CN105580105A - 半导体器件和制造方法以及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种能够以高精度制造堆叠结构的半导体器件和制造方法以及电子设备。一种固态图像传感器包括：半导体衬底，其中形成光电二极管；以及外延层，其中形成转移晶体管，所述转移晶体管堆叠在所述半导体衬底的所述光电二极管上，所述外延层是通过在所述半导体衬底上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的。对准测量标记的端部处形成的凹角部分被形成为与用于检测所述对准测量标记的检测区域相距预定距离，所述对准测量标记用于进行针对执行形成所述外延层的步骤之前和之后的相对调节的对准测量。本技术可应用于例如具有堆叠结构的各种半导体器件。

Description

半导体器件和制造方法以及电子设备
技术领域
本公开涉及半导体器件和制造方法以及电子设备，特别地讲，具体涉及一种能够以高精度制造堆叠结构的半导体器件和制造方法以及电子设备。
背景技术
近年来，基于莫尔定律(Moore’slaw)的尺寸缩小正面临极限并且半导体器件的制造成本也在增加。因此，将元件堆叠在用作半导体器件衬底的硅的内部并且利用它们来增加每单位体积的元件和功能的数量等等被认为是非常有效的。
例如，专利文献1公开了一种通过用外延生长堆叠硅而使堆叠方向上的功能增强的图像传感器，在外延生长中，在硅表面上形成结构之后，在衬底上生长具有对准晶轴的晶体层。专利文献1还提出了使用由除了硅之外的材料制成的结构来形成标记。然而，当使用除了硅之外的材料时，材料和硅之间的晶格不匹配在外延生长期间引起缺陷；因此，期望使用通过蚀刻硅而形成的高度差作为标记。
专利文献2公开了一种固态图像传感器，其包括通过用外延生长堆叠硅并且用离子注入在硅表面上形成P型阱区之后再次形成P型阱区而形成的多个半导体层。
在有效抑制了自动掺杂并且减少了因离子注入而形成的层扩散的低温外延条件下，标记畸变有增加的倾向。因此，专利文献2提出了在两种类型的条件(即，虽然提供最佳特性但造成标记畸变的外延条件和虽然表现出对标记畸变的影响极小但牺牲了特性的外延条件)下堆叠两个硅层。然而，在两个层中执行外延生长的这种技术是标记畸变与特性和质量的一个折衷。起初期望允许在有利于特性和质量的外延条件下进行精确的标记检测。
另外，专利文献3公开了一种固态图像传感器，其中，硅包括堆叠的像素结构。此外，已经针对双极器件、功率器件等，制造了通过外延生长形成的堆叠半导体器件。
另外，专利文献4公开了一种技术：在执行外延生长的步骤之后，将畸变的形状(横截面)浸泡在氢氧化钾(KOH)溶液中并且蚀刻硅的晶体平面以增强标记的对比度。然而，当对外延生长之后的标记进行额外处理时，处理本身造成标记形状变化；因此，期望尽可能地避免增加针对标记的处理步骤的数量。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP2008-300614A
专利文献2：JP2002-343956A
专利文献3：JP2012-238648A
专利文献4：JP2008-130919A
发明内容
技术问题
上述用于制造堆叠半导体器件的制造方法包括执行外延生长的步骤，并且重要的是在执行外延生长的步骤之前和执行外延生长的步骤之后之间确实地的执行对准。为了执行这个对准，需要在执行外延生长的步骤之后检测在执行外延生长的步骤之前已形成的定位标记和对准测量标记。
然而，这些标记在执行外延生长的步骤中发生畸变，从而难以进行高精度检测。因此，在专利文献1或专利文献3中的图像传感器、金属氧化物半导体(MOS)器件等中实现一般要求的几十纳米或更小的对准精度是非常困难的。
另外，尽管经常使用光学显微镜或图像传感器对标记的平面形状执行标记检测，但专利文献1至4都没有公开对平面形状的直接改进。具体而言，为了增强晶圆的产量，其中布置有标记的切割道的尺寸已经减小至100μm或更小，并且布置在其中的标记从而减小尺寸。由于标记越小，表现出标记畸变的影响越大，因此需要改进标记的平面形状本身的技术。
依据这类情形发明的本公开使得能够以高精度制造堆叠结构。
问题的解决方案
本公开的一方面的一种半导体器件包括：半导体层，其中形成预定的第一元件；以及生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的。形成在测量标记的端部处的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
