JPH04234108A - マスク位置決めマーク形成方法 - Google Patents

マスク位置決めマーク形成方法

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JPH04234108A
JPH04234108A JP3249617A JP24961791A JPH04234108A JP H04234108 A JPH04234108 A JP H04234108A JP 3249617 A JP3249617 A JP 3249617A JP 24961791 A JP24961791 A JP 24961791A JP H04234108 A JPH04234108 A JP H04234108A
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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】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体基板の活性表面上
にマスク位置決めマークを形成するに当り、まず最初に
上記の活性表面上に少なくとも１つの耐酸化材料層を形
成し、その後この耐酸化材料層を局部的にエッチングす
ることによりフィールド酸化物と称する厚肉酸化物によ
る分離領域をマスク位置決めマークと同時に画成し、こ
のように画成されたフィールド酸化物による分離領域及
びマスク位置決めマークに熱酸化を行なう後の工程で、
活性表面の残部を耐酸化材料層の残部により酸化から保
護するようにするマーク位置決めマークの形成方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】上述した種類の方法は特開昭６１−１０
０９２８　号明細書から既知である。この既知の方法に
よれば、位置決めマークはフィールド酸化物による分離
領域と同時に形成される。従って、これら素子が相対的
に位置決めされ、この位置決めは使用する装置の精度に
対応し、従ってこの工程での位置決め誤差が生じない。
【０００３】ＭＯＳ　トランジスタを有する種類のマイ
クロ回路を製造する場合、実際に最初の処理は基板の表
面に位置する構造を形成することにある。後のマスキン
グ処理には予め形成した位置決めマークを用いてマスク
をできるだけ正確に位置決めする必要がある。ミクロン
以下の超小形技術の到来により、基板上に形成された位
置決めマークに対するマスクの位置決め誤差をできるだ
け少なくする必要が生じてきており、この目的の為に高
精度のサーボ機構により０．２　μｍ　の許容誤差の自
動位置決めを行なう極めて精密な光学的方法を用いてい
る。
【０００４】しかしこのようなマスク位置決め方法の場
合、位置決めマークを干渉像の形成に基づく光学的方法
で用いる目的でこれら位置決めマークを最適な幾何学形
態及び凹所の深さで表わす必要がある。この既知の方法
は、エッチングの目的で設けたフィールド酸化物部分を
マスクとして用いて位置決めマークをエッチングするこ
とにより凹所を形成することに基づいている。
【０００５】この場合、位置決めマークは基板が露出さ
れた凹所部分とフィールド酸化物によって被覆された他
の部分とを以て構成されており、従ってコントラストの
大きな干渉像を形成するのが困難となる。これに反し、
処理工程を最少数に保って均一厚さとするのが好ましい
酸化物層により保護した位置決めマークを得るのが好ま
しいものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した欠点を無くし、フィールド酸化物を形成するのに要
する高温度での処理時間を最小に制限し、工程数を制限
して位置決めマークを形成する方法を提供せんとするに
ある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は半導体基板の活
性表面上にマスク位置決めマークを形成するに当り、ま
ず最初に上記の活性表面上に少なくとも１つの耐酸化材
料層を形成し、その後この耐酸化材料層を局部的にエッ
チングすることによりフィールド酸化物と称する厚肉酸
化物による分離領域をマスク位置決めマークと同時に画
