厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種應(yīng)用于厚外延工藝中的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Super junct1n MOSFET (超結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管)是一種創(chuàng)新型的耐壓器件，其克服了傳統(tǒng)MOSFET的“硅極限”(Silicon Limit)，有效地解決了導(dǎo)通電阻和擊穿電壓的矛盾。超結(jié)(Super junct1n)結(jié)構(gòu)一般采用外延層生長和硼離子注入來實現(xiàn)，為了獲得低導(dǎo)通電阻和高擊穿電壓，需要提高P-區(qū)的深度，即增加外延厚度。新一代的SJ MOSFET所需外延層厚度達(dá)20?40 μ m。
[0003]外延常常產(chǎn)生薄霧、滑移線、層錯、穿刺等缺陷，這些缺陷對光刻對準(zhǔn)有很大的影響。低厚度(ΙΟμπι以下)的外延層對光刻標(biāo)記的影響屬于可接受范圍，還能滿足光刻對準(zhǔn)需求。但新一代SJ MOSFET中20?40 μ m的厚外延層會使得光刻對準(zhǔn)標(biāo)記產(chǎn)生非常嚴(yán)重地畸變甚至消失而完全無法對準(zhǔn)(如圖1所示)，因此如何改善厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記問題成為關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，它可以提尚光刻對準(zhǔn)的精度。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，步驟包括:
[0006]I)在硅襯底表面沉積介質(zhì)膜，刻蝕形成光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；所述介質(zhì)膜與硅襯底的刻蝕比不同，介質(zhì)膜上外延的生長速率與硅襯底上外延的生長速率的比值在1:200以下；
[0007]2)刻蝕掉光刻對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域以外的介質(zhì)膜，并在光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊的硅襯底上刻蝕出溝槽，形成一個帶有光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階；
[0008]3)在硅襯底上刻蝕出溝槽，并進(jìn)行選擇性外延填充，在溝槽內(nèi)填入第一外延；
[0009]4)選擇性外延生長，在娃襯底上形成厚度為20?40 μm的第二外延。
[0010]步驟I)所述介質(zhì)膜的材料包括氧化硅或氮化硅，較佳的，介質(zhì)膜中可以摻雜硼或磷等雜質(zhì)。介質(zhì)膜的厚度根據(jù)最終的外延厚度要求并結(jié)合步驟2)中刻蝕硅襯底的深度確定，較佳的厚度為2?10 μ m。
[0011]步驟2)所述臺階的寬度比劃片槽小，長度根據(jù)光刻對準(zhǔn)標(biāo)記尺寸定義，通常長度為400 μπι以上；臺階高度根據(jù)最終的外延厚度要求，通過調(diào)整介質(zhì)膜厚度和光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊硅襯底的刻蝕深度確定。
[0012]步驟2)所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊溝槽的寬度和深度根據(jù)最終的外延厚度確定，較佳的為0.5?10 μ m。
[0013]本發(fā)明通過在厚外延層工藝之前，制作一個帶有光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階(臺階材料為外延難以生長的介質(zhì)材料)，通過刻蝕介質(zhì)膜和光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊區(qū)域的硅基體來調(diào)整臺階高度，并利用選擇性外延使得厚外延工藝之后，光刻對準(zhǔn)標(biāo)記上無外延材料覆蓋，如此消除了厚外延工藝對光刻標(biāo)記的影響，提高了后續(xù)層次光刻對準(zhǔn)的精確度。
【附圖說明】
[0014]圖1是常規(guī)厚外延工藝中的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記產(chǎn)生畸變影響對準(zhǔn)的示意圖。其中，(a)圖為(b)圖中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域的局部放大圖。
[0015]圖2?圖6是本發(fā)明的厚外延工藝中的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作流程示意圖。
[0016]圖7是本發(fā)明的厚外延工藝中的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域的俯視圖。
【具體實施方式】
[0017]為對本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)與功效有更具體的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖，詳述如下:
[0018]本發(fā)明的厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，具體包括如下步驟:
[0019]步驟1，在硅襯底表面沉積一層較厚的介質(zhì)膜，并刻蝕形成光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，如圖2所示。
[0020]所述介質(zhì)膜的材料要求與硅襯底具有不同的刻蝕比(要求刻蝕比在5:1以上，后續(xù)刻蝕臺階時，硅襯底不會被刻蝕)，同時，要求介質(zhì)膜為外延難以生長的材料(介質(zhì)膜上外延的生長速率與硅襯底上外延的生長速率的比值通常要求在1:200以下)。介質(zhì)膜的材料可以是半導(dǎo)體制造中常用的氧化物(例如S12)、氮化物等材料，也可以在介質(zhì)膜中摻雜
B,P等雜質(zhì)材料以改善外延生長中的選擇比。介質(zhì)膜的厚度依據(jù)最終的外延厚度要求并結(jié)合步驟2中刻蝕硅襯底的深度確定，可以達(dá)到2?10 μπι。
