半导体结构及其制备方法转让专利
申请号 : CN202010236043.5
文献号 : CN113467188B
文献日 : 2022-05-13
发明人 : 夏云升 , 黄仁洲
申请人 : 长鑫存储技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种半导体结构,其特征在于,包括:位于衬底上的功能结构和第一标记结构,所述功能结构与所述第一标记结构的特征尺寸相同;第一介质层,位于所述功能结构和所述第一标记结构处,且位于所述功能结构处的厚度与位于所述第一标记结构处的厚度不同;
所述功能结构和所述第一标记结构包括呈锯齿状的多个凹槽;所述凹槽中填充有所述第一介质层,且所述功能结构的凹槽中的所述第一介质层与所述第一标记结构的凹槽中的所述第一介质层的填充高度不同。
2.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,包括:所述第一标记结构处的所述第一介质层的厚度范围为250nm~350nm;所述功能结构处的所述第一介质层的厚度比所述第一标记结构处的所述第一介质层的厚度小50nm~100nm。
3.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,还包括:第二介质层,覆盖所述第一介质层。
4.根据权利要求3所述的半导体结构,其特征在于,位于所述功能结构处的所述第一介质层和所述第二介质层的总厚度与位于所述第一标记结构处的所述第一介质层和所述第二介质层的总厚度相同。
5.根据权利要求1所述的半导体结构,其特征在于,所述第一介质层在所述功能结构的凹槽中的填充高度小于所述第一介质层在所述第一标记结构的凹槽中的填充高度。
6.根据权利要求5所述的半导体结构,其特征在于,所述第一介质层在所述第一标记结构的凹槽中的填充高度与所述第一标记结构的凹槽的深度相同。
7.根据权利要求3所述的半导体结构,其特征在于,还包括:位于所述衬底上的第二标记结构,所述功能结构与所述第二标记结构的特征尺寸相同。
8.根据权利要求7所述的半导体结构,其特征在于,还包括:第三介质层,覆盖所述功能结构处的所述第二介质层,且未覆盖所述第二标记结构处的所述第二介质层。
9.根据权利要求8所述的半导体结构,其特征在于,还包括:位于所述衬底上的第三标记结构,所述功能结构与所述第三标记结构的特征尺寸不同。
10.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,位于所述第三标记结构处的所述第一介质层与位于所述功能结构处的所述第一介质层的厚度相同。
11.根据权利要求10所述的半导体结构,其特征在于,位于所述第三标记结构处的所述第一介质层和所述第二介质层的总厚度与位于所述功能结构处的所述第一介质层和所述第二介质层的总厚度相同。
12.根据权利要求11所述的半导体结构,其特征在于,位于所述第三标记结构处的所述第三介质层覆盖所述第二介质层。
13.一种半导体结构的制备方法,其特征在于,包括:提供衬底;在所述衬底上形成功能结构和第一标记结构,所述功能结构和所述第一标记结构的特征尺寸相同;在所述功能结构处和所述第一标记结构处形成厚度不等的第一介质层;
其中,所述功能结构和所述第一标记结构包括呈锯齿状的多个凹槽;所述凹槽中填充有所述第一介质层,且所述功能结构的凹槽中的所述第一介质层与所述第一标记结构的凹槽中的所述第一介质层的填充高度不同。
14.根据权利要求13所述的制备方法,所述在所述功能结构处和所述第一标记结构处形成厚度不等的第一介质层,包括:在所述衬底上形成第一介质层;在所述第一介质层上形成光刻胶层,利用制作工艺去除所述功能结构处的所述光刻胶层,利用刻蚀工艺去除所述功能结构处的部分所述第一介质层,形成所述功能结构处厚度小于所述第一标记结构处厚度的所述第一介质层。
15.根据权利要求13所述的制备方法,其特征在于,还包括:在所述衬底上形成第二标记结构以及第三标记结构,所述第二标记结构与所述功能结构的特征尺寸相同,所述第三标记结构与所述功能结构的特征尺寸不同。
