TW546720B - Method for evaluating dependence of properties of semiconductor substrate on plane orientation and semiconductor device using the same - Google Patents

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546720 五、發明説明（ 發明背景 l發明領域 本發明涉及一種用LV上卫7 丄丄 附性質(以下η「彳估在平面定向上半導體基板之依 之半^壯番為平面定向依附性」）之方法及使用該方法 之牛導體裝置。 2.先前技藝說明 二亥千面定向在結晶半導體(例如’矽等)基板的物理性質 :要的因f，該物理性質還包括熱氧化速率、钱刻速 率，電子遷移率等等。特料，平面定向對熱氧化速率有 μ的3 &就疋，在矽基板表面上所形成的熱氧化膜 的生長^熱氧化速率在具有平面定向（_㈣基板表面 上速度取k ’在具有平面定向（111)的表面上速度較快，在 具有平面疋向⑴0)的表面上速度又更快一些。因此，埶氧 化膜的厚度是不平均 =的’除非他們在表面上形成具有相同 的平面定向。 假使閘氧化膜只在例如像已知的M0SFET的石夕晶圓表面 上形成’貝I]沒有問題。但是，重要的是，取得一裝置有均 句厚度的閘氧化膜，其中該閘氧化膜是以三度空間排列， 例如，如圖16所示的渠型垂直電力m〇sfe丁。因此，為了要 避免”電質電壓減少的區域，藉由思考基板上元件(晶片)的 配置’嘗試匹配該閘氧化膜上所形成的所有平面定向區域 (請參閱日本未審查專利申請案號第hei 1〇_15481〇)。 從以上所了角早’重要的是在製造裝置之前，決定基板它 本身的平面定向並評估平面定向依附性。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 546720

傳統上常用料估基板的平面定向依附性的方法之一如 下所7Γ *有不同平面定向的晶圓，藉由切割具有各種不 同平面定向的矽結晶塊來加以製造。這些晶圓實際上分別 經過缝化，^平面定向依附性由熱氧化速率來評估。 但是’此-種方法導致問題發生，雜質濃度或類似方面 未超過規定，❻是在許多結晶塊中互有差異。這導致不同 的熱氧化速率’因，該方法在評估平面定向依附性時相 當不精確。 決定基板平面定向的另一種傳統常用方法如下所述。在 製造半導體裝置時，預先形成一用於遮罩對準的參考圖案 ，然後，一用於光罩對準的標誌圖案匹配到該參考圖案。 參考圖案以晶圓的定向平面或凹口 (v_形缺口在矽晶圓的外 部周邊區段上形成）為基礎而形成。所形成的定向平面或凹 口 ’在製造晶圓時沿著晶體定向切割晶圓的外部周邊區段 的一部份，提供一標稱參考平面。 在具有平面（1 〇〇)的矽晶圓上所形成的定向平面，提供一 標稱平面（1 10)。在矽晶圓的平面（1〇〇)和定向平面（丨1〇)之間 的邊緣，例如，轉角處，有定向 < 丨i 0>。該定向通常相對於 真正的晶體定向大約有正負2度誤差。 換句話說’即使定向平面精確地與光罩的標誌圖案在位 置上對準’光罩對準的標誌圖案和真正的晶體定向之間， 實際上仍會發生最大2。的偏向。因此，基板的平面定向無 法精確地決定’因為偏向量會隨著不同的矽晶圓而改變。 為了要消除這類位置偏向，日本未審查專利出版號碼第 -6 - 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 546720 A7 ----^___ 五、發明説明（3 ) '—^^ HEI 7(1995)-283 1 17，揭露一種光罩對準方法，用於決定具 有高精確度的矽晶圓晶體圖形參考定向。 /、 ^ ^ 1 J k種方法不使用 定向平面的切割線當做晶體定向對準的灸 >可，但疋使用另 一種裝置。該方法將參照圖17來加以解釋。 百先，一氧化矽膜72在具有平面（100)的矽晶圓上形成， 當做一蝕刻遮罩層。然後，兩個圓形開口 7〇和71在氧化矽 膜72上形成，其位置彼此分隔開。圓形開口 7〇和7丨形成， 以致於連接開口 70和71中心的直線，大約與顯示矽晶圓標 稱定向<110>的定向平面平行。 其後，產生的矽晶圓利用例如像氫氧化鉀（K0H)溶液的 鹼性溶液進行等向蝕刻。藉此，矽晶圓從氧化矽膜上的 圓形開口 70和7 1開始蝕刻，所以當在矽晶圓的表面上形成 中心時，每一蝕刻凹坑74和75都具有包含圓形開口 7〇或？1 的正方形金字塔形狀（圖17(a))。這些蝕刻凹坑74和乃均是 正方形’在石夕晶圓的表面上具有定向<11 〇>的四邊。 隨後，準備一光罩78以取得矽晶圓真正的定向<n〇>。 提供一光罩78，如圖17(b)所示，具有一正方形視窗”和 一矩形視窗77，排列如下所示，提供一標誌線用於光罩 對準：視窗76和77像開口 70和71 —樣彼此隔開，且彼此 平行。視窗76和77較短的一邊，比钱刻凹坑74和75的同 一側邊要短。 光罩78排列在矽晶圓上而且對準，該晶圓上有蝕刻凹坑 74和75在其上。如圖17(c)所示，執行對準，以便蝕刻凹坑 74和75的側邊與視窗76和77的侧邊平行。這導欵遮罩對準 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 546720

