JPH04324922A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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Publication number
JPH04324922A
JPH04324922A JP3095753A JP9575391A JPH04324922A JP H04324922 A JPH04324922 A JP H04324922A JP 3095753 A JP3095753 A JP 3095753A JP 9575391 A JP9575391 A JP 9575391A JP H04324922 A JPH04324922 A JP H04324922A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
alignment mark
semiconductor device
conductivity type
epitaxial layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3095753A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiro Matsumoto
好朗 松本
Tateki Shimizu
干城 清水
Tsuyoshi Takahashi
強 高橋
Fumio Okuda
文雄 奥田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP3095753A priority Critical patent/JPH04324922A/en
Publication of JPH04324922A publication Critical patent/JPH04324922A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

PURPOSE:To sharply improve the alignment accuracy of photomask in an epitaxial process and succeeding processes. CONSTITUTION:A stepping 12, which becomes an alignment mark, is formed on the surface of a substrate 11, and an epitaxial layer 14 is selectively grown on the surface of the substrate 11 excluding the region where the stepping 12 is formed. The mask alignment of the surface of the epitaxial layer 14 is conducted on the stepping 12 of the surface of the exposed substrate 11.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
バイポーラICのホトマスクの位置合せマークに関する
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly to alignment marks for photomasks of bipolar ICs.

【0002】0002

【従来の技術】パイポーラICを製造するプロセスにお
いて、Si半導体基板の上にエピタキシャル技術による
Si層を成長させ、このSi層の表面にトランジスタな
どの半導体素子のための不純物の選択拡散などを行う技
術は周知である。これらの選択拡散などのためのリソグ
ラフィ工程での合せを行うため、基板表面に形成した高
濃度埋込層との位置関係を規定するために、あらかじめ
基板表面の一部に小段部を設けておき、エピタキシャル
成長後のマスク位置決め指数(アライメントマーク)と
している。
[Background Art] In the process of manufacturing bipolar ICs, a technique is used in which a Si layer is grown by epitaxial technology on a Si semiconductor substrate, and impurities for semiconductor elements such as transistors are selectively diffused onto the surface of this Si layer. is well known. In order to perform alignment in the lithography process for selective diffusion, etc., a small step is provided in advance on a part of the substrate surface in order to define the positional relationship with the high concentration buried layer formed on the substrate surface. , as a mask positioning index (alignment mark) after epitaxial growth.

【0003】基板表面の段部によってその上に形成した
エピタキシャル層表面にあらわれる第2次段部の形態に
ついては例えば特公昭58−43903公報に記載され
ている。
[0003] The form of a second step appearing on the surface of an epitaxial layer formed thereon due to a step on the substrate surface is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 58-43903.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術に
おいては、図8に示すように、基板(1)の面方位やエ
ピタキシャル成長条件等の要因により、エピタキシャル
層(2)表面の段差(3)にダレが生じ、これが左右不
均一になるため、アライメントマークが左右非対称にな
る。そのため、露光時のアライメント精度が低下する欠
点があった。特にエピタキシャル成長条件を低温にする
と前記段差の変形及び非対称が大きくなることが知られ
ている。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional technology, as shown in FIG. As a result, the alignment marks become asymmetrical. Therefore, there was a drawback that alignment accuracy during exposure was reduced. In particular, it is known that when the epitaxial growth conditions are set to a low temperature, the deformation and asymmetry of the step increases.

【0005】この問題に対して、特開平01−1406
24号に示されるようにアライメントマーク上にアモル
ファス又はポリシリコンを成長させる技術が提案されて
いる。しかしながら、単結晶エピタキシャル層(2)と
同時にアモルファス又はポリシリコンを制御性良く成長
させることは困難である欠点があった。
[0005] Regarding this problem, Japanese Patent Laid-Open No. 01-1406
As shown in No. 24, a technique for growing amorphous or polysilicon on alignment marks has been proposed. However, there is a drawback that it is difficult to grow amorphous or polysilicon simultaneously with the single crystal epitaxial layer (2) with good controllability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上述した従来の
欠点に鑑み成されたもので、アライメントマークとなる
段差(12)を非晶質膜で被覆し、非晶質膜で被覆しな
かった基板(11)表面にのみエピタキシャル層(14
)を選択的に成長せしめ、基板(11)上の段差でアラ
イメントを行えるようにすることによって、アライメン
ト精度を大幅に向上できる半導体装置とその製造方法を
提供するものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention has been made in view of the above-mentioned drawbacks of the conventional art, and includes covering steps (12) serving as alignment marks with an amorphous film, and not covering the steps (12) with an amorphous film. An epitaxial layer (14) is formed only on the surface of the substrate (11).
) is selectively grown and alignment can be performed at the step on the substrate (11), thereby providing a semiconductor device and its manufacturing method that can significantly improve alignment accuracy.

