改善外延层上光刻标记的方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种改善外延层上光刻标记的方法。

背景技术：

目前，高压、超高压的半导体器件，在生产制造过程中，外延生长(英文简称：epi)工艺是比较重要的工艺步骤。但是在厚度大于25um以上的epi工艺中，常常会带来一个问题。请参考图1，在epi工艺之前衬底10上形成的光刻标记11是清晰可见的。请参考图2，在衬底10上通过epi工艺形成25um以上的厚外延层20之后，则在厚外延层20对应衬底位置的光刻标记21几乎是不可见的，即厚外延层20上的光刻标记21的延续性不良导致厚外延层上的光刻标记21出现了不合格的现象，在epi工艺之后的厚外延层20上无法达到与上一层的层间对准的工艺要求。请参考图2和图3，其原因是：在epi工艺中一次性外延生长的厚膜层21的厚度过厚，导致在厚外延层20上对应衬底位置的光刻标记21的深度和面积被厚外延层材料覆盖，导致光刻标记21出现了不均匀的凹坑等缩小结构，甚至被填平的风险，以致在后续工艺中无法辨识外延层上的光刻标记，因此在后续对准工艺中无法实现对准。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改善外延层上光刻标记的方法，以解决在厚外延层上形成的光刻标记能够保证层间对准的工艺要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种改善外延层上光刻标记的方法，将厚外延层分成多层薄外延层进行外延生长，通过将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联，以上一层薄外延层上形成的缩小结构的光刻标记通过光刻和刻蚀后得到改善后的光刻标记为基础，进行外延生长下一层薄外延层，以改善厚外延层上形成的光刻标记达到层间对准工艺要求。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，对下一层薄外延层上形成缩小结构的光刻标记进行光刻和刻蚀，以使该下一层薄外延层上的光刻标记与上一层的光刻标记的结构保持一致性。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述厚外延层形成在具有光刻标记的衬底上。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联的步骤包括：根据上一层的光刻标记的刻蚀深度调整下一层薄外延层的厚度。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联的步骤包括：根据下一层薄外延层的厚度调整上一层的光刻标记的刻蚀深度。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，根据多组不同刻蚀深度的光刻标记和相同厚度的薄外延层，找出光刻标记的刻蚀深度与薄外延层的比值关系，将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，根据多组相同刻蚀深度的光刻标记和不同厚度的薄外延层，找出光刻标记的刻蚀深度与薄外延层的比值关系，将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述厚外延层的厚度在25um以上，所述薄外延层的厚度在5um至20um之间，所述光刻标记的刻蚀深度为1um以上。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，在所述薄外延层的厚度为15um时，所述上一层光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的比值大于1：7.5。

进一步的，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法，在次顶层薄外延层上形成新的光刻标记，将次顶层薄外延层上光刻标记的刻蚀深度与顶层薄外延层的厚度相关联，外延生长顶层薄外延层以形成厚外延层。

与现有技术相比，本发明提供的改善外延层上光刻标记的方法具有以下技术效果：将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联后，外延生长的下一层薄外延层上形成的光刻标记为清晰可见的，通过对该层薄外延层上形成缩小结构的光刻标记进行光刻和刻蚀后，以为再下一层薄外延层形成清晰可见的光刻标记，从而在薄外延层之间形成层间对准，以实现厚外延层与衬底之间达到层间对准的工艺要求，从而厚外延层上的光刻标记为基准在后续对准工艺中实现层间对准工艺的要求，避免了一次外延形成的厚外延层上形成的光刻标记出现几乎不可见的风险而无法实现在后续对准工艺中达到层间对准的工艺要求的缺陷。而且避免了薄外延层外延生长的厚度过薄时，导致外延生长的次数增加，造成工艺成本的提高的缺陷，以及避免了薄外延层外延生长的厚度过厚时，下一层薄外延层的光刻标记的延续性不良造成几乎不可见的缺陷。本发明将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联后，还能够确定下一层薄外延层的厚度值范围是多少时才能在薄外延层上形成延续性良好的光刻标记，即清晰可见的光刻标记，也能够根据厚外延层的总体厚度确定外延生长薄外延层的层数及光刻和刻蚀缩小结构的光刻标记的次数，从而使多次外延工艺形成的厚外延层能够达到延续性良好的光刻标记，用于后续对准工艺的层间对准。

