專利名稱：半導(dǎo)體襯底的對準(zhǔn)掩模及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在如半導(dǎo)體集成電路(以后稱做LSI)等的半導(dǎo)體元件的制造期間用于對準(zhǔn)使用的半導(dǎo)體襯底的對準(zhǔn)掩模及其制造方法。
在制造半導(dǎo)體元件如LSI的光刻工藝期間，使用由透明基底構(gòu)成的掩模將電路圖形以全尺寸或按比例縮小到合適的程度轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上的傳遞法，其中使用具有抗光學(xué)系統(tǒng)曝光的光阻性質(zhì)的材料例如鉻在掩模中形成所需的電路圖形。在該轉(zhuǎn)移步驟期間，使用反射或投影光學(xué)系統(tǒng)在半導(dǎo)體襯底上稱為光刻膠的光敏高聚合物上通過曝光和壓印光刻膠，形成掩模圖形的圖象，將需要的電路圖形轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體襯底上。
在曝光光刻膠的工藝中，有必要以極高準(zhǔn)確度對準(zhǔn)掩模和半導(dǎo)體襯底。如果對準(zhǔn)不準(zhǔn)確，構(gòu)成LSI的不同電路元件將不能在半導(dǎo)體襯底表面上的特定位置處形成。通常，使用形成在掩模上的對準(zhǔn)標(biāo)記和形成在半導(dǎo)體襯底表面上的對準(zhǔn)標(biāo)記可以獲得所述對準(zhǔn)。換句話說，通過曝光裝置上的對準(zhǔn)機構(gòu)測量和確定掩模上的對準(zhǔn)標(biāo)記和半導(dǎo)體襯底表面上的對準(zhǔn)標(biāo)記之間的位置關(guān)系，以便對準(zhǔn)標(biāo)記相互匹配以達到對準(zhǔn)。
與用于檢測的不同類型的裝置相適應(yīng)，已設(shè)計出并付之實施可以形成在半導(dǎo)體襯底表面上的不同形式的對準(zhǔn)標(biāo)記。圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)中對準(zhǔn)標(biāo)記的例子，圖4(a)代表基本的平面圖，圖4(b)代表對準(zhǔn)標(biāo)記的基本剖面圖。在半導(dǎo)體襯底表面的絕緣膜或類似物上形成特定的間隔且縱向長度相同的狹縫圖形101-105構(gòu)成圖中的對準(zhǔn)標(biāo)記100。如圖4中的箭頭106所示，光學(xué)地掃描對準(zhǔn)標(biāo)記貫穿所有五個狹縫圖形101-105以檢測信號，例如，將檢測的第三個狹縫圖形103的位置標(biāo)識為中心位置。
在現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)對準(zhǔn)標(biāo)記100中使用的各狹縫圖形101-105的寬度A100可以根據(jù)使用的目的、構(gòu)成絕緣膜的膜類型、它的膜厚度等設(shè)定為不同的值，但A100絕對不能小于1微米，通常約幾微米。此外，各狹縫圖形101-105的長度B100設(shè)置為約10微米以上，以有利于掃描。而深度C100設(shè)置為約0.1-5微米，接近絕緣膜的厚度，如圖4(b)所示。應(yīng)該注意如果通過由例如鎢構(gòu)成的不透明膜檢測對準(zhǔn)標(biāo)記100，那么要求寬度等于或兩倍于膜厚度。
現(xiàn)在，采用下面兩種方法制造所述對準(zhǔn)標(biāo)記100。
在第一個方法中，通過與制造半導(dǎo)體元件的不同電路元件的工藝無關(guān)的單獨工藝制造構(gòu)成對準(zhǔn)標(biāo)記100的各狹縫圖形101-105。然而，該方法需要增加制造步驟的總數(shù)，是由于制造對準(zhǔn)標(biāo)記100的單獨工藝導(dǎo)致制造半導(dǎo)體元件需要更長的時間，并增加制造成本。
在另一方法中，在制造半導(dǎo)體元件的不同電路元件的工藝期間，同時制造構(gòu)成對準(zhǔn)標(biāo)記100的各狹縫圖形101-105。與以上介紹的通過單獨的工藝制造對準(zhǔn)標(biāo)記100的方法相比，采用該方法，不必進行制造對準(zhǔn)標(biāo)記100的單獨工藝，可以減少工藝步驟總數(shù)，以減少制造時間的長度并減少制造成本。
然而，當(dāng)使用后一方法時，根據(jù)如何進行LSI的電路元件的制造工藝，可能不會成功地制出狹縫圖形101-105。下面參考圖5(a)-(g)和圖5(a’)-(g’)以圓柱形存儲節(jié)點110為例具體介紹半導(dǎo)體襯底表面上電路元件的形成。應(yīng)該注意圖5(a)-(g)為示出制備存儲節(jié)點110步驟的粗略剖面圖，而圖5(a’)-(g’)為示出形成存儲節(jié)點110的同時制備對準(zhǔn)標(biāo)記100的狹縫圖形101-105步驟的粗略剖面圖。
該例中的存儲節(jié)點110是指電荷存儲電極(以下稱做存儲節(jié)點)，構(gòu)成為一種LSI的動態(tài)隨機存儲器(DRAM)的電路元件之一。存儲節(jié)點110可假定為各種形式，可以采用各種方法，在圖5中，作為一個例子示出圓柱形(柱形)存儲節(jié)點110。此外，由于各狹縫圖形101-105的結(jié)構(gòu)相互一致，示出對準(zhǔn)標(biāo)記100中的狹縫圖形101作為典型的例子。
