[发明专利]改进的对准标记图案和重叠精度测量图案及其形成方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件以及其形成方法，尤其是涉及一种用于光刻工艺中的改进对准标记图案和改进的重叠精度测量图案，以及其形成方法。

在日本公开专利公告第63-3115中，其中公开一种形成在第一层间绝缘体上的预定位置处的对准标记图案，使得该对准标记图案被用作为用于对互连层构图的光刻薄膜的曝光图案。该常规技术用于防止对准标记图案在用于在上述层间绝缘体上的另一位置形成通孔的工艺中被蚀刻。即，该常规技术用于避免对准标记图案的任何变形，并且保持对准标记图案的高精度。

在日本公开专利公告第6-252025中，公开一种形成要被用于电子束曝光中的对准标记图案的方法，其中对电子束具有高反射率的金属膜被填充在形成于半导体基片上的绝缘膜中的接触孔内。

在日本公开专利公告第8-241898中，公开一种形成在晶片上的主对准标记，使得用于电极形成的副对准标记和凹槽分别形成在与主对准标记不同的位置，并且参照主对准标记形成在该晶片上。然后一个电极参照副对准标记形成在该凹槽中，使得该电极以高精度与该凹槽对齐。

即，根据常规光刻方法，不但使用对准标记而且还使用重叠精度测量图案。对准标记还用在曝光工艺中。重叠精度测量图案还用于根据已经通过以前的曝光工艺和随后发展的工艺所形成的以前图案与已经通过下一个曝光工艺和随后发展的工艺所形成的下一个图案之间的错位而测量重叠精度。

图1为示出用于根据已经通过以前的曝光工艺和随后发展的工艺所形成的以前图案与已经通过下一个曝光工艺和随后发展的工艺所形成的下一个图案之间的错位，而测量重叠精度的常规重叠精度测量图案的局部平面视图。图2为示出图1的常规重叠精度测量图案的局部截面立视图。由氧化硅所制成的第一层间绝缘体2形成在硅基片1上。由氧化硅所制成的第二层间绝缘体4形成在第一层间绝缘体2上。形成穿过第一和第二层间绝缘体2和4的一个接触孔5。形成在第二层间绝缘4的上表面和在接触孔5的侧壁和底部延伸的多晶硅互连层6。光刻图案7形成在接触孔5的底部上方的多晶硅互连层6上，使得光刻胶图案7存在于接触孔5中。

接触孔5是通过蚀刻第一和第二层间绝缘体2和4所形成的，使得硅基片1的一部分上表面被示出。接触孔5较深。该接触孔5不但用作为一个接触孔，还用作为重叠精度测量图案。如图2中所示，接触孔5的侧壁是不垂直的，并且具有倾斜结构。由于接触孔5，因此难以形成非倾斜的接触孔。接触孔5的较大倾斜部分8对应于重叠精度测量图案的宽轮廓。重叠精度的高精度检测需要重叠精度测量图案的精细轮廓。即，重叠精度的高精度检测需要非倾斜的接触孔或者减小倾斜的接触孔。换句话说，作为重叠精度测量图案的倾斜接触孔5使得难以按照高精度测量重叠精度。

另外，用于光刻胶图案7的光刻胶是通过旋涂方法施加的，为此原因，光刻胶图案7的顶部比多晶硅互连层6的上表面约高1微米。所施加的光刻胶的厚度对应于光刻胶图案7的高度。光刻图案7的高度或者所施加光刻胶的厚度大于接触孔5的深度。所施加光刻胶的较厚厚度使得难以无倾斜地对  光刻胶薄膜构图。即，所施加光刻胶的较厚厚度使得光刻胶图案7具有如图2中所示的倾斜部分9。光刻胶图案7还作为第二重叠精度测量图案。光刻胶图案7的倾斜部分9对应于第二重叠精度测量图案的轮廓的宽度。因此光刻胶图案7的较大倾斜部分9对应于第二重叠精度测量图案的轮廓的较宽宽度。第二重叠精度测量图案的轮廓的较宽宽度使得难以按照高精度测量重叠精度。换句话说，以高精度测量重叠精度需要形成无倾斜的光刻胶图案或者减小倾斜的光刻胶图案。

在上述情况下，需要开发一种形成不具有上述问题的作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的接触孔的新方法。

相应地，本发明的一个目的是提供一种形成没有上述问题的作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的接触孔的新方法。

本发明的另一个目的是提供一种形成作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的接触孔的新方法，其允许对重叠精度进行高精度对齐或者高精度测量。

本发明的另一个目的是提供一种形成作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的接触孔的新方法，其避免形成太深的接触孔。

本发明的另一个目的是提供一种没有上述问题的作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的新接触孔结构。

本发明的另一个目的是提供一种作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的新接触孔结构，其允许对重叠精度进行高精度对齐或者高精度测量。

本发明的另一个目的是提供一种作为对准标记图案或者作为重叠精度测量图案的新接触孔结构，其避免形成太深的接触孔。