JP2005019789A

JP2005019789A - 半導体装置

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Publication number: JP2005019789A
Application number: JP2003184117A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ido; 康弘井戸; Takeshi Iwamoto; 猛岩本; Kazufumi Kono; 和史河野
Original assignee: Renesas Technology Corp
Current assignee: Renesas Technology Corp
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20
Anticipated expiration: 2023-06-27
Also published as: CN1577835A; TW200501391A; TWI238516B; JP4412922B2; US7034406B2; CN100350605C; US20040262783A1

Abstract

【課題】半導体装置の構造に依らず、安定して位置合せ用マークが認識できる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、高反射率部２と平坦な低反射率部とを含む位置合せ用マークを表面に備え、第１埋込み部４が複数形成されて、第１埋込み部４の周りと異なる物質が第１埋込み部４に充填された第１シリコン酸化膜２０を内部に備える。第１埋込み部４は、高反射率部２を第１シリコン酸化膜２０に投影したときに、高反射率部２の影となる部分を避けた領域の少なくとも一部に形成されている。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関する。特に、主表面に位置合せ用マークを備える半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程においては、位置合せ用マークを認識することによって、位置を特定する工程がある。たとえば、メモリセルを備える半導体装置の製造工程には、回路を切り替えるためのヒューズの位置を特定する工程がある。メモリセルを備える半導体装置は、製造工程において異物の混入などによってセルの一部が不良になる場合があり、予め予備のセルを設けておくものが多い。セルの不良が発見された場合には、回路を切り替えることによって不良のセルを予備のセルに置き換える。この置き換えにおいては、回路中に形成された所定のヒューズを切断することによって、特定のセルのアドレスを指定する方法が多く採用されている。ヒューズの切断には、レーザ光線を照射して溶断するレーザトリミング方式が広く採用されている。ヒューズの位置を特定するために、半導体装置には位置合せ用マークが形成されている。溶断を行なうレーザと同一のレーザを用いて、半導体装置に形成された位置合せ用マークを走査して、位置合せ用マークに形成された高反射率部とその周辺部分の低反射率部からの反射光のコントラストを検知することによって位置合せ用マークの位置を認識している。
【０００３】
位置合せ用マークを備える半導体装置として、特開２００１−１６８１９４号公報には、ヒューズ素子と同じ薄膜に形成された低光反射率領域を形成する半導体装置が開示されている。この半導体装置は、低光反射率領域にヒューズ素子と同一の薄膜である多結晶シリコン薄膜をドット状に多数形成したものである。または、シリコン基板上にシリコン酸化膜などからなる第１の絶縁膜が形成されており、第１の絶縁膜上に、部分的にドット状の多結晶シリコン薄膜が形成されている。ドット形状の多結晶シリコン薄膜の形成されている領域の上方に位置するアルミニウム膜の表面は、凹凸になっており、この部分に照射された光は乱反射する。この領域を低光反射率領域とすることができる。一方で、多結晶シリコン薄膜の形成されていない領域上のアルミニウム膜の表面は平坦であり、高光反射率領域とすることができる。このように、低光反射率領域と高光反射率領域を形成した位置決め用パターンが開示されている。
【０００４】
また、特開平７−３３５７２１号公報には、反射光強度の差を大きくするアライメントマークを有する半導体装置が開示されている。このアライメントマークとしては、レーザ光を垂直上方向に反射させる平坦部と、レーザ光を乱反射させる凹凸部とが表面に設けられている。垂直上方では、アライメントマークのうち平坦部からは強い反射光が得られるが、凹凸部からは弱い反射光しか得ることができない。凹凸部では、表面の凹凸によってレーザ光のほとんどが乱反射されるからである。このように、反射光の差が大きくなり、アライメントマークの正確な認識が行なえる、というものである。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１６８１９４号公報（第４−６頁、第１，２，４−７図）