【0007】[0007]

【作用】本発明によれば、エピタキシャル層(14)表
面に現れた2次段差では無く、基板(11)表面の1次
段差(12)をそのままアライメントマークに使用でき
る。そのため、パターンシフトやダレが無いパターンを
使用できるので、位置合せ精度を大幅に向上できる。
According to the present invention, the primary step (12) on the surface of the substrate (11) can be used as an alignment mark as is, instead of the secondary step that appears on the surface of the epitaxial layer (14). Therefore, a pattern without pattern shift or sag can be used, and alignment accuracy can be greatly improved.

【0008】[0008]

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図1は本発明のアライメントマーク
部分を示す断面図、図2はアライメントマークを示す平
面図である。P型シリコン半導体基板(11)は、シリ
コン単結晶インゴットから面方位(100)でスライス
されたもので、場合によっては(100)面から数度傾
いてスライスしたものである。その表面のうち、スクラ
イブラインとなるべき領域、又はペレットパターンの隅
の領域に、アライメントマークを形成する深さ0.1〜
0.3μ程の段差(12)を形成する。段差(12)部
分には、段差(12)を形成するためにNPNトランジ
スタの埋め込み層形成によって形成したN+型埋め込み
層(13)を有する。段差(12)によるアライメント
マークは大体100μ×100μ以下の領域に図2に示
すようなパターンで形成される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an alignment mark portion of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing the alignment mark. The P-type silicon semiconductor substrate (11) is sliced from a silicon single crystal ingot in the (100) plane direction, and in some cases, sliced at an angle of several degrees from the (100) plane. The depth of 0.1 to 0.1 to form an alignment mark on the surface of the area that should become the scribe line or the corner area of the pellet pattern.
A step (12) of about 0.3μ is formed. The step (12) portion has an N+ type buried layer (13) formed by forming a buried layer of an NPN transistor in order to form the step (12). The alignment mark due to the step (12) is formed in a pattern as shown in FIG. 2 in an area of approximately 100μ×100μ or less.

【0009】前記アライメントマークを形成した領域を
除く基板(11)表面には、気相成長法によって基板(
11)の面方位に従って成長した膜厚2〜4μのN型エ
ピタキシャル層(14)を有する。エピタキシャル層(
14)の表面には、周知のプレーナ技術によって数々の
半導体回路素子が作り込まれている。以下に本発明の製
造方法の一実施例を説明する。
The surface of the substrate (11) except for the region where the alignment mark is formed is coated with a substrate (11) by vapor phase epitaxy.
It has an N-type epitaxial layer (14) with a thickness of 2 to 4 μm grown according to the plane orientation of 11). Epitaxial layer (
A number of semiconductor circuit elements are built into the surface of 14) using well-known planar technology. An example of the manufacturing method of the present invention will be described below.

【0010】(1)面方位(100)のシリコン基板(
11)の表面を熱酸化して酸化膜(15)を形成し、N
PNトランジスタのN+埋め込み層形成用に酸化膜(1
5)をパターニングする。と同時にアライメントマーク
を形成すべき領域にも開口(16)を形成し、開口(1
6)を通して埋め込み層形成用のアンチモン(As)を
ドープする(図3)。本工程でアライメントマーク形成
領域にも埋め込み層(13)が形成される。
(1) Silicon substrate with plane orientation (100) (
The surface of 11) is thermally oxidized to form an oxide film (15), and the N
An oxide film (1
5) Pattern. At the same time, an opening (16) is formed in the area where the alignment mark is to be formed, and the opening (16) is formed in the area where the alignment mark is to be formed.
6) to dope antimony (As) for forming a buried layer (FIG. 3). In this step, a buried layer (13) is also formed in the alignment mark formation region.

