JPH021901A

JPH021901A - 位置合わせマークの形成方法

Info

Publication number: JPH021901A
Application number: JP63142189A
Authority: JP
Inventors: Shinji Nakamura; 真二中村; Motomori Miyajima; 基守宮嶋
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1990-01-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕位置合わせマークの形成方法に係り、特に（１００）Ｓ
ｉ基板ｌ上に形成する位置合わせマークの形成方法に関
し。

高精度の位置合わせを可能とする位置合わせマークを形
成することを目的とし。

（１００）Ｓｉ基板１上の素子形成領域外に＜０１１＞
方向を外枠とする窓３を有するマスク２を形成する工程
と、該窓から該基板の（１１１）面に対するエツチング
速度が（１００）面に対するエツチング速度より小さい
エッチャントにより該基板をエツチングして（１１１）
面を露出し該（１１１）面を位置合わせマークとする工
程とを含む位置合わせマークの形成方法により構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は位置合わせマークの形成方法に係り。

特に（１００）Ｓｉ基板１上に形成する位置合わせマー
クの形成方法に関する。

近年、半導体装置の高集積化に伴い、マスクパターンの
位置合わせには非常に高度なものが要求されてきている
。８１基板にエピタキシャル層を成長する際、該エピタ
キシャル層の成長前にＳｉ基板表面に形成した位置合わ
せマークの凹凸は水平方向に移動したり、消失したりす
る場合が多く、エピタキシャル層成長後のマスクパター
ンの位置合わせの精度が低下してしまう。

そのため、より確実な位置合わせマークが必要とされて
いる。

〔従来の技術〕

従来の位置合わせマークの形成方法のいくつかを次に示
す。

第５図は従来例Ｉである。（１００）Ｓｉ基板ｌに埋没
拡散層を形成する際８マスク２の素子形成領域外に位置
合わせマーク形成用の窓３も形成しておく　（第５図（
ａ））。

埋没拡散層６の形成後、熱酸化や化学気相成長法（ＣＶ
Ｄ法）等で酸化膜７を形成する（第５図（ｂ））。

該酸化膜を除去すると表面に段差を生じ、そこの位置を
位置合わせマークとして使用する。しかし、エピタキシ
ャル層４を成長すると核層の段差は肩がなだらかになり
、特に、核層の厚さが３μｍ以上になると９位置合わせ
が頗る困難になる（第５図（Ｃ））。

第６図は従来例■である。（１００）Ｓｉ基板１の素子
形成領域外に窓３を持つマスク２を形成する（第６図（
ａ））。

窓３からドライエツチングにより該基板１にトレンチ８
を形成する（第６図（ｂ））。

該マスクを除去してエピタキシャル層４を形成した状態
（第６図（Ｃ））では、実施例■と同様の問題を生じる
。段差を明確にするため該トレンチを深く９例えば１μ
ｍ程度に形成すると、今度はその後の工程でレジストの
塗布むらが生じる。

第７図は従来例■である。埋没拡散層６の上に酸化膜７
を形成するまでは実施例■と同様である（第７図（ａ）
夕、（ｂ））。

本例は該酸化膜７の段差（肩）を位置合わせマークに利
用する。そのために該酸化膜の一部を位置合わせマーク
用として残しく第７図（Ｃ））エピタキシャル層４を成
長する（第７図（ｄ））。

該段差（肩）は位置合わせマークとして比較的見やすい
ものであるが、この場合は該マークの近傍が窪みとなり
、従来例■と同様にその後の工程でレジストの塗布むら
が生じる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、従来の位置合わせマーク形成方法では位置合わ
せ精度が落ちたり９位置合わせが困難になったり、レジ
ストの塗布むらが生じたりした。

本発明は厳しい位置合わせの要求に応え、エピタキシャ
ル層成長後も正確にマスクパターンの位置合わせできる
位置合わせマーク、特に、該マークが消失しやすい（１
００）Ｓｉ基板へ適用する位置合わせマークを提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

