專利名稱：用于保護(hù)對準(zhǔn)標(biāo)記的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計一種用于保護(hù)對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，尤其設(shè)計一種能夠使在化學(xué)機(jī) 械拋光處理之后對對準(zhǔn)標(biāo)記的損失最小化的方法。
背景技術(shù)：
在相對高度集成的半導(dǎo)體器件中，平坦化處理(例如，化學(xué)機(jī)械拋光 (CMP))在超大規(guī)模集成電路(ULSI)中很重要。因此，作用于平坦化的 晶圓的具有相對高可靠性的對準(zhǔn)技術(shù)在微光刻中很重要。
如圖1所示，為了在光刻工藝中進(jìn)行感測，對準(zhǔn)標(biāo)記需要滿足最小寬度(X) 和最小臺階高度(Y)。然而，如果由于CMP處理中的碟形凹陷(dishing) 和/或侵蝕而使對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階高度小于最小臺階高度，則可能感測不到該對 準(zhǔn)標(biāo)記。因此，在制造工藝(例如ULSI制造工藝)中，需要通過對準(zhǔn)傳感器 來感測在通過CMP處理的晶圓上具有非常小臺階高度的對準(zhǔn)標(biāo)記。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種用于保護(hù)對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，該方法使在化學(xué)機(jī) 械拋光(CMP)處理之后對對準(zhǔn)標(biāo)記的損傷最小化。
在本發(fā)明的實(shí)施方式中，一種保護(hù)半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記的方法包括以
下步驟的至少其中之一在具有該對準(zhǔn)標(biāo)記的半導(dǎo)體襯底上面和/或上方形成 介電層。在介電層上面和/或上方形成覆蓋氧化物薄膜，其中該覆蓋氧化物薄 膜具有常規(guī)厚度和附加厚度?？涛g部分介電層和覆蓋氧化物薄膜以暴露半導(dǎo)體 襯底而形成通孔。使用金屬填充該通孔。對所述金屬和覆蓋氧化物薄膜執(zhí)行化 學(xué)機(jī)械拋光處理以形成通孔接觸。


圖1例示了對準(zhǔn)標(biāo)記；
圖2A到圖2D例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在形成通孔接觸時用于保護(hù)對 準(zhǔn)標(biāo)記的過程；
圖3例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在半導(dǎo)體襯底上方沉積的金屬層、介電層 和覆蓋氧化物薄膜的參數(shù)；
圖4A到圖4E例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的激光分布對準(zhǔn)(LSA)標(biāo)記 的外形(profile);
圖5A到5E例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式具有相對大圖案密度的ASML標(biāo) 記的外形；
圖6例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在執(zhí)行主CMP和補(bǔ)充CMP之后LSA標(biāo) 記和ASML標(biāo)記的照片；
圖7例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的場像對準(zhǔn)(FIA)標(biāo)記的照片；以及 圖8例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式從光刻工藝中的對準(zhǔn)標(biāo)記感測的信號指
具體實(shí)施例方式
圖2A到圖2D例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在形成通孔接觸時用于保護(hù)對 準(zhǔn)標(biāo)記的過程。如圖2A所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在半導(dǎo)體襯底200上 面和/或上方形成介電層202 (例如，硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG))。介電層202 可用于形成通孔接觸。半導(dǎo)體襯底200可包括對準(zhǔn)標(biāo)記200a。對準(zhǔn)標(biāo)記200a 可包括覆蓋氧化物薄膜(SiH4)和/或前金屬介電層(PMD)?？蓤?zhí)行CMP處 理以平坦化介電層202。
