专利名称：零层对准标记及制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件及制作领域，尤其涉及零层对准标记及制作方法。
背景技术：
在半导体工艺集成度愈高工艺尺寸愈小的情形下，工艺步骤复杂程度及困 难度也愈来愈高，因此必须在工艺中利用量测设备进行工艺监控，以实时反 映问题，降低因工艺错误所造成的损失。
半导体工艺中的光刻工艺可说是最举足轻重的步骤之一。凡是与MOS组 件结构相关的各层图案及掺杂区域都是由光刻工艺来决定。而通常决定晶圆 的光刻工艺成败的因素，除了关键尺寸(Critical Dimension, CD)的控制外， 另一重要者即为对准的精确度。如图1所示，为了能够作到对准的效果，在进 行光刻工艺前均会先在晶圆10中蚀刻出 一些图案，以作为后续各层在曝光时 的对准标记12。
现有零层对准标记的制作工艺如图2至图6所示。参考图2，提供半导体衬 底IOO,所述半导体衬底100为P型硅衬底；在半导体衬底100上形成厚度为200 埃 400埃的氧化层102,所述形成氧化层102的方法为热氧化法，热氧化温度 为1000。C 120(TC,氧化层102的材料为氧化硅；用旋涂法在氧化层102上形成 第一光刻胶层104，对第一光刻胶层104进行曝光及显影，定义零层对准标记 图形；以第一光刻胶层104为掩膜，用干法刻蚀法刻蚀氧化层102及半导体衬 底IOO,形成零层对准标记沟槽105,所述零层对准标记沟槽105在半导体衬底 IOO中的深度为1000埃 2000埃。
如图3所示，灰化法去除第一光刻胶层104,然后，用湿法刻蚀法去除残留
4第一光刻力交层104和氧化层102;在半导体衬底100上及零层对准标记沟槽105 内壁依次形成垫氧化层106和腐蚀阻挡层108,所述形成垫氧化层106的方法为 热氧化法，所需温度为800。C 1000。C,形成的垫氧化层106厚度为80埃 150埃， 材料为氧化硅；所述形成腐蚀阻挡层108的方法为化学气相沉积法，所需沉积 温度为700。C 800。C,形成的腐蚀阻挡层108的厚度为1500埃 2500埃，材料为 氮化硅或氮氧化硅等；在腐蚀阻挡层108上旋涂第二光刻胶层110,且第二光 刻胶层110填充满零层对准标记沟槽105，经过曝光显影工艺，定义出隔离结 构图形；以第二光刻胶层110为掩膜，用等离子体干法刻蚀法刻蚀腐蚀阻挡层 108、垫氧化层106和半导体衬底100,形成浅沟槽lll,所述浅沟槽lll在半导 体衬底100中的深度为2000埃 5000埃。
如图4所示，灰化法去除第二光刻胶层110;用湿法刻蚀法去除形成浅沟 槽111时刻蚀气体与半导体衬底100中硅反应产生的聚合物，所述湿法刻蚀的 溶液为氢氟酸；然后，用湿法刻蚀法去除残留的第二光刻胶层IIO,所述湿蚀 溶液是包含碌^酸与过氧化氢的混合溶液；在浅沟槽111内壁形成厚度为1 OO埃 200埃的衬氧化层112,所述形成衬氧化层112的方法为热氧化法，热氧化温 度为800。C 1200。C;用高密度等离子体化学气相沉积法在腐蚀阻挡层108上形 成厚度为5000埃 7000埃的绝缘介质层114,且绝缘介质层114填充满沟槽105 和浅沟槽lll，所述绝缘介质层114的材料为氧化硅或旋涂绝缘物质(SOD , Spin-On-Dielectric )等。
如图5所示，用化学机械抛光法平坦化绝缘介质层114至露出腐蚀阻挡层 108;用湿法刻蚀法去除腐蚀阻挡层108至露出垫氧化层106,形成由浅沟槽lll 内的绝缘介质层l 14和衬氧化层112构成的浅沟槽隔离结构115,所述刻蚀溶液 为包含氢氟酸和磷酸的溶液，由于零层对准标记沟槽105侧壁有腐蚀阻挡层 108,因此在刻蚀过程中被一起去除，在零层对准标记沟槽105侧壁留下缝隙 116，影响了用绝缘介质层114作为对准标记的质量，由于绝缘介质层114的材料为氧化硅，在后续光刻工艺中，由于与半导体衬底200硅材料折射率不同的
原因，能^^分辨出，因此可作为零层对准标记。