的標諸線 <110> 〇 V向參考數字80所指示的矽晶圓的真正定向 〜、 法中即使朝向定向<110>的表面，藉由使用鹼 广液的等向蝕刻亚藉此光罩處於正確的位置，相對於圓 形開口 70和71在氧化矽膜72上製造出來，但只有在相對於 位置對準圖幸而t为料、、隹 , 来，、 八〇為對準，也就是，圓形開口 70和71。這 類對準不是正確，相對於評估平面定向依附性的圖案 或實際裝置的圖亲，达士 + 累，、中在考慮到母次都會不同的矽晶圓 潛在的變形或翹曲時(依矽結晶塊而改變），平面定向必須要 匹配。換句話說，此一種方法的光罩僅以間接方式對 上述程序所取得的晶圓，不能夠應用到一平面定向評估 圖案或-實際的裝置。因為’當具有平面(1〇〇)的石夕晶圓在 氫氧化鉀(随)溶液中姓刻的時候，具有平面(m)的表面 仍保持原狀’因為在平面⑴υ上分解速率非常慢。因此， 在矽晶圓上形成的蝕刻凹坑，具有角度大約為55。的形溝 渠。該蝕刻凹坑特別是在製造上述渠型垂直電力M0SFE^時 ’不能夠應用到溝渠-形成程序。 為了要在矽晶圓上形成一具有垂直側壁的渠形蝕刻凹坑 ，必須使用具有定向（1丨0)表面的特殊矽晶圓。要將這類特 別的矽晶圓應用到具有平面（100)的主要矽晶圓所建立的流 程’是相當困難的。 在這類環境之下，存在一種需求，希望能有一種技術， 能夠精確且容易地決定一或多個基板的平面定向，並以單 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 5 五、發明説明（ -程序評估在平面定向上基板的依附性質。 發明概要 本發明提供一種用以評估半導 之方法，包括： 基板之平面定向依附性 罩在-具有平面定向_)的半導體基板上，形成—硬式遮 利用硬式料料料，以料向性的以㈣該 體基板，以取得朝向特定晶體定向的表面；以及 藉由使用至少-部份以特定晶體定向為走向的表面 估一半導體基板的平面定向依附性質。 、 另外’本發明提供所生產的半導體裝置，使用 晶體疋向的半導體基板表面，當作晶體圖形參考定向，、= 表面係藉由以非等向性方式㈣具有平面定向（⑽）半導= 基板而取得。 而且，本發明提供一種對準光罩的方法，包括： 罩在-具有平面定向_)的半導體基板上，形成—硬式遮 利用硬式遮罩作為遮罩，以非等向性的方式名虫刻該半導 體基板，以取得具有朝向特定晶體定向表面的支柱或溝準 ;以及 /' 使用所取得的支柱或溝渠的表面當作參考圖案來對準光 罩。 藉由以下的詳細說明將可迅速了解本發明的這些與其他 目的。但是，應瞭解到，詳細的描述和特定的範例，在指 -9 - 本紙張尺度適用巾國S家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)一 ------ 546720 A7