本公开的一方面的一种制造方法包括：在半导体层中形成预定的第一元件；通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成生长层；以及在所述生长层上形成第二元件，所述第二元件被堆叠在所述半导体层的所述第一元件上。测量标记的端部处形成的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
本公开的一方面的电子设备包括一种半导体器件。所述半导体器件包括：半导体层，其中形成预定的第一元件；以及生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的。测量标记的端部处形成的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
在本公开的一方面，测量标记的端部处形成的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
效果
根据本公开的一方面，可以以高精度制造堆叠结构。
附图说明
[图1]图1示出传统对准测量标记。
[图2]图2示出应用本技术的对准测量标记的第一实施例的示例构造。
[图3]图3示出对准测量标记的第二实施例的示例构造。
[图4]图4示出对准测量标记的第三实施例的示例构造。
[图5]图5示出对准测量标记的第四实施例的示例构造。
[图6]图6示出对准测量标记的第五实施例的示例构造。
[图7]图7示出应用本技术的定位标记的第一实施例的示例构造。
[图8]图8示出定位标记的第二实施例的示例构造。
[图9]图9示出定位标记的第三实施例的示例构造。
[图10]图10是固态图像传感器的示例构造的示意性剖视图。
[图11]图11是示出安装在电子设备上的成像设备的示例构造的框图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细地描述应用本技术的具体实施例。
首先，参照图1描述传统对准测量标记。
在图1中，“A”是对准测量标记11的平面图，以及“B”是沿着“A”中的X-X线截取的对准测量标记11的剖视图
如图1中所示，对准测量标记11是通过在硅衬底的表面上进行雕刻而形成的。
对准测量标记11是在执行外延生长的步骤之前在硅衬底的表面上形成的主刻度标记12和在执行外延生长的步骤之后在硅衬底的表面上形成的副刻度标记13的组合，并且用于进行对准测量。因为在执行外延生长的步骤中在硅衬底中添加了硅，所以主刻度标记12的横截面形状发生变形。
也就是说，如图1的“B”中所示，在执行外延生长的步骤之前形成主刻度标记12，主刻度标记12的形状例如为具有宽度M、大体垂直的侧表面和底表面以及具有大体直角的凹角部分。然后，通过外延生长添加具有厚度T的硅；因此，横截面形状平稳地变形并且形成外延生长之后的主刻度标记14。
换句话讲，在执行外延生长的步骤之前，硅在由主刻度标记12的侧表面和底表面形成的凹角部分中快速生长；因此，硅如图1的“B”中用虚线箭头指示地生长并且横截面形状变形成平滑形状，使得凹角部分消失。此外，在下面的描述中，酌情地，将执行外延生长的步骤之前的主刻度标记12称为前工序主刻度标记12，将外延生长之后的主刻度标记14称为后工序主刻度标记14。
另外，如图1的“A”中所示，具有条形形状(从平面图看，长而窄的矩形)的四个前工序主刻度标记12-1至12-4被布置为对准测量标记11。然后，执行外延生长；因此，前工序主刻度标记12-1至12-4分别变形成后工序主刻度标记14-1至14-4。此时，例如，硅在由前工序主刻度标记12-1的长边方向上的侧表面和短边方向上的侧表面形成的凹角部分中快速生长；因此，硅如图1的“A”中的虚线箭头所指示地生长，凹角部分减少，直至消失。
此后，在外延生长之后的硅衬底的表面上形成分别与后工序主刻度标记14-1至14-4对应的四个副刻度标记13-1至13-4。此外，当不需要区分前工序主刻度标记12-1至12-4时，在下面的描述中酌情将它们称为前工序主刻度标记12。对于副刻度标记13-1至13-4和后工序主刻度标记14-1至14-4，同样如此。