如圖2B所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在平坦化的介電層202上面和/ 或上方沉積覆蓋氧化物(cap oxide)薄膜204 (例如，SiH4)。在該實(shí)施方式中， 覆蓋氧化物薄膜204可具有常規(guī)厚度204b和附加厚度204a。常規(guī)厚度204b 可以是在半導(dǎo)體制造工藝期間形成覆蓋氧化物薄膜時常規(guī)沉積的標(biāo)稱 (nominal)厚度覆蓋氧。附加厚度204a可以是除常規(guī)厚度204b之外沉積的 附加厚度。例如，根據(jù)該實(shí)施方式，在平坦化的介電層202上面和/或上方的
覆蓋氧化物薄膜204的常規(guī)厚度204b可為約2000A。附加厚度204a可為常規(guī) 厚度20樸的約25%和約35%之間。根據(jù)該實(shí)施方式，覆蓋氧化物薄膜204的 總厚度可為約2500A和約2700A之間。
在該實(shí)施方式中，覆蓋氧化物薄膜204 (具有常規(guī)厚度和附加厚度)可通 過單次沉積形成。在該實(shí)施方式中，覆蓋氧化物薄膜204可通過兩次沉積形成 (例如， 一次沉積用于常規(guī)厚度204b而另一次沉積用于附加厚度204a)。根 據(jù)該實(shí)施方式，由于具有附加厚度204a，覆蓋氧化物薄膜204與覆蓋氧化物 薄膜的常規(guī)厚度相比可形成為相對較厚覆蓋氧，這可防止在后續(xù)的平坦化處理 中對對準(zhǔn)標(biāo)記200a的損傷。
如圖2C所示，在該實(shí)施方式中，對介電層202和覆蓋氧化物薄膜204進(jìn) 行選擇性刻蝕以形成通孔?？梢酝ㄟ^在覆蓋氧化物薄膜204上面和/或上方涂 覆并構(gòu)圖光刻膠而形成通孔。構(gòu)圖的光刻膠可以在形成通孔的光刻工藝中用作 刻蝕掩模。
如圖2D所示，根據(jù)該實(shí)施方式，可沉積金屬層(例如鉤(W)以填充通 孔?？墒褂媒殡妼?02作為拋光終止層而執(zhí)行CMP處理。CMP處理可去除部 分金屬層并且可基本完全去除覆蓋氧化物薄膜204以形成通孔接觸C。 CMP 處理可包括主CMP處理和補(bǔ)充CMP處理。主CMP處理可拋光金屬層。補(bǔ)充 CMP處理可拋光覆蓋氧化物薄膜204和金屬層。
根據(jù)覆蓋氧化物薄膜204的厚度和形成通孔接觸C的CMP處理的參數(shù)， 對準(zhǔn)標(biāo)記200a的外形會發(fā)生變化。圖3例示了在半導(dǎo)體襯底200上面和/或上 方沉積的介電層202、覆蓋氧化物薄膜(SiH4) 204和金屬層(W)的條件。
圖4A到圖4D例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的對準(zhǔn)標(biāo)記200a的外形。在圖 4A到圖4D中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，基于圖3所示的條件，實(shí)線表示將 主CMP處理之后的覆蓋氧化物薄膜204的厚度進(jìn)行分級。在圖4A到圖4D中， 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，基于圖3所示的條件，虛線表示將補(bǔ)充CMP (TUP CMP)之后的覆蓋氧化物薄膜204的厚度進(jìn)行分級。在該實(shí)施方式中，可應(yīng)用 LSA (激光分布對準(zhǔn))標(biāo)記(例如，可從日本的尼康公司購買)形成對準(zhǔn)標(biāo)記 200a。
圖4A例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式具有基準(zhǔn)處理(POR， process of reference)的LSA標(biāo)記的外形。圖4B例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式當(dāng)金屬層(W)
的厚度從約1600A變化至約2500A時LSA標(biāo)記的外形。圖4C例示了根據(jù)本 發(fā)明實(shí)施方式當(dāng)覆蓋氧化物薄膜(SiH4)的厚度從約1500A變化至約2000A 時LSA標(biāo)記的外形。圖4D例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式當(dāng)金屬層的厚度從約 1600A變化至約3000A時LSA標(biāo)記的外形。圖4E例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方 式按照圖3所示的條件的臺階高度。換句話說，圖4E示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施 方式在主CMP和補(bǔ)充CMP (TUPCMP)之后POR、覆蓋氧化物薄膜(SiH4) 和金屬層(W)的厚度變化，包括厚度差(德爾塔)。
