[发明专利]外延后光刻对准零层标记的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺，特别是涉及一种光刻工艺中的对准方法。

背景技术

光刻是将掩膜版(mask)上图形形式的电路结构通过对准、曝光、显影等步骤转印到涂有光刻胶的硅片表面的工艺过程。光刻工艺会在硅片表面形成一层光刻胶掩蔽图形，其后续工艺是刻蚀或离子注入。

半导体集成电路制造中，通常需要经过多次光刻工序。其中形成硅片第一层(最下层)图形的光刻称为零层光刻。零层光刻与刻蚀所形成的硅片第一层图形称为零层标记，零层标记是供后续光刻时对准之用的。

在形成零层标记之后，往往跟随有外延工艺，即在硅片表面生长从几微米到十几微米甚至更厚的外延层。外延工艺完成后，零层标记被外延层覆盖，这里就出现了两种情况。

第一种情况，在零层光刻和刻蚀之后、外延生长之前，没有其他工艺。这种情况的典型例子如图1所示，外延后光刻对准零层标记的方法包括：

第1步，对硅衬底进行离子注入。具体又包括：

第1.1步，在硅衬底上淀积一层薄膜，该层薄膜用于使后续离子注入的射程不会过深(该步淀积薄膜可以省略)。

第1.2步，对硅衬底进行光刻，所形成的光刻胶掩蔽图形暴露出离子注入窗口，其余硅片区域被光刻胶覆盖。

第1.3步，在离子注入窗口中进行离子注入。

第1.4步，对硅片进行退火。

第1.5步，反复上述第1.1步至第1.4步中的一步或多步。

第2步，如图1左侧所示，对硅衬底10进行零层光刻和刻蚀，形成零层标记11(在图中示例性地表示为沟槽形式)。

第3步，如图1右侧所示，清洗硅片，对硅片进行外延生长，零层标记11被外延层12覆盖。

第4步，对外延层进行光刻，该步光刻对准零层标记11。由于在零层标记11形成之后直接进行外延生长，外延生长之前的零层标记11形态完好，因此外延生长之后零层标记11仍能清楚地分辨。

第二种情况，在零层光刻和刻蚀之后、外延生长之前，存在一些用于调整器件性能的工艺(如薄膜生长、离子注入、退火等)。这种情况的典型例子如图2所示，外延后光刻对准零层标记的方法包括：

第1步，如图2左上侧所示，对硅衬底10进行零层光刻和刻蚀，形成零层标记11(在图中示例性地表示为沟槽形式)。

第2步，如图2左下侧所示，对硅衬底10进行离子注入，具体步骤与上述第一种情况中的第1步相同。由于受到薄膜生长、离子注入、退火等工艺的影响，零层标记11的形态遭到破坏。

第3步，如图2右侧所示，清洗硅片，对硅片进行外延生长，零层标记11被外延层12覆盖。

第4步，对外延层进行光刻，该步光刻对准零层标记11。此时外延生长之前零层标记11的形态遭到破坏，因此外延工艺之后零层标记11变形甚至无法测量。

显然，工程师们希望无论在哪一种情况下，硅片进行外延生长后零层标记都可清楚辨认。但对于上述第二种情况，如何克服零层光刻和刻蚀之后、外延生长之前的工艺影响，是一个亟需解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种硅片在外延生长后进行光刻时，该步光刻对准零层标记的方法，该方法的核心是使零层标记经过外延工艺后仍能清楚辨认。

为解决上述技术问题，本发明外延后光刻对准零层标记的方法包括如下步骤：

第1步，对硅片进行零层光刻，仅在硅片的第一组曝光单元进行曝光，然后刻蚀形成第一组零层标记；

第2步，对硅衬底进行离子注入；

第3步，再对硅片进行零层光刻，仅在硅片的第二组曝光单元进行曝光，然后刻蚀形成第二组零层标记；

所述第一组曝光单元与第二组曝光单元完全不重合；

第4步，清洗硅片，对硅片进行外延生长；

第5步，对外延层进行光刻，该步光刻对准第二组零层标记。

本发明采用两次零层光刻和刻蚀形成两组零层标记，分别用于外延前和外延后的对准。这样既保证了外延前光刻对准的需要，又提供了一组全新的零层标记供外延后光刻使用。

附图说明

图1是一种现有的外延后光刻对准零层标记的方法的示意图；

图2是另一种现有的外延后光刻对准零层标记的方法的示意图；

图3是硅片上曝光单元的示意图；

图4是本发明外延后光刻对准零层标记的方法的示意图。

图中附图标记说明：

10为硅衬底；11为零层标记；12为外延层；

1为硅片；2为曝光单元；21为第一组曝光单元；22为第二组曝光单元。

具体实施方式