如上所述，在常规情况下，前工序主刻度标记12变形成具有与外延生长关联的畸变形状的后工序主刻度标记14，在该畸变形状中，笔直部分发生弯曲。因此，在测量副刻度标记13和后工序主刻度标记14之间的间隔的对准测量过程中，测量精度降低。
这里，基于前工序主刻度标记12的宽度M和通过外延生长形成的硅层的厚度T，计算前工序主刻度标记12的长度方向上的图案的损失量A。例如，当厚度T等于或小于标记宽度M(T≤M)时，损失量A落入厚度T的大致三倍的范围内(A＝3×T)，例如，是厚度T的一倍至四倍。这是因为，凹角部分受到三个表面(即，两个硅壁表面和底表面)上的生长速率影响。当厚度T大于标记宽度M(T>M)时，损失量A落入厚度T的大致六倍的范围内(A＝6×T)，例如，是厚度T的三倍至六倍。这是因为，相比于当厚度T等于或小于标记宽度M时，凹角部分彼此更靠近，并且凹角部分受两个凹角部分的生长速率的影响。
具体地讲，当由于外延生长导致的厚度T是3μm并且前工序主刻度标记12的宽度M是2μm时，前工序主刻度标记12在长度方向上的损失量A是18μm。换句话讲，在这种情况下，当假设前工序主刻度标记12的长度L是20μm时，前工序主刻度标记12在外延生长之后将几乎损失掉，这意味着，将不能够执行测量。
据此，下面的描述提出了改进对准测量标记11的平面形状本身，以允许进行较高精度的对准测量。
图2示出应用本技术的对准测量标记的第一实施例的示例构造。
在图2中，“A”是对准测量标记21的平面图，“B”示出前工序主刻度标记22。
对准测量标记21是通过在硅衬底的表面上进行雕刻而形成的，并且用于进行针对调节执行外延生长的步骤之前和之后的相对位置(对准)的测量。在图2的示例构造中，对准测量标记21采用以下构造：具有条形形状的四个前工序主刻度标记22-1至22-4被布置成在两端附近的部分处大体正交地彼此交叉。换句话讲，前工序主刻度标记22-1至22-4被布置成使得彼此面对的成对(前工序主刻度标记22-1和22-2，以及前工序主刻度标记22-3和22-4)大体彼此正交。
这里，前工序主刻度标记22-1和22-2之间的间隔与图1的前工序主刻度标记12-1和12-2之间的间隔相同，前工序主刻度标记22-3和22-4之间的间隔与图1的前工序主刻度标记12-3和12-4之间的间隔相同。另外，在对准测量标记21中，副刻度标记23-1至23-4以与图1中的对准测量标记11的副刻度标记13-1至13-4的方式类似的方式形成。
然后，前工序主刻度标记22-1至22-4与外延生长关联地变形成后工序主刻度标记24-1至24-4，并且在对准测量过程中，测量副刻度标记23-1至23-4和后工序主刻度标记24-1至24-4之间的间隔。在图2中，用点划线的圆形指示在执行测量的过程中设置的标记检测区域25-1至25-4。例如，在标记检测区域25-1中，测量副刻度标记23-1和后工序主刻度标记24-1之间的间隔。
这里，对准测量标记21的前工序主刻度标记22被形成为使得形成在其两端的凹角部分与标记检测区域25相距预定距离。
例如，如图2的“B”中所示，前工序主刻度标记22的长度被设置成比传统的前工序主刻度标记12长了伸长量B。因此，在前工序主刻度标记22的两端形成的凹角部分与标记检测区域25相距对应于伸长量B的预定间隔。换句话讲，使前工序主刻度标记22-1至22-4更长，同时使彼此面对的成对具有与传统情况下的间隔相同的间隔；因此，前工序主刻度标记22-1至22-4在两端附近的部分处彼此交叉。
如上所述，在对准测量标记21中，前工序主刻度标记22的两端延伸伸长量B，因此在两端形成的凹角部分与标记检测区域分开。这样可防止对准测量受端部损失变形的影响，该变形是因如参照图1描述的由于凹角部分导致的显著变形造成的。
换句话讲，前工序主刻度标记22具有凹角部分与标记检测区域25相距预定间隔的形状，在凹角部分处，由于外延生长导致前工序主刻度标记22的显著损失。这个形状可防止前工序主刻度标记22的笔直部分变形，发生弯曲。这样允许后工序主刻度标记24保持标记检测区域25中的笔直部分，因而相比于测量传统的弯曲形状，增强了检测精度，并且允许进行更高精度的测量。
已知在批量生产时在纯度、反应温度、生长速度、成本等方面有利的外延条件满足以下条件：硅源气体包含氯(Cl)，诸如，二氯硅烷(DCS；SiH2Cl2)和三氯硅烷(TCS；SiHCl3)；以及生长速度高(每分钟0.5微米至几微米)。由于氯的作用是蚀刻硅，因此沉积硅时，前工序主刻度标记22的边缘(尤其是纵向边缘和横向边缘彼此靠近的凹角部分)减少。另外，前工序主刻度标记22的凹角部分表现出比平坦表面的生长速度高的大量硅生长速度，因为三个表面(即，硅底表面、长度方向上的硅壁表面、宽度方向上的硅壁表面)上的硅生长彼此相近。此外，因为生长速度高，所以往往会根据硅晶体平面取向而表现出速度差异，在沉积硅时前工序主刻度标记22的凹角部分损失。
