在晶片上制造对准标记的方法以及对准标记的结构与流程

本发明涉及一种半导体结构制造技术，且特别是涉及在在晶片上制造对准标记的方法以及对准标记的结构。

背景技术：

半导体元件的制造是以晶片为基础。也就是集成电路的多个半导体元件，经过多种的制造流程，而形成所要的结构在晶片上。在这些多种的制造流程，其需要一个参考位置来进行对准，如此这些制造流程是在相同的半导体元件上，在所要的位置上加工制造出所要的结构。这制造流程基本上会包含光刻、蚀刻、注入、…、等等的制作工艺。

传统方式要形成对准标记的方式，是在晶片上进行蚀刻，而形成凹洞或是凹槽。之后利用光学机制侦测对凹槽的绕射现象而决定对准标记的位置。

对于上述方式，原始晶片利用边缘刻槽与中心点，对晶片做最初的定位后，需要在晶片上设定网状的划线(scribeline)，以定义出元件区域。划线具有宽度，是预计在集成电路制造完成后，要切割成芯片(chip)的切割位置。最初的对准标记，不是元件的一部分，因此会形成在划线内，以提供最初的对准参考位置。

如果对准标记采用凹槽的结构，则就需要对晶片蚀刻，且后续需要配合的光学测量机制来决定对准标记的位置。如此的方式，其制造成本仍是偏高。如何简化初步的对准标记的制造，也是需要考虑的问题其一。

技术实现要素：

本发明提出在晶片上制造对准标记的方法以及对准标记的结构，可以简化在划线上的对准标记。

根据本发明的实施例，本发明提供一种在晶片上制造对准标记的方法，包括在晶片上图案化出网状的划线，其中所述划线定义出多个元件区域。对所述晶片进行第一注入制作工艺，以在所述划线内形成多个注入标记于所述晶片中。对所述晶片进行第二注入制作工艺，其中所述第二注入制作工艺的位置是依据所述多个注入标记的位置为参考。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记经由被测量用以决定所述晶片的位置。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记至少包含第一几何图案与第二几何图案，其中所述第一几何图案是区别于所述第二几何图案。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述第一几何图案是用于决定所述晶片的第一位置，所述第二几何图案是用于决定所述晶片的第二位置，其中得到所述晶片的位置是经由平均所述第一位置与所述第二位置。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记是相同几何形状，但是不同尺寸，以形成至少两种几何图案。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记的所述位置是根据由于对所述多个注入标记的注入所产生的物理特性。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，其还包括对所述晶片进行第三注入制作工艺，其中所述第三注入制作工艺的位置是依据所述多个注入标记的所述位置为所述参考位置。

根据本发明的实施例，本发明提供一种对准标记结构，设置在晶片上。所述晶片尚未形成有蚀刻标记。所述结构包括在所述晶片上设定有划线，其中所述划线具有线宽且构成网状，定义出多个元件区域。多个注入标记设置在所述划线内，且形成于所述晶片中。第一注入区域设置在所述晶片中，其中第一注入区域的位置是以所述多个注入标记的位置为参考位置。

在根据本发明的实施例的对准标记结构中，以所述多个注入标记用以决定所述晶片的位置。

在根据本发明的实施例的对准标记结构中，所述多个注入标记至少包含第一几何图案与第二几何图案，其中所述第一几何图案是区别于所述第二几何图案。

在根据本发明的实施例的对准标记结构中，所述第一几何图案是用于决定所述晶片的第一位置，所述第二几何图案是用于决定所述晶片的第二位置，其中得到所述晶片的位置是经由平均所述第一位置与所述第二位置。

在根据本发明的实施例的对准标记结构中，所述多个注入标记是相同几何形状，但是不同尺寸，以形成至少两种几何图案。

在根据本发明的实施例的对准标记结构中，所述多个注入标记的所述位置是根据由于对所述多个注入标记的注入所产生的物理特性。

在根据本发明的实施例的对准标记结构中，其还包括第二注入区域，是依据所述多个注入标记的所述位置为所述参考位置。

附图说明

包含附图以便进一步理解本发明，且附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明本发明的实施例，并与描述一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明一实施例，晶片上划线架构示意图；