（１００）Ｓｉ基板１上の素子形成領域外に＜０１１＞
方向を外枠とする窓３を有するマスク２を形成する工程
と、液態から該基板の（１１１）　面に対するエツチン
グ速度が（１００）面に対するエツチング速度より小さ
いエッチャントにより該基板をエツチングして（冊１）
面を露出し該（１１ｔ）面を位置合わせマークとする工
程とを含む位置合わせマークの形成方法により、上記課
題は解決される。

〔作用〕

第１図及び第２図を参照しながら本発明の作用について
説明する。

本発明では＜１１１＞方向を外枠とする窓３から（１０
０）Ｓｉ基板ｌをエツチングする（第１図（ａ））。

その際、該基板の（１１１）面に対するエツチング速度
が（１００）面に対するエツチング速度より小さいエッ
チャントを用いる。かかるエッチャントとしては水酸化
カリウム、エチレンジアミン、ヒドラジン等があるが、
　　（１１１）面に対するエツチング速度と（１００）
面に対するエツチング速度の比を１対３０乃至１対１０
０と大きく取ることができる。かかる異方性エツチング
では。

窓の外周部に（１１１７面が現れるとその面に対するエ
ツチング速度は（１００）面の対するそれより小さいた
め取り残され９段々と該１ｔ　ｔ　ｔ）面が広がり、底
面の（１００）面の面積は縮小していく　（第１図（ｃ
３））。

さらにエツチングが進むと遂には底面の（１００）面が
消失して（＋　１１）面からなる■溝を形成するように
なる（第１図（ｂ）及び第１図（ｃ４））。

（ｔｉ＋）面と（１００）面との交線あるいは（１ｔ　
ｔｌ　面同志の交線は、＜０１１＞方向に平行になる。

それゆえ、窓枠を＜０１１＞方向となるように形成して
おけば該異方性エツチングで露出する（１１１）面は＜
０１１＞方向に長い２辺を持つ四辺形となり、その境界
を精度よく識別でき９位置合わせマークとして使用する
ことができる（第１図（ｂ））。

該マークの上にエピタキシャル層を積む時、該マークは
ほぼ原形を保ったまま（１００）面に垂直に推移する（
第２図（ｂ））。それゆえ、該マークが（１００）面内
で移動することがなく、エピタキシャル層成長後も正確
にマスクパターンの位置合わせが可能となる。

〔実施例〕

以下９本発明の実施例について説明する。

第１図は実施例ｒで、第１図（ａ）、　　（ｂ）。

（Ｃ）は、それぞれ、マスクの上面図２位置合わせマー
クの上面図、Ａ−Ａ断面図による形成過程の説明図を示
し、１は（１００）Ｓｉ基板、２はマスク、２１はマス
ク材、３は窓を表す。

（１００）　ｓｉｇ板１上に、マスク材２１として化学
気相成長法（ＣＶＤ法）により厚さ２０００人のＳｉＯ
２膜を形成する（第１図（ＣＩ））。

（０１１）方向と（ＯＴＩ）方向を外枠とする十字形の
窓３を形成する。長手方向の長さ１１は１００μｍ９幅
７！２は５μｍとする（第１図（ａ）。

（ｃ２））。

水酸化カリウムのエツチング液でエツチングする。イ１
１１）面が露出しく第１図（ｃ３））エツチングが進む
と遂には１ｌｌｌ１面からなるＶ形溝が形成される（第
１図（ｃ４））。

マスク２を除去して（１１１１面からなる十字形の位置
合わせマークが完成する（第１図（ｂ）。

（ｃ５））。

かくして形成した位置合わせマーク上にエピタキシャル
層４を成長する時の該マークの移動の状況を第２図に示
す。（１１１）面はエピタキシャル成長においても露出
しやすい面なので、該（１１１）面は元の形を保ったま
ま（１００）面に垂直に成長し、水平方向に移動するこ
とはない。

また、　　（１００）面と　１１１１７面との交線。

（１１１）面同志の交線も明確に現れる。

第３図に実施例■を示す。第３図（ａ）。

（ｂ）は、それぞれ、マスクの上面図１位置合わせマー
クの上面図である。該マスクの窓３は（０１１）一方向
と（ＯＴＩ）方向を外枠とする一辺１３が８μｍの正方
形とする（第３図（ａ））。

