[发明专利]一种适用于台阶结构的自对准掺杂工艺

权利要求书

1.一种适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，包含以下步骤：

(1)生成第一掩模层；

(2)光刻定义台阶图形，刻蚀第一掩模层；

(3)刻蚀形成台阶结构；

(4)去除第一次光刻的残余光刻胶，保留剩余第一掩模层；

(5)生成第二掩模层；

(6)光刻定义掺杂区，用光刻胶作掩模各向异性刻蚀第二掩模层，形成掺杂区窗口；

(7)利用(6)中所定义的窗口进行选择性掺杂形成掺杂区；

在该自对准掺杂工艺中，所述台阶结构的边缘与所述掺杂区的边缘的间距取决于所述第二掩模层的厚度，而不再由光刻套刻精度决定。

2.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述的台阶结构由与半导体工艺相兼容的硅材料、锗硅合金材料或III-V族化合物半导体材料来实现。

3.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述的掺杂区位于所述台阶结构的下方，靠近所述台阶结构的边缘处。

4.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述的第一掩模层不仅能够充当刻蚀所述台阶结构时的掩模，还能够充当所述步骤(7)中掺杂工艺的掩模，该第一掩模层为能够进行干法刻蚀的二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅材料。

5.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述台阶结构由干法刻蚀用RIE或ICP等离子刻蚀来实现，刻蚀时由所述的第一掩模层充当刻蚀掩模，或由光刻胶充当掩模。

6.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，当完全由所述的第一掩模层来充当干法刻蚀所述台阶结构的掩模时，所述第一掩模层的厚度不仅大于干法刻蚀所述台阶结构时两种材料的刻蚀选择比与所述台阶结构的刻蚀深度的乘积，而且在干法刻蚀所述台阶结构之后，所述第一掩模层的剩余厚度仍然足够充当所述步骤(7)中掺杂工艺的掩模，即所述第一掩模层的厚度足以充当两次掩模；当由光刻胶充当干法刻蚀所述台阶结构的掩模时，所述第一掩模层的厚度大于所述步骤(7)中掺杂工艺的最小掩模厚度。

7.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述第二掩模层为能进行各向异性干法刻蚀并能充当所述步骤(7)中掺杂工艺的掩模的材料，该材料为二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，所述第二掩模层与所述第一掩模层为同一种材料。

8.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述第二掩模层由沉积、外延或高温合成方式生成，但材料的生长为各向同性，即所述的台阶结构的侧壁及平面区域的层厚一致。

9.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述步骤(6)中第二掩模层的刻蚀为各向异性，即刻蚀时的方向性较好，横向钻蚀较小。

10.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述步骤(7)中的掺杂区在形成时，所述台阶结构的上部由所述第一掩模层充当掩模，所述台阶结构的侧壁由所述第二掩模层充当掩模，而所述台阶结构的下部，由所述第二掩模层或光刻胶充当掩模。

11.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述步骤(7)中的掺杂工艺为各向同性，水平方向与垂直方向的杂质浓度分布基本一致；或者为各向异性，浓度分布在垂直方向上占优。

12.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，所述步骤(7)中的掺杂区在形成时，当在所述台阶结构下部由所述第二掩模层充当掩模时，所述第二掩模层的厚度大于所述步骤(7)中掺杂工艺在水平方向和垂直方向上所需的最小掩模厚度；当在所述台阶结构下部由光刻胶充当掩模时，所述第二掩模层的厚度仅需大于所述步骤(7)中掺杂工艺在水平方向上所需的最小掩模厚度即可。

13.根据权利要求1所述的适用于台阶结构的自对准掺杂工艺，其特征在于，由于所述第一掩模层的引入以及刻蚀所述第二掩模层时的各向异性，所述的第二掩模层的厚度决定了所述掺杂区的边缘与所述台阶结构的边缘的间距。