专利名称：冗余金属填充方法和集成电路版图结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路制造和电子设计自动化领域，具体涉及对集成电路版图进行冗余金属填充的方法和集成电路版图结构。
背景技术：
在集成电路antegrated Circuit, IC)制造过程中，金属、电介质和其他材料被采用如物理气相沉积、化学气相沉积在内的各种方法制作在硅片的表面，形成包括电子元件和元件之间的金属互连线的金属结构层，每层金属结构层之间用多个金属填充的通孔相连，使集成电路具有很高的复杂性和电路密度。在每一层金属结构层的制造中，为了保证金属结构层表面的平整度，通常使用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 工艺，借助抛光液的化学腐蚀作用以及超微粒子的研磨作用来平坦化金属和介质层表面。当集成电路工艺节点降低到90nm以下，尤其到65nm和45nm以下时，CMP过程之后的表面平整度对底层金属形貌的依赖问题凸显出来，由于底层金属形貌不同而产生的高度变化可大于30%。同时CMP工艺还带来金属和介质层表面形貌变化的问题，形成金属碟形和介质层侵蚀，这些问题也与集成电路版图中金属互连线宽和线间距有关。为了尽可能减少版图在CMP过程中各层电路表面平整度对底层金属形貌的依赖，目前通用的方法是在 CMP过程之前，在集成电路版图上的一些区域，例如在互连线密度较小的区域与互连线相距一定距离填充冗余金属，提高各层金属结构层在CMP过程后表面平整度。集成电路代工厂现有的冗余金属填充方法是在所有的区域内按照同一种填充模式进行填充，即每个区域填充多个具有同样的形状、大小和间距的冗余金属。在集成电路填充冗余金属，由于金属互连线间加入了多余的金属，使互连线间的电容增加。互连线间电容的增加会影响集成电路的信号完整性(Signal htegrity，SI)，进而导致集成电路的功能错误。随着集成电路工艺节点的不断减小，电路中的电子元件越来越精细，冗余金属的填充对互连线间电容的影响不容忽视。如何在实际电路中有针对性地进行冗余金属填充，使得集成电路在CMP过程后的厚度尽可能一致，并且将互连线间电容的增加量控制在可以接受的范围内成了一个关键的问题。而现有的目前通用的在每个区域填充多个具有同样的形状、大小和间距的冗余金属方法，只考虑CMP过程后的厚度一致性， 没有考虑互连线间电容的增加。申请人在研究过程中发现，采用目前通用的冗余金属填充方法，使互连线间电容增量可以达到极大的百分比，不能很好地满足互连线间电容的增量尽可能小的要求。
发明内容
为了解决集成电路填充冗余金属后互连线间电容增量过大的问题，本发明提出了一种在不同区域填充不同面积的冗余金属的方法。为了达到上述目的，本发明提供一种冗余金属填充方法，包括步骤提供待填充集成电路版图，所述集成电路版图包括至少一个金属结构层；
根据每个所述金属结构层的图形确定需要填充冗余金属的区域，所述区域分布有互连线；
在所述区域填充若干个冗余金属，所述若干个冗余金属中，包括第一冗余金属和第二冗余金属，每个所述第一冗余金属的填充面积大于每个所述第二冗余金属的填充面积，所述第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述互连线之间。
相应地，本发明还提供一种集成电路版图结构，包括至少一个金属结构层和若干个冗余金属，其中，
所述金属结构层中包括需要填充冗余金属的区域，所述区域包括互连线；
所述若干个冗余金属位于所述区域内，所述若干个冗余金属中包括第一冗余金属和第二冗余金属，每个所述第一冗余金属的填充面积大于每个所述第二冗余金属的填充面积，所述第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述互连线之间。
与现有技术相比，本发明具有下列优点
本发明提出了一种冗余金属填充方法，该方法的技术方案是在需要填充冗余金属的区域中填充若干个冗余金属，其中，靠近互连线的冗余金属的填充面积小于远离同一互连线的冗余金属的填充面积。与现有技术相比，采用本发明的填充冗余金属方法，实现集成电路版图厚度一致性的同时降低了集成电路互连线间电容的增加。在采用本方法制造的集成电路芯片，在确保芯片平坦性的同时能够确保芯片的功能不会因为冗余金属的引入而遭到破坏。
另外，本发明的方法在需要填充冗余金属的区域中填充面积大小不同的冗余金属，减少了冗余金属填充数量。现有填充冗余金属方法中需要填充大量冗余金属，使得掩膜数据量过大，增加了运算负担。与现有技术相比，本发明的方法的运算负担较小。