在半導(dǎo)體襯底(硅晶片)111的表面上要形成存儲節(jié)點110的位置處，預(yù)先在元件隔離區(qū)121劃分出的有源元件區(qū)122內(nèi)形成由如硅氧化物構(gòu)成的第一絕緣膜123和由如氮化硅構(gòu)成的腐蝕阻擋膜124，接觸孔125穿過絕緣膜123和腐蝕阻擋膜124，如圖5(a)所示。接觸孔125填充有如硅氧化物構(gòu)成的第二絕緣膜126，絕緣膜123和腐蝕阻擋膜124也由第二絕緣膜126覆蓋。
此外，在半導(dǎo)體襯底111的表面上要產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處，也預(yù)先順序地疊置第一絕緣膜123’、腐蝕阻擋膜124’和第二絕緣膜126’，如圖5(a’)所示。這些膜，即第一絕緣膜123’、腐蝕阻擋膜124’和第二絕緣膜126’分別由如圖5(a)所示構(gòu)成第一絕緣膜123、腐蝕阻擋膜124和第二絕緣膜126的相同材料構(gòu)成，并且它們都通過一個相同的工藝形成。
然后，首先通過腐蝕除去第二絕緣膜126和126’，以獲得需要的圖形。即，如圖5(b)所示，在要形成存儲節(jié)點110的位置處，將存儲節(jié)點110的圖形110x轉(zhuǎn)移到提供在第二絕緣膜126表面上的光刻膠127上，并顯影，然后用做腐蝕掩模在第二絕緣膜126上垂直方向內(nèi)進行各向異性腐蝕，以從包括圖5(b)中虛線所示的接觸孔125內(nèi)區(qū)域的元件區(qū)126x除去第二絕緣膜126。在如256兆位DRAM存儲節(jié)點電路元件的情況中，元件區(qū)126x的寬度A110最多約0.5微米。
此外，如圖5(b’)所示，在進行上述工藝的同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處，同樣將狹縫圖形101的圖形101x轉(zhuǎn)移到提供在第二絕緣膜126’表面上的光刻膠127’上，并顯影，然后用做腐蝕掩模，在第二絕緣膜126’上垂直方向內(nèi)進行各向異性腐蝕，以從包括圖5(b)中虛線所示的狹縫區(qū)126x’上除去第二絕緣膜126’。正如前面參考圖4已介紹的，在正常條件下，該狹縫區(qū)126x’的A100寬度僅約幾微米。應(yīng)該注意由于腐蝕阻擋膜124和124’位于在存儲節(jié)點110要形成的位置處和對準(zhǔn)標(biāo)記100要形成的位置處，所以第一絕緣膜123和123’未腐蝕。
接下來，在半導(dǎo)體襯底的整個表面上形成多晶硅膜。即，在要形成存儲節(jié)點110的位置處，構(gòu)成存儲節(jié)點110的多晶硅膜128形成在整個表面上，如圖5(c)所示。同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處，也形成多晶硅膜128’，如圖5(c’)所示。
然后，在半導(dǎo)體襯底3的整個表面上形成第三絕緣膜。即，如圖5(d)所示，在要形成存儲節(jié)點110的位置處，在多晶硅膜128上形成由硅氧化物等構(gòu)成的第三絕緣膜129。由于元件區(qū)126x的寬度A110極小，最多約0.5微米，在要形成存儲節(jié)點110的位置處，第三絕緣膜129形成基本水平表面，在元件區(qū)126x處的第三絕緣膜129的厚度T2與其它區(qū)域內(nèi)多晶硅128上絕緣膜129的T1滿足關(guān)系式T1＜T2。
同時，如圖5(d’)所示，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處，也在多晶硅膜128’上形成第三絕緣膜129’。此時，由于狹縫區(qū)126x’的寬度A100相對較大，如前所述約幾微米，多晶硅膜128’的表面凹陷，與要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處狹縫區(qū)126x’的形狀一致。由此狹縫區(qū)126x’的中心附近，第三絕緣膜129’的厚度T2’與其它區(qū)域內(nèi)多晶硅128’上絕緣膜129’的T1’近似滿足T1’=T2’的關(guān)系。
接下來，深腐蝕第三絕緣膜。即，在要形成存儲節(jié)點110的位置處深腐蝕第三絕緣膜129的整個表面，如圖5(e)所示。因此，由于元件區(qū)126x上第三絕緣膜129的厚度T2和其它區(qū)域內(nèi)多晶硅128上絕緣膜129的T1在要形成存儲節(jié)點110的位置處滿足T1＜T2，所以第三絕緣膜129留在形成在多晶硅膜128上對應(yīng)元件區(qū)126x的凹槽部分128x。
同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處，也深腐蝕第三絕緣膜129’的整個表面。此時，由于狹縫區(qū)126x’的中心附近內(nèi)第三絕緣膜129’的厚度T2’與其它區(qū)域內(nèi)多晶硅128’上絕緣膜129’的厚度T1’在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處基本相等，所以幾乎沒有任何第三絕緣膜129’留在形成在多晶硅128x’上對應(yīng)狹縫區(qū)126x’的凹槽部分129’，以致即使在凹槽部分128x’內(nèi)，多晶硅128，的表面幾乎都露出，如圖5(e’)所示。
