專利名稱：用于曝光工藝的對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于曝光工藝的對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法。
背景技術(shù)：
在集成電路的制造過程中，硅片表面會產(chǎn)生起伏不平的表面形貌，包括有臺階，溝槽等。這些起伏不平的表面形貌在硅片上仿佛一個標(biāo)記，可以利用這樣的標(biāo)記來作為光刻的曝光制程中不同層次的掩模板的對準(zhǔn)。例如，淺槽隔離結(jié)構(gòu)中的氧化物突出硅襯底表面大約1 3KA之間，便可作為曝光制程中的對準(zhǔn)標(biāo)記。評價對準(zhǔn)標(biāo)記的好壞有兩個重要標(biāo)準(zhǔn)其一，能夠在工藝流程中有穩(wěn)定而良好的標(biāo)記形貌；其二，能夠形成良好的信號反差。即作為對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階較高，或者溝槽較深，這樣才能被識別。在大多數(shù)的芯片制造過程中，對準(zhǔn)標(biāo)記的形成不外乎以下幾種方式直接在工藝層上刻蝕出標(biāo)記、利用硅的摻雜氧化效應(yīng)形成標(biāo)記、直接在硅襯底上腐蝕出標(biāo)記。而在實際的工藝過程中，不同IC的工藝流程的參數(shù)要求是不完全一樣的，所以對于不同的工藝流程要采用不同類型的對準(zhǔn)標(biāo)記。在功率器件的制作過程中，一般采用Al來作為層間金屬連線。且在接觸孔刻蝕完成后，并不需要形成鎢塞后再沉積第一層金屬(Al)，而是直接在刻蝕有接觸孔的層間介質(zhì)層上沉積Al，導(dǎo)致產(chǎn)生的金屬層是不平整的，最終導(dǎo)致在鈍化層刻蝕完后金屬焊墊(PAD) 上的低洼區(qū)有氧化硅殘留。為了解決這個問題，把沉積Al的溫度從270 340°C提高到 420°C，在420°C下的Al具有良好的流淌性，于是第一層金屬層的表面會變得比較平坦，后續(xù)金屬焊墊(PAD)也較平整，不會有氧化硅殘留。但是這又引出另一個新的問題，在這樣的情況下，第一層金屬層流淌性比較好，沉積好后，其表面比較平整，所以使得原本的對準(zhǔn)標(biāo)記不夠清晰，不能被曝光設(shè)備感應(yīng)到。情況嚴(yán)重時，甚至?xí)?dǎo)致后面的光刻無法完成。于是需要一種新的對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，以解決新的Al金屬層的沉積工藝帶來的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體曝光工藝的對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，包括提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；在所述形成有第一溝槽的半導(dǎo)體基底上淀積第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層填滿所述第一溝槽；進行化學(xué)機械研磨，且過研磨直至第一溝槽內(nèi)的所述第一介質(zhì)層表面形成凹陷；形成層間介質(zhì)層；
在層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，所述第二溝槽完全露出第一溝槽內(nèi)的所述第一介質(zhì)層，且所述第二溝槽的開口大于所述第一溝槽的開口 ；形成流淌層。可選的，所述第一溝槽的寬度為5 30 μ m、深度大于0. 8 μ m?？蛇x的，所述第一介質(zhì)層的材料硬度小于半導(dǎo)體基底材料。可選的，所述半導(dǎo)體基底表面形成有外延層，所述第一溝槽形成在所述外延層中；可選的，所述外延層的材料為單晶硅，采用氣相外延方式形成，所述第一介質(zhì)層的材料為多晶硅，形成方式為低壓化學(xué)氣相淀積?？蛇x的，所述層間介質(zhì)層為介電常數(shù)為3. 9到4. 0的S^2材料?？蛇x的，形成所述流淌層的方式為420°C溫度下、在形成有第二溝槽的層間介質(zhì)層上濺射Al，形成Al金屬層?？蛇x的，所述Al金屬層的Al中有含量小于5%的銅?？蛇x的，所述半導(dǎo)體基底為硅襯底。本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法能夠完全結(jié)合在功率器件的制造工藝中進行，不需要引入新的工藝步驟和新的工藝參數(shù)的要求，就能實現(xiàn)在流淌性比較好的介質(zhì)層中形成清晰的，能夠被曝光機識別的對準(zhǔn)標(biāo)記，讓后續(xù)的工藝能順利的進行。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本發(fā)明的主旨。圖1為對準(zhǔn)標(biāo)記的制作流程示意圖。圖2至圖8為對準(zhǔn)標(biāo)記制作過程的示意圖。
