[其他]應用側壁及去除技術制做亞微米掩模窗口的方法

在審

• 申請號: 101986000007855
• 申請日: 1986-11-14
• 公開（公告）號: CN86107855B
• 公開（公告）日: 1988-06-29
• 發明（設計）人: 羅伯特·基姆巴爾·庫克;約瑟夫·弗朗希斯·施帕德
• 申請（專利權）人: 國際商用機器公司
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 鄧明

一種用于在基底中制做窗口的方法，利用反應離子刻蝕技術，在基底上形成臺面。在整個結構上淀積一膜層，并且將臺面有選擇地刻蝕掉，以在膜層中形成亞微米尺寸的窗口。用膜層作掩模，被掩模所露出的基底被反應離子蝕刻。給出了制做多晶硅基區雙極性晶體管的發射區掩模的例子。

本發明一般涉及制做亞微米掩模窗口的方法，特別涉及一種以利用側壁、反應離子刻蝕及象的剝離為特征技術的方法。

在超大規模集成電路的生產中，各種形式的光刻被應用于掩模窗口或掩模線條的制做中，如用電子束，χ射線或離子束通過由光刻法確定的圖形進行照射，對抗蝕材料有選擇地曝光來制做發射區的和其它擴散步驟的非常小的掩模窗口或制做芯片器件互連的極細小的金屬化圖形。

近來，由于極高密度集成電路的掩模窗口的尺寸或所需線條圖形的寬度減小到1微米或更小的量級，便研制出一項新技術，以消除對抗蝕材料有選擇地曝光時的固有的光學限制。該新技術不再利用光刻來確定所設計好的尺寸，代之以利用側壁反應離子刻蝕（RIE）工藝，由此，尺寸便由可極精確控制的淀積層的厚度來決定。

利用側壁RIE工藝來確定窄線條圖形結構（在這種情況下，為場效應晶體管柵極長度）的一例在美國專利第4，430，791中給出，該專利于1984年2月14日頒發給羅伯特C.多克蒂（Robert C.Dockerty），又轉讓給本受讓人，利用側壁RIE工藝來確定小掩模窗口的又一例在美國專利第4，209，349中給出，該專利于1980年6月24日頒發給歐文T.霍（Irving T.Ho）等人，又轉讓給本受讓人，但從后一例看，在氮化硅側壁形成之后，還采用了一個熱氧化步驟，該熱氧化會在氮化物側壁之下產生公知的“鳥嘴（bird′s beak）”，它能夠在其后的氮化物去除時影響所得發射區窗口寬度的控制精度。避免使用會產生“鳥嘴”的工藝步驟是有利的，它可毫無遺漏地使側壁RIE工藝中對掩模窗口控制的固有的益處得到全面開發。

美國專利第4，274，909號（1981年6月23日頒發給K，芬克特拉曼（K.Venkataraman）等人，又轉讓給本受讓人），教導了制做微米或更精細掩模窗口的另一種非側壁RIE工藝，該工藝把光致抗蝕劑平面性（Planarization）刻蝕步驟與各向同性刻蝕步驟結合起來，這兩個步驟比應用側壁RIE稍微更難控制。

利用包括象的反剝離工序步驟的側壁反應離子刻蝕工序，生產適用于各種類型基底（包括非氧化的基底）的亞微米掩模窗口。在一個制做多晶硅基區晶體管的亞微米發射區掩模窗口的示范性實施例中，利用側壁RIE技術，在基底上形成一個亞微米寬度的臺面，基底包括有由二氧化硅層和氮化硅層覆蓋的摻雜的P⁺型多晶硅材料層。基底又是在N^-型外延硅層上形成的。在該外延硅層中，要制做雙極性晶體管，臺面由氮化硅覆蓋的二氧化硅的下層構成。用各向同性刻蝕法，將臺面的二氧化硅層從下面挖去，以提供一個去除的仿形，然后利用類似蒸發這樣的技術將氧化鎂（MgO）或其它適合RIE掩模的材料，如多晶硅，淀積在該結構上。將剩余的支持臺面的SiO₂刻蝕掉，去除上覆的Si₃N₄和MgO，以在結構的非臺面區的剩余膜層中留下亞微米窗口，再次使用RIE，將被窗口所暴露的基底部分去除掉，以提供比利用光刻法尺寸小得多和尺寸控制好得多的N^-外延層的發射區的掩模。

圖1-4是在本發明方法最佳實施例完成過程中，逐次得到的部分結構的簡化截面視圖。

盡管本發明的方法是用來在多種不同材料中形成亞微米開孔，但現在要描述的是有關用來制造多晶基區雙極性晶體管的亞微米發射區掩模窗口的材料。這種類型的晶體管在本技術領域內是眾所周知的，并已在美國專利第4，252，582號中被描述了。該專利于1981年2月24日頒發，并轉讓給本受讓人，簡要地說，該晶體管是在淀積在單晶半導體上的外延層中形成的，在外延層上淀積摻雜多晶層（依靠向外擴散來至少形成非本征基區部分，并且提供與所述非本征基區的電路連接）。最后，在本征基區內的中部形成發射區。