一种光刻对准标记和包括其的半导体结构制造技术

本申请公开一种光刻对准标记和包括其的半导体结构。该对准标记包括：粗对准标记区和精对准标记区，形成在衬底上的第一结构层中，其中粗对准标记区包括阵列排布的粗对准标记，精对准标记区包括阵列排布的精对准标记，并且其中粗对准标记和精对准标记分别包括明场对准标记和/或暗场对准标记，明场对准标记在平行于衬底的平面上的尺寸大于覆盖第一结构层的第二结构层的厚度，暗场对准标记在平行于衬底的平面上的尺寸被配置为使得相邻暗场对准标记之间的区域在平行于衬底的平面上的尺寸大于第二结构层的厚度。根据待形成的第二结构层的厚度，设置明场对准标记和/或暗场对准标记的尺寸，从而使得光刻机能够识别到有效图形并进行高精度的对准曝光。并进行高精度的对准曝光。并进行高精度的对准曝光。

【技术实现步骤摘要】
一种光刻对准标记和包括其的半导体结构


[0001]本技术涉及半导体加工
，尤其涉及一种光刻对准标记和包括其的半导体结构。

技术介绍

[0002]对准标记(alignment mark)在半导体制程中扮演着非常重要的角色。在晶圆(wafer)制作过程中，为了使光掩模板上的图案能够正确的转移到晶圆上，关键步骤在于光掩模版与晶圆的对准，尤其在半导体工艺日渐纯熟的情况下，对于对准标记的精准度要求也变得更加严格。
[0003]为使半导体器件正常工作，结构层之间必须套准在一定的精度范围内。在半导体器件的生产工艺中，层与层之间的套准是由光刻机对准实现的。进一步地，对准过程为先进行粗对准(coarse alignment)后再进行精细对准(finealignment)。光刻机首先要检测和识别粗对准标记，检知粗对准信号，完成粗对准；在此基础上，选取若干个曝光场，分别识别相应的精对准标记，计算出晶圆的相对位置以进行精确调整，最终实现高精度的对准曝光。
[0004]上述对准标记一般是在结构层上形成的台阶结构，比如在晶圆表面的氧化层、金属层等结构层上形成的特定形状的凹槽(明场)或凸起(暗场)。这些对准标记的设计应遵循一定的规则，以后若干次光刻过程中还能被保留并准确检知。但是对于当前结构层较厚的情况，前次光刻形成或保留的对准标记就很难被光刻机检知到。从图1可以看出，淀积3微米或者更厚的金属层10时，淀积后两条边界会因为侧壁生长而连接在一起，在晶圆俯视图方向看到的标记变的很小，矩形的边界不可见，没有可以识别的台阶，加之金属对光线的反射作用，最终导致光刻机无法识别到有效图形，难以完成高精度的对准曝光。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题，本技术提供一种光刻对准标记和包括其的半导体结构。
[0006]根据本技术的第一方面，提供一种光刻对准标记，包括：
[0007]粗对准标记区和精对准标记区，形成在衬底上的第一结构层中，其中所述粗对准标记区包括阵列排布的粗对准标记，所述精对准标记区包括阵列排布的精对准标记，并且其中所述粗对准标记和精对准标记分别包括明场对准标记和/或暗场对准标记，所述明场对准标记在平行于所述衬底的平面上的尺寸大于覆盖所述第一结构层的第二结构层的厚度，所述暗场对准标记在平行于所述衬底的平面上的尺寸被配置为使得相邻暗场对准标记之间的区域在平行于所述衬底的平面上的尺寸大于所述第二结构层的厚度。
[0008]在一个具体实施例中，在所述阵列排布的粗对准标记为明场对准标记的情况下，
[0009]在第一方向上相邻明场对准标记的间距等于光刻机的第一扫描步长，在与所述第一方向正交的第二方向上相邻明场对准标记的间距不相等。
[0010]在一个具体实施例中，所述阵列排布的明场对准标记包括沿第一方向的3行和沿
第二方向的M列第一矩形凹槽结构，其中在第一方向上所述M个第一矩形凹槽结构的尺寸之和不大于光刻机的扫描范围，并且在第二方向上第2行和第1行第一矩形凹槽结构的间距与第3行和第2行第一矩形凹槽结构的间距之差为第一固定值，其中M为自然数。
[0011]在一个具体实施例中：
[0012]所述第一矩形凹槽结构沿第一方向的尺寸为4
‑
6微米，沿第二方向的尺寸为4
‑
10微米；
[0013]所述第一扫描步长为6微米；
[0014]所述一次扫描范围为100
‑
300微米；
[0015]所述第2行和第1行第一矩形凹槽结构的间距为6
‑
12.5微米，所述第3行和第2行第一矩形凹槽结构的间距12
‑
18.5微米；
[0016]所述第一固定值为6微米。
[0017]在一个具体实施例中，在所述阵列排布的粗对准标记为暗场对准标记的情况下，
[0018]在第一方向上相邻暗场对准标记的间距等于光刻机的第二扫描步长，在与所述第一方向正交的第二方向上相邻暗场对准标记的间距不相等。