[0021]步驟2，刻蝕去除光刻對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域以外的介質(zhì)膜，并在光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊的硅襯底上刻蝕出溝槽，形成一個帶有光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階，如圖3所示。
[0022]所述臺階尺寸如圖7所示，寬度要求比劃片槽小，長度根據(jù)光刻對準(zhǔn)標(biāo)記尺寸定義，至少需要400 μπι，臺階高度根據(jù)最終外延厚度需求，通過介質(zhì)膜厚度和光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊區(qū)域刻蝕深度結(jié)合調(diào)整。
[0023]在光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周圍刻蝕溝槽的目的在于能完全保證經(jīng)過超厚外延工藝后，光刻對準(zhǔn)標(biāo)記臺階處無外延覆蓋。溝槽的寬度和深度根據(jù)最終覆蓋厚外延層的厚度確定，通常都較大，可以選擇0.5?ΙΟμπι。
[0024]步驟3，在硅襯底上刻蝕形成溝槽，并進(jìn)行選擇性外延填充，在溝槽內(nèi)填入第一外延，如圖4所示。
[0025]步驟4，進(jìn)行選擇性厚外延生長，在硅襯底上形成第二外延(即厚外延)，如圖5所示。所述第二外延的厚度為20?40 μ m，可以通過一次或多次成長形成。
[0026]由于介質(zhì)膜外延生長速率明顯低于硅襯底外延生長速率，因此，步驟3、4中的選擇性外延生長，僅會在硅襯底表面生長外延(半導(dǎo)體制造中，通常使用Cl或F系氣體作為刻蝕氣體的外延生長工藝可以保證S12上幾乎不生長外延層)。
[0027]步驟5，利用光刻對準(zhǔn)標(biāo)記實現(xiàn)后續(xù)制程，如圖6所示。由于光刻對準(zhǔn)標(biāo)記未被任何外延層覆蓋，因此，在經(jīng)過20?40 μ m厚的外延工藝后，光刻對準(zhǔn)標(biāo)記仍能實現(xiàn)光刻精確對準(zhǔn)，從而徹底解決了外延生長對光刻標(biāo)記的影響。
【主權(quán)項】
1.厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，其特征在于，步驟包括: 1)在硅襯底表面沉積介質(zhì)膜，刻蝕形成光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；所述介質(zhì)膜與硅襯底的刻蝕比在5:1以上，介質(zhì)膜上外延的生長速率與硅襯底上外延的生長速率的比值在1:200以下； 2)刻蝕掉光刻對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域以外的介質(zhì)膜，并在光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊的硅襯底上刻蝕出溝槽，形成一個帶有光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階； 3)在硅襯底上刻蝕出溝槽，并進(jìn)行選擇性外延填充，在溝槽內(nèi)填入第一外延； 4)選擇性外延生長，在娃襯底上形成厚度為20?40μm的第二外延。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I)所述介質(zhì)膜的材料包括氧化硅或氮化娃。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟I)所述介質(zhì)膜摻雜有硼或磷。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟I)所述介質(zhì)膜的厚度根據(jù)最終的外延厚度要求并結(jié)合步驟2)中刻蝕硅襯底的深度確定。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，步驟I)所述介質(zhì)膜的厚度為2?10μ m。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)所述臺階的寬度比劃片槽小，長度根據(jù)光刻對準(zhǔn)標(biāo)記尺寸定義；臺階高度根據(jù)最終的外延厚度要求，通過調(diào)整介質(zhì)膜厚度和光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊硅襯底的刻蝕深度確定。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，步驟2)所述臺階的長度為400μ m以上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊溝槽的寬度和深度根據(jù)最終的外延厚度確定。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟2)所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊溝槽的寬度和深度為0.5?10 μ m。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種厚外延工藝中光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的制作方法，步驟包括：1)硅襯底表面沉積介質(zhì)膜，刻蝕光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；介質(zhì)膜與硅襯底刻蝕比在5:1以上，介質(zhì)膜與硅襯底外延生長速率比值在1:200以下；2)刻蝕掉光刻對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域以外的介質(zhì)膜，并在光刻對準(zhǔn)標(biāo)記周邊的硅襯底上刻蝕出溝槽，形成帶有光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階；3)硅襯底上刻蝕溝槽，選擇性外延填充，在溝槽內(nèi)填入第一外延；4)選擇性外延生長，在硅襯底上形成厚20～40μm的第二外延。本發(fā)明通過在厚外延層工藝之前，制作一個帶有光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的臺階，并利用選擇性外延使厚外延工藝之后，光刻對準(zhǔn)標(biāo)記無外延材料覆蓋，如此消除了厚外延工藝對光刻標(biāo)記的影響，提高了后續(xù)層次對準(zhǔn)的精度。
【IPC分類】H01L23/544
【公開號】CN105047647
【申請?zhí)枴緾N201510426779
【發(fā)明人】王輝
【申請人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月20日