本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造方法，特別是涉及一種優(yōu)化套刻標(biāo)記信號(hào)的方法。

背景技術(shù)：

1、先進(jìn)半導(dǎo)體制程對(duì)于光刻有兩個(gè)限制參數(shù)，關(guān)鍵尺寸(cd)和套準(zhǔn)誤差(overlay)。而隨著關(guān)鍵尺寸越來越小，對(duì)于套準(zhǔn)誤差要求越來越高。曝光顯影后存留在光刻膠的圖形必須與晶圓襯底已有圖形對(duì)準(zhǔn)，以防止器件短路和斷路。當(dāng)前圖形與參考圖形之間的相對(duì)位置為套刻誤差(overlay)。套刻誤差是衡量對(duì)準(zhǔn)好壞的參數(shù)，直接衡量當(dāng)前層和參考層之間的位置偏差。由于光刻ovl標(biāo)記(mark)信號(hào)易受前層工藝(process)影響，隨著先進(jìn)技術(shù)精度要求越來越高，process也越來越復(fù)雜，而光刻ovl?mark信號(hào)不穩(wěn)定引入套準(zhǔn)誤差，因此ovl?mark信號(hào)對(duì)于量測(cè)尤其重要。

2、隨著技術(shù)發(fā)展，芯片應(yīng)用越來越廣，隨著工藝精度要求越來越高，對(duì)量測(cè)的準(zhǔn)確性和精確性要求越來越高。隨著工藝越來越復(fù)雜，受低層薄膜(film)即前層工藝形成的薄膜的影響，現(xiàn)有方法中，標(biāo)記(mark)的信號(hào)可以隨著設(shè)計(jì)(design)多種分段(segment)改善，但是不能完全解決mark信號(hào)問題。

3、每層mark占一個(gè)位置，能保證所有mark互不干擾(imp?layer除外)，故只有當(dāng)層有mark，其他層為空白區(qū)如大小為30微米*30微米的空白區(qū)域，空白區(qū)域?yàn)闆]有圖形的區(qū)域，mark底部的多層包括光刻膠或薄膜的疊加層。

4、如圖1所示，是現(xiàn)有套刻標(biāo)記的版圖；套刻標(biāo)記102通常位于切割道101中，當(dāng)層套刻標(biāo)記102的底部沒有其他的套刻標(biāo)記的圖形，故無空白區(qū)域。其他層的套刻標(biāo)記能設(shè)置在其他區(qū)域如區(qū)域103中。

5、套刻標(biāo)記的量測(cè)機(jī)臺(tái)的量測(cè)信號(hào)是采用光信號(hào)實(shí)現(xiàn)，光信號(hào)的衍射強(qiáng)度會(huì)受底層套刻標(biāo)記的光柵的側(cè)壁角的影響，進(jìn)而影響套刻精度，而底層套刻標(biāo)記的光柵的側(cè)壁角需要經(jīng)歷刻蝕、膜沉積以及化學(xué)機(jī)械平坦化研磨等工藝。這里的底層套刻標(biāo)記也為前層套刻標(biāo)記，會(huì)和當(dāng)層套刻標(biāo)記形成一個(gè)套刻標(biāo)記的組合結(jié)構(gòu)，通過量測(cè)能得到前層套刻標(biāo)記和當(dāng)層套刻標(biāo)記之間的偏移量，從而獲得套刻標(biāo)記信號(hào)。

6、在后段工藝中的金屬線的材料往往采用銅，采用大馬士革工藝形成，在雙大馬士革工藝中會(huì)同時(shí)形成通孔和頂部的金屬線。大馬士革工藝中，先刻槽，再填銅，最后磨平，由于化學(xué)機(jī)械平坦化存在局部拋光速率的漲落，對(duì)于大面積區(qū)域，漲落更明顯，出現(xiàn)侵蝕和磨損。當(dāng)采用大馬士革工藝同時(shí)形成底層套刻標(biāo)記時(shí)，底層套刻標(biāo)記也同樣會(huì)出現(xiàn)侵蝕和磨損。如圖2所示，是現(xiàn)有套刻標(biāo)記組合中的前層套刻標(biāo)記的剖面結(jié)構(gòu)圖，包括：

