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JPH05326360A - 半導体装置の製造方法及び製造装置 - Google Patents

半導体装置の製造方法及び製造装置

Info

Publication number
JPH05326360A
JPH05326360A JP4152842A JP15284292A JPH05326360A JP H05326360 A JPH05326360 A JP H05326360A JP 4152842 A JP4152842 A JP 4152842A JP 15284292 A JP15284292 A JP 15284292A JP H05326360 A JPH05326360 A JP H05326360A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
light
manufacturing
epitaxial layer
epitaxial
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
JP4152842A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshihiko Nishihata
俊彦 西端
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.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan 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 Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP4152842A priority Critical patent/JPH05326360A/ja
Publication of JPH05326360A publication Critical patent/JPH05326360A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7065Production of alignment light, e.g. light source, control of coherence, polarization, pulse length, wavelength
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F9/00Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically
    • G03F9/70Registration or positioning of originals, masks, frames, photographic sheets or textured or patterned surfaces, e.g. automatically for microlithography
    • G03F9/7073Alignment marks and their environment
    • G03F9/7084Position of mark on substrate, i.e. position in (x, y, z) of mark, e.g. buried or resist covered mark, mark on rearside, at the substrate edge, in the circuit area, latent image mark, marks in plural levels

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エピタキシャル工程前に形成される下地パタ
ーンと、エピタキシャル工程後のリソグラフィ工程を経
て形成されるパターンとの位置合せ精度を上げ得、これ
によって集積度を高めることのできる半導体装置の製造
方法及び製造装置を提供する。 【構成】 表面の一部に不純物の高濃度領域3が形成さ
れた半導体基板1上に、エピタキシャル成長により高濃
度領域よりも不純物濃度の低いエピタキシャル層2を形
成し、エピタキシャル層上から参照光を放射すると共
に、回折光を検出、処理することにより次のリソグラフ
ィ工程の位置合せ信号を得る半導体装置の製造方法にお
いて、参照光として波長が10μm以上の赤外光線を用い
る。かかる半導体装置の製造装置において、参照光の光
源として波長が10μm以上の赤外光線発生装置17を用い
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル成長工
程とリソグラフィ工程とを含む多数の工程を経て製造さ
れる半導体装置の製造方法、及びこの方法を実施する製
造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の中でも、バイポーラト
ランジスタを基本素子とする集積回路は、一般にエピタ
キシャル成長工程を経て製造される。また、最近ではC
−MOSやCCD等においても、特性向上のためにエピ
タキシャル成長工程によるエピタキシャル層を活用する
ものが多い。このように製造工程にエピタキシャル成長
工程が含まれている場合、次のリソグラフィ工程の位置
合せのために、エピタキシャル層上からエピタキシャル
層下の半導体基板の下地パターンの位置を検出する必要
がある。
【0003】以下、バイポーラトランジスタの製造工程
における下地パターンの位置検出について説明する。バ
イポーラ集積回路においてもっとも重要な基本素子とな
るnpnトランジスタは、図4(a)に平面構造を、図4