因此，通过使用具有传统的前工序主刻度标记12(图1)的两端延伸伸长量B以使凹角部分与标记检测区域25分开的形状的前工序主刻度标记22，可防止由于外延生长而导致凹角部分损失的影响。这样允许进行精确检测，从而允许进行更高精度的对准。
此外，可按照当在上述外延条件下执行外延生长时预测的变形来设置伸长量B。换句话讲，使用前工序主刻度标记12的标记宽度M和外延生长的厚度T将伸长量B设置成最佳值。例如，当厚度T等于或小于标记宽度M(T≤M)时，伸长量B优选地被设置成是厚度T的大致三倍(B＝3×T)，并且当厚度T大于标记宽度M(T>M)时，伸长量B优选地被设置成厚度T的大致六倍(B＝6×T)。
另外，当图1的前工序主刻度标记12的标记宽度M等于或小于厚度T时，可通过将标记宽度M设置成较大宽度，例如，将标记宽度M设置成等于或大于厚度T的宽度(T≤M)，减小伸长量B。
此外，在对准测量标记21中，在前工序主刻度标记22-1至22-4彼此交叉的地方形成凸出形状的硅壁并且这些地方没有被硅壁包围；因此，没有出现图案损失。
如上所述，在对准测量标记21中，通过使用具有通过提前预测外延生长中的变形而设置的形状的前工序主刻度标记22，可改进外延生长之后的后工序主刻度标记24的形状。因此，可增强在执行外延生长的步骤之前和之后的对准的精度。
图3示出对准测量标记的第二实施例的示例构造。
如图3中所示，在对准测量标记21A中，四个前工序主刻度标记22A-1至22A-4被布置成在两个端部彼此交叉，如图2的对准测量标记21中一样。此外，对准测量标记21A中，形成四个拐角部分26-1至26-4，使得交叉处的处于外部的凸起部分扩大。此外，在对准测量标记21A中，副刻度标记23-1至23-4如图2的对准测量标记21中一样形成，并且标记检测区域25-1至25-4也设置在类似的区域中。
换句话讲，拐角部分26-1至26-4设置在对准测量标记21A中，相比于在图2的对准测量标记21中，凹角部分与标记检测区域25相距更远。
如上所述，在对准测量标记21A中，拐角部分26-1至26-4被设置成使得前工序主刻度标记22A-1至22A-4的交叉处扩大；因此，硅在其中快速生长的凹角部分可与标记检测区域25分开。此外，相比于图2的对准测量标记21，用作对准测量标记21A的损失的起始点的凹角部分的数量可减少。因此，可实现作为对抗对准测量标记21A损失的缓冲图案的功能，并且可防止损失对准测量标记21A，即使例如通过外延生长而形成的硅层的厚度增大。因此，可执行更高精度的对准测量。
图4示出对准测量标记的第三实施例的示例构造。
在图4中，“A”是对准测量标记21B的平面图，“B”是前工序主刻度标记22B的两端附近的放大视图。
如图4的“A”中所示，对准测量标记21B具有以下构造：四个前工序主刻度标记22B-1至22B-4被布置成彼此面对的成对彼此大体正交。另外，在对准测量标记21B中，副刻度标记23-1至23-4如图2的对准测量标记21中一样形成，并且标记检测区域25-1至25-4也设置在类似的区域中。
在对准测量标记21B中，如图4的“B”中所示，通过在长度方向和宽度方向上的放大前工序主刻度标记22B的端部而得到的放大部分27a和27b形成在前工序主刻度标记22B的两端。
例如，可按照当执行外延生长时预测的变形来设置前工序主刻度标记22B的长度方向上的放大部分27a的放大量B1和前工序主刻度标记22B的宽度方向上的放大部分27a的放大量B2。例如，使用通过外延生长而形成的硅层的厚度T，优选地将放大部分27a的放大量B1设置成厚度T的大致三倍(B1＝3×T)，以及优选地将放大部分27a的放大量B2设置成基本上等于厚度T(B2＝T)。以与放大部分27a的放大量B1和放大量B2的方式类似的方式来设置放大部分27b的长度方向上的放大量和宽度方向上的放大量。
在以这种方式形成的前工序主刻度标记22B中，在图4的“B”中的虚线箭头的方向上，损失图案。换句话讲，在朝向标记检测区域25相对侧的方向(并非朝向标记检测区域25的方向)上，损失靠近标记检测区域25的凹角部分的图案。因此，在前工序主刻度标记22B中，与外延生长关联的损失量可减小。
