專利名稱：一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電路制造工藝和版圖設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在集成電路芯片中，晶體管器件位于最下層，晶體管之間的連接通道位于晶體管上層區(qū)域，所述連接通道稱為集成電路的互連線。電遷移作為金屬中的一種物質(zhì)運(yùn)輸現(xiàn)象，其是指當(dāng)金屬中有電流流過時(shí)，電子撞擊金屬原子，使得金屬原子向電流相反的方向移動。而對于集成電路中的互連線而言，金屬原子的輸運(yùn)是一種危險(xiǎn)的行為。這是因?yàn)殡S著金屬原子的輸運(yùn)，在正極將會導(dǎo)致金屬原子的堆積，在負(fù)極將會導(dǎo)致空位的堆積，從而可能在互連線中形成空洞和小丘，影響集成電路性能。通常采用互連線的MTTF(Mean Time to failure，平均失效時(shí)間)來評估互連線在電遷移現(xiàn)象下的可靠性。可見，正確計(jì)算互連線的MTTF對評估集成電路可靠性起到重要作用。而在集成電路的制造過程中，為保證金屬層表面具有較好的平整度，使其在后期處理中，例如光刻，具有較高良率，通常利用CMP(Chemical Mechanical Polishing，化學(xué)機(jī)械拋光工藝)對金屬層進(jìn)行平坦化處理。但是，經(jīng)過CMP后的硅片表面形貌與電路版形有關(guān)，不同的圖形會導(dǎo)致壓力分布不一樣，另外不同材料CMP過程中的去除率也不一樣， 從而導(dǎo)致互連線的原始區(qū)域上產(chǎn)生金屬碟形和/或介質(zhì)氧化層侵蝕的損失區(qū)域。所述損失區(qū)域?qū)ミB線的MTTF具有一定的影響?，F(xiàn)有技術(shù)中的互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法針對的是完整、未有損失區(qū)域的具有原始區(qū)域的互連線，并不適用于計(jì)算CMP處理后的互連線的MTTF。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法及系統(tǒng)，以適用于計(jì)算CMP處理后互連線的MTTF。技術(shù)方案如下一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法，包括確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，所述實(shí)際區(qū)域?yàn)樗瞿繕?biāo)互連線原始區(qū)域中損失區(qū)域以外的區(qū)域；獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)；以所述電流數(shù)據(jù)除以所述實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，得到所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；將所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，獲得所述目標(biāo)互連線的平均失效時(shí)間。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算系統(tǒng)，包括實(shí)際區(qū)域面積確定模塊，用于確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，所述實(shí)際區(qū)域?yàn)樗瞿繕?biāo)互連線原始區(qū)域中損失區(qū)域以外的區(qū)域；電流數(shù)據(jù)確定模塊，用于獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)；實(shí)際電流密度確定模塊，用于以所述電流數(shù)據(jù)除以所述實(shí)際區(qū)域橫截面的面積， 得到所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；失效時(shí)間確定模塊，用于將所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，獲得所述目標(biāo)互連線的平均失效時(shí)間。本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中，首先確定目標(biāo)電路版圖中的目標(biāo)互連線的損失區(qū)域以外的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，進(jìn)而結(jié)合所獲得的經(jīng)過目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)，確定所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；將所述實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，得到所述目標(biāo)互連線的MTTF。本方案中，充分考慮了 CMP處理后所產(chǎn)生的損失區(qū)域帶來的誤差影響，在計(jì)算互連線的MTTF時(shí)，所確定的電流密度為通過目標(biāo)互連線實(shí)際區(qū)域的電流密度， 進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)MTTF計(jì)算，因此，可以有效計(jì)算CMP處理后互連線的MTTF。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法的第一種流程圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法的第二種流程圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例中的目標(biāo)互連線損失區(qū)域的橫截面示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。集成電路中互連線的MTTF可用來評估互連線在電遷移現(xiàn)象下的可靠性，進(jìn)而可作為評估整個(gè)集成電路性能的一項(xiàng)指標(biāo)。集成電路經(jīng)過CMP處理后，互連線會有損失區(qū)域， 所述損失區(qū)域?qū)TTF具有一定的影響。現(xiàn)有技術(shù)的互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法所針對互連線是完整的、未有損失區(qū)域的，所以不適用于計(jì)算CMP處理后互連線的MTTF。