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1、(10)申请公布号 CN 103116663 A(43)申请公布日 2013.05.22CN103116663A*CN103116663A*(21)申请号 201110364853.X(22)申请日 2011.11.17G06F 17/50(2006.01)(71)申请人中国科学院微电子研究所地址 100029 北京市朝阳区北土城西路3号(72)发明人马天宇 陈岚 叶甜春(74)专利代理机构北京市德权律师事务所 11302代理人刘丽君(54) 发明名称填充冗余金属的方法及冗余金属填充模式查找表建立方法(57) 摘要本发明涉及电子设计自动化和半导体工艺制造技术领域，具体涉及一种填充冗余金属的方法。
2、。所述方法首先通过对多个互连结构进行几何参数表征、填充冗余金属并在填充后进行平坦性模拟和电容提取以建立冗余金属填充模式的填充查找表，然后对电路版图进行结构单元划分并提取结构单元的几何参数，根据结构单元的几何参数查询填充查找表，获得该结构单元的冗余金属填充模式。本发明还提供一种冗余金属填充模式查找表建立方法。采用本发明进行冗余金属填充不但同时满足了平坦性要求和电容要求，而且还将工作量集中在建立填充查找表过程中，从而减小了在真实设计中进行冗余金属填充时的工作量，以加快开发速度。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求。
3、书1页 说明书5页 附图2页(10)申请公布号 CN 103116663 ACN 103116663 A1/1页21.一种填充冗余金属的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将电路版图划分成一个或多个结构单元；(2)提取所述结构单元的几何参数；(3)根据提取的所述结构单元的几何参数查询已建立的几何参数与冗余金属填充模式相对应的填充查找表，得到所述结构单元的冗余金属填充模式。2.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其特征在于，所述提取所述结构单元的几何参数包括提取所述电路版图的结构单元中的互连线线宽、互连线间距和互连线正对长度。3.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其特征在于，所述步骤(3。
4、)具体包括：如果所述填充查找表中具有与所述结构单元的几何参数相一致的几何参数，则将所述相一致的几何参数的索引下的填充模式作为所述结构单元的填充模式；如果所述填充查找表中没有与所述结构单元的几何参数相一致的几何参数，则计算所述结构单元的几何参数与所述填充查找表中几何参数的偏差值，以所述填充查找表中与所述结构单元的几何参数偏差值最小的几何参数索引下的填充模式作为所述结构单元的填充模式。4.如权利要求1所述的填充冗余金属的方法，其特征在于，所述冗余金属填充模式包括以行列或错位形式填充冗余金属以形成几何形状的冗余金属块。5.一种冗余金属填充模式查找表的建立方法，包括如下步骤：A.对多个互连结构分别采用。
5、多个几何参数进行表征后，分别采用多种冗余金属填充模式进行填充；B.对每个所述互连结构的每种冗余金属填充模式进行平坦性模拟和电容提取；C.根据平坦性和电容均满足要求的填充模式及相应的几何参数，建立相应的填充查找表。6.如权利要求5所述的冗余金属填充模式查找表的建立方法，其特征在于，所述互连结构为两根或多根平行金属线结构。7.如权利要求5所述的冗余金属填充模式查找表的建立方法，其特征在于，所述步骤A中的几何参数包括所述互连结构中的互连线线宽、互连线间距和互连线正对长度。8.如权利要求5所述的冗余金属填充模式查找表的建立方法，其特征在于，所述步骤C具体包括：将所述几何参数作为所述填充查找表的索引，将。
6、与所述几何参数相应的填充模式作为查找内容，建立所述索引和查找内容相应的填充查找表。9.如权利要求5所述的冗余金属填充模式查找表的建立方法，其特征在于，所述结构单元的互连线数目与所述互连结构的互连线数目相等。权 利 要 求 书CN 103116663 A1/5页3填充冗余金属的方法及冗余金属填充模式查找表建立方法技术领域0001 本发明涉及电子设计自动化和半导体工艺制造技术领域，具体涉及一种填充冗余金属的方法及冗余金属填充模式查找表建立方法。背景技术0002 在集成电路(Integrated Circuit，IC)的制造过程中，通常采用包括物理气相沉积、化学气相沉积在内的各种淀积方法将金属、电介。