换句话讲，如图4的“B”中的虚线箭头所指示的，与外延生长关联地，损失以凹角部分顶点充当起始点，向着凹角部分的开口侧蔓延。因此，凹角部分的开口侧不面对标记检测区域25的布置可防止与外延生长关联的图案损失影响对准测量。
图5示出对准测量标记的第四实施例的示例构造。
如图5中所示，在对准测量标记21C中，四个前工序主刻度标记22C-1至22C-4被布置成在两个端部彼此交叉，如图2的对准测量标记21中一样。在对准测量标记21C中，在前工序主刻度标记22C-1至22C-4的两端设置放大部分27a和27b，如在图4的前工序主刻度标记22B-1至22B-4中一样。
换句话讲，对准测量标记21C具有图2的对准测量标记21和图4的准测量标记21B组合而成的构造。
因此，对准测量标记21C可既得到通过将凹角部分与标记检测区域25分开而产生的效果(如图2的对准测量标记21中一样)又得到抑制充当起始点的凹角部分中的图案损失影响的效果(如图4的对准测量标记21B中一样)，并且允许更强地抑制图案损失。因此，通过使用对准测量标记21C，允许进行更精确的测量并且增强对准精度。
图6示出对准测量标记的第五实施例的示例构造。
在图6中，“A”示出盒型对准测量标记21D，“B”示出传统的盒型对准测量标记41。
如图6的“A”中所示，在对准测量标记21D中，在执行外延生长的步骤之前在硅衬底的表面上形成的前工序主刻度标记31包括大体正方形形状(盒子型)的四个边和设置在四个拐角处的扩大部分32-1至32-4。
例如，如图6的“B”中所示，传统的盒子型对准测量标记41包括前工序主刻度标记42，前工序主刻度标记42包括大体正方形形状(盒子型)的四个边。因此，在前工序主刻度标记42的四个拐角处的凹角部分中如虚线箭头所指示地损失图案，形成后工序主刻度标记43。
相比之下，在对准测量标记21D中，由于前工序主刻度标记31包括扩大部分32-1至32-4，因此凹角部分与标记检测区域25分开。因此，在对准测量标记21D中，可减少凹角部分中的图案损失，从而允许在后工序主刻度标记33中的标记检测区域25中保持笔直部分。因此，相比于测量传统的盒子型对准测量标记41中的弯曲形状，使用对准测量标记21D增强了测量精度，并且允许进行更高精度的测量。
接下来，图7示出应用本技术的定位标记的第一实施例的示例构造。
在图7中，“A”是定位标记51的平面图，“B”示出传统的定位标记61。
定位标记51具有以下构造：在执行外延生长的步骤之前，在硅衬底的表面上布置的从平面图看具有长而窄的形状(条形形状)的多个测量标记52在其间具有预定间隔的情况下大体彼此平行。例如，定位标记51用于进行针对在执行外延生长的步骤之后的步骤中执行图案化时检测曝光机上的外延生长之前的步骤的位置的测量。在图7的示例中，定位标记51包括五个测量标记52-1至52-5。
然后，因外延生长添加了硅；因此，测量标记52-1至52-5的横截面形状平滑地变形并且形成外延生长之后的测量标记53-1至53-5。此外，在下面的描述中，酌情地，将执行外延生长的步骤之前的测量标记52称为前工序测量标记52，将执行外延生长的步骤之后的测量标记53称为后工序测量标记53。
另外，图7中的点划线指示在后工序测量标记53之间的测量间隔中设置的标记检测区域54。
这里，如图7的“B”中所示，前工序测量标记62-1至62-5的长度L被设置成比传统的对准标记61中的标记检测区域64略长。因此，当执行外延生长时，凹角部分中的生长快，如虚线箭头所指示的；因此，两个端部都损失掉，并且形成具有畸变形状的后工序测量标记63，在畸变形状中，笔直部分发生弯曲。
相比之下，在定位标记51中，前工序测量标记52具有长度比定位标记61的长度L长了延伸量B的形状。因此，测量标记52-1至52-5被形成为使得表现出快速外延生长的凹角端部与标记检测区域54相距预定间隔。
因此，通过使用对准标记51，可防止图案损失波及标记检测区域54，并且防止在标记检测区域54中笔直部分变形从而发生弯曲。这样通过测量后工序测量标记53之间的间隔来增强检测对准时的检测精度。
此外，定位标记51中包括的前工序测量标记52的数量不限于如图7中所示的五个，并且可酌情按照执行曝光的设备进行改变。
图8示出定位标记的第二实施例的示例构造。
在图8中，“A”是定位标记51A的平面图，“B”是前工序测量标记52A的两端附近的放大视图。