本發(fā)明實(shí)施例所提供了一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法，以適用于計(jì)算CMP處理后互連線的 MTTF。下面首先對本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法進(jìn)行介紹。如圖1所示，一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法，可以包括S101，確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，所述實(shí)際區(qū)域?yàn)樗瞿繕?biāo)互連線原始區(qū)域中損失區(qū)域以外的區(qū)域；S102，獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)；S103，以所述電流數(shù)據(jù)除以所述實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，得到所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；S104，將所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，獲得所述目標(biāo)互連線的平均失效時(shí)間。本發(fā)明實(shí)施例所提供的技術(shù)方案中，首先確定目標(biāo)電路版圖中的目標(biāo)互連線的損失區(qū)域以外的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，進(jìn)而結(jié)合所獲得的經(jīng)過目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)，確定所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；將所述實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，得到所述目標(biāo)互連線的MTTF。本方案中，充分考慮了 CMP處理后所產(chǎn)生的損失區(qū)域帶來的誤差影響，在計(jì)算互連線的MTTF時(shí)，所確定的電流密度為通過目標(biāo)互連線實(shí)際區(qū)域的電流密度， 進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)MTTF計(jì)算，因此，可以有效計(jì)算CMP處理后互連線的MTTF。下面結(jié)合圖2、圖3對本發(fā)明實(shí)施例所提供的一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。在實(shí)際應(yīng)用中，電路版圖對應(yīng)的集成電路中可以包括一層或多層金屬結(jié)構(gòu)，即集成電路上的互連線具有多層。為了描述方便、清楚，本發(fā)明實(shí)施例以集成電路中的一層金屬結(jié)構(gòu)中一條互連線為例進(jìn)行描述?？梢岳斫獾氖牵瑢τ诂F(xiàn)實(shí)中的電路版圖對應(yīng)的電路中具有多層金屬結(jié)構(gòu)、每層金屬結(jié)構(gòu)中具有多條互連線的情況，可以分別對每一層金屬結(jié)構(gòu)的每條互連線運(yùn)用本發(fā)明的技術(shù)方案，進(jìn)而確定出互連線的MTTF。如圖2所示，一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法，可以包括S201，確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息，并計(jì)算得到所述損失區(qū)域橫截面的面積；其中，所述目標(biāo)電路版圖是以電子設(shè)計(jì)自動化文件格式存儲的，例如GDS格式。 所述損失區(qū)域包括金屬蝶形損失區(qū)域和/或介質(zhì)氧化層侵蝕損失區(qū)域。所述確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息，具體可以為將所述目標(biāo)電路版圖輸入CMP模擬器，得到所述目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息。在進(jìn)行CMP模擬時(shí)，通過向CMP模擬器輸入所述目標(biāo)電路版圖，就可以直接在輸出的信息中，確定出所述目標(biāo)互連線CMP后的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息。其中，本發(fā)明實(shí)施例所利用CMP模擬器的基本工作原理為劃分電路版圖為一系列格點(diǎn)；計(jì)算各格點(diǎn)的平均線寬等版圖特征參數(shù)；將計(jì)算得到的版圖特征參數(shù)代入碟形和介質(zhì)侵蝕計(jì)算公式即可得到相應(yīng)數(shù)據(jù)。假設(shè)利用CMP模擬器對所述電路版圖進(jìn)行模擬后，目標(biāo)互連線的損失區(qū)域示意圖如圖2，其中，W為互連線連寬，T為互連線中圖形區(qū)域氧化層厚度，Ts為互連線中無圖形區(qū)域氧化層厚度，Te為介質(zhì)氧化層侵蝕厚度，具體表示為圖形區(qū)域氧化層厚度和無圖形區(qū)域氧化層厚度的差值，Td為金屬碟形數(shù)據(jù)，具體表示為無圖形區(qū)域氧化層厚度表面與金屬的上表面最低點(diǎn)的差值。需要說明的是，所述CMP處理器包括CMP處理軟件，例如Cadence公司的CMP Predictor 或者 Mentor Graphics 公司的 CMP Analyzer。
可以理解的是，上述獲得目標(biāo)互連線損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息的方式僅作為一種示例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可知，獲取經(jīng)過CMP處理后的互連線損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息的方式還可以包括實(shí)際測量所述目標(biāo)電路版圖對應(yīng)的經(jīng)過CMP處理后的集成電路中所述目標(biāo)互連線損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息。S202，將目標(biāo)互連線的原始區(qū)域橫截面的面積減去所述損失區(qū)域橫截面的面積， 得到實(shí)際區(qū)域橫截面的面積；如圖3所示的目標(biāo)互連線損失區(qū)域示意圖中，在對損失區(qū)域的橫截面的面積進(jìn)行計(jì)算時(shí)，可將金屬的上表面的弧線等效為圓的一部分，此時(shí)計(jì)算所述目標(biāo)互連線的損失區(qū)域的橫截面的面積時(shí)，可以通過以下公式