接下來，深腐蝕多晶硅膜。即，如圖5(f)所示，在要形成存儲節(jié)點110的位置處，由于仍存在第三絕緣膜129，多晶硅膜128未除去，并留在包括凹槽部分128x的區(qū)域內(nèi)和即使深腐蝕多晶硅膜128后仍留在接觸孔125內(nèi)的區(qū)域。同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100的位置處深腐蝕多晶硅膜128’。此時，由于幾乎沒有第三絕緣膜129’留在凹槽部分128x’，所以幾乎除去了整個多晶硅膜128’，包括凹陷部分128x’的多晶硅膜128’，如圖5(f’)所示。
然后，使用氫氟酸等除去第三絕緣膜和第二絕緣膜。即，如圖5(g)所示，除去留在凹槽部分128x的第三絕緣膜129和第二絕緣膜126，由多晶硅構(gòu)成的圓柱形存儲節(jié)點110形成在存儲節(jié)點110要形成的位置處。同時，如圖5(g’)所示，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記100處的位置處，也除去第三絕緣膜129’和第二絕緣膜126’。然而，此時，由于幾乎沒有第三絕緣膜129’留在凹槽部分128x’，所以很少量的多晶硅膜128’留在凹槽部分128x’，如圖5(f)所示。
當(dāng)以此方式制備半導(dǎo)體元件的各種電路元件的過程中，同時形成對準(zhǔn)標(biāo)記時，僅有極小寬度的線形狹縫圖形101留在半導(dǎo)體襯底111的表面，如參考圖5(g’)所介紹的，由此不能形成清晰的對準(zhǔn)標(biāo)記100。此外，這樣制備的對準(zhǔn)標(biāo)記100的各狹縫圖形101-105與半導(dǎo)體襯底111(該例中為腐蝕阻擋膜124’)的接觸表面的寬度W極小，約0.2-0.1微米。以這種小的接觸寬度，在隨后的襯底清洗等工藝期間會發(fā)生如對準(zhǔn)標(biāo)記100的各狹縫圖形101-105塌陷或分離等問題。如果發(fā)生這種問題，對準(zhǔn)標(biāo)記100的功能將不能實現(xiàn)，而且，已分離的各狹縫圖形101-105的碎片將分散在LSI的電路區(qū)域內(nèi)，產(chǎn)生如電路短路等的致命缺陷。
現(xiàn)已指出以上介紹的現(xiàn)有技術(shù)中對準(zhǔn)標(biāo)記及其制造方法的問題，本發(fā)明的一個目的是提供一種新的和改進的對準(zhǔn)標(biāo)記，能在制造半導(dǎo)體元件的各種電路元件的工藝中同時制成，以減少制造半導(dǎo)體元件的步驟總數(shù)，并提供一種制備這種對準(zhǔn)標(biāo)記的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種以清楚的形狀形成的新的和改進的對準(zhǔn)標(biāo)記，以提高對準(zhǔn)工藝的準(zhǔn)確度，也消除了任何塌陷或分離的危險，并提供一種制備這種對準(zhǔn)標(biāo)記的方法。
為了達到以上介紹的目的，在本發(fā)明第一方案中的對準(zhǔn)標(biāo)記，在半導(dǎo)體元件的制造中作為一個步驟進行的光刻工藝期間用于對準(zhǔn)半導(dǎo)體襯底，特征在于它由槽形圖形構(gòu)成，槽形圖形的寬度近似等于形成在半導(dǎo)體襯底表面的電路元件的寬度。
該方案中，槽形圖形的寬度近似等于形成在半導(dǎo)體襯底表面上的電路元件的寬度，在深腐蝕的工藝期間不必過量除去槽形圖形，就可以在半導(dǎo)體襯底的表面上形成可靠的槽形圖形，獲得清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記且不會存在任何塌陷或分離的危險。應(yīng)該注意在本發(fā)明中“寬度近似等于電路元件的寬度”的短語并不需要電路元件的寬度和槽形圖形的寬度確切地相同，僅要求即使當(dāng)同時進行形成電路元件的深腐蝕等工藝時不必過量除去就可以形成槽形圖形的范圍內(nèi)的寬度。
應(yīng)該注意具有寬度近似等于對準(zhǔn)標(biāo)記寬度的電路元件可以是例如存儲節(jié)點。在這種情況中，如果存儲節(jié)點形成為圓柱形，那么槽形圖形的寬度應(yīng)近似等于圓柱形的存儲節(jié)點的外部直徑。此外，希望槽形圖形由構(gòu)成存儲節(jié)點的相同材料構(gòu)成，是由于這樣可以在相同的條件下制備電路元件和槽形圖形。而且，希望形成埋置在半導(dǎo)體襯底表面絕緣膜內(nèi)的支撐部分，以確保槽形圖形可靠地安裝半導(dǎo)體襯底的表面。這樣可以更小塌陷或分離的可能性形成對準(zhǔn)標(biāo)記。
此外，在本發(fā)明的第二方案中，當(dāng)通過進行在半導(dǎo)體襯底的表面上形成光刻膠膜的步驟、形成由電路元件材料構(gòu)成的膜的步驟以及腐蝕電路元件材料以獲得需要形狀的步驟制備電路元件時，同時進行與這些步驟相同的步驟形成槽形圖形，該槽形圖形的寬度近似等于半導(dǎo)體襯底的表面上電路元件的寬度。
通過采用這種方法制備對準(zhǔn)標(biāo)記，可以在制備半導(dǎo)體元件的不同電路元件的工藝期間同時制備對準(zhǔn)標(biāo)記，以減少制造步驟的總數(shù)，與通過單獨的工藝制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法相比，最終減少了制造的時間長度并減少了制造成本。應(yīng)該注意在對準(zhǔn)標(biāo)記制造期間同時制造的電路元件可以是例如圓柱形的存儲節(jié)點。
通過以下結(jié)合示出優(yōu)選實施例的附圖給出的說明，本發(fā)明所屬領(lǐng)域中的技術(shù)人員將更好地理解和體會本發(fā)明的以上和其它特點和附帶的優(yōu)點。


