JPH04332113A - Semiconductor device and alignment method - Google Patents

Semiconductor device and alignment method

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JPH04332113A
JPH04332113A JP3101036A JP10103691A JPH04332113A JP H04332113 A JPH04332113 A JP H04332113A JP 3101036 A JP3101036 A JP 3101036A JP 10103691 A JP10103691 A JP 10103691A JP H04332113 A JPH04332113 A JP H04332113A
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JP
Japan
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alignment
region
region layer
semiconductor device
layer
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JP3101036A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideji Muto
武藤 英児
Nobuhiro Oikawa
及川 伸浩
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor device which easily prevents dust from being generated due to release of an etching residue which remains on a side wall of a positioning mark without any reduction in detection sensitivity for the semiconductor device which is provided with the alignment mark for alignment at the time of patterning. CONSTITUTION:An alignment mark consisting of opposing region layers 17a and 17b which oppose each other and a band-shaped region layer 16a which is sandwiched by the opposing region layers 17a and 17b and generates a reflection light with a light intensity which is larger than that from the above opposing regions 17a and 17b for irradiation of a position detection light is provided on a surface layer of a semiconductor substrate 16.

Description

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

【0001】(目次) ・産業上の利用分野 ・従来の技術(図7〜図10) ・発明が解決しようとする課題 ・課題を解決するための手段 ・作用(図1) ・実施例(図2〜図6) ・発明の効果[0001] (Table of Contents) ・Industrial application field ・Conventional technology (Figures 7 to 10) ・Problem that the invention aims to solve ・Means to solve problems ・Effect (Figure 1) ・Example (Figures 2 to 6) ·Effect of the invention

【0002】0002

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置及び位置合
わせ方法に関し、更に詳しく言えば、パターニングの際
の位置合わせを行うための位置合わせマークを有する半
導体装置及び位置合わせ方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and an alignment method, and more particularly to a semiconductor device having alignment marks for alignment during patterning and an alignment method.

【0003】0003

【従来の技術】従来、半導体基板上の絶縁膜や導電膜を
パターニングする際の位置合わせを行うための位置合わ
せマークとして、パターニングと同時にこれらの絶縁膜
等を利用して切り溝に形成されるものがある。
[Prior Art] Conventionally, alignment marks are formed in grooves using these insulating films and the like at the same time as patterning, as alignment marks for alignment when patterning insulating films and conductive films on semiconductor substrates. There is something.

【0004】また、位置合わせマークの形成方法として
、露光マスク上の位置合わせパターンを転写する方法や
電子線により位置合わせパターンを直接描画する方法な
どがあり、位置合わせ方法として、転写パターンと位置
合わせパターンとが同一の透明基板に形成されたマスク
や、位置合わせパターンのみが形成された透明基板を用
い、赤外線,レーザビーム又は電子ビームを位置検出光
として用いる方法がある。
[0004]Also, as a method for forming alignment marks, there are a method of transferring an alignment pattern on an exposure mask and a method of directly drawing an alignment pattern with an electron beam. There is a method using a mask formed on a transparent substrate with the same pattern or a transparent substrate on which only an alignment pattern is formed, and using infrared rays, a laser beam, or an electron beam as the position detection light.

【0005】図7(a),(b)、図8(c),(d)
は、従来例の露光マスクを用いた位置合わせマークの形
成方法及び位置合わせ方法について説明する断面図であ
る。
[0005] FIGS. 7(a), (b), FIGS. 8(c), (d)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method for forming alignment marks and an alignment method using a conventional exposure mask.

【0006】図7(a)は、S/D領域層を形成した後
の状態を示す断面図で、図中符号1は素子形成領域、2
は位置合わせマーク形成領域、4は半導体基板3上の素
子領域を分離するために選択的に形成されたSiO2膜
、5aはゲート絶縁膜、5bはゲート絶縁膜5aと同時
に形成された位置合わせマーク9を構成する絶縁膜、6
aはゲート絶縁膜5a上のゲート電極、6bはゲート電
極6aと同時に形成された位置合わせマーク9を構成す
る導電膜、7aはゲート電極5a上の絶縁膜、7bは同
時に形成された位置合わせマーク9を構成する絶縁膜、
8a,8bはゲート電極6aの両側の半導体基板3に形
成されたソース/ドレイン(S/D)領域層である。
FIG. 7(a) is a cross-sectional view showing the state after forming the S/D region layer, in which reference numeral 1 indicates the element formation region, 2
4 is an alignment mark forming region, 4 is a SiO2 film selectively formed to separate element regions on the semiconductor substrate 3, 5a is a gate insulating film, and 5b is an alignment mark formed at the same time as the gate insulating film 5a. Insulating film constituting 9, 6
a is a gate electrode on the gate insulating film 5a, 6b is a conductive film forming the alignment mark 9 formed at the same time as the gate electrode 6a, 7a is an insulating film on the gate electrode 5a, and 7b is an alignment mark formed at the same time. an insulating film constituting 9;
8a and 8b are source/drain (S/D) region layers formed on the semiconductor substrate 3 on both sides of the gate electrode 6a.

【0007】まず、このような半導体基板3に、ゲート
電極6aの側壁の絶縁膜を形成するため、全面に絶縁膜
10を形成する(図7(b))。
First, an insulating film 10 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 3 in order to form an insulating film on the side walls of the gate electrode 6a (FIG. 7(b)).

