專利名稱：半導體結構與半導體結構的制造方法
技術領域：
本發(fā)明一般是有關于一種微影蝕刻(Lithographic/Wiotolithography)制程的對準標記(Alignment Marks)，且特別是有關于一種高介電常數金屬柵極制程的改進的對準標記(Alignment Marks)的系統(tǒng)與方法。
背景技術：
對準標記在半導體或集成電路(IC)組件的制造中是重要的，因為組件是通過參照對準標記，以將多層的傳導、半導體、及絕緣(Insulative)材料一層一層對準的方式來加以制造。精準地將每一層對準前一層，以使得最終的電路具備其功能性與可靠性是重要的。將一層與前一層對準，通常是使用晶片步進機(Wafer Stepper)來完成，其中晶片步進機是用來將一屏蔽上的電路圖案光學投射至晶片的一層上，上述的屏蔽是架設在晶片步進機之中，而上述的晶片則設置在晶片步進機的晶片夾盤(Chuck)上。在上述屏蔽的圖案被轉移之前，晶片首先必需精確地對準上述的屏蔽。一旦達成上述的對準，即可執(zhí)行投射屏蔽的圖案至上述半導體晶片的其它步驟。在對準相位(Phase)中，對準標記在晶片上的位置通常是使用激光束(Laser Beam)來偵測，其中激光束是由對準標記反彈以產生反射光束信號。上述的反射光束是反射至晶片步進機的檢查器(Inspector)，其中檢查器分析反射光束以決定對準標記的確切位置。值得注意的是，上述從對準標記反射的信號的質量是直接與對準標記中的結構的可靠性與完整性antegrity)相關。使用現存技術制造的對準標記經常無法產生強烈的反射信號，因此使得精確對準變得更加困難。因此，當現存形成對準標記的方法一般是已適用于其所欲的目的時，其尚無法完全滿足各方面的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是在提供一種半導體結構及其制造方法，借此提供使用于微影蝕刻制程中的一強化與可調整的對準信號，進而提供較佳的覆蓋與對準控制。本發(fā)明的一實施例為一半導體結構。此半導體結構包含具有組件區(qū)以及對準區(qū)的基材；位于上述對準區(qū)之中且具有第一深度的第一淺溝渠隔離(Shallow Trench Isolation ；STI)特征；位于上述組件區(qū)之中且具有第二深度的第二 STI特征；具有覆蓋于對準區(qū)中第一 STI特征之上的圖案化特征的對準標記；以及形成于上述組件區(qū)中的一主動區(qū)之上的柵極堆疊。在另一實施例中，半導體結構包含具有組件區(qū)以及對準區(qū)的基材；位于上述對準區(qū)之中且具有第一深度的第一特征；位于上述組件區(qū)之中且具有第二深度的第二特征，其中第一及第二特征是形成于基材之中；以及覆蓋于第一特征之上的第三特征，其中第三特征是配置作為一對準標記且形成于基材上的一材料層之中。在又一實施例中，本發(fā)明亦提供一半導體結構的制造方法。此方法包含于半導體基材之上形成圖案化材料層，其中上述的圖案化材料層具有位于第一區(qū)域之中的第一開口部，且具有位于第二區(qū)域之中的第二開口部，第一開口部具有第一寬度，而第二開口部具有不同于第一寬度的第二寬度；經由上述圖案化材料層的開口部，執(zhí)行蝕刻制程至半導體基材，于第一區(qū)域中產生第一深度的第一溝渠，且于第二區(qū)域中產生第二深度的第二溝渠；填充介電材料于第一及第二溝渠中，以于第一區(qū)域中形成第一 STI特征，并于第二區(qū)域中形成第二 STI特征；以及圖案化傳導材料層，產生對準標記于第一 STI特征之上，并產生柵極堆疊于第二區(qū)域的一主動區(qū)之上。本發(fā)明的優(yōu)點在于，透過于對準區(qū)中設置STI特征，并通過變化STI特征的寬度來調整STI特征的深度，使得由檢查器偵測到的對準信號的強度能夠最大化，進而提供較佳的覆蓋與對準控制。故本發(fā)明可提升半導體結構的性能與其生產制造的合格率。