[0019]在一个具体实施例中，所述阵列排布的暗场对准标记包括沿第一方向的3行和沿第二方向的N列第一矩形凸台结构，其中在第一方向上所述N个第一矩形凸台结构的尺寸之和不大于光刻机的扫描范围，并且在第二方向上第2行和第1行第一矩形凸台结构的间距与第3行和第2行第一矩形凸台结构的间距之差为第二固定值，其中N为自然数。
[0020]在一个具体实施例中：
[0021]所述第一矩形凸台结构沿第一方向的尺寸为1
‑
3微米，沿第二方向的尺寸为4
‑
10微米；
[0022]所述第二扫描步长为6微米；
[0023]所述扫描范围为100
‑
300微米；
[0024]所述第2行和第1行第一矩形凸台结构的间距为6
‑
12.5微米，所述第3行和第2行第一矩形凸台结构的间距12
‑
18.5微米；
[0025]所述第二固定值为6微米。
[0026]在一个具体实施例中，在所述阵列排布的精对准标记为明场对准标记的情况下，
[0027]所述阵列排布的明场对准标记包括沿第一方向的P个第二矩形凹槽结构，间距等于光刻机的第三扫描步长，其中P为自然数。
[0028]在一个具体实施例中：
[0029]所述第二矩形凹槽结构沿第一方向的尺寸为4
‑
9.5微米，沿与第一方向正交的第二方向的尺寸为25
‑
40微米；
[0030]所述第三扫描步长为12微米；
[0031]所述P为9或13。
[0032]在一个具体实施例中，在所述阵列排布的精对准标记为暗场对准标记的情况下，
[0033]所述阵列排布的暗场对准标记包括沿第一方向的Q个第二矩形凸台结构，间距等于光刻机的第四扫描步长，其中Q为自然数。
[0034]在一个具体实施例中：
[0035]所述第二矩形凸台结构沿第一方向的尺寸为1
‑
3微米，沿与第一方向正交的第二
方向的尺寸为25
‑
40微米；
[0036]所述第四扫描步长为12微米；
[0037]所述P为9或13。
[0038]在一个具体实施例中，在所述阵列排布的精对准标记为明场对准标记的情况下，
[0039]在第一方向上相邻明场对准标记的间距等于光刻机的第五扫描步长，在与所述第一方向正交的第二方向上相邻明场对准标记的间距为第三固定值。
[0040]在一个具体实施例中：
[0041]所述阵列排布的明场对准标记包括沿第一方向的7行和沿第二方向的7或9列第三矩形凹槽结构，其中，
[0042]所述第三矩形凹槽结构沿第一方向的尺寸为4
‑
13微米，沿第二方向的尺寸为4
‑
7微米；
[0043]所述第五扫描步长为20微米；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻对准标记，其特征在于，包括：粗对准标记区和精对准标记区，形成在衬底上的第一结构层中，其中所述粗对准标记区包括阵列排布的粗对准标记，所述精对准标记区包括阵列排布的精对准标记，并且其中所述粗对准标记和精对准标记分别包括明场对准标记和/或暗场对准标记，所述明场对准标记在平行于所述衬底的平面上的尺寸大于覆盖所述第一结构层的第二结构层的厚度，所述暗场对准标记在平行于所述衬底的平面上的尺寸被配置为使得相邻暗场对准标记之间的区域在平行于所述衬底的平面上的尺寸大于所述第二结构层的厚度。2.根据权利要求1所述的光刻对准标记，其特征在于，在所述阵列排布的粗对准标记为明场对准标记的情况下，在第一方向上相邻明场对准标记的间距等于光刻机的第一扫描步长，在与所述第一方向正交的第二方向上相邻明场对准标记的间距不相等。3.根据权利要求2所述的光刻对准标记，其特征在于，所述阵列排布的明场对准标记包括沿第一方向的3行和沿第二方向的M列第一矩形凹槽结构，其中在第一方向上所述M个第一矩形凹槽结构的尺寸之和不大于光刻机的扫描范围，并且在第二方向上第2行和第1行第一矩形凹槽结构的间距与第3行和第2行第一矩形凹槽结构的间距之差为第一固定值，其中M为自然数。4.根据权利要求1所述的光刻对准标记，其特征在于，在所述阵列排布的粗对准标记为暗场对准标记的情况下，在第一方向上相邻暗场对准标记的间距等于光刻机的第二扫描步长，在与所述第一方向正交的第二方向上相邻暗场对准标记的间距不相等。5.根据权利要求4所述的光刻对准标记，其特征在于，所述阵列排布的暗场对准标记包括沿第一方向的3行和沿第二方向的N列第一矩形凸台结构，其中在第一方向上所述N个第一矩形凸台结构的尺寸之和不大于光刻机的扫描范围，并且在...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭艳华，方宇，余坚，周源，侯振威，
申请(专利权)人：北京燕东微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：