專利名稱：一種外延標(biāo)記及其相應(yīng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種外延標(biāo)記制作方法，特別涉及一種外延中外延標(biāo)記及其相應(yīng)的制作方法。
背景技術(shù)：
集成電路制造中外延工藝是在具有一定晶向的襯底上，在一定的條件下采用化學(xué)氣相沉積(CVD)等生長方法，沿著襯底原來的結(jié)晶軸方向，生長出導(dǎo)電類型、電阻率、厚度、晶格結(jié)構(gòu)、完整性等參數(shù)都符合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求的新單晶體層的過程，這層單晶層叫做外延層。其中導(dǎo)電類型、電阻率、厚度、晶格結(jié)構(gòu)、完整性等參數(shù)不依賴于硅片襯底中的摻雜類別和程度，設(shè)計(jì)者可綜合各分立器件的特性選擇合適的外延層條件。 在上述外延淀積工藝中，根據(jù)晶體學(xué)平面生長的平面異性，新生長的單晶必須嚴(yán)格沿著襯底的原有晶向依次排序生長。在外延前道工藝中，埋層(BUriedLay，BL)或N型埋層(NBL)在退火過程中因氧化引起的表面不連續(xù)狀態(tài)也會在外延淀積時向上傳播，外延淀積完成后在形成的外延層表面出現(xiàn)的不連續(xù)位置，相對外延層下的埋層表面的不連續(xù)位置發(fā)生圖形位移和圖形變形，其中平行于定位面的橫向主要表現(xiàn)為圖形位移，此橫向位移稱為外延漂移(Pattern Shift);垂直于定位面的縱向主要表現(xiàn)為圖形變形，此圖形變形稱為外延畸變(Patterndistortion)。以〈111〉晶向硅襯底為例，圖I所示為傳統(tǒng)外延中標(biāo)記制作方法形成的外延橫向埋層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中10為襯底，11為外延前橫向埋層的圖形形狀和位置，12為外延層，13為外延后橫向埋層的圖形形狀和位置，如圖I所示，外延后橫向埋層的圖形寬度變窄且位置發(fā)生了位移；圖2所示為傳統(tǒng)外延中標(biāo)記制作方法形成的外延縱向埋層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，其中10為襯底，14為外延前縱向埋層的圖形形狀和位置，12為外延層，15為外延后縱向埋層的圖形形狀和位置，如圖2所示，外延后縱向埋層的圖形寬度變窄明顯；圖3所示為傳統(tǒng)外延中標(biāo)記制作方法形成的一個對位標(biāo)記外延前和外延后的形狀和尺寸的變化示意圖，其中16為外延前對位標(biāo)記的正面形狀和尺寸，17為外延后對位標(biāo)記的正面形狀和尺寸，17和16比較，縱向的圖形畸變量非常明顯。可見，在形成埋層時，需要形成光刻標(biāo)記，此光刻標(biāo)記包括對位標(biāo)記橫坐標(biāo)和對位標(biāo)記縱坐標(biāo)。光刻對位系統(tǒng)需要同時分別對對位標(biāo)記橫坐標(biāo)和對位標(biāo)記縱坐標(biāo)的信號掃描才能確定對準(zhǔn)位置。對位標(biāo)記需要具有足夠的寬度和臺階高度才能保證掃描信號能搜索至|J。如圖I至圖3所示，雖然埋層時留下了后續(xù)層次的對位標(biāo)記，但是在外延工藝中為對位標(biāo)記仍然發(fā)生了漂移和畸變，后續(xù)層次對位時需要找到外延后的對位標(biāo)記，在此對位標(biāo)記上搜索到足夠的對位信號后才能將縱坐標(biāo)鎖定，橫坐標(biāo)一般通過計(jì)算漂移量后拉版補(bǔ)償或者在光刻版制作時預(yù)先做了拉版將發(fā)生的漂移量補(bǔ)償回去。但外延漂移和外延畸變受影響的因素太多，襯底晶向，生長溫度，生長速率，生長源，氣體選擇，外延設(shè)備，腔體溫度等任何一個因素的變化，外延漂移量和畸變量的程度都不一樣，且外延漂移和外延畸變在相同的因素影響下程度常常相反，解決方案也成了顧此失彼的。如當(dāng)一個產(chǎn)品外延漂移量變大后導(dǎo)致光刻對偏，為了減少外延漂移將生長溫度升高，和/或生長速率減小，但這樣的條件會導(dǎo)致外延畸變嚴(yán)重，會使縱向的對位標(biāo)記變形嚴(yán)重，縱向的信號不佳甚至無法對位，即使橫向的外延漂移補(bǔ)償達(dá)到最佳，但由于縱向無法對位，產(chǎn)品還是無法精準(zhǔn)對位。因此，由于存在導(dǎo)致外延漂移和畸變的外延條件，特別在設(shè)備種類、加工條件、生長源和某些檢測手段缺乏或不準(zhǔn)確的情況下，如何提供一種外延標(biāo)記制作方法，以降低光刻對偏，避免參數(shù)、電性和功能等失效情況的產(chǎn)生，從而降低由于光刻對偏產(chǎn)生的返工率和報(bào)廢率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種外延標(biāo)記及其相應(yīng)的制作方法，在使埋層標(biāo)記不發(fā)生外延漂移和外延畸變前提下，降低光刻對偏，避免由于光刻對偏產(chǎn)生的返工率和報(bào)廢率，從而保證了產(chǎn)品的參數(shù)、電性和功能。