圖1(a)-(g)和圖1(a’)-(g’)示出通過制造存儲節(jié)點的相同工藝制備本發(fā)明第一實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記的各步驟；圖2示出了本發(fā)明的第一實施例中采用的各圖形，圖2(a)代表圖形的平面圖，圖2(b)表示圖2(a)中箭頭方向中通過Y-Y看到的剖面圖；圖3(a)-(g)和圖3(a’)-(g’)示出通過制造存儲節(jié)點的相同工藝制備本發(fā)明第二實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記的各步驟；圖4示出了現(xiàn)有技術(shù)的對準(zhǔn)標(biāo)記，圖4(a)代表它的圖形的平面圖，圖4(b)表示圖4(a)中箭頭方向內(nèi)通過Y-Y看到的剖面圖；以及圖5(a)-(g)和圖5(a’)-(g’)示出通過制造存儲節(jié)點的相同工藝制備現(xiàn)有技術(shù)中對準(zhǔn)標(biāo)記時發(fā)生的問題。
下面為參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記及其制造對準(zhǔn)標(biāo)記的方法的詳細(xì)介紹。應(yīng)該注意為防止重復(fù)介紹的必要性，在下面的說明和附圖中具有基本相同功能和結(jié)構(gòu)特征的元件采用了相同的參考數(shù)字。
在圖1和2中，左手側(cè)的圖1(a)-(g)示出了作為電路元件的一個例子的圓柱形存儲節(jié)點的制造步驟，而右手側(cè)的圖(a’)-(g’)示出了在形成存儲節(jié)點1期間同時制備的本發(fā)明的第一實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記2的槽形圖形11的各階段。應(yīng)該注意參考圖1(a)-(g)介紹的制備存儲節(jié)點1的步驟基本上與參考圖5介紹的現(xiàn)有技術(shù)中的步驟相同。此外，雖然通過在總共五處形成封閉的框架形(矩形框架)的槽形圖形11-15構(gòu)成對準(zhǔn)標(biāo)記2，通過圖2的介紹將很顯然，但參考圖1以槽形圖形11作為典型的例子進行介紹，是由于各槽形圖形11-15結(jié)構(gòu)上相互等同。
在半導(dǎo)體襯底(硅晶片)3的表面上要形成存儲節(jié)點1的位置處，預(yù)先在元件隔離區(qū)21劃分出的有源元件區(qū)22內(nèi)形成由如硅氧化物構(gòu)成的第一絕緣膜23和由如氮化硅構(gòu)成的腐蝕阻擋膜24，接觸孔25穿過絕緣膜23和腐蝕阻擋膜24，如圖1(a)所示。此外，由硅氧化物等構(gòu)成的第二絕緣膜26形成在腐蝕阻擋膜24上，以便接觸孔25由如硅氧化物構(gòu)成的第二絕緣膜26填充，并且絕緣膜23和腐蝕阻擋膜24也由第二絕緣膜26覆蓋。
此外，在半導(dǎo)體襯底3的表面上要產(chǎn)生對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處，也預(yù)先順序地形成第一絕緣膜23’、腐蝕阻擋膜24’和第二絕緣膜26’，如圖1(a’)所示。這些膜，即第一絕緣膜23’、腐蝕阻擋膜24’和第二絕緣膜26’分別由如圖1(a)所示構(gòu)成第一絕緣膜23、腐蝕阻擋膜24和第二絕緣膜26的相同材料構(gòu)成，并且它們都通過一個相同的工藝形成。
然后，首先通過腐蝕除去第二絕緣膜26和26’，以獲得需要的圖形。即，在要形成存儲節(jié)點1的位置處，將存儲節(jié)點1的圖形1x轉(zhuǎn)移到提供在第二絕緣膜26表面上的光刻膠27上，并顯影，然后用做腐蝕掩模在第二絕緣膜26上垂直方向內(nèi)進行各向異性腐蝕，以從包括圖1(b)中虛線所示的接觸孔25內(nèi)區(qū)域的元件區(qū)26x上除去第二絕緣膜26。此時，如果電路元件為256兆位DRAM中一個圓柱形存儲節(jié)點1，則例如形成的元件區(qū)26x為約0.4微米內(nèi)直徑A1的圓柱形。
在進行上述工藝的同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處，同樣將狹縫圖形11的圖形11x轉(zhuǎn)移到提供在第二絕緣膜26’表面上的光刻膠27’上，并顯影，如圖1(b’)所示。(應(yīng)該注意當(dāng)圖示剖面時，如圖1(b’)所示，用于形成狹縫圖形11的一對圖形11x和11x轉(zhuǎn)移并顯影。)然后，圖形用做腐蝕掩模，在第二絕緣膜26’上垂直方向內(nèi)進行各向異性腐蝕，以便從包括圖1(b’)中虛線所示的一對狹縫區(qū)26x’和26x’上除去第二絕緣膜26’。應(yīng)該注意由于腐蝕阻擋膜24和24’同時位于在存儲節(jié)點1要形成的位置處和對準(zhǔn)標(biāo)記2要形成的位置處，所以第一絕緣膜23和23’中的任意一個都未腐蝕。
圖2示出了本發(fā)明的第一實施例中用于形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的狹縫圖形11-15的各圖形11x-15x，圖2(a)表示各圖形11x-15x的平面圖，圖2(b)表示沿圖2(a)中從線Y-Y箭頭所指的方向看的剖面。應(yīng)該注意當(dāng)圖示剖面時，如圖2(b)所示，用于形成槽形圖形11-15的各圖形11x-15x各合并成一對圖形。