成し、このように画成されたフィールド酸化物による分
離領域及びマスク位置決めマークに熱酸化を行なう後の
工程で、活性表面の残部を耐酸化材料層の残部により酸
化から保護するようにするマーク位置決めマークの形成
方法において、耐酸化材料層の局部エッチング後耐酸化
材料層の残存部分を選択マスクとして利用して、少なく
ともマスク位置決めマークを含み位置決め窓と称する位
置で所定の深さを有する凹所を基板の表面に形成し、次
に基板の表面を前記の位置決め窓内で露出し、最後にフ
ィールド酸化物を形成する熱酸化工程を行い、この際同
時にマスク位置決めマークを酸化物により被覆すること
を特徴とする。
【０００８】本発明方法によれば、均一の厚さの酸化物
層により保護された位置決めマークが得られるという利
点を提供する。更に、耐酸化材料層の残存部分が（位置
決め窓の外部に）位置しており、これらが装置の他の処
理中に有効であればこれらを保持しておくことができる
。又、フィールド酸化物に対する位置決めマークの位置
決め精度が最適となる。その理由は、これら位置決めマ
ークが耐酸化材料層中に同時に形成した孔から得られる
為である。
【０００９】本発明の第１の例では、前記の凹所を特定
の熱酸化工程により、この工程が半導体を前記の所定の
深さに等しい深さに亘って酸化物に変換するような状態
の下で形成し、前記の位置決め窓内の半導体の表面を露
出した後、前記の特定の熱酸化工程に対し補足する、フ
ィールド酸化物の形成の為の前記の酸化工程を行なう。
【００１０】本例では、半導体の表面に形成した凹所を
極めて高い精度で代表的に±１０ｎｍで制御しうる深さ
を有するようになる。この場合、前記の特定の熱酸化工
程はフィールド酸化物を形成する第１の工程を構成する
ものであり、これにより最終的な所望の厚さの一部のみ
を形成する。前記の位置決め窓内で半導体表面を露出し
た後、上述した熱酸化工程は、製造処理のこの段階で所
望な厚さを有するフィールド酸化物を形成する補足酸化
工程を構成し、位置決めマークはフィールド酸化物より
も薄肉な均一な厚さの酸化物層により被覆される。
【００１１】本発明による方法の第２の例では、前記の
凹所を、光感応樹脂のマスクにより画成された位置決め
窓内でのみ選択エッチングにより形成し、次に耐酸化材
料層の残存部分を前記の位置決め窓内で前記の同じ光感
応樹脂のマスクを用いて除去し、その後光感応樹脂のマ
スクを除去し、フィールド酸化物を形成する一回の熱酸
化工程を行なう。
【００１２】この方法によれば、凹所を形成する選択エ
ッチングをプラズマ中或いは選択エッチング溶液中での
腐食により、好ましくは凹所の深さの精度を所望通りに
する為にエッチング速度を遅くして得ることができる。 光感応樹脂のマスクの位置決め精度は厳格にする必要は
ない。その理由は、前記の位置決め窓が位置決めマーク
を囲めば充分である為である。この場合酸化処理が一回
の工程で行われ、これにより分離領域（フィールド酸化
物）上と位置決めマーク上との双方で同じ酸化物層の厚
さが得られる。
【００１３】本例の方法の実施例としては、分離領域中
に凹所を形成することもできる。この方法の場合、耐酸
化材料層のみを選択マスクとして用いて前記の凹所を選
択エッチングにより形成し、次に光感応樹脂のマスクに
より画成した位置決め窓内の耐酸化材料層の残存部分を
除去し、その後光感応樹脂のマスクを除去し、フィール
ド酸化物を形成する一回の熱酸化工程を行なう。この場
合、フィールド酸化物が前記の凹所に相当する深さに亘
って基板中に入り込む。このことは装置を製造する処理
にとって利点となるものである。
【００１４】前記の凹所の前記の所定の深さをマスク位
置決めマークを利用するのに用いる光の波長の１／４　
に近づけるのが有利であり、一般に前記の凹所の前記の
深さを１００　〜１５０ｎｍ　の範囲内に、好ましくは
１２５ｎｍ　±１０ｎｍに等しくする。このようにする
ことにより、マスク位置決めの他の処理中に得られる光
学的なコントラストが最適となる。
【００１５】
【実施例】本発明は以下の図面に関する説明からより明
瞭に理解しうるであろうが、これらの実施例に限定され
るものではない。各図では明瞭とする為に各部分間の寸
法を比例させておらず、特に厚さ方向は著しく誇張して
示してある。又、各図間で対応する素子に同じ符号を付