如图6所示，在垫氧化层106上形成第三光刻胶层，经过曝光及显影工艺， 露出在零层对准标记沟槽105内的绝缘介质层114;以第三光刻胶层为掩膜， 用干法刻蚀法去除零层对准标记沟槽105内的绝缘介质层114和绝缘介质层 114下的腐蚀阻挡层108至露出垫氧化层106,形成零层对准标记118，由于垫 氧化层106的材料也是氧化硅，因此也可作为零层对准标记。
在申请号为02108451的中国专利申请中，还可以发现更多与上述技术方 案相关的信息，形成零层对准标记的方法。
现有形成零层对准标记的过程中，由于去除腐蚀阻挡层过程中，将沟槽 侧壁的腐蚀阻挡层也一起去除了 ，使作为零层对准标记的绝缘介质层不完整， 因此又需要增加曝光显影及刻蚀的步骤以去除沟槽内的绝缘介质层和绝缘介 质层下的腐蚀阻挡层，以覆盖垫氧化层的零层对准标记沟槽作为零层对准标 记。增加了曝光显影及刻蚀步骤，导致工艺步骤繁瑣，影响工艺进度。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种零层对准标记及制作方法，用以简化工艺 步骤。
为解决上述问题，本发明提供一种零层对准标记的制作方法，包括提 供依次带有垫氧化层、腐蚀阻挡层和光刻胶层的半导体衬底；在光刻胶层上 定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形；以光刻胶层为掩膜，刻蚀腐蚀阻挡 层、垫氧化层和半导体衬底，形成零层对准标记沟槽和浅沟槽；去除光刻胶 层后，在零层对准标记沟槽和浅沟槽内壁形成衬氧化层；在零层对准标记沟 槽和浅沟槽内填充满绝缘介质层，形成零层对准标记和、浅沟槽隔离结构；去 除腐蚀阻挡层。埃~5000埃。
可选的，定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形还包括步骤先将光刻 掩模版上的待曝光零层对准标记图形转移至光刻胶层上，经过显影，形成零 层对准标记图形；然后将另一光刻掩模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻 胶层上，经过显影，形成浅沟槽图形。
可选的，定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形还包括步骤先将光刻 掩模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层上，经过显影，形成浅沟槽图 形；然后将另 一光刻掩模版上的待曝光零层对准标记图形转移至光刻胶层 上，经过显影，形成零层对准标记图形。
可选的，所述在零层对准标记沟槽和浅沟槽内填充满绝缘介质层时，在 腐蚀阻挡层上形成绝缘介质层；在去除腐蚀阻挡层之前，平坦化绝缘介质层 至露出腐蚀阻挡层。
可选的，形成绝缘介质层的方法为高密度等离子体化学气相沉积法。所 述绝缘介质层的材料为氧化硅或旋涂绝缘物质。
本发明提供一种零层对准标记，包括位于半导体衬底内的零层对准标 记沟槽，位于零层对准标记沟槽内壁的衬氧化层，所述零层对准标记沟槽内 填充满绝缘介质层。
可选的，所述零层对准标记沟槽在半导体衬底内的深度为2000埃~5000埃。
可选的，所述绝缘介质层的材料为氧化硅或旋涂绝缘物质。
与现有技术相比，上述方案具有以下优点去除腐蚀阻挡层过程中，由 于零层对准标记沟槽侧壁没有腐蚀阻挡层，因此零层对准标记沟槽内的绝缘
介质层能保持完整，作为零层对准标记，因此不需要增加曝光显影及刻蚀的 步骤以去除沟槽内的绝缘介质层和绝缘介质层下的腐蚀阻挡层，以覆盖垫氧化层的零层对准标记沟槽作为零层对准标记。简化了工艺步骤。
进一步，零层对准标记和浅沟槽隔离结构是同时形成的，使工艺步骤更 为简化，提高产率。
图1是现有零层对准标记的示意图； 图2至图6是现有工艺形成零层对准标记的示意图； 图7是本发明形成零层对准标记的具体实施方式
流程图； 图8至图12是本发明形成零层对准标记的实施例示意图。
具体实施例方式
本发明去除腐蚀阻挡层过程中，由于零层对准标记沟槽侧壁没有腐蚀阻 挡层，因此零层对准标记沟槽内的绝缘介质层能保持完整，作为零层对准标 记，因此不需要增加曝光显影及刻蚀的步骤以去除沟槽内的绝缘介质层和绝 缘介质层下的腐蚀阻挡层，以覆盖垫氧化层的零层对准标记沟槽作为零层对 准标记。简化了工艺步骤。
