[发明专利]一种多层互连结构的化学机械研磨制程仿真的方法和装置

说明书

本申请提供了一种多层互连结构的化学机械研磨制程仿真的方法和装置，计算得到半导体互连结构下层结构的各个位置的图形区高度和下层结构的空白区高度，将各个位置的图形区高度分别减去空白区高度得到的差值，作为各个位置的不平坦性表征参数高度差值，将不平坦性表征参数高度差值叠加到单层CMP模型中得到新模型，以利用新模型对半导体互连结构的上层结构进行化学机械研磨仿真。从而可对单层CMP模型进行修正得到新模型，由于新模型考虑了半导体互连结构的下层结构对上层结构的叠层效应，可以得到上层结构更准确的仿真预测结果，提升化学机械研磨根据仿真模型的预测精度，在设计阶段避免可能的缺陷，缩短产品从设计到制造的周期，协同提高产品的生产良率。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种多层互连结构的化学机械研磨制程仿真的方法和装置。

背景技术

化学机械研磨(Chemical Mechanical Planarization，CMP)制程仿真是半导体结构可制造性设计(Design For Manufacture，DFM)领域的关键技术之一，在整个集成电路设计和制造中具有重要作用。在半导体结构的工艺制造中，可根据化学机械研磨制程的仿真结果来对半导体结构化学机械研磨工艺过程进行指导，因此为了追求更高的产品良率，对CMP仿真结果的精确度要求也就越高。

目前有众多学者对化学机械研磨材料去除机理开展研究，并形成了相应的化学机械研磨仿真模型及软件工具。为了兼顾仿真的计算速率和仿真结果的精度，目前应用较为广泛的是美国麻省理工大学Boning课题组提出的Density-Step-Height(DSH)CMP计算模型，即采用DSH CMP模型来进行化学机械研磨制程的仿真，DSH CMP模型将化学机械研磨过程分为三个阶段，第一阶段是大块金属的研磨，第二阶段是金属和阻挡层的研磨，第三阶段是介质层的研磨，也称为过磨阶段。

但以DSH CMP模型为例的众多CMP仿真模型仅适用于单层半导体结构的化学机械研磨仿真，若针对多层半导体互连结构，以两层互连结构为例，在实际研磨过程中，底层结构会出现不平坦的区域，参见图1所示，底层结构出现一部分区域101凹陷的情况，由于底层结构的不平坦性造成了上层金属各区域的初始高度不一致，增加了上层金属CMP仿真过程中的复杂性，称之为叠层效应。由于目前单层的CMP模型，并没有考虑到下层结构对上层结构的叠层效应，因此可能导致仿真结果的精确度较低。

因此，如何进一步提高化学机械研磨制程仿真的精确度，进而提高实际工艺产品的良率，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本申请提供了一种多层互连结构的化学机械研磨制程仿真的方法和装置，可以提高化学机械研磨制程仿真的精确度，进而提高了实际工艺的产品良率。

第一方面，本申请提供了一种多层互连结构的化学机械研磨制程仿真的方法，包括：

计算得到半导体互连结构下层结构的各个位置的图形区高度和所述下层结构的空白区高度；

将所述各个位置的图形区高度分别减去所述空白区高度得到的差值，作为各个位置的不平坦性表征参数高度差值；

将所述不平坦性表征参数高度差值叠加到单层CMP模型中得到新模型，以利用所述新模型对所述半导体互连结构的上层结构进行化学机械研磨仿真。

可选的，所述将所述不平坦性表征参数高度差值叠加到单层CMP模型中得到新模型，包括：

将所述不平坦性表征参数高度差值和半导体互连结构的上层结构对应位置的表面高度相加得到修正后高度，将包括所述修正后高度的单层CMP模型作为所述新模型。

可选的，所述利用所述新模型对所述半导体互连结构的上层结构进行化学机械研磨仿真，包括：

利用所述新模型对大块铜去除研磨阶段进行化学机械研磨仿真；