為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種外延標(biāo)記制作方法，包括如下步驟 提供一襯底，在所述襯底上生長第一氧化層；在所述第一氧化層上覆蓋第一光刻膠，以所述第一光刻膠為掩膜，通過光刻工藝在所述第一光刻膠中形成埋層窗口，同時形成埋層光刻標(biāo)記；在所述埋層窗口內(nèi)去除所述第一氧化層，暴露出所述襯底，在暴露出的所述襯底上形成埋層區(qū)域，并向所述埋層區(qū)域進(jìn)行離子注入；去除所述第一光刻膠，對所述埋層區(qū)域進(jìn)行退火工藝，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域部分的所述襯底上由下至上依次形成第一消耗層和埋層氧化層，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域外的所述襯底上由下至上依次形成第二消耗層和第二氧化層，且所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記處形成的臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；在所述埋層氧化層及與埋層氧化層相鄰的部分第一氧化層上覆蓋第二光刻膠，以所述第二光刻膠為掩膜，由上至下依次刻蝕，暴露出所述襯底，形成打開口，去除所述第二光刻膠，暴露出所述第一氧化層，以使所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度；在所述打開口采用外延生長工藝形成外延層。優(yōu)選的，所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度的1.5倍。優(yōu)選的，對于雙極型電路所用的襯底為〈111〉晶向的P型半導(dǎo)體襯底。優(yōu)選的，所述第一氧化層的厚度為3000A 10000A。優(yōu)選的，所述埋層窗口內(nèi)刻蝕去除所述第一氧化層的方法為干法刻蝕。優(yōu)選的，所述離子注入的材料為銻或砷，所述離子注入劑量為1E14 1E16。進(jìn)一步的，在所述退火工藝下形成厚度為1500人~ 10000人的所述埋層氧化層后，停止所述退火工藝。優(yōu)選的，所述退火工藝采用的參數(shù)為退火溫度為1150 1250度，退火氣氛為氮
氣，生長所述埋層氧化層的氣氛為干氧或氮氧。進(jìn)一步的,所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記包括對位標(biāo)記、線寬測試標(biāo)記、對位檢查標(biāo)記和游標(biāo)檢查標(biāo)記中的一種或任意組合。
優(yōu)選的，所述外延生長工藝采用的參數(shù)為摻雜氣體為二氯硅烷和磷化氫氣體，淀積溫度為1050 120CTC,淀積速率為O. 35um/min O. 45um/min。優(yōu)選的,所述外延層的厚度為Ium lOOum。優(yōu)選的，當(dāng)所述外延生長工藝后，再生長光刻層，所述光刻層的數(shù)目為η時，留有的埋層光刻標(biāo)記的數(shù)目可以大于等于η。優(yōu)選的，對需要生長的任意一個光刻層或所有光刻層至少留有一所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)
記。 優(yōu)選的，生成的各光刻層利用其所對應(yīng)的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，對光刻場偏、光刻線寬進(jìn)行檢查和/或測量。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種外延標(biāo)記，包括襯底；埋層光刻標(biāo)記，形成在所述襯底上；第一消耗層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述襯底中；埋層氧化層，形成在所述第一消耗層上；第二消耗層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述襯底中且包圍所述的第一消耗層，其中，所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記邊界相接處形成臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；第二氧化層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述第二消耗層上；第一氧化層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述第二氧化層上；外延層，形成在所述襯底之上，位于所述第二消耗層、第二氧化層和第一氧化層與襯底邊沿之間的打開口處。優(yōu)選的，所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度的1.5倍。 進(jìn)一步的,所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記包括對位標(biāo)記、線寬測試標(biāo)記、對位檢查標(biāo)記和游標(biāo)檢查標(biāo)記中的一種或任意組合。優(yōu)選的，當(dāng)所述外延生長工藝后，再生長光刻層，所述光刻層的數(shù)目為η時，留有的埋層光刻標(biāo)記的數(shù)目可以大于等于η。優(yōu)選的，對需要生長的任意一個光刻層或所有光刻層留有至少一所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。優(yōu)選的，生成的各光刻層利用所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，對光刻場偏、光刻線寬進(jìn)行檢查和/或測量。