圖5A到圖5D示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的ASML標(biāo)記(例如，可從荷 蘭的ASML購買)的外形。ASML可具有相對大的圖案密度并可用作對準(zhǔn)標(biāo) 記200a。圖5A例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式具有圖3的基準(zhǔn)處理(POR)的 ASML標(biāo)記的外形。圖5B例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式當(dāng)金屬層(W)的厚度 從約1600A變化至約2500A時ASML標(biāo)記的外形。圖5C例示了根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施方式當(dāng)覆蓋氧化物薄膜(SiH4)的厚度從約1500A變化至約2000A時 ASML標(biāo)記的外形。圖5D例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式當(dāng)金屬層(W)的厚度 從約1600A變化至約3000A時ASML標(biāo)記的外形。圖5E例示了根據(jù)本發(fā)明 實(shí)施方式在主CMP(在圖5A到圖5D中以實(shí)線表示)和補(bǔ)充CMP(TUP CMP) (在圖5A到圖5D中以虛線表示)之后POR、覆蓋氧化物薄膜(SiH4)和金 屬層(W)的厚度變化，包括厚度差(德爾塔)。
在如圖5A到圖5E所示的實(shí)施方式中，當(dāng)ASML標(biāo)記用作對準(zhǔn)標(biāo)記200a 時，在主CMP和補(bǔ)充CMP (TUP CMP)之后，當(dāng)覆蓋氧化物薄膜202的厚 度形成為厚出約500A時，節(jié)距(pitch)之間的間隙相對固定。補(bǔ)充CMP之 后的侵蝕厚度可在約2000A到3000A的范圍內(nèi)，該侵蝕厚度比具有低圖案密 度的LSA標(biāo)記的侵蝕厚度大了約3到4倍。
圖6例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在主CMP和補(bǔ)充CMP之后LSA標(biāo)記和 ASML標(biāo)記的照片。如圖6所示，ASML標(biāo)記與LSA標(biāo)記相比可具有相對大 的圖案密度，如顯示為ASML標(biāo)記比LSA標(biāo)記更褪色(discolor)。
圖7例示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式在補(bǔ)充CMP之后的每個條件下FIA (場 像對準(zhǔn)(例如可從日本的尼康(Nikon)公司購買))的照片。如圖7所示， 當(dāng)覆蓋氧化物薄膜(SiH4)的厚度增加時，對準(zhǔn)標(biāo)記最明顯。當(dāng)金屬層(W) 的厚度增加時，對準(zhǔn)標(biāo)記和POR之間的差異相對較小。
如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，在一條件基礎(chǔ)下檢查是否可從Ml PEP (光刻)工藝中的對準(zhǔn)標(biāo)記感測到信號。在該實(shí)施方式中，當(dāng)覆蓋氧化物
薄膜(SiH4)大于約2000A時，可從對準(zhǔn)標(biāo)記感測到信號。在該實(shí)施方式中， 當(dāng)金屬層(W)具有相對大的厚度時，可能不會從對準(zhǔn)標(biāo)記感測到信號。
在該實(shí)施方式中，在CMP處理之前可以形成相對厚的覆蓋氧化物薄膜(例 如，比常規(guī)厚度厚出預(yù)定的附加厚度的厚度)。在該實(shí)施方式中，相對厚的覆 蓋氧化物薄膜可使在CMP期間對對準(zhǔn)標(biāo)記的損傷最小化，其可最大化半導(dǎo)體 制造產(chǎn)量。
對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將顯而易見，可在所公開的本實(shí)施方式中進(jìn)行 各種改進(jìn)和變化。因此，所公開的實(shí)施方式意在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等 同物范圍內(nèi)的顯而易見的改進(jìn)和變化。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括形成半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成對準(zhǔn)標(biāo)記；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成介電層；以及在所述介電層上方形成覆蓋氧化物薄膜，其中所述覆蓋氧化物薄膜具有的厚度配置為在平坦化處理期間使所述對準(zhǔn)標(biāo)記的降級最小化。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法為用于保護(hù)在所 述半導(dǎo)體襯底上方形成的所述對準(zhǔn)標(biāo)記的方法。