本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種溝槽淀積表面形貌仿真的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著集成電路工藝節(jié)點(diǎn)的不斷降低，高k金屬柵極(HKMG)作為32/28納米節(jié)點(diǎn)的主流工藝技術(shù)使得半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展仍舊以摩爾定律延續(xù)。目前，HKMG工藝有“先柵極”和“后柵極”兩種整合方案，由于“后柵極”工藝不必經(jīng)受高溫步驟，芯片的穩(wěn)定性和可靠性更高，因而業(yè)界更傾向于選擇此工藝。物理氣相沉積(PVD)與化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是“后柵極”工藝的重要步驟。

物理氣相沉積(PVD)作為當(dāng)今集成電路制造工藝中被廣泛運(yùn)用的鍍膜技術(shù)。在金屬淀積工藝中常用的PVD方法是離子金屬物理氣相沉積(IMPVD)。研究表明，IMPVD的沉積效率嚴(yán)重依賴于原子離化率和圖形的深寬比，而原子離化率與淀積入射粒子流量緊密相關(guān)。因此，在IMPVD過程中，淀積表面的形貌將主要由圖形結(jié)構(gòu)的幾何特征和入射粒子流量決定。CMP是移除芯片表面介電質(zhì)層與金屬層，使芯片表面足夠平坦達(dá)到立體或多層布線，提升配線密度，降低缺陷密度的一項(xiàng)關(guān)鍵性制程技術(shù)。由于鋁柵幾何圖形結(jié)構(gòu)的存在會(huì)嚴(yán)重影響淀積效果，導(dǎo)致PVD產(chǎn)生的初始表面不平整，初始表面平整度對(duì)鋁柵CMP的形貌控制產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致鋁金屬表面的平坦性極難達(dá)標(biāo)。如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鋁金屬表面的形貌變化，降低表面高度差異，已成為HKMG化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝建模的核心和重點(diǎn)。

為了獲得淀積表面的真實(shí)高度，實(shí)驗(yàn)是常見的測(cè)量手段，但它不能給出淀積表面每一點(diǎn)的高度，卻可以為模擬預(yù)測(cè)淀積表面每一點(diǎn)的高度提供仿真計(jì)算所需的實(shí)驗(yàn)量測(cè)數(shù)據(jù)。在PVD表面形貌模擬仿真建模過程中，比較常見的模擬方法有蒙特卡洛分子模擬方法、分子動(dòng)力學(xué)方法，分子傳質(zhì) 反應(yīng)模型、聯(lián)合視向模型等。

盡管此類模型從機(jī)理上保證了PVD表面形貌預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性和合理性，但由于此類模型計(jì)算極其耗時(shí)，只能用于特征圖形的模擬，很難直接推廣應(yīng)用于芯片級(jí)的PVD仿真，以滿足芯片級(jí)CMP工藝模擬的迫切需要，目前，計(jì)算效率仍然限制是此類模型進(jìn)一步應(yīng)用的重要瓶頸。此外，對(duì)PVD機(jī)理模型過度簡(jiǎn)化獲得的一些解析模型卻很難精確模擬芯片表面的真實(shí)高度，給后續(xù)CMP工藝建模帶來很大困難。真正能兼顧作用機(jī)理和計(jì)算效率的芯片級(jí)鋁柵PVD模型和實(shí)現(xiàn)技術(shù)至今仍舊匱乏，計(jì)算效率和精度仍然是芯片級(jí)PVD動(dòng)態(tài)仿真需要解決的重要課題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明公開了一種溝槽淀積表面形貌仿真的方法，以解決現(xiàn)有芯片級(jí)PVD和CMP工藝仿真難以兼顧精度和效率的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種溝槽淀積表面形貌仿真的方法，包括步驟：

