一种在光刻版图中添加冗余图形的方法
【专利摘要】本发明提供一种在光刻版图中添加冗余图形的方法，方法包括：步骤S1：提供一包含若干设计图形的光刻版图，并将光刻版图分割成至少两个区域；步骤S2：获取每个区域内的设计图形的总面积、总周长和区域面积；步骤S3：计算得到每个区域内的设计图形的总面积与区域面积的比值；步骤S4：不对比值位于[A，1]区间内的所有区域进行冗余图形的填充；对比值小于A的所有区域，按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充，使任一区域的设计图形和冗余图形的总面积与该区域的区域面积的比值位于区间[A，1]内；其中，A的取值范围为区间(0，1)。本发明的方法能够晶圆的表面密度分布更加均匀，提高化学机械研磨效果。
【专利说明】一种在光刻版图中添加冗余图形的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及晶圆制造领域，尤其涉及一种在光刻版图中添加冗余图形的方法。
【背景技术】
[0002]20世纪70年代，多层金属化技术被引入到集成电路制造工艺中，此技术使芯片的垂直空间得到有效的利用，并提高了器件的集成度。但这项技术使得硅片表面不平整度加剧，由此引发的一系列问题(如引起光刻胶厚度不均进而导致光刻受限)严重影响了大规模集成电路(LSI)的发展。针对这一问题，业界先后开发了多种平坦化技术，主要有反刻、玻璃回流、旋涂膜层等，但效果并不理想。80年代末，IBM公司将化学机械研磨法(Chemical-Mechanical Polishing,简称；CMP)技术进行了发展使之应用于娃片的平坦化。
[0003]CMP是表面全局平坦化技术中的一种，既可以认为是化学增强型机械抛光也可以认为是机械增强型湿法化学刻蚀。该工艺使用具有研磨性和腐蚀性的磨料，并配合使用抛光垫和支撑环。抛光垫的尺寸通常比硅片要大。抛光垫和硅片被一个可活动的抛光头压在一起，而塑料的支撑环则用于保持硅片的位置。硅片和抛光垫同时转动(通常是以相反的方向转)，但是它们的中心并不重合。在这个过程中硅片表面的材料和不规则结构都被除去，从而达到平坦化的目的。
[0004]但由于CMP受到图形分布的影响，晶圆会出现侵蚀和凹陷，导致铜线损伤、晶圆不平坦等现象，产生缺陷，降低合格率。
[0005]中国专利(CN101086965A)公开了一种在金属和多晶硅化学机械研磨中减少大图案凹陷的方法，主要通过以光刻和蚀刻技术结合修饰性化学机械研磨的方法，避免对大图案的金属或者多晶硅进行研磨时出现过度凹陷。这种方法既可以使一个晶片的有源区性能良好，也可以使周边大图案区域的凹陷问题减少，另外这种方法也有利于提升晶片的均匀性。
[0006]该专利主要通过改进CMP工艺参数与对图形进行回刻的方式，解决了金属和多晶硅表面大图案凹陷的问题，但并未涉及到如何解决晶圆表面图形面积不均匀时CMP造成的图形凹陷问题。
[0007]中国专利(CN102881586A)公开了一种改善接触孔之钨化学机械研磨后平坦性的方法，包括:步骤S1:在硅基衬底上制备前道器件和绝缘介质层；步骤S2:在接触绝缘介质层上淀积对钨金属具有高研磨选择比的薄膜阻挡层；步骤S3:光刻、刻蚀形成接触孔图案；步骤S4:制备接触孔结构；步骤S5:获得平坦的钨金属接触连接。综上所述，该发明所述改善接触孔之钨化学机械研磨后平坦性的方法通过在所述绝缘介质层上淀积所述对钨金属具有高研磨选择比的薄膜阻挡层，不仅有效地减小了在化学机械研磨过程中处于所述接触孔结构密集区的钨金属的侵蚀缺陷，改善了钨金属在化学机械研磨后的表面平坦性，而且避免后续形成铜互连时在铜的化学机械研磨过程中产生金属残留和缺陷，提高产品良率。
[0008]该专利主要解决了金属钨在CMP工艺中的平坦问题，但并未涉及到如何解决晶圆表面图形面积不均匀时CMP造成的图形凹陷问题。
【发明内容】
[0009]鉴于上述问题，本发明提供一种在光刻版图中添加冗余图形的方法。
[0010]本发明解决技术问题所采用的技术方案为:
[0011]一种在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，所述方法包括:
[0012]步骤S1:提供一包含若干设计图形的光刻版图，并将所述光刻版图分割成至少两个区域；
[0013]步骤S2:获取每个所述区域内的设计图形的总面积、总周长和区域面积；
[0014]步骤S3:计算得到每个所述区域内的设计图形的总面积与所述区域面积的比值；
[0015]步骤S4:不对比值位于[A，I]区间内的所有区域进行冗余图形的填充；对比值小于A的所有区域，按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充，使任一区域的所述设计图形和冗余图形的总面积与该区域的区域面积的比值位于区间[A，l]内；
[0016]其中，A的取值范围为区间(0，I)。
[0017]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，所述A的取值范围为区间(0.3，0.7)。
