专利名称：应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光刻套刻标记的制备方法，特别涉及一种应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法。
背景技术：
对于常用的半导体高压高工作电流器件，需要有特定掺杂浓度且均勻掺杂的单晶硅作为耐压层或耐流层。而外延(也称EPI)工艺具有掺杂浓度可控，掺杂浓度均勻且外延层严格按照晶向生长的特点，因此在实际的半导体生产中通常都采用外延生长(EPI)的方式生长耐受高电压或耐受大电流的膜层。但EPI工艺在具有各种优点的同时，也存在一些缺点，图形畸变就是其中一个很重要而且严重影响后续光刻对准工艺的缺点。由于EPI是一种严格基于硅衬底晶向生长的工艺，因此对于ID的图形(一维图形，即平面上沿着单一方向延伸的图形，通常为沿着单一晶向)具有良好的图形保真性(见图8)。但对于2D图形(二维图形，即平面上沿两个不同方向延伸的图形，通常为沿着两个不同晶向的图形交叉处)，由于同时沿着两个不同的晶向生长(见图9)，此时随着EPI工艺，衬底晶向和图形形状的变化，会产生2D位置处的成长速度快于或慢于ID位置处的成长速度的特性，如图9所表示，阴影处的外延原子受到两个方向晶向的影响，其生长速度与周围的其他外延原子就会产生显著差异，从而发生图形畸变。随着外延层ID生长和2D生长的速率差别变大，外延生长的厚度增加，图形畸变会越来越严重，导致测量不准确，面内均勻性变差，测量不稳定等等，极端情况下会导致完全无法测量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法，其能降低外延图形的畸变。为解决上述技术问题，本发明的应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法， 包括根据外延时一维图形的生长速度和二维图形的生长速度的差异，在被对准层图形的光刻掩膜版的四角对称地增加或减掉具有补偿生长速度差异的补偿图形。本发明的制备方法，根据具体外延工艺中2D图形生长快慢的特点，通过放大或缩小2D位置处的被对准层图形，使2D位置处和ID位置处的最终生长面积达成一致，从而降低因为2D图形和ID图形生长速率不一致引起的外延图形畸变。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为本发明的一具体光刻掩膜版实例；图2为本发明的另一具体光刻掩膜版实例；图3至图7分别为本发明中的补偿图形的实例
图8为一维图形外延生长原子示意图；图9为二维图形外延生长原子示意图。
具体实施例方式在外延工艺中，在2D图形处(比如)两条不同方向的线的交叉点，外延生长会沿着多个晶向同时进行，而ID图形外延生长是只沿一个晶向进行的。两个方向的生长和一个方向的生长，生长速率随着工艺条件，衬底晶向，图形形状等条件的不同而不同，由此导致外延层图形的畸变。而本发明的应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法，正是基于这种认识而产生的，通过外延前将被对准层图形增加或减掉一补偿图形，以补偿外延生长速度差异引起的图形畸变。因光刻套刻标记的制备包括外延生长前的被对准层图形的制备和外延生长后的对准层图形制备，本发明的制备方法具体为当被对准层图形为凹陷图形时，外延时ID图形的生长速度大于2D图形的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时，所使用的光刻掩膜版为原有的被对准图形光刻掩膜版的四角对称地减掉一补偿图形后的图形；当外延时ID图形的生长速度小于2D图形的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时， 为在原有的被对准图形光刻掩膜版的四角对称地增加一补偿图形后的图形。在实际应用中，补偿图形可为45度角直角三角形(见图3)，正方形(见图5)、1/4 扇形(见图6和图7)、如图4所示的图形和如图6所示图形。补偿图形的尺寸大小和具体的形状由外延生长中两种图形的生长速度差决定，可根据有限次的试验，根据补偿外延畸变的结果找出补偿图形的形状、尺寸和不同厚度的外延生长工艺之间的关系。补偿图像的尺寸a最大可为1/4的整体尺寸，最小为0. lum。被对准层光刻套刻图形的整体尺寸A为 1 lOOum，优选为10 50um。在一个实例中，被对准层图形为凹陷图形，外延时一维图形外延的生长速度小于二维图形外延的生长速度，那么在光刻被对准层图形时，采用图1所示的光刻掩膜版，该光刻掩膜版为在原来四方框图形的四角对称地减掉一 45度角直角三角形后的图形，即形成的被对准层图形小于原来的被光刻工艺定义被对准层图形时，而在经过外延生长之后，使 2D图形和ID图形的最终生长面积达成一致，降低图形畸变。