(b)に断面構造をそれぞれ示すように、p- 形基板1と
n形エピタキシャル層2の界面に配置した高濃度のn+
形埋込み層3、それをとり囲むように拡散形成したp+
形分離領域4、それにより分離したn形エピタキシャル
層2内に形成したp形ベース領域5、さらに、その中に
高濃度のn形不純物を拡散形成したn+ 形エミッタ領域
6、このn+ 形エミッタ領域6の形成と同時に、コレク
タコンタク用として形成されたn+ 形コレクタ領域7に
よって構成されている。このトランジスタの表面には、
コンタクトホール以外、全面にシリコン酸化膜8を形成
して保護している。
【0004】このトランジスタを製造する場合、先ず、
- 形基板1上にn+ 形埋込み層3となるn+ 領域を形
成しておき、次に、エピタキシャル成長工程によりn形
エピタキシャル層2を形成する。その後、フォトリソグ
ラフィ工程を経てp+ 形分離領域4、p形ベース領域
5、n+ 形エミッタ領域6、n+ 形コレクタ領域7を順
次形成する。この際、n形エピタキシャル層2の後に形
成される各領域は、この層の下のn+ 形埋込み層3に対
して水平方向の相対位置が精度よく一致していなければ
ならない。
【0005】このように、エピタキシャル成長前の下地
パターンに、エピタキシャル成長後のフォトリソグラフ
ィ工程にて形成するパターンの位置を一致させるべく、
エピタキシャル成長前の基板表面に数百ナノメータの段
差をつけておき、エピタキシャル成長後の基板表面に段
差を反映した凹凸を生ぜしめ、エピタキシャル成長後の
最初のパターン形成に際してこの凹凸を基準にして位置
合わせが行われる。
【0006】図5はエピタキシャル成長後の凹凸を検出
してフォトリソグラフィ工程の位置合せ信号を得る従来
の製造装置の概略構成図である。同図において、レーザ
光発生装置11から放射されたレーザ光はビーム整形光学
系12でスリット状にされてウエハを照射する。そのと
き、段差による回折光は検出器13で検出され、検出信号
が信号処理系14に導かれる。信号処理系14は、A−D変
換器、メモリ、CPU等を含み、検出信号をディジタル
信号に変換して記憶し、さらに、記憶データに対して所
定の処理を施し、例えば凸部(又は凹部)の中心位置を
検出して次のリソグラフィ工程の位置合わせ制御系15に
加える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、段差
のあるパターン上にエピタキシャル成長を行うと、図6
に示したように、エピタキシャル成長後の表面パターン
は下地基板のそれとは位置も形状も多少変化してパター
ンのダレ9や、ズレ10がでてくる。このダレ・ズレがあ
ると中心位置がずれて次のリソグラフィ工程でパターン
の正確な位置合せができなくなり、極端な場合にはパタ
ーンが消えてしまうことさえある。かかるパターンのダ
レ・ズレは、エピタキシャル成長条件を最適化すること
によってある程度は改善できるが完全には解消し得なか
った。また、パターンの変形を改善するための最適条件
が、他の特性、例えば膜質等を改善するための条件と相
いれない場合があった。
【0008】かくして、従来の半導体装置の製造方法
は、段差のある下地パターンとエピタキシャル成長後の
表面パターンとの間にある程度の位置ずれを見込んで、
寸法的に余裕を持たせた設計をせざるを得ず、これがた
めに集積度が低く抑えられてしまうという問題があっ
た。
【0009】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、エピタキシャル工程前に形成される下
地パターンと、エピタキシャル工程後のリソグラフィ工
程を経て形成されるパターンとの位置合せ精度を上げ
得、これによって集積度を高めることのできる半導体装
置の製造方法及び製造装置を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法は、表面の一部に不純物の高濃度領域が形成
された半導体基板上に、エピタキシャル成長により高濃
度領域よりも不純物濃度の低いエピタキシャル層を形成
し、エピタキシャル層上から参照光を放射すると共に、
回折光を検出、処理することにより次のリソグラフィ工
程の位置合せ信号を得るとき、参照光として波長が約10
μm以上の赤外光線を用いるものである。
【0011】また、本発明に係る半導体装置の製造装置
は、エピタキシャル層上から参照光を放射すると共に、
回折光を検出、処理することにより、エピタキシャル層
下の半導体基板の下地パターンの位置を検出するとき、
参照光の光源として波長が約10μm以上の赤外光線発生
装置を用いるものである。
【0012】
【作用】本発明においては、エピタキシャル層上から参
照光として波長が約10μm以上の赤外光線を照射し、そ
の回折光を検出、処理しているので、エピタキシャル工
程前に形成される下地パターンを直接検出することがで
き、エピタキシャル工程後のリソグラフィ工程を経て形
成されるパターンとの位置合せ精度を向上させることが
でき、これによって設計時に見込むずれが小さくなるた
め集積度を上げることができる。
【0013】
【実施例】以下本発明の半導体装置の製造方法及び製造
装置を図面に示す実施例によって詳細に説明する。図1
は本発明に係る半導体装置の製造方法及びこの方法を実
施する装置の説明図である。図中、図4及び図5と同一
の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示す。ここ
では、レーザ光発生装置11の代わりに赤外光線発生装置
17を用いた点、及び、位置合せ用の凹凸をなくしてn+
形埋込み層を直接検出するようにした点が図4及び図5
と異なっている。
【0014】これは、p- 形基板1とn形エピタキシャ
ル層2との界面に高濃度のn+ 形埋込み層3が形成され