【0008】次いで、レジスト膜11を形成した後、コ
ンタクトホールを形成すべき領域のレジスト膜11に露
光マスク12上のマスクパターン12aを転写するため
、対応する位置に位置合わせする。このため、赤外線を
照射しながら位置合わせマーク9上に露光マスク12上
の位置合わせパターン12bを移動し、位置合わせマー
ク9及び位置合わせパターン12bからの赤外線の反射
光の位置を検出することにより、位置合わせする。そし
て、位置合わせが完了した後、紫外線を照射し、マスク
パターン12aを転写する(図8(c))。
Next, after forming the resist film 11, in order to transfer the mask pattern 12a on the exposure mask 12 to the resist film 11 in the area where the contact hole is to be formed, the mask pattern 12a is aligned at a corresponding position. Therefore, by moving the alignment pattern 12b on the exposure mask 12 onto the alignment mark 9 while irradiating infrared rays, and detecting the position of the infrared light reflected from the alignment mark 9 and the alignment pattern 12b, Align. After the alignment is completed, ultraviolet rays are irradiated to transfer the mask pattern 12a (FIG. 8(c)).

【0009】次に、レジスト膜11を現像してレジスト
パターン11aを形成した後、レジストパターン11a
をマスクとして絶縁膜10をパターニングする。これに
より、ゲート電極6aの側壁に絶縁膜10からなるサイ
ドウオール10aとS/D領域層8a,8b上にコンタ
クトホール13a,13bが形成される(図8(d))
Next, after developing the resist film 11 to form a resist pattern 11a, the resist pattern 11a is
The insulating film 10 is patterned using as a mask. As a result, contact holes 13a and 13b are formed on the sidewall 10a made of the insulating film 10 on the sidewall of the gate electrode 6a and on the S/D region layers 8a and 8b (FIG. 8(d)).
.

【0010】ところで、このようにして作成された半導
体装置の位置合わせマーク9の側壁には絶縁膜のエッチ
ング残渣(所謂ヘバ残渣)10bが残存しており、これ
が後の工程の途中、又は素子製造の完了後に剥離する場
合がある。このため、後に形成される導電膜や絶縁膜等
に欠陥が生じたりするという問題がある。
Incidentally, etching residues (so-called heba residues) 10b of the insulating film remain on the sidewalls of the alignment marks 9 of the semiconductor device created in this way, and this remains during subsequent steps or during device manufacturing. It may peel off after completion of the process. Therefore, there is a problem that defects may occur in the conductive film, insulating film, etc. that are formed later.

【0011】また、図9(a),(b)、図10(c)
,(d)は、従来例の電子線による直接描画法を用いた
位置合わせマークの形成方法及び位置合わせ方法につい
て説明する断面図で、上記の問題に対して対策がなされ
ている。
[0011] Also, FIGS. 9(a), (b), and FIG. 10(c)
, (d) are cross-sectional views illustrating a method for forming alignment marks and an alignment method using a conventional direct writing method using an electron beam, in which countermeasures have been taken for the above-mentioned problems.

【0012】まず、図7(b)の工程の後、レジスト膜
11を形成した後、コンタクトホールを形成すべき領域
のレジスト膜11にパターンを直接描画するため、対応
する位置に位置合わせする。このため、He−Neガス
レーザを照射しながら位置合わせマーク9上に、パター
ン描画装置と位置が整合されている位置合わせマスク1
4上の位置合わせパターン14aを移動し、位置合わせ
マーク9及び位置合わせパターン14bからのレーザ光
の反射光の位置を検出することにより、位置合わせする
(図9(a))。
First, after the step shown in FIG. 7B, a resist film 11 is formed, and in order to directly draw a pattern on the resist film 11 in a region where a contact hole is to be formed, alignment is performed at a corresponding position. For this reason, the alignment mask 1 whose position is aligned with the pattern drawing device is placed on the alignment mark 9 while irradiating the He-Ne gas laser.
The alignment is performed by moving the alignment pattern 14a on the alignment mark 9 and detecting the position of the laser beam reflected from the alignment pattern 14b (FIG. 9(a)).

【0013】次いで、位置合わせが完了した後、電子ビ
ームを照射し、レジスト膜11に直接描画する。このと
き、図8(d)のようなヘバ残渣10bの形成を防止す
べく、位置合わせマーク9とその周辺部を絶縁膜10で
被覆するため、位置合わせマーク9及びその周辺部も電
子ビームを照射する(図9(b))。
Next, after the alignment is completed, an electron beam is irradiated to directly draw on the resist film 11. At this time, the alignment mark 9 and its surrounding area are covered with an insulating film 10 in order to prevent the formation of a sticky residue 10b as shown in FIG. 8(d), so the alignment mark 9 and its surrounding area are also exposed to the electron beam. irradiate (FIG. 9(b)).

【0014】次に、レジスト膜11を現像してレジスト
パターン11b,11cを形成した後、レジストパター
ン11b,11cをマスクとして絶縁膜10を選択的に
エッチング・除去する。これにより、ゲート電極6aの
側壁に絶縁膜10からなるサイドウオール10cと、S
/D領域層8a,8b上にコンタクトホール13c,1
3dとが形成されるとともに、位置合わせマーク9及び
その周辺部は絶縁膜10dで被覆される(図10(c)
)。
Next, after developing the resist film 11 to form resist patterns 11b and 11c, the insulating film 10 is selectively etched and removed using the resist patterns 11b and 11c as masks. As a result, a sidewall 10c made of the insulating film 10 and an S
Contact holes 13c, 1 are formed on /D region layers 8a, 8b.
3d is formed, and the alignment mark 9 and its surrounding area are covered with an insulating film 10d (FIG. 10(c)).
).