【０００６】
【特許文献２】
特開平７−３３５７２１号公報（第３−４頁、第２，６図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年の半導体装置の微細化または高速化に伴って、さまざまな新しい材料が半導体装置の製造に使われ始めている。たとえば、高速化においては、配線の抵抗値を下げるために配線材料として銅が用いられ、その配線層からの銅の拡散を防止する目的で、配線層の上面にはシリコン窒化膜などが形成されている。また、配線層の間の材料としては、従来の層間材料と比較して比誘電率の低い材料が使用されてきている。これらの新しい材料は、半導体装置の性能を達成するために使用され始めたものである。したがって、位置合せ用マークをレーザ光線で走査する場合に、これらの材料の反射特性や屈折特性などの光学特性が、必ずしも最適なものであるとは限らない。
【０００８】
このため、半導体装置の製造工程において、レーザなど光源を用いて所定の位置合せ用マークを光学的に認識させる場合、本来のマークの反射光以外に、周辺からのノイズが多くてマークの認識が困難であるという問題が生じている。位置合せ用マークは、大きく分けると、高反射率部と低反射率部から構成される。このマークをレーザ光にて走査すると、主に高反射率部で反射した光の強度が強い部分と、主に低反射率部および低反射率部の真下の積層境界で反射した光の強度が弱い部分との反射波形を得ることができる。半導体装置の内部に積層された各絶縁膜が、全てシリコン酸化膜から形成されていれば、各積層膜間の屈折率の差は非常に小さい。このため、低反射率部に入射したレーザ光は、シリコン酸化膜からなる各絶縁膜を透過する。低反射率部から反射するレーザ光の強度は小さく、強い光の部分と弱い光の部分とを明確に識別できる良好な反射波形を得ることができる。しかし、前述のように、絶縁膜としてシリコン酸化膜以外にシリコン窒化膜やシリコンカーバイド膜のような絶縁膜が形成された場合、各絶縁膜の間で屈折率が異なることになる。たとえば、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とが隣り合って積層されていた場合、それぞれの膜の屈折率が異なることとなる。このため、入射してきたレーザ光は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との境界面において、一部が反射され、低反射率部から戻るレーザ光の強度は相対的に大きくなる。特に、半導体装置の内部に、配線層が増えると配線層の表面で反射するレーザ光も多くなる。このため、高反射率部からの光の強度と低反射率部からの光の強度との差が小さくなってしまい、位置合せ用マークの位置の特定が正確に行なえないという問題が生じていた。
【０００９】
一方で、半導体装置の多層化は進んできており、システムＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）では、半導体装置の内部に６層以上の配線層が形成されているものも増えてきている。積層数が増えると、それぞれの層の膜厚のばらつきが足し合され、多層における厚さのばらつきが大きくなる場合がある。このばらつきに依存して、低反射率部から反射する光の強度にもばらつきが生じて、位置合せ用マークの認識が不安定になるという問題も生じていた。特に、半導体装置の微細化に伴って、ヒューズを溶断する工程に要求される位置決め精度は高くなってきている一方で、上述のように、絶縁層にさまざまな材料の膜が形成されるという構成材料の変化によって、位置合せ用マークの位置を認識する精度を維持することが困難になってきている。
【００１０】
本発明の目的は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、半導体装置の構造に依らず、安定して位置合せ用マークが認識できる半導体装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体装置は、高反射率部と平坦な低反射率部とを含む位置合せ用マークを表面に備え、埋込み部が複数形成され、上記埋込み部の周りと異なる物質が上記埋込み部に充填された屈折膜を内部に備える。上記埋込み部は、上記高反射率部を上記屈折膜に投影したときに、上記高反射率部の影となる部分を避けた領域の少なくとも一部に形成されている。
【００１２】
または、本発明に基づく半導体装置は、高反射率部と平坦な低反射率部とを含む位置合せ用マークを表面に備え、凹凸を有する乱反射膜を内部に備える。上記凹凸は、上記高反射率部を上記乱反射膜に投影したときに、上記高反射率部の影となる部分を避けた領域の少なくとも一部に形成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
（構成）
