專利名稱：多邊緣的圖案化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有多個亞分辨率元件的對準標記，也提供了一種其上具有第一、第二和第三圖案的半導體晶圓。
背景技術(shù)：
半導體集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速增長。IC材料和設計中的技術(shù)進步產(chǎn)生了一代一代的ICs，其中每代都具有比上一代更小和更復雜的電路。然而，這些進步增加了加工和制造ICs的復雜性，因此需要IC加工和制造中的同樣改進來實現(xiàn)這些進步。由于集成電路的發(fā)展，功能密度(如每晶片面積上互連器件的數(shù)量)一般增加而幾何尺寸(如可使用制造工藝創(chuàng)造的最小元件(或線))減少了。為了獲得小幾何尺寸和小間隔尺寸，傳統(tǒng)的半導體制造工藝使用了多個光掩模以圖案化晶圓。多個光掩模增加制造成本和延長制造時間。另外，對準和覆蓋錯誤可能成為較大的問題，尤其是當幾何尺寸繼續(xù)縮小時。而且很難同時在晶圓上形成相對大的圖案和相對小的圖案。在一些現(xiàn)有的制造技術(shù)中大圖案可能“消失”或失去其形狀。因此，雖然為了取得小幾何尺寸和小間隔尺寸的現(xiàn)有半導體制造方法對于其使用目的來說已經(jīng)大體上足夠，但是它們不是在每個方面都令人完全滿意。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種對準標記包括多個亞分辨率元件； 其中每個所述亞分辨率元件具有的尺寸為能被對準工藝中使用的對準信號檢測到的最小分辨率的函數(shù)。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中所述每個亞分辨率元件的所述尺寸小于能被所述對準信號檢測到的所述最小分辨率。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中在晶圓上形成所述對準標記，并且其中每個所述亞分辨率元件包括被間隔膜包圍的開口。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中所述間隔膜的厚度約等于光刻技術(shù)產(chǎn)生的最小臨界尺寸。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中所述亞分辨率元件包括所述亞分辨率元件的第一分組和所述亞分辨率元件的第二分組；在所述第一分組中的每個所述亞分辨率元件基本沿第一方向延伸且所述每個亞分辨率元件具有在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一尺寸；在所述第二分組中的每個所述亞分辨率元件基本沿所述第二方向延伸且每個所述亞分辨率元件具有在所述第一方向上測量的第二尺寸；以及所述第一尺寸和所述第二尺寸都小于能被所述對準信號檢測到的所述最小分辨率。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中至少一部分所述亞分辨率元件與另一部分所述亞分辨率元件基本均勻地間隔分離。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中每個所述亞分辨率元件的所述尺寸約等于光刻技術(shù)發(fā)生的最小臨界尺寸。根據(jù)本發(fā)明所述的對準標記，其中在光掩模上形成所述對準標記；以及每個所述亞分辨率元件的所述尺寸小于能被所述對準信號檢測到的所述最小分辨率的X倍，當對準標記的圖像從光掩模轉(zhuǎn)移到晶圓時，X測量尺寸縮小。根據(jù)本發(fā)明的另一方面的一種半導體器件，包括形成在半導體晶圓上的第一圖案，所述第一圖案沿第一方向延伸；形成在所述晶圓上的第二圖案，所述第二圖案沿所述第一方向延伸并通過在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一距離與所述第一圖案分離；以及形成在所述晶圓上的第三圖案，所述第三圖案通過在所述第一方向上測量的第二距離與所述第一圖案分離，所述第三圖案通過在所述第一方向上測量的第三距離與所述第二圖案分離；其中所述第一距離約等于所述第三距離；以及所述第二距離小于兩倍的所述第一距離。根據(jù)本發(fā)明所述的半導體器件，其中所述每個第一距離和所述第三距離都約等于間隔厚度。根據(jù)本發(fā)明所述的半導體器件，其中所述第一圖案和所述第二圖案通過間隔分離；所述第二圖案和所述第三圖案通過間隔分離；以及所述第一圖案和所述第三圖案通過合并在一起的兩個間隔分離。根據(jù)本發(fā)明所述的半導體器件，其中所述第一圖案具有在所述第二方向上測量的第一尺寸；所述第二圖案具有在所述第二方向上測量的第二尺寸；所述第三圖案具有在所述第一方向上測量的第三尺寸；以及所述每個第一，第二和第三尺寸都約等于半導體制造技術(shù)產(chǎn)生的臨界尺寸。根據(jù)本發(fā)明所述的半導體器件，其中所述每個第一，第二和第三圖案都限定溝槽。根據(jù)本發(fā)明所述的半導體器件，其中所述第三圖案為假鍍圖案；以及所述第一圖案和所述第二圖案為器件圖案。