[发明专利]薄金属层光刻对准标记的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种薄金属层光刻对准标记的制作方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，光刻对准精度是制约更小尺寸工艺的关键因素之一。由于版图设计的前后层关联性，在后道工序中，通常会采用后层直接对前层的光刻对准标记的办法，以提升前后层的对准精度，保证产品的性能。

在一些特殊的工艺平台中，会在后道工序中引入薄金属层以连接上下介质层。例如，在嵌入式闪存(Embedded Flash)的工艺平台中引入的自对准工艺，其关键步骤就是氧化层和金属层对准工艺，如图1所示，其中，金属层工艺使用的是900埃左右的氮化钛(TiN)。由于这类金属层非常薄(厚度一般小于2000埃)，导致在刻蚀后形成的光刻对准标记的台阶高低差非常小，与周围氧化硅层的明暗对比度较差。而根据尼康光刻机台的正常设定，光刻对准标记的台阶高低差以不小于5000埃为佳；在接近3000埃时可以通过开启相移功能来增强信号；当高低差小于2000埃甚至更低时，光刻对准标记产生的信号(如图2红点所指示的信号)过弱，机台将无法对其进行准确的分析和读取。因此，薄金属层的下一层在对准时，无法采用直接对准的方法。

为了实现下一层的光刻对准，目前通常采用间接对准的方法，即对前前层(薄金属层之前的那一层)的光刻对准标记。但这种间接对准的方法存在以下缺点：1、对准稳定性较差，如果在薄金属层工艺中对前前层标记产生了影响，则在后一层对准时很容易出现报警；2、当薄金属层和后一层对准补偿值方向相反时，对准会出现偏差，增加制品的重工率，甚至影响后续产品的性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种薄金属层光刻对准标记的制作方法，它可以提高薄金属层后层的对准精度，保证后续产品的性能。

为解决上述技术问题，本发明的薄金属层光刻对准标记的制作方法，在垫积薄金属层前，还包括以下步骤：

1)在衬底介质层上，与要制作的光刻对准标记相对应的位置处，涂布光刻胶作为阻挡层，曝光，刻蚀；

2)用与薄金属层的材质不同的金属或合金填充步骤1)刻蚀掉的区域；

3)化学机械研磨填充区域表面，使其低于所述介质层。

本发明的薄金属层光刻对准标记的制作方法，通过改变薄金属层光刻对准标记的衬底结构，改善了薄金属层光刻对准标记的高低差和明暗对比度，从而在下一层对准时，得以采用直接对准的办法，进而提高了前后层的对准精度，保证了产品的设计性能。

附图说明

图1是现有的薄金属层光刻对准标记的制作工艺流程；

图2是采用现有方法制作的薄金属层光刻对准标记的信号；

图3是本发明的薄金属层光刻对准标记的制作工艺流程；

图4是本发明的薄金属层光刻对准标记制作完成后，在后道工序中，薄金属层的上层介质层向薄金属层的光刻对准标记进行对准的示意图；

图5是采用本发明的方法制作的薄金属层光刻对准标记的信号。

附图标记说明

1、4：介质层

2：薄金属层

3：光刻对准标记

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下：

本实施例的薄金属层光刻对准标记的制作方法，其具体工艺流程如下：

步骤1，垫积薄金属层2下层的介质层1，如图3(a)所示；

步骤2，在所述介质层1上，对应于要制作的薄金属层2光刻对准标记3的位置处，涂布光刻胶，然后曝光，刻蚀掉没有光刻胶阻挡的区域，如图3(b)所示。

步骤3，用钨(W)填充步骤2刻蚀掉的区域。该步骤中，也可以用其他金属或合金来进行填充，但填充材质不能与薄金属层的材质相同。

步骤4，以所述介质层1作为阻挡层，对钨填充区表面进行化学机械研磨(CMP)，使钨填充区表面平坦化，并略低于介质层1的高度，如图3(c)所示。

步骤5，垫积薄金属层2。薄金属层2与介质层1的厚度比率小于或等于1∶3。薄金属层2的材质可以是铝、铜、铝铜合金或其他金属材质。

步骤6，在薄金属层2上要制作光刻对准标记3的位置处，涂布光刻胶作为阻挡层，然后曝光，刻蚀掉没有光刻胶阻挡的区域，形成薄金属层2的光刻对准标记3。光刻对准标记3的大小可以与其对应的下层介质层的大小相同，也可以存在差值(差值一般控制在±15％以内)。

上述方法通过在薄金属层2的光刻对准标记3处放置同样大小但明暗相反的标记(即下层介质层1高出钨填充区的部分)，提高了光刻对准标记3的明暗对比度。在后段工艺中，当薄金属层2上层的介质层4(与下层介质层1材质相同)向薄金属层2的光刻对准标记3进行对准时，产生的对准信号得到了明显增强(如图4、5所示)，从而使光刻机台能够抓取到理想的信号，并对信号进行直接分析，获得薄金属层的准确形貌和信息。