进一步，零层对准标记和浅沟槽隔离结构是同时形成的，使工艺步骤更 为简化，提高产率。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
图7是本发明形成零层对准标记的具体实施方式
流程图。如图7所示， 执行步骤S101，提供依次带有垫氧化层、腐蚀阻挡层和光刻胶层的半导体衬 底；
所述半导体衬底为P型硅衬底。垫氧化层的材料为氧化硅等，厚度为80 埃 150埃；腐蚀阻挡层的厚度为1500埃 2500埃，材料为氮化硅或氮氧化硅 等。执行步骤S102，在光刻胶层上定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形；
定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形可以步骤先将光刻掩模版上的 待曝光零层对准标记图形转移至光刻胶层上，经过显影，形成零层对准标记 图形；然后将另一光刻掩模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层上，经 过显影，形成浅沟槽图形。
定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形也可以步骤先将光刻掩模版上 的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层上，经过显影，形成浅沟槽图形；然后 将另 一光刻掩模版上的待曝光零层对准标记图形转移至光刻胶层上，经过显 影，形成零层对准标记图形。
执行步骤S103,以光刻胶层为掩膜，刻蚀腐蚀阻挡层、垫氧化层和半导 体衬底，形成零层对准标记沟槽和浅沟槽；
用等离子体干法刻蚀法刻蚀腐蚀阻挡层、垫氧化层和半导体衬底。
执行步骤S104，去除光刻胶层后，在零层对准标记沟槽和浅沟槽内壁形 成衬氧化层；
先用灰化法去除光刻胶层，然后用湿法刻蚀法去除残留的光刻胶层。
形成衬氧化层的方法为热氧化法，衬氧化层的材料为氧化硅等，厚度为 100埃 200埃。
执行步骤S105，在零层对准标记沟槽和浅沟槽内填充满绝缘介质层，形 成零层对准标记和浅沟槽隔离结构；
填充满绝缘介质层的方法为高密度等离子体化学气相沉积法，所述绝缘 介质层的材料为氧化硅或旋涂绝缘物质。
执行步骤S106，去除腐蚀阻挡层。
用湿法刻蚀法去除腐蚀阻挡层。
基于上述实施方式形成的零层对准标记，包括位于半导体衬底内的零 层对准标记沟槽，位于零层对准标记沟槽内壁的衬氧化层，所述零层对准标记沟槽内填充满绝缘介质层。
图8至图12是本发明形成零层对准标记的实施例示意图。如图8所示， 提供半导体衬底200，所述半导体衬底200为P型硅衬底；在半导体衬底200 上形成厚度为80埃 150埃的垫氧化层202，所述形成垫氧化层202的方法为 热氧化法，热氧化温度为800。C 1200。C,垫氧化层202的材料为氧化硅等； 在垫氧化层202上形成腐蚀阻挡层204,所述形成腐蚀阻挡层204的方法为化 学气相沉积法，所需沉积温度为700。C 800。C，形成的腐蚀阻挡层204的厚度 为1500埃 2500埃，材料为氮化硅或氮氧化硅等。
本实施例中，所述垫氧化层202的厚度具体例如80埃、90埃、IOO埃、110 埃、120埃、130埃、140埃或150埃等。热氧化温度具体例如800。C、 900°C、 1000°C、 1100。C或1200。C等。
本实施例中，所述化学气相沉积温度具体例如700。C 、 720°C 、 740。C 、 760。C 、 780。C或80(TC等。腐蚀阻挡层204的厚度具体例如1500埃、1600埃、1700埃、 l訓埃、1900埃、2000埃、2100埃、2200埃、2300埃、2400埃或2500埃等。
如图9所示，用旋涂法在腐蚀阻挡层204上形成光刻胶层206,先将光刻掩 模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层206上，经过曝光显影工艺，在光 刻胶层206上形成浅沟槽图形207;然后，再将另一光刻掩模版上的待曝光零 层对准标记图形转移至光刻胶层206上，经过曝光显影工艺，在光刻胶层206 上形成零层对准标记图形208 。