图2为本发明一实施例，在划线中的对准标记结构示意图；

图3为本发明一实施例，蚀刻式的对准标记结构剖面示意图；

图4为本发明一实施例，注入式的对准标记结构上视示意图；

图5为本发明一实施例，注入式的对准标记结构剖面示意图；

图6为本发明一实施例，注入式的对准标记结构的测量方式示意图；

图7为本发明一实施例，注入式的对准标记结构的测量方式示意图；

图8为本发明一实施例，在晶片上制造对准标记的方法的流程示意图。

附图标号说明

10:晶片

12:凹刻

14:中心点

16:划线

18:元件区域

20:对准标记

22:侦测光

24:反射光

30、32:注入标记

40、42:加工区域

50:侦测系统

54:光源

56:偏光片

58:补偿器

60:晶片

62:检偏器

64:探测器

70:侦测系统

72:侦测激光

74:晶片

76:激光源

78:探测器

80、82:光学元件

具体实施方式

现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在图式和描述中用来表示相同或相似部分。

在开始将半导体元件实际制造在晶片上的前段流程，晶片需要根据初始的对准标记进行初始的对准。这些初始的对准标记一般是设置在消耗区的划限内。这些初始的对准标记一般可以称为第零层。

图1为依据本发明一实施例，晶片上划线架构示意图。参阅图1，一个晶片10的初步结构，会设置凹刻12，以及中心点14，如此可以决定出晶片的参考轴例如是垂直轴。另外也会依据垂直轴与中心点14初步决定横向轴。一般，在晶片上会同时制造多个相同的集成电路。这些集成电路会在元件区域18中制造完成。因此，晶片10上会预先设定一些构成网状的划线16以决定这些元件区域18。划线16是预计的切割线，也就是在集成电路制造完成后，会在划线16切割晶片10，而得到多个芯片。划线16的区域是消耗区。

划线16是会有一些宽度。而初始的一些对准标记可以形成在划线16的线宽范围内。

图2为依据本发明一实施例，在划线中的对准标记结构示意图。参阅图2，划线16具有线宽。而划线16所围成的一个网孔就是一个元件区域18，其后的集成电路会在元件区域18内逐步制造完成。

在本发明的实施例，在划线16的线宽内会先形成初步的多个对准标记。这些对准标记20用来当作初步的对准标记的功用。本发明的对准标记20式采用注入标记20，如此对准标记20是注入区域，可以是n导电型或/与p导电型，不需要额外利用蚀刻方式对晶片蚀刻来形成标记。这些对准标记20的大小可以相同或不同。图2的对准标记20是以不同大小的方式来示意。对准标记20的大小可以提供多次的位置测量，增加位置的准确度，其后面会有更详细的描述。对准标记20例如会包含n导电型与p导电型的注入区域。

当在划线16内完成对准标记20后，其可以当作晶片10后续制作工艺的对准参考，因此在元件区域18内在制作工艺的加工位置可以依据对准标记20当作参考位置来进行。例如，其它的多种注入步骤或是光刻蚀刻步骤也会被进行，而在元件区域18内对应所形成注入区域或是加工区域40、42，其是元件的有效区域。

相对于本发明提出的注入式的对准标记，一般是采用蚀刻的方式来形成对准标记。图3为依据本发明一实施例，蚀刻式的对准标记结构剖面示意图。参阅图3，如果在划线16内所形成的对准标记20是采用一般的蚀刻式对准标记，其在晶片10的划线16的线宽内会形成规则的蚀刻凹槽，当作对准标记。这种蚀刻式的对准标记需要对晶片10进行蚀刻。而后续要测量对准标记20的位置，一般是利用光学的绕射机制，也就是侦测光22引入对准标记20后会反射出反射光24。由于对准标记20会绕射图案，因此可以决定对准标记20的位置。

本发明在进一步探讨图3的机制，还提出另一种方式，也就是注入式对准标记，取代蚀刻式的对准标记，如此可以减少第零层对晶片10蚀刻的步骤。

图4为依据本发明一实施例，注入式的对准标记结构上视示意图。参阅图4，划线16的线宽区域内，其还是原始的晶片10的材料。此晶片10的划线16区域内没有形成蚀刻标记。

较具体的描述，在晶片10上设定有划线16，其中划线16具有线宽且构成网状结构。每一个网孔定义出一个元件区域18，以供后续集成电路的加工制造。多个注入标记30,32设置在所述划线16内，且形成于晶片10中。注入标记30,32例如包含n导电型与p导电型的注入区域，但是注入标记30,32的大小可以不同。在本实施例，注入标记30大于注入标记32。或是注入标记30的几何形状可以与注入标记32相同或是不同。