図１から図６を参照して、本発明に基づく実施の形態１における半導体装置について説明する。
【００１４】
図１は位置合せ用マークの説明図であり、（ａ）は位置合せ用マークが形成される位置を説明する概略平面図であり、（ｂ）は位置合せ用マークの平面図である。図１（ａ）に示すように、位置合せ用マーク１は、メモリセルなどが形成されているヒューズ配置領域３０の周りに形成される。本実施の形態においては、位置合せ用マーク１は、ヒューズ配置領域３０の周りを取囲むように、４つの位置に形成されている。図１（ｂ）に示すように、位置合せ用マーク１は、高反射率部２と高反射率部２の周囲の部分である低反射率部３とを備える。低反射率部３は、半導体装置の表面に形成されたシリコン窒化膜の一部である。高反射率部２は板状に形成され、低反射率部の上側に形成されている。低反射率部３は、半導体装置の主表面の一部であり、凹凸の形状は有しておらず平坦である。高反射率部２は、長手方向が互いに垂直になるように２箇所に形成されている。位置合せ用マークを走査するためのレーザ光として近赤外領域波長を有するものを使用した場合、高反射率部２としては、たとえば、Ａｌ、Ｃｕなどの金属配線層が形成される。近赤外領域波長のレーザ光としては、たとえば１．０μｍ〜１．３５μｍ程度の波長を有するものを用いる。
【００１５】
図２および図３に本実施の形態における第１の半導体装置を示す。図２は第１の半導体装置における位置合せ用マークの部分の概略断面図である。本実施の形態における半導体装置は、シリコン基板１０の主表面の上に、シリコン窒化膜１１、シリコンカーバイド膜１２、第１シリコン酸化膜２０および第２シリコン酸化膜２１が絶縁層として形成されている。屈折層としての第１シリコン酸化膜２０には、第１埋込み部４が複数個形成されている。第１埋込み部４は、第１シリコン酸化膜２０を貫通するように形成されている。また、図２における断面の形状が台形になるように形成されている。半導体装置の主表面の上側には、高反射率部２が形成されている。位置合せ用マークの低反射率部は、シリコン窒化膜１１の平坦な主表面である。低反射率部は、シリコン窒化膜１１の主表面のうち、高反射率部２の周りの領域である。
【００１６】
第１シリコン酸化膜２０は、レーザ光を主に屈折させるための屈折層として形成されている。高反射率部２は、半導体装置の上面に形成されている。第１埋込み部４は、高反射率部２を第１シリコン酸化膜２０に投影したときに、高反射率部２の影となる部分を避けた領域で、位置合せ用マークの領域全体の真下に形成されている。本実施の形態においては、高反射率部２の影となる部分の周りを取囲むように形成されている。第１埋込み部４は、互いに間隔を空けて形成されている。
【００１７】
図３に、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図を示す。図３の断面図におけるほぼ中央の帯状部分が、高反射率部を第１シリコン酸化膜２０に投影したときに影となる投影領域３１であり、投影領域３１の両側が低反射率部を第１シリコン酸化膜２０に投影したときに影となる投影領域３２である。第１埋込み部４は、平面形状が長方形になるように形成され、第１シリコン酸化膜２０に規則的に形成されている。第１埋込み部４は、長手方向が投影領域３１の長手方向に平行または垂直になるように形成されている。第１埋込み部４は、１つの網目の形状がほぼ正方形である網目の線上に配置されるように形成されている。
【００１８】
第１埋込み部４には、第１埋込み部４の周りと異なる物質が充填されている。すなわち、本実施の形態においては、第１シリコン酸化膜２０と異なる物質が充填されている。充填される材料については、半導体を主材料としたものの他に、反射率の高い銅やアルミニウムなどの金属でも構わない。
【００１９】
本実施の形態においては、屈折層として、第１シリコン酸化膜に第１埋込み部４が形成されているが、第１埋込み部４は、他の絶縁膜であるシリコン窒化膜１１やシリコンカーバイド膜１２に形成されていてもよい。また、第１埋込み部４の平面形状は矩形であるが、特にこの形態に限られず、たとえば平面形状が円形の第１埋込み部を形成してもよい。また、図２の断面図において、第１埋込み部４は断面形状が台形になるように形成されているが、この形態に限られず、たとえば、断面形状が長方形になるように形成されていてもよい。すなわち、第１シリコン酸化膜２０と第１埋込み部４との境界が、レーザ光が入射する方向と平行になるように形成されていてもよい。また、第１埋込み部４は、高反射率部２を第１シリコン酸化膜２０に投影したときの高反射率部２の影となる部分に形成されていてもよい。また、図３に示すように第１埋込み部４が規則的に形成されておらず、不規則な位置に第１埋込み部４が形成されていてもよい。
【００２０】
