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1、(10)申请公布号 CN 103035511 A (43)申请公布日 2013.04.10 C N 1 0 3 0 3 5 5 1 1 A *CN103035511A* (21)申请号 201110301468.0 (22)申请日 2011.10.09 H01L 21/311(2006.01) G03F 7/20(2006.01) (71)申请人上海华虹NEC电子有限公司 地址 201206 上海市浦东新区川桥路1188 号 (72)发明人钱志刚 季伟 (74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限 公司 31211 代理人张骥 (54) 发明名称 制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的 方法 。
2、(57) 摘要 本发明公开了一种制作无阻挡层的高压器件 的零层光刻标记的方法，包括以下步骤：第一步， 刻蚀出零层光刻标记沟槽；第二步，淀积一层介 质层，并且去除零层光刻标记沟槽以外区域的介 质层；第三步，刻蚀出深沟槽；第四步，在硅衬底 上选择性生长一层外延层；第五步，将外延生长 过程中淀积在硅衬底上的反型外延材料去除；第 六步，用湿法刻蚀的方法将零层光刻标记沟槽内 的介质层刻蚀掉，留下零层光刻标记图形。本发明 能够在无阻挡层的高压器件上形成容易辨认的光 刻标记，方便后续膜层的对准，能够保证工艺流程 的顺畅，提高产品的良率。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书4页 附图2页 (19)。
3、中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 2 页 1/2页 2 1.一种制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在于，包括以下步 骤： 第一步，在硅衬底上形成一层光阻，并在硅衬底上进行曝光显影；然后在硅衬底上刻蚀 出零层光刻标记沟槽；零层光刻标记沟槽的深度为0.110微米，宽度为110微米，长 度为110微米；沟槽的形貌为垂直或者倾斜； 第二步，将硅衬底上的光阻去除；然后在硅衬底上淀积一层厚度为0.110微米的介 质层；之后通过化学机械研磨去除零层光刻标记沟槽以外区域的介质层；所述介质层为氧 化膜或者氮化膜； 第三步，在硅衬底上形成。
4、一层光阻，用干法刻蚀的方法刻蚀出深沟槽；深沟槽的深度为 10100微米，宽度为110微米；然后将硅衬底上的光阻去除； 第四步，在硅衬底上选择性生长一层外延层，使外延层将深沟槽填满；外延层的淀积厚 度为0.55微米； 第五步，用化学机械研磨的方式将外延生长过程中淀积在硅衬底上的反型外延材料去 除； 第六步，用湿法刻蚀的方法将零层光刻标记沟槽内的介质层刻蚀掉，留下零层光刻标 记图形。 2.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第一步中零层光刻标记沟槽的尺寸为：深度0.55微米，宽度16微米，长度 110微米。 3.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器。
5、件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第二步中的介质层由减压或者常压化学气相沉积的方法生成。 4.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第二步中的介质层填满零层光刻标记沟槽，或者覆盖零层光刻标记沟槽的部分高 度。 5.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第二步中的介质层的厚度为0.11微米。 6.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第二步化学机械研磨所使用的研磨液为包含二氧化硅和含氢氧根的碱性液体稳定 剂。 7.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的。
6、零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第三步中深沟槽的尺寸为：深度30100微米，宽度15微米。 8.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第四步中外延层的淀积厚度为0.52.5微米。 9.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征在 于，所述第四步中选择性生长外延层的方法采用减压化学气相沉积方法，并使用刻蚀性气 体氯化氢来选择性生长在硅片表面。 10.根据权利要求1所述的制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，其特征 在于，所述第六步的湿法刻蚀过程中，对于氧化膜介质层，所使用的刻蚀药液为缓冲氢氟 酸，缓冲氢氟酸药液的。