像图7的定位标记51一样，定位标记51A具有以下构造：五个前工序测量标记52A-1至52A-5被布置成在其间具有预定间隔。通过执行外延生长来形成后工序测量标记53A-1至53A-5。
如图8的“B”中所示，通过在长度方向和宽度方向上放大前工序测量标记52A的两个端部而得到的放大部分55a和55b形成在前工序测量标记52A的两端。
例如，可按照由于外延生长导致的前工序测量标记52A的变形的预测来设置前工序测量标记52A的长度方向上的放大部分55a的放大量B1和前工序测量标记52A的宽度方向上的放大部分55a的放大量B2。例如，优选地将放大部分55a的放大量B1设置成通过外延生长而形成的硅层的厚度T的大致三倍(B1＝3×T)，优选地将放大部分55a的放大量B2设置成基本上等于厚度T(B2＝T)。此外，放大部分55b与放大部分55a一样放大放大量B1和放大量B2。
在以这种方式形成的前工序测量标记52A中，在朝向标记检测区域54相对侧的方向(并非朝向标记检测区域25的方向)上，损失靠近标记检测区域54的凹角部分的图案。因此，在前工序主刻度标记52A中，与外延生长关联的损失量可减小。换句话讲，凹角部分的开口侧不面对标记检测区域54的布置可防止与外延生长关联的图案损失影响对准测量。
因此，相比于传统定位标记61(图7的“B”)，使用定位标记51A可防止图案损失波及标记检测区域54，并且防止在标记检测区域54中笔直部分变形从而发生弯曲。这样通过测量后工序测量标记53A之间的间隔来增强检测对准时的检测精度。
图9示出定位标记的第三实施例的示例构造。
在图9中，“A”是定位标记51B的平面图，“B”是前工序测量标记52B的两端附近区域的放大视图。
像图7的定位标记51一样，定位标记51B具有以下构造：五个前工序测量标记52B-1至52B-5被布置成在其间具有预定间隔。通过执行外延生长来形成后工序测量标记53B-1至53B-5。
在前工序测量标记52B中，如图9的“B”中所示，放大部分55a至55d被形成为使得四个拐角处的凹角部分向着外部放大。
例如，可按照由于外延生长导致的前工序测量标记52B的变形的预测来设置前工序测量标记52B的长度方向上的放大部分55a的放大量B1和前工序测量标记52B的宽度方向上的放大部分55a的放大量B2。例如，优选地将放大部分55a的放大量B1设置成通过外延生长而形成的硅层的厚度T的大致三倍(B1＝3×T)，优选地将放大部分55a的放大量B2设置成基本上等于厚度T(B2＝T)。此外，放大部分55b至55d与放大部分55a一样放大放大量B1和放大量B2。
像图8的前工序测量标记52A一样，以这种方式形成的前工序测量标记52B可防止图案损失波及标记检测区域54，并且防止在标记检测区域54中笔直部分变形从而发生弯曲。这样通过测量后工序测量标记53B之间的间隔来增强检测对准时的检测精度。
如上所述，通过使用以上实施例中的每个的对准测量标记21和定位标记51，可在执行外延生长的步骤之前和之后实现精确对准，即使是当使用在批量生产方面有利和特性方面优异的外延条件时。
另外，以上实施例中的每个的对准测量标记21和定位标记51的大小可减小并且防止牺牲产量。因此，例如，可在对硅质量敏感并且需要严格对准精度的半导体器件(诸如，图像传感器)的制造过程中引入外延生长步骤。这样使得能够提供在硅内部使用堆叠结构的新型半导体器件并且允许进行高产量的批量生产。
图10是固态图像传感器的示例构造的示意性剖视图。
如图10中所示，固态图像传感器101包括堆叠的半导体衬底102、绝缘膜103、滤色器层104和片上透镜层105。此外，在图10中，面朝下的表面被称为前表面，以及面朝上的表面被称为后表面。
半导体衬底102包括在其前表面侧堆叠有外延层112的硅晶圆111。例如，在硅晶圆111中形成光电二极管113之后，通过在硅晶圆111的前表面上执行外延生长来形成外延层112。然后，在外延层112的前表面上形成诸如转移晶体管114的各种像素晶体管。
换句话讲，固态图像传感器101具有形成在硅晶圆111中的光电二极管113和形成在外延层112上的转移晶体管114堆叠而成的堆叠结构。
转移晶体管114包括在垂直方向上延伸的垂直栅极115和浮动扩散(FD)部116，浮动扩散部116是浮动扩散区域。通过形成从外延层112的前表面通向硅晶圆111的光电二极管113的通孔并且用具有导电性的材料来填充通孔来形成垂直栅极115。
