專利名稱：薄金屬層光刻對準標記的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造領域，特別是涉及一種薄金屬層光刻對準標記的制作方法。
背景技術：
在半導體制造工藝中，光刻對準精度是制約更小尺寸工藝的關鍵因素之一。由于版圖設計的前后層關聯性，在后道工序中，通常會采用后層直接對前層的光刻對準標記的辦法，以提升前后層的對準精度，保證產品的性能。在一些特殊的工藝平臺中，會在后道工序中弓丨入薄金屬層以連接上下介質層。例如，在嵌入式閃存(Embedded Flash)的工藝平臺中引入 的自對準工藝，其關鍵步驟就是氧化層和金屬層對準工藝，如圖1所示，其中，金屬層工藝使用的是900埃左右的氮化鈦(TiN)。由于這類金屬層非常薄(厚度一般小于2000埃)，導致在刻蝕后形成的光刻對準標記的臺階高低差非常小，與周圍氧化硅層的明暗對比度較差。而根據尼康光刻機臺的正常設定，光刻對準標記的臺階高低差以不小于5000埃為佳；在接近3000埃時可以通過開啟相移功能來增強信號；當高低差小于2000埃甚至更低時，光刻對準標記產生的信號(如圖2紅點所指示的信號)過弱，機臺將無法對其進行準確的分析和讀取。因此，薄金屬層的下一層在對準時，無法采用直接對準的方法。為了實現下一層的光刻對準，目前通常采用間接對準的方法，即對前前層(薄金屬層之前的那一層)的光刻對準標記。但這種間接對準的方法存在以下缺點1、對準穩定性較差，如果在薄金屬層工藝中對前前層標記產生了影響，則在后一層對準時很容易出現報警；2、當薄金屬層和后一層對準補償值方向相反時，對準會出現偏差，增加制品的重工率，甚至影響后續產品的性能。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種薄金屬層光刻對準標記的制作方法，它可以提高薄金屬層后層的對準精度，保證后續產品的性能。為解決上述技術問題，本發明的薄金屬層光刻對準標記的制作方法，在墊積薄金屬層前，還包括以下步驟I)在襯底介質層上，與要制作的光刻對準標記相對應的位置處，涂布光刻膠作為阻擋層，曝光，刻蝕；2)用與薄金屬層的材質不同的金屬或合金填充步驟I)刻蝕掉的區域；3)化學機械研磨填充區域表面，使其低于所述介質層。本發明的薄金屬層光刻對準標記的制作方法，通過改變薄金屬層光刻對準標記的襯底結構，改善了薄金屬層光刻對準標記的高低差和明暗對比度，從而在下一層對準時，得以采用直接對準的辦法，進而提高了前后層的對準精度，保證了產品的設計性能。
圖1是現有的薄金屬層光刻對準標記的制作工藝流程；圖2是采用現有方法制作的薄金屬層光刻對準標記的信號；圖3是本發明的薄金屬層光刻對準標記的制作工藝流程；圖4是本發明的薄金屬層光刻對準標記制作完成后，在后道工序中，薄金屬層的上層介質層向薄金屬層的光刻對準標記進行對準的示意圖；圖5是采用本發明的方法制作的薄金屬層光刻對準標記的信號。
附圖標記說明1、4:介質層2:薄金屬層3 :光刻對準標記
具體實施例方式為對本發明的技術內容、特點與功效有更具體的了解，現結合圖示的實施方式，詳述如下本實施例的薄金屬層光刻對準標記的制作方法，其具體工藝流程如下步驟I，墊積薄金屬層2下層的介質層1，如圖3(a)所示；步驟2，在所述介質層I上，對應于要制作的薄金屬層2光刻對準標記3的位置處，涂布光刻膠，然后曝光，刻蝕掉沒有光刻膠阻擋的區域，如圖3(b)所示。步驟3，用鎢(W)填充步驟2刻蝕掉的區域。該步驟中，也可以用其他金屬或合金來進行填充，但填充材質不能與薄金屬層的材質相同。步驟4，以所述介質層I作為阻擋層，對鎢填充區表面進行化學機械研磨(CMP)，使鎢填充區表面平坦化，并略低于介質層I的高度，如圖3(c)所示。步驟5，墊積薄金屬層2。薄金屬層2與介質層I的厚度比率小于或等于1: 3。薄金屬層2的材質可以是鋁、銅、鋁銅合金或其他金屬材質。步驟6，在薄金屬層2上要制作光刻對準標記3的位置處，涂布光刻膠作為阻擋層，然后曝光，刻蝕掉沒有光刻膠阻擋的區域，形成薄金屬層2的光刻對準標記3。光刻對準標記3的大小可以與其對應的下層介質層的大小相同，也可以存在差值(差值一般控制在± 15%以內)。上述方法通過在薄金屬層2的光刻對準標記3處放置同樣大小但明暗相反的標記(即下層介質層I高出鎢填充區的部分)，提高了光刻對準標記3的明暗對比度。在后段工藝中，當薄金屬層2上層的介質層4(與下層介質層I材質相同)向薄金屬層2的光刻對準標記3進行對準時，產生的對準信號得到了明顯增強(如圖4、5所示)，從而使光刻機臺能夠抓取到理想的信號，并對信號進行直接分析，獲得薄金屬層的準確形貌和信息。
權利要求
1.薄金屬層光刻對準標記的制作方法，其特征在于，在墊積薄金屬層前，包括以下步驟1)在襯底介質層上，與要制作的光刻對準標記相對應的位置處，涂布光刻膠作為阻擋層，曝光，刻蝕；2)用與薄金屬層的材質不同的金屬或合金填充步驟I)刻蝕掉的區域；3)化學機械研磨填充區域表面，使其低于所述介質層。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄金屬層的材質為鋁、銅或鋁銅合金。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中，用鎢進行填充。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄金屬層與所述介質層的厚度比率小于或等于1: 3。
全文摘要
本發明公開了一種薄金屬層光刻對準標記的制作方法，該方法在墊積薄金屬層前，還包括以下步驟1)在襯底介質層上，與要制作的光刻對準標記相對應的位置處，涂布光刻膠作為阻擋層，曝光，刻蝕；2)用與薄金屬層的材質不同的金屬或合金填充步驟1)刻蝕掉的區域；3)化學機械研磨填充區域表面，使其低于所述介質層。該方法通過改變薄金屬層光刻對準標記的襯底結構，改善了薄金屬層光刻對準標記的高低差和明暗對比度，從而實現了后層與薄金屬層的直接對準，提高了前后層的對準精度，保證了產品的設計性能。
文檔編號H01L23/544GK103000616SQ201110272670
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月15日 優先權日2011年9月15日
發明者童宇鋒, 李偉峰, 陳福成 申請人:上海華虹Nec電子有限公司