出本灰月的車乂佳具體實施例的時候，只以圖例方式提供， 疋對热心本技藝的專家而言，從這些詳細描述中，可瞭 、】本^月有各種不同的變更和修改而仍不脫本發明的浐 神和範鳴。 圖式簡單說明 圖1疋一半辱體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯示用於 評估根曰據本發明的平面定向之方法的具體實施例； 上圖2疋-半導體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯示用於 評估根據本發明的平面定向之方法的具體實施例； 上圖3是一半導體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯示用於 評估根據本發明的平面定向之方法的具體實施例； 圖⑷至4(b)疋一半導體裝置的必要部份的概要剖面圖， 』不用於。平估根據本發明的平面定向之方法的具體實施例 ’、中圖4(b)是沿著圖4⑷χΐ - χι，線的剖面圖切面； 圖5(a)至5(c)疋一半導體裝置的必要部份的概要剖面圖， 颁不用於δ平估根據本發明的平面定向之方法的具體實施例 八:圖5(b)疋沿著圖5(a)xi_ χι，線的剖面圖切面，圖5(。) 疋沿著圖5(a)X2_ X2,線的剖面圖切面； ▲圖6是一半導體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯示用於 評估根據本發明的平面“之方法的另—具體實施例； 圖7是一半導體裝置的必要部份的概要剖面圖’顯示用於 評估根據本發明的平面定向之方法的另_具體實施例； 圖8⑷至8(c)是-半導體裝置的必要部份的概要剖面圖， 顯示用於評估根據本發明的平面定向之方法的另一具體實 -10-

