[發明專利]鍺硅HBT發射級光刻對準精度優化的方法

有效

• 申請號: 201110240918.X
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102956477A
• 公開（公告）日: 2013-03-06
• 發明（設計）人: 王雷
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L23/544;G03F9/00
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 孫大為

技術領域

本發明涉及一種電子芯片制造領域中的鍺硅Si/Ge異質結雙極型晶體管HBT的工藝制造方法，尤其指光刻工藝方法。

背景技術

Si是目前大規模生產的半導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，具有半導體特性等基本特性而被用于制備半導體器件。

但是對于高頻高速應用，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類似的晶體結構，與Si形成合金工藝容易實現且匹配性高，同時Ge的引入可以有效地降低禁帶寬度，實現高速器件的應用，同時Si/Ge的合金器件很容易和常規的Si器件進行工藝整合，因此Si/Ge器件是很常用的一種應用于高速和高頻通信的器件。同時Si/Ge為本征半導體，為了實際器件應用，還會進行摻雜形成n，p型。另外為了調整薄膜的應力，還會摻雜中型粒子如C。

基于以上特性和工藝，Si/Ge?HBT是目前最常用的高頻器件之一。針對高頻器件，Ft，Fmax是最重要的器件指標。而Ft，Fmax和基區電阻關系很大，尤其是Fmax。降低基區電阻，提高載流子的基區渡越時間可以大大提高Fmax。在現有的HBT結構中，均采用T型發射級結構，如圖1所表示。此時發射級(EP-Emitter?Poly)與發射級開口(EW-Emitter?window)的交疊區域7C無法通過外基區注入來降低電阻，只能通過SI/Ge外延時的摻雜來降低電阻，而這次摻雜受HBT器件特性的影響，無法進行隨意調整。因此在這種器件中，為了提高Fmax，必須縮小發射級與發射級開口的交疊區域，使不能被摻雜的外基區盡可能小。而這給發射級的光刻對準帶來很大的挑戰。

為了維持對準精度，必須讓發射級對準發射級開口。而發射級開口的傳統對準標記和疊對精準測量標識OVL?mark通過直接刻蝕發射級開口產生，同時為了防止襯底變化影響，其垂直結構為發射級開口層直接放置在硅襯底上，因此最終形成臺階的高度為發射級開口膜層本身的厚度。而發射級沉積后，由于poly不透明，因此光學對比度完全依賴于其臺階高度，光學對比度＝sin(2×pi×d×n/lamda)。其中d為臺階高度，n為介質折射率，這里為空氣n＝1，lamda為測量光波長。當d為lamda的1/4時，達到干涉最大。對于低頻應用，發射級開口的膜層厚度通常＞700A，接近于光刻對準和測量的常用波段5330A～6800A的1/4，因此可以達到干涉極強，這種設計完全可行。但在于高頻器件中，為了降低寄生電容，發射級開口膜層通常都非常薄，此時無法形成足夠的光學對比度，從而導致光刻對準信號通常很弱，使光刻對準精度很難提高，同時穩定性差，大規模量產不穩定。

傳統產生發射級開口光刻對準標記的工藝流程如圖3所表示：

1.沉積發射級開口膜在硅襯底上(有源區)；

2.光刻；

3.干法刻蝕發射級開口上層膜，停在下層SiO₂上；

4.濕法刻蝕下層SiO₂。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種鍺硅HBT發射級光刻對準精度優化的方法，它可以大大加強光學對比度，避免因為信號強度不足引起的光學對準精度測量誤差與非穩定性。

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種鍺硅HBT發射級光刻對準精度優化的方法，發射級對發射級開口層的光刻對準標記和疊對精準測量標識OVLmark均放置在場區，工藝流程包括：

有源區光刻刻蝕產生發射級對發射級開口對準標記和疊對精準測量標識OVL?mark的襯底區；

SiO₂沉積與CMP產生發射級對發射級開口對準標記和疊對精準測量標識OVLmark的SiO₂材料構成的襯底；

基區BP刻蝕在發射級開口之前，且發射級開口膜層沉積在基區BP刻蝕之后；

發射級開口光刻刻蝕后追加的濕法刻蝕。

本發明的有益效果在于：可以大大加強光學對比度，避免因為信號強度不足引起的光學對準精度測量誤差與非穩定性。

優選的，發射級開口的介質膜組成為SiO₂+其他材料膜層，如SiN，Poly，SiON，SIC等單層膜，或多層膜的組合。

優選的，上層介質膜與下層介質膜在濕法刻蝕中選擇比＞10。

優選的，發射級開口的膜層總厚度＜500A。