应用于外延工艺的光刻标记及方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于外延工艺的光刻标记及方法，光刻标记被放置在介质材料中，且任何一个外边界或外界面均被外延难以生长的保护层所包围。本发明将光刻标记彻底和硅材料隔绝，彻底解决了外延生长对光刻标记的影响。
【专利说明】应用于外延工艺的光刻标记及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微电子芯片制造领域中的半导体制造方法。
【背景技术】
[0002]在半导体制造中的外延工艺是一种常见的成膜工艺。但在外延成长时，图形畸变是比较常见的一种现象。而图形畸变会影响后续的光刻对准精度，从而制约光刻的套刻精度，限制了小尺寸外延器件的开发和制造。如何避免或降低外延生长时产生的图形畸变量，对于提高光刻套刻精度，有非常重要的意义。
[0003]常见的外延工艺前的对准标记通常采用直接刻蚀硅基板产生，因此其受外延畸变影响很大，因此其对准精度通常比较低。
[0004]为了解决外延生长后的图形对准问题，一些新的方法被提出来，主要思想为在对准标记中填充一些保护材料，使外延生长时，光刻标记区域不生长外延层，或通过外延后，利用保护层作为刻蚀终止层，刻蚀其上的外延材料，形成对准标记。
[0005]利用上述方法后可以明显改善外延对光刻标记的影响，但是在外延生长厚度很厚，或外延选择性不是很好的情况下，即保护层上外延成长速率依然比较高的情况下，效果并不理想，如图1、2所表示。因为即使是选择性外延生长，在硅衬底上通常生成单晶硅，而在其他材料上为多晶硅。在硅和其他材料的交界面，硅衬底上成长的单晶硅和其他材料上生长的多晶硅的交界面将展宽，并从硅衬底向其他材料区域延伸。而此时因为光刻标记外边界和界面依然存在硅材料，因此当外延生长速率较快，生长厚度较厚，或选择比不高时，从硅衬底上长成的单晶硅会向光刻标记区域延伸，导致光刻标记会无法形成或形成不好，导致测量结果不准确。
[0006]在传统方法中，虽然利用保护层降低光刻标记受外延工艺的影响，但因为整个对准标记依然存在和硅接触的部分，且光刻标记上的保护材料依然会随工艺变化被外延覆
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[0007]同样，所有利用硅和其他材料的交界面形成的光刻标记，同样会被外延生长的这一特性所影响。因此要彻底解决外延工艺对光刻标记的影响，就必须利用非硅材料来形成，并隔绝光刻标记和硅材料的接触。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种应用于外延工艺的光刻标记，它可以将光刻标记彻底和硅材料隔绝，彻底解决了外延生长对光刻标记的影响。
[0009]为了解决以上技术问题，本发明提供了一种应用于外延工艺的光刻标记，光刻标记被放置在介质材料中，且任何一个外边界或外界面均被外延难以生长的保护层所包围。
[0010]本发明的有益效果在于:将光刻标记彻底和硅材料隔绝，彻底解决了外延生长对光刻标记的影响。
[0011]外延生长时很难在保护层上生长，生长速率与衬底层上的生长速率相比较小。[0012]保护层可以氧化物或者氮化物。
[0013]外延成长后，介质层与非介质层上外延生长厚度差> 200埃。
[0014]整个光刻标记均被介质层区域包围。
[0015]本发明还提供了一种产生应用于外延工艺的光刻标记的方法，包括以下步骤:步骤1、刻蚀硅基板形成一个面积较大的沟槽；步骤2、沉积或通过热氧化在沟槽中填充介质材料，形成光刻标记的基底；步骤3、在基底区域内刻蚀介质层形成光刻标记。
[0016]步骤2中的介质层刻蚀深度≥500埃。
[0017]步骤3中的介质层刻蚀深度> 200埃，且小于后续外延生长厚度的1/2X选择比，选择比为介质层与非介质层区域外延生长厚度的比率。
[0018]光刻标记禁止区域>外延生长时从硅区域向介质区域延伸长度的2倍以上。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0020]图1A本发明与传统光刻标记断面比较图；
[0021]图1B本发明与传统光刻标记光显比较图；
[0022]图2本专利光刻标记的版图设计图；
[0023]图3光刻标记形成过程示意图。
【具体实施方式】
[0024]本发明所述的一种应用于外延工艺的光刻标记，光刻标记被放置在介质材料中，且任何一个外边界或外界面均被外延难以生长的材料所包围。
[0025]其实现方式包含两部分，版图实现与工艺流程。
[0026]其版图实现如图2所表示。构成一个介质层基底区域，通过光罩I实现。构成光刻标记图形，通过光罩2实现，图形包含两部分，光刻标记区域与光刻标记本身。光刻标记区域非真实形成的图形，只是用来标记光刻标记形成的区域，保证光刻标记与介质层基底区域之间形成一个禁止区域，其尺寸大小满足光刻标记禁止区域 > 外延生长时从硅区域向介质区域延伸长度的2倍以上。其中外延生长时从硅区域向介质区域延伸长度通过工艺中测量表征。光刻标记本身为光罩2上的真实图形，其类型可以是对准标记(埃lignment m埃rk),套刻精度测量标记的外框或内框(out box/inner box in Overl埃y m埃rk),关键尺寸测量标记(CD m埃rk)或其他类型的应用于光刻工艺测量或表征的图形。光刻标记本身处于光刻标记区域内，不得进入光刻标记禁止区域
[0027]其工艺流程如图3所表示