由上述技術(shù)方案可見，本發(fā)明在襯底上形成第一氧化層，并在第一氧化層上形成的第一光刻膠中形成埋層窗口和埋層光刻標(biāo)記，并向埋層窗口中形成的埋層區(qū)域進(jìn)行離子注入，去除第一光刻膠，對埋層區(qū)域進(jìn)行退火工藝，對應(yīng)埋層區(qū)域部分的襯底上形成第一消耗層和埋層氧化層，以及對應(yīng)埋層區(qū)域外的襯底上形成第二消耗層和第二氧化層，所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記處形成的臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，用第二光刻膠將埋層光刻標(biāo)記保護(hù)住，之后進(jìn)行刻蝕，在刻蝕中，將光刻對準(zhǔn)標(biāo)記用埋層氧化層和第一氧化層保護(hù)住，使光刻對準(zhǔn)標(biāo)記不發(fā)生破壞，在外延后的各光刻層次對位時，可以保證埋層光刻標(biāo)記不發(fā)生外延漂移和畸變。由于埋層光刻標(biāo)記縱向沒有畸變，橫向沒有漂移不需要補(bǔ)償，光刻對準(zhǔn)標(biāo)記是在原本的埋層光刻標(biāo)記上完成，因此，可達(dá)到很高的對位精度。特別對于亞微米級的小尺寸的集成電路和器件制造工藝，對位精度可以得到非常好的保證。進(jìn)一步的，利用本發(fā)明制作的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記具備較高的檢測能力，可大大降低由于外延原因?qū)е碌墓饪虒ζ?，避免參?shù)、電性和功能等失效情況的產(chǎn)生，并可在極大多數(shù)外延條件下加工出保證較高對位精度的產(chǎn)品，極大的降低了由于光刻對偏產(chǎn)生的返工率和報(bào)廢率，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。進(jìn)一步的，利用本發(fā)明制作的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記可以使光刻檢查簡單準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，本發(fā)明可以根據(jù)外延后光刻層需求，在制作光刻對準(zhǔn)標(biāo)記時留下所需的標(biāo)記個數(shù)，后續(xù)光刻層可以始終使用光刻對準(zhǔn)標(biāo)記留下的各標(biāo)記，對位精度可以得到非常好的保證。


圖I至3是傳統(tǒng)外延中標(biāo)記制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的外延標(biāo)記制作方法的流程示意圖； 圖5至圖10是本發(fā)明一實(shí)施例的外延標(biāo)記制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖IlA至圖IlC是本發(fā)明一實(shí)施例的外延標(biāo)記制作方法得到的各埋層光刻標(biāo)記俯視不意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。參見圖4，本發(fā)明所提供的一種外延標(biāo)記制作方法流程為SlO :提供一襯底，在所述襯底上生長第一氧化層；Sll :在所述第一氧化層上覆蓋第一光刻膠，以所述第一光刻膠為掩膜,通過光刻工藝在所述第一光刻膠中形成埋層窗口，同時形成埋層光刻標(biāo)記；S12:在所述埋層窗口內(nèi)去除所述第一氧化層，暴露出所述襯底，在暴露出的所述襯底上形成埋層區(qū)域，并向所述埋層區(qū)域進(jìn)行離子注入；S13:去除所述第一光刻膠，對所述埋層區(qū)域進(jìn)行退火工藝，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域部分的所述襯底上由下至上依次形成第一消耗層和埋層氧化層，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域外的所述襯底上由下至上依次形成第二消耗層和第二氧化層，且所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記處形成的臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；S14:在所述埋層氧化層及與埋層氧化層相鄰的部分第一氧化層上覆蓋第二光刻膠，以所述第二光刻膠為掩膜，由上至下依次刻蝕，暴露出所述襯底，形成打開口，去除所述第二光刻膠，暴露出所述第一氧化層，以使所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度；S15 :在所述打開口采用外延生長工藝形成外延層。以圖4所示的方法流程為例，結(jié)合附圖5至10以及附圖IlA至11C，對一種外延標(biāo)記制作方法的制作工藝進(jìn)行詳細(xì)描述。