してある。
【００１６】図１を参照するに、特に単結晶珪素より成
る半導体基板１２の活性表面１１上に耐酸化材料層１３
を形成する。図には均質層として示す耐酸化材料層１３
は殆どの場合、薄肉酸化物層上に窒化珪素層を堆積した
ものを以て、或いはシリコンオキシニトリドの層を以て
、或いはこれらの材料の順次の層を以て構成されている
。全体上に、フィールド酸化物分離領域の位置に対応す
る孔１５と、複数の孔１７とを有する光感応樹脂より成
るマスク１４を被覆する。孔１７の群はマスク位置決め
マーク１８を構成する。
【００１７】孔１５及び１７中に位置する耐酸化材料層
１３の部分を、基板に対して場合によっては酸化物の副
層に対して選択エッチングを達成する条件で好ましくは
ふっ素イオン又は塩素イオンを有するプラズマ中で行な
うエッチングにより除去する。耐酸化材料層は熱燐酸の
浴中で選択的にエッチングすることもできる。耐酸化材
料層１３が酸化珪素の薄肉副層を有する場合には、孔１
５及び１７中のこの副層を除去しても良いし除去しなく
ても良く、これにより以下の工程にいかなる重要な結果
ももたらさない。
【００１８】次に図２に示すように、光感応樹脂のマス
ク１４を除去し、孔１７′及び１５′を層１３に残す。 半導体基板に、水蒸気と酸素との混合より成る雰囲気で
約１０００℃にある炉中で４０分間熱酸化処理を行なう
。これによりフィールド酸化物分離領域の位置に対応す
る層部分１９と位置決めマーク１８の位置における酸化
物の他の局部素子２０との局部酸化層を形成する。局部
酸化層素子１９及び２０は約２８０ｎｍ　の厚さを有し
、半導体が酸化物に変換されることにより形成される深
さｄは約１２５ｎｍ　である。この方法の工程で得られ
た結果を図３に示す。
【００１９】上述した熱酸化処理はフィールド酸化物を
形成するのに一般に用いられている処理に類似するが、
本例の場合位置決めマークを規定するも同時にフィール
ド酸化物に対して望ましい最終厚さの一部を形成する特
定の工程に関連するものである。
【００２０】この方法の後の工程に対し図４を参照する
。上述したアセンブリに、位置決め窓として示す窓２８
を設けた光感応樹脂の他のマスク２２を被覆し、窓２８
により位置決めマーク１８の位置を囲み、表面の残りを
このマスク２２により保護する。次に、例えば熱燐酸の
浴とこれに続く緩衝ふっ化水素酸の浴又はふっ素イオン
或いは塩素イオンのプラズマ中でのエッチング工程を用
いた珪素に対する選択エッチングにより窓２８内の半導
体表面を露出させる。
【００２１】位置決め窓２８自体の位置決めは必ずしも
それ程厳格にする必要はない。その理由は、酸化珪素の
局部的素子２０を形成する作用をした半導体材料の消失
により形成された凹所２３が形成中の位置決めマークの
正確な形跡を構成する為である。
【００２２】図５は、以下の処理中に得られ、フィール
ド酸化物とマスク位置決めマークとを同時に形成する結
果を示す。これらの処理によりマスク２２を除去し、湿
潤酸素中で１０００℃で７５分間の第２の熱酸化工程を
半導体基板に行い、例えば集積半導体装置を製造する方
法の後の工程に望ましいような５０ｎｍの厚さのフィー
ルド酸化物領域１９′を得、一方、同じ処理により位置
決めマーク１８を表面酸化し、これにより約４１０ｎｍ
　に近い厚さの酸化物層２４を位置決めマーク１８に被
覆する。
【００２３】位置決めマーク１８は一方では凹所２５に
より酸化物層２４の表面に形成され、その形状は予め半
導体材料中に形成した凹所２３から直接得られ、他方で
は半導体１２と局部酸化物層２４との間の界面に位置す
る凹所２６によって形成され、これら凹所２６は酸化に
より形成されたものであり凹所２５に対して転移したも
のである。この転移中凹所２６の大きさはわずかに広く
なり、この広がりは、酸化現象を完全に等方性とみなし
うるという事実の為に凹所の中心に対して対称的に分布
される。酸化物層２４の上側面（これが後に金属化され
た場合）か又は半導体の表面のいずれかを位置決め処理
に対して光学的に利用することができる。あらゆる場合
、各位置決めマークの対称軸線が完全に保持され、他の
マスク位置決め処理をマークの素子のアセンブリのピッ
チや平均位置を参照して極めて正確にすることができる
。
