整到使之与周围相邻各 个分块的密度差值在预设允许密度波动值范围内的步骤包括对于每个分块，得到与该分 块的周围相邻各分块密度的最大值，根据所述最大值调整该分块的密度与其周围相邻各分 块的密度差值在预设允许密度波动值范围内。本发明进一步包括其中根据所述最大值调整该分块的密度与其周围相邻各分块 的密度差值在预设允许密度波动值范围内的步骤包括将所述最大值与该分块密度进行比 较，判断所述最大值减去该分块密度的差值是否大于预设允许密度波动值，如果是，则将当 前分块密度大小调整为所述最大值减去预设允许密度波动值的差值，否则不做调整。本发明通过将所有分割的分块密度调整到预设密度窗口下限以上，然后通过将每 个分块与它周围相邻分块的密度差值限制在预设允许的密度波动范围以内，从而实现局部 区域密度的均勻化，再通过当前分块的移动实现全局密度的均勻化。
图1是本发明实施例将版图等面积网格化的示意图；图2是本发明实施例将版图中密度小于Dl的分块的密度调整为Dl的示意图；图3是本发明实施例局部均勻化处理之前的分块以及它周围相邻分块的密度情 况示意图；图4是本发明实施例局部均勻化处理之后的分块以及它周围相邻分块的密度情 况示意图；图5是本发明实施例用冗余金属填充实现版图密度均勻化的预处理方法的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
，对本发明的技术方案做详细说明。参见图5，本发明实施例提供了一种用冗余金属填充实现版图密度均勻化的预处 理方法，包括以下步骤步骤一设定预设分块密度下限D1，以及预设允许密度波动值AD ；步骤二 将版图网格化，等分为mXn个边长为a的小分块Tij (m, η均为大于1的 整数，1 <=i<=m，l<=j< = n)，参见图 1 ；步骤三利用CMP模拟工具计算每个分块的密度，记为Di j (1 < = i < = m，1 < = j < = η)；步骤四判断是否存在密度小于预设分块密度下限Dl的分块，如果有，将此分块 密度大小调整为D1，记为Ni j，参见图2 ；步骤五从版图左上方第一个分块开始，通过比较与其相邻的各分块的密度，得到 当前分块的相邻分块密度最大值Dmax ；(注意对于角落处分块的相邻分块为三个，边界处 分块的相邻分块为五个，中间处分块的相邻分块为八个，分别为左上，正上，右上，正右，右 下，正下，左下，正左)；步骤六将步骤五中求出的最大值Dmax与当前分块的密度进行比较，判断最大 值Dmax减去当前分块密度的差值是否大于AD，若大于则将当前分块密度大小调整为 (Dmax-AD)，记为Ni j，若小于或者等于则不做调整，参见图3和图4。步骤七重复步骤五和六，自左向右依次推进，到最右端自动跳入下一行，一直到 最右下角的分块计算完毕；步骤八调整后的密度Mj为在对版图进行冗余金属填充过程中的将要达到的目 标密度，从而保证版图的密度均勻性。本发明实施例通过将所有分割的分块密度调整到预设密度窗口下限以上，然后通 过将每个分块与它周围相邻分块的密度差值限制在预设允许的密度波动范围以内，从而实 现局部区域密度的均勻化，再通过当前分块的移动实现全局密度的均勻化。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
1.一种用冗余金属填充实现版图密度均勻化的预处理方法，其特征在于，所述方法包 括以下步骤将版图进行网格化处理，使之形成多个等大小的分块；依次计算每个分块的密度；根据预设分块密度下限，将所述版图中所有分块的密度调整到所述预设分块密度下限 之上；将每个分块的密度调整到使之与其周围相邻各个分块的密度差值在预设允许密度波 动值范围内；根据调整后的各分块密度对所述版图进行冗余金属填充。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中计算每个分块的密度是通过 化学机械研磨模拟工具来计算的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中将所述版图中所有分块的密 度调整到所述预设分块密度下限之上的步骤包括判断是否存在小于所述预设分块密度下 限的分块；如果是，则将该分块的密度调整为所述预设分块密度下限。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中将每个分块的密度调整到使 之与其周围相邻各个分块的密度差值在预设允许密度波动值范围内的步骤包括对于每个 分块，得到与该分块的周围相邻各分块密度的最大值，根据所述最大值调整该分块的密度 与其周围相邻各分块的密度差值在预设允许密度波动值范围内。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述最大值调整该分块的密度与 其周围相邻各分块的密度差值在预设允许密度波动值范围内的步骤包括将所述最大值与 该分块密度进行比较，判断所述最大值减去该分块密度的差值是否大于预设允许密度波动 值，如果是，则将当前分块密度大小调整为所述最大值减去预设允许密度波动值的差值，否 则不做调整。
全文摘要
本发明涉及一种用冗余金属填充实现版图密度均匀化的预处理方法，属于集成电路制造工艺和版图设计技术领域。本发明提供的方法通过预设分块密度下限和预设允许密度波动值，并将版图划分等大小的分块，然后利用设计规则检查工具决定每个分块的密度。首先将每个分块密度调整到密度下限以上，再通过将每一分块的密度与周围相邻分块密度差限制在预设允许波动值范围以内，从而减小了不同分块之间的密度差异，提高版图上金属线密度的均匀性，实现更好的平整性，提高了芯片质量。
文档编号G06F17/50GK102117348SQ20091031287
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者叶甜春, 周隽雄, 李志刚, 杨飞, 王强, 阮文彪, 陈岚 申请人:中国科学院微电子研究所