在圖中示出的例子中，通過在位于半導(dǎo)體襯底3表面的絕緣膜26’上的光刻膠27’上以特定的間隔形成總共五個凹槽部分31-35，并通過分別在凹槽部分31-35的中心形成未腐蝕的島部分36-40。此外，矩形圖形11x-15x分別在凹槽部分31-35的內(nèi)壁和島部分36-40的外壁之間形成環(huán)行。該結(jié)構(gòu)可確保當(dāng)凹槽部分31-35的寬度A2較大約4微米時，各圖形11x-15x的寬度A11的寬度基本上等于用于形成存儲節(jié)點1的元件區(qū)26x的內(nèi)直徑，如前面介紹的約0.4微米。應(yīng)該注意島部分36-40的寬度約3.2微米。通過增加各槽形圖形11的長度，將圖形11x-15x的寬度B11設(shè)定在約10微米以上，以有助于掃描，而深度C11設(shè)定等于絕緣膜的厚度，約0.1-5微米。利用具有小寬度的圖形11x和11x通過腐蝕除去第二絕緣膜26’，同樣將狹縫區(qū)26x’和26x’的寬度設(shè)定近似等于用于存儲節(jié)點1的元件區(qū)26x的內(nèi)直徑A1，如前面介紹的約0.4微米。
接下來，在半導(dǎo)體襯底3的整個表面上形成多晶硅膜。即，如圖1(c)所示，在要形成存儲節(jié)點1的位置處，形成由存儲節(jié)點材料構(gòu)成的多晶硅膜28。與此同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處，也形成多晶硅膜28’，如圖1(c’)所示。
然后，在半導(dǎo)體襯底3的整個表面上形成第三絕緣膜。即，如圖1(d)所示，在要形成存儲節(jié)點1的位置處，在多晶硅膜28上形成由硅氧化物等構(gòu)成的第三絕緣膜29。由于元件區(qū)26x的寬度A1極小，在要形成存儲節(jié)點1的位置處最多約0.4微米，第三絕緣膜29的表面形成基本水平表面，在元件區(qū)26x處的第三絕緣膜29的厚度T2與其它區(qū)域內(nèi)多晶硅28上絕緣膜29的T1滿足關(guān)系式T1＜T2。
同時，如圖1(d’)所示，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處，也在多晶硅膜28’上形成第三絕緣膜29’。此時，由于圖形11x和11x的寬度很小，且狹縫區(qū)26x’的寬度A11設(shè)定為約0.4微米，基本上等于參考圖2介紹的元件區(qū)26x的內(nèi)直徑A1，第三絕緣膜29’的表面在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處也基本為水平面。由此狹縫區(qū)26x’的中心附近，第三絕緣膜29’的厚度T2’與其它區(qū)域內(nèi)多晶硅28’上第三絕緣膜29’的T1’近似滿足T1’＜T2’的關(guān)系。
接下來，深腐蝕第三絕緣膜。即，在要形成存儲節(jié)點1的位置處深腐蝕第三絕緣膜29直至露出多晶硅膜28的表面，如圖1(e)所示。因此，由于元件區(qū)26x上第三絕緣膜29的厚度T2和其它區(qū)域內(nèi)多晶硅28上絕緣膜29的T1在要形成存儲節(jié)點1的位置處滿足T1＜T2，所以第三絕緣膜29將留在形成在多晶硅膜28上對應(yīng)元件區(qū)26x的凹槽部分28x內(nèi)，如前所述。
在以上介紹的工藝同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處，也深腐蝕第三絕緣膜29’的整個表面。此時，由于狹縫區(qū)26x’的中心附近內(nèi)第三絕緣膜29’的厚度T2’與其它區(qū)域內(nèi)多晶硅28’上絕緣膜29’的厚度T1’滿足關(guān)系T1’＜T2’，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處，第三絕緣膜29’也將以類似方式留在形成在多晶硅膜28’上對應(yīng)元件區(qū)26x’的凹槽部分28x’內(nèi)。
接下來，深腐蝕多晶硅膜。即，在要形成存儲節(jié)點1的位置處，由于仍存在第三絕緣膜29，多晶硅膜28未除去，并留在包括凹槽部分28x的區(qū)域內(nèi)和即使深腐蝕多晶硅膜28后仍留在接觸孔25內(nèi)的區(qū)域，如圖1(f)所示。同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處深腐蝕多晶硅膜28’，此時，由于第三絕緣膜29’仍留在凹槽部分28x’，所以包括凹槽部分28x’的區(qū)域未除去，如圖1(f’)所示。
然后，使用氫氟酸等除去第三絕緣膜和第二絕緣膜。即，如圖1(g)所示，在存儲節(jié)點1要形成的位置處，通過除去留在凹槽部分28x的第三絕緣膜29和第二絕緣膜26，形成由多晶硅構(gòu)成的圓柱形存儲節(jié)點1。這樣形成的存儲節(jié)點1的外直徑近似等于元件區(qū)26x的內(nèi)直徑，約0.4微米。
與此同時，如圖1(g’)所示，通過在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記2的位置處除去第三絕緣膜29’和第二絕緣膜26’形成寬度A11近似等于約0.4微米的存儲節(jié)點1的外直徑的槽形圖形11(在表示剖面的圖1(g’)中合并為一對槽形圖形11和11)。應(yīng)該注意這樣形成的槽形圖形11的長度B11約10微米以上。此外，在形成槽形圖形11的工藝期間同時也形成其它的槽形圖形12-15，它們與槽形圖形11具有相同的尺寸和相同的圖形。
