一种光刻对准方法、MIM电容器的形成方法及MIM电容器与流程

本发明涉及半导体制造，具体涉及一种光刻对准方法、mim电容器的形成方法及mim电容器。

背景技术：

1、在半导体制造工艺中，mim（金属-绝缘体-金属）电容器广泛应用于高密度集成电路，其通过在两层金属电极之间夹一层绝缘材料（如氧化物或氮化物）形成电容结构。mim电容器的制作通常涉及多次光刻工艺，每次光刻均需要与前层图形进行精确对准。一般通过第一次光刻和刻蚀在衬底上形成第一层器件图形的同时，也形成对位标记，供后续光刻对准使用。

2、然而，在实际工艺过程中，随着mim电容器各层结构的依次沉积（如介质隔离层3、下极板金属层4、电容介质层5、上极板金属层6），对位标记上方会逐渐覆盖多层介质层和金属层。当覆盖在对位标记上的薄膜层达到一定数量和厚度时，在这些薄膜层上方进行对准时，由对位标记返回的对准信号变得很弱，这会严重影响晶圆对准的精确度，进而影响最终形成的半导体器件的性能。尤其是mim电容器的上下极板均为金属材料，对光刻对准信号光具有较强的吸收作用，对准信号难以穿透金属层，导致无法取得有效的对准信号，增加了晶圆对准失效的风险。

3、现有技术中，通常通过优化光刻设备的对准算法或增大对准信号功率来尝试解决上述问题，但这些方法受限于设备硬件能力且效果有限。此外，也有方案尝试在对位标记上方保留透明介质层以维持信号传输，但当金属层覆盖后，信号衰减问题依然无法根本解决。因此，现有技术在处理多层金属和介质堆叠结构中的对位标记对准问题时，仍存在对准信号弱、对准精度低、晶圆对准失效风险高等缺陷。因此，急需开发一种能够在对位标记上方沉积金属层前有选择地去除覆盖层以强化信号、具备逐层重复暴露标记的工艺兼容性、且不增加额外光刻层数的对位标记形成方法，以解决现有技术中对准信号弱、对准精度低、晶圆对准失效风险高等问题，满足先进制程对高精度光刻对准和工艺稳定性的需求。

技术实现思路

1、本发明提供了一种光刻对准方法、mim电容器的形成方法及mim电容器，通过在形成mim电容器各层的过程中，有选择地去除对位标记正上方的光刻胶及等离子体增强氧化物层，使第一对位标记2重新暴露，并以暴露后的标记作为后续光刻的对准基准。该方法减少了入射对准信号光在穿过介质层时发生的散射和衰减，增强了返回的对准信号强度，使得对位标记形貌更清晰，对准精度更高，有效降低了晶圆对准失效的风险性。

2、本发明采用的一个技术方案是：

3、第一方面，本发明提供一种光刻对准方法，包括以下步骤：

4、s1、提供基底，所述基底上已形成有第一对位标记；

5、s2、在所述基底上形成第一材料层；

6、s3、去除所述第一对位标记上方的部分所述第一材料层，使所述第一对位标记的上表面暴露；在所述基底上形成第二光刻胶层，以暴露后的所述第一对位标记作为对准基准进行光刻对准。

7、还包括步骤s4：对所述第二光刻胶层进行曝光、显影处理，形成图形化的第二光刻胶层；

8、以所述图形化的第二光刻胶层为刻蚀掩模，对所述第一材料层进行刻蚀。

9、重复执行步骤s2至s4，依次形成多个不同的第一材料层并进行刻蚀。以基底上原始的第一对位标记为基准，避免多次套刻时累积对准误差，提升多层图形化整体对准精度。

10、在步骤s2中，去除所述第一对位标记上方的部分所述第一材料层的过程包括：在所述第一材料层上形成第一光刻胶层；

11、以所述第一对位标记为基准进行对准，对所述第一光刻胶层进行曝光、显影处理，以去除所述第一对位标记正上方的所述第一光刻胶层，形成图形化的第一光刻胶层；

12、以所述图形化的第一光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第一材料层，直至所述第一对位标记的上表面暴露。通过光刻胶图形化精确开窗，再以刻蚀方式暴露标记，为后续对准提供清晰可靠的参考面。

13、所述第一材料层为底部介质隔离层、金属层或电容介质层。该方法可灵活适用于多种功能层（隔离、导电或介电），兼顾不同材料体系的刻蚀兼容性，具有广泛工艺适用性。

14、第二方面，一种mim电容器的形成方法，包括以下步骤：

15、s10、提供基底，所述基底上已形成有第一对位标记；

16、s20、在所述基底上形成第一材料层，所述第一材料层为底部介质隔离层；

17、s30、采用如第一方面中任一项所述的光刻对准方法，对所述第一材料层为底部介质隔离层时的所述基底进行对准后，对所述底部介质隔离层进行图形化刻蚀；

18、s40、在所述基底上形成第一材料层，所述第一材料层为下极板金属层；

19、s50、采用如第一方面中任一项所述的光刻对准方法，对所述第一材料层为下极板金属层时的所述基底进行对准后，对所述下极板金属层进行图形化刻蚀；

20、s60、在所述基底上形成第一材料层，所述第一材料层为电容介质层；

21、s70、采用如第一方面中任一项所述的光刻对准方法，对所述第一材料层为电容介质层时的所述基底进行对准后，对所述电容介质层进行图形化刻蚀；

22、s80、在所述基底上形成第一材料层，所述第一材料层为上极板金属层；

23、s90、采用如第一方面中任一项所述的光刻对准方法，对所述第一材料层为上极板金属层时的所述基底进行对准后，对所述上极板金属层进行图形化刻蚀，形成所述mim电容器。各功能层均以同一基底标记对准，保证电容上下极板及介质层间位置高度重合，有效降低漏电并提升电容值均匀性。

24、所述方法用于制造mim电容器，其中所述第一材料层选自mim电容器的下极板金属层、电容介质层或上极板金属层。

25、所述底部介质隔离层包括氧化硅材料，所述下极板金属层包括铜或铝，所述电容介质层包括氧化硅材料，所述上极板金属层包括铜或铝。选用常见工艺兼容材料（氧化硅、铜、铝），便于集成于标准半导体产线，同时保证刻蚀选择比良好，减少对标记的损伤。

26、所述第一对位标记为导电材料。

27、第三方面，一种mim电容器，根据第二方面中任一项所述的mim电容器的形成方法得到。因制备过程各层均实现高精度对准，所得电容器具有优异的电极正对面积一致性、介质层厚度均匀性，从而获得更稳定的电容值和更高的击穿电压可靠性。

28、本发明相对于现有技术，有益效果在于，1、显著增强对位标记信号强度，提高对准精度：去除对位标记正上方的覆盖层，使第一对位标记重新暴露，入射对准信号光无需穿透厚厚的介质层和金属层即可直接由标记返回，避免了信号散射和吸收，从而获得清晰、稳定的对准信号，显著提高了套刻精度，降低了对准失效的概率，提升了工艺稳定性和产品良率。2、第二次光刻在图形化功能层的同时，还同步刻蚀出通往第一对位标记的互连开口，最终填充金属后形成垂直互连结构。该方法将“强化对准”与“互连形成”合二为一，避免了单独制作互连通孔的额外光刻步骤，进一步简化了工艺。3、适用性强，可推广至其他多层薄膜堆叠工艺。仅适用于mim电容器的制造，还可推广至任何需要在对位标记上方逐层沉积介质和金属的功能层图形化工艺中。