本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，特別涉及一種套刻精度量測方法及半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)：

1、隨著集成電路器件尺寸的縮小，設(shè)計和工藝復(fù)雜度不斷提高，對于半導(dǎo)體制造工藝控制的要求也在不斷提高，因此，需要更精確的量測。

2、套刻精度(overlay)是非常重要的光刻工藝控制參數(shù)。特別是一些光刻關(guān)鍵層，對套刻精度的量測和控制有著非常高的要求。參圖1所示，圖1為經(jīng)過雙大馬士革刻蝕后，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)主視截面結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出，通過兩層金屬層和通孔層的結(jié)構(gòu)關(guān)系可以看出，一般情況下沒辦法通過通孔層看到第一層金屬層的邊界，所以沒辦法用常規(guī)sem手段量測。因此，對于雙大馬士革光刻后的套刻精度量測通常使用光學(xué)量測方法時，該種量測方法容易受到前層薄膜厚度、量測圖形截面不對稱性等影響，導(dǎo)致量測結(jié)果不準(zhǔn)確?？涛g工藝也往往會在晶邊因為等離子體方向性的問題引入一些額外的套刻誤差。以上原因都會導(dǎo)致光刻后套刻精度量測結(jié)果相比最終器件內(nèi)的套刻精度存在一定誤差，因此在一些關(guān)鍵層需要在刻蝕后使用電子束量測套刻精度(sem?ovl)進行修正。

3、在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)后段銅互連工藝中，兩層金屬層間使用通孔填充的金屬層進行連接。兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度量測比較困難，往往需要借助一些特殊的電子束量測工具(例如apm的prov)，使用高電壓透過介質(zhì)層進行量測，成本較高且無法大規(guī)模使用。

4、需要說明的是，公開于該發(fā)明背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明一般背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種套刻精度量測方法及半導(dǎo)體器件，以解決在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)后段銅互連工藝中，兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度量測比較困難的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種套刻精度量測方法，包括：

3、提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成有當(dāng)層金屬層、通孔層和前層金屬層，所述當(dāng)層金屬層與所述前層金屬層通過通孔層沉積的金屬互連；

4、在所述當(dāng)層金屬層形成若干第一套刻標(biāo)記，在所述通孔層形成若干第二套刻標(biāo)記，在所述前層金屬層形成若干第三套刻標(biāo)記，其中，所述第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影有重疊區(qū)域；

5、形成重疊區(qū)域的第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記用于檢測當(dāng)層金屬層與前層金屬層，通孔層與前層金屬層刻蝕后的套刻精度。

6、優(yōu)選地，所述第一套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第一條狀圖形，所述第二套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第二條形圖形，所述第三套刻標(biāo)記在垂直方向的投影為第三條形圖形。

7、優(yōu)選地，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向至少部分重疊，以形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域的第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿橫向方向至少有一側(cè)不重合。

8、優(yōu)選地，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向完全重合，以形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域的第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿橫向方向兩側(cè)均不重合。

9、優(yōu)選地，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向的中心軸線重合。

10、優(yōu)選地，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形均為矩形。

11、優(yōu)選地，所述第一條形圖形沿橫向方向的寬度大于第二條形圖形沿橫向方向的寬度，所述第二條形圖形沿沿橫向方向的寬度大于第三條形圖形沿橫向方向的寬度。

12、基于相同的發(fā)明思想，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：

13、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成有當(dāng)層金屬層、通孔層和前層金屬層，所述當(dāng)層金屬層與所述前層金屬層通過通孔層沉積的金屬互連；

14、在所述當(dāng)層金屬層形成有若干第一套刻標(biāo)記，在所述通孔層形成有若干第二套刻標(biāo)記，在所述前層金屬層形成有若干第三套刻標(biāo)記，其中，所述第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影有重疊區(qū)域；

15、形成重疊區(qū)域的第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記用于檢測當(dāng)層金屬層與前層金屬層，通孔層與前層金屬層刻蝕后的套刻精度。

16、優(yōu)選地，所述第一套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第一條狀圖形，所述第二套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第二條形圖形，所述第三套刻標(biāo)記在垂直方向的投影為第三條形圖形。

17、優(yōu)選地，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向至少部分重疊，以形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域的第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖沿橫向方向至少有一側(cè)不重合。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的套刻精度量測方法具有如下優(yōu)點：

19、本發(fā)明提供的套刻精度量測方法，由于設(shè)置第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記，并且第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影有重疊區(qū)域。根據(jù)實際工藝合理設(shè)計當(dāng)層金屬層(mx)、通孔層(vx)以及前層金屬層(mx-1)的關(guān)鍵尺寸，可以使用常規(guī)的電子束量測工具進行兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度量測。在刻蝕后使用常規(guī)的電子束量測工具可以清晰地捕捉到當(dāng)層金屬層(mx)、通孔層(vx)以及前層金屬層(mx-1)的邊界，從而同時進行三層間的刻蝕后套刻精度量測。降低了兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度量測的難度。同時，也降低了量測成本，提高了量測效率。

20、另外，該量測圖形還有一個優(yōu)點，可以使用同一個圖形的不同位置、同時量測兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度。進一步提高了量測的效率，降低了量測的難度。

21、本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件與本發(fā)明提供的套刻精度量測方法屬于同一發(fā)明構(gòu)思，因此，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體器件至少具有本發(fā)明提供的套刻精度量測方法的所有優(yōu)點，便于測量兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度。

技術(shù)特征：

1.一種套刻精度量測方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的套刻精度量測方法，其特征在于，所述第一套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第一條狀圖形，所述第二套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第二條形圖形，所述第三套刻標(biāo)記在垂直方向的投影為第三條形圖形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套刻精度量測方法，其特征在于，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向至少部分重疊，以形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域的第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿橫向方向至少有一側(cè)不重合。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套刻精度量測方法，其特征在于，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向完全重合，以形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域的第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿橫向方向兩側(cè)均不重合。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的套刻精度量測方法，其特征在于，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向的中心軸線重合。

6.根據(jù)權(quán)利要求2-5中任一項所述的套刻精度量測方法，其特征在于，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形均為矩形。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的套刻精度量測方法，其特征在于，所述第一條形圖形沿橫向方向的寬度大于第二條形圖形沿橫向方向的寬度，所述第二條形圖形沿沿橫向方向的寬度大于第三條形圖形沿橫向方向的寬度。

8.一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第一條狀圖形，所述第二套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影為第二條形圖形，所述第三套刻標(biāo)記在垂直方向的投影為第三條形圖形。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖形沿縱向方向至少部分重疊，以形成重疊區(qū)域，所述重疊區(qū)域的第一條狀圖形、第二條形圖形和第三條形圖沿橫向方向至少有一側(cè)不重合。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種套刻精度量測方法及半導(dǎo)體器件，屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域。該套刻精度量測方法包括提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影有重疊區(qū)域。形成重疊區(qū)域的第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記用于檢測當(dāng)層金屬層與前層金屬層，通孔層與前層金屬層刻蝕后的套刻精度。本發(fā)明通過第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記，并且第一套刻標(biāo)記、第二套刻標(biāo)記和第三套刻標(biāo)記在垂直方向上的投影有重疊區(qū)域。從而同時進行三層間的刻蝕后套刻精度量測。降低了兩層金屬層間、以及通孔對前層金屬層間的刻蝕后套刻精度量測的難度。同時，也降低了量測成本，提高了量測效率。

技術(shù)研發(fā)人員：張馳,包永存
受保護的技術(shù)使用者：上海華力集成電路制造有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19