根據(jù)本發(fā)明所述的半導體器件，還包括通過在所述第二方向上測量的第四距離與所述第一圖案分離的第四圖案；其中所述第四距離小于兩倍的間隔厚度；以及在所述第二方向上測量的所述第四圖案的尺寸基本上大于在所述第二方向上測量的所述第一圖案和所述第二圖案的尺寸。根據(jù)本發(fā)明的一個方面所述的一種方法，包括在晶圓上形成第一圖案，所述第一圖案沿第一方向延伸；在所述晶圓上形成第二圖案，所述第二圖案沿所述第一方向延伸并通過在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一距離與所述第一圖案分離；以及在所述晶圓上形成第三圖案，所述第三圖案通過在所述第一方向上測量的第二距離與所述第一圖案分離，所述第三圖案通過在所述第一方向上測量的第三距離與所述第二圖案分離；其中所述第一距離約等于所述第三距離；以及所述第二距離小于兩倍的所述第一距離。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中所述第一圖案和所述第三圖案的形成都包括形成具有光刻膠材料的線圖案；形成圍繞所述線圖案的間隔；以及移除所述線圖案，從而限定第一溝槽為所述第一圖案且限定第二溝槽為所述第三圖案；其中所述第一溝槽和所述第二溝槽的邊緣通過所述間隔限定。根據(jù)本發(fā)明所述的方法還包括形成與所述第一圖案相似并沿所述第一方向延伸的第四圖案；以及形成與所述第三圖案相似并通過在所述第一方向上測量的所述第二距離與所述第一圖案分離的第五圖案；其中所述第三圖案和所述第五圖案置于所述第一圖案的對面；以及通過限定溝槽形成所述第二圖案，所述溝槽受束于形成在所述第一、第三、第四和第五圖案周圍的間隔。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，其中所述第一距離和所述第三距離都約等于間隔厚度。根據(jù)本發(fā)明所述的方法，還包括形成通過在所述第二方向上測量的第四距離與所述第一圖案分離的第四圖案；其中所述第四距離小于兩倍的間隔厚度；在所述第二方向上測量的所述第四圖案的尺寸基本上大于在所述第二方向上測量的所述第一圖案和所述第二圖案的尺寸；以及所述第三圖案為假鍍圖案。根據(jù)本發(fā)明的方法和器件，解決了多個光掩模增加制造成本和延長制造時間的問題。同時解決了當幾何尺寸繼續(xù)縮小時對準和覆蓋錯誤可能較大的問題。并且同時在晶圓上形成相對大的圖案和相對小的圖案。


當結(jié)合附圖進行閱讀時，根據(jù)下面詳細的描述可以更好地理解本發(fā)明。應該強調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標準實踐，各種部件沒有被按比例繪制并且僅僅用于說明的目的。實際上，為了清楚的討論，各種部件的數(shù)量和尺寸可以被任意增加或減少。圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個方面，示出圖案化半導體器件的方法的流程圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的各個方面，含有對準標記的一部分光掩模的示意性不完整頂層視圖。圖3-圖6是根據(jù)本發(fā)明的各個方面，含有對應于圖2的對準標記的對準標記的晶圓的一部分的示意性不完整頂層視圖。圖7-圖8是根據(jù)本發(fā)明的各個方面，含有可替換的對準標記的晶圓的一部分的示意性不完整頂層視圖。圖9-圖13是根據(jù)本發(fā)明的各個方面，正在經(jīng)歷各種圖案化階段的晶圓的一部分的示意性不完整頂層視圖。圖14A-圖14E是根據(jù)本發(fā)明的各個方面，有助于示出一定設計規(guī)則的設計布置的一部分的示意性不完整頂層視圖。
具體實施例方式據(jù)了解為了實施本公開的不同部件，以下公開提供了許多不同的實施例或示例。 以下描述元件和布置的特定示例以簡化本公開。當然這些僅僅是示例并不打算限定。再者， 以下本公開中第一部件形成在第二部件上可包括其中第一部件和第二部件以直接接觸形成的實施例，并且也可包括其中額外的部件形成插入到第一部件和第二部件中的實施例， 使得第一部件和第二部件不直接接觸。為了簡明和清楚，可以任意地以不同的尺寸繪制各個部件。圖1所示的是圖案化半導體器件的方法20的流程圖。方法20開始于方框30，其中第一圖案形成在晶圓上。第一圖案以第一方向延伸。方法20繼續(xù)到方框40，其中第二圖案形成在晶圓上。第二圖案以第一方向延伸并通過在垂直于第一方向的第二方向上測量的第一距離與第一圖案分離。方法20繼續(xù)到方框50，其中第三圖案形成在晶圓上。第三圖案通過在第一方向上測量的第二距離與第一圖案分離。第三圖案通過在第一方向上測量的第三距離與第二圖案分離。第一距離約等于第三距離。第二距離小于兩倍的第一距離。圖2是一部分光掩模100的示意性不完整頂視圖。在光刻工藝中，可操作光掩模 100以投射多個圖案或圖像(圖2中未示出)到半導體晶圓。圖案對應于一個或多個半導體器件的不同部分。半導體器件可包括集成電路(IC)晶片、片上系統(tǒng)(SoC)、或它們的部分，還可包括各種無源和有源微電子器件如電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬-氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、互補金屬-氧化物半導體(CM0Q晶體管、雙極結(jié)晶體管 (BJT)、橫向擴散MOS(LDMOS)晶體管、高功率MOS晶體管或其它類型的晶體管。