這樣，在形成半導(dǎo)體元件的電路元件之一的存儲節(jié)點1的工藝期間，也形成槽形圖形11-15，以便同時形成對準(zhǔn)標(biāo)記2。由此，不必進行單獨的工藝就可以制成對準(zhǔn)標(biāo)記2，因此與通過單獨的工藝制造對準(zhǔn)標(biāo)記2的方法相比，可以減少制造步驟的總數(shù)，最終減少制造對準(zhǔn)標(biāo)記的時間長度并減少制造成本。這樣形成的對準(zhǔn)標(biāo)記2的寬度近似等于參考圖1(g’)介紹的存儲節(jié)點1的外直徑，因此可以形成清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記2。此外，由于這樣形成的對準(zhǔn)標(biāo)記2的各槽形圖形11-15和半導(dǎo)體襯底(腐蝕阻擋膜24)在近似0.4微米的寬度上相互接觸，在隨后的襯底清洗等工藝期間不會發(fā)生各槽形圖形11-15塌陷或分離等問題。因此，可以消除已從半導(dǎo)體襯底3的表面分離的對準(zhǔn)標(biāo)記2的碎片分散進入LSI的電路區(qū)域的危險，可確保如電路短路等的缺陷不會發(fā)生。因此，可以得到高產(chǎn)品質(zhì)量的LSI。
現(xiàn)在，在圖3中，和上一實施例一樣，左手側(cè)的圖3(a)-(g)示出了作為電路元件的一個例子的圓柱形存儲節(jié)點5的制造步驟，而右手側(cè)的圖3(a’)-(g’)示出了在形成存儲節(jié)點5期間同時制備的本發(fā)明的第二實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記6的的槽形圖形41的形成各階段。應(yīng)該注意和第一實施例一樣，在第二實施例中槽形圖形41形成封閉的矩形(注意在示出槽形圖形41制造步驟剖面的圖3(a’)-(g’)中，槽形圖形41、圖形41x等各成對合并)?？偣参鍌€槽形圖形，即槽形圖形41和結(jié)構(gòu)與槽形圖形41相同的槽形圖形42-45(在圖3(f’)中僅示出槽形圖形42-45的參考數(shù)字)構(gòu)成對準(zhǔn)標(biāo)記6。應(yīng)該注意由于各槽形圖形41-45的結(jié)構(gòu)相互一致，因此僅參考圖3以一對槽形圖形41制造階段為典型的例子進行介紹。
如圖3(a)所示，在半導(dǎo)體襯底(硅晶片)7的表面上要形成存儲節(jié)點5的位置處，預(yù)先在元件隔離區(qū)51劃分出的有源元件區(qū)52內(nèi)形成由硅氧化物構(gòu)成的第一絕緣膜53和由如氮化硅構(gòu)成的腐蝕阻擋膜54，在腐蝕阻擋膜54上形成具有接觸孔55的圖形56且用于連接有源元件區(qū)52的光刻膠57。然后，使用光刻膠57作為腐蝕掩模，在圖中的垂直方向內(nèi)對腐蝕阻擋膜54和第一絕緣膜53進行各向異性腐蝕，形成接觸孔55。
此外，在半導(dǎo)體襯底7的表面上要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處，也預(yù)先在第一絕緣膜53’和腐蝕阻擋膜54’上提供具有接觸孔55’的圖形56’且用于連接半導(dǎo)體襯底7表面的光刻膠57’，如圖3(a’)所示。第一絕緣膜53’、腐蝕阻擋膜54’和光刻膠57’分別由如圖3(a)所示構(gòu)成第一絕緣膜53、腐蝕阻擋膜54和光刻膠57的相同材料構(gòu)成，并且它們都分別通過相同的工藝形成(應(yīng)該注意在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處，用于形成槽形圖形41和41的圖形56’在兩個位置處合并)。然后，在該位置處同時也進行參考圖3(a)介紹的工藝，其中使用光刻膠57’作為腐蝕掩模，在圖中的垂直方向內(nèi)對腐蝕阻擋膜54’和第一絕緣膜53’進行各向異性腐蝕，形成接觸孔55’和55’。
接下來，在接觸孔內(nèi)形成栓。即，在要形成存儲節(jié)點5的位置處，除去光刻膠57后，形成如多晶硅膜的導(dǎo)電膜，通過深腐蝕整個表面，在接觸孔55的內(nèi)部形成多晶硅栓58，如圖3(b)所示。
同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處，也除去光刻膠57’后，形成多晶硅，通過隨后的深腐蝕，形成多晶硅栓58’和58’構(gòu)成接觸孔55’和55’內(nèi)部的支撐部分，如圖3(b’)所示。
然后，形成第二絕緣膜，并對其進行腐蝕。即，在要形成存儲節(jié)點5的位置處，在腐蝕阻擋膜54上形成由如硅氧化物構(gòu)成的第二絕緣膜60，然后將存儲節(jié)點5的圖形5x轉(zhuǎn)移到第二絕緣膜60上的光刻膠61上，并顯影，如圖3(c)所示。如果電路元件為256兆位DRAM中一個圓柱形存儲節(jié)點5，則例如圖形5x形成約0.4微米的內(nèi)直徑A5的圓柱形。然后，使用圖形5x作腐蝕掩模在垂直方向內(nèi)在第二絕緣膜60上進行各向異性腐蝕。由此，從圖3(c)中虛線所示的元件區(qū)60x除去第二絕緣膜60。應(yīng)該注意由腐蝕阻擋膜54覆蓋的第一絕緣膜53未腐蝕。
在以上介紹的工藝同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處，也在腐蝕阻擋膜54’上形成第二絕緣膜60’，在第二絕緣膜60’上提供光刻膠61’，如圖3(c’)所示。用于形成槽形圖形41和41的圖形41x和41x轉(zhuǎn)移到光刻膠61’上并顯影。圖形41x和41x的寬度設(shè)定約等于前面介紹的0.4微米的圖形5x的內(nèi)直徑A5。此后，在第二絕緣膜60上垂直方向內(nèi)進行各向異性腐蝕，從圖3(c’)中虛線所示的元件區(qū)60x’除去第二絕緣膜60’。
