一种外延标记及其相应的制作方法技术

本发明专利技术提供一种外延标记制作方法，包括：在衬底上依次生长第一氧化层和第一光刻胶，在第一光刻胶中形成埋层窗口和埋层光刻标记；去除埋层窗口中的第一氧化层，在衬底上形成埋层区域并进行离子注入；去除第一光刻胶并进行退火，在埋层区域上形成第一消耗层和埋层氧化层，在埋层区域外的衬底上形成第二消耗层和第二氧化层，在埋层光刻标记处形成台阶差；在氧化层上覆盖第二光刻胶，在未覆盖第二光刻胶的衬底上形成打开口，去除第二光刻胶，以使第一氧化层至埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度；在打开口形成外延层。本发明专利技术还提供一种外延标记，可以使埋层标记不发生外延漂移和畸变，降低光刻对偏，避免因光刻对偏产生的返工率和报废率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造工艺
，具体涉及一种外延标记制作方法，特别涉及一种外延中外延标记及其相应的制作方法。
技术介绍
集成电路制造中外延工艺是在具有一定晶向的衬底上，在一定的条件下采用化学气相沉积(CVD)等生长方法，沿着衬底原来的结晶轴方向，生长出导电类型、电阻率、厚度、晶格结构、完整性等参数都符合产品结构要求的新单晶体层的过程，这层单晶层叫做外延层。其中导电类型、电阻率、厚度、晶格结构、完整性等参数不依赖于硅片衬底中的掺杂类别和程度，设计者可综合各分立器件的特性选择合适的外延层条件。 在上述外延淀积工艺中，根据晶体学平面生长的平面异性，新生长的单晶必须严格沿着衬底的原有晶向依次排序生长。在外延前道工艺中，埋层(BUriedLay，BL)或N型埋层(NBL)在退火过程中因氧化引起的表面不连续状态也会在外延淀积时向上传播，外延淀积完成后在形成的外延层表面出现的不连续位置，相对外延层下的埋层表面的不连续位置发生图形位移和图形变形，其中平行于定位面的横向主要表现为图形位移，此横向位移称为外延漂移(Pattern Shift);垂直于定位面的纵向主要表现为图形变形，此图形变形称为外延畸变(Patterndistortion)。以〈111〉晶向硅衬底为例，图I所示为传统外延中标记制作方法形成的外延横向埋层的剖面结构示意图，其中10为衬底，11为外延前横向埋层的图形形状和位置，12为外延层，13为外延后横向埋层的图形形状和位置，如图I所示，外延后横向埋层的图形宽度变窄且位置发生了位移；图2所示为传统外延中标记制作方法形成的外延纵向埋层的剖面结构示意图，其中10为衬底，14为外延前纵向埋层的图形形状和位置，12为外延层，15为外延后纵向埋层的图形形状和位置，如图2所示，外延后纵向埋层的图形宽度变窄明显；图3所示为传统外延中标记制作方法形成的一个对位标记外延前和外延后的形状和尺寸的变化示意图，其中16为外延前对位标记的正面形状和尺寸，17为外延后对位标记的正面形状和尺寸，17和16比较，纵向的图形畸变量非常明显。可见，在形成埋层时，需要形成光刻标记，此光刻标记包括对位标记横坐标和对位标记纵坐标。光刻对位系统需要同时分别对对位标记横坐标和对位标记纵坐标的信号扫描才能确定对准位置。对位标记需要具有足够的宽度和台阶高度才能保证扫描信号能搜索至|J。如图I至图3所示，虽然埋层时留下了后续层次的对位标记，但是在外延工艺中为对位标记仍然发生了漂移和畸变，后续层次对位时需要找到外延后的对位标记，在此对位标记上搜索到足够的对位信号后才能将纵坐标锁定，横坐标一般通过计算漂移量后拉版补偿或者在光刻版制作时预先做了拉版将发生的漂移量补偿回去。但外延漂移和外延畸变受影响的因素太多，衬底晶向，生长温度，生长速率，生长源，气体选择，外延设备，腔体温度等任何一个因素的变化，外延漂移量和畸变量的程度都不一样，且外延漂移和外延畸变在相同的因素影响下程度常常相反，解决方案也成了顾此失彼的。如当一个产品外延漂移量变大后导致光刻对偏，为了减少外延漂移将生长温度升高，和/或生长速率减小，但这样的条件会导致外延畸变严重，会使纵向的对位标记变形严重，纵向的信号不佳甚至无法对位，即使横向的外延漂移补偿达到最佳，但由于纵向无法对位，产品还是无法精准对位。