通过附图所示，本发明的上述及其他目的更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按照实际大小等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明冗余金属填充方法的流程图2为本发明实施例中需要填充冗余金属的区域示意图3为本发明实施例中填充冗余金属示意图4为与互连线距离较近位置填充正方形冗余金属示意图5为与互连线距离较远位置填充长方形冗余金属示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，所述示意图中的互连线和填充金属的示意图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。在平面图中，正方形冗余金属是指冗余金属填充占据的区域为正方形，长方形冗余金属是指冗余金属填充占据的区域为长方形。在实际集成电路制造完成后，冗余金属填充的空间为立体空间，冗余金属的截面为正方形或长方形。集成电路代工厂现有的冗余金属填充方法是在所有的区域内按照同一种填充模式进行填充，即每个区域填充多个具有同样的形状、大小和间距的冗余金属。申请人在研究过程中发现，目前通用的冗余金属方法填充后互连线间电容增量过大，有时可以达到极大的百分比，不能很好地满足集成电路在CMP过程后的厚度尽可能一致并且互连线间电容的增量尽可能小的要求。为了解决集成电路填充冗余金属后互连线间电容增量过大的问题，本发明提出了一种冗余金属填充方法，该方法的技术方案是在需要填充冗余金属的区域中填充若干个冗余金属，其中，靠近互连线的冗余金属的填充面积小于远离同一互连线的冗余金属的填充面积。与现有技术相比，采用本发明的填充冗余金属方法，实现集成电路版图厚度一致性的同时降低了集成电路互连线间电容的增加。在采用本方法制造的集成电路芯片，在确保芯片平坦性的同时能够确保芯片的功能不会因为冗余金属的引入而遭到破坏。另外，本发明的方法在需要填充冗余金属的区域中填充面积大小不同的冗余金属，减少了冗余金属填充数量。现有填充冗余金属方法中需要填充大量冗余金属，使得掩膜数据量过大，增加了运算负担。与现有技术相比，本发明的方法的运算负担较小。本发明的冗余金属填充方法的具体流程见图1，包括步骤步骤Sl，提供待填充集成电路版图，所述集成电路版图包括至少一个金属结构层。待填充集成电路版图可以包括一个或多个金属结构层，每个金属结构层中包括电子元件和元件之间的金属互连线。待填充集成电路版图可以为以电子设计自动化文件格式提供的版图，特别是以GDS格式提供的版图。步骤S2，根据每个所述金属结构层的图形确定需要填充冗余金属的区域，所述区域分布有互连线。为了保证集成电路版图的每层金属结构层在CMP过程后表面的平整度，在待填充集成电路版图的每层金属结构层的图形上确定需要填充冗余金属的区域。待填充冗余金属的区域通常为互连线密度较低的区域，或者是CMP模拟工具等模拟工具的模拟结果为出现金属碟形、介质层侵蚀或表面高度差较大的热点区域等。确定出的需要填充冗余金属的区域中部可以分布有互连线，也可以在边缘分布有一个互连线或多个互连线。实际中，确定需要填充冗余金属的区域有多种方法，可以根据集成电路版图的互连线密度确定，也可以根据集成电路版图的CMP工艺后互连线的厚度差确定，或者可以根据集成电路代工厂的设计规则确定。步骤S3，在所述区域填充若干个冗余金属，所述若干个冗余金属中，至少包括一个第一冗余金属和第二冗余金属，每个所述第一冗余金属的填充面积大于每个所述第二冗余金属的填充面积，所述第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述互连线之间。为了保证集成电路版图的每层金属结构层在CMP过程后表面的平整度的同时保证互连线间的电容增量较小，在需要填充冗余金属的区域中填充多个冗余金属，其中，在距离互连线距离较远的位置填充面积较大的第一冗余金属，在距离互连线距离较近的位置填充面积较小的第二冗余金属。
下面结合附图以一个实施例详细介绍本发明的冗余金属填充方法
首先，以GDS格式提供待填充集成电路版图，该集成电路版图包括一个金属结构层。
确定待填充集成电路版图的需要填充冗余金属的区域为互连线的等效厚度与互连线沉积厚度差较大的区域，可以预先给出互连线的等效厚度与互连线沉积厚度差的设定范围，可以优选为互连线的等效厚度与待填充集成电路版图的互连线沉积厚度差大于10% 的区域填充冗余金属，确定互连线等效厚度具体过程如下