接下來，除去光刻膠61后，在半導(dǎo)體襯底7的整個表面上形成由存儲節(jié)點材料例如多晶硅構(gòu)成的膜。即，在要形成存儲節(jié)點5的位置處，形成多晶硅62構(gòu)成存儲節(jié)點，如圖3(d)所示。同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處，也形成多晶硅膜62’，如圖3(d’)所示。
然后，在要形成存儲節(jié)點5的位置處，進行前面參考圖1(d)和1(e)介紹的相同的步驟露出多晶硅膜62的表面，如圖3(e)所示。由此，獲得第三絕緣膜63留在形成在多晶硅膜62的凹槽部分62x的狀態(tài)。與此同時，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處，也進行前面參考圖1(d’)和1(e’)介紹的相同的步驟露出多晶硅膜62’的表面，如圖3(e’)所示。由此，獲得第三絕緣膜63’和63’分別留在形成在多晶硅膜62’的凹槽部分62x’和62x’的狀態(tài)。
在下一步驟中，深腐蝕多晶硅。該工藝留下包括凹槽部分62x的區(qū)域和接觸孔55內(nèi)的區(qū)域內(nèi)的多晶硅膜62未除去，如圖3(f)要形成存儲節(jié)點5的位置處所示，也留下包括凹槽部分62x’和62x’的區(qū)域和接觸孔55’和55’內(nèi)的區(qū)域內(nèi)的多晶硅膜62’未除去，如圖3(f’)要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處所示。
然后，使用氫氟酸等除去第三絕緣膜和第二絕緣膜。這樣，如圖3(g)所示，在存儲節(jié)點5要形成的位置處形成由多晶硅構(gòu)成的圓柱形存儲節(jié)點5。這樣形成的存儲節(jié)點5的外直徑約等于圖形5x的內(nèi)直徑A5約0.4微米。
與此同時，如圖3(f’)所示，在要形成對準(zhǔn)標(biāo)記6的位置處形成具有近似等于存儲節(jié)點5外直徑的約0.4微米寬度A41的一對槽形圖形41和41。應(yīng)該注意和第一實施例一樣，這樣形成的槽形圖形41的長度B41近似10微米以上。此外，形成槽形圖形41的同時形成其它的槽形圖形42-45(在圖3(f’)中僅示出槽形圖形42-45的參考數(shù)字)，以獲得與槽形圖形41相同的尺寸和相同的形狀。
除了以前介紹第一實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記2獲得的相同優(yōu)點外，第二實施例中的對準(zhǔn)標(biāo)記6還可獲得以下的附加優(yōu)點。即，在第二實施例中的對準(zhǔn)標(biāo)記6中，除了各槽形圖形41-45與半導(dǎo)體襯底7(腐蝕阻擋膜54)接觸的表面上寬度設(shè)定在約0.4微米，絕緣膜53內(nèi)形成的栓58’的功能為支撐部分，使槽形圖形41-45更可靠。因此，可以更可靠地防止在隨后的襯底清洗等步驟期間發(fā)生如對準(zhǔn)標(biāo)記6塌陷或分離等問題。這也可以進一步減少已從半導(dǎo)體襯底7的表面分離的對準(zhǔn)標(biāo)記6的碎片分散進入LSI的電路區(qū)域的危險，可確保如電路短路等的缺陷不會發(fā)生。因此，可以得到更高程度的產(chǎn)品質(zhì)量的LSI。
雖然參考附圖介紹了本發(fā)明的優(yōu)選實施例中對準(zhǔn)標(biāo)記及其制造方法，但本發(fā)明并不限于這些例子，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解形式和細(xì)節(jié)的不同變化并不脫離本發(fā)明的精神、范圍和教導(dǎo)。
例如，雖然參考第一和第二實施例介紹了本發(fā)明在光刻工藝的曝光階段期間使用半導(dǎo)體襯底上的掩模和對準(zhǔn)標(biāo)記的例子，但本發(fā)明可以采用用于測量通過曝光和顯影獲得的光刻膠構(gòu)成的集成電路圖形和通過改變對準(zhǔn)標(biāo)記的形式和尺寸在基底襯底上構(gòu)成的集成電路圖形之間的相對位置錯誤量(誤對準(zhǔn)量)的標(biāo)記。此外，雖然介紹了參考第一和第二實施例制造的單個圓柱形存儲節(jié)點的例子，但當(dāng)制造合并多個圓柱體構(gòu)成的存儲節(jié)點時可以適用本發(fā)明。再者，雖然介紹了存儲節(jié)點作為半導(dǎo)體元件的電路元件之一制造的情況，但根據(jù)本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記也適用于除了存儲節(jié)點以外的其它半導(dǎo)體元件的電路元件。而且，構(gòu)成對準(zhǔn)標(biāo)記的各槽形圖形每個可通過合并兩個窄狹縫代替封閉的框架形構(gòu)成，狹縫的數(shù)目并不限于兩個，可以為一個或三個或更多。
根據(jù)本發(fā)明，由于通過制造半導(dǎo)體元件的電路元件的工藝同時制備對準(zhǔn)標(biāo)記，因此沒有必要進行單獨的工藝制備對準(zhǔn)標(biāo)記，和通過單獨的工藝制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法相比，可以獲得制造步驟總數(shù)的減少。由此，可以獲得制造時間長度的減少和制造成本的降低。根據(jù)本發(fā)明，可以制備寬度近似等于電路元件寬度的清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記。此外，這樣制備的對準(zhǔn)標(biāo)記的各槽形圖形不會出現(xiàn)在隨后的襯底清洗步驟等期間塌陷或分離的問題。因此，沒有從半導(dǎo)體襯底的表面分離的對準(zhǔn)標(biāo)記的碎片分散進入LSI的電路區(qū)域的危險，可確保如電路短路等的缺陷不會發(fā)生。使獲得更高程度的產(chǎn)品質(zhì)量的LSI成為可能。而且，通過在半導(dǎo)體襯底的表面絕緣膜內(nèi)埋置如栓的支撐部分，槽形圖形可以可靠地安裝在半導(dǎo)體襯底的表面，由此對準(zhǔn)標(biāo)記的塌陷或分離的危險更小。
