專利名稱：鍺硅hbt發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子芯片制造領(lǐng)域中的鍺硅Si/Ge異質(zhì)結(jié)雙極型晶體管HBT的工藝制造方法，尤其指光刻工藝方法。
背景技術(shù)：
Si是目前大規(guī)模生產(chǎn)的半導(dǎo)體器件最主要的材料之一，它具有原材料制備簡便，自然界含量豐富，具有半導(dǎo)體特性等基本特性而被用于制備半導(dǎo)體器件。但是對(duì)于高頻高速應(yīng)用，Si的禁帶寬度較寬，載流子的遷移速度受到制約，因此人們通常引入一些其它元素形成Si的合金來減低禁帶寬度，提高載流子的遷移速度，其中Ge是其中最重要和主要的材料之一。Ge具有和Si類似的晶體結(jié)構(gòu)，與Si形成合金工藝容易實(shí)現(xiàn)且匹配性高，同時(shí)Ge的引入可以有效地降低禁帶寬度，實(shí)現(xiàn)高速器件的應(yīng)用，同時(shí)Si/Ge的合金器件很容易和常規(guī)的Si器件進(jìn)行工藝整合，因此Si/Ge器件是很常用的一種應(yīng)用于高速和高頻通信的器件。同時(shí)Si/Ge為本征半導(dǎo)體，為了實(shí)際器件應(yīng)用，還會(huì)進(jìn)行摻雜形成n，P型。另外為了調(diào)整薄膜的應(yīng)力，還會(huì)摻雜中型粒子如C?；谝陨咸匦院凸に?，Si/Ge HBT是目前最常用的高頻器件之一。針對(duì)高頻器件，F(xiàn)t, Fmax是最重要的器件指標(biāo)。而Ft, Fmax和基區(qū)電阻關(guān)系很大,尤其是Fmax。降低基區(qū)電阻，提高載流子的基區(qū)渡越時(shí)間可以大大提高Fmax。在現(xiàn)有的HBT結(jié)構(gòu)中，均采用T型發(fā)射級(jí)結(jié)構(gòu)，如圖I所表示。此時(shí)發(fā)射級(jí)(EP-Emitter Poly)與發(fā)射級(jí)開口(EW-Emitterwindow)的交疊區(qū)域7C無法通過外基區(qū)注入來降低電阻,只能通過SI/Ge外延時(shí)的摻雜來降低電阻，而這次摻雜受HBT器件特性的影響，無法進(jìn)行隨意調(diào)整。因此在這種器件中，為了提高Fmax，必須縮小發(fā)射級(jí)與發(fā)射級(jí)開口的交疊區(qū)域，使不能被摻雜的外基區(qū)盡可能小。而這給發(fā)射級(jí)的光刻對(duì)準(zhǔn)帶來很大的挑戰(zhàn)。 為了維持對(duì)準(zhǔn)精度，必須讓發(fā)射級(jí)對(duì)準(zhǔn)發(fā)射級(jí)開口。而發(fā)射級(jí)開口的傳統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark通過直接刻蝕發(fā)射級(jí)開口產(chǎn)生，同時(shí)為了防止襯底變化影響，其垂直結(jié)構(gòu)為發(fā)射級(jí)開口層直接放置在硅襯底上，因此最終形成臺(tái)階的高度為發(fā)射級(jí)開口膜層本身的厚度。而發(fā)射級(jí)沉積后，由于poly不透明，因此光學(xué)對(duì)比度完全依賴于其臺(tái)階高度，光學(xué)對(duì)比度=sin(2XpiXdXn/lamda)。其中d為臺(tái)階高度，η為介質(zhì)折射率，這里為空氣η = I, Iamda為測(cè)量光波長。當(dāng)d為Iamda的1/4時(shí),達(dá)到干涉最大。對(duì)于低頻應(yīng)用，發(fā)射級(jí)開口的膜層厚度通常> 700A，接近于光刻對(duì)準(zhǔn)和測(cè)量的常用波段5330A 6800A的1/4，因此可以達(dá)到干涉極強(qiáng)，這種設(shè)計(jì)完全可行。但在于高頻器件中，為了降低寄生電容，發(fā)射級(jí)開口膜層通常都非常薄，此時(shí)無法形成足夠的光學(xué)對(duì)比度，從而導(dǎo)致光刻對(duì)準(zhǔn)信號(hào)通常很弱，使光刻對(duì)準(zhǔn)精度很難提高，同時(shí)穩(wěn)定性差，大規(guī)模量產(chǎn)不穩(wěn)定。傳統(tǒng)產(chǎn)生發(fā)射級(jí)開口光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記的工藝流程如圖3所表示I.沉積發(fā)射級(jí)開口膜在硅襯底上(有源區(qū))；2.光刻；3.干法刻蝕發(fā)射級(jí)開口上層膜，停在下層SiO2上；
4.濕法刻蝕下層SiO2。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，它可以大大加強(qiáng)光學(xué)對(duì)比度，避免因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度不足引起的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)精度測(cè)量誤差與非穩(wěn)定性。為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口層的光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVLmark均放置在場區(qū)，工藝流程包括有源區(qū)光刻刻蝕產(chǎn)生發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVLmark的襯底區(qū)； SiO2沉積與CMP產(chǎn)生發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVLmark的SiO2材料構(gòu)成的襯底；基區(qū)BP刻蝕在發(fā)射級(jí)開口之前，且發(fā)射級(jí)開口膜層沉積在基區(qū)BP刻蝕之后；發(fā)射級(jí)開口光刻刻蝕后追加的濕法刻蝕。本發(fā)明的有益效果在于可以大大加強(qiáng)光學(xué)對(duì)比度，避免因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度不足引起的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)精度測(cè)量誤差與非穩(wěn)定性。優(yōu)選的，發(fā)射級(jí)開口的介質(zhì)膜組成為SiO2+其他材料膜層，如SiN，Poly, SiON, SIC