7、质和其他材料淀积至硅片的表面，以形成分层的金属结构。电路通常包括多层金属结构，每一层金属之间又通过多个金属填充的通孔相连。因此，制造过程中一个关键的步骤在于形成将电路的各层之间进行连接的金属结构，使得电路具有很高的复杂性和电路密度。0003 为了获得制造多层电路所必须的平整度，通常使用化学机械抛光(ChemicalMechanical Polishing，CMP)工艺使金属介质层形貌平坦化。CMP工艺是一种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的研磨工艺，被公认为是目前超大规模集成电路阶段最好的材料全局平坦化方法。0004 但当电路工艺节点降低至90。
8、nm以下，尤其到65nm和45nm以下时，CMP过程之后的表面厚度对底层金属形貌的依赖问题凸显出来，由于金属形貌不同而产生的厚度变化可大于30。同时还带来两个重要问题：金属碟形和氧化层侵蚀。这两个问题也与版图图形特征如金属线宽和线间距密切相关。0005 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CMP后的厚度更加一致。而冗余金属填充带来的一个问题是，由于金属互连线间加入了多余的金属，使得线间电容增加，而线间电容的增加会影响电路的信号完整性(Signal Integrity，SI)，。
9、进而导致电路的功能错误。0006 由于在冗余金属填充后线间电容的增加会影响电路的性能，因此在冗余金属填充过程中需要保证线间电容的增加在可接受的范围内，这样就必须同时考虑冗余金属填充的平坦性要求和电容要求。为了使得冗余金属填充同时满足平坦性要求和电容要求，可以进行平坦性模拟和电容提取获得填充后的平坦性信息和电容信息，如果不满足要求，则对冗余金属填充模式加以改进。但是在设计过程中反复进行平坦性模拟和电容提取以确保进行的冗余金属填充符合相应要求需要大量的时间，这样会影响产品上市进度。发明内容0007 本发明的目的在于提供一种填充冗余金属的方法，既能够满足芯片平坦性和电容特性，又能够在较短时间内实施冗。
10、余金属填充。0008 本发明的另一目的在于提供一种冗余金属填充模式查找表建立方法。0009 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：0010 一种填充冗余金属的方法，包括如下步骤：说 明 书CN 103116663 A2/5页40011 (1)将电路版图划分成一个或多个结构单元；0012 (2)提取所述结构单元的几何参数；0013 (3)根据提取的所述结构单元的几何参数查询已建立的几何参数与冗余金属填充模式相对应的填充查找表，得到所述结构单元的冗余金属填充模式。0014 上述方案中，所述提取所述结构单元的几何参数包括提取所述电路版图的结构单元中的互连线线宽、互连线间距和互连线正对长度。001。
11、5 上述方案中，所述步骤(3)具体包括：如果所述填充查找表中具有与所述结构单元的几何参数相一致的几何参数，则将所述相一致的几何参数的索引下的填充模式作为所述结构单元的填充模式；如果所述填充查找表中没有与所述结构单元的几何参数相一致的几何参数，则计算所述结构单元的几何参数与所述填充查找表中几何参数的偏差值，以所述填充查找表中与所述结构单元的几何参数偏差值最小的几何参数索引下的填充模式作为所述结构单元的填充模式。0016 上述方案中，所述冗余金属填充模式包括以行列或错位形式填充冗余金属以形成几何形状的冗余金属块。0017 一种冗余金属填充模式查找表的建立方法，包括如下步骤：0018 A.对多个互连。
12、结构分别采用多个几何参数进行表征后，分别采用多种冗余金属填充模式进行填充；0019 B.对每个所述互连结构的每种冗余金属填充模式进行平坦性模拟和电容提取；0020 C.根据平坦性和电容均满足要求的填充模式及相应的几何参数，建立相应的填充查找表。0021 上述方案中，所述互连结构为两根或多根平行金属线结构。0022 上述方案中，所述步骤A中的几何参数包括所述互连结构中的互连线线宽、互连线间距和互连线正对长度。0023 上述方案中，所述步骤C具体包括：将所述几何参数作为所述填充查找表的索引，将与所述几何参数相应的填充模式作为查找内容，建立所述索引和查找内容相应的填充查找表。0024 上述方案中，所。
