锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法

摘要

本发明公开了一种锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，发射极对发射极开口层的光刻对准标记和叠对精准测量标识OVL mark均放置在场区，工艺流程包括：有源区光刻刻蚀产生发射极对发射极开口对准标记和叠对精准测量标识OVL mark的衬底区；SiO2沉积与CMP产生发射极对发射极开口对准标记和叠对精准测量标识OVL mark的SiO2材料构成的衬底；基区BP刻蚀在发射极开口之前，且发射极开口膜层沉积在基区BP刻蚀之后；发射极开口光刻刻蚀后追加的湿法刻蚀。本发明可以大大加强光学对比度，避免因为信号强度不足引起的光学对准精度测量误差与非稳定性。

权利要求

1.一种锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，发射极对发射极开口层的光刻对准标记和叠对精准测量标识OVL mark均放置在场区，工艺流程包括：有源区光刻刻蚀产生发射极对发射极开口对准标记和叠对精准测量标识OVL mark的衬底区；

SiO2沉积与化学机械抛光CMP产生发射极对发射极开口对准标记和叠对精准测量标识OVL mark的SiO2材料构成的衬底；

基区刻蚀在发射极开口之前，且发射极开口膜层沉积在基区刻蚀之后；

发射极开口光刻刻蚀后追加的湿法刻蚀。

2.根据权利要求1所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，发射极开口的介质膜组成为SiN、多晶硅、SiON或SiC单层膜，或多层膜的组合。

3.根据权利要求1或2所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，上层介质膜与下层介质膜在湿法刻蚀中选择比>10。

4.根据权利要求1或2所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，发射极开口的膜层总厚度

5.根据权利要求1所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，衬底SiO2区的厚度为

6.根据权利要求5所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，衬底SiO2区的厚度为

7.根据权利要求1所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，湿法刻蚀为SiO2刻蚀，主要使用HF为刻蚀药液。

8.根据权利要求1所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，湿法刻蚀的刻蚀量 或保证刻蚀后发射极开口顶部到底部厚度

9.根据权利要求1所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，其特征为，湿法刻蚀的刻蚀量为直接刻蚀到Si。

说明书

锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电子芯片制造领域中的锗硅Si/Ge异质结双极型晶体管HBT的工艺制造方法，尤其指光刻工艺方法。

背景技术

[0002] Si是目前大规模生产的半导体器件最主要的材料之一，它具有原材料制备简便，自然界含量丰富，具有半导体特性等基本特性而被用于制备半导体器件。

[0003] 但是对于高频高速应用，Si的禁带宽度较宽，载流子的迁移速度受到制约，因此人们通常引入一些其它元素形成Si的合金来减低禁带宽度，提高载流子的迁移速度，其中Ge是其中最重要和主要的材料之一。Ge具有和Si类似的晶体结构，与Si形成合金工艺容易实现且匹配性高，同时Ge的引入可以有效地降低禁带宽度，实现高速器件的应用，同时Si/Ge的合金器件很容易和常规的Si器件进行工艺整合，因此Si/Ge器件是很常用的一种应用于高速和高频通信的器件。同时Si/Ge为本征半导体，为了实际器件应用，还会进行掺杂形成n,p型。另外为了调整薄膜的应力，还会掺杂中型粒子如C。

[0004] 基于以上特性和工艺，SI/Ge HBT是目前最常用的高频器件之一。针对高频器件，Ft，Fmax是最重要的器件指标。而Ft,Fmax和基区电阻关系很大，尤其是Fmax。降低基区电阻，提高载流子的基区渡越时间可以大大提高Fmax。在现有的HBT结构中，均采用T型发射极结构，如图1所表示。此时发射极(EP-Emitter Poly)与发射极开口(EW-Emitter window)的交叠区域7C无法通过外基区注入来降低电阻，只能通过SI/Ge外延时的掺杂来降低电阻，而这次掺杂受HBT器件特性的影响，无法进行随意调整。因此在这种器件中，为了提高Fmax，必须缩小发射极与发射极开口的交叠区域，使不能被掺杂的外基区尽可能小。而这给发射极的光刻对准带来很大的挑战。

[0005] 为了维持对准精度，必须让发射极对准发射极开口。而发射极开口的传统对准标记和叠对精准测量标识OVL mark通过直接刻蚀发射极开口产生，同时为了防止衬底变化影响，其垂直结构为发射极开口层直接放置在硅衬底上，因此最终形成台阶的高度为发射极开口膜层本身的厚度。而发射极沉积后，由于poly不透明，因此光学对比度完全依赖于其台阶高度，光学对比度＝sin(2×pi×d×n/lamda)。其中d为台阶高度，n为介质折射率，这里为空气n＝1，lamda为测量光波长。当d为lamda的1/4时，达到干涉最大。对于低频应用，发射极开口的膜层厚度通常> ，接近于光刻对准和测量的常用波段的1/4，因此可以达到干涉极强，这种设计完全可行。但在于高频器件中，为了降低寄生电容，发射极开口膜层通常都非常薄，此时无法形成足够的光学对比度，从而导致光刻对准信号通常很弱，使光刻对准精度很难提高，同时稳定性差，大规模量产不稳定。