【0011】(2)先にドープしたアンチモン(As)
を熱拡散して埋め込み層(13)をドライブインする。 この工程を酸化性雰囲気内で行い、前記ドライブインと
同時に酸化膜付けを行う。埋め込み層(13)表面のシ
リコンが前記酸化膜付けによって食刻され、マスクパタ
ーンを形成する段差(12)を形成する(図4)。尚、
段差(12)を作るための工程は上記埋め込み層形成を
利用したもののみに限られるものでなく、例えばCDE
(ケミカル・ドライ・エッチャー)によるシリコンの選
択的等方エッチング等で形成することもできる。
(2) Pre-doped antimony (As)
The buried layer (13) is driven in by thermal diffusion. This step is performed in an oxidizing atmosphere, and an oxide film is formed at the same time as the drive-in. The silicon on the surface of the buried layer (13) is etched by the oxide film formation, forming steps (12) forming a mask pattern (FIG. 4). still,
The process for creating the step (12) is not limited to the one using the above-mentioned buried layer formation, for example, CDE.
It can also be formed by selective isotropic etching of silicon using a chemical dry etcher (chemical dry etcher).

【0012】(3)形成した酸化膜(15)をパターニ
ングして、アライメントマークの領域のみを被覆する非
晶質膜としての絶縁膜(16)を形成する(図5)。非
晶質膜としては、前記シリコン酸化膜のほかにシリコン
窒化膜など、要は単結晶エピタキシャル成長を阻止でき
る材料であればよい。 (4)SiH2Cl2+H2の熱分解法により、基板(
11)上に基板(11)の面方位に従って成長した単結
晶のN型エピタキシャル層(14)を2〜4μ成長させ
る(図6)。この時、段差(12)の上を非晶質の絶縁
膜(16)で被覆することによって、絶縁膜(16)上
へは単結晶エピタキシャル層(14)を成長させない。 非結晶または多結晶のシリコンが堆積する可能性もある
が、絶縁膜(16)上へのシリコンの成長は絶縁膜(1
6)の面積に依存する性質を有するため、これらの条件
を利用して成長しないように制御する。その条件はエピ
タキシャル成長条件によっても異なるが、前記SiH2
Cl2による低温エピタキシャル成長条件では、前記絶
縁膜(16)の面積を概ね100μ×100μ以下とす
ることにより絶縁膜(16)上へのシリコンの成長を防
止できる。
(3) The formed oxide film (15) is patterned to form an insulating film (16) as an amorphous film that covers only the alignment mark region (FIG. 5). In addition to the silicon oxide film, the amorphous film may be made of any material such as a silicon nitride film, as long as it can prevent single crystal epitaxial growth. (4) The substrate (
11) A single-crystal N-type epitaxial layer (14) grown in accordance with the plane orientation of the substrate (11) is grown by 2 to 4 μm on top (FIG. 6). At this time, by covering the step (12) with an amorphous insulating film (16), the single crystal epitaxial layer (14) is not grown on the insulating film (16). Although there is a possibility that amorphous or polycrystalline silicon may be deposited, the growth of silicon on the insulating film (16)
6) Since it has a property that depends on the area, these conditions are used to control it so that it does not grow. The conditions vary depending on the epitaxial growth conditions, but the SiH2
Under the conditions of low-temperature epitaxial growth using Cl2, the growth of silicon on the insulating film (16) can be prevented by setting the area of the insulating film (16) to approximately 100 μ x 100 μ or less.

【0013】(5)弗酸により、絶縁膜(16)を除去
する(図7)。この後、通常のバイポーラプロセスにお
いては、エピタキシャル層(14)表面を酸化し、ホト
レジストを塗布してアイソレーション領域拡散用のホト
エッチングを処すが、そのマスク合せに、基板(11)
表面の段差(12)がマスクアライメントの基準となる
(5) The insulating film (16) is removed using hydrofluoric acid (FIG. 7). After this, in a normal bipolar process, the surface of the epitaxial layer (14) is oxidized, photoresist is applied, and photoetching is performed to diffuse the isolation region.
The surface step (12) serves as a reference for mask alignment.