当在具有堆叠结构的固态图像传感器101中垂直栅极115以这种方式被形成为连接到硅晶圆111的光电二极管113时，通过使用例如图2中示出的对准测量标记21来执行对准测量。因此，垂直栅极115可确保连接到光电二极管113。
如上所述，通过使用对准测量标记21制造固态图像传感器101，可以以更高精度执行堆叠的光电二极管113和转移晶体管114之间的对准。
此外，除了固态图像传感器101之外，本技术还可应用于具有堆叠结构的各种半导体器件。
另外，上述固态图像传感器101可应用于例如诸如成像系统(例如，数码相机和数字摄像机)、带成像功能的移动电话和带成像功能的其它设备的各种电子设备。
图11是示出安装在电子设备上的成像设备的示例构造的框图。
如图11中所示，成像设备201包括光学系统202、图像传感器203、信号处理电路204、监视器205和存储器206，并且可拍摄静止图像和移动图像。
光学系统202包括一个或多个镜头，并且将图像光(入射光)从对象导向图像传感器203，以在图像传感器203的光接收表面(传感器部分)上形成图像。
使用上述的固态图像传感器101作为图像传感器203。按照通过光学系统202在光接收表面上形成的图像，在图像传感器203中在一定时间段内累积电子。然后，与累积在图像传感器203中的电子对应的信号被供应到信号处理电路204。
信号处理电路204对从图像传感器203输出的像素信号执行各种类型的信号处理。信号处理电路204执行信号处理而得到的图像(图像数据)被供应到监视器205进行显示，或者被供应到存储器206进行存储(记录)。
在具有这种构造的成像设备201中，例如，可通过使用上述的固态图像传感器101得到具有高清质量且缺陷极少的图像。
另外，本技术还可如下构造为：
(1)一种半导体器件，包括：
半导体层，其中形成预定的第一元件；以及
生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的，
其中，形成在测量标记的端部处的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
(2)根据(1)所述的半导体器件，
其中，按照与所述生长层的生长关联的所述测量标记的变形预测来设置所述测量标记的端部处形成的所述凹角部分与所述检测区域相距的预定距离。
(3)根据(1)或(2)所述的半导体器件，
其中，所述测量标记被形成为使得多个所述凹角部分中的一部分的开口侧朝向所述检测区域的相对侧。
(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括四个条形形状的标记，所述标记被布置成使得彼此面对的所述标记的成对彼此大体正交，各标记被布置成在两个端部附近与和所述标记大体正交的其它标记交叉。
(5)根据(1)至(4)中的任一项所述的半导体器件，
其中，通过将所述标记的交叉处向着所述测量标记的外部扩大来形成拐角部分。
(6)根据(1)至(5)中的任一项所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括四个条形形状的标记和放大部分，所述标记被布置成使得彼此面对的所述标记的成对彼此大体正交，所述放大部分在各标记的两端，是通过在长度方向和宽度方向上放大所述标记的端部来形成的。
(7)根据(1)至(6)中的任一项所述的半导体器件，
其中，各标记被布置成在两个端部附近与和所述标记大体正交的其它标记交叉。
(8)根据(1)所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括大体正方形形状的四个边和扩大部分，所述扩大部分被设置成使得所述四个拐角向着外部扩大。
(9)根据(1)所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括多个条形形状的标记，所述标记被布置成彼此大体平行，使所述标记之间有预定间隔。
(10)根据(9)所述的半导体器件，
其中，在所述测量标记中，在各标记的两端，通过在长度方向和宽度方向上放大所述标记的端部来形成放大部分。
(11)一种制造半导体器件的方法，包括：
形成半导体层，其中形成预定的第一元件；以及
形成生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的，