具體實施例方式如背景技術(shù)所描述的，在功率器件的制作過程中，把沉積Al的溫度從270 340°C 提高到420°C，在420°C下的Al具有良好的流淌性，于是第一層金屬層的表面會變得比較平坦。但是，這樣會使得這一層的對準(zhǔn)標(biāo)記不夠清晰。在具體的功率器件的制作中，包括這些工藝在硅外延層中刻蝕開口 ；沉積多晶硅；再采用化學(xué)機械研磨把開口外多余的多晶硅磨掉；形成層間介質(zhì)層；刻蝕通孔，形成接觸孔；直接沉積Al金屬層。其中，在磨平多晶硅時，依照目前的技術(shù)工藝，如果多晶硅所在的開口寬度大于 5 μ m,當(dāng)產(chǎn)生過研磨會導(dǎo)致多晶硅表面形成凹陷。發(fā)明人利用上述的已有工藝步驟或者方法，主要借助較寬開口中的多晶硅在經(jīng)歷一定時間的化學(xué)機械研磨后表面必定產(chǎn)生凹陷結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象，以及通過在凹陷結(jié)構(gòu)上的層間介質(zhì)中刻蝕出比凹陷結(jié)構(gòu)所在的開口更大的開口，再沉積金屬層(Al)的方法，在金屬層中形成較清晰的凹陷，可以作為對準(zhǔn)標(biāo)記被識別。即使，此層金屬層的流淌性較好使得別的區(qū)域的平坦性都比較好，也能在此處實現(xiàn)同樣的效果。本發(fā)明提供的形成半導(dǎo)體曝光工藝對準(zhǔn)標(biāo)記的具體方法如圖1所示，包括提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；在所述形成有第一溝槽的半導(dǎo)體基底上淀積第一介質(zhì)層填滿所述第一溝槽；進行化學(xué)機械研磨，且過研磨直至溝槽內(nèi)所述第一介質(zhì)層形成凹陷；形成層間介質(zhì)層；在所述第一溝槽的正上方的層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，完全露出所述第一介質(zhì)層，且所述第二溝槽的開口大于所述第一溝槽的開口 ；表面形成流淌層。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。在本實施例中，半導(dǎo)體基底為硅襯底，其上還包括外延層，外延層的材料為單晶硅，第一介質(zhì)層的材料為多晶硅，第二介質(zhì)層為層間介質(zhì)層，其材料為氧化硅或氮化硅。具體工藝執(zhí)行如下1.提供半導(dǎo)體基底；如圖2，本實施例中，半導(dǎo)體基底為硅襯底300，其上還包括外延層302，外延層的材料為單晶硅，厚度為4K 5KA。外延工藝是指在單晶襯底上生長一層跟襯底具有相同晶格排列的單晶材料。外延硅反應(yīng)可用的氣體源包括SixCl4_x(X = 1，2，3)、氫氣，以及HCl和摻雜氣體，反應(yīng)溫度為 800 1150°C，通過氣相外延反應(yīng)生成。外延為器件設(shè)計者在優(yōu)化器件性能方面提供了很大的靈活性，比如可以通過控制外延生長時的摻雜來控制外延層的摻雜厚度、濃度、輪廓，而這些因素是與硅片襯底無關(guān)的。外延層還可以減少CMOS器件中的閂鎖效應(yīng)。2.在所述半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；形成第一溝槽的方式為刻蝕，其中，第一溝槽的開口要寬過5 μ m，由于半導(dǎo)體器件數(shù)量級別的限制，第一溝槽開口的寬度優(yōu)選為小于30 μ m。為了滿足后續(xù)步驟中過研磨形成的凹陷最終能形成清晰的對準(zhǔn)標(biāo)記，第一溝槽的深度要大于0. 8 μ m。如圖3所示，本實施例中，由于硅襯底300另形成有硅外延層302，第一溝槽1形成在外延層302中。對于功率器件，這里形成第一溝槽的步驟可以在制作功率器件時的在硅外延層中刻蝕開口的步驟中一起進行。并且在功率器件制作過程中刻蝕的開口的深度一般都在0. 8 2. 3um，這樣的深度已經(jīng)可以滿足最后形成清晰的對準(zhǔn)標(biāo)記的要求，不需要對對準(zhǔn)標(biāo)記所需的第一溝槽的深度增加特別的工藝要求。
