[发明专利]锗硅HBT发射级光刻对准精度优化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子芯片制造领域中的锗硅Si/Ge异质结双极型晶体管HBT的工艺制造方法，尤其指光刻工艺方法。

背景技术

Si是目前大规模生产的半导体器件最主要的材料之一，它具有原材料制备简便，自然界含量丰富，具有半导体特性等基本特性而被用于制备半导体器件。

但是对于高频高速应用，Si的禁带宽度较宽，载流子的迁移速度受到制约，因此人们通常引入一些其它元素形成Si的合金来减低禁带宽度，提高载流子的迁移速度，其中Ge是其中最重要和主要的材料之一。Ge具有和Si类似的晶体结构，与Si形成合金工艺容易实现且匹配性高，同时Ge的引入可以有效地降低禁带宽度，实现高速器件的应用，同时Si/Ge的合金器件很容易和常规的Si器件进行工艺整合，因此Si/Ge器件是很常用的一种应用于高速和高频通信的器件。同时Si/Ge为本征半导体，为了实际器件应用，还会进行掺杂形成n，p型。另外为了调整薄膜的应力，还会掺杂中型粒子如C。

基于以上特性和工艺，Si/Ge HBT是目前最常用的高频器件之一。针对高频器件，Ft，Fmax是最重要的器件指标。而Ft，Fmax和基区电阻关系很大，尤其是Fmax。降低基区电阻，提高载流子的基区渡越时间可以大大提高Fmax。在现有的HBT结构中，均采用T型发射级结构，如图1所表示。此时发射级(EP-Emitter Poly)与发射级开口(EW-Emitter window)的交叠区域7C无法通过外基区注入来降低电阻，只能通过SI/Ge外延时的掺杂来降低电阻，而这次掺杂受HBT器件特性的影响，无法进行随意调整。因此在这种器件中，为了提高Fmax，必须缩小发射级与发射级开口的交叠区域，使不能被掺杂的外基区尽可能小。而这给发射级的光刻对准带来很大的挑战。

为了维持对准精度，必须让发射级对准发射级开口。而发射级开口的传统对准标记和叠对精准测量标识OVL mark通过直接刻蚀发射级开口产生，同时为了防止衬底变化影响，其垂直结构为发射级开口层直接放置在硅衬底上，因此最终形成台阶的高度为发射级开口膜层本身的厚度。而发射级沉积后，由于poly不透明，因此光学对比度完全依赖于其台阶高度，光学对比度＝sin(2×pi×d×n/lamda)。其中d为台阶高度，n为介质折射率，这里为空气n＝1，lamda为测量光波长。当d为lamda的1/4时，达到干涉最大。对于低频应用，发射级开口的膜层厚度通常＞700A，接近于光刻对准和测量的常用波段5330A～6800A的1/4，因此可以达到干涉极强，这种设计完全可行。但在于高频器件中，为了降低寄生电容，发射级开口膜层通常都非常薄，此时无法形成足够的光学对比度，从而导致光刻对准信号通常很弱，使光刻对准精度很难提高，同时稳定性差，大规模量产不稳定。

传统产生发射级开口光刻对准标记的工艺流程如图3所表示：

1.沉积发射级开口膜在硅衬底上(有源区)；

2.光刻；

3.干法刻蚀发射级开口上层膜，停在下层SiO₂上；

4.湿法刻蚀下层SiO₂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锗硅HBT发射级光刻对准精度优化的方法，它可以大大加强光学对比度，避免因为信号强度不足引起的光学对准精度测量误差与非稳定性。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种锗硅HBT发射级光刻对准精度优化的方法，发射级对发射级开口层的光刻对准标记和叠对精准测量标识OVLmark均放置在场区，工艺流程包括：

有源区光刻刻蚀产生发射级对发射级开口对准标记和叠对精准测量标识OVL mark的衬底区；

SiO₂沉积与CMP产生发射级对发射级开口对准标记和叠对精准测量标识OVLmark的SiO₂材料构成的衬底；

基区BP刻蚀在发射级开口之前，且发射级开口膜层沉积在基区BP刻蚀之后；

发射级开口光刻刻蚀后追加的湿法刻蚀。

本发明的有益效果在于：可以大大加强光学对比度，避免因为信号强度不足引起的光学对准精度测量误差与非稳定性。

优选的，发射级开口的介质膜组成为SiO₂+其他材料膜层，如SiN，Poly，SiON，SIC等单层膜，或多层膜的组合。

优选的，上层介质膜与下层介质膜在湿法刻蚀中选择比＞10。

优选的，发射级开口的膜层总厚度＜500A。