附图说明

图1是现有技术中具有光刻标记的衬底的剖面结构示意图；

图2是现有技术中在衬底上形成厚外延层的剖面结构示意图；

图3是现有技术中在衬底上形成厚外延层的电镜图；

图4-9是本发明实施例的在衬底上形成厚外延层的过程示意图；

图10是本发明实施例在薄外延层上形成改善后的光刻标记和新的光刻标记的剖面结构示意图；

图11是在图10的基础上外延生长下一层薄外延层的剖面结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

本发明实施例提供一种改善外延层上光刻标记的方法，将厚外延层分成多层薄外延层进行外延生长，通过将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联，以上一层薄外延层上形成的缩小结构的光刻标记通过光刻和刻蚀后得到改善后的光刻标记为基础，进行外延生长下一层薄外延层，以改善厚外延层上形成的光刻标记达到层间对准工艺要求。

本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联后，外延生长的下一层薄外延层上形成的光刻标记为清晰可见的，通过对该层薄外延层上形成缩小结构的光刻标记进行光刻和刻蚀后，以为再下一层薄外延层形成清晰可见的光刻标记，从而在薄外延层之间形成层间对准，以实现厚外延层与衬底之间达到层间对准的工艺要求，从而厚外延层上的光刻标记为基准在后续对准工艺中实现层间对准工艺的要求，避免了一次外延形成的厚外延层上形成的光刻标记出现几乎不可见的风险而无法实现在后续对准工艺中达到层间对准的工艺要求的缺陷。而且避免了薄外延层外延生长的厚度过薄时，导致外延生长的次数增加，造成工艺成本的提高的缺陷，以及避免了薄外延层外延生长的厚度过厚时，下一层薄外延层的光刻标记的延续性不良造成几乎不可见的缺陷。本发明实施例将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联后，还能够确定下一层薄外延层的厚度值范围是多少时才能在薄外延层上形成延续性良好的光刻标记，即清晰可见的光刻标记，也能够根据厚外延层的总体厚度确定外延生长薄外延层的层数及光刻和刻蚀缩小结构的光刻标记的次数，从而使多次外延工艺形成的厚外延层能够达到延续性良好的光刻标记，用于后续对准工艺的层间对准。

下面以厚度在30um的厚外延层200分成三层薄外延层为例进行详细说明本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，包括以下步骤：

步骤301，请参考图4，提供衬底100，并在衬底100通过光刻和刻蚀工艺形成光刻标记110。

步骤302，请参考图5，根据衬底100的光刻标记110的刻蚀深度与待外延生长的第一层薄外延层210的厚度相关联，在衬底100上通过外延生长第一层薄外延层210，则第一层薄外延层210上形成的光刻标记211为缩小结构的光刻标记211，该缩小结构的光刻标记211是均匀清晰可见。

步骤303，请参考图6，对第一层薄外延层210缩小结构的光刻标记211通过光刻和刻蚀得到改善后的光刻标记212，该光刻标记212的结构可以与衬底100中的光刻标记110的结构相同，即光刻标记212与光刻标记110具有相同的刻蚀深度和相同的刻蚀宽度。当然光刻标记212的刻蚀深度也可以与光刻标记110的刻蚀深度不同，直接根据下一层薄外延层的厚度进行调整。

步骤304，请参考图7，以第一层薄外延层210和光刻标记212为基础，通过第一层薄外延层210的光刻标记212的刻蚀深度将待外延生长的第二层薄外延层的厚度相关联，外延生长第二层薄外延层220，在第二层薄外延层220上形成缩小结构的光刻标记221，该缩小结构的光刻标记221是均匀清晰可见。