546720 五、發明説明（7 施例，其中圖8⑻是沿著圖8(a)X3_ χ3,線的剖 圖8⑷是沿著圖8⑷Χ2_Χ2，線的剖面圖切面； 面 圖9⑷至9(c)是平面圖，用於解釋一種根據本發明— 石夕晶圓和一光罩的方法； 圖10是-半導體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯 於評估根據本發明的平面定向之方法的又—具體實施例： 圖11是-半導體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯示用 於評估根據本發明的平面定向之方法的又—具體實施例； 圖12⑷至12⑷是一半導體裝置的必要部份的概要剖面 圖，顯示用於評估根據本發明的平φ定向之方法的具體 實施例’其中圖叫）是沿著圖12⑷Χ4·Χ4，線的剖面圖切 圖 面’以及圖12((〇和12⑷是沿著圖12(a)X5-X5，線的剖面 切面； 用 圖13是一半導體裝置的必要部份的概要剖面圖，顯示 於評估根據本發明的平面定向之方法的又—具體實施例； 圖 據 圖14(a)至14(b)是-半導體裝置的必要部份的概要剖面 ，顯示用於評估根據本發明的平面定向之方法的具體實 例’其中圖Wb)是沿著圖14⑷Χ6_ χ6，線的剖面圖切面广 圖15(a)至15(b)是一半導體基板的平面圖，用於一種根 本發明§平估半導體基板平面定向之方法； 圖16是一剖面圖，顯示傳統半導體裝置的結構；以及 圖17(a)至17(c)用於解釋傳統用來對準光罩與矽晶圓的 種方法。 較佳具體實施例詳細說明 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) -11 . 8 五、發明説明（ •在本％明中’首先一硬式遮罩在具有平面定向（⑽）的半 導體基板上形成。 用：本發明的半導體基板，較好具有一個菱形晶體結構 、:這是因為根據實驗已確認利用具有菱形晶體結構的矽材 j可取知稍後將述及的效果。這效果也可以由具有相同 曼形晶體結構的材料所達到，除了㊉之外還包括像錯、鑽 該半導體基板具有-雜質擴散層，或具有m長的石夕 膜。另外，它具有_在5⑴基板表面上蠢晶生長㈣膜，或 者具有在一當作S0I基板的膜絕緣上蟲晶生長的矽膜。該半 導體基板也可具有一定向平面或凹口。 ，式遮罩的形狀可以是圓形、#圓形或對稱多邊形，較 好是-圓形對稱多邊形。例^稱多邊形可以是一八邊 ，、正方形、矩形或類似事物。硬式遮罩在大小方面可以 是數nm到數，（直徑、邊長、冑角線長度等）。當硬式遮罩 有這類形狀的時候，接下來的飯刻就可以均句而且有效地 執U °也可以使用—硬式遮罩’該遮罩具有如上所述的圓 形或對稱多邊形的視窗（在大小方面數^^到數。 該硬式遮罩可由多層膜的氧切膜和非晶性的⑪膜所组 成，單一氧化矽膜或單一非晶性的矽膜均可。不是由半導 體基板（例如，矽基板）的反應離子蝕刻所蝕刻或者蝕刻率比 半導體基板要慢的任何材料’都可以作為硬式遮罩。這類 材料的範例包括單一氮化矽膜或包含氮化矽膜的多層膜。 然後利用硬式遮罩作為遮罩 以非等向性的方式蝕刻該 9 五、發明説明（ 半導體基板，以取得朝向特定晶體定向的表面。 當一半導體（例如，石夕）支枉或溝渠形成的時候，非等向 性钱刻較好的钱刻量是取得至少數倍於該硬式遮草大小的 深度。這類鞋刻量確定平面⑽)在支柱或溝渠的較低區段 出現’以便該較低區段形成實質上的稜柱（以下簡稱為棱幻 。因此’其表面上有平面⑽)的稜柱或溝渠，可以確實地 用於平面定向的評估。 例如’圓形點圖案的硬式遮罩在具有平面⑽）的石夕基板 上形成’然後’-圓柱形时柱由反應離子則形成。該 矽柱有圓筒形的形狀’根據該硬式遮罩的形狀，本例中的 钱刻量相當小。另-方面，當飯刻量增加時，平面(100)在 支柱的較低區段出現，形成稜柱。 因此，朝向特定晶體定向的表面，是一具有平面（⑽）的 表面。這是因為，如果朝向特定晶體定向的表面有平面 _) ’例如’如果所使用的稜柱，其中平面（1⑻）在它的表 面上出現，稜柱的角會對應到平面（110)。這在評估半導體 基板的特性平面定向依附性質時是很有用白勺，可以同時而 且容易地在具有平面(100)的表面和具有平面⑴0)的表面上 觀察到。 但是，其他平面定向可藉由設定钱刻法和狀況來提供。 一接下來’平面定向依附性藉由至少一部份朝向特定晶體 定向的表面來加以評估。 」匕處的"平面定向依附性"代表半導體基板的物理性質隨 考平面定向而改變。例b ’熱氡化速率、钱刻的速率'電 本紙張尺度適用巾s國家標準(CNS) A4規格(21GX297公爱) -13- 546720 A7

子遷移率和類似事物 改變。 由平面定向定義並且根據平面定向 表面定向依附性評估的執 啊例如，可藉由在 # 稜柱上形成一熱氧化膜，1 又、、 — “中具有平面（1 〇〇)的表面出現， 並觀祭到熱氧化膜。因此 口此，熱乳化膜在具有平面（1〇 面和具有平面⑴0)的表面增，同時而且很容易地觀寧 到，藉此料與熱氧化特性有關的平面定向依附性。，、 根據本發明的評估方法 /ίΓ可以執仃在平面定向上基板依