權(quán)利要求
1.一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法，其特征在于，包括確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，所述實(shí)際區(qū)域?yàn)樗瞿繕?biāo)互連線原始區(qū)域中損失區(qū)域以外的區(qū)域；獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)；以所述電流數(shù)據(jù)除以所述實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，得到所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；將所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，獲得所述目標(biāo)互連線的平均失效時(shí)間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)，具體為確定所述目標(biāo)電路版圖對應(yīng)的電路網(wǎng)表信息；將所述電路網(wǎng)表信息輸入電路仿真器，得到經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述平均失效時(shí)間函數(shù)為MTTF = BrneEa/kT(l 彡 η 彡 2)其中，J是實(shí)際電流密度，B是工藝因子，η為電流指數(shù)，Ea為活化能，k為波爾茲曼常數(shù)，T為溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，具體為確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息，并計(jì)算得到所述損失區(qū)域橫截面的面積；將目標(biāo)互連線的原始區(qū)域橫截面的面積減去所述損失區(qū)域橫截面的面積，得到實(shí)際區(qū)域橫截面的面積。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息，具體為將所述目標(biāo)電路版圖輸入CMP模擬器，得到所述目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述損失區(qū)域?yàn)榻饘俚螕p失區(qū)域和/或介質(zhì)氧化層侵蝕損失區(qū)域。
7.—種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算系統(tǒng)，其特征在于，包括實(shí)際區(qū)域面積確定模塊，用于確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，所述實(shí)際區(qū)域?yàn)樗瞿繕?biāo)互連線原始區(qū)域中損失區(qū)域以外的區(qū)域；電流數(shù)據(jù)確定模塊，用于獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)；實(shí)際電流密度確定模塊，用于以所述電流數(shù)據(jù)除以所述實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，得到所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；失效時(shí)間確定模塊，用于將所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)， 獲得所述目標(biāo)互連線的平均失效時(shí)間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電流數(shù)據(jù)確定模塊，包括電路信息確定單元，用于確定所述目標(biāo)電路版圖對應(yīng)的電路網(wǎng)表信息；電流數(shù)據(jù)確定單元，用于將所述電路網(wǎng)表信息輸入電路仿真器，得到經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述實(shí)際區(qū)域面積確定模塊包括損失區(qū)域面積確定單元，用于確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息， 并計(jì)算得到所述損失區(qū)域橫截面的面積；實(shí)際區(qū)域面積確定單元，用于將目標(biāo)互連線的原始區(qū)域橫截面的面積減去所述損失區(qū)域橫截面的面積，得到實(shí)際區(qū)域橫截面的面積。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述損失區(qū)域面積確定單元的具體配置為將所述目標(biāo)電路版圖輸入CMP模擬器，得到所述目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的損失區(qū)域數(shù)據(jù)信息。
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種互連線平均失效時(shí)間計(jì)算方法及系統(tǒng)。所述方法包括確定目標(biāo)電路版圖中目標(biāo)互連線的實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，所述實(shí)際區(qū)域?yàn)樗瞿繕?biāo)互連線原始區(qū)域中損失區(qū)域以外的區(qū)域；獲取經(jīng)過所述目標(biāo)互連線的電流數(shù)據(jù)；以所述電流數(shù)據(jù)除以所述實(shí)際區(qū)域橫截面的面積，得到所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度；將所述目標(biāo)互連線的實(shí)際電流密度代入平均失效時(shí)間函數(shù)，獲得所述目標(biāo)互連線的平均失效時(shí)間。本方案中，充分考慮了CMP處理后所產(chǎn)生的損失區(qū)域帶來的誤差影響，在計(jì)算互連線的MTTF時(shí)，所確定的電流密度為通過目標(biāo)互連線實(shí)際區(qū)域的電流密度，進(jìn)而進(jìn)行后續(xù)MTTF計(jì)算，因此，可以有效計(jì)算CMP處理后互連線的MTTF。
文檔編號G06F17/50GK102508953SQ20111031949
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者阮文彪, 陳嵐, 馬天宇 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所