[其他]应用侧壁及去除技术制做亚微米掩模窗口的方法

说明书

本发明一般涉及制做亚微米掩模窗口的方法，特别涉及一种以利用侧壁、反应离子刻蚀及象的剥离为特征技术的方法。

在超大规模集成电路的生产中，各种形式的光刻被应用于掩模窗口或掩模线条的制做中，如用电子束，χ射线或离子束通过由光刻法确定的图形进行照射，对抗蚀材料有选择地曝光来制做发射区的和其它扩散步骤的非常小的掩模窗口或制做芯片器件互连的极细小的金属化图形。

近来，由于极高密度集成电路的掩模窗口的尺寸或所需线条图形的宽度减小到1微米或更小的量级，便研制出一项新技术，以消除对抗蚀材料有选择地曝光时的固有的光学限制。该新技术不再利用光刻来确定所设计好的尺寸，代之以利用侧壁反应离子刻蚀（RIE）工艺，由此，尺寸便由可极精确控制的淀积层的厚度来决定。

利用侧壁RIE工艺来确定窄线条图形结构（在这种情况下，为场效应晶体管栅极长度）的一例在美国专利第4，430，791中给出，该专利于1984年2月14日颁发给罗伯特C.多克蒂（RobertC.Dockerty），又转让给本受让人，利用侧壁RIE工艺来确定小掩模窗口的又一例在美国专利第4，209，349中给出，该专利于1980年6月24日颁发给欧文T.霍（IrvingT.Ho）等人，又转让给本受让人，但从后一例看，在氮化硅侧壁形成之后，还采用了一个热氧化步骤，该热氧化会在氮化物侧壁之下产生公知的“鸟嘴（bird′sbeak）”，它能够在其后的氮化物去除时影响所得发射区窗口宽度的控制精度。避免使用会产生“鸟嘴”的工艺步骤是有利的，它可毫无遗漏地使侧壁RIE工艺中对掩模窗口控制的固有的益处得到全面开发。

美国专利第4，274，909号（1981年6月23日颁发给K，芬克特拉曼（K.Venkataraman）等人，又转让给本受让人），教导了制做微米或更精细掩模窗口的另一种非侧壁RIE工艺，该工艺把光致抗蚀剂平面性（Planarization）刻蚀步骤与各向同性刻蚀步骤结合起来，这两个步骤比应用侧壁RIE稍微更难控制。

利用包括象的反剥离工序步骤的侧壁反应离子刻蚀工序，生产适用于各种类型基底（包括非氧化的基底）的亚微米掩模窗口。在一个制做多晶硅基区晶体管的亚微米发射区掩模窗口的示范性实施例中，利用侧壁RIE技术，在基底上形成一个亚微米宽度的台面，基底包括有由二氧化硅层和氮化硅层覆盖的掺杂的P⁺型多晶硅材料层。基底又是在N^-型外延硅层上形成的。在该外延硅层中，要制做双极性晶体管，台面由氮化硅覆盖的二氧化硅的下层构成。用各向同性刻蚀法，将台面的二氧化硅层从下面挖去，以提供一个去除的仿形，然后利用类似蒸发这样的技术将氧化镁（MgO）或其它适合RIE掩模的材料，如多晶硅，淀积在该结构上。将剩余的支持台面的SiO₂刻蚀掉，去除上覆的Si₃N₄和MgO，以在结构的非台面区的剩余膜层中留下亚微米窗口，再次使用RIE，将被窗口所暴露的基底部分去除掉，以提供比利用光刻法尺寸小得多和尺寸控制好得多的N^-外延层的发射区的掩模。

图1-4是在本发明方法最佳实施例完成过程中，逐次得到的部分结构的简化截面视图。

尽管本发明的方法是用来在多种不同材料中形成亚微米开孔，但现在要描述的是有关用来制造多晶基区双极性晶体管的亚微米发射区掩模窗口的材料。这种类型的晶体管在本技术领域内是众所周知的，并已在美国专利第4，252，582号中被描述了。该专利于1981年2月24日颁发，并转让给本受让人，简要地说，该晶体管是在淀积在单晶半导体上的外延层中形成的，在外延层上淀积掺杂多晶层（依靠向外扩散来至少形成非本征基区部分，并且提供与所述非本征基区的电路连接）。最后，在本征基区内的中部形成发射区。

参见图1，用于确定多晶基区晶体管的发射区窗口的示范性成层掩模包括P⁺型掺杂多晶层2、SiO₂层3和Si₃N₄层4。该掩模是在制做晶体管（未示出）的N型外延层1上形成的。层2、3和4都用于制做多晶基区晶体管，但在宽度方向，它们没有形成本发明的必要部分，而只是构成了要制做亚微米窗口的基底5。