JPS61501483A - 埋込層の形成および位置づけ方法 - Google Patents

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】 埋゛入　の多　゛よび１胃づけ　。

上−１１１υυＬ この発明は、一般に半導体の製作に関し、より詳細には、上に横たわるエピタキ シャル層の下の埋込層と呼ばれるドープ領域の形成および位置づけ方法に関する 。

２、　−技術の説明 集積回路は、サブストレートと呼ばれるシリコンウェハの表面上に、多数の別々 の素子を形成することにより製作される。このような素子は、通常サブストレー ト上に垂直に配置されるリンドープおよび窒素ドープのシリコンの交互の領域に よって規定される。典型的なバイポーラ製作方法では、ＮＰＮトランジスタはＰ −サブストレート内にＮ４領域をドープすることによって形成されてもよい。上 に横たわるＮ型エピタキシャル層の形成後に、付加的なＰ型およびＮ“型の領域 が、サブストレート内に最初に形成されたＮ“領域の上に形成される。

別々の素子の形成のために、見かけ上無数の形状が存在するにもかかわらず、上 の例は、集積回路の製作において遭遇する共通の問題を示している。サブストレ ート内に最初のＮ４領域が形成された後、それはエピタキシャル層によって覆わ れた。エピタキシャル層内のＰ型およびＮ＋型の領域がサブストレート内の“埋 込″Ｎ＋領域に垂直に整列されなければならないので、上に横たわる領域を形成 するだめに用いられるマスクの適正な位置づけのために、何らかの手段を設ける ことが必要である。１つの普通の方策は、凹部または凹みを形成するために領域 を酸化することによって、特定の埋込領域の位置をマークすることであった。サ ブストレート内に形成された凹みは、エピタキシャル層中で可視であり、かつ、 ドープされた領域を規定するために用いられるマスクの適正な整列を可能にする 。

一般には機能的であるけれども、上述の埋込領域の位置づけ、および、マスクの 整列のための技術は、ある欠点を持つ。特に、このような凹みの形成の結果でき た、サブストレートの平坦でない表面は、後の製作段階を妨げる。たするために 必要とされる区域が、他の要求、たとえば破損など、と一致して最小である場合 は）。凹状領域の上に横たわる能動領域で形成されたトランジスタは、最適条件 のもとで得られる特性以下のものしか持たないであろう。一方の要素が凹部の上 に横たわり、他方がそうでないとき、要素−の整合は最適なもの以下であろう。

最後の例として、金属化層の形成は、より困難になり、金属相互接続線の破損は より普通になる。問題は、集積回路の密度が増すほど悪化される。素子が、増加 する密度で形成されるので、利用することのできる最大１幅は対応して減少する 。このような細い相互接続線は非常に脆く、破損や破壊を特に受けやすい。

ける方法を提供する。その上に後続の層が被覆される実質的に平坦な表面を提供 することにより、先行技術によって経験された、半導体サブストレート上の平坦 でない表面から由来する問題は解消され得る。特に、脆い金属化層の形成におい て遭遇する問題は、減少または解消され得る。

１１東」東 この発明は、集積回路サブストレート上に垂直に間隔をあけた領域を形成するた めの方法を提供する。特に、この方法は中間層の下に埋込まれたサブストレート 上の領域とフォトレジストマスクとの適正な水平整列を許す。この方法は、通常 、可視の凹部を規定するためにサブストレートをエツチングすることによる、サ ブストレートの不活性領域上への整列マークの形成に依存する。サブストレート 上への能動領域の形成は、表面の側面に影響しない技術を用いて実行される。し たがって、たとえばエピタキシャル層などのサブストレートの上に後続の層が形 成されるとき、その結果生じる表面は、最初にサブストレートに形成された整列 マークに対応する凹部または凹みを例外として実質的に平坦である。これらの整 列マークは次に、持にエピタキシャル署上に能動領域を形成するのに用いられる フォトレジストマスクを通正に位置づけるのに用いられてもよい。

整列マークは、従来の半導体処理技術な新規な様態で採用することによって形成 されてもよい。サブストレート上のドープされた、または能動領域の形成に先立 って、二酸化シリコンマスキング層が形成される。マスキング層はそれから、ド ープされた領域の所望のパターンに対応する穴と同様に、サブストレートの非能 ｖＪ領戚上に形成された１つまたは２つ以上の整列マーク穴を含む、予め定めら れたパターンにエッチされる。しかしながら下に横たわるサブストレートをｉ出 する前に、二酸化シリコンエッチが停止され、フォトレジスト層がマスキング警 の上に被覆されて、一部が完成したパターンを覆う。フォトレジスト層は、それ から整列マーク穴だけで露出され、かつ川縁される。整列穴の中に残っている二 酸化シリコンは取除かれ、下に横たわるサブストレートは、サブストレートに凹 部を形成するためにエッチされる。次にフォトレジストは取除かれることができ 、かつ、サブストレートの残りは不望のドープされた領域を形成するよう処理さ れる。