附性質的晶圓評估，該彳生冑I "旺負又到物理因素的影響，例如像 雜質内容的變動或偏向、a卿π、广—& < 日日脰瑕疲岔度和類似事物、變形 、翹曲等’隨晶圓而有所不同。 本發明半導體裝置的贺4方、、木 π衣k方法 至少使用一部份朝向特 定晶體定向的表面，當作特^的晶體參考定向或晶體圖形 參考定向，更特定言之，藉由使用稜柱或溝渠，其中具有 平面（100)的表面出現當做光罩對準的參考，以精確地決定 晶圓晶體圖形的參考定向。 备具有圓孔圖案的硬式遮罩，在具有平面（100)的半導體 基板上形成的時候，藉由執行反應離子蝕刻，可形成一圓 筒形的溝渠。當蝕刻量增加，朝向特定晶體定向的表面在 溝渠的較低區段出現，藉此變成一稜柱形。在渾渠上方區 段的圓筒形溝渠區域由例如，已知的化學機械研磨（CMp)加 以移除’藉此易於應用一裝置和具有彼此匹配的平面定向 之渠形，可在自我對準時獲得。 具有平面（100)表面的稜柱形矽柱或溝渠也可作為半導體 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董)

裝 訂

五、發明説明（η 裝置 並且’當朝向特定晶 半導體基板中形成何體基板表面，是在該 半導體裝置的-部份，例如作=，該支柱或溝渠可作為 質擴散層等)，溝渠裝置絕緣區；等區。(一通道、S/D區域、雜 本發明的另一方面，早、 如，哼方法勺括 要提供一種對準光罩的方法。例 。亥方法包括以下步驟··在一 例 體基板上，形成一硬式遮 用=面:向_)的半導 非等向性的方式钱刻該半導…罩作為遮罩’以 晶體定向的表面的支柱4=板，韓得具有朝向待定 溝％的表面當作參考圖案來對準光罩。 或 泪\了要^行上述方法，獲得具有稜柱形的兩個支柱或溝 曰辨A h Μ主 荨向性的蝕刻，具有朝向特定 曰曰體疋向的表面。該兩個支柱或溝渠彼此分開。 使用本發明的光罩有—^ ^ ^ Η…入圖案具有彼此有間隔隔 開的爾諸。該兩個標該較好是平行的，且每一個都且 有兩組平行的邊。該光罩藉由將光罩標誌的邊放置在與支 柱或溝渠的邊平行的位置’來加以對準。ϋ此，連接光罩 兩個標諸中心的-條線或是與標錄邊平行的一條線，指出 晶體圖形參考定向’也就是’精相特定晶體定向。 >在下文中參考附圖所解釋的是本發明方法的較佳具體實 靶例，泫方法用於評估根據平面定向依 法所製造之半導體裝置。 及本… 圖15⑷顯示單-傳導型砍基板1()的平面圖，圖i5(b)顯示 546720 A7