在圖2示出的實施例中光掩模100包括對準標記110。對準標記110具有兩個互相間隔分離的部分120和121。對準標記110的每個120-121部分的外輪廓都大體上類似于在χ-方向上延伸的細長矩形。多個條(或片段)130-145將每個120-121部分分割(在X方向上)成多個較小的矩形“方框”。每個條都具有在垂直于X-方向的Y-方向上測量的尺寸150?？梢岳斫釾-方向可能為水平方向而Y-方向可能為垂直方向?？蛇x地，χ-方向可能為垂直方向而Y-方向可能為水平方向。也可以理解條130-145的數(shù)量是任意的，而且在可替換的實施例中，可將可選數(shù)量的條置于(且分割)對準標記110的120-121部分中。尺寸150相對小。尺寸150具有一個值，使得對應于條130-145的形成在晶圓上的圖案不會被對準工藝中使用的對準信號識別或檢測。也就是說對應于條130-145的晶圓上的圖案將為亞分辨率圖案或亞分辨率元件，因為它們每個的尺寸都小于能被對準信號檢測到的最小分辨率。這些會在以下更詳細地討論。光掩模100上的圖案比晶圓上形成的相應圖案大得多，但是它們的尺寸是直接相關(guān)的。因此尺寸150是能被對準信號檢測到的最小分辨率的X倍。當光膜100上的圖案(如對準標記110)轉(zhuǎn)移到晶圓上時，X衡量尺寸的縮小。在實施例中，尺寸150與特定的半導體制造技術(shù)代/節(jié)點的臨界尺寸(CD)相關(guān)。 在指定的半導體制造技術(shù)代中臨界尺寸代表了可在基板上形成的最小部件的尺寸。例如， 在22nm制造技術(shù)代中臨界尺寸為22nm，意味著22nm技術(shù)代可形成的最小半導體部件為約 22nm。然而，可以理解尺寸150的實際值可能大于臨界尺寸的值，因為尺寸150代表了關(guān)于光掩模100的臨界尺寸，當將光掩模100圖案化到半導體晶圓上時其被縮小。例如光掩模 100上的尺寸150可能為形成在晶圓上的圖案的臨界尺寸的值的約X倍。在現(xiàn)有半導體制造技術(shù)中，當大圖案和小圖案同時形成時大圖案有時會消失。這里將對準標記110設計為具有圖2所示的形狀和幾何圖形以解決“消失大圖案”的問題。這些也將更詳細地討論。圖3-圖5是在各個制造階段的一部分半導體晶圓200的示意性不完整頂層視圖。 現(xiàn)參照圖3，晶圓200是硅晶圓。在實施例中，晶圓200摻雜了 P-型摻雜劑如硼。在另一個實施例中，晶圓200摻雜了 N-型摻雜劑如磷或砷。晶圓200可替換地由一些其它合適的元素半導體如金剛石或鍺；合適的化合物半導體如碳化硅、砷化銦或磷化銦；或合適的合金半導體如鍺硅碳化物、鎵砷磷化物或銦鎵磷化物制成。進一步，晶圓200包括為了提高性能可被應變的外延層(外延層)，和包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)。使用圖2的光掩模圖案化晶圓200。因此在晶圓200上形成對準標記210。對準標記210由光刻膠材料制成。換句話說，通過使用合適的工藝如旋轉(zhuǎn)涂布工藝在晶圓200上沉積光刻膠層來形成對準標記210，然后使用合適的光刻工藝將光掩模的對準標記110的圖像轉(zhuǎn)移到晶圓200。光刻工藝可包括一個或多個曝露、顯影、烘烤和灰化工藝。光刻工藝的結(jié)果是形成了對準標記210。晶圓200上的對準標記210是光掩模100 上對準標記110的改變了尺寸的圖像。在實施例中對準標記210具有與對準標記110基本相同的圖像只是小了 X倍。因此對準標記210包括每個都呈現(xiàn)大體上矩形輪廓的220和 221部分。通過每個都在X方向上延伸的條230-245將220-221部分分割成方框。每個條230-245都具有在Y-方向上測量的尺寸250。如上所述，尺寸250足夠小從而使得條230-245不能被對準工藝中的對準信號單獨檢測。換句話說，條230-245為亞分辨率元件因為它們每一個都具有小于能被對準標記檢測的最小分辨率的尺寸250。對準標記210也包括每個都在Y-方向上延伸的細長的條(或片段)255-258。每個條255-258具有在X-方向上測量的尺寸259。尺寸259小于可被對準標記檢測的最小分辨率。因此條255-258也為亞分辨率元件。在實施例中，在Y-方向上將條230-237基本均勻地互相間隔分離，在Y_方向上將條238-245基本均勻地互相間隔分離。現(xiàn)參照圖4，在對準標記210上方和圍繞對準標記210形成間隔膜沈0。通過本領(lǐng)域公知的沉積工藝如化學氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、這些的組合、或其它合適的技術(shù)形成間隔膜260。間隔膜260包括介電材料如氧化物材料、氮化物材料、氮氧化物材料或其它合適的材料。在實施例中，以某種方式形成間隔膜260從而使得間隔膜沈0的厚度接近或約等于指定的制作技術(shù)代的臨界尺寸。作為間隔圖案化技術(shù)的一部分，將間隔膜260形成在晶圓200的其它部分上，其中利用間隔以完成具有小間隔的小圖案的形成。例如通過間隔圖案化技術(shù)獲得的減少了的間隔尺寸可能為原間隔尺寸的1/2。