其中，测量标记的端部处形成的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
(12)一种包括半导体器件的电子设备，其中，所述半导体器件包括：
半导体层，其中形成预定的第一元件；以及
生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的，
其中，形成在测量标记的端部处的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
本发明的实施例不限于上述实施例，并且在不脱离本公开的范围的情况下，可以进行各种修改。
参考符号列表
21对准测量标记
22前工序主刻度标记
23副刻度标记
24后工序主刻度标记
25标记检测区域
26拐角部分
27放大部分
31前工序主刻度标记
32扩大部分
33后工序主刻度标记
41对准测量标记
42前工序主刻度标记
43后工序主刻度标记
51对准标记
52前工序测量标记
53后工序测量标记
54标记检测区域
55放大部分

Claims (12)

1.一种半导体器件，包括：
半导体层，其中形成预定的第一元件；以及
生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的，
其中，形成在测量标记的端部处的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，按照与所述生长层的生长关联的所述测量标记的变形预测来设置所述测量标记的端部处形成的所述凹角部分与所述检测区域相距的预定距离。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述测量标记被形成为使得多个所述凹角部分中的一部分的开口侧朝向所述检测区域的相对侧。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括四个条形形状的标记，所述标记被布置成使得彼此面对的成对的所述标记彼此大体正交，各标记被布置成在两个端部附近与和所述标记大体正交的其它标记交叉。
5.根据权利要求4所述的半导体器件，
其中，通过将所述标记的交叉处向着所述测量标记的外部扩大来形成拐角部分。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括四个条形形状的标记和放大部分，所述标记被布置成使得彼此面对的成对的所述标记彼此大体正交，所述放大部分在各标记的两端，是通过在长度方向和宽度方向上放大所述标记的端部来形成的。
7.根据权利要求6所述的半导体器件，
其中，各标记被布置成在两个端部附近与和所述标记大体正交的其它标记交叉。
8.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括大体正方形形状的四个边和扩大部分，所述扩大部分被设置成使得所述四个拐角向着外部扩大。
9.根据权利要求1所述的半导体器件，
其中，所述测量标记包括多个条形形状的标记，所述标记被布置成彼此大体平行，使所述标记之间有预定间隔。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，
其中，在所述测量标记中，在各标记的两端，通过在长度方向和宽度方向上放大所述标记的端部来形成放大部分。
11.一种制造半导体器件的方法，包括：
在半导体层中形成预定的第一元件；
通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成生长层；以及
在所述生长层上形成第二元件，所述第二元件被堆叠在所述半导体层的所述第一元件上，
其中，测量标记的端部处形成的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
12.一种包括半导体器件的电子设备，其中，所述半导体器件包括：
半导体层，其中形成预定的第一元件；以及
生长层，其中形成堆叠在所述半导体层的所述第一元件上的第二元件，所述生长层是通过在所述半导体层上生长具有对准晶轴的晶体层来形成的，
其中，形成在测量标记的端部处的凹角部分被形成为与用于检测所述测量标记的检测区域相距预定距离，所述测量标记用于进行针对执行形成所述生长层的步骤之前和之后的相对调节的测量。
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