劃分仿真窗口，并根據(jù)所述仿真窗口內(nèi)溝槽的尺寸獲得所述仿真窗口溝槽圖形的等效參數(shù)；

根據(jù)入射粒子淀積體積與等效溝槽表面積的線性關(guān)系，獲得所述仿真窗口內(nèi)的實(shí)際淀積體積；

根據(jù)淀積后溝槽圖形的幾何關(guān)系和等效參數(shù)，獲得所述仿真窗口內(nèi)的等效淀積體積；

通過所述實(shí)際淀積體積和所述等效淀積體積，獲得淀積表面高度。

可選的，溝槽底部與溝槽側(cè)壁具有不同的生長因子，所述生長因子與所述仿真窗口內(nèi)溝槽圖形的等效線寬、等效密度以及深寬比相關(guān)。

可選的，所述方法還包括：

將所述入射粒子淀積體積等效為場(chǎng)區(qū)淀積體積。

可選的，所述淀積表面高度包括不同填充方式的表達(dá)；所述方法還包括：

在獲得所述仿真窗口溝槽圖形的等效參數(shù)后，根據(jù)填充溝槽的等效線寬大小，確定所述溝槽的填充方式。

可選的，所述溝槽的填充方式包括以下任意一種或多種：保形填充、超級(jí)填充、過填充；

在獲得所述等效淀積體積時(shí)，對(duì)于所述保形填充中的凹陷區(qū)域，將所述凹陷區(qū)域的幾何體積與收縮等效密度的乘積作為所述凹陷區(qū)域的等效淀積體積；

在獲得所述等效淀積體積時(shí)，對(duì)于所述超級(jí)填充中的凸出區(qū)域，將所述凸出區(qū)域的幾何體積與伸長等效密度的乘積作為所述凸出區(qū)域的等效淀積體積。

可選的，所述方法還包括：

根據(jù)獲得的淀積表面高度，進(jìn)行淀積表面形貌仿真。

此外，本發(fā)明還提供了一種溝槽淀積表面形貌仿真系統(tǒng)，包括：

劃分仿真窗口模塊，用于劃分仿真窗口；

等效參數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)所述仿真窗口內(nèi)溝槽的圖形結(jié)構(gòu)參數(shù)獲得所述仿真窗口溝槽圖形的等效參數(shù)；

實(shí)際淀積體積獲取模塊，用于根據(jù)入射粒子淀積體積與等效溝槽表面積的線性關(guān)系，獲得所述仿真窗口內(nèi)的實(shí)際淀積體積；

等效淀積體積獲取模塊，用于根據(jù)淀積后溝槽圖形的幾何關(guān)系和等效參數(shù)，獲得所述仿真窗口內(nèi)的等效淀積體積；

淀積表面高度獲取模塊，用于通過所述實(shí)際淀積體積和所述等效淀積體積，獲得淀積表面高度。

可選的，所述系統(tǒng)還包括：

所述實(shí)際淀積體積獲取模塊將入射粒子淀積體積等效為場(chǎng)區(qū)淀積體積。

可選的，所述淀積表面高度獲取模塊包括不同填充方式的表達(dá)；所述系統(tǒng)還包括：

填充方式確定模塊，用于在所述等效參數(shù)獲取模塊獲得所述仿真窗口溝槽圖形的等效參數(shù)后，根據(jù)填充溝槽的等效線寬大小，確定所述溝槽的填充方式。

可選的，所述填充方式確認(rèn)模塊確定填充方式為以下任意一種或多種：保形填充、超級(jí)填充、過填充；

所述等效淀積體積獲取模塊在獲得所述等效淀積體積時(shí)，對(duì)于所述保形填充中的凹陷區(qū)域，將所述凹陷區(qū)域的幾何體積與收縮等效密度的乘積作為所述凹陷區(qū)域的等效淀積體積；

所述等效淀積體積獲取模塊在獲得所述等效淀積體積時(shí)，對(duì)于所述超級(jí)填充中的凸出區(qū)域，將所述凸出區(qū)域的幾何體積與伸長等效密度的乘積作為所述凸出區(qū)域的等效淀積體積。