【0015】その後、レジストパターン11b,11c
を除去した後、コンタクトホール13c,13dを被覆
してS/D電極15a,15bを形成すると、半導体装
置が完成する(図10(d))。
After that, resist patterns 11b and 11c are formed.
After removing the contact holes 13c and 13d, S/D electrodes 15a and 15b are formed to complete the semiconductor device (FIG. 10(d)).

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図8(d)
のようなヘバ残渣10bの形成を防止すべく、位置合わ
せマーク9とその周辺部を絶縁膜10dで被覆するため
、位置合わせマーク9及びその周辺部も電子ビームを照
射している(図9(b))が、電子ビームの走査に非常
に時間がかかり、スループットが大幅に低下するという
問題がある。
[Problem to be solved by the invention] By the way, FIG. 8(d)
The alignment mark 9 and its surrounding area are also irradiated with the electron beam in order to cover the alignment mark 9 and its surrounding area with an insulating film 10d in order to prevent the formation of a sticky residue 10b as shown in FIG. Regarding b)), there is a problem in that it takes a very long time to scan the electron beam, and the throughput is significantly reduced.

【0017】また、位置合わせマーク9を絶縁膜10d
で被覆することにより段差が小さくなり、検出感度が低
下するという問題がある。
[0017]Also, the alignment mark 9 is formed using an insulating film 10d.
There is a problem in that the step is reduced and the detection sensitivity is reduced.

【0018】本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので、手間をかけず、かつ検出感度の低下を防
止しつつ、位置合わせマークの側壁に残存するエッチン
グ残渣の剥離による塵の発生を防止することができる半
導体装置を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and eliminates dust caused by peeling off etching residues remaining on the side walls of alignment marks, without requiring much effort and while preventing a decrease in detection sensitivity. The object of the present invention is to provide a semiconductor device that can prevent the occurrence of such problems.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記課題は、第1に、半
導体基板表層に、互いに対向する対向領域層と、該対向
領域層に挟まれ、かつ位置検出光の照射に対して前記対
向帯状領域層からの反射光の光強度よりも大きい光強度
の反射光を生じる帯状領域層とからなる位置合わせマー
クを有することを特徴とする半導体装置によって達成さ
れ、第2に、前記対向領域層はイオン注入による不純物
の導入領域層であり、かつ前記帯状領域層はイオン注入
による不純物の非導入領域層であることを特徴とする第
1の発明に記載の半導体装置によって達成され、第3に
、前記対向領域層はイオン注入による不純物の非導入領
域層であり、かつ前記帯状領域層はイオン注入による不
純物の導入領域層であることを特徴とする第1の発明に
記載の半導体装置によって達成され、第4に、パターン
転写手段と位置関係が整合され、位置合わせパターンが
形成された透明基板と、第1,第2又は第3の発明に記
載の位置合わせマークが形成された半導体基板とを重ね
た上で、位置検出光を照射し、前記位置合わせパターン
からの反射光と前記位置合わせマークからの反射光とを
検出することにより、前記位置合わせパターンと前記位
置合わせマークとの位置合わせを行うことを特徴とする
位置合わせ方法によって達成される。
[Means for Solving the Problems] The above-mentioned problem firstly consists of two opposing region layers facing each other on the surface layer of a semiconductor substrate, and the opposing region layer being sandwiched between the opposing region layers and facing the irradiation of position detection light. This is achieved by a semiconductor device characterized in that it has an alignment mark consisting of a band-shaped region layer that produces reflected light with a greater light intensity than the light intensity of the reflected light from the region layer, and secondly, the opposing region layer is Achieved by the semiconductor device according to the first invention, characterized in that the semiconductor device is a region layer into which impurities are introduced by ion implantation, and the band-shaped region layer is a region layer into which impurities are not introduced by ion implantation, and thirdly, Achieved by the semiconductor device according to the first aspect of the present invention, wherein the opposing region layer is a region layer into which impurities are not introduced by ion implantation, and the band-shaped region layer is a region layer into which impurities are introduced by ion implantation. , fourthly, a transparent substrate on which a positional relationship is aligned with the pattern transfer means and on which an alignment pattern is formed, and a semiconductor substrate on which an alignment mark according to the first, second, or third aspect of the invention is formed; After overlapping, the alignment pattern and the alignment mark are aligned by irradiating position detection light and detecting the reflected light from the alignment pattern and the reflected light from the alignment mark. This is achieved by an alignment method characterized by performing.

【0020】[0020]

【作用】図1(a),(b)は、本願発明者の実験結果
を示す。即ち、図1(a)は実験用のサンプルの断面構
造、及びこのサンプルに露光法や直接描画法によるパタ
ーンの位置合わせの際に位置検出光として用いられるH
e−Neレーザ光を照射した場合に検出された反射光を
示す。図(b)は実験用のサンプルの上面図を示す。
[Operation] FIGS. 1(a) and 1(b) show the experimental results of the inventor of the present application. That is, FIG. 1(a) shows the cross-sectional structure of an experimental sample, and the H beam used as position detection light when aligning a pattern on this sample using an exposure method or a direct writing method.
The reflected light detected when e-Ne laser light is irradiated is shown. Figure (b) shows a top view of the experimental sample.