[0028]步骤1、使用光罩I通过光刻，刻蚀硅基板定义介质层基底区域
[0029]步骤2、在介质层基底区域通过沉积或热氧化填充介质材料，形成光刻标记的基底区域
[0030]步骤3、使用光罩2通过光刻，刻蚀基底区域内介质层形成光刻标记。
[0031]所使用介质层基底区域材料通常为外延生长时很难在保护层上生长或生长速率与衬底层有明显不同(一般衬底层为硅)。
[0032]为工艺简便起见，保护层可以是半导体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。通常为S102，也可以掺杂B，P等杂质材料以改善其在外延生长中的选择比。
[0033]其生长速率与衬底层有明显不同的主要特征在于外延成长后，介质层与非介质层上外延生长厚度差≥ 200埃，通常对于使用CL或F系气体作为刻蚀气体的硅外延生长工艺，可以保证在S102上几乎不生长硅外延层。
[0034]步骤I中的介质层刻蚀深度≥500埃。但通常都较深，可以选择0.5~10um。对于存在深沟槽刻蚀(刻蚀硅基板，且深度≥ 1um)的工艺，可以使用深沟槽刻蚀实现
[0035]步骤2填充介质材料后，可以追加一步回刻或CMP工艺，去除介质层基底区域以外的硅衬底上的介质材料，保证后续外延生长可以直接在硅衬底上进行。但必须保证介质层基地区域的介质膜不低于硅衬底，或两者高度差〈500埃
[0036]步骤3中的刻蚀为介质层刻蚀，必须保证光刻标记底部与硅衬底间有充分的介质层隔离，其残留介质层厚度≥1000埃。
[0037]步骤3中的刻蚀深度≥200埃即可，效果较好的可以为500埃~1500埃。并可以在此深度基础上追加测量波长的整数倍或整数倍的一半。比如测量波长为6328埃的红光，则可以深度在500~1500埃基础上增加6328埃或6328埃一半即3164埃的整数倍。
[0038]步骤3中的刻蚀深度不能太大，因为外延工艺如果硅和介质材料选择比太高，则刻蚀气体流量很多，沉积速度较慢，此时为了提高沉积速度，会选择降低选择比，介质层上依然会生长部分外延材料，此时必须保证外延材料不能填充光刻标记区域。因此步骤3亥Ij蚀深度需要小于且小于后续外延生长厚度的1/2X选择比，选择比为介质层与非介质层区域外延生长厚度的比率。保证光刻标记内不会被外延完全填充，且版图设计时光刻标记尺寸也要小于后续外延生长厚度的1/2X选择比。
[0039]本专利方法中，将光刻标记彻底和硅材料隔绝，彻底解决了外延生长对光刻标记的影响。
[0040]本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对【具体实施方式】的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的【具体实施方式】用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
【权利要求】
1.一种应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，光刻标记被放置在介质层中，且任何一个外边界或外界面均被外延难以生长的介质层所包围。
2.如权利要求1所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，外延生长时很难在介质层上生长，生长速率与衬底层上的生长速率相比较小。
3.如权利要求1或2所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，介质层可以氧化物或者氮化物。
4.如权利要求3所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，外延成长后，介质层与非介质层上外延生长厚度差> 200埃。
5.如权利要求4所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，整个光刻标记均被介质层区域包围。
6.一种产生应用于外延工艺的光刻标记的方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤1、刻蚀硅基板形成一个面积较大的沟槽； 步骤2、沉积或通过热氧化在沟槽中填充介质层，形成光刻标记的基底； 步骤3、在基底区域内刻蚀介质层形成光刻标记，光刻标记被放置在介质层中，且任何一个外边界或外界面均被外延难以生长的介质层所包围。
7.如权利要求6所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，步骤3中的介质层刻蚀深度> 500埃。
8.如权利要求7所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，步骤3中的介质层刻蚀深度> 200埃，且小于后续外延生长厚度的1/2X选择比，选择比为介质层与非介质层区域外延生长厚度的比率。
9.如权利要求8所述的应用于外延工艺的光刻标记，其特征在于，光刻标记禁止区域>外延生长时从硅区域向介质区域延伸长度的2倍以上。
【文档编号】G03F7/20GK103700649SQ201210367921
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】王雷, 苏波, 李伟峰, 程晋广 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司