【0014】以上の実施例で明らかなように、本発明は
アライメントマークの領域を除いて選択的にエピタキシ
ャル成長を行うので、基板(11)表面の段差(12)
をそのままアライメントの基準として使用できる。従っ
て、エピタキシャル成長による基準パターンの位置ずれ
や非対称性が全くなく、アライメント精度を大幅に向上
できる。
As is clear from the above examples, since the present invention performs epitaxial growth selectively except for the alignment mark region, the step (12) on the surface of the substrate (11)
can be used as is as a reference for alignment. Therefore, there is no misalignment or asymmetry of the reference pattern due to epitaxial growth, and alignment accuracy can be greatly improved.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば、
基板(11)表面の段差(12)を露出させているので
、エピタキシャル成長以降のマスク合せ精度を大幅に向
上できる。従って、素子の微細化、高集積化を一層押し
進めることができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
Since the step (12) on the surface of the substrate (11) is exposed, the accuracy of mask alignment after epitaxial growth can be greatly improved. Therefore, it is possible to further promote miniaturization and high integration of elements.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明を説明するための断面図である。FIG. 1 is a sectional view for explaining the present invention.

【図2】本発明を説明するための平面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining the present invention.

【図3】本発明の製造方法を説明する第1の断面図であ
る。
FIG. 3 is a first cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the present invention.

【図4】本発明の製造方法を説明する第2の断面図であ
る。
FIG. 4 is a second sectional view illustrating the manufacturing method of the present invention.

【図5】本発明の製造方法を説明する第3の断面図であ
る。
FIG. 5 is a third sectional view illustrating the manufacturing method of the present invention.

【図6】本発明の製造方法を説明する第4の断面図であ
る。
FIG. 6 is a fourth sectional view illustrating the manufacturing method of the present invention.

【図7】本発明の製造方法を説明する第5の断面図であ
る。
FIG. 7 is a fifth sectional view illustrating the manufacturing method of the present invention.

【図8】従来例を説明するための断面図である。FIG. 8 is a sectional view for explaining a conventional example.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  一導電型の半導体基板と、前記基板表
面の一部に形成した、前記基板の表面段差から成る位置
合せマークと、前記位置合せマークを形成した領域を除
いて、前記基板の面方位に従って成長させた逆導電型の
エピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の表面に形
成した複数の回路素子とを具備することを特徴とする半
導体装置。
1. A semiconductor substrate of one conductivity type, an alignment mark formed on a part of the surface of the substrate and consisting of a surface step of the substrate, and a semiconductor substrate of the substrate other than the area where the alignment mark is formed. 1. A semiconductor device comprising: an epitaxial layer of opposite conductivity type grown according to a plane orientation; and a plurality of circuit elements formed on a surface of the epitaxial layer.
【請求項2】  前記基板表面の段差部分に逆導電型の
埋め込み層と同時形成した拡散領域を有することを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a diffusion region formed simultaneously with a buried layer of an opposite conductivity type in a stepped portion of the substrate surface.
【請求項3】  一導電型の半導体基板の表面に位置合
せマークとなる段差を形成する工程と、前記位置合せマ
ークを形成した領域を非晶質膜で被覆する工程と、前記
絶縁膜で覆われなかった基板表面に、前記基板の面方位
に従って逆導電型のエピタキシャル層を成長させる工程
と、前記位置合せマークを被覆する絶縁膜を除去する工
程と、前記位置合せマークにより、次工程のホトマスク
を位置合せする工程とを具備することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
3. A step of forming a step serving as an alignment mark on the surface of a semiconductor substrate of one conductivity type, a step of covering the region where the alignment mark is formed with an amorphous film, and a step of covering the region with the insulating film. A step of growing an epitaxial layer of the opposite conductivity type according to the surface orientation of the substrate on the surface of the substrate that has not been etched, a step of removing an insulating film covering the alignment mark, and a photomask for the next step using the alignment mark. 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of aligning.
【請求項4】  前記位置合せマークの段差は逆導電型
の埋め込み層形成によるものであることを特徴とする請
求項3記載の半導体装置の製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the step of the alignment mark is formed by forming a buried layer of an opposite conductivity type.
【請求項5】  前記非晶質膜はシリコン酸化膜である
ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方法
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the amorphous film is a silicon oxide film.
JP3095753A 1991-04-25 1991-04-25 Semiconductor device and manufacture thereof Pending JPH04324922A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008016639A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Oki Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device

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JP2008016639A (en) * 2006-07-06 2008-01-24 Oki Electric Ind Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device

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