[0006] 传统产生发射极开口光刻对准标记的工艺流程如图3所表示：

[0007] 1.沉积发射极开口膜在硅衬底上(有源区)；

[0008] 2.光刻；

[0009] 3.干法刻蚀发射极开口上层膜，停在下层SiO2上；

[0010] 4.湿法刻蚀下层SiO2。

发明内容

[0011] 本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，它可以大大加强光学对比度，避免因为信号强度不足引起的光学对准精度测量误差与非稳定性。

[0012] 为了解决以上技术问题，本发明提供了一种锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法，发射极对发射极开口层的光刻对准标记和叠对精准测量标识OVLmark均放置在场区，工艺流程包括：

[0013] 有源区光刻刻蚀产生发射极对发射极开口对准标记和叠对精准测量标识OVL mark的衬底区；

[0014] SiO2沉积与CMP产生发射极对发射极开口对准标记和叠对精准测量标识OVLmark的SiO2材料构成的衬底；

[0015] 基区BP刻蚀在发射极开口之前，且发射极开口膜层沉积在基区BP刻蚀之后；

[0016] 发射极开口光刻刻蚀后追加的湿法刻蚀。

[0017] 本发明的有益效果在于：可以大大加强光学对比度，避免因为信号强度不足引起的光学对准精度测量误差与非稳定性。

[0018] 优选的，发射极开口的介质膜组成为SiO2+其他材料膜层，如SiN，Poly,SiON,SIC等单层膜，或多层膜的组合。

[0019] 优选的，上层介质膜与下层介质膜在湿法刻蚀中选择比>10。

[0020] 优选的，发射极开口的膜层总厚度<

[0021] 优选的，衬底SiO2区的厚度为 优选为

[0022] 优选的，湿法刻蚀为SiO2刻蚀，主要使用HF为刻蚀药液。

[0023] 优选的，湿法刻蚀的刻蚀量> 或保证刻蚀后发射极开口顶部到底部厚度>

[0024] 优选的，湿法刻蚀的刻蚀量为直接刻蚀到Si。

附图说明

[0025] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

[0026] 图1是现有T型发射极结构的Si/Ge HBT示意图；

[0027] 图2a是传统光刻对准标记/叠对精准测量标识OVL mark纵向结构示意图；

[0028] 图2b是本发明实施例所述第一种光刻对准标记/叠对精准测量标识OVLmark纵向结构示意图；

[0029] 图2c是本发明实施例所述第二种光刻对准标记/叠对精准测量标识OVLmark纵向结构示意图；

[0030] 图3a是传统光刻对准标记/叠对精准测量标识OVL mark形成工艺流程示意图；

[0031] 图3b是本发明所述光刻对准标记/叠对精准测量标识OVL mark形成工艺流程示意图。

[0032] 附图标记说明：

[0033] 1Si衬底，2场区，3深沟槽，4埋层，5集电极，6集电极引出区，7A内基区，7B外基区1，7C外基区2，8发射极开口介质膜下层，9发射极开口介质膜上层，10发射极。

具体实施方式

[0034] 本发明所述的锗硅HBT发射极光刻对准精度优化的方法其光刻对准标记和OVLmark的制备工艺流程为：

[0035] 1.光刻刻蚀硅衬底产生沟槽，其深度为 优选为

[0036] 2.在沟槽中填充SiO2并平坦化去除非沟槽区的SiO2；

[0037] 3.沉积BP与衬底间缓冲层SC(SiO2+SiN或SiO2+Poly，厚度为SiO2上层材料 )，刻蚀SC层，打开器件区域，光刻图形区产生刻蚀与非刻蚀的两组图形。

[0038] 4.沉积BP膜层(Si/Ge)，并进行刻蚀，其干法刻蚀阻挡层SiO2，直到SiO2停止，残留SiO2为

[0039] 5.沉积发射极开口膜在硅衬底上(有源区)，其下层为SiO2，通常为 优选为 上层膜层SiN，Poly,SiON,SIC等单层膜，或多层膜的组合。其特征为在HF的湿法刻蚀中和SiO2的选择比>10。

[0040] 6.光刻；

[0041] 7.干法刻蚀发射极开口上层膜，停在下层SiO2上；

[0042] 8.湿法刻蚀下层SiO2，湿法刻蚀的刻蚀量> 或保证图形与衬底台阶差>

[0043] 步骤1，2可以与传统的有源区，场区形成工艺结合以降低工艺成本。其中步骤6可以和传统工艺的发射极开口形成中湿法刻蚀过刻蚀工艺相结合，以节约工艺成本，此时步骤4中的光刻包括器件区域和对准标记/OVLmark区域。但如果考虑到湿法刻蚀横向刻蚀量对器件的影响。则修改为：

[0044] 4.光刻；

[0045] 5.干法刻蚀发射极开口上层膜，停在下层SiO2上；

[0046] 6.湿法刻蚀下层SiO2，刻蚀量<

[0047] 7.光刻露出光刻对准标记与叠对精准测量标识OVL mark；

[0048] 8.湿法刻蚀衬底。湿法刻蚀的刻蚀量> 或保证刻蚀后发射极开口[0049] 顶部到底部厚度>

[0050] 因为步骤8刻蚀不到底的话，制程的非均匀性可能造成测量不稳定，因此湿法刻蚀的刻蚀量也可以直接刻蚀到Si。

[0051] 本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。