図４および図５に本実施の形態における第２の半導体装置を示す。図４は第２の半導体装置における位置合せ用マークの部分の概略断面図である。この半導体装置は、第１シリコン酸化膜２０、第２シリコン酸化膜２１の他に第３シリコン酸化膜２２を含む。第３シリコン酸化膜２２の内部には、第２埋込み部５が形成されている。屈折層は、第１シリコン酸化膜２０および第３シリコン酸化膜２２である。第２の半導体装置では、屈折層が２層形成されている。それぞれの屈折層は、半導体装置の内部に形成され、半導体装置の表面は平坦である。
【００２１】
図５に、図４におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図を示す。第１シリコン酸化膜２０の内部に、矩形の第１埋込み部４が形成されている。第１埋込み部４は、それぞれの長手方向が高反射率部の投影領域３１の長手方向と平行になるように形成されている。第１埋込み部４は一定間隔を空けて１列に並ぶように形成され、この列が互いに平行になるように複数形成されている。第２埋込み部５は、第３シリコン酸化膜２２の内部に、第１埋込み部４と同様に矩形状に形成されている。第２埋込み部５は、それぞれの長手方向が、第１埋込み部４の長手方向と垂直になるように形成されている。第２埋込み部５は、一定間隔を空けて一列に並ぶように形成され、この列が互いに平行になるように形成されている。第１埋込み部４と第２埋込み部５とは、それぞれの列が交互に形成されている。このように、第１埋込み部４および第２埋込み部５は規則的に配置されている。
【００２２】
また、第２埋込み部５は、高反射率部２が形成されている側から、透視して見たときに、第１埋込み部４と重ならないように形成されている。第１埋込み部４および第２埋込み部５は、高反射率部をそれぞれの層に投影したときに、高反射率部の影となる高反射率部の投影領域３１を避けるように形成されている。その他の構成については、本実施の形態における第１の半導体装置と同様であるのでここでは説明を繰返さない。
【００２３】
（作用・効果）
位置合せ用マークの認識は、レーザ光を用いて、それぞれの位置合せ用マークに対して行われる。図１（ｂ）に示すように、レーザ光による走査は、高反射率部２の長手方向に垂直なレーザ走査方向４０で行なわれる。レーザ光による走査は、それぞれの高反射率部２およびその周辺部分（低反射率部３）について行なわれる。図１（ｂ）に示す位置合せ用マークにおいては、２箇所の高反射率部２に対してレーザ光の走査が行なわれる。
【００２４】
図６に、レーザ光の反射光を受光して得られた反射波形を示す。反射波形は、ピーク部５０とボトム部５１とを含む。相対的に光の強度が大きいピーク部５０は、主に高反射率部で反射した光を受光したものであり、ピーク部５０の両側の光の強度が小さいボトム部５１は、主に低反射率部で反射した光を受光した部分である。図１（ｂ）に示す位置合せ用マークでは、２箇所の高反射率部２においてレーザ光の走査を行なうことによって、それぞれの反射波形を得ることができる。この反射波形のピーク部５０の位置を特定することによって、位置合せ用マークの位置を特定することができる。反射波形において、ピーク部５０の反射光の強度とその両側のボトム部５１の強度との差が大きいほど、コントラストが大きくなって、位置合せ用マークの位置を正確に特定することができる。
【００２５】
位置合せ用マークに入射するレーザ光は、屈折率の異なる物質の媒体の境界で反射および屈折（または透過）しながら進行する。図２において、入射するレーザ光の軌跡の一例を矢印４１，４２，４３，４４に示す。第１シリコン酸化膜２０に入射したレーザ光の一部は、矢印４１に示すように、第１埋込み部４と第１シリコン酸化膜２０との境界に衝突して反射する。または、矢印４２に示すように、第１埋込み部４内部に進入して、第１埋込み部４と第１シリコン酸化膜２０との境界で屈折して向きを変える。各層の境界での反射光に対しても、矢印４３に示すように、第１埋込み部４の境界で屈折して向きを変えたり、矢印４４に示すように、第１埋込み部４の境界で反射して向きを変えたりする。
【００２６】
このように、屈折層としての第１シリコン酸化膜は、位置合せ用マークに進入するレーザ光を屈折または反射させることによって、様々な方向に散乱させることと同様の効果を得ることができる。特に、低反射率部から内部に進入するレーザ光を散乱させるような効果を有する。したがって、低反射率部に入射したレーザ光が各層の境界面で反射して、入射方向に戻ることが抑制されて、反射波形のボトム部の光の強度を弱くすることができる。一方で、高反射率部に入射するレーザ光のほとんどは、高反射率部の表面で反射されて入射方向に戻り、反射波形のピーク部として認識される。この結果、得られる反射波形のピーク部とボトム部との光の強度の差は大きくなって、位置合せ用マークの認識精度を向上させることができる。
【００２７】