可選的，所述系統(tǒng)還包括：

仿真模塊，用于根據(jù)獲得的淀積表面高度，進(jìn)行淀積后形貌仿真。

本發(fā)明提供的一種溝槽淀積表面形貌仿真的方法及系統(tǒng)，通過對(duì)仿真窗口內(nèi)的實(shí)際淀積體積和幾何關(guān)系下兩種體積表達(dá)，來獲得淀積表面高度。在此過程中，采用了仿真窗口內(nèi)溝槽圖形的等效參數(shù)來進(jìn)行溝槽表面及幾何關(guān)系下的體積表達(dá)，這樣，不但能保持較高的模型精度，而且能顯著提高仿真速度，是速度和精度的有效結(jié)合，能夠滿足芯片級(jí)的PVD和CMP工藝仿真精度和計(jì)算速度的要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有的PVD法淀積的溝槽截面示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中保形填充的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中超級(jí)填充的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為現(xiàn)有技術(shù)中過填充的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溝槽淀積表面形貌仿真的方法的流程圖；

圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溝槽淀積表面形貌仿真的方法中，劃分完成的仿真窗口的示意圖；

圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溝槽淀積表面形貌仿真的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元 件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。

其次，本發(fā)明結(jié)合示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。

為了更好地理解本發(fā)明，下面首先對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中PVD工藝做簡(jiǎn)單說明。

如圖1所示，PVD指利用物理過程實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)移，將原子或分子由源轉(zhuǎn)移到基材表面上的過程。PVD方法包括：真空蒸發(fā)、濺射、離子鍍等。

由于溝槽側(cè)壁、溝槽底部、無溝槽平面部分的薄膜生長速率不一致，導(dǎo)致不同寬度、深寬比、密度的溝槽，在不同薄膜生長工藝條件下，溝槽的填充方式不同，可能出現(xiàn)如圖2-4所示的填充方式等。其中，圖2所示為保形填充的截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3所示為超級(jí)填充的截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為過填充的截面結(jié)構(gòu)示意圖。

考慮到上述不同填充方式的特點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例溝槽淀積表面形貌仿真的方法及系統(tǒng)，在進(jìn)行溝槽淀積表面形貌仿真時(shí)，在充分考量仿真窗口內(nèi)所有溝槽圖形幾何特征的基礎(chǔ)上，將復(fù)雜的設(shè)計(jì)圖形簡(jiǎn)化為規(guī)則的仿真窗口圖形，在不失模型精度的前提下使得特征級(jí)的溝槽填充方法可以直接應(yīng)用于任意芯片級(jí)模擬仿真，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度，提高了計(jì)算效率，能夠滿足芯片級(jí)的PVD和CMP工藝仿真精確度和計(jì)算速度的要求。

為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)效果，以下將結(jié)合流程示意圖對(duì)具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖5所示，本發(fā)明方法包括以下步驟：

首先，在步驟S01，劃分仿真窗口，并根據(jù)所述仿真窗口1內(nèi)溝槽2的尺寸獲得所述仿真窗口1溝槽圖形的等效參數(shù)，參考圖6所示。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述的窗口1的劃分對(duì)象可以為用于溝槽2刻蝕的光刻版圖。在其他實(shí)施例中，仿真窗口1劃分的對(duì)象，還可以包括其他PVD溝槽2結(jié)構(gòu)的圖形等。

可以在上述圖形上選擇合適尺寸的區(qū)域進(jìn)行仿真窗口1的劃分，仿真窗口1可以選擇矩形或正方形，典型的，窗口1的尺寸可以為10μm×10μm、 20μm×20μm、40μm×40μm、50μm×50μm等。在本實(shí)施例中，所述仿真窗口1劃分的對(duì)象為用于溝槽2刻蝕的光刻版圖，窗口1為正方形，尺寸為20μm×20μm。

