專利名稱：修正接觸孔金屬覆蓋層布圖設(shè)計(jì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工業(yè)中的布圖設(shè)計(jì)以及光刻制程，尤其涉及一 種修正接觸孔金屬覆蓋層布圖設(shè)計(jì)以減少關(guān)鍵尺寸變化以及誤對(duì)準(zhǔn)的方 法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體器件是多層電路堆疊的結(jié)構(gòu)，相鄰的電路結(jié)構(gòu)層之間為通孔層
(via layer),其中有多個(gè)方形或矩形的填入金屬栓塞的通孔使上下層的電路 保持電連接，頂層電路則通過與通孔層結(jié)構(gòu)相似的接觸孔層(Contact layer) 拉出引線和外界連接，通孔或接觸孔可以統(tǒng)稱為接觸孔，其作用都是保持 各層電路相互連接。這種結(jié)構(gòu)要求所述的通孔或者接觸孔與規(guī)定的電路良 好對(duì)準(zhǔn)以保證接觸，并且通孔或者接觸孔圖案不能超出電路層的金屬線覆 蓋范圍，也即電路與接觸孔重合處的電路金屬層應(yīng)當(dāng)完全覆蓋接觸孔圖 案。
當(dāng)集成電路的設(shè)計(jì)規(guī)則收縮時(shí)，由于器件尺寸變小，對(duì)于半導(dǎo)體制造 工藝來說要制作理想的電路金屬層覆蓋接觸孔或通孔圖案變得非常困難。 有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)通孔或接觸孔不能和電路對(duì)準(zhǔn)，通孔或接觸孔露出在金屬電 路之外的情況，這樣將產(chǎn)生嚴(yán)重的問題，例如，在通孔超出覆蓋金屬的地 方很容易出現(xiàn)漏電流。因此，如果金屬覆蓋接觸孔或接觸孔的性能不好， 產(chǎn)生的關(guān)鍵尺寸變化和誤對(duì)準(zhǔn)將導(dǎo)致產(chǎn)品良率降低，甚至沒有良率。在這 種情況下，人們通常只能通過兩種手段解決問題
1) 改變布圖設(shè)計(jì)，這種方法只能少數(shù)時(shí)候使用，大多數(shù)情況不可能更 改布圖設(shè)計(jì)；
2) 采用更小的制程窗口，這種方法對(duì)機(jī)器的精度要求更高，直接導(dǎo)致 良率降低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前由于設(shè)計(jì)規(guī)則收縮，制作金屬覆蓋接觸孔或通孔的結(jié)構(gòu)時(shí)容 易出現(xiàn)的關(guān)鍵尺寸變化和誤對(duì)準(zhǔn)等問題，提出本發(fā)明。
本發(fā)明的目的在于，提供一種修正電路層覆蓋通孔圖案的方法，使用 這種方法可以有效解決上述的關(guān)鍵尺寸變化和誤對(duì)準(zhǔn)問題。
本發(fā)明提供的方法，是一種策略性放大金屬電路層覆蓋接觸孔處圖案 尺寸的方法，用此方法修改電路層圖案并對(duì)其進(jìn)行光學(xué)近似修正后制作掩 模，最終可以在晶片上光刻得到更好的圖案輪廓。
所述方法的具體步驟如下
首先對(duì)接觸孔圖案利用如下所示公式計(jì)算放大值，用計(jì)算值放大通孔 或者接觸孔的每一邊
放大值五=7(")2+(6)2+(。2
其中a表示金屬關(guān)鍵尺寸變化值；b表示接觸孔或通孔的關(guān)鍵尺寸變 化值；c表示接觸孔或通孔和金屬線邊緣之間誤對(duì)準(zhǔn)規(guī)格；實(shí)際上，這三
個(gè)參數(shù)由實(shí)際的工藝過程中所允許的誤差范圍決定。
然后將擴(kuò)大接觸孔或通孔后的圖案和原始金屬層圖案進(jìn)行"OR"的布
爾邏輯運(yùn)算，得到兩層圖案互補(bǔ)整合到一起的布圖，作為金屬層圖案；
用新生成的金屬線路布圖作為光學(xué)近似修正的目標(biāo)，對(duì)此布圖進(jìn)行光 學(xué)近似修正；本發(fā)明的重點(diǎn)在于光學(xué)近似修正操作的預(yù)處理階段，具體在 后面使用哪種光學(xué)近似修正技術(shù)并不受影響，因此，后續(xù)采用例如基于規(guī) 則或者基于模型的光學(xué)近似修正方法均適用于本發(fā)明。