【0021】サンプルは、Si基板(半導体基板)16
にボロンイオンを選択的に加速エネルギー50keV,
ドーズ量4×1012cm−2の条件でイオン注入し、
帯状の非導入領域層(帯状領域層)16aを挟んで互い
に対向するボロンイオンの導入領域層(対向領域層)1
7a及び17bを形成することにより作成された(図1
(a))。
The sample is a Si substrate (semiconductor substrate) 16
Selectively accelerate boron ions with an energy of 50 keV,
Ion implantation was performed at a dose of 4 x 1012 cm-2,
Boron ion introduced area layers (opposing area layers) 1 facing each other with a band-shaped non-introduced area layer (band-shaped area layer) 16a in between.
7a and 17b (Fig.
(a)).

【0022】このようなSi基板16にHe−Neレー
ザ光を照射し、反射型検出器で反射光を検出すると、非
導入領域層16aからは図1(a)に示すような反射光
が検出され、導入領域層17a及び17bからは反射光
がほとんど検出されなかった。現在、この理由はまだ不
明確であるが、不純物イオン注入による導入領域層17
a及び17bでの光反射率の低下または表面での微小な
凹凸の発生に基づく散乱光の増加により所定の検出位置
での反射光の減少等が考えられる。なお、実験では、非
導入領域層16aからの反射光の光強度は導入領域層1
7a及び17bからの反射光の光強度よりも大きくなっ
ているが、この関係が不純物の種類により逆になるよう
な場合でも良い。
When such a Si substrate 16 is irradiated with He-Ne laser light and the reflected light is detected by a reflection type detector, reflected light as shown in FIG. 1(a) is detected from the non-introduced region layer 16a. Almost no reflected light was detected from the introduction region layers 17a and 17b. At present, the reason for this is still unclear, but the introduction region layer 17 by impurity ion implantation
It is conceivable that reflected light at a predetermined detection position decreases due to a decrease in light reflectance at a and 17b or an increase in scattered light due to the occurrence of minute irregularities on the surface. In addition, in the experiment, the light intensity of the reflected light from the non-introduction area layer 16a was determined from the introduction area layer 1.
Although the intensity is greater than that of the reflected light from 7a and 17b, this relationship may be reversed depending on the type of impurity.

【0023】従って、本発明の位置合わせ方法のように
、パターン転写手段と位置関係が整合され、位置合わせ
パターンが形成された透明基板、上記の導入領域層及び
非導入領域層が形成された半導体基板とを重ねた上で、
位置検出光を照射することにより、導入領域層及び非導
入領域層からの反射光の強度差を利用して非導入領域層
からの反射光を選択的に検出することが可能である。従
って、この非導入領域層からの反射光と位置合わせパタ
ーンからの反射光との間の位置関係を調整し、位置合わ
せパターンと非導入領域層との位置合わせを行うことに
より、転写パターンと半導体基板上の被転写領域との位
置合わせが可能である。なお、導入領域層からの反射光
の光強度が非導入領域層からの反射光の光強度よりも大
きい場合には導入領域層からの反射光を用いる。
Therefore, as in the alignment method of the present invention, the positional relationship is aligned with the pattern transfer means, the transparent substrate on which the alignment pattern is formed, and the semiconductor on which the introduction area layer and the non-introduction area layer are formed. After overlapping the board,
By irradiating the position detection light, it is possible to selectively detect the reflected light from the non-introduced area layer using the difference in intensity between the reflected light from the introduced area layer and the non-introduced area layer. Therefore, by adjusting the positional relationship between the reflected light from the non-introduced area layer and the reflected light from the alignment pattern, and aligning the alignment pattern and the non-introduced area layer, the transferred pattern and the semiconductor It is possible to align with the transferred area on the substrate. Note that when the light intensity of the reflected light from the introduced region layer is greater than the light intensity of the reflected light from the non-introduced region layer, the reflected light from the introduced region layer is used.

【0024】本発明の半導体装置では、半導体基板表層
に形成された上記の導入領域層及び非導入領域層を位置
合わせマークとして用いているので、従来の場合と異な
り、半導体基板表面に突出せず、エッチング残渣が側壁
に残存するようなことを防止することができる。また、
このため、従来のようにエッチング残渣の剥離防止のた
め位置合わせマークを絶縁膜で被覆する必要もなくなる
ので、検出感度の低下を防止することができる。更に、
イオン注入により位置合わせマークを形成することがで
きるので、素子領域の導電型領域層を形成する際に同時
に形成することができ、手間もかからない。これにより
、エッチング残渣に基づく塵の発生を、手間をかけず、
容易に防止することができる。
In the semiconductor device of the present invention, the introduction region layer and the non-introduction region layer formed on the surface layer of the semiconductor substrate are used as alignment marks, so unlike the conventional case, they do not protrude from the surface of the semiconductor substrate. , it is possible to prevent etching residue from remaining on the side wall. Also,
Therefore, it is no longer necessary to cover the alignment mark with an insulating film to prevent peeling off of etching residues, as is the case in the past, and therefore it is possible to prevent a decrease in detection sensitivity. Furthermore,
Since the alignment mark can be formed by ion implantation, it can be formed at the same time as forming the conductivity type region layer of the element region, and it does not require much effort. This eliminates the generation of dust caused by etching residue without much effort.
It can be easily prevented.