SlO :提供一襯底，并在所述襯底上生長第一氧化層。參見圖5，提供一襯底30，并在所述襯底30上生長第一氧化層31。其中，所述襯底30可以是硅襯底、鍺硅襯底、III-V族元素化合物襯底或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體材料襯底，本實(shí)施例中采用的是硅襯底。更具體地，本實(shí)施例中采用的硅襯底30可以形成有MOS場效應(yīng)晶體管、雙極型晶體管等半導(dǎo)體器件。對于雙極型電路所用的襯底主要以(111)晶向?yàn)橹鞯腜型半導(dǎo)體襯底。所述第一氧化層31的厚度在3000 A 10000A之間。Sll :在所述第一氧化層上覆蓋第一光刻膠，以所述第一光刻膠為掩膜,通過光刻工藝在所述第一光刻膠中形成埋層窗口，同時形成埋層光刻標(biāo)記。參見圖6,在所述第一氧化層31上覆蓋第一光刻膠32,以所述第一光刻膠32為掩膜，用埋層光刻版經(jīng)過曝光、顯影等步驟，在所述第一光刻膠32中形成埋層窗口 32a，并且同時形成埋層光刻標(biāo)記32b (圖6未示)，請參見圖IlA至圖11C。
具體的，所述埋層窗口 32a可安排在非管芯區(qū)域，如劃片道或監(jiān)控區(qū)，且為單獨(dú)一道光刻層次，不影響管芯加工及工作性能。S12:在所述埋層窗口內(nèi)刻蝕去除所述第一氧化層，暴露出所述襯底，在暴露出的所述襯底上形成埋層區(qū)域，并向所述埋層區(qū)域進(jìn)行離子注入。參見圖7,在所述埋層窗口 32a內(nèi)米用干法刻蝕,去除所述第一氧化層31,暴露出所述襯底30，在暴露出的所述襯底30上形成埋層區(qū)域33a，然后，向所述埋層區(qū)域33a進(jìn)行尚子注入。 其中，由于所述干法刻蝕具有較好的各向異性，容易控制垂直方向，因此所述埋層區(qū)域33a的邊界可以得到垂直的圖形側(cè)壁，可使所述埋層區(qū)域33a邊界的形貌清晰明顯，利于后續(xù)顯微鏡分辨埋層區(qū)形狀。優(yōu)選的，所述離子注入的材料可以為銻或砷，注入劑量可以為1E14 1E16。由于所述銻或砷屬于不活躍的施主雜質(zhì)，因此可保證后續(xù)高溫工藝及外延中摻入所述埋層區(qū)域中的雜質(zhì)不會擴(kuò)散活躍，避免降低所述埋層區(qū)域中的摻雜濃度，以及引起對其他器件結(jié)構(gòu)的沾污和反型；同時，注入劑量偏濃也會導(dǎo)致后續(xù)退火工藝不充分，使所述埋層區(qū)域33a經(jīng)退火工藝后所形成的埋層氧化層(圖中未示)出現(xiàn)埋層染色。S13:去除所述第一光刻膠，對所述埋層區(qū)域進(jìn)行退火工藝，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域部分的所述襯底上由下至上依次形成第一消耗層和埋層氧化層，以及在對應(yīng)所述埋層區(qū)域外的所述襯底上由下至上依次形成第二消耗層和第二氧化層，且所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記處形成的臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。參見圖8，所述埋層區(qū)域33a離子注入完成后去除所述第一光刻膠32，然后，清洗進(jìn)行后對所述埋層區(qū)域33a進(jìn)行退火工藝，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域部分的所述襯底上由下至上依次形成第一消耗層34a和埋層氧化層34，以及在對應(yīng)所述埋層區(qū)域33a之外的所述襯底上由下至上依次形成第二消耗層34b和第二氧化層34c，并且，所述第一消耗層34a和第二消耗層34b在所述埋層光刻標(biāo)記處形成有臺階差34d，所述臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。優(yōu)選的，所述退火工藝采用的參數(shù)為退火溫度在1150 1250度(°C)，需要生長所述埋層氧化層34的氣氛為干氧(O2)或氮氧，退火氣氛為純氮?dú)?N2),過低的溫度將不利于注入損傷的修復(fù)和雜質(zhì)的推結(jié)擴(kuò)散。具體的，如退火溫度為1200°C、退火時間為60分鐘、退火氣氛為N2的過程中，加入02后，并將退火溫度提高到1250°C，發(fā)生了氧化反應(yīng)，反應(yīng)時間為50分鐘，此后，退火溫度恢復(fù)到1200°C。優(yōu)選的，所述埋層氧化層34形成的厚度在1500 A 10000A。在所述埋層氧化層34形成厚度為1500人 10000A之后，停止所述退火工藝。由于生長所述埋層氧化層34時需要消耗所述襯底30上的硅。如設(shè)生長所述埋層氧化層34的厚度為Tox，則需要所述襯底上需要消耗約O. 46*Tox厚度的硅，即在所述埋層區(qū)域33a中所生長的埋層氧化層34區(qū)域下方會消耗O. 46倍的所述埋層氧化層34厚度的硅34a，從而會形成所述第一消耗層34a。由于在進(jìn)行退火工藝之前，所述埋層區(qū)域33a上無第一氧化層31覆蓋，而在非埋層區(qū)域的襯底上30上覆蓋了第一氧化層3，根據(jù)生長所述埋層氧化層34需要消耗所述襯底上的硅的原理，在對應(yīng)非埋層區(qū)域的所述襯底上由下至上依次形成第二消耗層34b和第二氧化層34c,且所述第二氧化層34c會消耗O. 46倍所述第二氧化層34c厚度的硅，形成所述第二消耗層34b。受硅氧生長特性影響，在相同情況下，在厚度越厚的氧化層上生長的氧化層比在薄的氧化層上生長的氧化層薄，因此，在所述埋層區(qū)域33a上生長的埋層氧化層34的厚度比在所述襯底30上生長的第二氧化層34c的厚度要厚，也就是說，生成所述埋層氧化層34 所需要消耗的硅要比生成所述第二氧化硅34c所需要消耗的硅要多。因此，所述第一消耗層34a和第二消耗層34b在所述埋層光刻標(biāo)記處形成有臺階差34d。