半導(dǎo)體器件和制造方法以及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體器件和制造方法以及電子設(shè)備，特別地講，具體涉及一種能夠以高精度制造堆疊結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件和制造方法以及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，基于莫爾定律(Moore’slaw)的尺寸縮小正面臨極限并且半導(dǎo)體器件的制造成本也在增加。因此，將元件堆疊在用作半導(dǎo)體器件襯底的硅的內(nèi)部并且利用它們來增加每單位體積的元件和功能的數(shù)量等等被認(rèn)為是非常有效的。
[0003]例如，專利文獻(xiàn)I公開了一種通過用外延生長堆疊硅而使堆疊方向上的功能增強(qiáng)的圖像傳感器，在外延生長中，在硅表面上形成結(jié)構(gòu)之后，在襯底上生長具有對準(zhǔn)晶軸的晶體層。專利文獻(xiàn)I還提出了使用由除了硅之外的材料制成的結(jié)構(gòu)來形成標(biāo)記。然而，當(dāng)使用除了硅之外的材料時，材料和硅之間的晶格不匹配在外延生長期間引起缺陷；因此，期望使用通過蝕刻硅而形成的高度差作為標(biāo)記。
[0004]專利文獻(xiàn)2公開了一種固態(tài)圖像傳感器，其包括通過用外延生長堆疊硅并且用離子注入在硅表面上形成P型阱區(qū)之后再次形成P型阱區(qū)而形成的多個半導(dǎo)體層。
[0005]在有效抑制了自動摻雜并且減少了因離子注入而形成的層擴(kuò)散的低溫外延條件下，標(biāo)記畸變有增加的傾向。因此，專利文獻(xiàn)2提出了在兩種類型的條件(S卩，雖然提供最佳特性但造成標(biāo)記畸變的外延條件和雖然表現(xiàn)出對標(biāo)記畸變的影響極小但犧牲了特性的外延條件)下堆疊兩個硅層。然而，在兩個層中執(zhí)行外延生長的這種技術(shù)是標(biāo)記畸變與特性和質(zhì)量的一個折衷。起初期望允許在有利于特性和質(zhì)量的外延條件下進(jìn)行精確的標(biāo)記檢測。
[0006]另外，專利文獻(xiàn)3公開了一種固態(tài)圖像傳感器，其中，硅包括堆疊的像素結(jié)構(gòu)。此夕卜，已經(jīng)針對雙極器件、功率器件等，制造了通過外延生長形成的堆疊半導(dǎo)體器件。
[0007]另外，專利文獻(xiàn)4公開了一種技術(shù):在執(zhí)行外延生長的步驟之后，將畸變的形狀(橫截面)浸泡在氫氧化鉀(KOH)溶液中并且蝕刻硅的晶體平面以增強(qiáng)標(biāo)記的對比度。然而，當(dāng)對外延生長之后的標(biāo)記進(jìn)行額外處理時，處理本身造成標(biāo)記形狀變化；因此，期望盡可能地避免增加針對標(biāo)記的處理步驟的數(shù)量。
[0008]引用列表
[0009]專利文獻(xiàn)
[0010]專利文獻(xiàn)1:JP2008-300614A
[0011]專利文獻(xiàn)2:JP2002-343956A
[0012]專利文獻(xiàn)3:JP2012-238648A
[0013]專利文獻(xiàn)4:JP2008-130919A

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]技術(shù)問題
[0015]上述用于制造堆疊半導(dǎo)體器件的制造方法包括執(zhí)行外延生長的步驟，并且重要的是在執(zhí)行外延生長的步驟之前和執(zhí)行外延生長的步驟之后之間確實(shí)地的執(zhí)行對準(zhǔn)。為了執(zhí)行這個對準(zhǔn)，需要在執(zhí)行外延生長的步驟之后檢測在執(zhí)行外延生長的步驟之前已形成的定位標(biāo)記和對準(zhǔn)測量標(biāo)記。
[0016]然而，這些標(biāo)記在執(zhí)行外延生長的步驟中發(fā)生畸變，從而難以進(jìn)行高精度檢測。因此，在專利文獻(xiàn)I或?qū)＠墨I(xiàn)3中的圖像傳感器、金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)器件等中實(shí)現(xiàn)一般要求的幾十納米或更小的對準(zhǔn)精度是非常困難的。
[0017]另外，盡管經(jīng)常使用光學(xué)顯微鏡或圖像傳感器對標(biāo)記的平面形狀執(zhí)行標(biāo)記檢測，但專利文獻(xiàn)I至4都沒有公開對平面形狀的直接改進(jìn)。具體而言，為了增強(qiáng)晶圓的產(chǎn)量，其中布置有標(biāo)記的切割道的尺寸已經(jīng)減小至ΙΟΟμπι或更小，并且布置在其中的標(biāo)記從而減小尺寸。由于標(biāo)記越小，表現(xiàn)出標(biāo)記畸變的影響越大，因此需要改進(jìn)標(biāo)記的平面形狀本身的技術(shù)。
[0018]依據(jù)這類情形發(fā)明的本公開使得能夠以高精度制造堆疊結(jié)構(gòu)。
[0019]問題的解決方案
[0020]本公開的一方面的一種半導(dǎo)體器件包括:半導(dǎo)體層，其中形成預(yù)定的第一元件；以及生長層，其中形成堆疊在所述半導(dǎo)體層的所述第一元件上的第二元件，所述生長層是通過在所述半導(dǎo)體層上生長具有對準(zhǔn)晶軸的晶體層來形成的。形成在測量標(biāo)記的端部處的凹角部分被形成為與用于檢測所述測量標(biāo)記的檢測區(qū)域相距預(yù)定距離，所述測量標(biāo)記用于進(jìn)行針對執(zhí)行形成所述生長層的步驟之前和之后的相對調(diào)節(jié)的測量。
