專(zhuān)利名稱(chēng)：防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種防止外延工藝中
標(biāo)i己發(fā)生畸變的方法。
背景技術(shù)：
光刻技術(shù)伴隨集成電路制造工藝的不斷進(jìn)步，線寬的不斷縮小，半導(dǎo)體 器件的面積正變得越來(lái)越小，半導(dǎo)體的布局已經(jīng)從普通的單一功能分離器件， 演變成整合高密度多功能的集成電路；由最初的IC (集成電路)隨后到LSI (大規(guī)模集成電路)，VLSI (超大規(guī)模集成電路)，直至今天的ULSI (特大規(guī) 模集成電路)，器件的面積進(jìn)一步縮小，功能更為全面強(qiáng)大?？紤]到工藝研發(fā) 的復(fù)雜性、長(zhǎng)期性和高昂的成本等等不利因素的制約，如何在現(xiàn)有技術(shù)水平 的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高器件的集成密度，縮小芯片的面積，在同一硅片上盡可 能多的得到有效的芯片數(shù)，從而提高整體利益，將越來(lái)越受到芯片設(shè)計(jì)者和 制造商的重視。其中光刻工藝就擔(dān)負(fù)著關(guān)鍵的作用，對(duì)于光刻技術(shù)而言分辨 率和對(duì)準(zhǔn)精度即是其中的重中之重。
分辨率半導(dǎo)體生產(chǎn)中使用的光刻技術(shù)主要基于光學(xué)的衍射原理。光學(xué) 的衍射是光通過(guò)不透明體邊緣、穿過(guò)狹縫或從劃有平行直線的表面反射時(shí)產(chǎn) 生偏折并出現(xiàn)一些彼此平行的亮帶和暗帶。當(dāng)光線通過(guò)掩膜版時(shí)，由于受到 掩膜版圖形的影響，使光線發(fā)生偏折，根據(jù)掩膜版圖形的尺寸大小從而產(chǎn)生 數(shù)量不同的衍射級(jí)數(shù)，基本的計(jì)算工式
尸* iS7wa = w * A (/〉式i)
其中，P是圖形的寬度；"是衍射角度；義是光線的波長(zhǎng)；n即是衍射級(jí)數(shù)。 此外，根據(jù)數(shù)值孔徑、分辨率的概念可知如下計(jì)算公式
7V/4 = 7V*iS7"a (公式2)
i = ^i*;i/A^ (公式3)其中，M(Numerical Aperture,數(shù)值孔徑)是光刻才幾4竟頭能力的重要表征， 數(shù)值越高其帶來(lái)的分辨率R越高，Kl是系數(shù)因子，與i殳備的波長(zhǎng)和數(shù)值孔徑 等基本參數(shù)相關(guān)，N是光學(xué)鏡頭和硅片之間介質(zhì)的折射率，折射率越大所得的 數(shù)值孔徑也越高。通常千法光刻技術(shù)的介質(zhì)是空氣，因此數(shù)值孔徑的大小僅 與最大捕獲衍射角相關(guān)。當(dāng)數(shù)值孔徑為某個(gè)定值時(shí)通過(guò)7>式2可以得到最大 捕獲衍射角，由此代入公式1得到可以被鏡頭收集的衍射級(jí)數(shù)。收集的衍射 級(jí)數(shù)越多，圖形的逼真程度越高，由此得到的空間圖像對(duì)比度也會(huì)大大提高。 隨后空間圖像被光敏材料吸收，通過(guò)顯影成像。隨著浸沒(méi)式曝光技術(shù)的引入， 數(shù)值孔徑已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的概念，這大大提升了分辨率的表現(xiàn)。
對(duì)準(zhǔn)精度對(duì)準(zhǔn)精度顧名思義即是用來(lái)表征圖形相互之間疊加、重合的 準(zhǔn)確性。半導(dǎo)體工藝越來(lái)越復(fù)雜，這導(dǎo)致僅僅依靠幾層工藝的疊加已經(jīng)不能 滿足多功能、高密度的需求，而多層工藝的相互組合關(guān)鍵就在于是否能夠準(zhǔn) 確的重合。通常情況下，對(duì)準(zhǔn)精度是最小線寬的1/3左右，隨著線寬越來(lái)越 小，器件密度不斷提高，對(duì)準(zhǔn)精度的要求也越發(fā)的嚴(yán)格。另外，復(fù)雜的工藝 還引入了如應(yīng)力形變、膜厚變化、形貌漂移等的不利因素，并且光刻設(shè)備、 測(cè)試設(shè)備的測(cè)量誤差、自身誤差也將導(dǎo)致更多的不確定因素。 一般情況下， 采用圖形漂移、圖形旋轉(zhuǎn)、圖形放大倍率變化、圖形扭曲、直角圖形位置偏 移等多個(gè)不同的指標(biāo)量對(duì)對(duì)準(zhǔn)精度進(jìn)行衡量，隨著制造規(guī)范的要求不斷收緊， 對(duì)套準(zhǔn)精度的要求也更加嚴(yán)格。