裝 訂

威 546720 13 五、發明説明（ 可用來非等向性蝕刻矽基板10的氣體範例包括氯氣（ci2) 、漬化氮氣（HBr)、氧氣（〇2)或這些氣體之混合物。 假使使用非等向性蝕刻法所蝕刻的矽基板1〇的深度，相 對於光罩的大小並不深，所形成的矽柱會具有與光罩形狀 相同的形狀。明確地說’在使用圓形遮罩肖，所形成的石夕 柱變成-圓形的圓柱體，&圖4(b)所示（圖4(b)顯示沿著圖 4(a)Xl-Xl’線段的橫切面）。 但是，假使矽基板10相對於遮罩大小非等向性蝕刻地夠 深（圖5(a))，特別是，假使光阻14是具有200 nm直徑的圓形 圖案’亚且非等向性蝕刻的深度達到約2〇〇〇 ，即使使用 圓$圖案的硬式遮罩’仍會如圖5⑷所示在石夕柱的較低區段 出現類似像稜柱一樣的形狀（圖5(c)顯示沿著圖5⑷χ2_χ2， 線段的剖面圖切面）。 里由次月如下。當矽基板由反應離子蝕刻進行蝕刻的時 候，反應C1基藉由離子碰撞與矽原子結合，藉此製造具有 低氣壓的氯化石夕（Slcl4)。因此，上述的反應钱刻在^面 (1 〇〇)的表面上加速，在蝕刻程序中原子密度為最大。 每一稜柱形石夕柱的纟面都朝向平面（100)，@時稜柱的每 個角都對應到平面⑴0)。因此，利用上述程序自我對準無 偏向地形成具有表面朝向特定晶體定向的矽柱。 範例2 接下來，圖6至8說明一特定的具體實施例，其中具有朝 向特定晶體定向表面的石夕柱’用來評估所形成之熱氧化膜 上的平面定向依附性。 本紙張尺度“中_家標準_) A4規格(—_挪公着） -17- 五、發明説明（14 在稜柱形矽柱上形成一熱氧化膜15(圖6)之前，根據需要 ’先移除氧化碎膜1 1和非晶性石夕膜1 2(此一具體實施例顯示 該膜已移除的情況）。然後，氧化矽膜16嵌入在支柱之間Z 空間内（圖7)。其後，產生的半導體基板藉著已知的化學機 械研磨技術（CMP)從上層表面研磨，而且藉此在支柱側:上 形成的熱氧化膜15的區段曝露出來（圖8(a))。 稜柱形矽柱的某一區段的邊和角從頂端利用例如，一掃 描電子顯微鏡（SEM)加以觀察。藉著這種觀察，在平^ (1〇〇)表面以及在平面（110)表面上形成的氧化矽膜，可以很 谷易地而且同時地加以觀察（圖8(b))。 =於一稜柱形矽柱至少有四邊和四角，可在短時間内 取传夺多範例，用以使用統計技術評估有關氧化矽膜的 熱氧化的平面定向依附性。因此，可獲得高度可靠 量結果。 /' 與熱氧化有關的平面定向依附性，可藉由觀察處於由朝 向平面⑽）的表面所；t義的實質稜柱形狀態中之支柱，如 圖8(b)所示，或是藉由觀察處於具有朝向—部份側面上的平 面(100)之表面狀態中之圓柱形矽柱，如圖8⑷所示 以評估。 範例3 具有朝向特定晶體定向表面的發柱，藉由反應離子 法’可用於光㈣準的參考’以精確地決定⑪晶 圖形參考定向’例如像平面定向參考圖案，即可利用傳； 的等向蝕刻和鹼性溶液來形成。 X 297公釐） 本紙張尺度適用中國國家標準 -18- 546720

在下文中對圖9(a)到9(c)的解釋是一具體實施例，其中矽 柱作為在矽基板上的特定平面定向參考圖案。 "先兩個石夕柱1 0，母一支柱都具有朝向平面（1 〇 〇)的表 面，以彼此有間隔的方式形成。每個支柱的上方區段視需 要藉由CMP技術移除，以致朝向平面（1〇〇)的矽柱1〇的側面 可以從頂端表面加以確認（圖9(a))。