因此，由于存在导致外延漂移和畸变的外延条件，特别在设备种类、加工条件、生长源和某些检测手段缺乏或不准确的情况下，如何提供一种外延标记制作方法，以降低光刻对偏，避免参数、电性和功能等失效情况的产生，从而降低由于光刻对偏产生的返工率和报废率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，在使埋层标记不发生外延漂移和外延畸变前提下，降低光刻对偏，避免由于光刻对偏产生的返工率和报废率，从而保证了产品的参数、电性和功能。为了解决上述问题，本专利技术提供一种外延标记制作方法，包括如下步骤 提供一衬底，在所述衬底上生长第一氧化层；在所述第一氧化层上覆盖第一光刻胶，以所述第一光刻胶为掩膜，通过光刻工艺在所述第一光刻胶中形成埋层窗口，同时形成埋层光刻标记；在所述埋层窗口内去除所述第一氧化层，暴露出所述衬底，在暴露出的所述衬底上形成埋层区域，并向所述埋层区域进行离子注入；去除所述第一光刻胶，对所述埋层区域进行退火工艺，在对应所述埋层区域部分的所述衬底上由下至上依次形成第一消耗层和埋层氧化层，在对应所述埋层区域外的所述衬底上由下至上依次形成第二消耗层和第二氧化层，且所述第一消耗层和第二消耗层在所述埋层光刻标记处形成的台阶差作为光刻对准标记；在所述埋层氧化层及与埋层氧化层相邻的部分第一氧化层上覆盖第二光刻胶，以所述第二光刻胶为掩膜，由上至下依次刻蚀，暴露出所述衬底，形成打开口，去除所述第二光刻胶，暴露出所述第一氧化层，以使所述第一氧化层至所述埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度；在所述打开口采用外延生长工艺形成外延层。优选的，所述第一氧化层至所述埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度的1.5倍。优选的，对于双极型电路所用的衬底为〈111〉晶向的P型半导体衬底。优选的，所述第一氧化层的厚度为3000A 10000A。优选的，所述埋层窗口内刻蚀去除所述第一氧化层的方法为干法刻蚀。优选的，所述离子注入的材料为锑或砷，所述离子注入剂量为1E14 1E16。进一步的，在所述退火工艺下形成厚度为1500人~ 10000人的所述埋层氧化层后，停止所述退火工艺。优选的，所述退火工艺采用的参数为退火温度为1150 1250度，退火气氛为氮气，生长所述埋层氧化层的气氛为干氧或氮氧。进一步的,所述光刻对准标记包括对位标记、线宽测试标记、对位检查标记和游标检查标记中的一种或任意组合。优选的，所述外延生长工艺采用的参数为掺杂气体为二氯硅烷和磷化氢气体，淀积温度为1050 120CTC,淀积速率为O. 35um/min O. 45um/min。优选的,所述外延层的厚度为Ium lOOum。优选的，当所述外延生长工艺后，再生长光刻层，所述光刻层的数目为η时，留有的埋层光刻标记的数目可以大于等于η。优选的，对需要生长的任意一个光刻层或所有光刻层至少留有一所述光刻对准标记。 优选的，生成的各光刻层利用其所对应的光刻对准标记，对光刻场偏、光刻线宽进行检查和/或测量。根据本专利技术的另一方面，提供一种外延标记，包括衬底；埋层光刻标记，形成在所述衬底上；第一消耗层，以所述埋层光刻标记为边界形成在所述衬底中；埋层氧化层，形成在所述第一消耗层上；第二消耗层，以所述埋层光刻标记为边界形成在所述衬底中且包围所述的第一消耗层，其中，所述第一消耗层和第二消耗层在所述埋层光刻标记边界相接处形成台阶差作为光刻对准标记；第二氧化层，以所述埋层光刻标记为边界形成在所述第二消耗层上；第一氧化层，以所述埋层光刻标记为边界形成在所述第二氧化层上；外延层，形成在所述衬底之上，位于所述第二消耗层、第二氧化层和第一氧化层与衬底边沿之间的打开口处。优选的，所述第一氧化层至所述埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度的1.5倍。 进一步的,所述光刻对准标记包括对位标记、线宽测试标记、对位检查标记和游标检查标记中的一种或任意组合。