錄制出經(jīng)過光學(xué)近似修正的布圖用于制作掩模，并將其用于制作金屬 覆蓋接觸孔或者通孔結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D示可以對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行更詳細(xì)的說明，原始的布圖設(shè)計(jì) 中，接觸孔或通孔圖案2和其上覆蓋的金屬層圖案1間的位置關(guān)系如圖la 所示，雖然接觸孔或通孔圖案2在覆蓋金屬層1的范圍內(nèi)，但是一旦光刻 到硅片上，容易出現(xiàn)接觸孔或通孔圖案2曝光到覆蓋金屬層1的范圍外的 情況。利用本發(fā)明提供的上述公式計(jì)算結(jié)果，首先對(duì)接觸孔層圖案中的接 觸孔或通孔圖案2的每邊進(jìn)行放大，然后將放大后的接觸孔或通孔層圖案 2和覆蓋于其上的金屬電路層圖案1作"OR"運(yùn)算，使其合并到一起作為覆蓋層金屬電路的圖案，結(jié)果如圖lb所示。對(duì)圖lb圖案進(jìn)行光學(xué)近似修 正，修正后的布圖錄制到掩模上用于光刻形成覆蓋金屬層。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，通過這樣的方法，可以在設(shè)計(jì)規(guī)則內(nèi)對(duì)金屬電路 層與接觸孔或通孔連接處合理放大，最后可以形成很好的金屬覆蓋接觸孔 或通孔的結(jié)構(gòu)，在晶片上的圖案輪廓更加優(yōu)化。另外，這種方法操作簡(jiǎn)單， 并不會(huì)增加原有制程在操作上的困難。
為了更容易理解本發(fā)明的目的、特征以及其優(yōu)點(diǎn)，下面將配合附圖和 實(shí)施例對(duì)本發(fā)明加以詳細(xì)說明。


本申請(qǐng)中包括的附圖是說明書的一個(gè)構(gòu)成部分，附圖與說明書和權(quán)利 要求書一起用于說明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，用于更好地理解本發(fā)明。
圖la顯示了現(xiàn)有技術(shù)中的布圖設(shè)計(jì)中，接觸孔或通孔圖案2和其上 覆蓋的金屬層圖案1間的位置關(guān)系，為了便于顯示結(jié)構(gòu)，上層的金屬圖案 層作透明表示，以下相同；
圖lb顯示了經(jīng)過本發(fā)明方案修正后的布圖設(shè)計(jì)中，接觸孔或通孔圖 案和其上覆蓋的金屬層圖案間的位置關(guān)系；
圖2a顯示了一個(gè)實(shí)際的電路布圖設(shè)計(jì)中接觸孔或通孔圖案和覆蓋層 金屬圖案之間的位置關(guān)系；
圖2b顯示了按照本發(fā)明方案對(duì)圖2a布圖修正后接觸孔或通孔圖案和 覆蓋層金屬圖案之間的位置關(guān)系；
圖3a 3d顯示了一個(gè)實(shí)際的按照本發(fā)明方法從修正布圖設(shè)計(jì)到光刻 結(jié)果的過程；
圖4a和5a分別顯示了現(xiàn)有技術(shù)中在對(duì)金屬覆蓋接觸孔圖案進(jìn)行光刻 后出現(xiàn)的各種接觸孔和覆蓋金屬不能對(duì)準(zhǔn)反映在的實(shí)際硅片上的示意圖； 和
圖4b和圖5b分別顯示了按照本發(fā)明方案修正布圖后，將圖案特征光 刻到硅片上的輪廓示意圖
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明的工藝，下面結(jié)合本發(fā)明的具體實(shí)施例作進(jìn)一步說 明，但其不限制本發(fā)明。
實(shí)施例1
對(duì)覆蓋層金屬線的布圖設(shè)計(jì)進(jìn)行修正
圖2a顯示的是原始布圖設(shè)計(jì)中接觸孔或通孔圖案2和覆蓋層金屬圖 案1之間的位置關(guān)系，金屬線寬L=240nm,線間距N=240nm，接觸孔圖 案2的邊與金屬線圖案1的邊間距10nm。
對(duì)接觸孔圖案利用如下所示公式計(jì)算出的放大值擴(kuò)大每一邊
<formula>formula see original document page 6</formula>
