半导体装置及其制造方法和覆盖误差的测量方法制造方法及图纸

一种半导体装置及其制造方法和覆盖误差的测量方法，包括：对基底的第一测试目标执行基于绕射的覆盖误差测量，以取得对应第一测试目标的第一叠置结构的第一绕射强度差值，以及取得对应第一测试目标的第二叠置结构的第二绕射强度差值；以及根据第一绕射强度差值与第二绕射强度差值的平均值，取得对应第一测试目标的第三绕射强度差值。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法和覆盖误差的测量方法
本专利技术实施例涉及一种覆盖误差测量，特别涉及一种半导体装置的覆盖误差测量。
技术介绍
一般而言，半导体集成电路(IC)形成于一半导体基底(或半导体晶圆)的多个材料层之中。为了正确地制造上述半导体集成电路，上述基底中的每一材料层需要与前一材料层对准。为了达到此目的，可使用形成于上述基底中的测试目标(或对准记号)来测量覆盖误差。上述测试目标可包括多个光栅，并且利用上述光栅的配置来测量上述基底的不同材料层之间的覆盖误差。虽然现有的测试目标已可符合上述一般的目的，但仍无法满足所有的方面。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种半导体装置，半导体装置包括基底。基底包括彼此叠置的第一材料层与第二材料层。第一材料层包括：第一光栅与第二光栅，在第一方向上并排设置于测试区域的第一矩形区域中；以及第三光栅与第四光栅，在第一方向上并排设置于测试区域的第二矩形区域中。第二材料层包括：第五光栅，与第一光栅叠置，且在沿着垂直于第一方向的第二方向上与第一光栅之间具有第一位置偏移；以及第六光栅，与第三光栅叠置，且在沿着第二方向上与第三光栅之间具有第一位置偏移。第一位置偏移由预定位置偏移与覆盖误差所组成。本专利技术实施例提供一种半导体装置的覆盖误差的测量方法。此方法包括：对基底的第一测试目标执行基于绕射的覆盖误差测量，以取得对应第一测试目标的第一叠置结构的第一绕射强度差值，以及取得对应第一测试目标的第二叠置结构的第二绕射强度差值；以及根据第一绕射强度差值与第二绕射强度差值的平均值，取得对应第一测试目标的第三绕射强度差值。本专利技术实施例提供一种半导体装置的制造方法。此制造方法包括：在基底的第一材料层中，形成在第一方向上并排设置于测试区域的第一矩形区域中的第一光栅与第二光栅；在第一材料层中，形成在第一方向上并排设置于测试区域的第二矩形区域中的第三光栅与第四光栅；在基底的第二材料层中，形成与第一光栅叠置且在沿着垂直于第一方向的第二方向上与第一光栅之间具有第一位置偏移的第五光栅；以及在第二材料层中，形成与第三光栅叠置且在沿着第二方向上与第三光栅之间具有第一位置偏移的第六光栅。第一位置偏移由预定位置偏移与覆盖误差所组成。附图说明图1是依据本专利技术实施例的覆盖误差测量系统的示意图。第2A、2B图是依据本专利技术实施例的叠置结构的剖面图。图3A是依据本专利技术实施例的基底的示意图。图3B是依据本专利技术实施例的叠置结构的剖面图。图3C是依据本专利技术实施例的半导体装置的剖面图。图3D是依据本专利技术实施例的位置偏移与绕射强度差值的关系图。第4A、4B图是依据本专利技术实施例的半导体装置的示意图。第5A-5D图是依据本专利技术实施例的叠置结构的剖面图。图6是依据本专利技术实施例的位置偏移与绕射强度差值的关系图。第7A-7D图是依据本专利技术实施例的叠置结构的剖面图。图8是依据本专利技术实施例的位置偏移与绕射强度差值的关系图。第9A、9B图是依据本专利技术实施例的半导体装置的示意图。图10是依据本专利技术实施例的半导体装置的制造方法。图11是依据本专利技术实施例的半导体装置的覆盖误差的测量方法。图12是依据本专利技术实施例的半导体装置的覆盖误差的测量方法。附图标记说明：100～覆盖误差测量系统101～光源102～光学装置103～基底104～半导体装置LI、LR～光线105～光检测电路106～处理器201-204～叠置结构M1、M2～材料层G1-G4～光栅d～预定位置偏移dt1、dt2位置偏移D1、D2～方向S1、S2～区域H1～距离dt3、dt4～位置偏移D3、D4～方向P～位置偏移A、A1-A2、A10-A20～绕射强度差值E～误差值OT1-OT8～叠置结构+X、-X、+Y、-Y～方向RT～测试区域R1-R4～矩形区域G41-G48、G51-G58～光栅L1-L8～光栅部件dt51、dt52、dt61、dt62～位置偏移P1、P2～位置偏移AX1-AX4、AY1-AY4、AS1-AS4～绕射强度差值E1-E4～差值101-103、111-113、121-124～操作具体实施方式以下公开内容提供许多不同的实施例或范例以实施本公开的不同特征。以下公开内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若实施例中叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征直接接触的情况，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使得上述第一特征与第二特征未直接接触的情况。在下文中使用的空间相关用词，例如″在…下方″、″下方″、″较低的″、″上方″、″较高的″及类似的用词，为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中示出的的方位外，这些空间相关用词也意指可能包含在不同的方位下使用或者操作附图中的装置。以下不同实施例中可能重复使用相同的元件标号及/或文字，这些重复为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。