除本实施例外，还可以是先将光刻掩模版上的待曝光零层对准标记图形转 移至光刻胶层206上，经过曝光显影工艺，在光刻胶层206上形成零层对准标 记图形208;然后再将另一光刻掩模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层 206上，经过曝光显影工艺，在光刻胶层206上形成浅沟槽图形207。
如图10所示，以光刻胶层206为掩膜，用等离子体干法刻蚀法刻蚀腐蚀阻
10挡层204、垫氧化层202和半导体衬底200,形成零层对准标记沟槽210和浅沟 槽2U,所述零层对准标记沟槽210和浅沟槽211在半导体衬底200中的深度为 2000埃 5000埃；灰化法去除光刻胶层206;用湿法刻蚀法去除形成零层对准 标记沟槽210和浅沟槽211时刻蚀气体与半导体衬底200中硅反应产生的聚合 物，所述湿法刻蚀的溶液是浓度为1%氢氟酸溶液，刻蚀时间为20秒 40秒，具 体例如20秒、22秒、24秒、26秒、28秒、30秒、32秒、34秒、36秒、38秒或 40秒等，优选30秒；然后，用湿法刻蚀法去除残留的光刻胶层206,所述湿法 刻蚀溶液是包含硫酸与过氧化氲的混合溶液。
本实施例中，等离子体干法刻蚀法所采用的气体为氯气和溴化氢，其中氪 气的流量为20 sccm (标准毫升/分) 100sccm ，具体流量例如20sccm、 30sccm、 40sccm、 50sccm、 60sccm、 70sccm、 80sccm、 90sccm或100sccm等；溴化氬的 流量为100 sccm 300sccm,具体流量例如100sccm、 120sccm、 140sccm、 160sccm、 180sccm、 200sccm、 220sccm、 240sccm、 260sccm、 280sccm或300sccm 等。
本实施例中，所述零层对准标记沟槽210和浅沟槽211在半导体衬底200中 的深度具体例如2000埃、2500埃、3000埃、3500埃、4000埃、4500埃或5000埃等。
如图11所示，在零层对准标记沟槽210和浅沟槽211内壁形成厚度为1 OO埃 200埃的衬氧化层212,所述形成衬氧化层212的方法为热氧化法，热氧化温 度为800。C 1200。C;用高密度等离子体化学气相沉积法在腐蚀阻挡层204上形 成厚度为5000埃 7000埃的绝纟彖介质层214，且绝纟彖介质层214填充满零层对准 标记沟槽210和浅沟槽211，所述绝缘介质层214的材料为氧化硅或旋涂绝缘物 质(SOD)等。
本实施例中，所述衬氧化层212的厚度具体例如IOO埃、120埃、140埃、160埃、180埃或200埃等。所述热氧化温度具体例如800°C、 850°C、 900°C、 950°C、 1000°C、 1050°C、 1100°C、 1150。C或1200。C等。
本实施例中，所述绝缘介质层214在腐蚀阻挡层204上的厚度具体例如 5000埃、5500埃、6000埃、6500埃或7000埃等。
如图12所示，用化学机械抛光法平坦化绝缘介质层214至露出腐蚀阻挡层 204;用湿法刻蚀法去除腐蚀阻挡层204至露出垫氧化层202,形成零层对准标 记216及浅沟槽隔离结构217,所述刻蚀溶液为氢氟酸和磷酸，即先用浓度为 2%的氢氟酸溶液刻蚀50秒 70秒，然后再用磷酸溶液刻蚀40分钟 60分钟。
本实施例中，用氢氟酸溶液刻蚀的时间具体例如50秒、52秒、54秒、56 秒、58秒、60秒、62秒、64秒、66秒、68秒或70秒等，优选60秒；用磷酸溶 液刻蚀的时间具体例如40分钟、42分钟、44分钟、46分钟、48分钟、50分钟、 52分钟、54分钟、56分钟、58分钟或60分钟等，优选50分钟。
零层对准标记216和浅沟槽隔离结构217是同时形成的，使工艺步骤更 为简化，提高产率。并且在去除腐蚀阻挡层过程中，由于零层对准标记沟槽 侧壁没有腐蚀阻挡层，因此零层对准标记沟槽内的绝缘介质层能保持完整， 作为零层对准标记，因此不需要增加曝光显影及刻蚀的步骤以去除沟槽内的