在一个相反的情况实例下，采用如图2所示的光刻掩膜版作为被对准层图形的光刻掩膜版，为在原来四方框图形的四角对称地增加一 45度角直角三角形后的图形，即四角对称地往外拉伸一 45度角直角三角形， 即形成的被对准层图形大于原来的被光刻工艺定义被对准层图形时，而在经过外延生长之后，使2D图形和ID图形的最终生长面积达成一致，降低图形畸变。在具体设计光刻掩膜版式，可采用如下方法1)使用标准光刻掩膜版，采用指定的EPI工艺生长进行外延生长，分别产生三个外延厚度，标准厚度以及外延控制上下限的厚度。最少需要一个分批，为了更精确也可以产生更多分批。2)通过标准图形的畸变判断需要增加还是减少补偿图形。3)之后通过试验，根据补偿外延生长畸变的结果将不同厚度的外延工艺、不同尺寸和不同形状的补偿图形之间模型。4)最后根据模型选定补偿图形的尺寸和具体形状，使用优化后的图形作为产品图形。
本发明中所指的被对准层可以是光刻套刻标记中的外框，也可以是光刻套刻标记中的内框。以刻蚀硅衬底形成被对准层图形为例，可以通过刻蚀图形区的硅衬底形成的凹陷图形或由保留图形区形成的凸起图形(即刻蚀外围衬底区之后保留下来的图形形成了凸起)。当为被对准层图形凸起图形时，补偿图形的选择与上面描述的正好相反，即当外延时一维图形外延的生长速度大于二维图形外延的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时， 所使用的光刻掩膜版为原有的被对准图形光刻掩膜版的四角对称地增加一补偿图形后的图形；当外延时一维图形外延的生长速度小于二维图形外延的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时，为在原有的被对准图形光刻掩膜版的四角对称地减掉一补偿图形后的图形。因为被对准层图形为凹陷图形时，外延单晶为外向内生长；而当被对准图形为凸起图形时，外延单晶从内向外长，因此补偿图形的设置正好相反。
权利要求
1.一种应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法，所述光刻套刻标记包括外延生长前的被对准层图形和外延生长后的对准层图形，其特征在于根据外延时一维图形的生长速度和二维图形的生长速度的差异，在被对准层图形的光刻掩膜版的四角对称地增加或减掉具有补偿生长速度差异的补偿图形。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述被对准图形为凹陷图形时，当外延时一维图形的生长速度大于二维图形的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时，所使用的光刻掩膜版为原有的被对准层图形光刻掩膜版的四角对称地减掉一补偿图形后的图形；当外延时一维图形外延的生长速度小于二维图形外延的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时，为在原有的被对准层图形光刻掩膜版的四角对称地增加一补偿图形后的图形。
3.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述被对准图形为凸起图形时，当外延时一维图形的生长速度大于二维图形的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时，所使用的光刻掩膜版为原有的被对准层图形光刻掩膜版的四角对称地增加一补偿图形后的图形；当外延时一维图形外延的生长速度小于二维图形外延的生长速度，光刻工艺定义被对准层图形时，为在原有的被对准层图形光刻掩膜版的四角对称地减掉一补偿图形后的图形。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的制备方法，其特征在于所述补偿图形的形状、 尺寸和不同厚度的外延生长工艺之间的对应关系，通过试验根据补偿外延生长畸变的结果得出。
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述补偿图形为45度角直角三角形，正方形或1/4扇形。
6.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述补偿图形的尺寸大小由外延生长中两种图形的生长速度差决定。
7.按照权利要求1至3中的任一项权利要求所述的制备方法，其特征在于所述被准层图形为光刻套刻标记的外框，或为光刻套刻标记的内框。
全文摘要
本发明公开了一种应用于外延工艺中的光刻套刻标记的制备方法，其中光刻套刻标记包括外延生长前的被对准层图形和外延生长后的对准层图形，根据外延时一维图形的生长速度和二维图形的生长速度的差异，在被对准层图形的光刻掩膜版的四角对称地增加或减掉具有补偿生长速度差异的补偿图形。采用本发明的制备方法，能降低因生长速度不同引起的外延畸变。
文档编号H01L23/544GK102456540SQ20101051140
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者孟鸿林, 王雷 申请人:上海华虹Nec电子有限公司