專利名稱：制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體工藝方法，具體涉及一種制作無阻擋層的耐高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)今的半導(dǎo)體功率應(yīng)用中已出現(xiàn)了一種新型的半導(dǎo)體器件，這種半導(dǎo)體器件既能夠提高擊穿電壓又可以降低導(dǎo)通狀態(tài)下的電阻。其具有交替排列的PN柱層，起到作為漂移層的超級結(jié)(super junction)的作用。超級結(jié)MOS晶體管制造過程中刻蝕和填充深溝槽的方法，是在η+型硅襯底上生長一層η-型外延層(單晶硅)，然后在該外延層上淀積一層或數(shù)層氧化膜或氮化膜，再刻蝕深溝槽，并用P型單晶硅進行選擇性外延填充該深溝槽，最后用化學(xué)機械研磨(CMP)工藝進行表面平坦化。此時該深溝槽結(jié)構(gòu)作為P型半導(dǎo)體柱，該深溝槽結(jié)構(gòu)的兩側(cè)作為η型半導(dǎo)體柱，即得到了縱向交替排列的P型和η型半導(dǎo)體柱。上述方法中在單晶硅選擇性外延過程中，需要改善填充性而引入的刻蝕性氣體會導(dǎo)致深溝槽兩側(cè)的裸露出的單晶 硅襯底上部氧化層的橫向刻蝕并產(chǎn)生底部切口，此時切口里的娃襯底露出，隨后又會被娃外延所填充。由于這部分外延層存在于氧化膜下表面，和娃襯底形成一體，水平方向沿背向溝槽的部分延伸，在平坦化過程中難以去除。在后續(xù)氧化膜去除工藝，如果填充在這部分切口里面的外延層沒有被去除，就會在溝槽的兩側(cè)形成硅脊，影響器件的某些電學(xué)性能。如果用阻擋層的方法來進行深溝槽的光刻和刻蝕，無法確保硅脊能夠被去除，因此無法使用一層或數(shù)層氧化層或氮化層的組合體來作為刻蝕的阻擋層。零層光刻標(biāo)記一般是采用先曝光、顯影，然后再經(jīng)過刻蝕的方法產(chǎn)生的，其表面圖形區(qū)域必須保持一定的斷差(st印height)，此標(biāo)記才能在光刻機上正常工作。而耐高壓器件由于是直接在硅襯底上進行深溝槽刻蝕并形成圖形，進而用外延技術(shù)填充深溝槽，由于在零層光標(biāo)圖形中無阻擋層的存在，會導(dǎo)致在填充深溝槽的同時，外延層也會填充在零層光刻標(biāo)記的圖形中，而深溝槽填充物與硅襯底都是單晶，在后續(xù)的化學(xué)機械研磨流程中，由于無高選擇比而導(dǎo)致斷差太小，該光刻標(biāo)記無法辨認，導(dǎo)致后續(xù)的工藝中無法使用該零層圖形，為后續(xù)膜層的對準帶來困難，影響工藝流程的順暢，進而會影響產(chǎn)品的良率。如圖1所示，零層光刻標(biāo)記被外延層(EPI)所填充，無法辨認。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，它可以形成容易辨認的零層光刻標(biāo)記。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法的技術(shù)解決方案為包括以下步驟
第一步，在硅襯底上形成一層光阻，并在硅襯底上進行曝光顯影；然后在硅襯底上刻蝕出零層光刻標(biāo)記溝槽；零層光刻標(biāo)記溝槽的深度為O.1 10微米，寬度為I 10微米，長度為I 10微米；溝槽的形貌為垂直或者傾斜；其中零層光刻標(biāo)記溝槽的尺寸優(yōu)選為深度O. 5 5微米，寬度I 6微米，長度I 10微米。第二步，將硅襯底上的光阻去除；然后在硅襯底上淀積一層厚度為O.1 10微米的介質(zhì)層；之后通過化學(xué)機械研磨去除零層光刻標(biāo)記溝槽以外區(qū)域的介質(zhì)層；所述介質(zhì)層為氧化膜或者氮化膜；其中介質(zhì)層由減壓或者常壓化學(xué)氣相沉積的方法生成；介質(zhì)層填滿零層光刻標(biāo)記溝槽，或者覆蓋零層光刻標(biāo)記溝槽的部分高度，即不填滿零層光刻標(biāo)記溝槽。其中介質(zhì)層的厚度優(yōu)選為O.1 I微米?；瘜W(xué)機械研磨所使用的研磨液為包含二氧化硅和含氫氧根的堿性液體穩(wěn)定劑。第三步，在硅襯底上形成一層光阻，用干法刻蝕的方法刻蝕出深溝槽；深溝槽的深度為10 100微米，寬度為I 10微米；然后將硅襯底上的光阻去除；其中深溝槽的尺寸優(yōu)選為深度30 100微米，寬度I 5微米。第四步，在硅襯底上選擇性生長一層外延層，使外延層將深溝槽填滿；外延層的淀積厚度為O. 5 5微米；