在注入标记30,32区分成两种或是更多种，其分别允许有多个测量位置。其后，多个测量位置可以平均而提升位置的准确度，然而本发明不限于此。

在划线16的注入标记30,32一般会包含n/p导电型的注入。因此在第一种导电型完成后可以当作对准标记，因此另一种导电型的注入可以依照第一种导电型的位置为参考位置进行。

又例如，加工区域40可以由另一个注入制作工艺所形成的注入区域，会后续形成在晶片10中，此加工区域40的加工位置是以多个注入标记的位置30,32为参考位置。

针对注入标记30,32的大小与形状的一实施例，注入标记30例如是边长为3微米的正方形，注入标记32例如是边长为2微米的正方形。注入标记30的间距a例如是1.5微米。注入标记30的间距c例如是2.5微米。注入标记30与注入标记32的间距b，例如是1.5微米。

图5为依据本发明一实施例，注入式的对准标记结构剖面示意图。参阅图5，由于本实施例的注入标记30,32不是蚀刻，因此划线16仍是基底10的材质。而注入标记30,32依照预定的尺寸对划线16区域的基底10近行注入。

由于注入标记30,32式注入结构，因此要测量其位置的方式是根据由于对所述多个注入标记30,32的注入所产生的物理特性来辨识，而不是光学绕射的机制。以下举一些实施例说明测量注入标记30,32的机制。

图6为依据本发明一实施例，注入式的对准标记结构的测量方式示意图。参阅图6，对于晶片10，一般是si的晶体结构，而由于注入标记30,32会改变晶片10的偏极化特性，因此可以辨识注入标记30,32而得到其位置，进而决定晶片10的位置。

就实际的机制，侦测系统50，使用光源54提供侦测光，其是无偏极性。经过偏光片56后会得到线性偏振光。此线性偏振光经过补偿器58的旋转而得到椭圆偏振光，进而进入到晶片60上，接着被反射。利用检偏器62检测，再由探测器64量取强度。

注入标记30,32的作用是不同离子成分产生的偏振光的相位和强度不同。接收端收集偏振光的相位和强度信号，通过光学模型，推算出注入标记30,32区域附近的光学特性，包括浓度分布、电阻率和载流子迁移率。通过探测器64的信号处理，类比出区域分布，计算出注入标记30,32的具体坐标位置。

不同的注入标记30,32可以分别侦测，而分别得到一个位置。多个位置可以平均，增加准确度。

图7为依据本发明一实施例，注入式的对准标记结构的测量方式示意图。参阅图7，另一种侦测系统70是利用注入标记30,32相对晶片所产生热效应的差异进行侦测。侦测系统70利用侦测激光72提供侦测光，其经由光学元件80、82引入晶片74侦测注入标记30,32。其反射光被引入热波信号探测器78。另外，激光源76提供主要光源对包含注入标记30,32的晶片74加热。离子注入的区域，也就是注入标记30,32，对热波的吸收反射能力不同，通过接收端收集的热波的能量和相位，分析接收信号的δr/r当作热波信号，可以将注入标记30,32区分出来而估计其具体位置。关于热波信号的机制，可以参考http://www.dxyq.net/fileupload/downloadfile/634674901234586250.pdf的公开技术。本发明提出其测量技术，来侦测注入标记30,32。

本发明从制造的方法的角度，依据实施例，其可以包含几个步骤。

本发明提供一种在晶片上制造对准标记的方法，包括在晶片上图案化出网状的划线，其中所述划线定义出多个元件区域，步骤s10。对所述晶片进行第一注入制作工艺，以在所述划线内形成多个注入标记于所述晶片中，步骤s12。对所述晶片进行第二注入制作工艺，步骤s14，其中所述第二注入制作工艺的位置是依据所述多个注入标记的位置为参考。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记经由被测量用以决定所述晶片的位置。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记至少包含第一几何图案与第二几何图案，其中所述第一几何图案是区别于所述第二几何图案。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述第一几何图案是用于决定所述晶片的第一位置，所述第二几何图案是用于决定所述晶片的第二位置，其中得到所述晶片的位置是经由平均所述第一位置与所述第二位置。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记是相同几何形状，但是不同尺寸，以形成至少两种几何图案。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，所述多个注入标记的所述位置是根据由于对所述多个注入标记的注入所产生的物理特性。

在根据本发明的实施例的制造对准标记的方法中，其还包括对所述晶片进行第三注入制作工艺，其中所述第三注入制作工艺的位置是依据所述多个注入标记的所述位置为所述参考位置。

本发明提出以在划线16内的注入区域当作对准标记30,32。如此至少可以省去蚀刻标记的制造。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。