図面の簡単な説明 第１図ないし第９図は、この発明に従って、サブストレート内に整列マークを形 成するための処理工程を図示している。

好ましい実施例の説明 この発明は、シリコンサブストレートおよび上に横たわるエピタキシャル層内に 能動領域が形成される、半導体製作の最初の段階中に、特別な用法を供給する。

このような能動領域はトランジスタ、ダイオード、抵抗器およびその類似物を含 み、それらは集積回路の表面上の、予め定められたアレイに配置されている。ア レイは３次元で、通常、サブストレート上の種々のドープされた、あるいは能ｖ Ｊ領領域、上に横たわるエピタキシャル層の対応領域に整列する必要がある。こ の発明は以下に述べるように、サブストレート表面の残存を実質的に平坦に残す 一方で、サブストレート上に可視の凹部を設けることによって、このような整列 を可能にする。

この発明の方法は、製作される集積回路のためのシリコンサブストレートを規定 する、従来のシリコンウェハ１０から始まる。二酸化シリコン層１２は、典型的 には高温の酸化雰囲気中でのサブストレートの高温酸化によって、サブストレー ト１０の上に形成される。二酸化シリコン１の厚さは臨界的でなく、典型的には ｓ、ｏｏｏないし１６゜０００オングストロームの範囲である。これに代えて二 酸化シリコン層は化学的気相成長（ＣＶＤ）によって形成されることもできる。

両者の方法はこの技術においては公知であり、ざらに説明される必要はない。

フォトレジストＩ！！１４（第２図）は従来の方法で二酸化シリコン層１２を被 覆する。典型的には、フォトレジストの酸素への付着を促進するために、表面に ヘキサメチル−ジシラザンのようなプライマが適用される。フォトレジストは、 液体として通用され、典型的には５．０００ないし１０．０００オングストロー ムの範囲の平均した厚さに引延ばされる。被覆の後、ウェハは映像化に先立って ソフトベークされる。

映像化は、フォトレジストｌ１２１４に予め定められたパターンを規定する、従 来の方法で実行される。そのパターンは、集積回路の能動領域を形成するために ドープされるサブストレート１０上の領域に対応する開口部１６を含むであろう 。パターンはさらに、以下に詳細に説明するように、サブストレート内の整列マ ークを規定するのに用いられるであろう１つまたは２つ以上の穴１８を含むであ ろう。層１４はマスクを通して放射源に露出され、かつ現像される。

いた従来の方法でエッチされる。エツチングの工程は、酸化物層１２の厚みの、 およそ６０％ないし８０％、通常は約７０％が除去されるように選ばれた時間、 実行される。

以下に説明されるように、特に、もし整列マークの形成にエッチ液が用いられて いるならば、シリコン界面までの酸化物の除去より先にエッチを停止することが 重要である。

残りの二酸化シリコンは、もし、フォトレジストがシリコンエッチの間に破損し た場合、穴２０の下のシリコンを保護するであろう。エツチングの後、ウェハは 第３図に示されるように現われるであろう。穴２０は、フォトレジスト層１４内 の穴１６に対応する酸化物内に形成されており、一方で整列穴１８に対応する酸 化物内に同様の穴２２が形成される。

第４図に示されるように、次に第２の７オトレジスト鳴２４が、ウェハ上に適用 される。フォトレジストは、ウェハの全表面を被覆し、かつ先のエツチング段階 で形成された穴２０と２２を満す。このように、サブストレート１０上に能動の 、ドープされた領域を規定するであろう穴２０は、以下に説明されるように、整 列マークの形成の間、保護される。

整列マークを形成するために、フォトレジスト層２４は、整列マークだけを露出 するマスクを通して露出され、結果として現像の後フォトレジストは整列マーク 穴２２から除去される。典型的には、整列マークマスクは、大きくなり、そのた め、第２のフォトレジスト！２４内に形成される穴２６は、第１のフォトレジス ト層１４に形成される穴１８より大きい。太き（された穴２６は、フォトレジス トが整列マーク穴２２から完全に取除かれることを確実にする。

第６図に移って、整列マーク穴２２に残っている二酸化シリコンは、従来の二酸 化シリコンエッチによって除去される。このようなエツチングは前に述べられた ように！！！衝弗化水素酸あるいはプラズマエッチによって達成される。

二酸化シリコンがシリコン界面まで除去された後、サブストレート１ｏに凹部２ ８を規定するためにシリコンエッチを実行することが必要である。凹部２８は、 上に横たわるエピタキシャル層上の能ｖＪ領領域形成を整列させるための、次の 処理段階で用いられる整列マークを規定する。凹部は、たとえば弗化水素酸およ び硝酸の緩衝溶液あるいは、プラズマエッチのような、どのような従来のシリコ ンエッチ液を用いて形成されてもよい。

形成される凹部の深さは非臨界的である。ただ、それが付着された後でエピタキ シ？Ａ／＠に可視の凹部を形成する十分な段階が造られることが必要である。通 常、凹部２８は約１．０００ないし４．０００オングストロームの範囲の深さと 、約１０ないし２５ミクロンの水平寸法を有する。