為了能夠對本發(fā)明有最佳的理解，請參照上述的詳細說明并配合相應的附圖。要強調的是，根據工業(yè)的標準常規(guī)，附圖中的各種特征并未依比例繪示。事實上，為了討論的清楚起見，可任意地放大或縮小各種特征的尺寸。相關附圖內容說明如下。圖IA及IB是繪示已知的對準結構與方法；圖2是繪示根據一實施例的對準結構與方法；圖3是繪示STI特征的寬度與深度間的關系，其中STI特征是用來實施圖2的對準結構的一部分；圖4是繪示包含圖2的對準結構的晶片的制造的流程圖；圖5是繪示根據另一實施例的半導體結構的剖面圖，其中半導體結構具有根據本發(fā)明的各種觀點所建構的對準標記。主要組件符號說明100對準標記102對準區(qū)104晶片108對準信號120第一特征122第二特征124第一反射光束126第二反射光束200晶片202對準區(qū)204多晶硅柵極特征206第一反射光束208STI特征209層間介電層212第二反射光束220步進機222激光224檢查器400步驟402步驟404步驟406步驟408步驟410步驟412步驟414步驟416步驟500半導體結構510半導體基材516STI特征518STI特征520柵極堆疊522柵極堆疊524ILD層526接觸孔D1深度D2深度H高度STI 淺溝渠隔離W1寬度
W2寬度
具體實施例方式本發(fā)明一般是有關于一種微影蝕刻制程的對準標記，且特別是有關于一種高介電常數金屬柵極微影蝕刻制程的改進的對準標記的系統(tǒng)及方法。然而，可理解的是，特定的實施例是被提供作為范例以教示較廣義的發(fā)明概念，且熟悉此技藝者可輕易地將本發(fā)明所教示的內容應用至其它方法與系統(tǒng)中。此外，可以理解的是，本發(fā)明中所討論的方法與系統(tǒng)包含許多已知的結構及/或步驟。由于這些結構和步驟為此技術領域所熟知，故其在細節(jié)上將僅會以一般程度來討論。再者，為了方便及舉例說明起見，重復使用參考符號于附圖中， 然而此重復并非代表附圖中的特征或步驟的任何必要結合。如前所述，使用微影蝕刻制程的IC制造的整個過程中，在轉移屏蔽的圖案之前， 必需適當地將包含上述即將被轉移至晶片或晶片一區(qū)域的圖案的屏蔽，與晶片上的前一圖案對準。如圖IA所示，在特定的習知實施例中，包含接觸層圖案的屏蔽的對準，可通過提供包含有多晶硅柵極(Polysilicon Gate/Poly Gate)特征的對準標記來達成，其中多晶硅柵極特征是以參考符號100加以標示，且多晶硅柵極特征是位于晶片104的一部分的對準區(qū)102中。由于在取代多晶硅柵極(RPG)制程中的不適當的多晶硅柵極特征高度，因此，此技術是有問題的，其中RPG制程無法提供接觸層至多晶硅柵極層的高度可控制性的覆蓋性能。此外，假如上述包含多晶硅柵極特征的對準標記100有所改變，則對于制造目的而言， 對準信號的強度可能顯得太弱且有所不足，其中就圖IA的目的而言，對準信號是定義為由上述對準標記反射的信號，且以參考符號108加以標示，此對準信號是不可調整的。此外，如圖IB所示，對準結構可包含二特征(包含第一特征120與第二特征 122)，在此一實例中，對準信號包含介于第一反射光束IM與第二反射光束1 之間的干涉 anterference)，其中第一反射光束IM與第二反射光束1 是分別由第一特征120與第二特征122所反射。如圖IA與IB中所示的實施例，第一反射光束IM與第二反射光束1 是由檢查器分析，以決定對準標記結構的位置。