また、従来の技術に基づく半導体装置では、光の波動性のために絶縁膜の膜厚のばらつきに大きく影響され、反射波形のピーク部およびボトム部について、強度が一定とならない場合があった。本発明に基づく半導体装置では、半導体装置に入射したレーザ光は、屈折層でその方向が様々な方向に変えられる。したがって、絶縁膜の膜厚のばらつきに依存せず、ボトム部の光の強度が一定な反射波形を得ることができる。このように、本発明に基づく半導体装置は、複数形成された絶縁膜の膜厚の影響を受けにくく、コントラストが明確なレーザ光の反射波形を得ることができる。
【００２８】
また、本発明に基づく半導体装置は、屈折膜が、ヒューズの形成されている層と同じ層に形成されている必要はなく、半導体装置の内部の任意の絶縁層に形成することができる。埋込み部は、半導体装置の内部において高反射率部の真下となるべき領域（高反射率部を投影して影となる領域）の周りに形成されていればよい。また、高反射率部の真下となるべき領域に埋込み部が形成されていてもよい。したがって、高反射率部と埋込み部の位置を厳密に調整する必要はなく、高反射率部を形成する際の自由度が大きくなり、設計しやすくなるとともに、容易に高精度の位置合せ用マークを形成することができる。
【００２９】
また、現在の多層配線プロセスでは、配線層や層間膜を形成した後に、機械的化学的研磨方法（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって、各配線の層間膜を平坦化する工程がある。各層の境界は凹凸が形成されずに平坦になる。したがって、ＣＭＰ法を伴う製造方法の場合、従来の技術のように、配線層に凹凸を形成して、その凹凸に沿うように位置合せ用マーク表面の凹凸を形成すること（たとえば特許文献２参照）は不可能である。一方で、本発明に基づく製造装置は、ＣＭＰ法を伴う製造方法であっても適用することができる。
【００３０】
第１埋込み部４について、第１シリコン酸化膜２０を貫通するように形成されていることによって、第１埋込み部４の側面の面積が大きくなり、側面で反射や屈折する効果が大きくなる。また、図３に示すように、第１埋込み部４が規則的に形成されていることによって、屈折層において、レーザ光を散乱させる効果をより均一にすることができる。この結果、反射波形においてピーク部およびボトム部を平坦にすることができ、コントラストがより明確な反射波形を得ることができる。
【００３１】
本実施の形態における第２の半導体装置においては、半導体装置の内部に屈折層が２層形成されている。本発明に基づく半導体装置は、レーザ光を散乱する機能を有する屈折層を複数形成することができる。屈折層を複数形成することによって、レーザ光が半導体装置の内部で散乱する効果を大きくすることができ、反射波形におけるボトム部のレーザ光の強度を弱くすることができる。したがって、コントラストがより大きな反射波形を得ることができる。
【００３２】
このような位置合せ用マークをヒューズが形成されている領域の周りに、形成されることによって、位置合せ用マークを高精度で認識することができ、ヒューズの位置を高精度に特定することができる。特に、ヒューズの切断は、ウェハ状態の最終検査での検査結果に応じて行なうため、ヒューズの切断工程までのすべての製造工程における製造ばらつきなどを含んだ状態で位置を特定する必要がある。したがって、他の工程よりも安定してアライメントをとることが困難である。本発明をヒューズを溶断する工程に適用すると、高精度に位置合せ用マークの位置を特定することができ、本発明を使用する効果が顕著になる。本発明の半導体装置は、位置合せ用マークのサイズ、パターンなどを用途および装置に応じて変えることによって、他のマークにも適用することができる。たとえば、ステッパなどのマークに対しても適用することができる。
【００３３】
（実施の形態２）
（構成）
図７から図２２を参照して、本発明に基づく実施の形態２における半導体装置について説明する。
【００３４】
図７は、本実施の形態における半導体装置における位置合せ用マークの部分の概略断面図である。シリコン基板の上面に、シリコン窒化膜１１、シリコンカーバイド膜１２、およびシリコン酸化膜２０，２１などが形成され、主表面に高反射率部２が形成されていることは実施の形態１における第１の半導体装置と同様である。低反射率部であるシリコン窒化膜１１の上面が平坦であることも実施の形態１における第１の半導体装置と同様である。
【００３５】
本実施の形態における半導体装置のシリコン基板１０ａの上部には、凸部７ａが形成されている。シリコン基板１０ａは、主に乱反射が行なわれる乱反射膜になっている。凸部７ａは、断面の形状が山型になるように形成され、一定形状の凸部７ａが、繰返して密集して形成されている。凸部７ａは、位置合せ用マークとなる領域全体の真下に形成され、凸部７ａは、レーザ光が入射してくる向きに対向するように形成されている。高反射率部２は、実施の形態１の第１の半導体装置と同様に、半導体装置の主表面に平板状に形成されている。
【００３６】