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，通過(guò)清洗獲得良好的界面而制造半導(dǎo)體器件已 經(jīng)不能滿足性能的要求了 ，外延生長(zhǎng)這種在適合的晶體底層上的單個(gè)晶體半 導(dǎo)體薄膜的生長(zhǎng)，便應(yīng)運(yùn)而生。這項(xiàng)技術(shù)能夠提供良好的缺陷密度控制、合 理的摻雜濃度分布，因而可以極大的提高器件性能表現(xiàn)。但是，在半導(dǎo)體制 造中進(jìn)行外延層生長(zhǎng)時(shí)，由于生長(zhǎng)過(guò)程的不均勻性，圖形畸變是比較常見(jiàn)的 一種問(wèn)題。圖形畸變會(huì)影響后續(xù)的光刻對(duì)準(zhǔn)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(kāi)發(fā)和制造。如何精確測(cè)量外延生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生的圖形 畸變量，對(duì)于提高光刻精度，有非常重要的意義。
外延層中的缺陷會(huì)降低器件的性能。例如，缺陷會(huì)導(dǎo)致遷移率的下降或增加漏電流。外延層中的缺陷可以歸為五類(lèi)l.來(lái)自襯底的缺陷。這些缺陷 可以由襯底傳播到外延層。為避免這些缺陷，必須采用沒(méi)有位錯(cuò)的半導(dǎo)體襯 底；2.來(lái)自界面的缺陷，外延層與襯底界面處的氧化沉淀物或任何污染都可 能引起晶向失配團(tuán)的形成；3.沉積物或位錯(cuò)環(huán)。他們的形成是由于摻雜雜質(zhì) 或其他雜質(zhì)的過(guò)飽和。含有極高濃度的摻雜雜質(zhì)或者其他雜質(zhì)的外延層很容 易產(chǎn)生這些缺陷；4.低角晶粒間界。在生長(zhǎng)過(guò)程，外延層中的晶向失配區(qū)域 可能相遇并結(jié)合，從而形成這些缺陷；5.刃型位錯(cuò)。這些缺陷在異質(zhì)外延層 中形成，這種外延是兩種晶格不匹配的半導(dǎo)體材料。如果兩者都是剛性晶格， 他們將保持他們本身的間隔間距，從而界面處將會(huì)有幾排不完整的原子鍵， 稱(chēng)之為失配或刃型位錯(cuò)。當(dāng)膜層厚度超過(guò)臨界厚度時(shí)，則刃型位錯(cuò)也會(huì)在應(yīng) 力外延層中形成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問(wèn)題是避免外延生長(zhǎng)時(shí)標(biāo)記產(chǎn)生圖形畸變，從而提高光刻 對(duì)準(zhǔn)的精度。
本發(fā)明提供了 一種防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法，所述標(biāo)記位于 襯底上，在所述標(biāo)記上生長(zhǎng)一層非單晶保護(hù)層。
可選的，所述標(biāo)記為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、套準(zhǔn)標(biāo)記、游標(biāo)標(biāo)記、目測(cè)標(biāo)記或線寬 測(cè)量標(biāo)i己。
可選的，所述非單晶保護(hù)層為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、碳化 硅層、氮化鈦層或金屬鴒層。
可選的，所述非單晶保護(hù)層厚度范圍為1納米至100毫米。
本發(fā)明還提供了 一種防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法，所述標(biāo)記位 于襯底上，包括如下步驟對(duì)襯底進(jìn)行光刻和刻蝕，形成所述標(biāo)記；在所述 襯底表面以及所述標(biāo)記上生長(zhǎng)非單晶保護(hù)層；進(jìn)行光刻和刻蝕處理，去除掉 所述襯底表面的非單晶保護(hù)層。
可選的，所述標(biāo)記為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、套準(zhǔn)標(biāo)記、游標(biāo)標(biāo)記、目測(cè)標(biāo)記或線寬 測(cè)量標(biāo)i己。
5可選的，所述非單晶保護(hù)層為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、碳化 硅層、氮化鈦層或金屬鴒層。
可選的，所述非單晶保護(hù)層厚度范圍為1納米至100毫米。 與現(xiàn)有^J支術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)在光刻的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或測(cè)量圖形 上生長(zhǎng)一層非單晶保護(hù)層，從而防止外延生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生層錯(cuò)、位錯(cuò)等缺陷，避 免了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或測(cè)量圖形隨外延生長(zhǎng)而發(fā)生偏移和形變，提高了對(duì)準(zhǔn)的精度。