16.根据权利要求15所述的制备方法,其特征在于,所述第一介质层还形成于所述第二标记结构和所述第三标记结构处,且形成于所述第二标记结构处的所述第一介质层的厚度与形成于所述第一标记结构处的所述第一介质层的厚度相等,形成于所述第三标记结构处的所述第一介质层的厚度与形成于所述第二标记结构处的所述第一介质层的厚度不同。
17.根据权利要求16所述的制备方法,其特征在于,还包括:在所述第一介质层上形成第二介质层,形成于所述功能结构处、所述第一标记结构处、所述第二标记结构处以及所述第三标记结构处的所述第一介质层和所述第二介质层的厚度之和相同。
18.根据权利要求17所述的制备方法,其特征在于,还包括:在所述功能结构处和所述第三标记结构处形成覆盖所述第二介质层的第三介质层,在所述第二标记结构处未形成覆盖所述第二介质层的所述第三介质层。
19.根据权利要求18所述半导体结构的制备方法,其特征在于,所述在所述功能结构处和所述第三标记结构处形成覆盖所述第二介质层的第三介质层,在所述第二标记结构处未形成覆盖所述第二介质层的所述第三介质层,包括:在所述功能结构处、所述第三标记结构和所述第二标记结构处的所述第二介质层上形成第三介质层;在所述第三介质层上依次形成掩膜层和光刻胶层,利用制作工艺去除所述第二标记结构处的所述光刻胶层,以及利用刻蚀工艺去除所述第二标记结构处的所述掩膜层和所述第三介质层,形成覆盖所述功能结构处和所述第三标记结构处的所述第二介质层的所述第三介质层,且所述第三介质层未覆盖所述第二标记结构处的所述第二介质层。
说明书 :
半导体结构及其制备方法
技术领域
背景技术
增加以及光刻层数的增加,如何优化芯片的功能结构与标记结构成为亟待解决的问题。
发明内容
标记结构作为半导体结构的制作工艺的标记时,使得该第一标记结构具有较高的成像对比
度,从而能够提高光刻的准确度;同时提高产品良率和生产效率。
附图说明
具体实施方式
于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
构121,且功能结构11和第一标记结构121的特征尺寸相同;第一介质层20位于功能结构11
和第一标记结构121处,且位于功能结构11处的第一介质层20的厚度与位于第一标记结构
121处的第一介质层20的厚度不同。
11和第一标记结构121的特征尺寸相同,该特征尺寸例如可以为最小尺寸和/或最小间距。
其中,功能结构能够形成相应的器件,而第一标记结构则作为半导体结构的制作过程中应
用到的标记,如光刻机曝光时的对准标记或套刻量测标记等,当然,不限于光刻工艺使用到
的标记。
构和所述第一标记结构,或刻蚀所述衬底和所述介质层形成所述功能结构和所述第一标记
结构。功能结构11和第一标记结构121可以包括呈锯齿状的多个凹槽(101和102),具体的,
所述凹槽的尺寸均相同和/或所述相邻凹槽之间的间距也均相同。当功能结构11的特征尺
寸为相邻的两个凹槽101之间的间距L1,第一标记结构121的特征尺寸为相邻的两个凹槽
102之间的间距L2,则L1与L2相等,即第一标记结构121可与功能结构11具有相同的图形形
状。
Patterning,R‑SADP)制备。在采用SADP/R‑SADP工艺时,可以形成尺寸非常小的图形结构,
例如凹槽101和凹槽102的尺寸范围可以达到1nm~30nm,如10nm,15nm,20nm等;凹槽101之
间的间距L1和凹槽102之间的间距L2的尺寸范围可以达到1nm~30nm,如10nm,15nm,20nm
等。采用相同工艺制作特征尺寸相同的功能结构和第一标记结构,可以使得第一标记结构
的检测或量测结果更能反映功能结构的真实状况,进而提高工艺质量。
介质层20的厚度T2可以大于功能结构11处的第一介质层20的厚度T1(如图1所示);或者,第
一标记结构121处的第一介质层20的厚度T2可以小于功能结构11处的第一介质层20的厚度
T1(如图2所示)。具体的,第一介质层可采用气相沉积法(Chemical Vapor Deposition,
CVD)或原子层沉积法(atomic layer deposition,ALD)等方式形成,第一介质层可以为单
层结构,如氮化硅或氧化硅等,第一介质层也可以为复合层结构,如氧化硅和氮化硅的复合
层等。当所述第一介质层起隔离作用时,所述复合层结构可以起到更好的隔离效果。作为示