首先，将待填充集成电路版图划分为网格，获取每个网格内互连线的等效线宽和等效间距，其中
等效线宽可以采用加权平均的方法计算
权利要求
1.一种冗余金属填充方法，其特征在于，包括步骤提供待填充集成电路版图，所述集成电路版图包括至少一个金属结构层；根据每个所述金属结构层的图形确定需要填充冗余金属的区域，所述区域分布有互连线.一入 ，在所述区域填充若干个冗余金属，所述若干个冗余金属中，包括第一冗余金属和第二冗余金属，每个所述第一冗余金属的填充面积大于每个所述第二冗余金属的填充面积，所述第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述互连线之间。
2.根据权利要求1所述的冗余金属填充方法，其特征在于，所述区域的边缘分布有多个互连线，在所述区域的中部填充一个所述第一冗余金属和多个面积相等的第二冗余金属，所述第一冗余金属与每个互连线之间都包括所述第二冗余金属。
3.根据权利要求1所述的冗余金属填充方法，其特征在于，所述区域的边缘分布有多个互连线，在所述区域的中部填充多个面积相等的所述第一冗余金属和多个面积相等的所述第二冗余金属，每个面积相等的所述第一冗余金属与每个互连线之间都包括所述面积相等的第二冗余金属。
4.根据权利要求1所述的冗余金属填充方法，其特征在于，所述区域的边缘分布有一个互连线，在所述区域的中部填充一个所述第一冗余金属和多个面积相等的所述第二冗余金属，所述多个面积相等的第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述一个互连线之间。
5.根据权利要求1至4任一项所述的冗余金属填充方法，其特征在于，在所述区域填充长方形第一冗余金属和/或正方形第二冗余金属。
6.根据权利要求1至4任一项所述的冗余金属填充方法，其特征在于，所述根据每个所述金属结构层的图形确定互连线等效厚度与沉积厚度差大于设定值的区域为需要填充冗余金属的区域。
7.一种集成电路版图结构，其特征在于，包括至少一个金属结构层和若干个冗余金属， 其中，所述金属结构层中包括需要填充冗余金属的区域，所述区域包括互连线；所述若干个冗余金属位于所述区域内，所述若干个冗余金属中包括第一冗余金属和第二冗余金属，每个所述第一冗余金属的填充面积大于每个所述第二冗余金属的填充面积， 所述第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述互连线之间。
8.根据权利要求7所述的集成电路版图结构，其特征在于，所述区域的边缘分布有多个互连线，在所述区域的中部包括一个所述第一冗余金属和多个面积相等的第二冗余金属，所述第一冗余金属与每个互连线之间都包括所述第二冗余金属。
9.根据权利要求7所述的集成电路版图结构，其特征在于，所述区域的边缘分布有多个互连线，在所述区域的中部包括多个面积相等的所述第一冗余金属和多个面积相等的所述第二冗余金属，每个面积相等的所述第一冗余金属与每个互连线之间都包括所述面积相等的第二冗余金属。
10.根据权利要求7所述的集成电路版图结构，其特征在于，所述区域的边缘分布有一个互连线，在所述区域的中部包括一个所述第一冗余金属和多个面积相等的所述第二冗余金属，所述多个面积相等的第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述一个互连线之间。
全文摘要
本发明提供了一种冗余金属填充方法，在需要填充冗余金属的区域填充若干个冗余金属，所述若干个冗余金属中，包括第一冗余金属和第二冗余金属，每个第一冗余金属的填充面积大于每个第二冗余金属的填充面积，所述第二冗余金属位于所述第一冗余金属与所述区域的互连线之间。相应地，本发明还提供一种集成电路版图结构。采用本发明的填充冗余金属方法，实现集成电路版图厚度一致性的同时降低了集成电路互连线间电容的增加，能够确保芯片的功能不会因为冗余金属的引入而遭到破坏。在需要填充冗余金属的区域中填充面积大小不同的冗余金属，减少了冗余金属填充数量，能够降低其他运算数据量。
文档编号H01L27/02GK102543853SQ201110460698
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月31日 优先权日2011年12月31日
发明者方晶晶, 陈岚, 马天宇 申请人:中国科学院微电子研究所