圖1為本發(fā)明防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法的流程圖。
圖2至圖4為本發(fā)明防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法中制作對(duì)準(zhǔn)標(biāo) 記的示意具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明提供了一種防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法，即在光刻的對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記上生長(zhǎng)一層非單晶保護(hù)層。所述非單晶保護(hù)層為氧化硅層、氮化硅層、 氮氧化硅層、碳化硅層、氮化鈦層或金屬鵠層。所述非單晶保護(hù)層厚度范圍 為1納米至100毫米，優(yōu)選的，所述非單晶保護(hù)層厚度為100納米。
在外延生長(zhǎng)初期外延層材料在襯底表面上呈穩(wěn)定平面(層)狀生長(zhǎng)。由于 外延層厚度很薄，故它與襯底晶體之間的晶格失配為生長(zhǎng)層本身的彈性畸變 所緩解，隨著生長(zhǎng)層厚度逐漸增加，晶體內(nèi)部彈性畸變能量不斷積累，當(dāng)此 能量值超過(guò)某個(gè)閾值后，生長(zhǎng)的晶體會(huì)像地震釋放地殼中積蓄的畸變能量一 樣， 一剎那間二維的層狀晶體會(huì)完全坍塌，而在光刻的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或者測(cè)量圖 形上生長(zhǎng)一層非單晶保護(hù)層后，即改變了晶體內(nèi)部晶格的構(gòu)造，由于破壞非 單晶的鍵能所需的能量要遠(yuǎn)大于破壞單晶鍵能所需的能量，因此，生長(zhǎng)一層 非單晶保護(hù)層，可以避免對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記或測(cè)量圖形隨外延生長(zhǎng)而發(fā)生畸變。所述外延生長(zhǎng)為化學(xué)氣象沉淀外延生長(zhǎng)。
接下來(lái)，請(qǐng)參考圖1,圖1為本發(fā)明防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法
的流程圖，本實(shí)施例選用的是標(biāo)記中的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，包括如下步驟步驟21: 對(duì)襯底進(jìn)行光刻和刻蝕，產(chǎn)生所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記；步驟22:在所述襯底表面以及 所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上生長(zhǎng)非單晶保護(hù)層；步驟23:進(jìn)行光刻和刻蝕處理，去除掉 所述襯底表面的非單晶保護(hù)層；步驟24:進(jìn)行外延生長(zhǎng)。具體的制作過(guò)程以 及相關(guān)參數(shù)將在下面做詳細(xì)的闡述。
下面，請(qǐng)參考圖2至圖4，圖2至圖4為本發(fā)明防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生 畸變的方法中制作對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的示意圖，圖2是對(duì)襯底11進(jìn)行光刻和刻蝕，產(chǎn) 生對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記，其中村底為硅襯底；圖3是在所述村底11表面以及所述對(duì)準(zhǔn)標(biāo) 記上生長(zhǎng)非單晶保護(hù)層12，并進(jìn)行光刻和刻蝕處理，去除掉所述襯底ll表面 的非單晶保護(hù)層，因此，只留下了對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記表面的非單晶保護(hù)層；圖4是進(jìn) 行外延生長(zhǎng)，所述外延生長(zhǎng)為化學(xué)氣象沉淀外延生長(zhǎng)。