两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法

两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种应用于两次外延工艺中的光刻对准标记的制作方法。
【背景技术】
[0002]Power MOSFET (功率金属氧化物半导体场效应管)中Super Junct1n (超级结)结构是一种耐压层上的创新结构，该结构具有导通电阻低，耐压高，发热量低等特点，而且克服了传统MOSFET的“硅极限”。它常常利用外延工艺来承受高电压，采用垂直导电和双扩散结构(如图1所示)。在新世代的SJ MOSFET器件制作中，需要首先在深沟槽刻蚀加P柱填充(第一次外延)，然后再通过第二次沉积形成20?40 μ m外延层。
[0003]套刻精度是光刻工艺的重要表征参数，实现从设计回路图形通过光刻胶转移到硅基板，光刻图形的转移过程要遵循精确和无偏差两大原则，而要实现无偏差就要保证光刻的对准可以进行并且有保证。外延常常产生薄雾、滑移线、层错、穿刺等缺陷，这些缺陷对光刻对准有很大的影响，尤其是新世代SJ MOSFET中20?40 μ m的外延层会使得光刻对准标记产生非常严重地畸变甚至消失而完全无法对准(参见图2所示)。

【发明内容】

[0004]本发明要解决的技术问题是提供一种两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法，它可以确保两次外延工艺中光刻的精确对准。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法，步骤包括:
[0006]I)在衬底上形成零层标记，成长氧化娃-氮化娃-氧化娃膜；
[0007]2)光刻，在氧化硅-氮化硅-氧化硅膜上刻开沟槽区域；
[0008]3)刻蚀形成沟槽，进行第一次选择性外延填充，在没有氧化硅膜覆盖的区域生长外延，然后进行化学机械研磨；
[0009]4)用光阻定义零层标记区域，通过刻蚀除去其它区域的氧化硅-氮化硅-氧化硅膜；
[0010]5)进行第二次厚外延生长；
[0011]6)通过光刻定义和厚外延刻蚀，将零层标记区域完全打开。
[0012]步骤3)所述沟槽深度为O?50 μ m，较佳的为20?40 μπι。
[0013]步骤4)所述光阻为与硅具有刻蚀选择比的膜质，例如为氧化硅或氮化硅。
[0014]步骤4)用光阻定义的零层标记区域大于步骤6)中零层标记打开区域。
[0015]步骤5)第二次厚外延生长为选择性外延生长或非选择性外延生长，第二次厚外延生长的厚度为20?40 μ mo
[0016]本发明通过利用刻蚀阻挡层在第二次外延之后通过刻蚀外延层打开零层标记区域，使得后续层次的对准完全不受外延工艺的影响，从而保证了后续层次的对准精度。
【附图说明】
[0017]图1是超级结功率MOSFET的器件结构图。
[0018]图2是常规EPI工艺中光刻对准方法示意图。
[0019]图3是本发明两次EPI工艺中光刻对准标记的制作流程中步骤I的示意图。
[0020]图4是本发明两次EPI工艺中光刻对准标记的制作流程中步骤2的示意图。
[0021]图5是本发明两次EPI工艺中光刻对准标记的制作流程中步骤3的示意图。
[0022]图6是本发明两次EPI工艺中光刻对准标记的制作流程中步骤4的示意图。
[0023]图7是本发明两次EPI工艺中光刻对准标记的制作流程中步骤5的示意图。
[0024]图8是本发明两次EPI工艺中光刻对准标记的制作流程中步骤6的示意图。
[0025]图9是应用本发明的光刻对准标记对第二次生长的EPI进行光刻定义的示意图。
【具体实施方式】
[0026]为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，详述如下:
[0027]本发明实施例的两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法，包含如下步骤:
[0028]步骤1，在N型衬底上形成零层标记，该零层标记用来作为后续膜层的对准标记；然后成长ONO(oxide-nitride-oxide，氧化娃-氮化娃_氧化娃)膜层作为后续刻蚀和CMP (化学机械研磨)的阻挡层，如图3所示。
[0029]步骤2，光刻，在ONO层上刻开沟槽区域，如图4所示。
[0030]步骤3，刻蚀形成沟槽，进行第一次选择性EPI (外延)填充，在没有氧化膜覆盖的区域(即沟槽区域)生长EPI，然后进行CMP，如图5所示。所述沟槽的深度为O?50 μ m，通常为20?40 μπι。
[0031]步骤4，在零层标记区域生长一层光刻阻挡层，作为第二次EPI打开零层标记的阻挡层，通过刻蚀除去其它区域的ONO层，如图6所示。所述阻挡层，可以是ONO结构的硬掩膜中最底层的氧化膜，也可以是前述氧化膜去除后重新成长的膜层，例如氧化膜、氮化膜等与硅具有刻蚀选择比的膜质。阻挡层定义的区域必须大于步骤6中零层标记打开区域，晶圆面内可选择4?10个点的位置进行定义，基于对位精度的需求，可以选择更少或更多的点进行零层标记阻挡层的定义。
[0032]步骤5，进行第二次EPI生长，如图7所示。第二次EPI生长可以是选择性的或非选择性的，厚度为20?40 μ m，可以通过一次或多次成长形成。
[0033]步骤6，通过光刻定义和厚EPI (即第二次生长的EPI)刻蚀，将零层标记区域完全打开，如图8所示。本步骤打开的零层标记区域远大于步骤I中的零层标记区域。后续就可以利用本步骤的零层标记作为光刻对准标记，对第二次生长的厚EPI进行光刻定义，然后通过刻蚀，在第二次生长的EPI内刻蚀出沟槽，与步骤3形成的沟槽连接，如图9所示，使总的沟槽深度满足SJ3器件的要求。
【主权项】
1.两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法，其特征在于，步骤包括: 1)在衬底上形成零层标记，成长氧化硅-氮化硅-氧化硅膜； 2)光刻，在氧化硅-氮化硅-氧化硅膜上刻开沟槽区域； 3)刻蚀形成沟槽，进行第一次选择性外延填充，在没有氧化硅膜覆盖的区域生长外延，然后进行化学机械研磨； 4)用光阻定义零层标记区域，通过刻蚀除去其它区域的氧化硅-氮化硅-氧化硅膜； 5)进行第二次外延生长； 6)通过光刻定义和外延刻蚀，将零层标记区域完全打开。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)所述沟槽深度为O?50μ m。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤3)所述沟槽深度为20?40μ mo4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)所述光阻为与硅具有刻蚀选择比的膜质。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤4)所述光阻为氧化硅或氮化硅。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)用光阻定义的零层标记区域大于步骤6)中零层标记打开区域。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)第二次外延生长为选择性外延生长或非选择性外延生长。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5)第二次外延生长的厚度为20?.40 μ m.
【专利摘要】本发明公开了一种两次外延工艺中光刻对准标记的制作方法，步骤包括：1)在衬底上形成零层标记，成长ONO膜；2)光刻，在ONO膜上刻开沟槽区域；3)刻蚀形成沟槽，进行第一次选择性外延填充，在没有氧化膜覆盖区域生长外延，进行化学机械研磨；4)用光阻定义零层标记区域，通过刻蚀除去其它区域的ONO膜；5)第二次厚外延生长；6)通过光刻定义和厚外延刻蚀，将零层标记区域完全打开。本发明通过利用刻蚀阻挡层在第二次外延之后通过刻蚀外延层打开零层标记区域，使得后续层次的对准完全不受外延工艺的影响，从而保证了后续层次的对准精度。
【IPC分类】H01L23/544
【公开号】CN104882436
【申请号】CN201510148383
【发明人】王辉
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年3月31日