13、述结构单元的互连线数目与所述互连结构的互连线数目相等。0025 与现有技术方案相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下：0026 本发明通过建立冗余金属填充模式查找表的方法，从而快速地实现对互连结构版图的冗余金属填充。采用本发明进行冗余金属填充不但同时满足了平坦性要求和电容要求，而且还将工作量集中在建立填充查找表过程中，从而减小了在真实设计中进行冗余金属填充时的工作量，以加快开发速度。附图说明0027 图1为本发明实施例提供的填充冗余金属的方法的流程图；0028 图2为本发明实施例中互连结构的示意图；0029 图3-5为本发明实施例中三种冗余金属填充模式的示意图；0030 图6为本发明实施。
14、例中电路版图的示意图；0031 图7为本发明实施例中对电路版图进行结构单元划分的示意图。说 明 书CN 103116663 A3/5页5具体实施方式0032 下面结合附图和实施例对本发明技术方案进行详细描述。0033 如图1所示，本发明实施例提供一种通过建立填充查找表从而实现对电路版图中互连结构进行快速冗余金属填充的方法，该方法通过以下步骤实现：0034 步骤100，设计多个互连结构。本发明实施例中所示互连结构包括纵向的两条平行金属线，如图2所示。图2所示的平行金属线结构仅为本发明实施例中的示例，实际运用中，互连结构还可以是电路设计中常见的各种互连结构，例如可以是多根平行金属线构成的网格结构。。
15、需指出的是，这些互连结构可以包括十条或十条以上的互连线段。0035 步骤110，对每个互连结构采用多个几何参数进行表征。在本发明实施例中，如图2所示，以互连结构中的金属线AB和AB为例，几何参数包括金属线AB的线宽w1以及金属线AB的线宽w2，金属线AB与其平行金属线AB之间的间距s1，以及金属线AB相对于其平行金属线AB的正对长度l。对互连结构所提取的几何参数如表1所示。当互连结构中平行金属线多于两根时，同理可以提取相应的几何参数。0036 表10037 w1，w2，s1，l 0.3，0.5，0.4，0.3 0.6，0.4，0.5，0.4 0.8，0.3，0.7，0.30038 步骤120，。
16、对每个互连结构分别采用多个冗余金属填充模式进行填充。在本发明实施例中，是以行列形式填充的正方形形状的冗余金属，如图3、图4和图5所示。在实际运用中，可以采用多种填充模式，以行列或错位形式填充冗余金属以形成矩形、圆形等几何形状的冗余金属块，本发明不局限于此。而且，各冗余金属块(即图3、图4、图5中的各个正方形)之间的间距可以相同或者不同，以及各冗余金属块距离互连线(即本发明实施例中的金属线)的距离也可以相同或者不同。另外，由于现有半导体工艺中多采用铜构建电路中的金属结构，因此所述冗余金属的材料相应地选择铜。但是，本领域的技术人员应该知道，所述冗余金属并不局限于铜，只要是与待提取电容的实际电路版图。
17、中的金属结构所采用的金属相一致即可。0039 步骤130，对每个互连结构的冗余金属填充模式进行平坦性模拟，找出符合平坦性要求的填充模式。平坦性模拟的方法包括采用各种化学机械抛光模拟软件和化学机械抛光模拟算法，例如可以采用商用的化学机械抛光模拟软件(如Mentor Graphics的CMPAnalyzer)，本发明对此不作限制。平坦性模拟后，采用一定的规则选出符合平坦性要求的填充模式，规则可以为互连线的金属碟形小于预设的阈值，但不局限于此。如图3-5所示，若图5所示填充模式无法满足平坦性要求，而图3、图4所示填充模式满足平坦性要求，则选取图3、图4所示填充模式。0040 步骤140，对每个互连结。
18、构的符合平坦性要求的填充模式进行电容提取，找出符合电容要求的填充模式。电容提取的方法包括采用各种电容提取软件和电容提取算法，例如可以采用商用的3D电容提取工具，本发明对此不作限制。然后，按照一定的规则对进行电容提取的填充模式进行区别，找出符合电容要求的填充模式。规则可以是应用该填充模式后，耦合电容的增加量小于预设定的阈值，但不局限于此。图3、图4所示填充模式满足平坦说 明 书CN 103116663 A4/5页6性要求，若图3所示填充模式无法满足电容要求，而图4所示填充模式满足电容要求，则最终选取图4所示填充模式。0041 步骤150，对所得到的平坦性和电容均满足要求的填充模式，建立相应的填充。