在劃分的仿真窗口1內(nèi)有不同形狀的溝槽2，所述溝槽2可以為矩形、正方形、及矩形或正方形能組合成的任意圖形等，所述窗口1內(nèi)包含的溝槽2數(shù)量不限。在本實(shí)施例中，所述溝槽2為矩形及矩形拼接成的形狀。

所述的仿真窗口1內(nèi)溝槽2圖形的等效參數(shù)，是將仿真窗口1內(nèi)的多個(gè)形狀的溝槽2等效為一個(gè)或多個(gè)矩形的溝槽2，該矩形溝槽2在仿真窗口1內(nèi)的相關(guān)參數(shù)為等效參數(shù)，該等效參數(shù)用于后續(xù)等效表面積和幾何體積的表達(dá)，根據(jù)不同的表達(dá)需求，該等效參數(shù)可以包括不同的參數(shù)。在本實(shí)施例中，該等效參數(shù)包括等效溝槽的等效線寬、等效間距以及該等效溝槽在仿真窗口1內(nèi)的等效密度。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，可以通過以下步驟來進(jìn)行仿真窗口1的劃分，并獲得仿真窗口1內(nèi)溝槽2圖形的等效參數(shù)。首先，可以通過對(duì)光刻板圖進(jìn)行窗口1劃分，窗口1的尺寸可以為20μm×20μm；而后將窗口1內(nèi)溝槽2圖形拆分成簡(jiǎn)單矩形，測(cè)量各個(gè)矩形的長、寬、周長、面積，并根據(jù)這些參數(shù)計(jì)算窗口1內(nèi)各個(gè)等效矩形的長和寬，計(jì)算窗口1的等效線寬和等效密度，例如：

計(jì)算鋁柵L_i的周長C_i，面積S_i，i＝1,2,…,n；(n為窗口1內(nèi)柵結(jié)構(gòu)的個(gè)數(shù)，此處將多邊形鋁柵拆分為4個(gè)矩形)，如圖6所示，求解以下一元二次方程獲得鋁柵L_i的等效矩形的長Q_il和寬Q_iw；

x²-(C_i/2)x+S_i＝0,i＝1,2,...,n (1)

其中，一元二次方程的解x₁、x₂分別為等效矩形的長Q_il和寬Q_iw。

計(jì)算窗口1的等效線寬W：

$W=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}(Q_{\mathrm{iw}}*S_i)}{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i},i=\mathrm{1,2},...,n---\left(2\right)$

計(jì)算窗口1內(nèi)圖形的等效密度ρ：

$\mathrm{\ρ}=\frac{\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{S}_i}{D*D},i=\mathrm{1,2},...,n---\left(3\right)$

其中，D為仿真窗口1的寬度。

在本發(fā)明實(shí)施例過程中，版圖窗口1劃分對(duì)幾何圖形特征參數(shù)提取至關(guān)重要，窗口1大小及窗口1內(nèi)圖形結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度直接影響PVD及CMP的工藝模擬精度，加之圖形結(jié)構(gòu)彼此相互影響，版圖不同窗口1間臨近效應(yīng)突出，只有合理選取窗口1大小才能準(zhǔn)確定義窗口1內(nèi)圖形的等效密度。

在本發(fā)明中，窗口1劃分可以以版圖設(shè)計(jì)圖形、芯片表面溝槽2圖形等為對(duì)象，在充分考量窗口1內(nèi)所有溝槽2圖形幾何特征的基礎(chǔ)上，把復(fù)雜的設(shè)計(jì)圖形簡(jiǎn)化為規(guī)則的仿真窗口1圖形，在不失模型精度的前提下使得特征級(jí)的溝槽2填充方法可以直接應(yīng)用于任意芯片級(jí)模擬仿真，大大降低了計(jì)算復(fù)雜度，提高了計(jì)算效率。