ているとき、n形エピタキシャル層2の上から赤外光線
を照射すると、この赤外光線がn形エピタキシャル層2
を透過し、n+ 形埋込み層3及びp- 形基板1で反射
し、再びn形エピタキシャル層2を透過して放出される
ので、その回折光を検出器13で検出し、検出信号を信号
処理系14で処理することにより次のリソグラフィ工程の
位置合せ信号を得るものである。この場合、n+形埋込
み層3とp- 形基板1とを比較すると、不純物濃度の高
いn+ 形埋込み層3の反射率が高いことを利用してn+
形埋込み層3を直接検出することができる。
【0015】このように赤外光線を用いることによって
+ 形埋込み層3を直接検出できる理由を以下に説明す
る。シリコンの光吸収係数αは図2に示すように波長に
依存して変化する。すなわち、可視光領域では光の吸収
が大きく、波長の長い波長領域での吸収は小さい。した
がって、可視光領域では層が薄くても遮断されるが、赤
外領域では層が薄いと光が透過すると考えられる。
【0016】また、一般に光は屈折率が大きく変化する
界面でよく反射する。シリコンの屈折率nは図3に不純
物濃度をパラメータとして示すように、波長が約10μm
以下の光に対しては不純物濃度に対する依存性は小さい
が、波長が約10〜40μmの範囲では不純物濃度が増すほ
ど屈折率は小さくなっている。ところで、図4に示した
npnトランジスタのp- 形基板1と比較してn+ 形埋
込み層3の不純物濃度は高く、さらに、n形エピタキシ
ャル層2の不純物濃度はn+ 形埋込み層3と比較して低
くなっている。したがって、波長が約10μm以上の赤外
光線を参照光としてn形エピタキシャル層上から照射す
ると、n形エピタキシャル層2とn+ 形埋込み層3との
界面で反射し、n形エピタキシャル層2とp- 形基板1
との界面で反射が殆どなくなる。
【0017】よって、n形エピタキシャル層2の上から
赤外光線を照射し、その回折光を検出器13で検出し、検
出信号を信号処理14で処理することによりn+ 形埋込み
層3の位置を直接検出することができる。
【0018】なお、上記実施例ではnpnトランジスタ
を主要素とする集積回路について説明したが、本発明は
これに適用を限定されるものではなく、表面の一部に不
純物の高濃度領域が形成された半導体基板上に、エピタ
キシャル成長により高濃度領域よりも不純物濃度の低い
エピタキシャル層を形成し、エピタキシャル層上から参
照光を放射すると共に、回折光を検出、処理して次のリ
ソグラフィ工程の位置合せ信号を得る殆どの半導体装置
に適用することができる。
【0019】
【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明によれば、エピタキシャル層上から参照光として波
長が約10μm以上の赤外光線を照射し、その回折光を検
出、処理しているので、エピタキシャル工程前に形成さ
れる下地パターンを直接検出することができ、エピタキ
シャル工程後のリソグラフィ工程を経て形成されるパタ
ーンとの位置合せ精度を向上させることができ、これに
よって設計時に見込むずれが小さくなるため集積度を上
げることができる。また、本発明によれば、エピタキシ
ャル成長によるパターンのズレ・ダレの影響を受けない
ため、エピタキシャル成長条件の自由度が増し、その結
果、膜質等、他の特性を向上させることができる。さら
にまた、本発明によれば、下地パターンに凹凸の位置合
せマークを形成する必要がなく、製造工程が簡単化され
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施する装置の概略構成図である。
【図2】本発明の動作を説明するためにSiの光吸収係
数と波長との関係を示した線図である。
【図3】本発明の動作を説明ためにSiの屈折率と波長
との関係を示した線図である。
【図4】本発明を適用する一般的な集積回路の構成を示
す平面図及び断面図である。
【図5】従来の半導体装置の製造装置の概略構成図であ
る。
【図6】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
集積回路の断面図である。
【符号の説明】 1 p- 形基板 2 n形エピタキシャル層 3 n+ 形埋込み層 4 p+ 形分離領域 5 p形ベース領域 6 n+ 形エミッタ領域 7 n+ 形コレクタ領域 12 ビーム整形光学系 13 検出器 14 信号処理系 15 位置合わせ制御系 17 赤外光線発生装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表面の一部に不純物の高濃度領域が形成さ
    れた半導体基板上に、エピタキシャル成長により前記高
    濃度領域よりも不純物濃度の低いエピタキシャル層を形
    成し、前記エピタキシャル層上から参照光を放射すると
    共に、回折光を検出、処理することにより次のリソグラ
    フィ工程の位置合せ信号を得る半導体装置の製造方法に
    おいて、前記参照光として波長が約10μm以上の赤外光
    線を用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】エピタキシャル層上から参照光を放射する
    と共に、回折光を検出、処理することにより、前記エピ
    タキシャル層下の半導体基板の下地パターンの位置を検
    出する半導体装置の製造装置において、前記参照光の光
    源として波長が約10μm以上の赤外光線発生装置を用い
    ることを特徴とする半導体装置の製造装置。
JP4152842A 1992-05-20 1992-05-20 半導体装置の製造方法及び製造装置 Pending JPH05326360A (ja)

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980113