厚外延工艺光刻对准标记结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种厚外延工艺光刻对准标记结构，在半导体基底上存在有硅单晶区域、硅多晶区域和介质膜区域；在介质膜区域刻蚀有多个沟槽，作为光刻对准标记。本发明可以很好的解决厚外延生长后光刻对准标记变形的问题。
【专利说明】厚外延工艺光刻对准标记结构
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体集成电路结构。
【背景技术】
[0002]平面光波导功率分路器(PLC Optical Power Splitter),通过半导体工艺制作光分路器件，光分路的功能在芯片内实现，芯片两端通过封装耦合输入输出的光纤阵列实现和光纤的链接。PLC工艺具有:一、对波长不敏感；二、分光均匀性较好；三、可以拉制1X32路以上分光器件，且分光路数越多单位成本越便宜；四、器件体积较小等优势，市场前景广阔。PLC的缺点:1、技术门槛较高，目前光分路芯片靠进口，国内仅几家大学有实验室水平；
2、国内目前工业生产仅有封装厂商。
[0003]在实际生产过程中，由于PLC器件耦合器部分要求不同深度台阶式结构，总深度达13μπι。该结构功能受深度影响明显，单纯使用刻蚀工艺无法得到满足要求结构，采用传统外延与刻蚀结合的工艺。通过逐层刻蚀淀积等工艺形成不同功能器件区后，再经由外延工艺将单晶硅厚度补充到13微米。在此工艺中，硅单晶区域生长外延单晶，非硅单晶区域生长外延多晶。由于外延需要较高温度淀积5?10微米，造成多晶表面粗糙以及外延过厚光刻对准标记变形消失等问题。
[0004]现有工艺通常采用硅区域刻蚀沟槽作为光刻对准标记，在厚外延生长后，光刻标记很容易发生畸变甚至完全消失，进而对光刻对准造成严重影响，使硅片无法继续后续工艺流程。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种厚外延工艺光刻对准标记结构，它可以解决对准标记变形、消失等问题。
[0006]为了解决以上技术问题，本发明提供了一种厚外延工艺光刻对准标记结构，在半导体基底上存在有硅单晶区域、硅多晶区域和介质膜区域；在介质膜区域刻蚀有多个沟槽，作为光刻对准标记。
[0007]本发明的有益效果在于:可以很好的解决厚外延生长后光刻对准标记变形的问题。
[0008]所述介质膜为氧化硅，氮化硅，氮氧化硅中的至少一种。
[0009]所述光刻标记的沟槽宽0.1-100微米，长0.1-100微米，深度为0.05-5微米。
[0010]所述介质膜的厚度大于光刻标记的沟槽深度。
[0011]硅外延在硅单晶或多晶区域生长的硅晶体的厚度为5-150微米，且在硅单晶区域生长硅单晶，硅多晶区域生长硅多晶或非晶，在介质膜区域，包括光刻标记沟槽内部不生长娃晶体。
[0012]所述光刻标记与硅单晶或多晶区域的距离比硅外延在该区域生长的硅晶体厚度大50微米以上。【专利附图】
【附图说明】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
[0014]图1是娃衬底上生长S102层的不意图；
[0015]图2是在S102层上生长Poly的示意图；
[0016]图3是在Poly表面刻蚀光刻对准区域的示意图；
[0017]图4是在S102表面刻蚀光刻对准标记的示意图；
[0018]图5是利用外延选择性形成光刻对准区清晰图形的示意图；
[0019]图6是光刻对准图形俯视图；
[0020]图7是本发明提供的对准标记与传统对准标记对比图。
【具体实施方式】
[0021]本发明提供了新型光刻对准图标的制造方式，解决对准标记变形、消失等问题。
[0022]本发明在半导体基底片上同时存在硅单晶区域与多晶区域，介质膜区域，其中在介质膜区域刻蚀沟槽形成光刻对准标记。在后续的硅外延生长过程中，调节外延生长工艺实现在单晶区域生长外延单晶，多晶区域生长外延多晶，介质膜区域包括沟槽内部均不生长硅晶体，保证硅外延生长前后，对位标记不受厚外延影响。在介质膜区域与硅晶体区域交界处由于硅晶体横向生长，与硅晶体区域相邻的介质膜部分区域会有多晶横向生长在上面，为了光刻信号不受干扰，这部分多晶必须与对位沟槽有足够距离。
[0023]本发明可以很好的解决厚外延生长后光刻对准标记变形的问题。
[0024]一种厚外延工艺光刻对准标记的制作方法:
[0025]1.在硅基底片10上利用炉管或化学淀积方式形成厚度在0.5-3.0微米介质膜11(S102\SIN)，如图1所示
[0026]2.在介质膜11表面利用化学淀积方式形成厚度在0.1-1.0微米硅多晶膜层12，如图2所示
[0027]3.利用刻蚀工艺去除光刻对准区域和待单晶硅生长区域处硅多晶膜层，如图3所
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[0028]4.利用光刻、刻蚀工艺在光刻对准区域13制作光刻对准标记沟槽14，如图4所示，沟槽距离介质膜和硅晶体交界面200微米。
[0029]5.通过调节外延淀积程序,在娃单晶表面生成外延单晶,在多晶娃表面生成外延多晶硅15，厚度均在5-20微米，在介质膜区域不生长，从而保持刻蚀沟槽形貌，如图5所示。该对准标记16俯视示意图,如图6所示。
[0030]6.本发明提供的对准标记与传统对准标记对比:如图7所示。传统对位标记在经历后外延生长后，对位标记畸变严重，SEM下几乎不可辨识，而本发明提供的对位标记，由于外延并未在其上生长，完整精确的保留了刻蚀后对位沟槽形貌，可完好实现光刻对准。
[0031]本发明提供了新型光刻对准图标的制造方式，通过光刻、刻蚀工艺在掩膜层(S102或SIN)制作光刻对准标记，并调节外延淀积程序，在此表面形成非淀积区，从而成功保持光刻对准标记原貌，解决对准标记变形、消失等问题。
[0032]本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对【具体实施方式】的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的【具体实施方式】用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。
【权利要求】
1.一种厚外延工艺光刻对准标记结构，其特征为:在半导体基底上存在有硅单晶区域、硅多晶区域和介质膜区域； 在介质膜区域刻蚀有多个沟槽，作为光刻对准标记。
2.如权利要求1所述的厚外延工艺光刻对准标记的结构，其特征为:所述介质膜为氧化硅，氮化硅，氮氧化硅中的至少一种。
3.如权利要求1所述的厚外延工艺光刻对准标记的结构，其特征为:所述光刻标记的沟槽宽0.1-100微米，长0.1-100微米，深度为0.05-5微米。
4.如权利要求1所述的厚外延工艺光刻对准标记的结构，其特征为:所述介质膜的厚度大于光刻对准标记的沟槽深度。
5.如权利要求1所述的厚外延工艺光刻对准标记的结构，其特征为:硅外延在硅单晶或多晶区域生长的硅晶体的厚度为5-150微米，且在硅单晶区域生长硅单晶，硅多晶区域生长硅多晶或非晶，在介质膜区域，包括光刻对准标记沟槽内部不生长硅晶体。
6.如权利要求1所述的厚外延工艺光刻对准标记的机构，其特征为:所述光刻对准标记与硅单晶或多晶区域的距离比硅外延在该区域生长的硅晶体厚度大50微米以上。
【文档编号】G03F9/00GK103676485SQ201210323838
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】刘继全, 高杏, 罗啸, 李伟峰 申请人:上海华虹宏力半导体制造有限公司