接著，在步驟S02，根據(jù)入射粒子淀積體積與等效溝槽表面積的線性關(guān)系，獲得所述仿真窗口1內(nèi)的實(shí)際淀積體積。

在物理氣相沉積過程中，最終淀積在溝槽2上的材料的體積為入射粒子流堆積的體積，即實(shí)際淀積體積，假定淀積在溝槽2表面的入射粒子淀積體積與等效溝槽表面積S間存在線性依賴關(guān)系，則溝槽2填充體積V可以表示為：

V＝αηνρ_aS (4)

其中，α為淀積表面因子，η為入射粒子流量，ν為入射粒子速度，ρ_a為入射粒子密度，S為等效溝槽表面積。

根據(jù)窗口內(nèi)無圖形表面淀積特征，將入射粒子淀積體積等效為場(chǎng)區(qū)淀積體積。

其中，入射粒子流可以為濺射、蒸發(fā)等物理氣相沉積薄膜工藝中的粒子流。等效溝槽表面積S為劃分窗口1內(nèi)所有溝槽2等效成一個(gè)或多個(gè)等效溝槽的表面積。

在本實(shí)施例中，所述入射粒子流為離子金屬物理氣相沉積IMPVD工藝過程中進(jìn)行鋁柵淀積的粒子流，鋁淀積過程如圖1所示。在本實(shí)施例中，通過如下的步驟來獲得仿真窗口1內(nèi)的實(shí)際淀積體積。

首先，在IMPVD進(jìn)行表面淀積鋁柵的過程中，溝槽2填充體積V與入射粒子流量η，入射粒子速率ν及入射粒子密度ρ_a等因素密切相關(guān)，同時(shí)假定淀積在溝槽2表面的入射粒子淀積體積與等效溝槽表面積S間存在線性依賴關(guān) 系，則溝槽2填充體積V可以表示為：

V＝αηνρ_aS (5)

在PVD淀積過程中，溝槽2的底面和溝槽2側(cè)面的淀積速率會(huì)存在差異，考慮到計(jì)算精確性問題，在表面積的計(jì)算中，給溝槽2底部和溝槽2側(cè)壁定義不同的生長因子，以解決不同圖形結(jié)構(gòu)區(qū)域的淀積速率存在差異的問題。生長因子與等效線寬、圖形密度及溝槽深寬比相關(guān)。具體的，等效溝槽表面積S可以表示為：

其中為等效溝槽的側(cè)壁面積，為等效溝槽的底部面積，(1-ρ)D²為等效溝槽的無圖形區(qū)域面積。

其中Tr_e為有效溝槽2深度，L為窗口1內(nèi)所有圖形的周長，和分別為溝槽2側(cè)壁和溝槽2底部生長因子，Ra為溝槽2深寬比。

所述生長因子可以為經(jīng)驗(yàn)值、實(shí)驗(yàn)測(cè)量值、模擬仿真值等。一種可行的生長因子表達(dá)式為：

其中，k₁、k₂、θ₁、θ₂、θ₃、及為生長因子參數(shù)。類似地，頂部生長因子可以表示為且k₃、及亦為生長因子參數(shù)。由式(5)、(6)可得：

在此，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，考慮填充中的特殊情況，對(duì)于窗口1內(nèi)沒有圖形的情形，ρ＝0，L＝0，場(chǎng)區(qū)淀積體積可以表示為：

V＝H₀D² (9)

其中，H₀為場(chǎng)區(qū)淀積表面高度，D為劃分窗口1寬度。聯(lián)立(8)、(9)式，可以獲得：

即，將入射粒子淀積體積等效為場(chǎng)區(qū)淀積體積。

而后，在步驟S03，根據(jù)淀積后溝槽2圖形的幾何關(guān)系和等效參數(shù)，獲得 所述仿真窗口1內(nèi)的等效淀積體積。

在本發(fā)明中，是假定在淀積工藝完成之后，在等效溝槽內(nèi)及等效溝槽頂部淀積了一定厚度的材料，此時(shí)，獲得的等效溝槽的形貌體積，即溝槽2內(nèi)填充材料的體積和溝槽2頂部的填充材料的體積之和。