因此間隔圖案化技術(shù)被稱為 “間隔-減半”工藝，其在于2009年2月12日提交(第12/370，152號)并在2010年8月 12日公開(美國公開號2010-0203734Α1)的專利申請中有更詳細的描述，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中作為參考。隨后蝕刻間隔膜沈0以曝露對準標記210的光刻膠材料。這時，間隔膜260成為圍繞各個對準標記210片段如條230445(如圖3所示)的獨立間隔。每一個這些間隔都具有等于間隔膜260的厚度的寬度270，其接近或基本等于指定的半導體技術(shù)代的臨界尺寸。在圖4示出的實施例中，對準標記210的每個部分220-221內(nèi)的間隔形成溝槽(或開口)，如溝槽觀0。以某種方式設計對準標記210 (以及圖2示出的光掩模100上的對準標記110)的形狀和幾何圖形從而使得每個溝槽如溝槽280具有在Y-方向上測量的尺寸四0。 尺寸290具有足夠小的值從而使得溝槽如溝槽280被認為是亞分辨率圖案。換句話說，在對準工藝中使用的對準信號不能單獨辨認或識別溝槽觀0。然而，可以理解，在可替換的實施例中，可以用某種方式設計和形成對準標記210 從而使得類似于溝槽觀0的溝槽一起消失。換句話說，間隔260可能以某種方式融合在一起從而使得對準標記210的“方框”完全被間隔材料填充?，F(xiàn)參照圖5，使用本領(lǐng)域公知的光刻膠移除工藝如灰化或剝離工藝移除光刻膠材料。在移除光刻膠材料之后間隔260保留。在制造的這個階段，對準標記210的每個部分 220-221包括多個由間隔材料形成的小“方框”。除了這些方框內(nèi)的溝槽(如溝槽觀0)，移除的光刻膠材料實際上形成了部分220-221中的開口 300。開口 300包括多個在X-方向和Y-方向上都延伸的溝槽片段。開口 300的每個溝槽片段都具有尺寸310?？稍赬-方向或Y-方向上測量尺寸310。正如溝槽觀0的情況，尺寸310足夠小從而使得開口 300的溝槽片段被認為是亞分辨率圖案，意味著這些溝槽片段不能被對準工藝中的對準信號單獨辨認或檢測。在實施例中，尺寸310基本等于尺寸250 和259(如圖3所示)。在光刻工藝中對準標記210可用于對齊半導體晶圓和光掩模。如上所述，現(xiàn)有方法使用的對準標記可能具有大尺寸，當其與小圖案一起形成時可能會消失。例如，可使用以上引用的間隔圖案化技術(shù)獲得小器件幾何圖形和間隔尺寸。然而這種技術(shù)將導致對準標記的關(guān)鍵部分的消失。例如，代替具有一個或多個作為預期形狀的大矩形，對準標記可能具有兩個位于矩形的頂部和底部邊緣的小得多的線形圖案(間隔)，從而破壞了對準標記的預期形狀。為了解決這個問題，在小圖案的形成過程中，現(xiàn)有的圖案化技術(shù)使用了額外的光掩模以覆蓋(或保護)含有對準標記的晶圓的多個部分。然而，由于額外的光掩模和額外的圖案化工藝，所述方法增加了制造成本和制造時間。通過比較，本發(fā)明討論的對準標記210提供了優(yōu)于現(xiàn)有對準標記的優(yōu)點。然而據(jù)了解，在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)制造的對準標記的其它實施例可提供不同的優(yōu)點，并且沒有特定的優(yōu)點是被所有實施例需要的。一個優(yōu)點是對準標記210在間隔圖案化技術(shù)中不會消失。對準標記210具有類似于被分割成許多小得多的部分(亞分辨率圖案)的矩形的形狀。由于開口 300的溝槽片段和溝槽如溝槽觀0為亞-分辨率圖案，因此在對準工藝中對準信號不會檢測到它們。因此當被對準信號觀察到時，開口 300和溝槽如溝槽280基本消失。然后對準信號將“對待”或“觀察”對準標記210為兩個具有被220和221部分的外部輪廓限定的形狀的大矩形。參照圖6是對準信號“認為”其看到的對準標記210A而不是圖 5的對準標記210。另一個優(yōu)點是對準標記210不會因為上述原因而消失，因此實施間隔圖案化技術(shù)時，不需要額外的光掩模或額外的圖案化工藝(以覆蓋對準標記210)。這降低了制造成本和減少了制造時間。對準標記210可用于圖案化其下的材料層從而在所述材料層中形成對準標記。而且，盡管圖5示出的溝槽以使其主要在X或Y方向上延伸的方式形成，但是在可替換的實施例中，它們以在其它方向上延伸的方式形成。換句話說，可以在X-方向上、Y-方向上、與X 和Y方向都不同的方向上、或它們的組合方向上分割對準標記210。同樣地，可在這些方向的任何一個上創(chuàng)造亞-分辨部件(與對準信號有關(guān))。為了進一步示出可怎樣分割對準標記以消除“消失大圖案”的問題，圖7中示出的是晶圓400上重疊標記410的示意性不完整頂視圖。重疊標記410具有“方框中方框”結(jié)構(gòu)，而且在計量測量工藝中將其用于工藝監(jiān)測。更詳細地說，重疊標記410具有內(nèi)方框420 和外方框430。內(nèi)方框420和外方框430可能屬于半導體晶圓上的不同層。重疊標記410 的形狀和幾何圖形是計量測量工具中測量信號假定要監(jiān)測和辨認的形狀和幾何圖形。
