應(yīng)用于外延工藝的光刻標記及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于外延工藝的光刻標記及方法，光刻標記被放置在介質(zhì)材料中，且任何一個外邊界或外界面均被外延難以生長的保護層所包圍。本發(fā)明將光刻標記徹底和硅材料隔絕，徹底解決了外延生長對光刻標記的影響。
【專利說明】應(yīng)用于外延工藝的光刻標記及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微電子芯片制造領(lǐng)域中的半導(dǎo)體制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體制造中的外延工藝是一種常見的成膜工藝。但在外延成長時，圖形畸變是比較常見的一種現(xiàn)象。而圖形畸變會影響后續(xù)的光刻對準精度，從而制約光刻的套刻精度，限制了小尺寸外延器件的開發(fā)和制造。如何避免或降低外延生長時產(chǎn)生的圖形畸變量，對于提高光刻套刻精度，有非常重要的意義。
[0003]常見的外延工藝前的對準標記通常采用直接刻蝕硅基板產(chǎn)生，因此其受外延畸變影響很大，因此其對準精度通常比較低。
[0004]為了解決外延生長后的圖形對準問題，一些新的方法被提出來，主要思想為在對準標記中填充一些保護材料，使外延生長時，光刻標記區(qū)域不生長外延層，或通過外延后，利用保護層作為刻蝕終止層，刻蝕其上的外延材料，形成對準標記。
[0005]利用上述方法后可以明顯改善外延對光刻標記的影響，但是在外延生長厚度很厚，或外延選擇性不是很好的情況下，即保護層上外延成長速率依然比較高的情況下，效果并不理想，如圖1、2所表示。因為即使是選擇性外延生長，在硅襯底上通常生成單晶硅，而在其他材料上為多晶硅。在硅和其他材料的交界面，硅襯底上成長的單晶硅和其他材料上生長的多晶硅的交界面將展寬，并從硅襯底向其他材料區(qū)域延伸。而此時因為光刻標記外邊界和界面依然存在硅材料，因此當外延生長速率較快，生長厚度較厚，或選擇比不高時，從硅襯底上長成的單晶硅會向光刻標記區(qū)域延伸，導(dǎo)致光刻標記會無法形成或形成不好，導(dǎo)致測量結(jié)果不準確。
[0006]在傳統(tǒng)方法中，雖然利用保護層降低光刻標記受外延工藝的影響，但因為整個對準標記依然存在和硅接觸的部分，且光刻標記上的保護材料依然會隨工藝變化被外延覆
至Jhl o
[0007]同樣，所有利用硅和其他材料的交界面形成的光刻標記，同樣會被外延生長的這一特性所影響。因此要徹底解決外延工藝對光刻標記的影響，就必須利用非硅材料來形成，并隔絕光刻標記和硅材料的接觸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，它可以將光刻標記徹底和硅材料隔絕，徹底解決了外延生長對光刻標記的影響。
[0009]為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，光刻標記被放置在介質(zhì)材料中，且任何一個外邊界或外界面均被外延難以生長的保護層所包圍。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:將光刻標記徹底和硅材料隔絕，徹底解決了外延生長對光刻標記的影響。
[0011]外延生長時很難在保護層上生長，生長速率與襯底層上的生長速率相比較小。[0012]保護層可以氧化物或者氮化物。
[0013]外延成長后，介質(zhì)層與非介質(zhì)層上外延生長厚度差> 200埃。
[0014]整個光刻標記均被介質(zhì)層區(qū)域包圍。
[0015]本發(fā)明還提供了一種產(chǎn)生應(yīng)用于外延工藝的光刻標記的方法，包括以下步驟:步驟1、刻蝕硅基板形成一個面積較大的溝槽；步驟2、沉積或通過熱氧化在溝槽中填充介質(zhì)材料，形成光刻標記的基底；步驟3、在基底區(qū)域內(nèi)刻蝕介質(zhì)層形成光刻標記。
[0016]步驟2中的介質(zhì)層刻蝕深度≥500埃。