【0025】[0025]

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。図2(a),(b)、図3(c),(
d)、図4(e)〜(g),図5(h),(i)は、本
発明の実施例の位置合わせ方法及び半導体装置の製造方
法及びについて説明する断面図である。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Figure 2 (a), (b), Figure 3 (c), (
d), FIGS. 4(e) to 4(g), and FIGS. 5(h) and (i) are cross-sectional views illustrating an alignment method and a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【0026】図2(a)は、ゲート電極を形成した後で
あって、S/D領域層を形成する前の状態を示す断面図
で、図中符号20は素子形成領域、21は通常、ウエハ
をチップ化するための切除領域(ダイシングライン)と
共通領域となっている位置合わせマーク形成領域、23
はn型のSi基板(半導体基板)22上のトランジスタ
の形成される素子領域を分離するために、選択酸化(L
OCOS)法により形成されたSiO2膜からなる絶縁
膜、24は素子領域内のSiO2膜からなるゲート絶縁
膜、25はゲート絶縁膜24上のポリシリコン膜からな
るゲート電極、26はゲート電極25上のSiO2膜か
らなる絶縁膜である。
FIG. 2(a) is a cross-sectional view showing the state after the gate electrode is formed but before the S/D region layer is formed. In the figure, reference numeral 20 indicates an element formation region, and 21 normally indicates an element formation region. An alignment mark forming area, which is a common area with the cutting area (dicing line) for turning the wafer into chips, 23
selective oxidation (L
24 is a gate insulating film made of SiO2 film in the element region; 25 is a gate electrode made of polysilicon film on gate insulating film 24; 26 is on gate electrode 25; This is an insulating film made of a SiO2 film.

【0027】また、27は位置合わせマーク形成領域2
1に形成された位置合わせマークで、次の構成を有する
。即ち、(1)位置合わせマーク形成領域13a内のS
i基板22上にゲート絶縁膜16aと同時に形成された
SiO2膜からなる絶縁膜、(2)該絶縁膜上にゲート
電極17aと同時に形成された、該絶縁膜と同じ幅を有
するポリシリコン膜からなる導電膜、(3)及び該導電
膜上に絶縁膜26と同時に形成された、該導電膜と同じ
幅を有するSiO2膜からなる絶縁膜で構成される。
Further, 27 is an alignment mark forming area 2.
The alignment mark formed in 1 has the following configuration. That is, (1) S in the alignment mark forming area 13a
(2) an insulating film made of an SiO2 film formed on the i-substrate 22 at the same time as the gate insulating film 16a; (2) a polysilicon film having the same width as the insulating film and formed on the insulating film at the same time as the gate electrode 17a; (3) and an insulating film formed on the conductive film at the same time as the insulating film 26 and having the same width as the conductive film.

【0028】まず、このような状態で、全面に膜厚約1
μmのポジティブホトレジスト膜を形成した後、位置合
わせマーク形成領域21a内の位置合わせマーク27に
基づいて、位置合わせ/露光/現像し、別の位置合わせ
マーク形成領域21b内に、幅約2μm,長さ約10μ
mの2つの帯状のレジストパターン28a,28bを約
2μmの間隔で長手方向の辺を互いに対向させて形成す
る。これにより、ゲート電極25とレジストパターン2
8a,28bとの位置の整合性を得ることができる(図
2(b))。
First, in this state, a film with a thickness of about 1
After forming a positive photoresist film with a thickness of about 2 μm and a length of about 2 μm in width and a length of Approximately 10μ
Two band-shaped resist patterns 28a and 28b of m are formed with an interval of about 2 μm and their longitudinal sides facing each other. As a result, the gate electrode 25 and the resist pattern 2
8a and 28b can be obtained (FIG. 2(b)).

【0029】次いで、ゲート電極25,レジストパター
ン28a,28b及び素子領域の分離用のSiO2膜か
らなる絶縁膜23をマスクとして、加速エネルギー50
keV,ドーズ量4×1012cm−2の条件でSi基
板22に選択的にボロンをイオン注入する。これにより
、素子領域のゲート電極25の両側のSi基板22表面
にS/D領域層29a,29bが形成されるとともに、
位置合わせマーク形成領域21b内のSi基板22の表
層であって、レジストパターン28a,28bの形成領
域以外の領域にボロンが導入されたp型の導入領域層2
9c〜29e(対向領域層)が形成され、導入領域層2
2c〜22e間のレジストパターン21a,21b下に
はボロンが導入されていないボロンの非導入領域層(帯
状領域層)22a,22bが形成される(図3(c))
。図6(a)に図3(c)の上面図を示す。
Next, using the gate electrode 25, the resist patterns 28a and 28b, and the insulating film 23 made of a SiO2 film for separating the element regions as masks, an acceleration energy of 50
Boron ions are selectively implanted into the Si substrate 22 under the conditions of keV and a dose of 4×10 12 cm −2 . As a result, S/D region layers 29a and 29b are formed on the surface of the Si substrate 22 on both sides of the gate electrode 25 in the element region, and
A p-type introduced region layer 2 in which boron is introduced into the surface layer of the Si substrate 22 in the alignment mark forming region 21b and other than the forming regions of the resist patterns 28a and 28b.
9c to 29e (opposing region layers) are formed, and introduction region layer 2
Beneath the resist patterns 21a and 21b between 2c and 22e, boron non-introduced region layers (band-shaped region layers) 22a and 22b into which boron is not introduced are formed (FIG. 3(c)).
. FIG. 6(a) shows a top view of FIG. 3(c).

【0030】次に、レジストパターン28a,28bを
除去した後、全面にCVD法により膜厚約5000Åの
SiO2膜からなる絶縁膜30を形成する(図3(d)
)。
Next, after removing the resist patterns 28a and 28b, an insulating film 30 made of an SiO2 film with a thickness of about 5000 Å is formed on the entire surface by CVD (FIG. 3(d)).
).