7、浓度为0.0120，刻蚀量为0.11微米；对于氮化膜介质层，所 权 利 要 求 书CN 103035511 A 2/2页 3 使用的刻蚀药液为磷酸溶液，溶液的温度为150200，溶液的浓度为2080，刻蚀量 为0.11微米。 权 利 要 求 书CN 103035511 A 1/4页 4 制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法 技术领域 0001 本发明涉及一种半导体工艺方法，具体涉及一种制作无阻挡层的耐高压器件的零 层光刻标记的方法。 背景技术 0002 在现今的半导体功率应用中已出现了一种新型的半导体器件，这种半导体器件既 能够提高击穿电压又可以降低导通状态下的电阻。其具有交替排列的PN。
8、柱层，起到作为漂 移层的超级结(super junction)的作用。 0003 超级结MOS晶体管制造过程中刻蚀和填充深沟槽的方法，是在n+型硅衬底上生长 一层n-型外延层(单晶硅)，然后在该外延层上淀积一层或数层氧化膜或氮化膜，再刻蚀深 沟槽，并用p型单晶硅进行选择性外延填充该深沟槽，最后用化学机械研磨(CMP)工艺进行 表面平坦化。此时该深沟槽结构作为p型半导体柱，该深沟槽结构的两侧作为n型半导体 柱，即得到了纵向交替排列的p型和n型半导体柱。 0004 上述方法中在单晶硅选择性外延过程中，需要改善填充性而引入的刻蚀性气体会 导致深沟槽两侧的裸露出的单晶硅衬底上部氧化层的横向刻蚀并产生底。
9、部切口，此时切口 里的硅衬底露出，随后又会被硅外延所填充。由于这部分外延层存在于氧化膜下表面，和硅 衬底形成一体，水平方向沿背向沟槽的部分延伸，在平坦化过程中难以去除。在后续氧化膜 去除工艺，如果填充在这部分切口里面的外延层没有被去除，就会在沟槽的两侧形成硅脊， 影响器件的某些电学性能。 0005 如果用阻挡层的方法来进行深沟槽的光刻和刻蚀，无法确保硅脊能够被去除，因 此无法使用一层或数层氧化层或氮化层的组合体来作为刻蚀的阻挡层。 0006 零层光刻标记一般是采用先曝光、显影，然后再经过刻蚀的方法产生的，其表面图 形区域必须保持一定的断差(step height)，此标记才能在光刻机上正常工作。
10、。而耐高压器 件由于是直接在硅衬底上进行深沟槽刻蚀并形成图形，进而用外延技术填充深沟槽，由于 在零层光标图形中无阻挡层的存在，会导致在填充深沟槽的同时，外延层也会填充在零层 光刻标记的图形中，而深沟槽填充物与硅衬底都是单晶，在后续的化学机械研磨流程中，由 于无高选择比而导致断差太小，该光刻标记无法辨认，导致后续的工艺中无法使用该零层 图形，为后续膜层的对准带来困难，影响工艺流程的顺畅，进而会影响产品的良率。 0007 如图1所示，零层光刻标记被外延层(EPI)所填充，无法辨认。 发明内容 0008 本发明所要解决的技术问题是提供一种制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标 记的方法，它可以形成容易辨。
11、认的零层光刻标记。 0009 为解决上述技术问题，本发明制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法的 技术解决方案为： 0010 包括以下步骤： 说 明 书CN 103035511 A 2/4页 5 0011 第一步，在硅衬底上形成一层光阻，并在硅衬底上进行曝光显影；然后在硅衬底上 刻蚀出零层光刻标记沟槽；零层光刻标记沟槽的深度为0.110微米，宽度为110微 米，长度为110微米；沟槽的形貌为垂直或者倾斜； 0012 其中零层光刻标记沟槽的尺寸优选为：深度0.55微米，宽度16微米，长度 110微米。 0013 第二步，将硅衬底上的光阻去除；然后在硅衬底上淀积一层厚度为0.110微米 的介质。
12、层；之后通过化学机械研磨去除零层光刻标记沟槽以外区域的介质层；所述介质层 为氧化膜或者氮化膜； 0014 其中介质层由减压或者常压化学气相沉积的方法生成；介质层填满零层光刻标记 沟槽，或者覆盖零层光刻标记沟槽的部分高度，即不填满零层光刻标记沟槽。 0015 其中介质层的厚度优选为0.11微米。 0016 化学机械研磨所使用的研磨液为包含二氧化硅和含氢氧根的碱性液体稳定剂。 0017 第三步，在硅衬底上形成一层光阻，用干法刻蚀的方法刻蚀出深沟槽；深沟槽的深 度为10100微米，宽度为110微米；然后将硅衬底上的光阻去除； 0018 其中深沟槽的尺寸优选为：深度30100微米，宽度15微米。 00。