[0017]步驟3中的介質(zhì)層刻蝕深度> 200埃，且小于后續(xù)外延生長厚度的1/2X選擇比，選擇比為介質(zhì)層與非介質(zhì)層區(qū)域外延生長厚度的比率。
[0018]光刻標記禁止區(qū)域>外延生長時從硅區(qū)域向介質(zhì)區(qū)域延伸長度的2倍以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0020]圖1A本發(fā)明與傳統(tǒng)光刻標記斷面比較圖；
[0021]圖1B本發(fā)明與傳統(tǒng)光刻標記光顯比較圖；
[0022]圖2本專利光刻標記的版圖設(shè)計圖；
[0023]圖3光刻標記形成過程示意圖。
【具體實施方式】
[0024]本發(fā)明所述的一種應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，光刻標記被放置在介質(zhì)材料中，且任何一個外邊界或外界面均被外延難以生長的材料所包圍。
[0025]其實現(xiàn)方式包含兩部分，版圖實現(xiàn)與工藝流程。
[0026]其版圖實現(xiàn)如圖2所表示。構(gòu)成一個介質(zhì)層基底區(qū)域，通過光罩I實現(xiàn)。構(gòu)成光刻標記圖形，通過光罩2實現(xiàn)，圖形包含兩部分，光刻標記區(qū)域與光刻標記本身。光刻標記區(qū)域非真實形成的圖形，只是用來標記光刻標記形成的區(qū)域，保證光刻標記與介質(zhì)層基底區(qū)域之間形成一個禁止區(qū)域，其尺寸大小滿足光刻標記禁止區(qū)域 > 外延生長時從硅區(qū)域向介質(zhì)區(qū)域延伸長度的2倍以上。其中外延生長時從硅區(qū)域向介質(zhì)區(qū)域延伸長度通過工藝中測量表征。光刻標記本身為光罩2上的真實圖形，其類型可以是對準標記(埃lignment m埃rk),套刻精度測量標記的外框或內(nèi)框(out box/inner box in Overl埃y m埃rk),關(guān)鍵尺寸測量標記(CD m埃rk)或其他類型的應(yīng)用于光刻工藝測量或表征的圖形。光刻標記本身處于光刻標記區(qū)域內(nèi)，不得進入光刻標記禁止區(qū)域
[0027]其工藝流程如圖3所表示
[0028]步驟1、使用光罩I通過光刻，刻蝕硅基板定義介質(zhì)層基底區(qū)域
[0029]步驟2、在介質(zhì)層基底區(qū)域通過沉積或熱氧化填充介質(zhì)材料，形成光刻標記的基底區(qū)域
[0030]步驟3、使用光罩2通過光刻，刻蝕基底區(qū)域內(nèi)介質(zhì)層形成光刻標記。
[0031]所使用介質(zhì)層基底區(qū)域材料通常為外延生長時很難在保護層上生長或生長速率與襯底層有明顯不同(一般襯底層為硅)。
[0032]為工藝簡便起見，保護層可以是半導(dǎo)體制造中常用的氧化物或者氮化物，也可以使用其他具有相同特征的材料。通常為S102，也可以摻雜B，P等雜質(zhì)材料以改善其在外延生長中的選擇比。
[0033]其生長速率與襯底層有明顯不同的主要特征在于外延成長后，介質(zhì)層與非介質(zhì)層上外延生長厚度差≥ 200埃，通常對于使用CL或F系氣體作為刻蝕氣體的硅外延生長工藝，可以保證在S102上幾乎不生長硅外延層。
[0034]步驟I中的介質(zhì)層刻蝕深度≥500埃。但通常都較深，可以選擇0.5~10um。對于存在深溝槽刻蝕(刻蝕硅基板，且深度≥ 1um)的工藝，可以使用深溝槽刻蝕實現(xiàn)
[0035]步驟2填充介質(zhì)材料后，可以追加一步回刻或CMP工藝，去除介質(zhì)層基底區(qū)域以外的硅襯底上的介質(zhì)材料，保證后續(xù)外延生長可以直接在硅襯底上進行。但必須保證介質(zhì)層基地區(qū)域的介質(zhì)膜不低于硅襯底，或兩者高度差〈500埃
[0036]步驟3中的刻蝕為介質(zhì)層刻蝕，必須保證光刻標記底部與硅襯底間有充分的介質(zhì)層隔離，其殘留介質(zhì)層厚度≥1000埃。
[0037]步驟3中的刻蝕深度≥200埃即可，效果較好的可以為500埃~1500埃。并可以在此深度基礎(chǔ)上追加測量波長的整數(shù)倍或整數(shù)倍的一半。比如測量波長為6328埃的紅光，則可以深度在500~1500?；A(chǔ)上增加6328?；?328埃一半即3164埃的整數(shù)倍。