優(yōu)選的，所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記包含對位標(biāo)記、線寬測試標(biāo)記、對位檢查標(biāo)記和游標(biāo)檢查標(biāo)記等光刻中除管芯外需要做的標(biāo)記的一種或任意組合。可見，由于埋層區(qū)域和非埋層區(qū)域在退火過程中所生長的所述埋層氧化層34和第二氧化層34c的厚度不同，因此，所述埋層氧化層34和第二氧化層34c對應(yīng)下方所述襯底30所消耗的硅厚度也不一樣，形成了埋層區(qū)和非埋層區(qū)的形貌，消耗硅量的差別形成了臺階差。半導(dǎo)體工藝中正是利用這一氧化特性形成了各光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。并且，所述第一氧化層31的厚度在3000 A-10000A之間，是因?yàn)槿绻龅谝谎趸瘜拥暮穸绕?，在所述離子注入及退火工藝后形成在所述埋層區(qū)域中的臺階差會偏低，從而會導(dǎo)致后續(xù)的測試不能分辨出臺階形貌。S14:在所述埋層氧化層及與埋層氧化層相鄰的部分第一氧化層上覆蓋第二光刻膠，以所述第二光刻膠為掩膜，由上至下依次刻蝕，暴露出所述襯底，形成打開口，去除所述第二光刻膠，暴露出所述第一氧化層，以使所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度。參見圖9，在所述埋層氧化層34及與埋層氧化層34相鄰的部分第一氧化層31上覆蓋第二光刻膠(圖中未示)，并且覆蓋在所述第一氧化層31上的所述第二光刻膠至所述埋層光刻標(biāo)記32b的距離大于等于后續(xù)工藝要制作得到的外延厚度。因此，通過所述第二光刻膠將所述埋層光刻標(biāo)記32b保護(hù)住。以所述第二光刻膠為掩膜，用新光刻版經(jīng)過曝光、顯影等步驟，由上至下依次刻蝕未覆蓋所述第二光刻膠的第一氧化層31、第二氧化層34c和第二消耗層34b，暴露出所述襯底30，在未覆蓋所述第二光刻膠的所述襯底30上形成打開口 35a，去膠所述第二光刻膠，暴露出所述第一氧化層31，以使所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度(即后續(xù)工藝形成的外延層的厚度)，且暴露出的所述第一氧化層31及其以下對應(yīng)的區(qū)域35被所述第一氧化層31保護(hù)住，而所述打開口 35a為無氧化層保護(hù)窗口。因此，刻蝕過程中，所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記用所述埋層氧化層34和第一氧化層31保護(hù)住，使光刻對準(zhǔn)標(biāo)記不發(fā)生破壞，在外延后的各光刻層次對位時，可以保證埋層光刻標(biāo)記不發(fā)生外延漂移和畸變。具體的，新光刻版需要將保護(hù)的所述埋層光刻標(biāo)記32b全部覆蓋，并且被保護(hù)的所述埋層光刻標(biāo)記32b最好置于保護(hù)區(qū)的中間位置。具體的，遠(yuǎn)離所述埋層光刻標(biāo)記的第二光刻膠的邊沿至所述埋層光刻標(biāo)記不同邊界具有X方向和Y方向的距離，且使遠(yuǎn)離埋層光刻標(biāo)記的所述第二光刻膠的邊沿最靠近埋層光刻標(biāo)記不同邊界的距離分別為X方向的距離和Y方向的距離，因此，當(dāng)通過所述第二光刻膠保護(hù)的第一氧化層在所述第二光刻膠去除之后，暴露出的所述第一氧化層形成的保護(hù)區(qū)邊沿到需要被保護(hù)的埋層光刻標(biāo)記的邊界處直線最短的距離即為X方向的距離和Y方向的距離。本實(shí)施例中，僅以X方向的距離Xl和距離X2為例，對后續(xù)外延會產(chǎn)生多晶聚集問題進(jìn)行分析，并不用于限制本發(fā)明。根據(jù)所述埋層光刻標(biāo)記的不同，所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的邊界還可以具有其他距離，在此不再一一贅述。根據(jù)外延生長特性，外延生長過程中，會在所述區(qū)域35與打開口 35a之間的邊沿 E出現(xiàn)多晶，聚集的多晶會積累并向保護(hù)區(qū)窗口(此處為所述埋層區(qū)域34)擴(kuò)張，會使保護(hù)區(qū)圖形被掩蓋。并且外延生長越厚，多晶聚集越多，聚集的多晶向保護(hù)區(qū)窗口擴(kuò)張的越多。因此，如果多晶聚集嚴(yán)重，就會導(dǎo)致多晶覆蓋住所述埋層氧化層34下面的圖形，并使多晶突起嚴(yán)重，不能將所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)住，不能通過所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記起到光刻對位和檢驗(yàn)等作用，反而由于突起物影響到后續(xù)各工序的加工。通過實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)所述第一氧化層的距離Xl和距離X2以及距離Y(參見圖IlA至圖lie)等于外延厚度時，多晶聚集剛好覆蓋住保護(hù)區(qū)圖形的邊界，所以距離Xl和距離Χ2以及距離Y需要大于等于外延厚度，即覆蓋在所述第一氧化層31上的所述第二光刻膠至所述埋層光刻標(biāo)記32b的距離大于等于外延厚度，則多晶聚集不會覆蓋住需要被保護(hù)的圖形，優(yōu)選的，所述距離Xl和距離X2以及距離Y大于等于I. 