提高对准精度的方法技术

技术编号:7242690 阅读:265 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供了一种提高对准精度的方法,对前层对准标记和前层叠对标识所对应窗口内的绝缘层进行刻蚀形成沟槽,在覆盖当层材料层之后,具有起伏的平面,因此可以在当层曝光时,直接对位于前层对准标记之间的沟槽进行对准,当层曝光后直接利用位于前层叠对标识之间的沟槽进行偏移检测。采用本发明专利技术的方法,大大提高了当层为不透明材料的情况下的对准精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造
,特别涉及一种。
技术介绍
目前,磁性随机存取存储器(MRAM)是一种非易失性存储器,其在许多应用中有着传统存储器例如动态随机存取存储器(DRAM)、闪存等无法比拟的优点。MRAM的磁性存储单元为磁性隧道结(MTJ),位于底电极之上,如图1所示。图1为包括MTJ的MRAM单元的结构示意图。晶体管101位于半导体衬底100上,晶体管的源极或者漏极通过导电拴102与底电极103电性连接,磁性隧道结104位于底电极103之上,且要求磁性隧道结104的投影位于底电极103的区域内。因此,要求磁性隧道结104与底电极103的对准精度很高。然而现有一些对准精度比较高的方法都只适用于当层材料为透明材料的对准,应用这些方法时,位于当层材料下的前层对准标记清晰可见,所以对准精度较高。然而当层MTJ为不透明材料, 当层MTJ材料覆盖到前层表面后,前层对准标记就无法看到,因而就无法实现对准,因此所述当层材料为透明材料的对准方法在这里是不适用的,所以需要提出新的解决方法。现有一种适用于当层材料为不透明材料的对准方法,能够实现磁性隧道结104与底电极103之间的对准,但对准精度不高。现有技术将当层磁性隧道结与前层底电极对准的方法包括以下步骤,下面参照图加至图2c进行说明。步骤21、请参阅图加的俯视图,提供一前层图案,包括前层的底电极101、对准标记(alignment mark) 102和叠对标识(OVL mark) 103。其中前层底电极位于晶片的芯片上, 该芯片上还设置有多层电路图形,共同构成功能电路或者逻辑电路。对准标记和叠对标识位于芯片与芯片之间的切割道上,切割道上还可能设置有其他测试图形(test key),所以对准标记和叠对标识位于切割道上的冗余区域。在MRAM中底电极101可以为金属铜,对准标记102和叠对标识103与底电极101 在同一工序中完成。例如,底电极101的制作需要在绝缘层104中刻蚀形成沟槽,然后在沟槽内填充金属铜,最后经过化学机械研磨(CMP)金属铜至绝缘层104的表面形成底电极;与此同时,也在切割道的绝缘层104中刻蚀形成与对准标记102和叠对标识103形状相对应的沟槽,然后在沟槽内填充金属铜,最后经过CMP金属铜至绝缘层104的表面形成内嵌于绝缘层104中的对准标记102和叠对标识103。一般的,对准标记为一组带状光栅,叠对标识为矩形框。步骤22、请参阅图2b的俯视图,在所述前层图案的表面涂布光阻胶层(图中未示),根据曝光机台对准前层对准标记102,将掩膜板上具有的掩膜图形转移到切割道上的另一冗余区域。该掩膜图形与前层对准标记102和叠对标识103形状与尺寸相同,通过该掩膜图形形成的对准标记和叠对标识分别称为对准标记102’和叠对标识103’。对所述光阻胶层进行曝光显影后,图案化的光阻胶层的表面显露出对准标记102’和叠对标识103’的开口,以图案化的光阻胶层为掩膜,对切割道上的绝缘层104进行刻蚀,形成对准标记102’和叠对标识103’的沟槽。该步骤中形成的对准标记102’和叠对标识103’的沟槽,称为切割道初始标记 (SPM, Scribe-lane Primary Mark),该标记起过渡作用,制作SPM时与前层的对准标记102 和叠对标识103相对准,后续当层曝光时,再与SPM相对准,所以这种间接的对准方法,使得其对准精度大大降低。步骤23、去除光阻胶层后,在上述结构的表面沉积当层材料层105。该实施例中当层材料层为不透光的磁性隧道结材料,磁性隧道结材料不但会覆盖底电极101,而且会沉积在对准标记102’和叠对标识103’的沟槽内,如图2c所示。