図８に、図７におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図を示す。矢印４０に示す方向がレーザ光をスキャンするレーザ走査方向４０である。高反射率部２を、シリコン基板１０ａに投影したときに影となる部分が、高反射率部の投影領域３１である。高反射率部の投影領域３１の周りが、低反射率部をシリコン基板に投影したときに影となる低反射率部の投影領域３２である。
【００３７】
図９に、乱反射膜としての第１のシリコン基板１０ａの説明図を示す。図９（ａ）はシリコン基板１０ａの平面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＸＢ−ＩＸＢ線に関する矢視断面図である。本実施の形態における凸部７ａは、平板状の基板の上面に、互いに接するように三角柱が配置された形状を有する。凸部７ａの断面形状は図９（ｂ）に示すように山型である。図９（ａ）の平面図における山の稜線は、互いに平行になるように形成されている。
【００３８】
図１０に、本実施の形態における第２の乱反射膜としてのシリコン基板１０ｂを示す。図１０（ａ）はシリコン基板１０ｂの平面図であり、（ｂ）は（ａ）の、ＸＢ−ＸＢ線に関する矢視断面図である。このシリコン基板１０ｂの上側に形成された凸部７ｂは、１つ１つが四角錐の形状を有する。凸部７ｂは互いに接するように密集して規則的に形成されている。図１０（ａ）に示すように、凸部７ｂの底面となるべき形状は正方形である。このように、乱反射膜に形成される凹凸は、１つの立体的な形状を有する凸部が密集してマトリクス状に形成されていてもよい。１つの凸部は、四角錐である必要はなく、たとえば円錐であってもよい。また、凸部の先端は尖っていることが好ましいが、先端が尖っていなくてもよい。さらに、個々の凸部の形状の特定が困難な、不定形の凸部が形成されていてもよい。
【００３９】
また、本実施の形態においては、乱反射膜としてシリコン基板に凹凸を形成したが、特にこの形態に限られず、乱反射膜として内部のいずれの絶縁層に凹凸が形成されていてもよい。さらに、複数の乱反射膜が形成されていてもよい。
【００４０】
その他の構成については、実施の形態１における第１の半導体装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【００４１】
（作用・効果）
図８において、レーザ光によるスキャンは、レーザ走査方向４０に行なわれる。低反射率部に入射したレーザ光は、各層の境界で反射および屈折（または透過）しながら進行する。高反射率部２に入射するほとんどの光は、入射方向に反射される。
【００４２】
乱反射膜としてのシリコン基板１０ａに入射するレーザ光についての説明図を図１１に示す。図１１は、凸部７ａの拡大断面図である。レーザ光の入射光５２は、凸部７ａの表面に衝突して、反射光５３ａと屈折光５４ａ（または透過光）とに分かれる。反射光５３ａは、隣接する凸部７ａに再び衝突して、反射光５３ｂと屈折光５４ｂ（または透過光）とに分かれる。凸部７ａが形成されていることによって、乱反射膜に到達したレーザ光は、互いに隣接する凸部の間で反射、屈折（または透過）が繰返し行なわれる。屈折光５４ａ，５４ｂは、凸部７ａに衝突して屈折または反射する高さが異なる。レーザ光を様々な高さで屈折または反射させることによって、光を散乱する効果を大きくすることができる。また、屈折光５４ａ，５４ｂは、一部が乱反射膜に吸収される。
【００４３】
このように、反射、屈折（または透過）および吸収が行なわれることによって、レーザ光が位置合せマークの方に戻ることを抑制することができる。したがって、反射波形におけるボトム部の光の強度を小さくすることができる。一方で、高反射率部に入射したレーザ光のほとんどは、高反射率部の表面で反射されて、反射波形のピーク部が得られる。このように、反射波形におけるボトム部の光の強度を小さくすることができ、反射波形のコントラストを大きくすることができる。さらに、ピーク部およびボトム部の光の強さを一定にしてコントラストの明確な反射波形を得ることができる。
【００４４】
以下に、乱反射膜の機能について説明する。乱反射膜に形成された凸部の周期が入射するレーザ光線の波長よりも長い場合には、入射したレーザ光線に回折光が発生しない。すなわち、レーザ光は、直線的に凸部に入射してくる。このため、乱反射膜の凸部が形成された部分は入射するレーザ光に対しての平均的な屈折率を有する媒体と同一視することができる。
【００４５】
たとえば、図１２に示すように、１つの形状が四角錐である凸部７ｂを有する乱反射膜を想定する。レーザ光は、真上から波長λで入射する。凸部のｘ方向およびｙ方向のそれぞれの凸部が形成されている周期をＡｘおよびＡｙとする。また、凸部の１つの高さをｈとして、凸部７ｂ内部の屈折率をｎ１、凸部７ｂの周囲の屈折率をｎ２とする。
【００４６】