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆蓋氧化物薄膜具有 常規(guī)厚度和附加厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述覆蓋氧化物薄膜的 單次沉積中形成所述常規(guī)厚度和附加厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在第一沉積工序中形成所 述常規(guī)厚度而在第二沉積工序中形成所述附加厚度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述附加厚度具有所述常 規(guī)厚度的約25%和約35%之間的厚度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆蓋氧化物薄膜的厚 度為約2000A。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括刻蝕所述介電層的 一部分和所述覆蓋氧化物薄膜以暴露所述半導(dǎo)體襯底而形成通孔；用金屬填充所述通孔；以及對所述金屬和所述覆蓋氧化物薄膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光以形成通孔接觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械拋光包括以 下步驟主化學(xué)機(jī)械拋光以拋光所述金屬；以及 補(bǔ)充機(jī)械拋光以拋光所述覆蓋氧化物薄膜。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械拋光處理包 括去除填充在所述通孔中的部分所述金屬層以及所述覆蓋氧化物薄膜，其中所 述介電層為拋光終止層。
11. 一種裝置，包括 半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體層襯底上方形成的對準(zhǔn)標(biāo)記； 在所述半導(dǎo)體襯底上方形成的介電層；以及在所述介電層上方形成的覆蓋氧化物薄膜，其中所述覆蓋氧化物薄膜具有 的厚度配置為在平坦化處理期間使所述對準(zhǔn)標(biāo)記的降級最小化。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述裝置配置為保護(hù)在 所述半導(dǎo)體襯底上方形成的所述對準(zhǔn)標(biāo)記。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋氧化物薄膜具 有常規(guī)厚度和附加厚度。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，在所述覆蓋氧化物薄膜 的單次沉積中形成所述常規(guī)厚度和附加厚度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，在第一沉積工序中形成 所述常規(guī)厚度而在第二沉積工序中形成所述附加厚度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述附加厚度具有所述 常規(guī)厚度的約25%和約35%之間的厚度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，所述覆蓋氧化物薄膜的 厚度為約2000A。
18. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的裝置，其特征在于，刻蝕所述介電層的一部分和所述覆蓋氧化物薄膜以暴露所述半導(dǎo)體襯底 而形成通孔；用金屬填充所述通孔；以及對所述金屬和所述覆蓋氧化物薄膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，通過以下步驟對所述金 屬和所述覆蓋氧化物薄膜進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光主化學(xué)機(jī)械拋光以拋光所述金屬；以及 補(bǔ)充機(jī)械拋光以拋光所述覆蓋氧化物薄膜。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其特征在于，通過去除所述通孔中填 充的部分金屬和所述覆蓋氧化物薄膜而對所述金屬和所述覆蓋氧化物薄膜進(jìn) 行化學(xué)機(jī)械拋光，其中所述介電層為拋光終止層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于保護(hù)在半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其包括在具有對準(zhǔn)標(biāo)記的半導(dǎo)體襯底上面形成介電層，在該介電層上面形成覆蓋氧化物薄膜，其中該覆蓋氧化物薄膜形成為具有常規(guī)厚度和附加厚度，刻蝕該介電層的一部分和該覆蓋氧化物薄膜以暴露所述半導(dǎo)體襯底從而形成通孔，用金屬填充該通孔，以及對該金屬和該覆蓋氧化物薄膜執(zhí)行化學(xué)機(jī)械拋光處理以形成通孔接觸。
文檔編號H01L21/00GK101179006SQ20071014209
公開日2008年5月14日 申請日期2007年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者沈相旼 申請人:東部高科股份有限公司