半导体结构及其形成方法_2

文档序号:9930413阅读:来源:国知局
具有一定波长范围的宽波,且该波长条件下光学辅助层的吸光系数小于0.1,在进行平整度检测时,光学辅助层对使用波长在200-700nm波长范围内的平整度检测光的吸收能力大,使得透过光学辅助层的平整度检测光尽可能的被光学辅助层吸收,使得平整度检测光不会透过光学辅助层向下传输,从而减少了光学辅助层底部半导体衬底表面以及金属互连线等反射平整度检测光带来的噪声,提高了平整度检测的精度,同时,光学辅助层对使用波长在400-1200nm波长范围内晶圆对准检测光的吸收能力小,晶圆对准检测光透过光学辅助层向下传输,晶圆对准的过程不会受到影响。
[0031]进一步,所述晶圆对准检测光的波长大于平整度检测光的波长,在进行对准标记检测时,晶圆对准检测光能透过光学辅助层向下传输,照亮对准标记,实现对转标记的检测步骤。
[0032]本发明的半导体结构,介质层上形成有光学辅助层,光学辅助层上形成有光刻胶层,光学辅助层在进行平整度检测时反射入射的平整度检测光并吸收穿过光学辅助层的平整度检测光,光学辅助层形成在介质层上,使得形成的光学辅助层的表面平坦度可以较高,因而在进行平整度的检测时,光学辅助层表面反射的平整度检测光的分布较为均匀,通过接收反射的平整度检测光可以实现较精确的平整度检测。
【附图说明】
[0033]图1为现有技术进行平整度检测时的结构示意图;
[0034]图2?图7为本发明实施例半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]如【背景技术】所言,现有技术平整度的测量方法的精度有限。
[0036]请参考图1,研究发现,在半导体的制作工艺中,半导体衬底100上会形成半导体器件,比如晶体管等,介质层101中会形成与半导体器件连接的金属互连结构,比如金属插塞和金属互连线等,金属插塞和金属互连线的材料为金属,介质层的材料为氧化硅等,在进行平整度的检测时,检测光,在进行平整度的检测时,入射的检测光会经过光刻胶层103、填充层102和介质层101向下传输,在半导体衬底100表面发生反射,但是在平整度检测的过程中平整度检测单元沿扫描方向13进行扫描时,光发射单元11发射的检测光也会沿扫描方向运行,如图1中所示,光发射单元11和光接收单元12为实线时表示平整度检测单元位于第一位置,光发射单元11和光接收单元12为虚线时表示平整度检测单元沿扫描方向13运行到第二位置,在扫描过程中光发射单元11发射的部分检测光会被金属互连结构的表面反射,反射后的检测光被光接收单元12接收,由于金属互连结构的表面与半导体衬底100表面的高度不相同,因而光接收单元12接收的反射检测光存在较大的噪音,使得平整度的检测精度降低。
[0037]为此本发明提供了一种半导体结构及其形成方法,在半导体衬底上形成介质层后,在介质层上形成光学辅助层,并且光学辅助层在进行平整度检测时反射入射的平整度检测光并吸收穿过光学辅助层的平整度检测光,光学辅助层形成在介质层上,使得形成的光学辅助层的表面平坦度可以较高,因而在进行平整度的检测时,光学辅助层表面反射的平整度检测光的分布较为均匀,通过接收反射的平整度检测光可以实现较精确的平整度检测,并且平整度检测光照射光学辅助层时,平整度检测光不会透过光学辅助层向下传输,从而减少了光学辅助层底部的其他结构反射平整度检测光带来的噪声,提高了平整度检测的精度。
[0038]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。在详述本发明实施例时,为便于说明,示意图会不依一般比例作局部放大,而且所述示意图只是示例,其在此不应限制本发明的保护范围。此外,在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0039]图2?图7为本发明实施例半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。
[0040]请参考图2,半导体衬底200,所述半导体衬底200上形成有半导体器件;形成覆盖所述半导体衬底200和半导体器件的介质层201。
[0041 ] 所述半导体衬底200的材料可以为硅(Si)、锗(Ge)、或硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC);也可以是绝缘体上硅(SOI),绝缘体上锗(GOI);或者还可以为其它的材料,例如砷化镓等II1- V族化合物。
[0042]所述半导体衬底200上形成有半导体器件,比如晶体管等,所述晶体管包括位于半导体衬底200表面上的栅极结构以及位于栅极结构两侧的半导体衬底200的源区和漏区,所述栅极结构包括位于半导体衬底200上的栅介质层、位于栅介质层上的栅电极,所述介质层201内形成有与晶体管的源区、漏区或栅电极电连接的金属插塞以及与金属插塞电连接的金属互连层。
[0043]所述介质层201可以为单层或多层(多2层)堆叠结构,介质层201为多层堆叠结构时,每一层介质层中形成相应的金属插塞和与金属插塞连接的金属互连层。
[0044]在形成金属插塞和金属互连层的过程中,化学机械平坦化工艺会使得部分所述介质层201的表面会存在凹陷,为了保证后续形成光学辅助层具有平坦的表面,以利于平整度的检测,本实施例中,在形成光学辅助层之前,还包括:在介质层201上形成填充层202,所述填充层202填充介质层201表面的凹陷。需要说明的是,介质层201中凹陷的形成可以是其他原因造成,比如:在介质层沉积工艺过程形成的表面凹陷。
[0045]所述填充层202的材料为有机材料,形成工艺为旋涂工艺。所述有机材料可以为含碳元素的有机材料。
[0046]参考图3,在所述介质层201上形成光学辅助层203,所述光学辅助层203用于在进行平整度检测时,反射入射的平整度检测光并吸收穿过光学辅助层203的平整度检测光。
[0047]本实施例中,所述光学辅助层203形成在介质层201上的填充层202表面上。
[0048]本实施例中,后续在光学辅助层203上形成光刻胶层,在对光刻胶层进行曝光之前,需要检测半导体衬底200的平整度,以实现对光刻胶层的精准曝光。
[0049]后续进行的平整度检测和曝光过程均是在曝光设备内进行,所述曝光设备包括平整度检测单元,所述平整度检测单元包括光发射单元和光接收单元,所述光发射单元用于产生平整度检测光,并使平整度检测光照射半导体衬底,所述光接收单元用于接收光学辅助层反射的平整度检测光。
[0050]所述曝光装置还包括对准标记检测单元,用于检测半导体衬底上的对准标记,在进行对准标记检测时,所述对准标记检测单元发射晶圆对准检测光照射对准标记。
[0051]作为一个实施例,对准标记检测单元包括:光源(例如卤素灯)、固定的检测基准标记、光学成像系统及摄像元件(CCD)等,对比标记的检测过程中,所述光源发射晶圆对准检测光,对半导体衬底上的对准标记进行照明,摄像元件(CCD)接收并将来自对准标记的反射光,使对准标记和检测基准标记同时成像在CCD的拍摄面上,通过对CCD上的图像信号进行信号处理,获得对准标记的以检测基准标记作为原点的位置坐标。
[0052]所述对准标记形成在光学辅助层203底部的介质层201中或者半导体衬底200表面上。
[0053]平整度检测可以在对准标记检测之前或之后进行。
[0054]所述平整度检测光的
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