[发明专利]NVM器件制备中光刻对准记号的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种NVM器件制备中光刻对准标记的制备方法。

背景技术

NVM器件是一种常用的存储器器件，被广泛应用。对于0.18um以下采用STI结构隔离的器件，STI结构的制备过程简单的为：在衬底硅片上沉积CMP的阻挡层(一般是SiN)，然后通过光刻定义出STI浅沟槽的位置和有源区的位置，之后刻蚀STI浅沟槽的位置处形成浅沟槽，接着在衬底上淀积氧化硅以填充浅沟槽，接着用CMP工艺平整化衬底表面即可，在此过程中在场区形成一光刻对准记号。在使用CMP工艺进行STI结构制备过程中，一般分两种：一种是使用普通化学机械研磨平整化工艺；另一种是使用直接化学机械研磨平整化工艺(称DCMP工艺)。

使用普通的CMP工艺进行STI结构制备流程中，包括两个光刻层次：先是光刻定义出STI结构的位置(即场区的位置，剩下的位置为有源区)，接着刻蚀该位置处的衬底形成浅沟槽，在去除光刻胶后在衬底上淀积SiO₂以填充浅沟槽；而后采用上述的光刻掩膜版进行反向光刻，使光刻胶覆盖STI结构的位置，而使有源区的SiO₂暴露出来，以光刻胶为掩膜刻蚀暴露出来的SiO₂，根据工艺不同，有直接刻蚀到CMP保护层和保留一定厚度的SiO₂两种，同时两种工艺都保证CMP的阻挡层SiN保持一定的厚度，刻蚀完成之后去除光刻胶，用化学机械研磨工艺研磨SiO₂直到SiN平整化衬底表面，最后去除SiN形成完整的STI结构。因为具有SiN阻挡层，因此最终STI区域SiO₂水平高度会比有源区高。达到较好的隔离效果。

而使用直接化学机械研磨平整化工艺进行STI结构制备流程中，只需要一个光刻层次：先用光刻定义出STI结构的位置，接着刻蚀该位置处的衬底形成浅沟槽，在去除光刻胶后在衬底上淀积SiO₂以填充浅沟槽，接着直接采用CMP工艺平整化衬底表面，形成完整的STI结构(见图1(a))。光刻对准记号用于每次光刻时当前层图形和前层光刻图形的对准，一般为在特定位置处前层图形和当前层图形形成台阶状的起伏作为对准特征。

在上述使用普通的CMP工艺进行STI结构制备流程中，因要采用两次光刻，故工艺流程较复杂；同时这种工艺对不同结构和位置的均匀性控制不好，导致不同尺寸的图形，在STI区域残留的SiO₂的厚度不同，这会导致不同的器件STI隔离区高度有较大变化，隔离效果对硅片面内不同位置和不同尺寸器件都不同，因此器件漏电特性较差。但对于光刻工艺，可以利用此特性，设计不同尺寸的光刻对准图形达到足够的台阶高度保证足够的对比度，可以保证后续工艺对准精度。而使用直接化学机械研磨平整化工艺(DCMP工艺)进行STI结构制备流程中，在进行化学机械研磨形成STI时，由于DCMP工艺的特性，该DCMP工艺会使所有的结构局部起伏达到最小以保持各种结构的均一性，使器件隔离特性均匀性大幅度提高。但此效果同时会造成用于光刻对准的光刻对准记号同样被平坦化(即光刻对准记号的台阶不明显)，而且无法通过设计来弥补此缺陷。因此在后续的成膜过程中，光刻对准记号的台阶深度不够最终导致后续的光刻层次无法正确对准。因此，在采用DCMP工艺进行STI结构制备流程中，对于高精度对准要求的工艺，在形成STI结构之后，通常需要使用一次额外的光刻工艺对光刻对准记号进行附加刻蚀(见图1(b))，以使最终形成的台阶高度可以满足后续光刻对准工艺的需求。但是，该附加的光刻层在增加了工艺复杂度的同时带来生产成本的增加。或者通过DCMP工艺调节使某些特定尺寸的STI中SiO₂残留厚度发生变化形成台阶。但这个要求和DCMP的工艺要求相反，因此工艺实现难度很大，而且对于某些特定尺寸设计上无法使用，也限制了通用性。

另一方面，在普通的DCMP工艺和器件中，一般只用2-3种厚度的栅氧且总刻蚀量一般为100-200埃，此刻蚀量和DCMP的工艺非均匀性相当，而DCMP工艺中光刻信号因为台阶深度不足，本来就不稳定，因此对于DCMP工艺为了避免湿法刻蚀工艺不均匀性造成的光刻对准记号的不稳定，一般都采用在多栅氧形成过程中对光刻记号进行保护，保证其稳定性不会进一步变差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种NVM器件制备中光刻对准记号的制备方法，其能在常规的工艺流程中维持光刻对准记号的台阶深度。