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其中外延層的淀積厚度優(yōu)選為O. 5 2. 5微米。選擇性生長外延層的方法采用減壓化學(xué)氣相沉積方法，并使用刻蝕性氣體氯化氫來選擇性生長在娃片表面。第五步，用化學(xué)機械研磨的方式將外延生長過程中淀積在硅襯底上的反型外延材料去除；第六步，用濕法刻蝕的方法將零層光刻標(biāo)記溝槽內(nèi)的介質(zhì)層刻蝕掉，留下零層光刻標(biāo)記圖形。濕法刻蝕過程中，對于氧化膜介質(zhì)層，所使用的刻蝕藥液為緩沖氫氟酸，緩沖氫氟酸藥液的濃度為O. 01 20%，刻蝕量為O.1 I微米；對于氮化膜介質(zhì)層，所使用的刻蝕藥液為磷酸溶液，溶液的溫度為150 200°C，溶液的濃度為20 80%，刻蝕量為O.1 I微米。本發(fā)明可以達到的技術(shù)效果是本發(fā)明先形成零層光刻標(biāo)記的溝槽，該溝槽可以是垂直或者傾斜的形貌；后淀積一層介質(zhì)層，該介質(zhì)層可以使用氧化膜或是氮化膜；隨后用化學(xué)機械研磨將除光標(biāo)內(nèi)的介質(zhì)層外的其余區(qū)域的介質(zhì)層完全去除；然后再進行后續(xù)的深溝槽的刻蝕、選擇性外延淀積以及化學(xué)機械研磨的流程；最后將光標(biāo)內(nèi)的介質(zhì)層去除，留下光標(biāo)圖形。本發(fā)明能夠在無阻擋層的高壓器件上形成容易辨認的光刻標(biāo)記，方便后續(xù)膜層的對準，能夠保證工藝流程的順暢，提高產(chǎn)品的良率。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是采用現(xiàn)有技術(shù)所形成的零層光刻標(biāo)記的示意圖2至圖12是具體工藝步驟示意圖；圖13是本發(fā)明制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法所形成的零層光刻標(biāo)記的示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明I為硅襯底，2為光阻(PR)，3為介質(zhì)層，4為選擇性外延淀積層。
具體實施例方式本發(fā)明制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，包括以下步驟第一步，在如圖2所示的硅襯底I上形成一層光阻2，并在硅襯底I上進行曝光顯影，如圖3所示；然后在硅襯底I上刻蝕出零層光刻標(biāo)記溝槽，如圖4所示；零層光刻標(biāo)記溝槽的深度為O.1 10微米，寬度為I 10微米，長度為I 10微米；溝槽的形貌為垂直或者傾斜皆可；零層光刻標(biāo)記溝槽的尺寸優(yōu)選為深度O. 5 5微米，寬度I 6微米，長度I 10微米； 第二步，將硅襯底I上的光阻2去除，如圖5所示；然后在硅襯底I上淀積一層介質(zhì)層3，如圖6所示；介質(zhì)層3的厚度為O.1 10微米，介質(zhì)層3可以由減壓或者常壓化學(xué)氣相沉積的方法生成；介質(zhì)層可以為氧化膜或者氮化膜；該介質(zhì)層可以填滿零層光刻標(biāo)記溝槽，也可以不填滿零層光刻標(biāo)記溝槽；介質(zhì)層3的厚度優(yōu)選為O.1 I微米，之后通過化學(xué)機械研磨去除零層光刻標(biāo)記溝槽以外區(qū)域的介質(zhì)層3，如圖7所示；化學(xué)機械研磨所使用的研磨液為包含二氧化硅和含氫氧根的堿性液體穩(wěn)定劑，以保證除零層光刻標(biāo)記溝槽之外的區(qū)域無介質(zhì)層3殘留；第三步，如圖8所示，在硅襯底I上形成一層光阻2，用干法刻蝕的方法刻蝕出深溝槽；深溝槽的深度為10 100微米，寬度為I 10微米；深溝槽的尺寸優(yōu)選為深度30 100微米，寬度I 5微米；然后將硅襯底I上的光阻2去除，如圖9所示；第四步，在硅襯底I上選擇性生長一層外延層4，使外延層4將深溝槽填滿，如圖10所示；該外延層4的淀積厚度為O. 5 5微米；外延層4的淀積厚度優(yōu)選為O. 5 2. 5微米；選擇性生長外延層4的方法采用減壓化學(xué)氣相沉積方法，并使用刻蝕性氣體氯化氫來選擇性生長在硅片表面，以防止生長過程中在深溝槽中過早封口，避免有孔隙產(chǎn)生；第五步，用化學(xué)機械研磨的方式將外延生長過程中淀積在硅襯底I上的反型外延材料去除，將其平坦化，形成交替排列的PN柱層，如圖11所示；化學(xué)機械研磨過程中所使用的研磨液為單晶硅相對介質(zhì)層3具有高選擇性的研磨液，以確保硅襯底I上部的反型外延層去除干凈，與此同時零層光刻標(biāo)記溝槽內(nèi)的介質(zhì)層3無損失；可以使用固定研磨時間的方法；第六步，用濕法刻蝕的方法將零層光刻標(biāo)記溝槽內(nèi)的介質(zhì)層3刻蝕掉，留下零層光刻標(biāo)記圖形，如圖12所示；