5倍的外延厚度。因此，后續(xù)外延工藝中制有所述埋層光刻標(biāo)記32b的埋層窗口 32a不會發(fā)生外延漂移和外延畸變。S15 :在所述打開口采用外延生長工藝形成外延層。參見圖10，在所述打開口 35a采用外延生長工藝，在所述襯底上形成外延層36a。根據(jù)外延生長特性，在有所述第一氧化層31保護(hù)的區(qū)域上不生長外延，因此，不發(fā)生外延漂移和外延畸變，形狀和外延前一致；而在所述襯底上的所述打開口 35a沒有氧化層保護(hù)，因此，在所述打開口 35a上形成的所述外延層36a，會產(chǎn)生外延漂移和外延畸變。具體的，所述外延生長工藝采用的參數(shù)為摻雜氣體為二氯硅烷(SiH2CL2)和磷化氫(PH3)氣體，淀積溫度在1050 1200°C之間，淀積速率在O. 35um O. 45um/min之間，淀積的所述外延層的厚度在Ium IOOum之間。進(jìn)一步的，如果外延生長工藝后，再生長光刻層，則所述光刻層的數(shù)目為n，在埋層區(qū)域做埋層光刻標(biāo)記時，可以為每個光刻層在在所述埋層光刻標(biāo)記中留下至少一個光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，因此，留有的埋層光刻標(biāo)記個數(shù)可以大于等于η個。結(jié)合S14和S15，并參考附圖IlA至附圖IlC可知，在執(zhí)行S13時，可以形成多個光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，可以按實(shí)際需求對外延生長工藝后生長的任意一個光刻層制作至少一光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，也可以對所有光刻層分別制作至少一光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。在執(zhí)行S14時，通過所述第二光刻膠將埋層光刻標(biāo)記及形成埋層光刻標(biāo)記邊界的這些光刻對準(zhǔn)標(biāo)記保護(hù)住，使埋層光刻標(biāo)記都不長外延，而光刻對準(zhǔn)標(biāo)記的形貌和位置不發(fā)生變化。
具體的，執(zhí)行S15之后，用于外延標(biāo)記的埋層光刻標(biāo)記及光刻對準(zhǔn)標(biāo)記因?yàn)橛醒趸瘜拥谋Ｗo(hù)，埋層光刻標(biāo)記縱向沒有畸變，橫向沒有漂移不需要補(bǔ)償，光刻對準(zhǔn)標(biāo)記是在原本的埋層光刻標(biāo)記上完成的，外延生長工藝后的各光刻層需要進(jìn)行光刻對位時，可以利用被保留下來的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行對位，因此，可達(dá)到很高的對位精度，且可以對光刻場偏和光刻線寬進(jìn)行檢查和/或測量。特別對于亞微米級的小尺寸的集成電路和器件制造工藝，對位精度可以得到非常好的保證。具體的，圖IlA至圖IlC所示為本發(fā)明實(shí)施例外延標(biāo)記制作方法中的各埋層光刻標(biāo)記的俯視不意圖，圖IlA為常用十字對位標(biāo)記在本實(shí)施例中的意圖；圖IlB為常用對位檢查標(biāo)記在本實(shí)施例中的示意圖；圖Iic為常用線寬測試圖形在本實(shí)施例中的示意圖；以及當(dāng)制作多個游標(biāo)檢測標(biāo)記時，由于所制作的每個游標(biāo)檢測標(biāo)記大小不一致時，則以遠(yuǎn)離埋層光刻標(biāo)記，但以最靠近埋層光刻標(biāo)記邊沿的游標(biāo)檢測標(biāo)記的邊沿為X方向的距離或Y方向的距離。其中外圍方框?yàn)閳?zhí)行S14時需要蓋住埋層光刻標(biāo)記的第一氧化層保護(hù)區(qū)，中間為埋層光刻標(biāo)記的圖形例子。
具體的，圖11中距離Y也表示第一氧化層保護(hù)區(qū)邊沿到埋層光刻標(biāo)記邊沿的Y方向上的距離，要求距離Y也要大于等于外延厚度，優(yōu)選大于等于I. 5倍的外延厚度。此處，距離Y所表示的意義與S14中所述距離Xl和距離X2的意義相同，在此不再一一贅述。因此，利用本發(fā)明制作的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記具備較高的檢測能力，可大大降低由于外延原因?qū)е碌墓饪虒ζ苊鈪?shù)、電性和功能等失效情況的產(chǎn)生，并可在極大多數(shù)外延條件下加工出保證較高對位精度的產(chǎn)品，極大的降低了由于光刻對偏產(chǎn)生的返工率和報(bào)廢率，具有較大的經(jīng)濟(jì)效益。并且，利用本發(fā)明制作的光刻對準(zhǔn)標(biāo)記可以使光刻檢查簡單準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，可利用分發(fā)明在外延前后出現(xiàn)生長外延和不生長外延的圖形作為外延缺陷的對比手段。進(jìn)一步的，利用本實(shí)施例制作特殊的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和光刻方法，也是屬于本發(fā)明保護(hù)范圍。