等單層膜，或多層膜的組合。優(yōu)選的，上層介質(zhì)膜與下層介質(zhì)膜在濕法刻蝕中選擇比> 10。優(yōu)選的，發(fā)射級(jí)開口的膜層總厚度< 500A。優(yōu)選的，襯底SiO2區(qū)的厚度為500A 10um，優(yōu)選為1000 5000A。優(yōu)選的，濕法刻蝕為SiO2刻蝕，主要使用HF為刻蝕藥液。優(yōu)選的，濕法刻蝕的刻蝕量> 300A，或保證刻蝕后發(fā)射級(jí)開口頂部到底部厚度>500A。優(yōu)選的，濕法刻蝕的刻蝕量為直接刻蝕到Si。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I是現(xiàn)有T型發(fā)射級(jí)結(jié)構(gòu)的Si/Ge HBT示意圖；圖2a是傳統(tǒng)光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記/疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b是本發(fā)明實(shí)施例所述第一種光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記/疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVLmark縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2c是本發(fā)明實(shí)施例所述第二種光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記/疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVLmark縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a是傳統(tǒng)光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記/疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark形成工藝流程示意圖；圖3b是本發(fā)明所述光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記/疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark形成工藝流程示意圖。附圖標(biāo)記說明
ISi襯底，2場區(qū)，3深溝槽，4埋層，5集電極，6集電極引出區(qū)，7A內(nèi)基區(qū)，7B外基區(qū)1，7C外基區(qū)2，8發(fā)射級(jí)開口介質(zhì)膜下層，9發(fā)射級(jí)開口介質(zhì)膜上層，10發(fā)射級(jí)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法其光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和OVLmark的制備工藝流程為I.光刻刻蝕硅襯底產(chǎn)生溝槽，其深度為500A 10um，優(yōu)選為1000 5000A。2.在溝槽中填充SiO2并平坦化去除非溝槽區(qū)的SiO2 ;
3.沉積 BP 與襯底間緩沖層 SC(Si02+SiN 或 Si02+Poly，厚度為 Si0250A 500A，上層材料200A 5000A)，刻蝕SC層，打開器件區(qū)域，光刻圖形區(qū)產(chǎn)生刻蝕與非刻蝕的兩組圖形。4.沉積BP膜層(Si/Ge)，并進(jìn)行刻蝕，其干法刻蝕阻擋層SiO2，直到SiO2停止，殘留 SiO2 為 IOA 200A。5.沉積發(fā)射級(jí)開口膜在硅襯底上(有源區(qū))，其下層為SiO2，通常為10 500A，優(yōu)選為50 300A，上層膜層SiN，Poly，SiON，SIC等單層膜，或多層膜的組合。其特征為在HF的濕法刻蝕中和SiO2的選擇比> 10。6.光刻；7.干法刻蝕發(fā)射級(jí)開口上層膜，停在下層SiO2上；8.濕法刻蝕下層SiO2，濕法刻蝕的刻蝕量> 300A，或保證圖形與襯底臺(tái)階差>500A。步驟1，2可以與傳統(tǒng)的有源區(qū)，場區(qū)形成工藝結(jié)合以降低工藝成本。其中步驟6可以和傳統(tǒng)工藝的發(fā)射級(jí)開口形成中濕法刻蝕過刻蝕工藝相結(jié)合，以節(jié)約工藝成本，此時(shí)步驟4中的光刻包括器件區(qū)域和對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記/OVLmark區(qū)域。但如果考慮到濕法刻蝕橫向刻蝕量對(duì)器件的影響。則修改為4.光刻；5.干法刻蝕發(fā)射級(jí)開口上層膜，停在下層SiO2上；6.濕法刻蝕下層SiO2，刻蝕量< 300A ；7.光刻露出光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記與疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark ；8.濕法刻蝕襯底。濕法刻蝕的刻蝕量> 300A，或保證刻蝕后發(fā)射級(jí)開口頂部到底部厚度> 500A。因?yàn)椴襟E8刻蝕不到底的話，制程的非均勻性可能造成測(cè)量不穩(wěn)定，因此濕法刻蝕的刻蝕量也可以直接刻蝕到Si。本發(fā)明并不限于上文討論的實(shí)施方式。以上對(duì)具體實(shí)施方式