例,功能结构11和第一标记结构121为包括如图1所示的呈锯齿状的多个凹槽(101和102)
时,第一介质层20在第一标记结构121处的第一介质层20的厚度T2大于功能结构11处的第
一介质层20的厚度T1。优选的,第一标记结构121处的第一介质层20的厚度T2的范围例如可
以为250nm~350nm。功能结构11处的第一介质层20的厚度T1比所述第一标记结构121处的
第一介质层20的厚度T2小50nm~100nm,具体的,所述功能结构11处的第一介质层20的厚度
T1为150nm,200nm,250nm或300nm等,使得在保证功能结构正常功能的前提下可以增大第一
标记结构121的成像对比度。示例性的,该第一标记结构121可作为第一光刻层对所述衬底
的套刻量测标记或光刻机曝光时的对准标记。
对准或测量过程中第一标记结构的成像需求,以在半导体结构100采用第一标记结构121作
为制作工艺的对准或测量标记时,能够获得具有较高对比度的第一标记结构的图像,从而
能够采用该具有较高成像对比度的第一标记结构121执行制作工艺的对准或测量,即能够
提高对准或测量的准确度;同时提高产品良率和生产效率。
结构11的凹槽101和第一标记结构121中均填充有第一介质层20,且位于功能结构11的凹槽
101中的第一介质层20与位于第一标记结构121的凹槽102中的第一介质层20的填充高度不
同。
一标记结构121处均形成第一介质层,然后在该第一介质层上形成光刻胶层,并利用光刻工
艺去除功能结构11处的光刻胶层,再采用刻蚀工艺去除功能结构11处的部分第一介质层,
以在功能结构11处和第一标记结构121处形成厚度不同的第一介质层20。如此,在半导体结
构100的制程中,对衬底10的功能结构11处的第一介质层20进行回刻,而对衬底10的第一标
记结构121处的第一介质层不回刻,使得功能结构11处的第一介质层20的厚度T1小于第一
标记结构121处的第一介质层20的厚度T2。
槽102的深度相同。
标记结构121的凹槽的深度,从而无需光刻和刻蚀等回刻步骤,能够减少第一标记结构121
处的工艺制程,以防回刻过轻或过度,影响第一标记结构121处的第一介质层20的厚度,从
而影响第一标记结构121的成像对比度。如此,当第一介质层20在第一标记结构11的凹槽
102中的填充高度T2与第一标记结构121的凹槽102的深度相同时,有利于降低工艺难度,提
高产品良率。
明。
氧化硅或碳氮化硅等。
121。此时,位于功能结构11处的第一介质层20和第二介质层30的总厚度T3可与位于第一标
记结构121处的第一介质层20和第二介质层30的总厚度T3'相同。即当位于功能结构11处的
第一介质层20的厚度T1小于位于第一标记结构121处的第一介质层20的厚度T2时,位于功
能结构11处的第二介质层30的厚度T4大于位于第一标记结构121处的第二介质层30的厚度
T5,以使位于功能结构11处的第一介质层20和第二介质层30的总厚度T3与位于第一标记结
构121处的第一介质层20和第二介质层30的总厚度T3'相同。
功能结构11的特征尺寸相同,即第二标记结构122的最小间距和/或最小尺寸与功能结构11
的最小间距和/或最小尺寸相同。
103之间的最小间距L3。其中,第二标记结构122整体的图形形状可与功能结构11整体的图
形形状不同。示例性的,该第二标记结构122可作为第二光刻层对所述衬底的套刻量测标记
或光刻机曝光时的对准标记。
如可以为钨,钴或铝等。第三介质层40也可以为复合导电层,例如为氮化钛和钨的组合层
等。第三介质层40会覆盖功能结构处的第二介质层30而不会覆盖第二标记结构122处的第
二介质层30,以防采用第二标记结构122执行制作工艺时,该第二标记结构122被第三介质
层40遮挡,而影响成像对比度。如此,通过在功能结构11处形成第三介质层40,而不在第二
标记结构122处形成第三介质层40,以使第二标记结构122在半导体结构100的制作工艺中
满足成像要求,从而能够使第二标记结构122能够具有较高的成像对比度。
同。
之间的最小间距L4不同,即第三标记结构123的特征尺寸可以大于功能结构11的特征尺寸。
此时,第三标记结构123的图形形状与功能结构11的图形形状不同。示例性的,该第三标记