19、查找表。表2为本发明实施例利用所得到的填充模式建立的填充查找表。0042 表20043 w1，w2，s1，l 0.3，0.5，0.4，0.3 0.6，0.4，0.5，0.4 0.8，0.3，0.7，0.3填充模式 模式1 模式2 模式30044 其中，填充查找表包括以几何参数(如本发明实施例中，步骤110所列举的线宽w1、w2，间距s1和正对长度l)作为查找表的索引，以得到的填充模式作为查找内容。需指出的是，索引不局限于表2所举实例，每个索引所对应的填充模式也可以有多个而不限于表2所示的一个。另外，对于不同填充模式，表2所示实例中仅以模式1、模式2等加以区分，在实际中可以对不同的填充模式进行编。
20、号，而不仅限于表2所示区分方式。本发明将工作量集中在建立填充查找表过程中(步骤110-步骤140)，从而减小对电路版图进行冗余金属填充时的计算量，以加快开发速度。0045 步骤160，提供包括互连结构的电路版图。图6为需要填充冗余金属的版图示意图，仅为示例并不用于局限本发明。0046 步骤170，对电路版图进行结构划分，以形成一个或多个结构单元。具体地，电路版图划分的结构单元的互连线数目与步骤100中互连结构的互连线数目相等。图7为本发明实施例所列举的一种可能的划分方法，图7所示仅为示例，凡符合上述要求的划分方法均包含在本发明保护范围内。0047 步骤180，对结构单元提取真实的几何参数。此步。
21、骤所提取的几何参数与步骤110中表征的几何参数相同。对需要填充冗余金属的结构单元提取的几何参数如表3所示。0048 表30049 w1，w2，s1，l 0.3，0.5，0.4，0.3 0.7，0.4，0.6，0.4 0.6，0.4，0.9，0.20050 在本发明实施例中，选取图7的其中一个结构单元提取几何参数，所提取的几何参数为该结构单元中的两根平行金属线的线宽w1、w2，每根所述金属线与其平行金属线之间的间距s1，以及其中一根金属线相对于其平行金属线的正对长度l，各参数在图7中未标出，可以参照图2所示标记。0051 步骤190，根据提取的真实的几何参数查询填充查找表，得到结构单元的填充模式。
22、。此时有两种情况：情况一，如果填充查找表中具有与提取的真实的几何参数相一致的几何参数，以相一致的几何参数的索引下的填充模式作为结构单元的填充模式；情况二，如果填充查找表中没有与结构单元的几何参数相一致的几何参数，可以采用最小二乘法或者其他方法计算结构单元的几何参数与填充查找表中几何参数的偏差值，以填充查找表中与结构单元的几何参数偏差值最小的几何参数索引下的填充模式作为结构单元的填充模式。说 明 书CN 103116663 A5/5页70052 表4为查询填充查找表得到结构单元的填充模式的一个示例，其中，数据列的第一列(即几何参数分别为“0.3，0.5，0.4，0.3”，填充模式为“模式一”)为。
23、情况一的示例，数据列的后两列均为情况二的示例。0053 表40054 w1，w2，s1，l 0.3，0.5，0.4，0.3 0.7，0.4，0.6，0.4 0.6，0.4，0.9，0.2填充模式 模式1 模式2 模式30055 通过以上步骤，即可得到互连结构的电路版图中任一结构单元的填充模式。0056 在对电路版图中的互连结构进行快速冗余金属填充前，预先建立填充查找表，在进行快速冗余金属填充时，无需每次再建立填充查找表，可直接对电路版图进行结构划分，以形成一个或多个结构单元，然后对结构单元提取真实的几何参数，根据提取的结构单元的几何参数查询已建立的几何参数与冗余金属填充模式相对应的填充查找表，。
24、得到结构单元的冗余金属填充模式。本发明通过建立冗余金属填充模式查找表的方法，从而快速地实现对互连结构版图的冗余金属填充。本发明的优点在于：一方面，考虑了冗余金属填充的平坦性和电特性这两个方面，采用本发明进行的填充同时满足了这两方面的要求；另一方面，将工作量集中在建立填充查找表过程中，从而减小了在真实设计中进行冗余金属填充时的工作量，以加快开发速度。通过本发明提供的冗余金属填充的方法，既能够确保填充了冗余金属后的芯片符合平坦性要求和电容约束，又能够确保填充过程需要的时间和工作量在可接受的范围内。0057 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。说 明 书CN 103116663 A1/2页8图1图2图3图4说 明 书 附 图CN 103116663 A2/2页9图5图6图7说 明 书 附 图CN 103116663 A。