【0031】次いで、膜厚約2μmのレジスト膜31を
形成した後、電子ビームの走査装置(パターン転写手段
)と位置関係が整合され、位置合わせパターン32aが
形成された位置合わせマスク(透明基板)32と、上記
の導入領域層29c〜29eが形成されたSi基板22
とを重ねた上で、He−Neレーザ光(位置検出光)を
照射する。このとき、He−Neレーザ光の照射により
、図1(a)に示すような反射光が非導入領域層22a
,22bから発生するので、この反射光と、位置合わせ
パターン32a〜32cからの反射光とを反射型検出器
を用いて検出し、位置合わせパターン32a〜32cと
非導入領域層22a,22bとの位置合わせを行う。こ
れにより、電子ビームの走査装置の描画パターンとゲー
ト電極とが位置合わせされる(図4(e))。図6(b
)に図4(e)の上面図を示す。
Next, after forming a resist film 31 with a thickness of approximately 2 μm, the alignment mask (transparent substrate) is aligned with an electron beam scanning device (pattern transfer means), and an alignment pattern 32a is formed on the alignment mask (transparent substrate). 32 and the Si substrate 22 on which the introduction region layers 29c to 29e described above are formed.
After superimposing the above, He-Ne laser light (position detection light) is irradiated. At this time, due to the irradiation with the He-Ne laser beam, reflected light as shown in FIG.
, 22b, this reflected light and the reflected light from the alignment patterns 32a to 32c are detected using a reflective detector, and the alignment patterns 32a to 32c and the non-introduced area layers 22a and 22b are detected. Perform alignment. As a result, the drawing pattern of the electron beam scanning device and the gate electrode are aligned (FIG. 4(e)). Figure 6(b)
) shows a top view of FIG. 4(e).

【0032】次に、描画パターンに従ってレジスト膜3
1に電子ビームを選択的に照射し、コンタクトホールを
形成するためのパターンを直接描画する。このとき、位
置合わせマーク形成領域21bには電子ビームの照射は
行わない(図4(f))。
Next, the resist film 3 is formed according to the drawing pattern.
1 is selectively irradiated with an electron beam to directly draw a pattern for forming contact holes. At this time, the alignment mark forming region 21b is not irradiated with the electron beam (FIG. 4(f)).

【0033】次いで、現像により不要なレジスト膜31
を除去した(図4(g))後、残存するレジストパター
ン31aをマスクとして、CF4 ガスを用いたRIE
法により絶縁膜30を選択的に異方性エッチングし、除
去する。これにより、ゲート電極25の側壁にはSiO
2膜からなるサイドウオール30aが形成され、サイド
ウオール30aの周辺部でS/D領域層29a,29b
の上にコンタクトホール33a,33bが形成される(
図5(h))。
Next, unnecessary resist film 31 is removed by development.
(FIG. 4(g)), RIE using CF4 gas is performed using the remaining resist pattern 31a as a mask.
The insulating film 30 is selectively anisotropically etched and removed using a method. As a result, the side walls of the gate electrode 25 are made of SiO.
A sidewall 30a consisting of two films is formed, and S/D region layers 29a and 29b are formed at the periphery of the sidewall 30a.
Contact holes 33a and 33b are formed above (
Figure 5(h)).

【0034】その後、レジストパターン31aを除去し
た後、コンタクトホール33a,33b底部のS/D領
域層29a,29bと接続するようにS/D電極34a
,34bを形成すると、半導体装置が完成する(図5(
i))。
After that, after removing the resist pattern 31a, the S/D electrode 34a is connected to the S/D region layers 29a, 29b at the bottoms of the contact holes 33a, 33b.
, 34b, the semiconductor device is completed (FIG. 5(
i)).

【0035】以上のように、本発明の実施例の位置合わ
せマークを有する半導体装置によれば、位置合わせマー
クがSi基板22の表層に形成された、互いに対向する
導入領域層29c〜29eと、導入領域層29c〜29
eに挟まれた帯状の非導入領域層22a,22bとから
構成されている(図3(c))。
As described above, according to the semiconductor device having the alignment marks according to the embodiment of the present invention, the alignment marks are formed on the surface layer of the Si substrate 22, and the introduction region layers 29c to 29e facing each other, Introduction area layers 29c to 29
It is composed of band-shaped non-introduction region layers 22a and 22b sandwiched by a region e (FIG. 3(c)).

【0036】従って、従来の場合と異なり、位置合わせ
マークがSi基板22表面に突出せず、エッチング残渣
が側壁に残存するようなことを防止することができる。 また、従来のようにエッチング残渣の剥離防止のため位
置合わせマークを絶縁膜で被覆する必要もなくなるので
、検出感度の低下を防止することができる。更に、イオ
ン注入により位置合わせマークを形成することができる
ので、素子領域のS/D領域層29a,29bを形成す
る際に(図3(c))、同時に形成することができ、手
間もかからない。これにより、エッチング残渣に基づく
塵の発生を、手間をかけず、容易に防止することができ
る。
Therefore, unlike the conventional case, the alignment mark does not protrude onto the surface of the Si substrate 22, and it is possible to prevent etching residue from remaining on the side wall. Further, unlike the conventional method, it is no longer necessary to cover the alignment mark with an insulating film to prevent peeling off of etching residues, so it is possible to prevent a decrease in detection sensitivity. Furthermore, since alignment marks can be formed by ion implantation, they can be formed at the same time when forming the S/D region layers 29a and 29b in the element region (FIG. 3(c)), which saves time and effort. . Thereby, generation of dust due to etching residue can be easily prevented without much effort.