[0038]步驟3中的刻蝕深度不能太大，因為外延工藝如果硅和介質(zhì)材料選擇比太高，則刻蝕氣體流量很多，沉積速度較慢，此時為了提高沉積速度，會選擇降低選擇比，介質(zhì)層上依然會生長部分外延材料，此時必須保證外延材料不能填充光刻標記區(qū)域。因此步驟3亥Ij蝕深度需要小于且小于后續(xù)外延生長厚度的1/2X選擇比，選擇比為介質(zhì)層與非介質(zhì)層區(qū)域外延生長厚度的比率。保證光刻標記內(nèi)不會被外延完全填充，且版圖設(shè)計時光刻標記尺寸也要小于后續(xù)外延生長厚度的1/2X選擇比。
[0039]本專利方法中，將光刻標記徹底和硅材料隔絕，徹底解決了外延生長對光刻標記的影響。
[0040]本發(fā)明并不限于上文討論的實施方式。以上對【具體實施方式】的描述旨在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當被認為落入本發(fā)明的保護范圍。以上的【具體實施方式】用來揭示本發(fā)明的最佳實施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實施方式以及多種替代方式來達到本發(fā)明的目的。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，光刻標記被放置在介質(zhì)層中，且任何一個外邊界或外界面均被外延難以生長的介質(zhì)層所包圍。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，外延生長時很難在介質(zhì)層上生長，生長速率與襯底層上的生長速率相比較小。
3.如權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，介質(zhì)層可以氧化物或者氮化物。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，外延成長后，介質(zhì)層與非介質(zhì)層上外延生長厚度差> 200埃。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，整個光刻標記均被介質(zhì)層區(qū)域包圍。
6.一種產(chǎn)生應(yīng)用于外延工藝的光刻標記的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、刻蝕硅基板形成一個面積較大的溝槽； 步驟2、沉積或通過熱氧化在溝槽中填充介質(zhì)層，形成光刻標記的基底； 步驟3、在基底區(qū)域內(nèi)刻蝕介質(zhì)層形成光刻標記，光刻標記被放置在介質(zhì)層中，且任何一個外邊界或外界面均被外延難以生長的介質(zhì)層所包圍。
7.如權(quán)利要求6所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，步驟3中的介質(zhì)層刻蝕深度> 500埃。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，步驟3中的介質(zhì)層刻蝕深度> 200埃，且小于后續(xù)外延生長厚度的1/2X選擇比，選擇比為介質(zhì)層與非介質(zhì)層區(qū)域外延生長厚度的比率。
9.如權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于外延工藝的光刻標記，其特征在于，光刻標記禁止區(qū)域>外延生長時從硅區(qū)域向介質(zhì)區(qū)域延伸長度的2倍以上。
【文檔編號】G03F7/20GK103700649SQ201210367921
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月28日
【發(fā)明者】王雷, 蘇波, 李偉峰, 程晉廣 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司