绝缘介质层和绝缘介质层下的腐蚀阻挡层，以覆盖垫氧化层的零层对准标记 沟槽作为零层对准标记，简化了工艺步骤。
基于上述实施例形成的零层对准标记，包括半导体衬底200;位于半导 体衬底200上的垫氧化层202;位于半导体衬底200内且贯穿垫氧化层202的 零层对准标记沟槽210;位于零层对准标记沟槽210内壁的衬氧化层212;填 充满对准标记沟槽210内的绝》彖介质层214。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域4支术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以^f故出可能的变动和 修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1. 一种零层对准标记的制作方法，其特征在于，包括提供依次带有垫氧化层、腐蚀阻挡层和光刻胶层的半导体衬底；在光刻胶层上定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形；以光刻胶层为掩膜，刻蚀腐蚀阻挡层、垫氧化层和半导体衬底，形成零层对准标记沟槽和浅沟槽；去除光刻胶层后，在零层对准标记沟槽和浅沟槽内壁形成衬氧化层；在零层对准标记沟槽和浅沟槽内填充满绝缘介质层，形成零层对准标记和浅沟槽隔离结构；去除腐蚀阻挡层。
2. 根据权利要求1所述零层对准标记的制作方法，其特征在于，所述零层对 准标记沟槽和浅沟槽在半导体衬底内的深度为2000埃 5000埃。
3. 根据权利要求1所述零层对准标记的制作方法，其特征在于，定义出零层 对准标记图形和浅沟槽图形还包括步骤先将光刻掩模版上的待曝光零层对准标记图形转移至光刻力交层上，经过显 影，形成零层对准标记图形；然后将另一光刻掩模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层上，经过显 影，形成浅沟槽图形。
4. 根据权利要求1所述零层对准标记的制作方法，其特征在于，定义出零层 对准标记图形和浅沟槽图形还包括步骤先将光刻掩模版上的待曝光浅沟槽图形转移至光刻胶层上，经过显影，形 成浅沟槽图形；然后将另 一光刻掩模版上的待曝光零层对准标记图形转移至光刻胶层上， 经过显影，形成零层对准标记图形。
5. 根据权利要求1所述零层对准标记的制作方法，其特征在于，所述在零层对准标记沟槽和浅沟槽内填充满绝缘介质层时，在腐蚀阻挡层上形成绝缘介质层；在去除腐蚀阻挡层之前，平坦化绝缘介质层至露出腐蚀阻挡层。
6. 根据权利要求5所述零层对准标记的制作方法，其特征在于，形成绝缘介质层的方法为高密度等离子体化学气相沉积法。
7. 根据权利要求6所述零层对准标记的制作方法，其特征在于，所述绝缘介 质层的材料为氧化硅或旋涂绝缘物质。
8. —种零层对准标记，包括位于半导体衬底内的零层对准标记沟槽，位于 零层对准标记沟槽内壁的衬氧化层，其特征在于，所述零层对准标记沟槽 内填充满绝缘介质层。
9. 才艮据权利要求8所述零层对准标记，其特征在于，所述零层对准标记沟槽 在半导体衬底内的深度为2000埃 5000埃。
10. 根据权利要求8所述零层对准标记，其特征在于，所述绝缘介质层的材料 为氧化石圭或旋涂绝缘物质。
全文摘要
一种零层对准标记的制作方法，包括提供依次带有垫氧化层、腐蚀阻挡层和光刻胶层的半导体衬底；在光刻胶层上定义出零层对准标记图形和浅沟槽图形；以光刻胶层为掩膜，刻蚀腐蚀阻挡层、垫氧化层和半导体衬底，形成零层对准标记沟槽和浅沟槽；去除光刻胶层后，在零层对准标记沟槽和浅沟槽内壁形成衬氧化层；在零层对准标记沟槽和浅沟槽内填充满绝缘介质层，形成零层对准标记和浅沟槽隔离结构；去除腐蚀阻挡层。本发明还提供一种零层对准标记，简化了工艺步骤。
文档编号G03F7/20GK101446768SQ200710171089
公开日2009年6月3日 申请日期2007年11月27日 优先权日2007年11月27日
发明者永 刘, 肖德元 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司