7、底層襯底201，前層套刻標(biāo)記對(duì)應(yīng)的前層材料層203。前層材料層203的材料包括低介電常數(shù)材料，在前層材料層203的底部還形成有摻氮氮化硅(ndc)層202。采用有多個(gè)銅條形204組成前層套刻標(biāo)記。銅條形204都是采用大馬士革工藝形成，故會(huì)形成虛線圈206中所示的侵蝕缺陷以及虛線圈207所示的磨損缺陷。侵蝕和磨損會(huì)缺陷導(dǎo)致：進(jìn)行套刻標(biāo)記測(cè)量時(shí)，下層圖形的不平整會(huì)導(dǎo)致反射光雜亂，甚至左右不對(duì)稱，反射光引入左右不對(duì)稱會(huì)導(dǎo)致套刻測(cè)量的偏差。

8、現(xiàn)有技術(shù)中，在前層套刻標(biāo)記的底部各層都為空白結(jié)構(gòu)。如圖3所示，是現(xiàn)有套刻標(biāo)記組合結(jié)構(gòu)形成后的剖面結(jié)構(gòu)圖，金屬線和底部的通孔對(duì)應(yīng)的套刻標(biāo)記為了，包括：

9、底層襯底201，包括：底部結(jié)構(gòu)301、ndc層302和底部層間膜303。圖3中僅顯示了套刻標(biāo)記的形成區(qū)域，可以看出，底部層間膜303中沒有形成任何圖形結(jié)構(gòu)，為空白區(qū)域。

10、前層材料層203包括層間膜305、ndc層306、nfdarc層307、tin層308和氧化層309。圖3中，采用圖形化后的tin層308和氧化層309作為前層套刻標(biāo)記。圖3所示結(jié)構(gòu)為雙大馬士革工藝中的結(jié)構(gòu)。如果進(jìn)行單大馬士革工藝，則也能采用圖2所示的銅條形204組成前層套刻標(biāo)記。

11、所述當(dāng)層材料層包括soc層310、硅底部抗反射涂層311和光刻膠304。

12、所述當(dāng)層材料層的光刻膠304被圖形化，所述當(dāng)層套刻標(biāo)記由圖形化后的光刻膠304組成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種優(yōu)化套刻標(biāo)記信號(hào)的方法，能防止前層套刻標(biāo)記底部的大面積區(qū)域?qū)μ卓虡?biāo)記信號(hào)的不利影響，從而能優(yōu)化套刻標(biāo)記信號(hào)，提高套刻測(cè)量的精度。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的優(yōu)化套刻標(biāo)記信號(hào)的方法包括步驟：

3、提供底層材料層，在所述底層材料層的第一區(qū)域中形成填充物圖形，所述填充物圖形的填充材料的反射率大于所述底層材料層的反射率，所述第一區(qū)域和套刻標(biāo)記的形成區(qū)域的至少部分區(qū)域相交，所述填充物圖形的圖形密度滿足等離子體刻蝕和化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)圖形密度的要求，以保證所述第一區(qū)域的頂部表面平坦，所述第一區(qū)域的頂部表面包括所述底層材料層的頂部表面和所述填充物圖形的頂部表面。

4、形成前層材料層并在所述前層材料層的所述套刻標(biāo)記的形成區(qū)域中形成前層套刻標(biāo)記。

5、形成當(dāng)層材料層并在所述當(dāng)層材料層的所述套刻標(biāo)記的形成區(qū)域中形成當(dāng)層套刻標(biāo)記；所述前層套刻標(biāo)記和所述當(dāng)層套刻標(biāo)記形成套刻標(biāo)記組合結(jié)構(gòu)，利用所述第一區(qū)域的頂部表面的平坦結(jié)構(gòu)以及所述填充材料的大反射率改善套刻標(biāo)記信號(hào)。

6、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述底層材料層的材料包括低介電常數(shù)材料；所述填充材料包括金屬。

7、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述前層材料層的材料包括低介電常數(shù)材料，所述前層材料層用于形成通孔或金屬線。

8、所述前層套刻標(biāo)記和通孔圖形同時(shí)定義。

9、進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述前層材料層的頂部表面上或者內(nèi)部形成有金屬硬質(zhì)掩膜層，所述前層套刻標(biāo)記由圖形化后的所述金屬硬質(zhì)掩膜層組成或者所述前層套刻標(biāo)記由所述套刻標(biāo)記的形成區(qū)域的通孔組成。

