[其他]應(yīng)用側(cè)壁及去除技術(shù)制做亞微米掩模窗口的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86107855
• 申請(qǐng)日: 1986-11-14
• 公開（公告）號(hào): CN86107855B
• 公開（公告）日: 1988-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅伯特·基姆巴爾·庫(kù)克;約瑟夫·弗朗希斯·施帕德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)際商用機(jī)器公司
• 主分類號(hào): H01L21/302
• 分類號(hào): H01L21/302
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利代理部
• 代理人: 鄧明

本發(fā)明一般涉及制做亞微米掩模窗口的方法，特別涉及一種以利用側(cè)壁、反應(yīng)離子刻蝕及象的剝離為特征技術(shù)的方法。

在超大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)中，各種形式的光刻被應(yīng)用于掩模窗口或掩模線條的制做中，如用電子束，χ射線或離子束通過由光刻法確定的圖形進(jìn)行照射，對(duì)抗蝕材料有選擇地曝光來制做發(fā)射區(qū)的和其它擴(kuò)散步驟的非常小的掩模窗口或制做芯片器件互連的極細(xì)小的金屬化圖形。

近來，由于極高密度集成電路的掩模窗口的尺寸或所需線條圖形的寬度減小到1微米或更小的量級(jí)，便研制出一項(xiàng)新技術(shù)，以消除對(duì)抗蝕材料有選擇地曝光時(shí)的固有的光學(xué)限制。該新技術(shù)不再利用光刻來確定所設(shè)計(jì)好的尺寸，代之以利用側(cè)壁反應(yīng)離子刻蝕（RIE）工藝，由此，尺寸便由可極精確控制的淀積層的厚度來決定。

利用側(cè)壁RIE工藝來確定窄線條圖形結(jié)構(gòu)（在這種情況下，為場(chǎng)效應(yīng)晶體管柵極長(zhǎng)度）的一例在美國(guó)專利第4，430，791中給出，該專利于1984年2月14日頒發(fā)給羅伯特C.多克蒂（RobertC.Dockerty），又轉(zhuǎn)讓給本受讓人，利用側(cè)壁RIE工藝來確定小掩模窗口的又一例在美國(guó)專利第4，209，349中給出，該專利于1980年6月24日頒發(fā)給歐文T.霍（IrvingT.Ho）等人，又轉(zhuǎn)讓給本受讓人，但從后一例看，在氮化硅側(cè)壁形成之后，還采用了一個(gè)熱氧化步驟，該熱氧化會(huì)在氮化物側(cè)壁之下產(chǎn)生公知的“鳥嘴（bird′sbeak）”，它能夠在其后的氮化物去除時(shí)影響所得發(fā)射區(qū)窗口寬度的控制精度。避免使用會(huì)產(chǎn)生“鳥嘴”的工藝步驟是有利的，它可毫無遺漏地使側(cè)壁RIE工藝中對(duì)掩模窗口控制的固有的益處得到全面開發(fā)。

美國(guó)專利第4，274，909號(hào)（1981年6月23日頒發(fā)給K，芬克特拉曼（K.Venkataraman）等人，又轉(zhuǎn)讓給本受讓人），教導(dǎo)了制做微米或更精細(xì)掩模窗口的另一種非側(cè)壁RIE工藝，該工藝把光致抗蝕劑平面性（Planarization）刻蝕步驟與各向同性刻蝕步驟結(jié)合起來，這兩個(gè)步驟比應(yīng)用側(cè)壁RIE稍微更難控制。

利用包括象的反剝離工序步驟的側(cè)壁反應(yīng)離子刻蝕工序，生產(chǎn)適用于各種類型基底（包括非氧化的基底）的亞微米掩模窗口。在一個(gè)制做多晶硅基區(qū)晶體管的亞微米發(fā)射區(qū)掩模窗口的示范性實(shí)施例中，利用側(cè)壁RIE技術(shù)，在基底上形成一個(gè)亞微米寬度的臺(tái)面，基底包括有由二氧化硅層和氮化硅層覆蓋的摻雜的P⁺型多晶硅材料層。基底又是在N^-型外延硅層上形成的。在該外延硅層中，要制做雙極性晶體管，臺(tái)面由氮化硅覆蓋的二氧化硅的下層構(gòu)成。用各向同性刻蝕法，將臺(tái)面的二氧化硅層從下面挖去，以提供一個(gè)去除的仿形，然后利用類似蒸發(fā)這樣的技術(shù)將氧化鎂（MgO）或其它適合RIE掩模的材料，如多晶硅，淀積在該結(jié)構(gòu)上。將剩余的支持臺(tái)面的SiO₂刻蝕掉，去除上覆的Si₃N₄和MgO，以在結(jié)構(gòu)的非臺(tái)面區(qū)的剩余膜層中留下亞微米窗口，再次使用RIE，將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^-外延層的發(fā)射區(qū)的掩模。

圖1-4是在本發(fā)明方法最佳實(shí)施例完成過程中，逐次得到的部分結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化截面視圖。

盡管本發(fā)明的方法是用來在多種不同材料中形成亞微米開孔，但現(xiàn)在要描述的是有關(guān)用來制造多晶基區(qū)雙極性晶體管的亞微米發(fā)射區(qū)掩模窗口的材料。這種類型的晶體管在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的，并已在美國(guó)專利第4，252，582號(hào)中被描述了。該專利于1981年2月24日頒發(fā)，并轉(zhuǎn)讓給本受讓人，簡(jiǎn)要地說，該晶體管是在淀積在單晶半導(dǎo)體上的外延層中形成的，在外延層上淀積摻雜多晶層（依靠向外擴(kuò)散來至少形成非本征基區(qū)部分，并且提供與所述非本征基區(qū)的電路連接）。最后，在本征基區(qū)內(nèi)的中部形成發(fā)射區(qū)。

參見圖1，用于確定多晶基區(qū)晶體管的發(fā)射區(qū)窗口的示范性成層掩模包括P⁺型摻雜多晶層2、SiO₂層3和Si₃N₄層4。該掩模是在制做晶體管（未示出）的N型外延層1上形成的。層2、3和4都用于制做多晶基區(qū)晶體管，但在寬度方向，它們沒有形成本發(fā)明的必要部分，而只是構(gòu)成了要制做亞微米窗口的基底5。