然而，重疊信號410 (尤其是外方框430)可能具有足夠大的尺寸，使得當使用與以上引用的間隔圖案化技術(shù)相同的工藝形成重疊標記410時，以上參考圖2-5所討論的“消失大圖案”問題可能發(fā)生。當所述情況發(fā)生時，重疊標記410將不再具有圖7所示的形狀和幾何圖形。例如，外方框430可能被形成為兩個薄矩形方框，一個在另一個中，并且?guī)в蟹蛛x兩個矩形方框的開口。為了防止所述問題發(fā)生，可以用與以上關(guān)于圖2-5的對準標記210所討論的方式相似的方式來分隔重疊標記410(尤其是外方框430)。圖8示出了分隔的重疊標記410。將外方框430分隔成6個(或更多)矩形方框440-445，其中每個方框440-445都包含間隔材料。通過每個都具有矩形形狀的溝槽450-454(或開口)將方框440-445分離。 通過移除占據(jù)溝槽450-4M的光刻膠材料來形成溝槽450-454。換句話說，方框440-455為環(huán)繞光刻膠材料形成的間隔，并且光刻膠材料的隨后移除導致了溝槽450-454的形成。間隔-形成工藝和光刻膠-移除工藝與以上引用的間隔圖案化技術(shù)中使用的工藝一樣，將間隔圖案化技術(shù)用于圖案化晶圓400上其它位置的部件以達到第12/370，152號專利申請中討論的“間隔-減半”。每個溝槽450-4M都具有在X-方向和Y-方向上的尺寸460。尺寸460的值足夠小從而被認為是關(guān)于對準工藝的測量信號的亞-分辨率圖案。因此，測量信號不會檢測到或辨認到溝槽450-454。對于測量信號來說，就好像溝槽450-4M不存在。結(jié)果，方框440-445 一起作為外方框430(如圖7所示)被測量信號辨認。因此，當實施間隔圖案化技術(shù)時重疊標記410不需要額外的光掩模保護。重疊標記410的外方框430的分割使得可以在不保護重疊標記410的情況下實施關(guān)于重疊標記 410的間隔圖案化技術(shù)。由于將重疊標記410設計為使得形成在其中的開口 450-4M不會被測量信號辨認，因此防止了 “消失大圖案”問題。用于獲得介于半導體圖案之間的較小間隔的以上引用的間隔圖案化技術(shù)也具有 “線-末端”問題。更具體地說，間隔圖案化技術(shù)包括圍繞線圖案(如光刻膠線圖案)形成間隔，然后將間隔用作硬掩模以圖案化其下的部件。然而由于將間隔形成為全程圍繞線圖案-意味著每個線圖案被“環(huán)”間隔包圍-需要移除圍繞線圖案的末端部分的間隔，否則這些間隔會導致被相鄰間隔圖案化的半導體部件之間的短路。為了消除以上討論的“線-末端”問題，傳統(tǒng)的半導體制造工藝使用了一個或多個額外的光掩模和光刻工藝以剪切掉部分圍繞線圖案的末端部分的間隔。這稱為“線-末端剪切”且其會導致間隔“環(huán)”轉(zhuǎn)換為兩個相鄰的“線”。但是額外的光掩模和光刻工藝增加了制造成本和增長了制造時間。進一步，如上所述，傳統(tǒng)的間隔圖案化技術(shù)可能需要額外的光掩模和光刻工藝以防止“消失大圖案”問題。本發(fā)明包括一種更便宜和更有效的方法以解決“線-末端”問題而不使用額外的掩模。本發(fā)明也幫助消除“消失大圖案”的問題。以下討論了本發(fā)明方法的其中一個實施例并在圖9-圖11中示出。圖9-圖11是在圖案化的各個階段的一部分半導體晶圓500的示意性不完整頂層視圖。參照圖9，在晶圓500上形成多個圖案510-518。每個圖案510-518都包括本實施例中的光刻膠材料，但是也可包括可替換的實施例中的其它材料。如圖9所示，圖案510-517為相對小的圖案并且每個都具有在Y_方向上測量的尺寸520。在實施例中，尺寸520具有約等于指定的半導體制造技術(shù)代的臨界尺寸的值。圖案 518為相對大的圖案并且包括在Y-方向上測量的尺寸530。在實施例中，尺寸530基本上大于尺寸520。因此，可使用圖案518形成晶圓500上的大圖案。例如，可使用圖案518形成輸入/輸出(I/O)器件(或其的一部分)或?qū)蕵擞?或其的一部分)。在實施例中，距離540在Y-方向上將圖案510-517互相分離而且距離545在Y-方向上將圖案517和518互相分離。在實施例中，距離540約等于制造技術(shù)代的臨界尺寸和間隔圖案化技術(shù)中形成的間隔的厚度的兩倍之和。距離545少于或等于間隔圖案化技術(shù)中形成的間隔的厚度的兩倍之和。將假鍍圖案550和551形成在圖案510-518的末端部分(在X-方向上)的旁邊。 以與形成圖案510-518相同的制造工藝形成假鍍圖案550-551且每個假鍍圖案550-551包括光刻膠材料。通過距離560將每個假鍍圖案550-551與圖案510-518分離。在實施例中， 距離560小于在間隔圖案化技術(shù)中形成的間隔的厚度的兩倍。假鍍圖案550-551幫助消除 “線-末端”問題，以下將要更詳細地討論?，F(xiàn)參照圖10，在晶圓500上形成隔離膜570。通過合適的本領(lǐng)域公知的沉積工藝如CVD、PVD、ALD或其組合形成隔離膜570。間隔膜260包括介電材料如氧化物材料、氮化物材料、氮氧化物材料或其它合適的材料。然后蝕刻隔離膜570以形成間隔570。間隔570 環(huán)繞每個圖案510-518。將間隔570作為以上引用的間隔圖案化技術(shù)的一部分形成。每個間隔570包括接近于或約等于指定的制作技術(shù)代的臨界尺寸的間隔厚度580。如關(guān)于圖9的以上所述，距離560使每個假鍍圖案550-551從圖案510-518分離。距離560小于間隔厚度580的兩倍。結(jié)果假鍍圖案550-551之間的間隔570和圖案 510-518將會互相融合而在之間不留下間隙。同樣，由于假鍍圖案518和圖案517之間的距離545(如圖9所示)小于兩倍的間隔厚度580，因此假鍍圖案518和圖案517之間的間隔 570也會融合在一起。