其中a表示金屬關(guān)鍵尺寸變化值；b表示接觸孔或通孔的關(guān)鍵尺寸變 化值；c表示接觸孔或通孔和金屬線邊緣之間誤對(duì)準(zhǔn)規(guī)格；這三個(gè)值實(shí)際 上都是每個(gè)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的每層工藝制作時(shí)所允許的誤差。比如對(duì)于設(shè)計(jì)尺寸 為170納米的金屬線層，其允許的誤差為10%，則a值取17,對(duì)于設(shè)計(jì)規(guī) 則為160納米的接觸孔層，其余需的誤差為10%，則b值取16，同時(shí)設(shè)計(jì) 時(shí)金屬層與接觸孔層的偏移誤差允許為IO納米，則c值取10。
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，將接觸孔圖案2的每邊都向外擴(kuò)大50nm，如圖2b所 示，然后將擴(kuò)大后的接觸孔圖案2和原始金屬電路層圖案1進(jìn)行"0R"的 布爾邏輯運(yùn)算，得到兩層圖案互補(bǔ)整合到一起的布圖，用得到的布圖作為 覆蓋層金屬圖案。
實(shí)施例2
從修正布圖設(shè)計(jì)到光刻結(jié)果的過程
如圖3a所示，原始布圖中，接觸孔圖案2位于覆蓋層金屬線圖案1 的線端，距離線端的邊緣55nm，其它數(shù)據(jù)和實(shí)施例l相同；
根據(jù)計(jì)算值，對(duì)接觸孔圖案每邊向外擴(kuò)大50nm，如圖3b所示，接觸 孔圖案在修正后距離線端的邊緣5nm;
然后將擴(kuò)大后的接觸孔圖案2和原始金屬電路層圖案1進(jìn)行"OR"的 布爾邏輯運(yùn)算，得到兩層圖案互補(bǔ)整合到一起的布圖，將其作為金屬層圖 案。以所得到的金屬層圖案作為光學(xué)近似修正的目標(biāo)，對(duì)此布圖進(jìn)行光學(xué) 近似修正，結(jié)果如圖3c所示，可以看到按本發(fā)明修正的地方明顯影響了
光學(xué)近似修正的結(jié)果，在金屬線圖案1覆蓋接觸孔圖案2處有較為合適的 輪廓；
錄制出經(jīng)過光學(xué)近似修正的布圖用于制作掩模，并將其用于制作覆蓋 的金屬線結(jié)構(gòu)。硅片上實(shí)際反映出的圖案輪廓如圖3d所示，外圍近似長(zhǎng) 橢圓形的為金屬線區(qū)域，數(shù)字3表示其輪廓線；線端處的圓形為光刻后實(shí) 際形成的接觸孔圖案，數(shù)字4表示其輪廓線?？梢钥吹綄?shí)際刻出的接觸孔 被很好地覆蓋于金屬層之下，不至于露出于金屬層。
實(shí)施例3
現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方案形成的金屬覆蓋接觸孔圖案輪廓對(duì)比 附圖4a和5a分別顯示了目前在實(shí)際應(yīng)用中將圖案特征光刻到硅片上 后，出現(xiàn)的幾種接觸孔不能和覆蓋金屬層對(duì)準(zhǔn)，導(dǎo)致部分露出于金屬覆蓋 層之外的圖案輪廓示意圖。圖4b和圖5b分別顯示了按照本發(fā)明方案修正 布圖后，將圖案特征光刻到硅片上的輪廓示意圖。圖中，數(shù)字3表示光刻 后實(shí)際形成的金屬線區(qū)域的輪廓線；數(shù)字4表示光刻后實(shí)際形成的接觸孔 圖案輪廓線。可以很明顯看出，同樣的布圖設(shè)計(jì)，在經(jīng)過本發(fā)明的方法修 正后，各種情況下出現(xiàn)的接觸孔圖案和金屬覆蓋層不能對(duì)準(zhǔn)的問題都可以 得到解決。
本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明精神或者主要特征的前提 下，本發(fā)明還可以以其他特定的形式實(shí)施。因此，按本發(fā)明的全部技術(shù)方 案，所列舉的實(shí)施例只是用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明，并且，本發(fā) 明不局限于本文中描述的細(xì)節(jié)。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求 書界定。