凹部２８の形成の後、ウェハは穴２０に所望の能動領域を形成するために処理さ れるであろう。シリコンエッチの後、残ったフォトレジストは、従来の溶剤を用 いてウェハから除去され、かつ穴２０の中に残った二酸化シリコンは、従来の酸 化エッチ液を用いて除去されるであろう。穴２０内にシリコン界面が露出された 後、（第８図に図示されるように）シリコンサブストレートは、シリコン表面の 酸化を防ぐために、緩慢な酸化条件（たとえば、９９％Ｎｚ−１％０２）の下で 固体状態拡散によって、不純物がドープされることもできる。このような酸化は 、次の処理のために所望される、サブストレート１０上の実質的に平坦な表面を 妨害するであろう。それに代わる方法として、ドーパントは、非酸化的条件の下 でイオン注入によって導入されてもよい。

所望のドープされた領域が、サブストレー）−１０上に形成された後、二酸化シ リコン層１２は取除かれ、従来の技術によってエピタキシャル―が付着されるだ ろう。エピタキシャル層３０は、サブストレート１０の中で、下に横たわる凹部 ２８の結果形成する凹部３２を例外として、実質的に平坦な表面を有するであろ う。特に、サブストレート１０のドープされた領域３４の上に横たわるエピタキ シャル層３０の領域は、実質的に平坦である。エピタキシャル層３０に能ｖＪ領 領域形成するために用いられるマスクの整列は、凹部３２を！！準にしてなしと げられる。

前記の発明は、理解の明解さの目的のために、図示および例示の方法によって、 いくらかの細部について説明されたが、成る変更および修正が、添付された請求 の範囲の範囲内で実行され得ることが明らかであろう。

ＦＩＧ、２゜ ＦＩＧ、Ｊ。

ＦＩＧ、４゜ ＦＩＧ、５゜ ＦＩＧ、６゜ 、ＦＩＧ、−Ｋ ＦＩＧ、−８゜ 国際調量報告 特五■胚１−５０１４８３　（５）

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．マスクの整列を容易にするために、集積回路にマークを付ける方法であって 、次の段階、すなわち：（ａ）サブストレート上への二酸化シリコン層を形成す る段階と； （ｂ）前記二酸化シリコン層への予め決定されたパターンのエッチングの段階で あって、前記パターンが、サブストレートの非能動領域の上に形成された１つま たは２つ以上の整列マーク穴を含む段階と； （ｃ）下に横たわるサブストレートを露出する前に、段階（ｂ）のエッチを停止 する段階と：（ｄ）段階（ｂ）で形成されたパターンを満すために二酸化シリコ ン層上にフォトレジストを付着する段階と；（ｅ）整列マーク穴のみからフォト レジストを除去するために、フォトレジスト層を露出および現像する段階と；（ ｆ）整列マークから、残りの二酸化シリコンを除去するために、および、さらに サブストレート内に凹部を形成するためにサブストレートをエッチングする段階 であって、それによってサブストレート表面の残りが実質的に平坦である一方で 、凹部が次に付着される層の能動領域の整列に使用し得るようにする段階とを含 む方法。
2. ２．段階（ｂ）におけるパターンが、二酸化シリコン層上にフォトレジストの層 を付着し、フォトレジストを予め定められたパターンで露出および現像し、緩働 弗化水素酸でエッチングすることによってエッチされる請求の範囲第１項に記載 の方法。
3. ３．段階（ｂ）のエッチングが約７０％の二酸化シリコンが除去された後に停止 される、請求の範囲第１項に記載の方法。
4. ４．残りの二酸化シリコンが緩働弗化水素酸のエッチングによって除去され、か つ凹部が弗化水素酸および硝酸の緩働溶液かまたは、プラズマエッチングによっ てサブストレートに形成される、請求の範囲第１項に記載の方法。
5. ５．集積回路サブストレートに、垂直に間隔をあけた領域を形成する方法であっ て、 （ａ）サブストレートの非能動領域に凹部を形成し、前記凹部は整列マークを規 定しているような段階と、；（ｂ）整列マークに関連した予め規定されたパター ンに位置決めされた、ドーブされた領域のアレイを形成する段階であって、その 中で、段階（ａ）と段階（ｂ）とは、予め定められたオーダにおいてサブストレ ートの表面を整列マークとは異なって、実質的に平坦に残すような条件のもとで 行なわれるような段階と； （ｃ）サブストレート上にエピタキシャル層を付着し、それによって、エピタキ シャル層の表面が整列マークを例外として実質的に平坦である段階と； （ｄ）エピタキシャル層上にドーブされた領域のアレイを形成し、そこではアレ イの位置が整列マークを参照して決定される段階とを含む方法。
6. ６．サブストレート上に二酸化シリコン層を付着し、二酸化シリコン層における 整列マークの所望の位置に穴をエッチングし、その後で二酸化シリコン層を介し て穴に凹部をエッチングすることによって、凹部が形成される、請求の範囲第５ 項に記載の方法。
7. ７．二酸化シリコン層が、整列マークと同様に、サブストレート上にドーブされ た領域のアレイを規定するようにパターン化される、請求の範囲第６項に記載の 方法。