如圖2-4所示，分別為保形填充、超級(jí)填充和過填充三種不同填充方式下的等效溝槽的填充形貌，對(duì)于不同的填充方式，溝槽2填充后的形貌有所不同，對(duì)于保形填充，在填充后會(huì)在溝槽2之上的區(qū)域上形成一個(gè)凹陷區(qū)域，對(duì)于超級(jí)填充，在填充后會(huì)在溝槽2之上的區(qū)域上形成一個(gè)凸出區(qū)域，由于溝槽2側(cè)壁、溝槽2底部及溝槽2頂部各處淀積速率差異較大，為了仿真計(jì)算的精確性，引入收縮等效密度ρ_s及伸長等效密度ρ_e，所述收縮等效密度具體定義為特征圖形等效線寬收縮Δ_s后的等效密度；所述伸長等效密度具體定義為特征圖形伸長Δ_e后的等效密度，如圖2、圖3所示。

進(jìn)而，得到仿真窗口1內(nèi)的等效淀積體積為：

其中，Tr為溝槽2深度，SH為溝槽2淀積表面階梯高度，H為陣列表面淀積高度，D為劃分窗口1寬度，ρ為窗口1內(nèi)圖形的等效密度，ρ_s為收縮等效密度，ρ_e為伸長等效密度。

對(duì)于保形和超級(jí)填充，該等效淀積體積中包含有所需的淀積表面高度，為溝槽2淀積表面階梯高度SH和陣列表面淀積高度H；對(duì)于過填充，該等效淀積體積中包含有所需的淀積表面高度，僅為陣列表面淀積高度H。

接著，在步驟S04，通過所述實(shí)際淀積體積和所述等效淀積體積，獲得淀積表面高度。

在本實(shí)施例中，所述實(shí)際淀積體積與所述等效淀積體積為淀積體積的不同表達(dá)方式，體積值相同。所述淀積表面高度包括陣列表面淀積高度H及溝槽2淀積表面階梯高度SH，或者僅包括陣列表面淀積高度H。

通過聯(lián)立(10)、(11)兩式，可以建立不同填充方式下，溝槽2淀積表面階梯高度SH及陣列表面淀積高度H的解析表達(dá)式：

保形填充：

根據(jù)陣列表面淀積高度H求解的等效關(guān)系：

可以獲得：

超級(jí)填充：

過填充：

在本實(shí)施例中，溝槽2淀積表面階梯高度及陣列表面淀積高度的解析表達(dá)式，可以考慮不同溝槽2圖形線寬、溝槽2密度、溝槽2深寬比及溝槽2側(cè)面、溝槽2底部淀積速度不一致對(duì)粒子淀積的影響，使得針對(duì)溝槽2建立的淀積表面階梯高度及陣列表面淀積高度更加符合真實(shí)工藝情況，計(jì)算結(jié)果更加精確可靠。

至此，形成了本發(fā)明實(shí)施例的一種溝槽淀積表面形貌仿真的方法。此外，在具體的應(yīng)用中，在存在保形填充、超級(jí)填充、過填充等多種溝槽2填充方式的仿真參數(shù)時(shí)，在進(jìn)行仿真之前，可以先進(jìn)行填充方式的選擇。

在本實(shí)施例中，可以按照等效線寬大小的分類方式來判別溝槽2的具體填充方式，以下將以具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，在獲得所述仿真窗口溝槽圖形的等效參數(shù)后，確定溝槽2淀積的具體方式，步驟如下：首先，設(shè)定等效線寬閾值。等效線寬大小改變是等效溝槽填充方式改變的主要因素，等效線寬在一定范圍內(nèi)時(shí)，等效溝槽的填充方式一致。所述等效線寬在一定范圍內(nèi)，所述等效線寬閾值可以依靠實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或仿真經(jīng)驗(yàn)獲得。在本實(shí)施例中，設(shè)定線寬閾值M₁,M₂,M₃，其中0<M₁<M₂<M₃。