【0037】また、本発明の実施例の位置合わせ方法に
よれば、図4(e)に示すように電子ビームの走査装置
と位置関係が整合され、位置合わせパターン32aが形
成された透明基板32と、位置合わせマークが形成され
たSi基板22とを重ねた上で、位置検出光を照射し、
位置合わせパターン32aからの反射光と非導入領域層
22a,22bからの反射光とを検出して、位置合わせ
パターン32aと非導入領域層22a,22bとの位置
合わせを行っている。
Further, according to the alignment method of the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4(e), the transparent substrate 32 on which the alignment pattern 32a is formed is aligned in position with the electron beam scanning device. and the Si substrate 22 on which alignment marks are formed, and then irradiate the position detection light,
The alignment pattern 32a and the non-introduction area layers 22a, 22b are aligned by detecting the reflected light from the alignment pattern 32a and the reflection light from the non-introduction area layers 22a, 22b.

【0038】従って、非導入領域層22a,22bから
の反射光と導入領域層29c〜29eからの反射光との
強度差を利用することにより非導入領域層22a,22
bからの反射光を用いて従来と同じように位置合わせを
行うことができる。
Therefore, by utilizing the difference in intensity between the reflected light from the non-introduced area layers 22a and 22b and the reflected light from the introduced area layers 29c to 29e, the non-introduced area layers 22a and 22
Positioning can be performed in the same manner as before using the reflected light from b.

【0039】なお、実施例では、導入領域層29c〜2
9eに導入された不純物としてボロンを用いているが、
他の種類の不純物を用いることも可能である。
In the embodiment, introduction region layers 29c to 2
Boron is used as an impurity introduced into 9e,
It is also possible to use other types of impurities.

【0040】また、非導入領域層22a,22bからの
反射光の光強度が導入領域層29c〜29eからの反射
光の光強度よりも大きくなっているが、逆に、帯状領域
層22a,22bに不純物を導入し、対向領域層29c
〜29eに不純物を導入しないようにすることもできる
。この場合には、不純物の導入により帯状領域層22a
,22bからの反射光の強度が強くなることが必要であ
る。
Furthermore, the light intensity of the reflected light from the non-introduced region layers 22a and 22b is greater than the light intensity of the reflected light from the introduced region layers 29c to 29e, but conversely, the light intensity of the reflected light from the non-introduced region layers 22a and 22b is Impurities are introduced into the opposing region layer 29c.
It is also possible to avoid introducing impurities into ~29e. In this case, by introducing impurities, the band-shaped region layer 22a
, 22b needs to be strong in intensity.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置及び
位置合わせ方法によれば、半導体基板表層の、互いに対
向する対向領域層と、該対向領域層に挟まれ、かつ位置
検出光の照射に対して前記対向帯状領域層からの反射光
の光強度よりも大きい光強度の反射光を発生する帯状領
域層とからなる位置合わせマークを有し,かつこの位置
合わせマークを用いて、位置合わせを行っている。
As described above, according to the semiconductor device and the alignment method of the present invention, the semiconductor substrate surface layer has opposing region layers facing each other, and a region sandwiched between the opposing region layers and irradiated with position detection light. and a strip-shaped region layer that generates reflected light with a greater light intensity than the light intensity of the reflected light from the opposing strip-shaped region layer, and the alignment mark is used to perform alignment. It is carried out.

【0042】従って、ボロン非導入領域層からの反射光
とボロン導入層からの反射光との強度差を利用すること
によりボロン非導入領域層からの反射光を用いて従来と
同じように位置合わせを行うことができる。
Therefore, by utilizing the difference in intensity between the reflected light from the boron-free region layer and the reflected light from the boron-introduced region layer, positioning can be performed using the reflected light from the boron-free region layer in the same way as in the conventional method. It can be performed.

【0043】このため、従来の場合と異なり、位置合わ
せマークが半導体基板表面に突出せず、エッチング残渣
が側壁に残存するようなことを防止することができる。 また、従来のようにエッチング残渣の剥離防止のため位
置合わせマークを絶縁膜で被覆する必要もなくなるので
、検出感度の低下を防止することができる。更に、イオ
ン注入により位置合わせマークを形成することができる
ので、例えば素子領域の導電型領域層を形成する際に同
時に形成することができ、手間もかからない。これによ
り、エッチング残渣に基づく塵の発生を、手間をかけず
、容易に防止することができる。
Therefore, unlike the conventional case, the alignment mark does not protrude from the surface of the semiconductor substrate, and it is possible to prevent etching residue from remaining on the side wall. Further, unlike the conventional method, it is no longer necessary to cover the alignment mark with an insulating film to prevent peeling off of etching residues, so it is possible to prevent a decrease in detection sensitivity. Furthermore, since the alignment mark can be formed by ion implantation, it can be formed at the same time as, for example, forming the conductive type region layer of the element region, and it does not take much time. Thereby, generation of dust due to etching residue can be easily prevented without much effort.

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

【図1】本発明の半導体装置及び位置合わせ方法につい
て説明する原理図である。
FIG. 1 is a principle diagram illustrating a semiconductor device and alignment method of the present invention.