由于以非單晶保護(hù)層 12作為襯底，因此在非單晶保護(hù)層12上沉淀的為非單晶外延層14，而村底 11表面依舊沉淀為單晶外延層13。正如上一段所說(shuō)明的，破壞非單晶的鍵能 所需的能量要遠(yuǎn)大于破壞單晶鍵能所需的能量，因此，對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記在外延生長(zhǎng) 過(guò)程中就可以避免發(fā)生畸變，從而能夠提高光刻的精度。這種標(biāo)記可以為對(duì) 準(zhǔn)標(biāo)記、套準(zhǔn)標(biāo)記、游標(biāo)標(biāo)記、目測(cè)標(biāo)記或線寬測(cè)量標(biāo)記。所述非單晶保護(hù) 層為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、碳化硅層、氮化鈦層或金屬鴒層。 所述非單晶保護(hù)層厚度范圍為1納米至100毫米，優(yōu)選的，所述非單晶保護(hù) 層厚度為100納米。
雖然本發(fā)明己以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法，所述標(biāo)記位于襯底上，其特征在于在所述標(biāo)記上生長(zhǎng)一層非單晶保護(hù)層。
2. 才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述標(biāo)記為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、套準(zhǔn)標(biāo)記、游標(biāo)標(biāo)記、目測(cè)標(biāo)記或線寬測(cè)量標(biāo)記。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述非單晶保護(hù)層為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、碳化硅層、氮化鈦層或金屬鴒層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述非單晶保護(hù)層厚度范圍為1納米至100毫米。
5. —種防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法，所述標(biāo)記位于襯底上，其特征在于包括如下步驟對(duì)所述襯底進(jìn)行光刻和刻蝕，形成所述標(biāo)記；在所述襯底表面以及所述標(biāo)記上生長(zhǎng)非單晶保護(hù)層；進(jìn)行光刻和刻蝕處理，去除掉所述襯底表面的非單晶保護(hù)層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述標(biāo)記為對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記、套準(zhǔn)標(biāo)記、游標(biāo)標(biāo)記、目測(cè)標(biāo)記或線寬測(cè)量標(biāo)記。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述非單晶保護(hù)層為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層、碳化硅層、氮化鈦層或金屬鴒層。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述非單晶保護(hù)層厚度范圍為1納米至100毫米。
全文摘要
本發(fā)明提供一種防止外延工藝中標(biāo)記發(fā)生畸變的方法，即在光刻的對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記上生長(zhǎng)一層非單晶保護(hù)層，從而防止生長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生層錯(cuò)、位錯(cuò)等缺陷，避免了標(biāo)記隨外延生長(zhǎng)而發(fā)生偏移和形變，進(jìn)而避免了由外延生長(zhǎng)導(dǎo)致圖形畸變而產(chǎn)生的對(duì)準(zhǔn)精度偏差問(wèn)題，從而提高了對(duì)準(zhǔn)精度。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101630637SQ20091005589
公開(kāi)日2010年1月20日 申請(qǐng)日期2009年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月4日
發(fā)明者駿 朱 申請(qǐng)人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司