【００２４】次に図６〜８を参照して本発明の方法の第
２の実施例を説明する。本例の場合、図１および２につ
き説明した工程は同じである。図６に示すように耐酸化
材料層１３に窓１７′及び１５′をあけた後図４につき
説明したのと形状及び種類において同じマスク２２を全
体に被覆する。これにより図６のアセンブリは位置決め
マーク１８を有する位置決め窓２８を有する。次にこの
窓内に存在する耐酸化材料層１３の残存部分１３′を用
いて位置決め窓２８中で半導体１２内に直接凹所２３を
設ける。これらの凹所２３は約１３０ｎｍ　の深さに亘
って設ける。これらの凹所２３は光感応樹脂のマスク２
２及び耐酸化材料層１３′に対する選択エッチングによ
り得る。この目的の為には硝酸と、ふっ化水素酸と、酢
酸との混合を用いることができる。又、プラズマによる
異方性エッチングを用いることもでき、選択性は例えば
耐酸化材料層１３の下側に位置させる酸化物の副層によ
って得ることができる。
【００２５】次に図７に示すように、マスク２２をその
まま保持し、位置決め窓２８内で残存する耐酸化材料層
の部分１３′を除去し、位置決め窓２８内の半導体基材
１２の表面を露出させる。次に、第２のマスク２２を除
去し、アセンブリに熱酸化処理を行い、これにより一工
程でフィールド酸化物分離に望ましい酸化物の厚さを得
る。
【００２６】図８はこの処理工程後に得られた結果を示
す。この結果は図４につき説明した前述の実施例に極め
て類似している。しかし、図５の層２４に対応する局部
的な酸化物層２４′はフィールド酸化物領域１９′と同
じ厚さを有するものである。その理由は、これら酸化物
層２４′はフィールド酸化物領域１９′と同じ酸化工程
中に形成される為である。この場合得られる位置決めマ
ーク１８も前の工程で半導体基板の表面に形成した凹所
２３に対応する凹所２５と、半導体／酸化物界面におけ
る凹所２６とを具える上側面を有しており、これら凹所
は他のマスク処理の正確な位置決め機能に相当する幾何
学的で光学的な特性を有する。
【００２７】上述した方法の実施例の変形を図９〜１１
に示す。この変形例によれば、位置決めマーク１８に対
応する凹所２３とフィールド酸化物分離領域に対応する
凹所２９とを、選択マスクとして窓１７′及び１５′が
設けられた耐酸化材料層１３のみを用いて選択エッチン
グにより形成する（図９参照）。その後、位置決め窓２
８を設けた光感応樹脂のマスク２２のみを設け（図１０
）　、前記の窓２８内のみの耐酸化材料層の残存部分１
３′を除去する。
【００２８】次に、マスク２２を除去し、一工程で熱酸
化を行なって対応する領域にフィールド酸化物領域１９
′を形成する。この工程（図１１）　中、位置決めマー
ク１８も酸化されてフィールド酸化物領域と同じ厚さの
酸化物層２４′が形成され、この層２４′は図８におけ
るように酸化物層２４′の上側面と、この酸化物層及び
半導体基板１２間の界面とにそれぞれ凹所２５及び２６
を有する。
【００２９】図８につき説明した方法に対する結果との
唯一の差は、本例の場合フィールド酸化物領域１９′が
以前の酸化によって設けた凹所２９に相当する深さまで
基板中にわずかに押し下げられるということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のマスク位置決めマーク形
成方法の一工程を示す断面図である。
【図２】同じくその他の一工程を示す断面図である。
【図３】同じくその更に他の一工程を示す断面図である
。
【図４】同じくその更に他の一工程を示す断面図である
。
【図５】同じくその更に他の一工程を示す断面図である
。
【図６】本発明の他の実施例の一工程を示す断面図であ
る。
【図７】同じくその他の工程を示す断面図である。
【図８】同じくその更に他の例を示す断面図である。
【図９】本発明の更に他の実施例を示す断面図である。
【図１０】同じくその他の工程を示す断面図である。
【図１１】同じくその更に他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１１　　活性表面 １２　　半導体基板 １３　　耐酸化材料層 １４，　２２　　マスク １５，　１５′，　１７，　１７′　　孔１８　　マス
ク位置決めマーク １９，　２０　　局部酸化層素子 １９′　　フィールド酸化物領域 ２３，　２５，　２６，　２９　　凹所２４，　２４′