同時回想起使圖案510-517互相分離的距離MO (如圖9所示)約等于制造技術(shù)代的臨界尺寸和兩倍間隔厚度580之和。因此，圖案510-517之間形成的間隔570不會融合在一起，取而代之的是限定溝槽590-596的邊界，同時間隔570圍繞假鍍圖案550-551形成。換句話說，形成在圖案510-517之間的間隔570限定了溝槽590-596在X-方向上的邊緣，且圍繞假鍍圖案550-551形成的間隔570的一部分限定溝槽590-596在Y-方向上的邊緣。每個這些溝槽590-596都具有在Y-方向上測量的尺寸600。尺寸600約等于制造技術(shù)代的臨界尺寸。現(xiàn)參照圖11，在合適的工藝如灰化工藝或剝離工藝中移除圖案510-517的光刻膠材料以及假鍍圖案陽0-551的光刻膠材料。光刻膠材料的移除將圖案510-517和假鍍圖案 550-551 轉(zhuǎn)換成了溝槽(開口 )510-517 和 550-551。在制造的這個階段，與圖9中的圖案510-517相比，溝槽510-517和溝槽590-596 基本上被“間隔-減半”?？墒褂脺喜?10-517和590-596圖案化以下半導體元件，因此可被稱為器件圖案。例如，如果需要溝槽圖案(例如金屬線)那么可使用溝槽510-517和 590-596直接形成這些溝槽圖案給其下的材料層。如果需要線圖案(例如柵極線)，那么可通過沉積工藝用材料如硬掩模材料填充溝槽510-517和590-596。硬掩模材料與間隔570 (限定溝槽510-517和590-596的邊界)的間隔材料不同。例如，硬掩模材料和間隔570可能具有不同的蝕刻選擇性。然后移除間隔570，然后可將填充開口 510-517和590-596的硬掩模材料用作硬掩模圖案以形成其下材料層中的所需線圖案。因此，以上圖9-圖11中討論的實施例在不需要額外掩模以實施“線-末端剪切” 的情況下完成了間隔圖案化技術(shù)的間隔-減半目標。半-間隔圖案為對應于間隔圖案化技術(shù)的間隔(在“線-末端剪切”實施之后)。通過對比，本發(fā)明的實施例使用溝槽510-517 和590-596為半-間隔圖案。由于溝槽510-517和590-596已經(jīng)完全互相分離，因此不需要實施“線-末端剪切”(在將要被溝槽510-517和590-596圖案化的部件之間沒有潛在的短路)。另外，溝槽510-517和590-596的尺寸約等于臨界尺寸。因此，除了完成間隔-減半目標，溝槽510-517和590-596可圖案化很小的部件。如上所述，可以看出關(guān)于圖9-圖11所述的實施例提供的一個優(yōu)點就是更高效和便宜的圖案化工藝?？墒褂脺喜?10-517和590-596圖案化晶圓且不需要“線-末端剪切” 且它們可以達到上述討論的間隔圖案化技術(shù)的相同目標。關(guān)于圖9-圖11所討論的實施例提供的另一個優(yōu)點是消除了“消失大圖案”問題。 如圖11所示，大圖案518可變?yōu)榇鬁喜?18，但是在較小溝槽510-517形成之后，大圖案518 仍然保持其原始形狀和幾何圖形?？衫贸练e工藝填充大溝槽518從而在移除間隔570之后產(chǎn)生大圖案。換句話說，可通過“反轉(zhuǎn)工藝”還原圖案518。如上所述，可使用所述大圖案 518圖案化對準標記、I/O器件或其部分。圖12-圖13示出了其它示例示出是怎樣使用假鍍圖案解決“線-末端”剪切問題。 圖12-圖13為在圖案化的各個階段的一部分半導體晶圓700的示意性局部頂層視圖。參照圖12，在晶圓700上形成多個圖案710-720。每個圖案710-720都包括本實施例的光刻膠材料但是也可包括可替換實施例中的其它材料。圖案710-714是所需要的圖案，其也可被稱為器件圖案。例如，稍后可使用圖案 710-714形成線(如柵極線)或溝槽(如用于金屬互連線的溝槽)。圖案715-720為假鍍圖案且可用于幫助消除“線-末端剪切”問題。間隔730-740分別圍繞圖案710-720形成。在一種方式中選擇假鍍圖案715-720的布置/位置使得間隔730-740限定溝槽 750-754。例如限定溝槽750-7M的邊界的間隔與相鄰的間隔融合，或至少與相鄰的間隔接觸。這保證不會不慎形成不需要的孔或開口。更詳細地說，通過間隔735(限定上邊界)、 732(限定下邊界)、736(限定左邊界)以及730(限定右邊界)。同樣地，通過間隔735、 733,730和731形成溝槽751 ；通過間隔735,734,731和737形成溝槽752 ；通過間隔730、 740,732和733形成溝槽753 ；通過間隔731、740、733和734形成溝槽754。稍后將結(jié)合圖 14A-圖14E詳細討論管理假鍍圖案的布置的設計規(guī)則。再參照圖12，每個圖案710-715都具有橫向的尺寸770且每個溝槽750-7M都具有橫向的尺寸775。在X-方向上測量橫向尺寸770和775且每個尺寸可接近與半導體制造技術(shù)代相關(guān)的臨界尺寸。在實施例中，橫向尺寸770和775基本相等，且溝槽750-7M分別沿著Y-方向與圖案712、710、713、711和714對齊?，F(xiàn)參考圖13，移除了圖案710-720。因此，圖案710-720成為了溝槽710-720。溝槽710-714為所需要的溝槽，之后其可用于形成其下層中的溝槽圖案。溝槽715-720為假鍍溝槽，之后其可用于或不用于圖案化任何東西。