优选的，当所述外延生长工艺后，再生长光刻层，所述光刻层的数目为η时，留有的埋层光刻标记的数目可以大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外延标记制作方法，包括如下步骤：提供一衬底，在所述衬底上生长第一氧化层；在所述第一氧化层上覆盖第一光刻胶，以所述第一光刻胶为掩膜，通过光刻工艺在所述第一光刻胶中形成埋层窗口，同时形成埋层光刻标记；在所述埋层窗口内去除所述第一氧化层，暴露出所述衬底，在暴露出的所述衬底上形成埋层区域，并向所述埋层区域进行离子注入；去除所述第一光刻胶，对所述埋层区域进行退火工艺，在对应所述埋层区域部分的所述衬底上由下至上依次形成第一消耗层和埋层氧化层，在对应所述埋层区域外的所述衬底上由下至上依次形成第二消耗层和第二氧化层，且所述第一消耗层和第二消耗层在所述埋层光刻标记处形成的台阶差作为光刻对准标记；在所述埋层氧化层及与埋层氧化层相邻的部分第一氧化层上覆盖第二光刻胶，以所述第二光刻胶为掩膜，由上至下依次刻蚀，暴露出所述衬底，形成打开口，去除所述第二光刻胶，暴露出所述第一氧化层，以使所述第一氧化层至所述埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度；在所述打开口采用外延生长工艺形成外延层。

【技术特征摘要】
1.一种外延标记制作方法，包括如下步骤 提供一衬底，在所述衬底上生长第一氧化层； 在所述第一氧化层上覆盖第一光刻胶，以所述第一光刻胶为掩膜，通过光刻工艺在所述第一光刻胶中形成埋层窗口，同时形成埋层光刻标记； 在所述埋层窗口内去除所述第一氧化层，暴露出所述衬底，在暴露出的所述衬底上形成埋层区域，并向所述埋层区域进行离子注入； 去除所述第一光刻胶，对所述埋层区域进行退火工艺，在对应所述埋层区域部分的所述衬底上由下至上依次形成第一消耗层和埋层氧化层，在对应所述埋层区域外的所述衬底上由下至上依次形成第二消耗层和第二氧化层，且所述第一消耗层和第二消耗层在所述埋层光刻标记处形成的台阶差作为光刻对准标记； 在所述埋层氧化层及与埋层氧化层相邻的部分第一氧化层上覆盖第二光刻胶，以所述第二光刻胶为掩膜，由上至下依次刻蚀，暴露出所述衬底，形成打开口，去除所述第二光刻胶，暴露出所述第一氧化层，以使所述第一氧化层至所述埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度； 在所述打开口采用外延生长工艺形成外延层。2.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述第一氧化层至所述埋层光刻标记的距离大于等于外延厚度的I. 5倍。3.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，对于双极型电路所用的衬底为〈111〉晶向的P型半导体衬底。4.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述第一氧化层的厚度为3000A ~ 10000A。5.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述埋层窗口内刻蚀去除所述第一氧化层的方法为干法刻蚀。6.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述离子注入的材料为锑或砷，所述离子注入剂量为1E14 1E16。7.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，在所述退火工艺下形成厚度为1500A ~ 10000A的所述埋层氧化层后，停止所述退火工艺。8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述退火工艺采用的参数为退火温度为1150 1250度，退火气氛为氮气，生长所述埋层氧化层的气氛为干氧或氮氧。9.如权利要求I所述的制作方法，其特征在于，所述光刻对准标记包括对位标记、线宽测试标记、对位检查标记和游标检查标记中的一种或任意组合。10.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨彦涛，王平，苏兰娟，钟荣祥，袁志松，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：