10、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述金屬硬質(zhì)掩膜層的材料包括tin。

11、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述當(dāng)層材料層包括光刻膠，所述當(dāng)層套刻標(biāo)記和金屬線圖形同時(shí)定義。

12、所述當(dāng)層套刻標(biāo)記由圖形化后的所述當(dāng)層材料層組成。

13、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述當(dāng)層材料層還包括soc層和硅底部抗反射涂層。

14、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述填充材料、所述通孔和所述金屬線的金屬材料相同。

15、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述填充材料的金屬材料包括銅。

16、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述填充物圖形由第一條形密集排列形成，所述第一條形的尺寸滿足設(shè)計(jì)規(guī)則的要求以及小于所述套刻標(biāo)記的量測(cè)機(jī)臺(tái)所接收的信號(hào)的最小波長(zhǎng)，以保證所述底層材料層的信號(hào)不會(huì)被量測(cè)機(jī)臺(tái)吸收，從而避免對(duì)所述套刻標(biāo)記信號(hào)的量測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾

17、從而避免對(duì)所述套刻標(biāo)記信號(hào)的量測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾。

18、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述套刻標(biāo)記的量測(cè)機(jī)臺(tái)所接收的信號(hào)的波長(zhǎng)范圍為300nm～700nm，同時(shí)所述第一條形的寬度小于300nm。

19、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一條形和所述前層套刻標(biāo)記的圖形垂直。

20、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一區(qū)域完全位于所述套刻標(biāo)記的形成區(qū)域的正下方。

21、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一區(qū)域和所述套刻標(biāo)記的形成區(qū)域位于切割道內(nèi)或芯片內(nèi)。

22、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述套刻標(biāo)記的形成區(qū)域的最大值達(dá)30微米*30微米以上。

23、和現(xiàn)有技術(shù)中，組成套刻標(biāo)記組合結(jié)構(gòu)的前層套刻標(biāo)記的底部的各層都為大面積的空白區(qū)域不同，本發(fā)明中在前層套刻標(biāo)記底部的底層材料層中設(shè)置了填充物圖形，通過填充物圖形改變現(xiàn)有的大面積空白區(qū)域的圖形密度以及材料的反射率，其中，填充物圖形的圖形密度的設(shè)置和等離子體刻蝕和化學(xué)機(jī)械研磨工藝對(duì)圖形密度的要求相容，結(jié)合對(duì)填充物圖形的線條即第一條形的寬度的設(shè)置，能提高對(duì)隨機(jī)噪聲的抑制能力，有利于在形成前層套刻標(biāo)記的過程中提高對(duì)刻蝕或化學(xué)機(jī)械研磨工藝平坦化的耐受力，防止前層套刻標(biāo)記的圖形出現(xiàn)侵蝕或磨損的缺陷，從而防止侵蝕和磨損缺陷所帶來的套刻標(biāo)記量測(cè)的反射光出現(xiàn)雜亂甚至左右不對(duì)稱，從而能防止用于測(cè)量的反射光的雜亂或不對(duì)稱對(duì)套刻測(cè)量精度的不利影響。

24、本發(fā)明的填充物圖形的材料的反射率更高，故能防止測(cè)量信號(hào)從底層材料層透射出去，這樣就能防止測(cè)量信號(hào)減小，也即能增加量測(cè)信號(hào)，從而能進(jìn)一步優(yōu)化套刻標(biāo)記信號(hào)，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

25、另外，由于本發(fā)明的填充物圖形的尺寸是獨(dú)立設(shè)置的，故能將填充物圖形的尺寸設(shè)置的比較小如小于300nm，這樣襯底信號(hào)即底層材料層和底層材料層底部的信號(hào)不會(huì)被量測(cè)機(jī)臺(tái)吸收，從而能防止襯底信號(hào)對(duì)測(cè)量信號(hào)產(chǎn)生干擾，從而能進(jìn)一步改善測(cè)量結(jié)果。

26、所以，本發(fā)明能防止前層套刻標(biāo)記底部的大面積區(qū)域?qū)μ卓虡?biāo)記信號(hào)的不利影響，從而能優(yōu)化套刻標(biāo)記信號(hào)，提高套刻測(cè)量的精度。