[0018]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，步骤S4还包括:将比值相差在0.05?0.1范围内的所述区域归为一类，并对每一类中的所述区域按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充。
[0019]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，每个所述区域的区域面积相等。
[0020]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，每个所述区域的形状均为矩形。
[0021]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，所述矩形的长为10-200微米，宽为10-200微米。
[0022]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，所述冗余图形不与所述光刻板图上已有的设计图形相交或相切。
[0023]所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其中，所述设计图形的总面积与所述区域面积的比值小于0.3的区域，添加冗余图形，使该区域的所述设计图形和冗余图形的总面积与该区域的区域面积的比值为0.4-0.6。
[0024]上述技术方案具有如下优点或有益效果:
[0025]通过本发明的方法能够减少晶圆在化学机械研磨过程中因晶圆表面图形分布不均匀而出现图形侵蚀和凹陷的现象，进而避免了铜线损伤，晶圆不平坦等问题，从而降低了缺陷，提闻了广品合格率。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
[0027]图1是本发明实施例中光刻版图的区域划分示意图；
[0028]图2是本发明实施例中设计图形总面积与区域面积的比值较高的区域的结构示意图；
[0029]图3-4是本发明实施例中设计图形总面积与区域面积的比值较低的区域的结构示意图；
[0030]图5-6是本发明实施例中对图3-4所示区域的冗余图形添加方式的示意图。
【具体实施方式】
[0031]本发明提供一种光刻版图的设计方法，可应用于技术节点为90nm、65/55nm、45/40nm、32/28nm、大于等于130nm以及小于等于22nm的工艺中；可应用于以下技术平台中:Logic、Memory、RF、HV、Analog/Power、MEMS、CIS、Flash 以及 eFlash。
[0032]本发明的核心思想是通过将已完成器件设计的版图划分为若干区域，并获得每个区域上的所有设计图形所占该区域的面积的比值与所有设计图形的总周长，然后在分别通过每个区域的上述数据判断是否对每个区域单独添加冗余图形，并最终使整块晶圆上的图形面积密度与数量密度分布均匀，进而使晶圆在进行CMP工艺时，各处的研磨速度一致，避免了晶圆表面的侵蚀与凹陷问题。
[0033]下面结合附图对本发明方法进行详细说明。
[0034]首先，进行步骤S1:提供一包含若干设计图形的光刻版图，并将该光刻版图分割成至少两个区域。具体的，如图1所示，图中a和b分别为划分的区域的长度与宽度，a和b的取值范围均为10-200微米。上述的光刻版图中分割成的每个区域的形状和尺寸可以相同也可以不同，优选的，本实施例中区域划分为面积、形状均相同的矩形，以方便后续步骤中对区域面积的计算。
[0035]然后，进行步骤S2:获取每个区域内的设计图形的总面积、总周长和区域面积。
[0036]之后，进行步骤S3:计算得到每个区域内的设计图形的总面积与区域面积的比值(即每个区域内的设计图形的密度)。
[0037]最后，进行步骤S4:不对比值位于[A，l]区间内的所有区域进行冗余图形的填充；对比值小于A的所有区域，按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充，使任一区域的所述设计图形和冗余图形的总面积与该区域的区域面积的比值位于区间[A，l]内。其中，A的取值范围可以为区间(0，1)，例如:A的值可取0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7等，本领域的技术人员应该理解，该数值A可以根据具体光刻版图以及工艺需求进行确定，其并不限定于上述例举的数值。优选的，可将上述A的取值范围定为(0.3，0.7)，具体的，以将A的值确定为0.3为例，如图2-4所示，图2-4中图案填充的矩形框为设计图形。图2是本发明实施例中设计图形总面积与区域面积的比值较高的区域的结构示意图，如图
2所示，由于该区域内的设计图形占该区域总面积的比值大于0.3，故对该区域不再添加冗余图形；而图3-4是本发明实施例中设计图形总面积与区域面积的比值较低的区域的结构示意图。如图所示，由于该两处区域内的设计图形占该区域总面积的比值小于0.3，若不在该区域中添加冗余图形，那么在后续的CMP工艺中，由于研磨的作用力容易集中在这些设计图形区域内，造成设计图形对应处的芯片上器件的侵蚀和凹陷，影响最后产品的良率，故需要对上述两处区域添加冗余图形。