的描述旨在于為了描述和說明本發(fā)明涉及的技術(shù)方案?；诒景l(fā)明啟示的顯而易見的變換或替代也應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。以上的具體實(shí)施方式
用來揭示本發(fā)明的最佳實(shí)施方法，以使得本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠應(yīng)用本發(fā)明的多種實(shí)施方式以及多種替代方式來達(dá)到本發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.一種鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口層的光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark均放置在場區(qū)，工藝流程包括 有源區(qū)光刻刻蝕產(chǎn)生發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark的襯底區(qū)； SiO2沉積與化學(xué)機(jī)械拋光CMP產(chǎn)生發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark的SiO2材料構(gòu)成的襯底； 基區(qū)BP刻蝕在發(fā)射級(jí)開口之前，且發(fā)射級(jí)開口膜層沉積在基區(qū)BP刻蝕之后； 發(fā)射級(jí)開口光刻刻蝕后追加的濕法刻蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，發(fā)射級(jí)開口的介質(zhì)膜組成為SiO2+其他材料膜層，如SiN，Poly, SiON, SIC等單層膜，或多層膜的組八口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，上層介質(zhì)膜與下層介質(zhì)膜在濕法刻蝕中選擇比> 10。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，發(fā)射級(jí)開口的膜層總厚度< 500A。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，襯底SiO2區(qū)的厚度為500A 10um，優(yōu)選為1000 5000A。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，濕法刻蝕為SiO2刻蝕，主要使用HF為刻蝕藥液。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，濕法刻蝕的刻蝕量> 300A，或保證刻蝕后發(fā)射級(jí)開口頂部到底部厚度> 500A。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，其特征為，濕法刻蝕的刻蝕量為直接刻蝕到Si。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鍺硅HBT發(fā)射級(jí)光刻對(duì)準(zhǔn)精度優(yōu)化的方法，發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口層的光刻對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark均放置在場區(qū)，工藝流程包括有源區(qū)光刻刻蝕產(chǎn)生發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark的襯底區(qū)；SiO2沉積與CMP產(chǎn)生發(fā)射級(jí)對(duì)發(fā)射級(jí)開口對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記和疊對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量標(biāo)識(shí)OVL mark的SiO2材料構(gòu)成的襯底；基區(qū)BP刻蝕在發(fā)射級(jí)開口之前，且發(fā)射級(jí)開口膜層沉積在基區(qū)BP刻蝕之后；發(fā)射級(jí)開口光刻刻蝕后追加的濕法刻蝕。本發(fā)明可以大大加強(qiáng)光學(xué)對(duì)比度，避免因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度不足引起的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)精度測(cè)量誤差與非穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)G03F9/00GK102956477SQ201110240918
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者王雷 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司