図１３に示すように、この凸部７ｂの部分は、屈折率ｎが高さ方向のｚの関数であるｎ（ｚ）となる媒体と等価になる。すなわち、図１３（ａ）に示すように、高さ方向のｚに依存して屈折率が変化する媒体に対して、真上から波長λのレーザ光が入射する場合と同一視することができる。図１３（ｂ）は、ｚ方向の平均的な屈折率の変化をグラフにしたものであり、横軸が屈折率、縦軸が高さである。この媒体における頂点での屈折率は、凸部の周りにある物質の屈折率と同じｎ２である。媒体の底面に近づくにつれて屈折率は徐々に大きくなり、媒体の底面での屈折率は、凸部内部の屈折率と同じ値であるｎ１である。凸部７ｂの部分は、このような屈折率が連続的に徐々に変化する媒体と等価と見ることができる。ここにおける平均的な屈折率とは、入射するレーザ光に対してのｚの位置における屈折率の平均値である。
【００４７】
入射したレーザ光は、図１３（ｂ）に示すように、平均的な屈折率が徐々に変化することによって、さまざまな方向に散乱される。一般的に、光の反射は、屈折率の急激な変化が生じる箇所で多く発生するが、屈折率が連続的に徐々に変化することによって、レーザ光は、ほとんど鉛直上向きに反射されなくなり、位置合せマークに向かって反射する光の強度を小さくすることができる。この屈折率の変化は穏やかであるほど、乱反射膜におけるレーザ光線の反射が効果的に抑えられる。このことから、凸部７ｂのアスペクト比（ｈ／Ａｘまたはｈ／Ａｙ）は２以上であることが好ましい。
【００４８】
乱反射膜の凸部は、一定間隔をおいて形成されていてもよいが、本実施の形態における乱反射膜は、凸部が繰返して密集して形成されている。この構成を採用することにより、レーザ光を散乱する効果が大きくなる。また、一定形状の凸部が繰返して形成されていることによって、レーザ光を多くの向きにほぼ均等に散乱することができる。
【００４９】
さらに、本実施の形態における乱反射膜は１層のみであるが、２層以上形成されていることが好ましい。多くの乱反射膜が形成されていることによって、それぞれの乱反射膜で入射するレーザ光を散乱することができ、１層の乱反射膜を透過したレーザ光に対しても、他の乱反射膜でレーザ光を散乱することができ、さらにレーザ光を散乱する効果を大きくすることができる。
【００５０】
その他の作用および効果については、実施の形態１における半導体装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。
【００５１】
（製造方法）
図１４から図１６を参照して、本実施の形態における乱反射膜の第１の製造方法について説明する。ここでの乱反射膜は、凸部の頂部が平坦な乱反射膜である。図１４に示すように、半導体基板３５の主表面にレジストパターン３６を形成する。次に、図１５に示すように、レジストパターン３６をマスクにして、露出しているシリコン基板のような半導体基板３５の上に、異方性エッチングを施す。異方性エッチングを行なうことによって、上面に向かうにつれて開口が大きくなるように、切り欠きを形成することができる。この後に、図１６に示すように、レジストパターン３６を除去して、半導体基板の上面に凸部８ａを形成することができる。この半導体基板の上面に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜などを含む絶縁膜などを形成して、半導体装置の表面に位置合せ用マークの高反射率部として金属配線層を形成する。このように、シリコン基板に凸部を有する乱反射膜を形成することができる。
【００５２】
図１７から図２０を参照して、本実施の形態における乱反射膜の第２の製造方法を説明する。図１７に示すように、半導体基板３５の上面に、シリコン酸化膜３７を形成する。シリコン酸化膜３７の上面に、ＣＶＤ法またはスパッタ法などにより、アモルファスシリコン膜３８を形成する。次に、図１８に示すように、アモルファスシリコン膜３８の上面に、レジストパターン３６を形成する。レジストパターン３６の開口部分がエッチングされる領域となる。次に、図１９に示すように、レジストパターン３６をマスクとして、開口部から露出しているアモルファスシリコン膜３８に異方性エッチングを施す。異方性エッチングを施すことによって、レジストパターン３６に向かうほど、大きく切り欠きが形成されたアモルファスシリコン膜３８を得ることができる。次に、図２０に示すように、レジストパターン３６を除去する。このように、アモルファスシリコン膜３８に、互いに連続して隣り合った凸部８ｂを形成することができる。この後に第１の製造方法と同様に、シリコン酸化膜を含む絶縁膜と高反射率部を形成する。このように、半導体装置の内部に乱反射膜を形成することができる。
【００５３】
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体装置の内部でレーザ光を散乱させることができ、半導体装置の構造に依らず、安定して位置合せ用マークが認識できる半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】位置合せ用マークの説明図であり、（ａ）は位置合せ用マークの配置図、（ｂ）は位置合せ用マークの平面図である。