Ik後，光阻圖案1 9，具有一正方形視窗和一長方形視 窗像該兩個矽柱一樣彼此隔開，在矽基板上對準及排列方 式為：矽柱ίο的每一側與視窗的每一側平行（圖9(b))。藉此 光罩的位置對準標遠線指示石夕晶圓真正的方向< 1 9(c))。 。 當矽柱藉由反應離子蝕刻形成平面定向參考圖案的時候 ，以淺溝渠絕緣法所形成的元件隔絕區域同時在矽晶圓上 形成，不必以鹼性溶液執行等向蝕刻，藉此減少製造步驟 的數目。 範例4 可形成具有朝向特定晶體定向表面的一矽渠。矽渠的一 特定製造範例將參考圖1 〇至14加以解釋。 首先，當需求增加時，一熱氧化膜（未顯示）會在具有平 面（100)的矽基板10表面上形成，當做襯墊氧化膜，其厚度 約11 nm。其後，先沉積氧化矽膜n，然後，沉積非晶:二 矽膜12。該程序到目前為止與範例丨（圖1到5)相同。 隨後’硬式遮罩由反應離子姓刻法進行餘刻，方式與先 前範例相同，利用具有一圓形開口的光阻圖案（圓孔圖案口4 _19_ 本紙張尺度適用中® ®家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ~ --- 546720 A7 --------B7 · 五、發明説明（16 ) - i用於與石夕基板10相關的遮罩（圖10)。其後，光阻圖案17進 订灰化’而且所產生的基板接受氟化氫⑽)溶液的後製處 理（圖11)。執行非等向性的钱刻，以致石夕基板1〇的深度相對 於、罩的大小(孔)夠大。藉此，具有朝向特定晶體定向表面 的矽渠，在支柱的下方區段形成（圖12(a))。 圖12(b)顯示沿著ffil2⑷χ4·χ4，線的剖面圖切面，以及 圖12(〇和12⑷顯示沿著圖12⑷χ5-χ5，線的剖面圖切面。圖 剛顯示定向表面是平面（⑽）的案例，同時圖剛顯示定 向表面是平面（11〇)的案例。 假使在具有平面（1〇〇)的表面上，藉由反應離子姓刻法的 钱刻速率，比在具有平面门〗… 令十囱（1 10)的表面上來得快，則當進行 蝕刻時平面（100)會出現。 -氧化矽膜18，例如’視需要沉積數次，以嵌入矽準。 然後，該氧切膜職據對平面化的需要向回㈣（圖13)。 錢’-上方的圓形溝渠區域以CMp技術移除，而且另外 ，氧化矽膜16選擇性地加以移除。 ^ ^ H此，具有匹配平面定 向的稜柱形矽渠可以自我對進的 双奵+的方式實現（圖14(a))。 假使平面定向中稜柱形矽準 木的側面朝向平面（100)(圖 14(b))，相對於具有平面 (〇 〇)表面的矽基板形成的溝渠之 底部表面也是平面（100)的表面。. 、k成δ亥溝渠的所有内表 面都是平面（100)，這意謂溝準的 再木的所有内部表面都是自我對 準彼此匹配該平面（100)，不雲一 )+而要執订特別的位置對準。 如果上述技術應用到例如，一泪 木型垂直電力MOSFET或 由曰本專利案號第2877462 # 一 所揭路的記憶體單元，則在矽渠 -20- 546720 五、發明説明（ 的閑氧化膜，其彼此匹配的平面定向，具有一致 的厚度。IS· + i 从 3匕，有高效能的裝置，其中避免較低介電•雷 壓區域的屮王丨电貝 的出現，可精確地且容易地製造出來， 雜的位置對準。 个钒仃後 使用氧化率最慢的平面（1〇〇)，可提高形 的可控制性。 乂虱化膜 氧i化碎膜1 6和1 §久犯士、αο 布Μ 口了形成早膜的多晶矽膜、氮化矽膜 “或是相關的多層膜。任何的材料，如果可嵌準咬 支柱間的空間，都可使用。 屏木或 假使具有朝向特；^0體定向表面㈣柱或 估平面定向依附性或當作一裝置，它可能會犧牲以進= :’然後’在移除所形成的防钱消耗氧化膜之後再加以使 本發明的具體實施例代表該稜柱形矽柱用來評估平面定 向JL作為形成熱氧化膜時的平面定向參考圖案，以及 表該棱柱形矽渠作為一種裝置使用。 該稜柱形石夕柱本身可用來作為一種裝置，或是該稜柱形 石夕渠可用來評估平面定向並作為形成熱氧化膜時的平面定 向參考圖t。這些僅是範例，其中朝向特定晶體^向的表 面應用到石夕的平面定向评估’或應用到利用； 性的裝置製法。 附 根據本發明’至少—或多個平面⑼可同時且容易地在 相同的晶fi]上進行評估，而且可獲得高精確的評估結果’ 理論上不會導致偏向。 -21 -