[0038]对冗余图形的添加原则为:依据对应区域内的所有设计图形的总周长，对于区域内所有设计图形总周长越大的区域，添加面积越小的冗余图形，反之，对于区域内所有设计图形总周长越小的区域，添加面积越大的冗余图形。
[0039]作为一个优选的方案，可先将比值相差在0.05?0.1范围内的区域归为一类，并对每一类中的区域按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充，从而保证被填充区域的密度不会相差过大。
[0040]以下，以图3-6举例说明。
[0041]如图3-4所示的两处区域内的设计图形I与设计图形2所占各自所在区域总面积的比值相同，但图3所示区域内的设计图形I的数量较少，故所有设计图形I的总周长值较小，相反，图4所示区域内的设计图形3的数量较多，故所有设计图形2的总周长值较大。
[0042]对于上述两处区域，冗余图形添加方案如图5-6所示，其中，图5是对图3所示区域的冗余图形添加方式示意图；图6为对图4所示区域的冗余图形添加方式示意图。
[0043]由图可见，由于图3中设计图形I的周长较小，即设计图形I所占据的区域的面积集中，故可填充下面积较大的冗余图形3，图5所示；而图4中设计图形2的周长较大，即其设计图形2数量较多，适于添加冗余图形的区域较小，故所添加面积较小的冗余图形4。在添加冗余图形的过程中，需要保证所填充的冗余图形避开光刻版图中已有的设计图形和其避让层，即所添加的冗余图形不与光刻板图上已有的设计图形相交或相切。
[0044]上述设计原则与实施方式的目的是为了添加合适的冗余图形。
[0045]最后，获取每个添加完冗余图形的区域内设计图形与冗余图形的总面积占该区域总面积的比值，优选的，该比值为0.4-0.6时，即认为冗余图形的添加达到要求。
[0046]综上所述，本发明的在光刻版图中添加冗余图形的方法通过计算区域内图形周长总和，根据周长值大小决定添加冗余图形的尺寸，能够改善添加冗余图形后版图的整体密度分布均匀性。根据版图内图形分布不同添加不同尺寸的冗余图形，可以使晶元表面密度分布更加均匀，增加化学机械研磨过后的平坦化程度，提高了产品良率。
[0047]对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。
【权利要求】
1.一种在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，所述方法包括: 步骤S1:提供一包含若干设计图形的光刻版图，并将所述光刻版图分割成至少两个区域； 步骤S2:获取每个所述区域内的设计图形的总面积、总周长和区域面积； 步骤S3:计算得到每个所述区域内的设计图形的总面积与所述区域面积的比值； 步骤S4:不对比值位于[A，l]区间内的所有区域进行冗余图形的填充；对比值小于A的所有区域，按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充，使任一区域的所述设计图形和冗余图形的总面积与该区域的区域面积的比值位于区间[A，l]内；其中，A的取值范围为区间(O，I)。
2.如权利要求1所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，所述A的取值范围为区间(0.3,0.7) ο
3.如权利要求2所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，步骤S4还包括:将比值相差在0.05?0.1范围内的所述区域归为一类，并对每一类中的所述区域按照总周长越小填充越大面积的冗余图形的原则对其进行填充。
4.如权利要求1所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，每个所述区域的区域面积相等。
5.如权利要求1所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，每个所述区域的形状均为矩形。
6.如权利要求5所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，所述矩形的长为10-200微米，宽为10-200微米。
7.如权利要求1所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，所述冗余图形不与所述光刻板图上已有的设计图形相交或相切。
8.如权利要求1所述的在光刻版图中添加冗余图形的方法，其特征在于，所述设计图形的总面积与所述区域面积的比值小于0.3的区域，添加冗余图形，使该区域的所述设计图形和冗余图形的总面积与该区域的区域面积的比值为0.4-0.6。
【文档编号】H01L27/02GK104465650SQ201410710224
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】倪晟, 于世瑞, 毛智彪, 张瑜 申请人:上海华力微电子有限公司