在下文中使用的第一以及第二等词汇，仅作为清楚对其进行解释目的，并非用以对应以及限制权利要求。此外，第一特征以及第二特征等词汇，并非限定为相同或是不同的特征。在附图中，结构的形状或厚度可能扩大，以简化或便于标示。必须了解的是，未特别描述或图示的元件可以本领域技术人士所熟知的各种形式存在。图1是依据本专利技术实施例的覆盖误差(overlayerror)测量系统100的示意图。覆盖误差测量系统100包括光源101、光学装置102、基底103、光检测电路105以及处理器106。在某些实施例中，基底103包括一半导体装置104，且基底103可为一晶圆。在一些实施例中，基底103包括多个材料层，且半导体装置104包括形成于不同材料层且彼此叠置的光栅(grating)结构。在一些实施例中，覆盖误差测量系统100可对半导体装置104执行基于绕射式覆盖误差测量(Diffraction-basedoverlay(DBO))。举例而言，光源101被配置以提供光线至光学装置102，而光学装置102被配置以使光线LI照射半导体装置104。继之，光线LI照射半导体装置104后产生光线LR，且光线LR包括有关于光线LI的不同绕射的至少一级绕射光。光检测电路105被配置以检测光线LR，而处理器106被配置以接收光检测器105的数据(例如光线LR在光检测电路105中形成的影像数据)，并且分析上述数据以判断半导体装置104的不同材料层的光栅之间的覆盖误差。在一些实施例中，处理器106可被配置以分析光检测电路105所检测的不同绕射的绕射光的光强度差值，进而分析与判断半导体装置104的不同材料层的光栅之间的覆盖误差。在一些实施例中，上述基于绕射的覆盖误差测量是在一微影制程之后执行。在一些实施例中，半导体装置104包括叠置结构201与叠置结构202。图2A描绘部分叠置结构201与部分叠置结构202的示意图。叠置结构201包括材料层M1、M2所形成的光栅G1、G2，且光栅G1、G2的光栅部件个别沿着方向D1排列且彼此在方向D1上具有预定位置偏移d。叠置结构202包括材料层M1、M2中所形成的光栅G3、G4，且光栅G3、G4的光栅部件个别沿着方向D2(与方向D1相反)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：一基底，包括彼此叠置的一第一材料层与一第二材料层；其中，该第一材料层包括：一第一光栅与一第二光栅，在一第一方向上并排设置于一测试区域的一第一矩形区域中；以及一第三光栅与一第四光栅，在该第一方向上并排设置于该测试区域的一第二矩形区域中；其中，该第二材料层包括：一第五光栅，与该第一光栅叠置，且在沿着垂直于该第一方向的一第二方向上与该第一光栅之间具有一第一位置偏移；以及一第六光栅，与该第三光栅叠置，且在沿着该第二方向上与该第三光栅之间具有该第一位置偏移；其中，该第一位置偏移由一预定位置偏移与一覆盖误差所组成。

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包括：一基底，包括彼此叠置的一第一材料层与一第二材料层；其中，该第一材料层包括：一第一光栅与一第二光栅，在一第一方向上并排设置于一测试区域的一第一矩形区域中；以及一第三光栅与一第四光栅，在该第一方向上并排设置于该测试区域的一第二矩形区域中；其中，该第二材料层包括：一第五光栅，与该第一光栅叠置，且在沿着垂直于该第一方向的一第二方向上与该第一光栅之间具有一第一位置偏移；以及一第六光栅，与该第三光栅叠置，且在沿着该第二方向上与该第三光栅之间具有该第一位置偏移；其中，该第一位置偏移由一预定位置偏移与一覆盖误差所组成。2.如权利要求1所述的半导体装置，其中，该第二材料层还包括：一第七光栅，与该第二光栅叠置，且在沿着一第三方向上与该第二光栅之间具有一第二位置偏移；以及一第八光栅，与该第四光栅叠置，且在沿着该第三方向上与该第四光栅之间具有该第二位置偏移；其中，该第二位置偏移由该预定位置偏移与该覆盖误差所组成；其中，该第三方向与该第二方向相反。3.如权利要求2所述的半导体装置，其中，该第一材料层还包括：一第九光栅与一第十光栅，在该第二方向上并排设置于该测试区域的一第三矩形区域中；以及一第十一光栅与第十二光栅，在该第二方向上并排设置于该测试区域的一第四矩形区域中；其中，该第二材料层包括：一第十三光栅，与该第九光栅叠置，且在沿着该第一方向上与该第九光栅之间具有一第三位置偏移；以及一第十四光栅，与该第十一光栅叠置，且在沿着该第一方向上与该第十一光栅之间具有该第三位置偏移；其中，该第三位置偏移由一第二预定位置偏移与一第二覆盖误差所组成；其中，该第三矩形区域具有一对邻边，该对邻边的一者与该第一矩形区域的一边接触，且该对邻边的另一者与该第二矩形区域的一边接触。4.如权利要求3所述的半导体装置，其中，该第二材料层还包括：一第十五光栅，与该第十光栅叠置，且在沿着一第四方向上与该第十光栅之间具有一第四位置偏移；以及一第十六光栅，与该第十二光栅叠置，且在沿着该第四方向上与该第十二光栅之间具有该第四位置偏移；其中，该第四位置偏移由该第二预定位置偏移与该第二覆盖误差所组成；其中，该第四方向与该第一方向相反。5.一种半导体装置的覆盖误差的测量方法，包括：对一基底的一第一测试目标执行基于绕射的覆盖误...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙羿，林新钦，朱嘉鸿，曾云亨，苏香宇，陈开雄，王育青，郑博中，张岐康，傅士奇，陈桂顺，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71