546720 A7 -----------B7 五、發明説明（18 ) 可 體 置 、而且，具有彼此完全匹配的平面定向之溝渠或支杈， ::很奋易地製造出來。因此，可獲得一高度可靠的半導 衣置《中’肖除了匹配平面定向的麻煩程序，也避免壯 性質的偏向。 衣 月確地。兒，根據本發明，一或多個平面定向，也就曰 可以精確且容易地評估在一半導體晶圓上與一或多個二 有關的平面定向依附性。 貝 此外，用於取得晶體圖形參考定向的圖案，可以在 平面（100)的半導體晶圓上製造出來。 /、虿 此外’ f其平面定向依附性經過評估的晶圓應用於一 置時，可以自我對準的方式，獲得呈 衣 k π再有彼此匹配的平 向之所有稜柱形渠。 -22-

Claims (1)

1. 546720 申請專利範園 1.:種用以評估半導體基板之平面定向依附性之方法，包 罩在一具有平面定向⑽）的半導體基板上形成-硬式遮 一吏用硬式遮罩作為遮罩，以非等向性的方式钱 ¥體基板，以取得朝向特定晶體定向的表面；以及°〆 糟由使用至少-部份該朝向特定 估該半導縣板的-平面定向絲性f。 坪 2. 如申凊專利範圍第w之方法，其性 速率之評估導體基板的平面定向對形成-熱氧化膜的 3. 如申請專利範圍第1項之方法 菱形晶體結構。 4·如申請專利範圍第1項之方法 之表面是平面（1〇〇)。 5.如申請專利範圍第1項之方法 或對稱多邊形。 6·如申請專利範圍第5項之方法 刻的深度，至少是硬式遮罩大小的數倍 7. -種使用朝向特定晶體定向的半導 體圖形參考定向製造之半導 w作曰日 而—具有平面定向（1〇〇)的半導體基板 8. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置，其中該朝向特定晶 其中該半導體基板具有一 其中該朝向特定晶體定向 訂 其中該硬式遮罩是 圓形 其中所執行的非等向性蝕 本紙張尺度適财ϋ ®家標準(CNS) A4規格(2ι〇 X 297公 -23- 546720

   疋向的半導體基板表面是在該半導體基板中形 柱或溝渠的表面，且該支柱或溝渠是 一部份。 9. =請專利範圍第7項之半導體裝置，其中該朝向 體疋向之表面是平面（100)。 10. —種用以對準光罩之方法，包括： 在一具有平面定向⑽)的半導體基板上形成一 罩； 使用硬式遮罩作為料，以非等向性的方式蚀 =基板’以取得具有朝向特定晶體定向表面的 溝渠；以及 使用所取得的支柱或溝渠的表面當作參考圖案 光罩。 11Π:專利範圍第項之方法，其中兩個支柱或 向性的蝕刻取得，其為稜柱形且各具有一 定:曰曰體定向的表面’該兩個支柱或溝渠彼此分開， 個：罩有—圖案，其具有兩個彼此隔開的標誌 個私‘彼此平行，且各具有兩組平行的邊，以及 該光罩藉由將光罩標誌的邊放置在與支柱或溝 平行的位置，來加以對準。 成的一 裝置的 特定 a曰 硬式遮 刻該半 支柱或 來對準 溝渠藉 朝向特 ’該兩 渠的邊 -24-