權(quán)利要求
1、一種修正通孔或者接觸孔金屬覆蓋層布圖設(shè)計(jì)的方法，其特征在于包括下列步驟a.利用公式放大值<maths id="math0001" num="0001" ><math><![CDATA[ <mrow><mi>E</mi><mo>=</mo><msqrt> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>a</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>b</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup><mrow> <mo>(</mo> <mi>c</mi> <mo>)</mo></mrow><mn>2</mn> </msup></msqrt> </mrow>]]></math> id="icf0001" file="A2007100397370002C1.tif" wi="38" he="6" top= "47" left = "74" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="yes"/></maths>計(jì)算得到放大值，將其用于放大接觸孔層中的接觸孔圖案的每一邊；其中a表示金屬關(guān)鍵尺寸變化值；b表示接觸孔或通孔的關(guān)鍵尺寸變化值；c表示接觸孔或通孔和金屬線邊緣之間誤對(duì)準(zhǔn)規(guī)格。
2、 根據(jù)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述的a、 b、 c值由實(shí)際 的工藝過程中所允許的誤差范圍決定。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟b. 將擴(kuò)大后的接觸孔圖案和覆蓋于其上的金屬層圖案進(jìn)行"OR"的 布爾邏輯運(yùn)算，得到兩層圖案互補(bǔ)整合到一起的布圖，作為金屬層圖案。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟c. 以生成的金屬層圖案作為光學(xué)近似修正的目標(biāo)，對(duì)此布圖進(jìn)行光學(xué) 近似修正。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的光學(xué)近似修正 方法包括基于模型的光學(xué)近似修正，以及基于規(guī)則的光學(xué)近似修正。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的方法，其特征在于，還包括下列步驟d. 錄制出經(jīng)過光學(xué)近似修正的布屈用于制作掩模，并將其用于制作金 屬覆蓋接觸孔或者通孔結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在多層集成電路布圖設(shè)計(jì)中修正電路層覆蓋接觸孔圖案的方法。當(dāng)集成電路的設(shè)計(jì)規(guī)則收縮時(shí)，由于器件尺寸變小，對(duì)于多層集成電路結(jié)構(gòu)來說要制作理想的電路金屬層覆蓋接觸孔或通孔的圖案非常困難。有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)通孔或接觸孔不能和電路對(duì)準(zhǔn)，通孔或接觸孔露出在金屬電路之外的情況。本發(fā)明提供一種策略性放大金屬電路層覆蓋接觸孔處圖案尺寸的方法，用此方法修改電路層圖案并對(duì)其進(jìn)行光學(xué)近似修正后制作掩模，可以在晶片上光刻得到更好的圖案輪廓，完全避免上述的問題。
文檔編號(hào)H01L21/70GK101290904SQ20071003973
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者洪齊元 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司