　　酸化物層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　半導体基板の活性表面上にマスク位置
    決めマークを形成するに当り、まず最初に上記の活性表
    面上に少なくとも１つの耐酸化材料層を形成し、その後
    この耐酸化材料層を局部的にエッチングすることにより
    フィールド酸化物と称する厚肉酸化物による分離領域を
    マスク位置決めマークと同時に画成し、このように画成
    されたフィールド酸化物による分離領域及びマスク位置
    決めマークに熱酸化を行なう後の工程で、活性表面の残
    部を耐酸化材料層の残部により酸化から保護するように
    するマスク位置決めマ−クの形成方法において、耐酸化
    材料層の局部エッチング後耐酸化材料層の残存部分を選
    択マスクとして利用して、少なくともマスク位置決めマ
    ークを含み位置決め窓と称する位置で所定の深さを有す
    る凹所を基板の表面に形成し、次に基板の表面を前記の
    位置決め窓内で露出し、最後にフィールド酸化物を形成
    する熱酸化工程を行い、この際同時にマスク位置決めマ
    ークを酸化物により被覆することを特徴とするマスク位
    置決めマーク形成方法。
  2. 【請求項２】　　請求項１に記載のマスク位置決めマー
    ク形成方法において、前記の凹所を特定の熱酸化工程に
    より、この工程が半導体を前記の所定の深さに等しい深
    さに亘って酸化物に変換するような状態の下で形成し、
    前記の位置決め窓内の半導体の表面を露出した後、前記
    の特定の熱酸化工程に対し補足する、フィールド酸化物
    の形成の為の前記の酸化工程を行なうことを特徴とする
    マスク位置決めマーク形成方法。
  3. 【請求項３】　　請求項１に記載のマスク位置決めマー
    ク形成方法において、前記の凹所を、光感応樹脂のマス
    クにより画成された位置決め窓内でのみ選択エッチング
    により形成し、次に耐酸化材料層の残存部分を前記の位
    置決め窓内で前記の同じ光感応樹脂のマスクを用いて除
    去し、その後光感応樹脂のマスクを除去し、フィールド
    酸化物を形成する一回の熱酸化工程を行なうことを特徴
    とするマスク位置決めマーク形成方法。
  4. 【請求項４】　　請求項１に記載のマスク位置決めマー
    ク形成方法において、耐酸化材料層のみを選択マスクと
    して用いて前記の凹所を選択エッチングにより形成し、
    次に光感応樹脂のマスクにより画成した位置決め窓内の
    耐酸化材料層の残存部分を除去し、その後光感応樹脂の
    マスクを除去し、フィールド酸化物を形成する一回の熱
    酸化工程を行なうことを特徴とするマスク位置決めマー
    ク形成方法。
  5. 【請求項５】　　請求項１〜４のいずれか一項に記載の
    マスク位置決めマーク形成方法において、前記の凹所の
    前記の所定の深さをマスク位置決めマークを利用するの
    に用いる光の波長の１／４　に近づけることを特徴とす
    るマスク位置決めマーク形成方法。
  6. 【請求項６】　　請求項５に記載のマスク位置決めマー
    ク形成方法において、前記の凹所の前記の深さを１００
    　〜１５０ｎｍ　の範囲内に、好ましくは１２５ｎｍ　
    ±１０ｎｍに等しくすることを特徴とするマスク位置決
    めマーク形成方法。
JP24961791A 1990-09-28 1991-09-27 マスク位置決めマーク形成方法 Expired - Fee Related JPH0744146B2 (ja)

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FR9011979A FR2667440A1 (fr) 1990-09-28 1990-09-28 Procede pour realiser des motifs d'alignement de masques.

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