本發(fā)明還提供一種外延標(biāo)記,如圖10所示,所述外延標(biāo)記包括襯底30 ;埋層光刻標(biāo)記(圖中未示，請參見圖IlA至圖11C)，形成在所述襯底30上；第一消耗層34a，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述襯底30中；埋層氧化層34，形成在所述第一消耗層34a上；第二消耗層34b，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述襯底30中且包圍所述的第一消耗層34a，其中，所述第一消耗層34a和第二消耗層34b在所述埋層光刻標(biāo)記邊界相接處形成臺階差34d作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記；第二氧化層34c，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述第二消耗層34b上；第一氧化層31，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述第二氧化層34c上；外延層36a，形成在所述襯底30之上，位于所述第二消耗層34b、第二氧化層34c和第一氧化層31與襯底30邊沿之間的打開口 35a處。優(yōu)選的，所述第一氧化層31至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度的I. 5倍。進(jìn)一步的,所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記包括對位標(biāo)記、線寬測試標(biāo)記、對位檢查標(biāo)記和游標(biāo)檢查標(biāo)記中的一種或任意組合。優(yōu)選的，當(dāng)所述外延生長工藝后，再生長光刻層，所述光刻層的數(shù)目為η時，留有的埋層光刻標(biāo)記的數(shù)目可以大于等于η。優(yōu)選的，對需要生長的任意一個光刻層或所有光刻層留有至少一所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。優(yōu)選的，生成的各光刻層利用所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，對光刻場偏、光刻線寬進(jìn)行檢查和/或測量。需要說明的是，雖然本實(shí)施例中所形成的外延標(biāo)記制作方法中利用氧化層的非單晶阻止外延生長的方法，是居于現(xiàn)有流程的不做其他變更的優(yōu)化，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以理解的是，在實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要，阻止外延生長的掩蔽層可以是多晶、氮化硅等相同特性的物質(zhì)。本發(fā)明適用于半導(dǎo)體制造中常見的外延生長工藝，包括硅，鍺等的外延生長。
本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，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)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種外延標(biāo)記制作方法，包括如下步驟 提供一襯底，在所述襯底上生長第一氧化層； 在所述第一氧化層上覆蓋第一光刻膠，以所述第一光刻膠為掩膜，通過光刻工藝在所述第一光刻膠中形成埋層窗口，同時形成埋層光刻標(biāo)記； 在所述埋層窗口內(nèi)去除所述第一氧化層，暴露出所述襯底，在暴露出的所述襯底上形成埋層區(qū)域，并向所述埋層區(qū)域進(jìn)行離子注入； 去除所述第一光刻膠，對所述埋層區(qū)域進(jìn)行退火工藝，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域部分的所述襯底上由下至上依次形成第一消耗層和埋層氧化層，在對應(yīng)所述埋層區(qū)域外的所述襯底上由下至上依次形成第二消耗層和第二氧化層，且所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記處形成的臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記； 在所述埋層氧化層及與埋層氧化層相鄰的部分第一氧化層上覆蓋第二光刻膠，以所述第二光刻膠為掩膜，由上至下依次刻蝕，暴露出所述襯底，形成打開口，去除所述第二光刻膠，暴露出所述第一氧化層，以使所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度； 在所述打開口采用外延生長工藝形成外延層。
2.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度的I. 5倍。
3.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，對于雙極型電路所用的襯底為〈111〉晶向的P型半導(dǎo)體襯底。
4.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述第一氧化層的厚度為3000A ~ 10000A。
5.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述埋層窗口內(nèi)刻蝕去除所述第一氧化層的方法為干法刻蝕。
6.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述離子注入的材料為銻或砷，所述離子注入劑量為1E14 1E16。
