[发明专利]一种套刻偏差检查标记及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，且具体而言，涉及一种套刻（overlay）偏差检查标记及其制作方法。

背景技术

随着半导体技术遵循摩尔定律继续发展，关键尺寸（CD ) 越来越小，芯片的集成度越来越高，从而对半导体制造工艺的要求也越来越严格。因此，必须在工艺过程中尽可能地减小每一个工艺步骤的误差，以降低因误差而造成的器件失效。

在半导体制造过程中，光刻工艺作为每一个技术时代的核心技术而不断发展。在标准CMOS工艺中，需要用到数十次光刻工艺，而影响光刻工艺误差的因素，除了光刻机的分辨率之外，还有套刻对准的精确度。

请参照图1，其中示出了处于制造过程中的晶片100的俯视图。如图1所示，晶片100包括多个半导体管芯101以及分隔多个半导体管芯101的划片槽102。为了能够达到精确的对准效果，通常会在划片槽102中制作一组或多组测试图案103，作为用于工艺人员在制造过程中检查前后两道或多道光刻工艺的套刻偏差的标记（以下简称为“套刻偏差检查标记”），以监控工艺质量。

下面，将参照附图2A-2B对现有技术中通常采用的套刻偏差检查标记加以说明。

请参照图2A，其中示出了现有技术中采用的套刻偏差检查标记200的俯视图。如图2A所示，从平面看，套刻偏差检查标记200包括第一子结构201和分布在第一子结构外围区域的第二子结构202。第一子结构201形成在先前材料层中并且由围成“口”字形的四个长条状标记组成，其中两个长条状标记用于检查垂直方向的套刻偏差，另外两个长条状标记用于检查水平方向的套刻偏差。类似地，第二子结构202形成在当前材料层中并且由围成“口”字形的四个长条状标记组成，其中两个长条状标记用于检查垂直方向的套刻偏差，另外两个长条状标记用于检查水平方向的套刻偏差。图2B中所示为套刻偏差检查标记200的示意性剖面图。如图2B所示，第一子结构201被形成为凹槽状，且第二子结构202被形成为凸起状。

通常情况下，在实际制造过程中可能会出现四种图案位置偏差：平移、胀缩、旋转和正交性变化。在《微电子制造技术概论》（严利人等编著，清华大学出版社出版）一书第117-118页记载有对这四种位置偏差的示意图以及详细说明。

另一方面，后续热处理工艺（例如，源/漏区离子注入之后的退火处理）会导致先前材料层发生变形，从而导致先前材料层中的套刻偏差检查标记的第一子结构发生变形，进而对套刻偏差形成原因的判断造成干扰。因此，期望在制造过程中通过观察套刻偏差检查标记来监控热处理引起的材料层变形，从而对其进行有效控制。

然而，遗憾的是，工艺人员并不能通过观察如图2A-2B所示的常规套刻偏差检查标记200来区分由于后续热处理工艺而引起的变形和由于曝光误差（例如，像散、晶片的放置位置与片台的坐标系不平行等）而导致的未对准（misalignment）。

退火处理会导致先前材料层产生变形，并且这样的扭曲变形会使得最终形成的半导体器件噪声特性较差。而根据目前所使用的套刻偏差检查标记，又无法将由于退火处理而导致的扭曲变形与由于曝光工艺而引起的未对准区分开。因此，需要一种改进的套刻偏差检查标记及其制作方法，以解决上述问题。

发明内容

为了克服现有技术中使用的套刻偏差检查标记、无法将由于退火处理而导致的扭曲变形与由于曝光工艺而引起的未对准区分开的缺陷以便更好地控制工艺精度，提出了本发明。

根据本发明的一个方面，提供一种套刻偏差检查标记，包括：第一子结构，所述第一子结构形成在第一材料层中，并且由围成“口”字形的四个长条状标记组成；第二子结构，所述第二子结构形成在所述第一材料层中，且位于所述第一子结构内侧；和第三子结构，所述第三子结构形成在位于所述第一材料层上的第二材料层中且由围成“口”字形的四个长条状标记组成，且从平面看，与所述第一子结构嵌套构成“回”字形，并且所述第一、第二和第三子结构彼此不重合。

优选地，所述第二子结构可以由方块状标记组成。

优选地，从平面看，所述第三子结构可以位于所述第一子结构与所述第二子结构之间。

优选地，从平面看，所述第一子结构可以位于所述第二子结构与所述第三子结构之间。

优选地，所述第二子结构可以由围成“口”字形的四个长条状标记组成。

优选地，从平面看，所述第二子结构可以位于所述第一子结构与所述第三子结构之间。

优选地，从平面看，所述第三子结构可以位于所述第一子结构与所述第二子结构之间。