【図２】本発明に基づく実施の形態１における第１の半導体装置の断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図４】本発明に基づく実施の形態１における第２の半導体装置の断面図である。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図である。
【図６】レーザ光によってスキャンした場合に得られる反射波形の概念図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態２における半導体装置の断面図である。
【図８】図７におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に関する矢視断面図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態２における第１のシリコン基板の説明図であり、（ａ）はシリコン基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＩＸＢ−ＩＸＢ線に関する矢視断面図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態２における第２のシリコン基板の説明図であり、（ａ）はシリコン基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＸＢ−ＸＢ線に関する矢視断面図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態２における乱反射膜の凸部の拡大断面図である。
【図１２】本発明に基づく実施の形態２における凸部の斜視図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態２における乱反射膜の説明図であり、（ａ）は屈折率がｎ（ｚ）の媒体の斜視図、（ｂ）は高さｚと屈折率ｎ（ｚ）との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明に基づく実施の形態２における第１の製造方法の第１の工程図である。
【図１５】本発明に基づく実施の形態２における第１の製造方法の第２の工程図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態２における第１の製造方法の第３の工程図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態２における第２の製造方法の第１の工程図である。
【図１８】本発明に基づく実施の形態２における第２の製造方法の第２工程図である。
【図１９】本発明に基づく実施の形態２における第２の製造方法の第３工程図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態２における第２の製造方法の第４工程図である。
【符号の説明】
１位置合せ用マーク、２高反射率部、３低反射率部、４第１埋込み部、５第２埋込み部、７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ凸部、１０，１０ａ，１０ｂシリコン基板、１１シリコン窒化膜、１２シリコンカーバイド膜、２０第１シリコン酸化膜、２１第２シリコン酸化膜、２２第３シリコン酸化膜、３０ヒューズ配置領域、３１，３２投影領域、３５半導体基板、３６レジストパターン、３７シリコン酸化膜、３８アモルファスシリコン膜、４０レーザ走査方向、４１，４２，４３，４４矢印、５０ピーク部、５１ボトム部、５２入射光、５３ａ，５３ｂ反射光、５４ａ，５４ｂ透過光。

Claims

高反射率部と平坦な低反射率部とを含む位置合せ用マークを表面に備え、
埋込み部が複数形成され、前記埋込み部の周りと異なる物質が前記埋込み部に充填された屈折膜を内部に備え、
前記埋込み部は、前記高反射率部を前記屈折膜に投影したときに、前記高反射率部の影となる部分を避けた領域の少なくとも一部に形成されている、半導体装置。
前記埋込み部は、前記屈折膜を貫通するように形成され、前記屈折膜を前記高反射率部が形成されている側から見たときに、規則的に配置されている、請求項１に記載の半導体装置。
前記屈折膜が２層以上形成された、請求項１または２に記載の半導体装置。
高反射率部と平坦な低反射率部とを含む位置合せ用マークを表面に備え、
凹凸を有する乱反射膜を内部に備え、
前記凹凸は、前記高反射率部を前記乱反射膜に投影したときに、前記高反射率部の影となる部分を避けた領域の少なくとも一部に形成されている、半導体装置。
前記凹凸は、一定形状の凸部が繰返して密集して形成されている、請求項３に記載の半導体装置。
前記乱反射膜が２層以上形成されている、請求項４または５に記載の半導体装置。
ヒューズを有し、
前記ヒューズが形成されている領域の周りに、前記位置合せ用マークが形成されている、請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置。