[发明专利]改善套刻精度面内均匀性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及一种改善套刻精度面内均匀性的方法。

背景技术

随着光刻特征尺寸的不断减小，对光刻机的套刻精度与临界尺寸均匀性的要求也不断提高。集成电路的制造通常包括几十道光刻工序，为了确保各个层次的对应关系，必须要求与光刻特征尺寸相匹配的套刻精度。曝光图形与实际位置的差异，即图形位置偏移量，是影响光刻机套刻精度的重要因素，也是影响器件的重要因子。

近年来，汽车电子和射频电子，以及高压器件等工艺中经常会在离子注入后用到高温炉管做推阱作用，而且需要用到的注入层次越来越多，同时用到的高温推阱的步骤也越来越多，这样对套刻精度的影响因子也就越来得越多。表1显示了高温炉管退火工艺对硅片套刻精度均匀性的影响，该该表数据可以看出，跳过高温炉管退火工艺之后，硅片的套刻精度可以得到有效的改善。通常硅片都有一定的氧含量和一定的杂质，而氧含量的高低直接决定了硅片的机械硬度，氧含量越高则机械强度越强，高温引起硅片变形可能性较小甚至不变，而且可能会抑制硅片内氧化层错，这样硅片的套刻精度面内均匀性较好，但是硅片的杂质析出量也会变的很大，对于集成电路而言，这样的杂质是致命的。但是如果硅片的氧含量较低，则硅片的机械硬度会相应降低，同时硅片的变形度会加大，这样的结果会导致在高温制程之后硅片的变形很大。但是硅片的氧含量低可以带来更少的晶体缺陷，所以硅片的氧含量不能太低也不能太高，而且控制硅片的含氧量来提高套刻精度则有一定的局限性。

表1高温炉管退火工艺对硅片套刻精度均匀性的影响

硅单晶内热氧化过程中引入的氧化层错对晶体管和集成电路的性能有很大的影响。为了控制和消除这些影响，人们进行了广泛的研究。通常是降低炉管的反应时间或者是炉管温度以及增加炉管反应腔更换频率，而这些的措施都有不同的局限性，这在集成电路的生产过程中都是不能容忍的。而套刻精度的补偿方法也有很多，通常情况下都是只补线性部分，而非线性部分则无法补正，一旦发生硅片形变，就意味着硅片有废弃的风险。

目前的技术方案通常是在形成多晶硅层次时先生长一层氧化层做绝缘层，通常的温度是1150度，厚度是几十埃，时间大概是几十分钟。这样在后续的套刻精度测量中经常会遇到套刻精度无法补正的情况。虽然可以通过软件可以补偿非均匀性的部分，但是这些软件通常非常昂贵，而且也不能把全部的变量补偿进去。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善套刻精度面内均匀性的方法，它可以提高套刻精度的面内均匀性。

为解决上述技术问题，本发明的改善套刻精度面内均匀性的方法，在离子注入工艺之后，用激光退火工艺推阱，然后再在氧化层生长后，多晶硅生长前，进行有选择的激光退火工艺。

本发明利用激光退火抑制硅单晶热氧化过程中引入的氧化层错，同时通过实际的量测数据对硅片翘曲度进行补偿，从而提高了套刻精度的面内均匀性。该方法不仅操作性强，成本低廉，而且和现有的光刻工艺相兼容。

附图说明

图1是在进行高温炉管退火工艺前，套刻精度可以补正。

图2是在高温炉管退火工艺后，遇到套刻精度无法补正的问题。

图3是本发明实施例在采用激光退火工艺之后观察到的硅片表面的熔融状态。其中，（a）是在OM（光学镜头）下观察，（b）是在SEM（扫描电子显微镜）下观察。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，详述如下：

激光退火是利用激光对退火材料进行热处理。当激光光斑的功率密度较低时，辐照后的样品表面在外貌上看不出变化，随着功率密度的提高，首先在光斑内几个分立的小点开始融化，当功率密度较高时，就会出现一个熔化区，如果熔化层较深，在凝固后经常会出现裂纹，裂纹基本上是沿着110晶向发展。

由于激光退火是对表面层的退火，而硅单晶热氧化过程中引入的氧化层错正是发生在晶体的表面，所以本发明在BCD工艺中选择了激光退火，以控制氧化层错。具体方法如下：

步骤1，准备硅片并进行第一层光刻，同时形成对准的光刻标记。

步骤2，进行第一步光刻对应的刻蚀，同时刻蚀光刻标记。刻蚀可以是干法刻蚀也可以是湿法刻蚀。

步骤3，在1150℃高温炉管中生长一层牺牲氧化层，工艺时间为30分钟。

步骤4，进行光刻工艺。

步骤5，进行离子注入工艺。