接著，根據(jù)所得到的窗口1等效線寬與設(shè)定等效線寬閾值進(jìn)行比較，判斷等效線寬所屬的具體范圍，選取與具體范圍對(duì)應(yīng)的溝槽2填充方式。在本實(shí)施例中，根據(jù)等效線寬閾值確定溝槽2填充方式及模型參數(shù)：a、當(dāng)0<W≤M₁時(shí)，選取過填充；b、當(dāng)M₁≤W≤M₂時(shí)，選取超級(jí)填充；c、當(dāng)M₂≤W≤M₃時(shí)，保形填充。其中，W為仿真窗口內(nèi)的溝槽圖形的等效線寬。

在PVD法進(jìn)行溝槽填充過程中，保形填充對(duì)應(yīng)的等效線寬范圍很廣泛，為了進(jìn)一步提高獲取的陣列表面淀積高度H及/或淀積表面階梯高度SH的精度，新增加了等效線寬閾值M₄，相應(yīng)的，當(dāng)M₂≤W≤M₃時(shí)，保形填充情形一，選取第一組模型參數(shù)；當(dāng)M₃≤W≤M₄時(shí)，保形填充情形二，選取第二組模型參數(shù)；當(dāng)W≥M₄時(shí)，保形填充情形三，選取第三組模型參數(shù)。所述模型參數(shù)包括場(chǎng)區(qū)淀積表面高度H₀、等效線寬收縮量Δ_s、等效線寬伸長量Δ_e、有效溝槽深度T_re以及生長因子參數(shù)。

此外，在具體的應(yīng)用中，根據(jù)淀積表面高度，可進(jìn)行形貌仿真。

在一個(gè)具體實(shí)施例中，通過對(duì)各個(gè)劃分的窗口1進(jìn)行表面高度計(jì)算，獲得整個(gè)襯底表面高度分布，完成淀積表面形貌仿真。在形貌仿真中，表面高度為包括陣列表面淀積高度H和溝槽2淀積表面階梯高度SH。

基于以上分類方式及仿真方法，即可進(jìn)行全芯片鋁柵表面淀積高度形貌仿真。

本發(fā)明實(shí)施例提供的溝槽淀積表面形貌仿真的方法，通過對(duì)仿真窗口內(nèi)的實(shí)際淀積體積和幾何關(guān)系下兩種體積表達(dá)，來獲得淀積表面高度，在此過程中，采用了仿真窗口內(nèi)溝槽圖形的等效參數(shù)來進(jìn)行溝槽表面及幾何關(guān)系下的體積表達(dá)，大大減少了形貌仿真的計(jì)算量，并且，在仿真過程中，考慮了溝槽的幾何結(jié)構(gòu)特征對(duì)入射粒子淀積的影響，保證了淀積表面高度的仿真精度，是速度 和精度的有效結(jié)合，可以滿足芯片級(jí)PVD和CMP工藝仿真精度和計(jì)算速度的要求。

相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了與上述方法對(duì)應(yīng)的溝槽淀積表面形貌仿真系統(tǒng)，如圖7所示，包括：

劃分仿真窗口模塊701，用于進(jìn)行仿真窗口的劃分；

等效參數(shù)獲取模塊702，用于根據(jù)所述仿真窗口內(nèi)溝槽尺寸獲得所述仿真窗口溝槽圖形的等效參數(shù)；

實(shí)際淀積體積獲取模塊703，用于根據(jù)入射粒子淀積體積與等效溝槽表面積的線性關(guān)系，獲得所述仿真窗口內(nèi)的實(shí)際淀積體積；

等效淀積體積獲取模塊704，用于根據(jù)淀積后溝槽圖形的幾何關(guān)系和等效參數(shù)，獲得所述仿真窗口內(nèi)的等效淀積體積；

淀積表面高度獲取模塊705，用于通過所述實(shí)際淀積體積和所述等效淀積體積，獲得淀積表面高度。

其中，在優(yōu)選的實(shí)施例中，溝槽底部與溝槽側(cè)壁具有不同的生長因子，所述生長因子可以有多種表達(dá)方式，在本實(shí)施例中，所述生長因子與所述仿真窗口內(nèi)溝槽圖形的等效線寬、等效密度以及深寬比相關(guān)。