13、19 第四步，在硅衬底上选择性生长一层外延层，使外延层将深沟槽填满；外延层的淀 积厚度为0.55微米； 0020 其中外延层的淀积厚度优选为0.52.5微米。 0021 选择性生长外延层的方法采用减压化学气相沉积方法，并使用刻蚀性气体氯化氢 来选择性生长在硅片表面。 0022 第五步，用化学机械研磨的方式将外延生长过程中淀积在硅衬底上的反型外延材 料去除； 0023 第六步，用湿法刻蚀的方法将零层光刻标记沟槽内的介质层刻蚀掉，留下零层光 刻标记图形。 0024 湿法刻蚀过程中，对于氧化膜介质层，所使用的刻蚀药液为缓冲氢氟酸，缓冲氢氟 酸药液的浓度为0.0120，刻蚀量为0.11微米；对于氮化膜。
14、介质层，所使用的刻蚀 药液为磷酸溶液，溶液的温度为150200，溶液的浓度为2080，刻蚀量为0.11 微米。 0025 本发明可以达到的技术效果是： 0026 本发明先形成零层光刻标记的沟槽，该沟槽可以是垂直或者倾斜的形貌；后淀积 一层介质层，该介质层可以使用氧化膜或是氮化膜；随后用化学机械研磨将除光标内的介 质层外的其余区域的介质层完全去除；然后再进行后续的深沟槽的刻蚀、选择性外延淀积 以及化学机械研磨的流程；最后将光标内的介质层去除，留下光标图形。 0027 本发明能够在无阻挡层的高压器件上形成容易辨认的光刻标记，方便后续膜层的 对准，能够保证工艺流程的顺畅，提高产品的良率。 附图说明 。
15、0028 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明： 0029 图1是采用现有技术所形成的零层光刻标记的示意图； 说 明 书CN 103035511 A 3/4页 6 0030 图2至图12是具体工艺步骤示意图； 0031 图13是本发明制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法所形成的零层光 刻标记的示意图。 0032 图中附图标记说明： 0033 1为硅衬底， 2为光阻(PR)， 0034 3为介质层， 4为选择性外延淀积层。 具体实施方式 0035 本发明制作无阻挡层的高压器件的零层光刻标记的方法，包括以下步骤： 0036 第一步，在如图2所示的硅衬底1上形成一层光阻2，并在。
16、硅衬底1上进行曝光显 影，如图3所示；然后在硅衬底1上刻蚀出零层光刻标记沟槽，如图4所示；零层光刻标记沟 槽的深度为0.110微米，宽度为110微米，长度为110微米；沟槽的形貌为垂直或 者倾斜皆可； 0037 零层光刻标记沟槽的尺寸优选为：深度0.55微米，宽度16微米，长度1 10微米； 0038 第二步，将硅衬底1上的光阻2去除，如图5所示；然后在硅衬底1上淀积一层介 质层3，如图6所示；介质层3的厚度为0.110微米，介质层3可以由减压或者常压化学 气相沉积的方法生成；介质层可以为氧化膜或者氮化膜；该介质层可以填满零层光刻标记 沟槽，也可以不填满零层光刻标记沟槽； 0039 介质层3的。
17、厚度优选为0.11微米， 0040 之后通过化学机械研磨去除零层光刻标记沟槽以外区域的介质层3，如图7所示； 0041 化学机械研磨所使用的研磨液为包含二氧化硅和含氢氧根的碱性液体稳定剂，以 保证除零层光刻标记沟槽之外的区域无介质层3残留； 0042 第三步，如图8所示，在硅衬底1上形成一层光阻2，用干法刻蚀的方法刻蚀出深沟 槽；深沟槽的深度为10100微米，宽度为110微米； 0043 深沟槽的尺寸优选为：深度30100微米，宽度15微米； 0044 然后将硅衬底1上的光阻2去除，如图9所示； 0045 第四步，在硅衬底1上选择性生长一层外延层4，使外延层4将深沟槽填满，如图 10所示；该外。
18、延层4的淀积厚度为0.55微米； 0046 外延层4的淀积厚度优选为0.52.5微米； 0047 选择性生长外延层4的方法采用减压化学气相沉积方法，并使用刻蚀性气体氯化 氢来选择性生长在硅片表面，以防止生长过程中在深沟槽中过早封口，避免有孔隙产生； 0048 第五步，用化学机械研磨的方式将外延生长过程中淀积在硅衬底1上的反型外延 材料去除，将其平坦化，形成交替排列的PN柱层，如图11所示； 0049 化学机械研磨过程中所使用的研磨液为单晶硅相对介质层3具有高选择性的研 磨液，以确保硅衬底1上部的反型外延层去除干净，与此同时零层光刻标记沟槽内的介质 层3无损失；可以使用固定研磨时间的方法； 00。
19、50 第六步，用湿法刻蚀的方法将零层光刻标记沟槽内的介质层3刻蚀掉，留下零层 光刻标记图形，如图12所示； 说 明 书CN 103035511 A 4/4页 7 0051 湿法刻蚀过程中所使用的药液为相对于氧化膜介质层具有高选择比的药液，所述 刻蚀药液包括稀释氢氟酸、缓冲氢氟酸等对氧化膜有刻蚀性的药液； 0052 缓冲氢氟酸药液的浓度为0.0120，刻蚀量为0.11微米； 0053 或者是热磷酸溶液等相对于氮化膜介质层有高选择比的溶液，其溶液浓度为 2080，刻蚀量为0.11微米。 0054 如图13所示为采用本发明所形成的零层光刻标记图形，可以使用。 说 明 书CN 103035511 A 1/2页 8 图1 图2 图3图4 图5 图6 图7 图8 图9 图10 说 明 书 附 图CN 103035511 A 2/2页 9 图11图12 图13 说 明 书 附 图CN 103035511 A 。