濕法刻蝕過程中所使用的藥液為相對于氧化膜介質(zhì)層具有高選擇比的藥液，所述刻蝕藥液包括稀釋氫氟酸、緩沖氫氟酸等對氧化膜有刻蝕性的藥液；緩沖氫氟酸藥液的濃度為O. 01 20 %，刻蝕量為O.1 I微米；或者是熱磷酸溶液等相對于氮化膜介質(zhì)層有高選擇比的溶液，其溶液濃度為20 80%，刻蝕量為O.1 I微米。如圖13所示為采用 本發(fā)明所形成的零層光刻標(biāo)記圖形，可以使用。
權(quán)利要求
1.一種制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，包括以下步驟 第一步，在硅襯底上形成一層光阻，并在硅襯底上進行曝光顯影；然后在硅襯底上刻蝕出零層光刻標(biāo)記溝槽；零層光刻標(biāo)記溝槽的深度為O.1 10微米，寬度為I 10微米，長度為I 10微米；溝槽的形貌為垂直或者傾斜； 第二步，將硅襯底上的光阻去除；然后在硅襯底上淀積一層厚度為O.1 10微米的介質(zhì)層；之后通過化學(xué)機械研磨去除零層光刻標(biāo)記溝槽以外區(qū)域的介質(zhì)層；所述介質(zhì)層為氧化膜或者氮化膜； 第三步，在硅襯底上形成一層光阻，用干法刻蝕的方法刻蝕出深溝槽；深溝槽的深度為10 100微米，寬度為I 10微米；然后將硅襯底上的光阻去除； 第四步，在硅襯底上選擇性生長一層外延層，使外延層將深溝槽填滿；外延層的淀積厚度為O. 5 5微米； 第五步，用化學(xué)機械研磨的方式將外延生長過程中淀積在硅襯底上的反型外延材料去除； 第六步，用濕法刻蝕的方法將零層光刻標(biāo)記溝槽內(nèi)的介質(zhì)層刻蝕掉，留下零層光刻標(biāo)記圖形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第一步中零層光刻標(biāo)記溝槽的尺寸為深度O. 5 5微米，寬度I 6微米，長度I 10微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第二步中的介質(zhì)層由減壓或者常壓化學(xué)氣相沉積的方法生成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第二步中的介質(zhì)層填滿零層光刻標(biāo)記溝槽，或者覆蓋零層光刻標(biāo)記溝槽的部分高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第二步中的介質(zhì)層的厚度為O.1 I微米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第二步化學(xué)機械研磨所使用的研磨液為包含二氧化硅和含氫氧根的堿性液體穩(wěn)定劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第三步中深溝槽的尺寸為深度30 100微米，寬度I 5微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第四步中外延層的淀積厚度為O. 5 2. 5微米。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第四步中選擇性生長外延層的方法采用減壓化學(xué)氣相沉積方法，并使用刻蝕性氣體氯化氫來選擇性生長在娃片表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，其特征在于，所述第六步的濕法刻蝕過程中，對于氧化膜介質(zhì)層，所使用的刻蝕藥液為緩沖氫氟酸，緩沖氫氟酸藥液的濃度為O. 01 20%，刻蝕量為O.1 I微米；對于氮化膜介質(zhì)層，所使用的刻蝕藥液為磷酸溶液，溶液的溫度為150 200°C，溶液的濃度為20 80%，刻蝕量為 O.1 I微米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作無阻擋層的高壓器件的零層光刻標(biāo)記的方法，包括以下步驟第一步，刻蝕出零層光刻標(biāo)記溝槽；第二步，淀積一層介質(zhì)層，并且去除零層光刻標(biāo)記溝槽以外區(qū)域的介質(zhì)層；第三步，刻蝕出深溝槽；第四步，在硅襯底上選擇性生長一層外延層；第五步，將外延生長過程中淀積在硅襯底上的反型外延材料去除；第六步，用濕法刻蝕的方法將零層光刻標(biāo)記溝槽內(nèi)的介質(zhì)層刻蝕掉，留下零層光刻標(biāo)記圖形。本發(fā)明能夠在無阻擋層的高壓器件上形成容易辨認的光刻標(biāo)記，方便后續(xù)膜層的對準，能夠保證工藝流程的順暢，提高產(chǎn)品的良率。
文檔編號H01L21/311GK103035511SQ201110301468
公開日2013年4月10日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者錢志剛, 季偉 申請人:上海華虹Nec電子有限公司