當對準信號是與第一特征(多晶硅柵極特征)120的厚度[或高度(H)]相關，或與介于第一反射光束124以及第二反射光束1 之間的距離相關時，圖IB所示的實施例包含類似于圖IA所示的實施例的缺陷(Deficiencies)。 上述多晶硅柵極特征120的高度是由IC設計所決定。因此，自由且獨立地調整多晶硅柵極特征的高度可能有所困難。根據此處所描述的實施例的特征，提供結構與方法，借以提供使用于微影蝕刻制程中的一強化與可調整的對準信號，進而提供較佳的覆蓋與對準控制。如此處即將描述的內容，實施與三圖案層(稱之為L1、L2與L3)相關的實施例。在此處所描述的一范例中，上述的圖案層L1、L2及L3分別包含STI層、多晶硅柵極層及接觸層。然而，可確認的是，上述的層可為包含STI、多晶硅柵極、接觸窗、金屬層M1、M2、M3等的一系列層中任何三個的連續(xù)層。用來對準圖案層L3至圖案層L2的屏蔽的信號(圖案層L3對準信號或對準信號)是定義為，從對準結構反射并由一檢查器所接收的信號，且圖案層L3對準信號包含介于第一反射光束與第二反射光束之間的干涉，其中第一反射光束是來自于圖案層L2的對準特征， 而第二反射光束是來自于圖案層Ll的特征。假如上述介于第一反射光束與第二反射光束之間的干涉為建設性干涉，則圖案層L3對準信號將被最大化。如圖2所示，在一實施例中，晶片200的一部分包含對準區(qū)202。位于對準區(qū)202 內的圖案層L2之中的多晶硅柵極特征204形成第一對準標記(對準特征)，用以產生第一反射光束，其中第一反射光束于圖2中是以參考符號206加以標示。位于圖案層Ll之中的 STI特征208形成第二對準特征，其中STI特征208的底表面是用來產生第二反射光束，其中第二反射光束于圖2中是以參考符號212加以標示。調整位于圖案層Ll之中的STI圖案，使得STI特征208具有適當的深度D，借此使得第一反射光束206與第二反射光束212 分別與彼此做建設性干涉，以產生一對準信號。如圖3中所示，由于用來形成STI特征的蝕刻制程的固有特性，在一定的范圍內， STI特征的深度D是直接與其寬度W相關；因此，對準標記結構包含位于圖案層L2中的多晶硅柵極特征204，以及位于圖案層Ll中且具有最佳化的寬度W的STI特征208。對準標記是形成于圖案層L2中，且設置在為對準標記保留的一特定區(qū)域中。晶片 200的每一區(qū)域可具有一對準標記。在一實施例中，深度D與寬度W間的關系是如方程式 D = c*W所示，其中c為一常數，常數c是由用來形成淺溝渠的蝕刻制程的特性所決定。在另一實施例中，深度D是設計成與λ相關，其中λ是用在對準標記的對準光束的波長。例如，深度D可用以下的方程式來表示
權利要求
1.一種半導體結構，其特征在于，包含一基材，其中該基材具有一組件區(qū)以及一對準區(qū)，該組件區(qū)具有一主動區(qū)； 一第一淺溝渠隔離特征，設置在該對準區(qū)之中，其中該第一淺溝渠隔離特征具有一第一深度；一第二淺溝渠隔離特征，設置在該組件區(qū)之中，其中該第二淺溝渠隔離特征具有不同于該第一深度的一第二深度；一對準標記，具有覆蓋于該對準區(qū)中該第一淺溝渠隔離特征之上的多個圖案化特征；以及一柵極堆疊，設置于該組件區(qū)中的該主動區(qū)之上。
2.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，該第一深度是與使用于該對準標記的一對準光束的一波長相關，該第一深度與該波長間的關系是以如下的一方程式表示其中Dl為該第一深度，λ為該波長，H為該柵極堆疊的高度，Ii1為該第一淺溝渠隔離特征的一介電材料的折射率，η2為相鄰于該柵極堆疊的一層間介電層的折射率，θ為該對準光束的入射角，且η為一正整數。