7.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，在所述退火工藝下形成厚度為1500A ~ 10000A的所述埋層氧化層后，停止所述退火工藝。
8.如權(quán)利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述退火工藝采用的參數(shù)為退火溫度為1150 1250度，退火氣氛為氮?dú)?，生長所述埋層氧化層的氣氛為干氧或氮氧。
9.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記包括對位標(biāo)記、線寬測試標(biāo)記、對位檢查標(biāo)記和游標(biāo)檢查標(biāo)記中的一種或任意組合。
10.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述外延生長工藝采用的參數(shù)為摻雜氣體為二氯硅烷和磷化氫氣體，淀積溫度為1050 1200°C，淀積速率為O. 35um/min O.45um/min。
11.如權(quán)利要求10所述的制作方法,其特征在于,所述外延層的厚度為Ium lOOum。
12.如權(quán)利要求I所述的制作方法，其特征在于，當(dāng)所述外延生長工藝后，再生長光刻層，所述光刻層的數(shù)目為η時，留有的埋層光刻標(biāo)記的數(shù)目可以大于等于η。
13.如權(quán)利要求12所述的制作方法，其特征在于，對需要生長的任意一個光刻層或所有光刻層留有至少一所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。
14.如權(quán)利要求13所述的制作方法，其特征在于，生成的各光刻層利用所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，對光刻場偏、光刻線寬進(jìn)行檢查和/或測量。
15.—種外延標(biāo)記,包括 襯底； 埋層光刻標(biāo)記，形成在所述襯底上； 第一消耗層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述襯底中； 埋層氧化層，形成在所述第一消耗層上； 第二消耗層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述襯底中且包圍所述的第一消耗層，其中，所述第一消耗層和第二消耗層在所述埋層光刻標(biāo)記邊界相接處形成臺階差作為光刻對準(zhǔn)標(biāo)記； 第二氧化層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述第二消耗層上； 第一氧化層，以所述埋層光刻標(biāo)記為邊界形成在所述第二氧化層上； 外延層，形成在所述襯底之上，位于所述第二消耗層、第二氧化層和第一氧化層與襯底邊沿之間的打開口處。
16.如權(quán)利要求15所述的外延標(biāo)記，其特征在于，所述第一氧化層至所述埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度的I. 5倍。
17.如權(quán)利要求15所述的外延標(biāo)記，其特征在于，所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記包括對位標(biāo)記、線寬測試標(biāo)記、對位檢查標(biāo)記和游標(biāo)檢查標(biāo)記中的一種或任意組合。
18.如權(quán)利要求15所述的外延標(biāo)記，其特征在于，當(dāng)所述外延生長工藝后，再生長光刻層，所述光刻層的數(shù)目為η時，留有的埋層光刻標(biāo)記的數(shù)目可以大于等于η。
19.如權(quán)利要求18所述的外延標(biāo)記，其特征在于，對需要生長的任意一個光刻層或所有光刻層留有至少一所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記。
20.如權(quán)利要求19所述的外延標(biāo)記，其特征在于，生成的各光刻層利用所述光刻對準(zhǔn)標(biāo)記，對光刻場偏、光刻線寬進(jìn)行檢查和/或測量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種外延標(biāo)記制作方法，包括在襯底上依次生長第一氧化層和第一光刻膠，在第一光刻膠中形成埋層窗口和埋層光刻標(biāo)記；去除埋層窗口中的第一氧化層，在襯底上形成埋層區(qū)域并進(jìn)行離子注入；去除第一光刻膠并進(jìn)行退火，在埋層區(qū)域上形成第一消耗層和埋層氧化層，在埋層區(qū)域外的襯底上形成第二消耗層和第二氧化層，在埋層光刻標(biāo)記處形成臺階差；在氧化層上覆蓋第二光刻膠，在未覆蓋第二光刻膠的襯底上形成打開口，去除第二光刻膠，以使第一氧化層至埋層光刻標(biāo)記的距離大于等于外延厚度；在打開口形成外延層。本發(fā)明還提供一種外延標(biāo)記，可以使埋層標(biāo)記不發(fā)生外延漂移和畸變，降低光刻對偏，避免因光刻對偏產(chǎn)生的返工率和報(bào)廢率。
文檔編號H01L23/544GK102931171SQ201210444629
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者楊彥濤, 王平, 蘇蘭娟, 鐘榮祥, 袁志松 申請人:杭州士蘭集成電路有限公司