步骤305，请参考图8，对第二层薄外延层220缩小结构的光刻标记221通过光刻和刻蚀得到改善后的光刻标记222，该光刻标记222的结构可以与衬底100中的光刻标记110或者第一层薄外延层210的光刻标记212的结构相同，即光刻标记212与光刻标记110或光刻标记212具有相同的刻蚀深度和相同的刻蚀宽度。当然光刻标记212的刻蚀深度也可以与光刻标记110或光刻标记212的刻蚀深度不同，直接根据下一层薄外延层的厚度进行调整。

步骤306，请参考图9，以第二层薄外延层220和光刻标记222为基础，通过第二层薄外延层220的光刻标记222的刻蚀深度将待外延生长的第三层薄外延层的厚度相关联，外延生长第三层薄外延层230，在第三层薄外延层230上形成缩小结构的光刻标记231，该缩小结构的光刻标记231是均匀清晰可见的，可以用于厚外延层200与衬底100的光刻标记110进行层间对准，也可以用于后续光刻工艺中的层间对准。

本发明实施例不限于三层外延生长，还可以是二层，也可以根据实际外延生长厚度的需要进行若干次的调整。

请参考图10至图11，本发明实施例还可以在上一层薄外延层改善的光刻标记的同时和制作新的光刻标记213。即以第一薄外延层210上新的光刻标记213和/或改善后的光刻标记212为基准，外延生长第二层薄外延层220，以在第二层薄外延层220上形成缩小后的光刻标记212和/或214。新的光刻标记213及缩小结构的光刻标记214主要用于后续光刻对准工艺中的厚外延层200与下一层之间的层间对准工艺。为了简化形成在厚外延层上的新的光刻标记，可以在次顶层薄外延层上形成新的光刻标记，将次顶层薄外延层上光刻标记的刻蚀深度与顶层薄外延层的厚度相关联，外延生长顶层薄外延层以形成厚外延层。以去除中间薄外延层上不必要的新的光刻标记。

为了保证工艺的稳定性，本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，对下一层薄外延层上形成缩小结构的光刻标记进行光刻和刻蚀，以使该下一层薄外延层上的光刻标记与上一层的光刻标记的结构保持一致性。例如，请参考图5至图7，在外延生长第二层薄外延层220之前，将第一层薄外延层210上的光刻标记212与衬底100中的光刻标记110的结构保持一致性。

为了使多次外延生长的薄外延层的厚度均匀，从而保证外延生长厚外延层200的工艺的稳定性。本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联的步骤包括：根据上一层的光刻标记的刻蚀深度调整下一层薄外延层的厚度，该步骤是以上一层的光刻标记的刻蚀深度参数不变为前提去调整待外延生长的下一层薄外延层的厚度。

为了适用于多次外延生长的薄外延层的厚度不均匀，从而保证外延生长厚外延层200的工艺的稳定性。本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联的步骤包括：根据下一层薄外延层的厚度调整上一层的光刻标记的刻蚀深度。该步骤是以待外延生长的下一层薄外延层的厚度为基础，调整上一层薄外延层或者衬底的光刻标记的刻蚀深度。

为了将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联，本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，可以根据多组不同刻蚀深度的光刻标记和相同厚度的薄外延层，找出光刻标记的刻蚀深度与薄外延层的比值关系，将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联。还可以根据多组相同刻蚀深度的光刻标记和不同厚度的薄外延层，找出光刻标记的刻蚀深度与薄外延层的比值关系，将上一层的光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的厚度相关联。例如：在薄外延层的厚度为15um时，所述上一层光刻标记的刻蚀深度与下一层薄外延层的比值在1：7.5以上。

本发明实施例提供的改善外延层上光刻标记的方法，所述厚外延层的厚度在25um以上，所述薄外延层的厚度在5um至20um之间，例如：薄外延层的厚度为10um或者15um，所述光刻标记的刻蚀深度为1um以上。

上述描述仅是对本发明实施例较佳实施例的描述，并非对本发明实施例范围的任何限定，本发明实施例领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。