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3.在所述形成有第一溝槽的半導(dǎo)體基底上淀積第一介質(zhì)層填滿所述第一溝槽；第一介質(zhì)層的材料為多晶硅，可以通過在低壓下，溫度為570 650°C時熱分解反應(yīng)硅烷，進行低壓化學(xué)氣相淀積形成。具體為用純硅烷或者含量為20 30%的硅烷和氮氣的混合氣體通入反應(yīng)腔室， 在壓強為0. 2 1. 0托的條件下淀積多晶硅。淀積速率為100 200A/min。形成結(jié)構(gòu)如圖4所示，沉積的多晶硅形成了第一介質(zhì)層303，其填滿了在外延層 302中的第一溝槽1。對于功率器件，這一步驟可以在制作功率器件時的沉積多晶硅的步驟中一起進行。同樣，也不需要在原本制作功率器件的工藝上做另外的要求。4.進行化學(xué)機械研磨，且過研磨直至第一溝槽內(nèi)所述第一介質(zhì)層形成凹陷；化學(xué)機械研磨(CMP)的一個缺陷是凹陷，即在圖形中央拋光量較多。這種現(xiàn)象是由于拋光墊太柔軟，而使得在壓力的作用下，在寬的溝槽區(qū)域產(chǎn)生凹陷。凹陷也會受到拋光墊硬度的影響。在CMP過程中，磨至和溝槽齊平，溝槽內(nèi)介質(zhì)露出來之后的研磨中(過研磨)，拋光墊向溝槽彎曲并形成凹面，這就產(chǎn)生了凹陷。凹陷量受一些因素的影響如溝槽的寬度、溝槽內(nèi)介質(zhì)材料的硬度、過研磨的時間、研磨的壓力，以及拋光墊的硬度等。當(dāng)溝槽比較窄(小于5μπι)時，幾乎不會產(chǎn)生凹陷。大于5 μ m后，溝槽越寬，凹陷越大。溝槽內(nèi)介質(zhì)材料的硬度小于溝槽所在介質(zhì)層的材料時，開始過研磨后，拋光墊更容易被溝槽兩側(cè)的較硬的介質(zhì)抵靠住，而向溝槽內(nèi)較軟的介質(zhì)彎曲形成凹面，從而對溝槽內(nèi)的介質(zhì)磨得更多，最終產(chǎn)生凹陷。在本實施例中，第一介質(zhì)層的材料為多晶硅，形成方式為低壓化學(xué)氣相淀積。多晶硅是多晶向的，即由許多晶粒邊界分隔的小的單晶組成。多晶硅屬于排列無序，硬度相對較低。而外延形成的硅是定向生長的，因此Si排列方向一致，有序，硬度相應(yīng)會增加；所以，過研磨一段時間后，在大于5 μ m的第一溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層會產(chǎn)生凹陷。這是半導(dǎo)體工藝中不可避免的缺陷。拋光時，施加的壓力越大，凹陷也越大。經(jīng)過實踐和模擬仿真的分析，在本實施例中第一溝槽的寬度范圍(5 30 μ m)內(nèi)， 過研磨很短一段時間后，凹陷程度開始達(dá)到平衡。本實施例在此步驟，進行化學(xué)機械研磨，直至過研磨在第一溝槽內(nèi)第一介質(zhì)產(chǎn)生凹陷，形成結(jié)構(gòu)如圖5，在第一溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層303中形成凹陷2。對于功率器件，這一步驟可以在制作功率器件時的采用化學(xué)機械研磨把開口外多余的多晶硅磨掉的步驟中一起進行。5.形成層間介質(zhì)層；層間介質(zhì)(ILD)應(yīng)用于器件中不同的金屬層之間，充當(dāng)兩層導(dǎo)電金屬或者相鄰金屬線條之間的隔離膜。通常采用介電常數(shù)為3. 9到4.0的SiO2材料。典型的層間介質(zhì)是一層摻雜的SW2或磷硅玻璃(PSG)。形成方式可以為常壓化學(xué)氣相沉積(APCVD)或者低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)。本實施例采用在低壓650 750°C下，熱分解TEOS (正硅酸乙酯)，可以加入仏作為輔助。本步驟后形成結(jié)構(gòu)如圖6所示，在有凹陷2的外延層302上形成有層間介質(zhì)層 304。
對于功率器件，這一步驟可以在制作功率器件時的形成層間介質(zhì)層的步驟中一起進行。6.在所述第一溝槽的正上方的層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，完全露出所述第一介質(zhì)，且所述第二溝槽的開口大于所述第一溝槽的開口 ；在本步驟中，如圖7所示，通過刻蝕在層間介質(zhì)層304中形成第二溝槽3，其中，第二溝槽3位于第一介質(zhì)層303中的凹陷2的正上方，即位于第一溝槽1的正上方，且第二溝槽3的開口大于第一溝槽1的開口。這樣，在第一溝槽1和第二溝槽3的側(cè)壁，由外延層 302和層間介質(zhì)層304形成了臺階狀的結(jié)構(gòu)。對于功率器件，這一步驟可以在制作功率器件時的形成接觸孔的步驟中一起進行。7.表面形成流淌層。實際中，流淌層可以是任何流動性好的介質(zhì)材料，如SiO2、磷硅玻璃、氮化硅、金屬