現(xiàn)可以看出溝槽750和712看起來像是將一個單獨的溝槽從中間切斷從而形成的兩個溝槽。溝槽710和753、溝槽751和713、溝槽711和754以及溝槽752和714也是類似的情況。在傳統(tǒng)工藝中，也需要額外的掩模以切斷線/溝槽圖案為兩個(或更多)獨立的線/溝槽圖案。該額外的掩?？蔀榕c用于實施“線-末端剪切”的掩模一樣的掩模。在對比中，這里將假鍍圖案715-720形成從而使得它們的間隔735-740接觸或融合到圖案710-714的間隔730-7 中。因此這些間隔730-740“限制”溝槽750-754?！熬€-末端”問題在這種方式中被消除。另外，不需要額外的掩模以切斷這些溝槽。這意味著在只使用單一圖案化工藝的預期方式中只需要單一掩模以圖案化晶圓700。圖14A-14E幫助說明了一些關(guān)于假鍍圖案和間隔(以上參照圖9_圖13討論過) 的形成的設計規(guī)則。參照圖14A，示出了示例性多邊形800-802的頂層視圖。多邊形800-802 為用于形成預期線/溝槽圖案的布局形狀。據(jù)了解布局可能包括多個與多邊形800-802相似的多邊形，盡管它們可能形狀不同。其中一個設計規(guī)則是對于圍繞多邊形800-802融合的間隔來說，相鄰多邊形之間的間隔應該小于或等于間隔側(cè)壁厚度的兩倍。在圖14A中，指定間隔側(cè)壁厚度為數(shù)字810，且指定相鄰多邊形之間的間隔為數(shù)字815。所述設計規(guī)則保證間隔不會形成不想要的空開口 /孔，而是形成預期的溝槽開口。參照圖14B，示出了示例性多邊形820-8M的頂層視圖。將要圍繞820_擬4形成的間隔(未示出)將會導致示例性溝槽830和831 (圖14B將它們的邊界示出為點線)的形成。圖14B示出的一些設計規(guī)則包括 較小的多邊形(如多邊形820-821)具有與臨界尺寸目標(與半導體制造技術(shù)代相關(guān))基本相同的尺寸。在圖14B中指定所述尺寸為數(shù)字840。在實施例中，尺寸840可在約20nm到約40nm的范圍內(nèi)。 間隔側(cè)壁厚度也與臨界尺寸目標(與半導體制造技術(shù)代相關(guān))基本相同。換句話說，間隔側(cè)壁厚度可能與多邊形的尺寸840相等。在圖14B中指定間隔側(cè)壁厚度為數(shù)字 841。 相鄰多邊形之間的間隔小于或等于間隔側(cè)壁厚度841或多邊形尺寸840的約四倍。在圖14B中指定間隔為數(shù)字842。在實施例中，間隔842在約80nm到約160nm的范圍內(nèi)。如圖14B所示，多變形820-824的延伸包圍溝槽830-831。延伸可能在約20nm到約40nm的范圍內(nèi)。也就是說間隔側(cè)壁厚度在約20nm到約40nm范圍內(nèi)。圖14C示出了符合上述設計規(guī)則的合適布局的一部分。如圖14C所示，溝槽855 完全包圍溝槽850而不留下不需要的孔或開口。每個圖14D-圖14E示出了不符合上述設計規(guī)則的不合適的布局的一部分。如圖 14D所示，間隔860形成溝槽865，但是只需要較小的溝槽870。換句話說，溝槽865包括并且大于所需的溝槽870。結(jié)果，圖14D中示出的不合適的布局產(chǎn)生了不需要的開口 /孔。參照圖14E，當不應該形成溝槽時，間隔880形成溝槽885。因此，整個溝槽885為不需要的孔/開口。圖14D-14E中示出的不合適的布局違背了設計規(guī)則且可能引起制造中的問題，因此應該避免?？梢岳斫鈭D2-圖13中示出的實施例和以上所述僅僅是本發(fā)明包含主旨的示例。 可以實施其它不同地進行溝槽形成工藝的實施例。例如在可替換的實施例中，可使用附加的假鍍圖案或不同形狀的假鍍圖案來幫助限定溝槽的邊界。也可與圖9-圖13所示實施例一起實施和實現(xiàn)消除上述參照圖2-圖8所述“消失大圖案”問題的技術(shù)。本發(fā)明的一個更寬泛的形式包括對準標記。對準標記包括多個亞分辨率元件。每個亞分辨率元件具有尺寸。所述尺寸是可被對準工藝中的對準信號檢測到的最小分辨率的函數(shù)。本發(fā)明的另一個更寬泛的形式包括半導體器件。所述半導體器件包括形成在半導體晶圓上的第一圖案。第一圖案在第一方向上延伸。所述半導體器件包括形成在晶圓上的第二圖案。第二圖案在第一方向上延伸，并且在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一距離將第二圖案與第一圖案分離。所述半導體器件包括形成在晶圓上的第三圖案。 通過在第一方向上測量的第二距離將第三圖案與第一圖案分離。通過在第一方向上測量的第三距離將第三圖案與第二圖案分離。第一距離約等于第三距離。第二距離小于第一距離的兩倍。本發(fā)明的又一更寬泛的形式包括一種方法。所述方法包括在晶圓上形成第一圖案。所述第一圖案在第一方向上延伸。所述方法包括在晶圓上形成第二圖案。第二圖案在第一方向上延伸，并且通過在與第一方向垂直的第二方向上測量的第一距離將第二圖案與第一圖案分離。所述方法包括在晶圓上形成第三圖案。通過在第一方向上測量的第二距離將第三圖案與第一圖案分離。通過在第一方向上測量的第三距離將第三圖案與第二圖案分離。第一距離約等于第三距離；且第二距離小于第一距離的兩倍。上面論述了若干實施例的部件，使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以更好地理解以下的詳細描述。