需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，所述實(shí)際淀積體積獲取模塊703可以將入射粒子淀積體積等效為場(chǎng)區(qū)淀積體積，以減少系統(tǒng)運(yùn)算的工作量，提高仿真效率。

另外，溝槽的填充方式可以包括以下任意一種或多種：保形填充、超級(jí)填充、過填充。

相應(yīng)地，所述等效淀積體積獲取模塊704在獲得所述等效淀積體積時(shí)，對(duì)于所述保形填充中的凹陷區(qū)域，將所述凹陷區(qū)域的幾何體積與收縮等效密度的乘積作為所述凹陷區(qū)域的等效淀積體積；所述等效淀積體積獲取模塊704在獲得所述等效淀積體積時(shí)，對(duì)于所述超級(jí)填充中的凸出區(qū)域，將所述凸出區(qū)域的幾何體積與伸長等效密度的乘積作為所述凸出區(qū)域的等效淀積體積。

基于所述溝槽填充方式的不同，所述淀積表面高度可以有不同填充方式的表達(dá)。

進(jìn)一步的，所述系統(tǒng)還包括填充方式確定模塊801，用于在獲得所述仿真 窗口溝槽圖形的等效參數(shù)后，根據(jù)填充溝槽的等效線寬大小，確定所述溝槽的填充方式。

需要說明的是，在實(shí)際應(yīng)用中，所述溝槽的填充方式可以根據(jù)所述等效參數(shù)獲取模塊703獲得的所述等效線寬，或所述等效線寬和所述等效參數(shù)獲取模塊703獲得的其他任意一種或多種所述等效參數(shù)，共同確定所述溝槽的填充方式；用來判斷所述填充方式的所述等效參數(shù)通過和設(shè)定的等效線寬閾值進(jìn)行對(duì)比，確認(rèn)溝槽的填充方式。

進(jìn)一步的，所述填充方式確定模塊801設(shè)定的所述閾值可以為4個(gè)具體的等效線寬值或一組具體的等效線寬值及其他等效參數(shù)共同組成的數(shù)組；所述閾值可以為經(jīng)驗(yàn)值、實(shí)驗(yàn)值或仿真模擬值等。

基于所述淀積表面高度獲取模塊705獲得的所述淀積表面高度，不但能保證較高的精度，而且計(jì)算仿真速度快，是速度和精度的有效結(jié)合?；谝陨蟽?yōu)點(diǎn)，所述系統(tǒng)能夠應(yīng)用在芯片級(jí)PVD和CMP工藝仿真領(lǐng)域。

因此，所述系統(tǒng)還可以包括：

仿真模塊901，用于根據(jù)獲得的淀積表面高度，進(jìn)行淀積后形貌仿真。

溝槽淀積表面形貌仿真系統(tǒng)給出了可實(shí)施的溝槽淀積表面階梯高度和陣列表面淀積高度的解析表達(dá)式，可以直接快速獲取溝槽淀積表面高度，尤其適于芯片級(jí)PVD形貌仿真，該方法亦可拓展至晶圓級(jí)的淀積表面形貌預(yù)測(cè)。因此，本發(fā)明提出一種溝槽淀積表面形貌仿真系統(tǒng)，不但能保持較高的模型精度，而且能大大提高計(jì)算仿真速度，是速度和精度的有效結(jié)合，可以滿足芯片級(jí)PVD和CMP工藝仿真精度和計(jì)算速度的要求。

本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。尤其，對(duì)于系統(tǒng)實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的系統(tǒng)實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)仿真窗口上?？梢愿鶕?jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下，即可以理解并實(shí)施。

以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及系統(tǒng)；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。