3.根據權利要求1所述的半導體結構，其特征在于，該對準標記的該些圖案化特征包含配置作為一格柵的一周期性結構。
4.一種半導體結構，其特征在于，包含一基材，其中該基材具有一組件區(qū)以及一對準區(qū)；一第一特征，位于該對準區(qū)之中且具有一第一深度；一第二特征，位于該組件區(qū)之中且具有一第二深度，其中該第一特征與該第二特征是形成于該基材之中；以及一第三特征，覆蓋于該第一特征之上，其中該第三特征是配置作為一對準標記且形成于該基材上的一材料層之中。
5.根據權利要求4所述的半導體結構，其特征在于，該第一深度具有一數值，使得來自于該第三特征的一頂表面的一第一反射對準信號與來自于該第一特征的一底表面的一第二反射對準信號做建設性干涉。
6.根據權利要求4所述的半導體結構，其特征在于，該第三特征包含一格柵結構，該格柵結構是配置用來提供一對準信號。
7.根據權利要求4所述的半導體結構，其特征在于，該第一特征包含配置以做對準之用的一方形結構。
8.一種半導體結構的制造方法，其特征在于，包含于一半導體基材之上形成一圖案化材料層，其中該圖案化材料層具有位于一第一區(qū)域之中的一第一開口部，且具有位于一第二區(qū)域之中的一第二開口部，該第一開口部具有一第一寬度，而該第二開口部具有不同于該第一寬度的一第二寬度；經由該圖案化材料層的該第一開口部與該第二開口部，執(zhí)行一蝕刻制程至該半導體基材，以于該第一區(qū)域中產生一第一深度的一第一溝渠，且于該第二區(qū)域中產生一第二深度的一第二溝渠；填充一介電材料于該第一溝渠及該第二溝渠中，以于該第一區(qū)域中形成一第一淺溝渠隔離特征，并于該第二區(qū)域中形成一第二淺溝渠隔離特征；以及圖案化一傳導材料層，以形成一對準標記于該第一淺溝渠隔離特征之上，并形成一柵極堆疊于該第二區(qū)域的一主動區(qū)之上。
9.根據權利要求8所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，還包含使用一后柵極步驟中一金屬柵極來取代該柵極堆疊。
10.根據權利要求8所述的半導體結構的制造方法，其特征在于，還包含以一光阻劑層涂布該半導體基材；根據一對準信號對準一屏蔽，其中該對準信號具有反射自該第一淺溝渠隔離特征的一底部的一第一反射光束以及反射自該對準標記的一頂部的一第二反射光束，該第一淺溝渠隔離特征的該第一深度具有一數值，使得該第一反射光束與該第二反射光束做建設性干涉；經由被對準的該屏蔽，曝光該光阻劑層；以及顯影被曝光的該光阻劑層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導體結構及半導體結構的制造方法。在一實施例中，半導體結構包含具有組件區(qū)與對準區(qū)的基材；位于對準區(qū)中且具有第一深度D1的第一淺溝渠隔離(STI)特征；位于組件區(qū)中且具有第二深度D2的第二STI特征；具有圖案化特征的對準標記，其中圖案化特征是覆蓋在對準區(qū)中的第一STI特征之上；以及形成在組件區(qū)中的主動區(qū)之上的柵極堆疊。
文檔編號H01L23/544GK102332448SQ201110199199
公開日2012年1月25日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2010年4月6日
發(fā)明者劉家助, 林家慶, 陳孟偉, 陳桂順, 黃建元 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司