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應該理解，可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎來設計或更改其他用于達到與這里所介紹實施例相同的目的和/或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點的處理和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也應該意識到，這種等效構(gòu)造并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進行多種變化、替換以及改變。
權(quán)利要求
1.一種對準標記包括 多個亞分辨率元件； 其中每個所述亞分辨率元件具有的尺寸為能被對準工藝中使用的對準信號檢測到的最小分辨率的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對準標記，其中所述每個亞分辨率元件的所述尺寸小于能被所述對準信號檢測到的所述最小分辨率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對準標記，其中在晶圓上形成所述對準標記，并且其中每個所述亞分辨率元件包括被間隔膜包圍的開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對準標記，其中所述間隔膜的厚度約等于光刻技術(shù)產(chǎn)生的最小臨界尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對準標記，其中所述亞分辨率元件包括所述亞分辨率元件的第一分組和所述亞分辨率元件的第二分組；在所述第一分組中的每個所述亞分辨率元件基本沿第一方向延伸且所述每個亞分辨率元件具有在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一尺寸；在所述第二分組中的每個所述亞分辨率元件基本沿所述第二方向延伸且每個所述亞分辨率元件具有在所述第一方向上測量的第二尺寸；以及所述第一尺寸和所述第二尺寸都小于能被所述對準信號檢測到的所述最小分辨率。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對準標記，其中至少一部分所述亞分辨率元件相互基本均勻地隔開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對準標記，其中每個所述亞分辨率元件的所述尺寸約等于光刻技術(shù)發(fā)生的最小臨界尺寸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對準標記，其中 在光掩模上形成所述對準標記；以及每個所述亞分辨率元件的所述尺寸小于能被所述對準信號檢測到的所述最小分辨率的X倍，當對準標記的圖像從光掩模轉(zhuǎn)印到晶圓時，X測量尺寸縮小。
9.一種半導體器件，包括形成在半導體晶圓上的第一圖案，所述第一圖案沿第一方向延伸； 形成在所述晶圓上的第二圖案，所述第二圖案沿所述第一方向延伸并與所述第一圖案分離在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一距離；以及形成在所述晶圓上的第三圖案，所述第三圖案與所述第一圖案分離在所述第一方向上測量的第二距離，所述第三圖案與所述第二圖案分離在所述第一方向上測量的第三距離； 其中所述第一距離約等于所述第三距離；以及所述第二距離小于兩倍的所述第一距離。
10.一種方法，包括在晶圓上形成第一圖案，所述第一圖案沿第一方向延伸；在所述晶圓上形成第二圖案，所述第二圖案沿所述第一方向延伸并與所述第一圖案分離在垂直于所述第一方向的第二方向上測量的第一距離；以及在所述晶圓上形成第三圖案，所述第三圖案與所述第一圖案分離在所述第一方向上測量的第二距離，所述第三圖案與所述第二圖案分離在所述第一方向上測量的第三距離； 其中；所述第一距離約等于所述第三距離；以及所述第二距離小于兩倍的所述第一距離。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有多個亞分辨率元件的對準標記。每個亞分辨率元件具有小于能被對準工藝中的對準信號檢測到的最小分辨率的尺寸。也提供了一種其上具有第一、第二和第三圖案的半導體晶圓。第一和第二圖案在第一方向上延伸，以及第三圖案在垂直于第一方向的第二方向上延伸。通過在第二方向上測量的第一距離將第二圖案與第一圖案分離。通過在第一方向上測量的第二距離將第三圖案與所第一圖案分離。通過在第一方向上測量的第三距離將第三圖案與第二圖案分離。第一距離約等于第三距離。第二距離小于第一距離的兩倍。本發(fā)明同樣涉及了一種多邊緣的圖案化。
文檔編號H01L23/544GK102420215SQ20111029459
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者劉如淦, 張雅惠, 林本堅, 歐宗樺, 謝艮軒, 謝銘峰 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司