结构123可作为第二光刻层对第一光刻层的套刻量测标记或光刻机曝光时的对准标记。
时,可同时回刻第三标记结构123处的第一介质层20,使得第三标记结构123处的第一介质
层20与功能结构11处的第一介质层20具有相同的厚度。
同。此时,当位于第三标记结构123的凹槽104处的第一介质层20的厚度T1'与位于功能结构
11处的第一介质层20的厚度T1相同时,位于第三标记结构123处的第二介质层30的厚度T4'
与位于功能结构11处的第二介质层30的厚度T4相同。
相同,并且在第三标记结构123除凹槽104之外的区域上的第三介质层40与在第三标记结构
123的凹槽104处的第三介质层的高度不同,如此设置,可以增强第三标记结构123的成像对
比度,同时有利于兼容第一标记结构、第二标记结构、第三标记结构和功能结构的制作工
艺,降低工艺成本。
用不同时,对第一标记结构、第二标记结构和第三标记结构的结构设计要求不同。如此,可
以增强第一标记结构、第二标记结构和第三标记结构在不同光刻层的成像对比度,同时有
利于兼容第一标记结构、第二标记结构、第三标记结构和功能结构的制作工艺,降低工艺成
本。
效果,相同之处可参照上述对半导体结构的描述。
中,也可以在衬底上形成介质层,刻蚀所述介质层形成所述功能结构和所述第一标记结构,
或刻蚀所述衬底和所述介质层形成所述功能结构和所述第一标记结构。所形成的第一标记
结构和功能结构例如可以为呈锯齿状的多个凹槽。其中,功能结构处的第一介质层的厚度
与第一标记结构处的第一介质层的厚度不等,即可以为功能结构处的第一介质层的厚度小
于第一标记结构处的第一介质层的厚度,或功能结构处的第一介质层的厚度大于第一标记
结构处的第一介质层的厚度。
为:在衬底上形成第一介质层;在第一介质层上形成光刻胶层,利用制作工艺去除功能结构
处的光刻胶层,利用刻蚀工艺去除功能结构处的部分第一介质层,以形成功能结构处厚度
小于第一标记结构处厚度的第一介质层。示例性的,在所述第一介质层和所述光刻胶层之
间还形成有掩膜层。
后去除功能结构处的光刻胶层,保留第一标记结构处的光刻胶层;此时,可通过相应的刻蚀
液刻蚀功能结构处的第一介质层,而由于第一标记结构处的光刻胶层没有被去除,因此第
一标记结构处光刻胶层能够保护第一标记结构处的第一介质层不被刻蚀,如此功能结构处
的部分第一介质层被刻蚀,而第一标记结构处的第一介质层没有被刻蚀,从而在功能结构
处与第一标记结构处形成厚度不相同的第一介质层。
结构与功能结构的特征尺寸不同。
中所起的作用不同。示例性的,功能结构能够形成相应的器件;第一标记结构可作为第一光
刻层对所述衬底的套刻量测标记或光刻机曝光时的对准标记;第二标记结构可作为第二光
刻层对所述衬底的套刻量测标记或光刻机曝光时的对准标记;该第三标记结构可作为第二
光刻层对第一光刻层的套刻量测标记或光刻机曝光时的对准标记。
第三标记结构处的第一介质层的厚度与形成于第二标记结构处的第一介质层的厚度不同。
刻胶层进行曝光、显影等步骤去除功能结构处和第三标记结构处的光刻胶层;对功能结构
处和第三标记结构处的第一介质层进行刻蚀,以去除功能结构处和第三标记结构处的部分
第一介质层,从而在第三标记结构处形成的第一介质层的厚度与第一标记结构处和第二标
记结构处形成的第一介质层的厚度不同。
的特征尺寸不同。
标记结构处的第二介质层和第一介质层的厚度之和相同。
标记结构处和第二标记结构处的第二介质层上形成第三介质层;在第三介质层上依次形成
掩膜层和光刻胶层,利用制作工艺去除第二标记结构处的光刻胶层,以及利用刻蚀工艺去
除第二标记结构处的掩膜层和第三介质层,形成覆盖功能结构处和第三标记结构处的第二
介质层的第三介质层,且该第二标记结构处的第三介质层被去除,即第三介质层未覆盖第
二标记结构处的第二介质层。其中,第三介质层可通过气相沉积或原子层沉积等方法形成
于第二介质层上。
重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本
发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的
情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。