图2c为当层材料层105沉积于对准标记102’的沟槽内的剖面示意图。这样,当层表面涂布光阻胶层进行当层曝光时, 曝光机台对准SPM,即沉积有磁性隧道结材料的对准标记102’和叠对标识103’的沟槽,利用沟槽具有的起伏表面所产生的光学信号,实现前层和当层的对准。正如前述,步骤23中, 当层曝光时,曝光机台对准SPM,SPM位于切割道的另一冗余区域,而不是直接与前层的对准标记对准,所以这种间接对准的方式,使得对准精度大大降低。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术解决的技术问题是在当层材料不透明的情况下,如何提高对准精确度。为解决上述技术问题,本专利技术的技术方案具体是这样实现的本专利技术公开了一种,该方法应用于包括切割道和芯片的晶片,该方法包括下列步骤提供一导电前层图案,包括芯片上的前层电路图形,以及切割道内嵌于绝缘层中的前层对准标记、第一套前层叠对标识和第二套前层叠对标识;根据曝光机台对准前层对准标记,利用掩膜板图形进行光刻,在所述导电前层图案表面形成图案化的第一光阻胶层窗口,该第一光阻胶层窗口为分别与前层对准标记和第一套前层叠对标识相对应的第一窗口和第二窗口,光刻后采用第二套前层叠对标识进行偏移检测;对所述第一和第二窗口内的绝缘层刻蚀,保留第一和第二窗口内的前层对准标记和第一套前层叠对标识,分别形成位于前层对准标记之间的第一沟槽和位于第一套前层叠对标识之间的第二沟槽;沉积当层不透明材料层,所述当层不透明材料层未填充满所述沟槽;根据曝光机台对准第一沟槽,进行光刻,在芯片上形成当层电路图形掩膜,光刻后采用第二沟槽进行偏移检测;采用当层电路图形掩膜进行刻蚀,在芯片上的前层电路图形上方形成当层电路图形。所述前层对准标记为带状光栅,所述第一套前层叠对标识和第二套前层叠对标识图案相同,为矩形框。所述第一窗口范围大于等于前层对准标记的范围;所述第二窗口范围大于等于第一套前层叠对标识的范围。所述利用掩膜板图形进行光刻的掩膜板图形上还包括边长小于第二套前层叠对标识的矩形框,该矩形框与第二套前层叠对标识的位置相对应。所述采用第二套前层叠对标识进行偏移检测的方法为检测掩膜板图形上的矩形框中心坐标与第二套前层叠对标识具有的矩形框中心坐标之间的叠对偏移量,当所述叠对偏移量在预定允许范围内时,确定曝光机台与前层对准标记已经对准;否则,曝光机台根据所述叠对偏移量做出调整后重新进行与前层对准标记对准的操作。前层图案为金属铜,绝缘层为氧化层,所述刻蚀绝缘层的气体为含氟类气体。由上述的技术方案可见,本专利技术的对准方法,关键是对前层对准标记和前层叠对标识所对应窗口内的绝缘层进行刻蚀形成沟槽,在覆盖当层材料层之后,具有起伏的平面, 因此可以在芯片上形成当层电路图形掩膜时,直接对位于前层对准标记之间的第一沟槽进行对准,在芯片上形成当层电路图形掩膜后直接利用位于前层叠对标识之间的第二沟槽进行偏移检测,与现有技术的间接对准的方法相比,大大提高了对准的精确度。附图说明图1为包括MTJ的MRAM单元的结构示意图。图加至图2c为现有技术将当层磁性隧道结与前层底电极对准的方法所对应的示意图。图3为本专利技术的流程示意图。图3a至图3d为本专利技术实施例所对应的示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案、及优点更加清楚明白,以下参照附图并举实施例, 对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供了一种,该方法应用于包括切割道和芯片的晶片,该方法包括下列步骤提供一导电前层图案,包括芯片上的前层电路图形,以及切割道内嵌于绝缘层中的前层对准标记、第一套前层叠对标识和第二套前层叠对标识;根据曝本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:李锦金正起倪景华于书坤
申请(专利权)人:中芯国际集成电路制造上海有限公司
类型:发明
国别省市:

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