包括說明書、權(quán)利要求書、附圖和摘要的申請日為1997年7月25的日本專利申請No.9-215667的整個公開文本，在這里全部引入供參考。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，包括寬度近似等于在所述半導(dǎo)體襯底表面形成的電路元件的槽形圖形。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，其中所述電路元件為存儲節(jié)點。
3．根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，其中所述存儲節(jié)點形成為圓柱形。
4．根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，其中所述槽形圖形的寬度設(shè)定為近似等于所述存儲節(jié)點的外直徑。
5．根據(jù)權(quán)利要求2的半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，其中所述槽形圖形由構(gòu)成所述存儲節(jié)點的相同材料構(gòu)成。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體襯底上的對準(zhǔn)標(biāo)記，其中形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述表面上的絕緣膜內(nèi)埋置的支撐部分，以可靠地在所述半導(dǎo)體襯底的所述表面安裝所述槽形圖形。
7．一種在半導(dǎo)體襯底上制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其中當(dāng)制造電路元件而進行在所述半導(dǎo)體襯底的表面上形成光刻膠膜的步驟，由構(gòu)成所述電路元件的材料形成膜的步驟以及腐蝕構(gòu)成所述電路元件的所述材料以獲得需要的形狀的步驟時，在所述步驟的同時進行相同的步驟形成寬度近似等于形成在所述半導(dǎo)體襯底表面形成的電路元件寬度的槽形圖形。
8．根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體襯底上制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其中所述電路元件為存儲節(jié)點。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體襯底上制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其中所述存儲節(jié)點形成為圓柱形。
10．根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體襯底上制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其中所述槽形圖形的寬度設(shè)定為近似等于所述存儲節(jié)點的外直徑。
11．根據(jù)權(quán)利要求8的半導(dǎo)體襯底上制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其中所述槽形圖形由構(gòu)成所述存儲節(jié)點的相同材料構(gòu)成。
12．根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體襯底上制備對準(zhǔn)標(biāo)記的方法，其中形成在所述半導(dǎo)體襯底的所述表面上的絕緣膜內(nèi)埋置的支撐部分，以可靠地在所述半導(dǎo)體襯底的所述表面安裝所述槽形圖形。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的對準(zhǔn)標(biāo)記2,在制造半導(dǎo)體元件的光刻工藝期間用于對準(zhǔn)半導(dǎo)體襯底3,包括寬度近似等于形成在半導(dǎo)體襯底3表面形成的電路元件1寬度的槽形圖形11。由于槽形圖形11的寬度近似等于電路元件1的寬度,即使在形成電路元件1的同時形成對準(zhǔn)標(biāo)記2,在如深腐蝕的工藝期間不必過量除去槽形圖形11,就可以在半導(dǎo)體襯底3的表面上形成可靠的槽形圖形11。因此,可以在形成半導(dǎo)體電路元件的同時制備清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記,且不存在任何塌陷或分離的危險。
文檔編號H01L23/544GK1211817SQ9811637
公開日1999年3月24日 申請日期1998年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月25日
發(fā)明者町田哲志, 南章行 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社