材料等等。而在本實施例中，流淌層為在420°C下濺射形成的Al金屬層。在這樣的溫度下形成的Al金屬層流動性較好。由于其下面的外延層302和層間介質(zhì)層304形成的臺階狀結(jié)構(gòu)，以及從第一溝槽1邊緣開始的凹陷2結(jié)構(gòu)，即使形成的Al流動性較好，能夠使得別的區(qū)域較平坦，但是仍然能在此區(qū)域形成較明顯的凹坑4，可以作為清晰的識別標(biāo)記被曝光機清楚的識別具體如圖8所示。對于功率器件，這一步驟可以在制作功率器件時的沉積Al金屬層的步驟中一起進行。本實施方式的任何一步工藝都是結(jié)合于功率器件的制作工藝而進行，在制作功率器件的過程中沒有增加新的工藝步驟即可形成清晰的，符合要求的對準(zhǔn)標(biāo)記。同樣的，本發(fā)明制作對準(zhǔn)標(biāo)記的方法也方便的結(jié)合到別的半導(dǎo)體器件的制作工藝中，同樣也可以運用于別的半導(dǎo)體器件的對準(zhǔn)標(biāo)記，以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此， 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體基底；在所述半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；在所述形成有第一溝槽的半導(dǎo)體基底上淀積第一介質(zhì)層，所述第一介質(zhì)層填滿所述第一溝槽；進行化學(xué)機械研磨，且過研磨直至所述第一溝槽內(nèi)的所述第一介質(zhì)層表面形成凹陷；形成層間介質(zhì)層；在所述層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，所述第二溝槽完全露出所述第一溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層，且所述第二溝槽的開口大于所述第一溝槽的開口；形成流淌層。
2.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一溝槽的寬度為5 30μπκ深度大于0. 8μπι。
3.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的材料硬度小于半導(dǎo)體基底材料。
4.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體基底表面形成有外延層，所述第一溝槽形成在所述外延層中。
5.如權(quán)利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述外延層的材料為單晶硅，采用氣相外延方式形成，所述第一介質(zhì)層的材料為多晶硅，形成方式為低壓化學(xué)氣相淀積。
6.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述層間介質(zhì)層為介電常數(shù)為3.9到 4. 0的SiO2材料。
7.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成所述流淌層的方式為420°C溫度下、在形成有第二溝槽的層間介質(zhì)層上濺射Al，形成Al金屬層。
8.如權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述Al金屬層的Al中有含量小于5% 的銅。
9.如權(quán)利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體基底為硅襯底。
全文摘要
一種半導(dǎo)體曝光工藝對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，包括提供半導(dǎo)體基底；在半導(dǎo)體基底中形成第一溝槽；在形成有第一溝槽的半導(dǎo)體基底上淀積第一介質(zhì)層，第一介質(zhì)層填滿所述第一溝槽；進行化學(xué)機械研磨，且過研磨直至第一溝槽內(nèi)的第一介質(zhì)層表面形成凹陷；形成層間介質(zhì)層；在層間介質(zhì)層中形成第二溝槽，第二溝槽完全露出第一溝槽內(nèi)的所述第一介質(zhì)層，且第二溝槽的開口大于所述第一溝槽的開口；形成流淌層。本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法能夠完全結(jié)合在半導(dǎo)體器件尤其是功率器件的制造工藝中進行，不需要引入新的工藝步驟和新的工藝參數(shù)的要求，就能實現(xiàn)在流淌性比較好的介質(zhì)層中形成清晰的、能夠被曝光機識別的對準(zhǔn)標(biāo)記，讓后續(xù)的工藝能順利的進行。
文檔編號H01L23/544GK102394234SQ201110379678
公開日2012年3月28日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者曹秀亮, 鄧詠楨 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司