水酸化カリウムのエツチング液で１０分程度エツチング
すると四つの（１１１１面が現れ、これらの面を位置合
わせマークとして使用することができる（第３図（ｂ）
）。

かかる正方形の窓を（０１１）方向、あるいは（ＯＴ１
１方向に多数並べたマスクを用いて２位置合わせマーク
を形成してもよい。

さらに、第４図は実施例■で、凸形の位置合わせマーク
を形成する例である。第４図（ａ）は位置合わせマーク
の上面図、第４図（ｂｌ）乃至（ｂ４）はＡ−Ａ断面図
による形成過程の説明図を示し、１は（１００）Ｓｉ基
板、２２は第１マスク、２３は第２マスク、３１．３２
は窓、５はポロン層を表す。

第１マスク２１はレジストにより正方形の窓３１を持つ
ように形成し、液態から該基板にボロン（Ｂ”°）を打
ち込み、該基板にボロン層５を形成する（第４図（ｂ　
１）　）。

該第１マスクを除去し、全面にＳｉＯ２を堆積した後縁
ボロン層を囲む正方形の窓３２を有する第２マスク２２
を形成する（第４図（ｂ２））。

窓３２から実施例■と同様に水酸化カリウムのエツチン
グ液でエツチングする。ボロンの高濃度層は前記の異方
性エツチング液に対してエツチング速度が小さいのでそ
の周囲が速くエツチングされ核層は正方形の凸形となっ
て残り２周囲の斜面が　１１１　　面を形成する（第４
図（ｂ３））。

該第２マスクを除去すれば正方形の凹部の中央に正方形
の凸部を有する位置合わせマークが形成される（第４図
（ａ）、　　（ｂ４））。

従来、　　（１００）Ｓｉ基板上の常圧エピタキシャル
成長に用いる塩素を含んだシリコンソースガス。

例えばジクロルシラン（Ｓｉｌｌ□Ｃ１ｚ）、トリクロ
ルシラン（ＳｉＨＣＩ　コ）、四塩化珪素（ＳｉＣＩ４
　）はエピタキシャル層の凹凸パターンの歪みが大きく
。

また、該パターンの消失が激しいものであるが。

かかるソースガスを用いてエピタキシャル成長を行って
も２本発明の方法によれば（１１１）面の位置合わせマ
ークは変形しに＜＜、消失したりしない。

そのため、エピタキシャル層形成後も鮮明な位置合わせ
マークとなり、精度の高いマスクパターン位置合わせが
可能となる。

〔発明の効果〕以上説明した様に２本発明によれば（ｌ　Ｏ０）Ｓｉ基
板に、検出しやすい鮮明な位置合わせマークを形成する
ことができ、しかもエピタキシャル層成長後も変形や横
方向移動がないマークによる高精度のマスクパターン位
置合わせが可能となり。

パターンの微細化に寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例■。第２図は位置合わせマークの移動。第３図は実施例■。第４図は実施例■。第５図は従来例■ 第６図は従来例■。第７図は従来例■ である。図において。 ■は（１００）Ｓｉ基板。２はマスク。２１はマスク材。２２は第１マスク。２３は第２マスク。３．３１．３２は窓。４はエピタキシャル層。５はボロン層。６は埋没拡散層。７は酸化膜。８はトレンチ７ス７ｆ）上面図（α）実施例　１第１図（そｆ）１）（Ｃ４）（Ｃ５）賞妃例げｆ）２）（１１丁）（Ｉ））り）？方ぞ１４列　１ｊｌ）　３　図に）イ立１今冶セマークの移動第図（１，，４）実　方と　脅１　　　■ 盪　　４　　朋り（ｄ）を羞来イクＩＴ第　５　図（ａ）（リイ楚第釆イク・１仄 ■

Claims

【特許請求の範囲】（１００）Ｓｉ基板（１）上の素子形成領域外に〈０１
１〉方向を外枠とする窓（３）を有するマスク（２）を
形成する工程と、該窓から該基板の（１１１）面に対するエッチング速度
が（１００）面に対するエッチング速度より小さいエッ
チャントにより該基板をエッチングして｛１１１｝面を
露出し該｛１１１｝面を位置合わせマークとする工程と
を含むことを特徴とする位置合わせマークの形成方法。