【図2】本発明の実施例の位置合わせ方法及び半導体装
置の製造方法について説明する断面図(その1)である
FIG. 2 is a cross-sectional view (part 1) illustrating an alignment method and a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の位置合わせ方法及び半導体装
置の製造方法について説明する断面図(その2)である
FIG. 3 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the positioning method and semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の位置合わせ方法及び半導体装
置の製造方法について説明する断面図(その3)である
FIG. 4 is a cross-sectional view (part 3) illustrating the positioning method and semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の位置合わせ方法及び半導体装
置の製造方法について説明する断面図(その4)である
FIG. 5 is a cross-sectional view (No. 4) illustrating the alignment method and semiconductor device manufacturing method according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例の位置合わせ方法及び半導体装
置の製造方法について説明する上面図である。
FIG. 6 is a top view illustrating an alignment method and a semiconductor device manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

【図7】従来例の位置合わせ方法及び半導体装置の製造
方法について説明する断面図(その1)である。
FIG. 7 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a conventional alignment method and semiconductor device manufacturing method.

【図8】従来例の位置合わせ方法及び半導体装置の製造
方法について説明する断面図(その2)である。
FIG. 8 is a cross-sectional view (Part 2) illustrating a conventional alignment method and semiconductor device manufacturing method.

【図9】他の従来例の位置合わせ方法及び半導体装置の
製造方法について説明する断面図(その1)である。
FIG. 9 is a cross-sectional view (part 1) illustrating another conventional alignment method and semiconductor device manufacturing method.

【図10】他の従来例の位置合わせ方法及び半導体装置
の製造方法について説明する断面図(その2)である。
FIG. 10 is a cross-sectional view (Part 2) illustrating another conventional alignment method and semiconductor device manufacturing method.

【符号の説明】 1,20  素子形成領域、 2,21a,21b  位置合わせマーク形成領域、3
  半導体基板、 4,5b  7a,7b,10,10d,23,26,
30  絶縁膜、 5a,24  ゲート絶縁膜、 6a,25  ゲート電極、 6b  導電膜、 8a,8b,29a,29b  S/D領域層、9,2
7  位置合わせマーク、 10a,10c,30a  サイドウオール、10b 
 ヘバ残渣、 11,18,31  レジスト膜、 11a,11b,11c,28a,28b,31a  
レジストパターン、 12  露光マスク、 12a  マスクパターン、 12b,14a,19a,32a  位置合わせパター
ン、13a〜13d,33a,33b  コンタクトホ
ール、14,19,32  位置合わせマスク(透明基
板)、15a,15b,34a,34b  S/D電極
、16,22  半導体基板(Si基板)、16a,2
2a,22b  帯状領域層(非導入領域層)、17a
,17b,29c〜29e  対向領域層(導入領域層
)。
[Explanation of symbols] 1, 20 element formation area, 2, 21a, 21b alignment mark formation area, 3
Semiconductor substrate, 4, 5b 7a, 7b, 10, 10d, 23, 26,
30 insulating film, 5a, 24 gate insulating film, 6a, 25 gate electrode, 6b conductive film, 8a, 8b, 29a, 29b S/D region layer, 9, 2
7 Alignment mark, 10a, 10c, 30a Side wall, 10b
Heba residue, 11, 18, 31 Resist film, 11a, 11b, 11c, 28a, 28b, 31a
Resist pattern, 12 Exposure mask, 12a Mask pattern, 12b, 14a, 19a, 32a Alignment pattern, 13a to 13d, 33a, 33b Contact hole, 14, 19, 32 Alignment mask (transparent substrate), 15a, 15b, 34a , 34b S/D electrode, 16, 22 semiconductor substrate (Si substrate), 16a, 2
2a, 22b band-like region layer (non-introduction region layer), 17a
, 17b, 29c to 29e Opposing region layer (introduction region layer).

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  半導体基板表層に、互いに対向する対
向領域層と、該対向領域層に挟まれ、かつ位置検出光の
照射に対して前記対向領域層から反射光の光強度よりも
大きい光強度の反射光を生じる帯状領域層とからなる位
置合わせマークを有することを特徴とする半導体装置。
1. Opposing region layers facing each other on a surface layer of a semiconductor substrate, and a light intensity that is sandwiched between the opposing region layers and is greater than the light intensity of light reflected from the opposing region layer upon irradiation with position detection light. What is claimed is: 1. A semiconductor device characterized by having an alignment mark made up of a band-shaped region layer that produces reflected light.
【請求項2】  前記対向領域層はイオン注入による不
純物の導入領域層であり、かつ前記帯状領域層はイオン
注入による不純物の非導入領域層であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the opposing region layer is a region layer into which impurities are introduced by ion implantation, and the band-shaped region layer is a region layer into which impurities are not introduced by ion implantation. .
【請求項3】  前記対向領域層はイオン注入による不
純物の非導入領域層であり、かつ前記帯状領域層はイオ
ン注入による不純物の導入領域層であることを特徴とす
る請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the opposing region layer is a region layer in which impurities are not introduced by ion implantation, and the band-like region layer is a region layer into which impurities are introduced by ion implantation. .
【請求項4】  パターン転写手段と位置関係が整合さ
れ、位置合わせパターンが形成された透明基板と、請求
項1,請求項2又は請求項3に記載の位置合わせマーク
が形成された半導体基板とを重ねた上で、位置検出光を
照射し、前記位置合わせパターンからの反射光と前記位
置合わせマークからの反射光とを検出することにより、
前記位置合わせパターンと前記位置合わせマークとの位
置合わせを行うことを特徴とする位置合わせ方法。
4. A transparent substrate aligned in position with a pattern transfer means and on which an alignment pattern is formed; and a semiconductor substrate on which an alignment mark according to claim 1, 2, or 3 is formed. By overlapping the above, irradiating the position detection light and detecting the reflected light from the alignment pattern and the reflected light from the alignment mark,
An alignment method comprising aligning the alignment pattern and the alignment mark.
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