[0021]本公開的一方面的一種制造方法包括:在半導(dǎo)體層中形成預(yù)定的第一元件;通過在所述半導(dǎo)體層上生長具有對準(zhǔn)晶軸的晶體層來形成生長層；以及在所述生長層上形成第二元件，所述第二元件被堆疊在所述半導(dǎo)體層的所述第一元件上。測量標(biāo)記的端部處形成的凹角部分被形成為與用于檢測所述測量標(biāo)記的檢測區(qū)域相距預(yù)定距離，所述測量標(biāo)記用于進(jìn)行針對執(zhí)行形成所述生長層的步驟之前和之后的相對調(diào)節(jié)的測量。
[0022]本公開的一方面的電子設(shè)備包括一種半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括:半導(dǎo)體層，其中形成預(yù)定的第一元件；以及生長層，其中形成堆疊在所述半導(dǎo)體層的所述第一元件上的第二元件，所述生長層是通過在所述半導(dǎo)體層上生長具有對準(zhǔn)晶軸的晶體層來形成的。測量標(biāo)記的端部處形成的凹角部分被形成為與用于檢測所述測量標(biāo)記的檢測區(qū)域相距預(yù)定距離，所述測量標(biāo)記用于進(jìn)行針對執(zhí)行形成所述生長層的步驟之前和之后的相對調(diào)節(jié)的測量。
[0023]在本公開的一方面，測量標(biāo)記的端部處形成的凹角部分被形成為與用于檢測所述測量標(biāo)記的檢測區(qū)域相距預(yù)定距離，所述測量標(biāo)記用于進(jìn)行針對執(zhí)行形成所述生長層的步驟之前和之后的相對調(diào)節(jié)的測量。
[0024]效果
[0025]根據(jù)本公開的一方面，可以以高精度制造堆疊結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0026][圖1]圖1示出傳統(tǒng)對準(zhǔn)測量標(biāo)記。
[0027][圖2]圖2示出應(yīng)用本技術(shù)的對準(zhǔn)測量標(biāo)記的第一實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0028][圖3]圖3示出對準(zhǔn)測量標(biāo)記的第二實(shí)施例的示例構(gòu)造。[0029 ][圖4 ]圖4示出對準(zhǔn)測量標(biāo)記的第三實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0030][圖5]圖5示出對準(zhǔn)測量標(biāo)記的第四實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0031][圖6]圖6示出對準(zhǔn)測量標(biāo)記的第五實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0032][圖7]圖7示出應(yīng)用本技術(shù)的定位標(biāo)記的第一實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0033][圖8]圖8示出定位標(biāo)記的第二實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0034I[圖9 ]圖9示出定位標(biāo)記的第三實(shí)施例的示例構(gòu)造。
[0035][圖10]圖10是固態(tài)圖像傳感器的示例構(gòu)造的示意性剖視圖。
[0036][圖11]圖11是示出安裝在電子設(shè)備上的成像設(shè)備的示例構(gòu)造的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述應(yīng)用本技術(shù)的具體實(shí)施例。
[0038]首先，參照圖1描述傳統(tǒng)對準(zhǔn)測量標(biāo)記。
[0039]在圖1中，“A”是對準(zhǔn)測量標(biāo)記11的平面圖，以及“B”是沿著“A”中的X-X線截取的對準(zhǔn)測量標(biāo)記11的剖視圖
[0040]如圖1中所示，對準(zhǔn)測量標(biāo)記11是通過在硅襯底的表面上進(jìn)行雕刻而形成的。
[0041]對準(zhǔn)測量標(biāo)記11是在執(zhí)行外延生長的步驟之前在硅襯底的表面上形成的主刻度標(biāo)記12和在執(zhí)行外延生長的步驟之后在硅襯底的表面上形成的副刻度標(biāo)記13的組合，并且用于進(jìn)行對準(zhǔn)測量。因?yàn)樵趫?zhí)行外延生長的步驟中在硅襯底中添加了硅，所以主刻度標(biāo)記12的橫截面形狀發(fā)生變形。
[0042]也就是說，如圖1的“B”中所示，在執(zhí)行外延生長的步驟之前形成主刻度標(biāo)記12，主刻度標(biāo)記12的形狀例如為具有寬度M、大體垂直的側(cè)表面和底表面以及具有大體直角的凹角部分。然后，通過外延生長添加具有厚度T的硅；因此，橫截面形狀平穩(wěn)地變形并且形成外延生長之后的主刻度標(biāo)記14。
[0043]換句話講，在執(zhí)行外延生長的步驟之前，硅在由主刻度標(biāo)記12的側(cè)表面和底表面形成的凹角部分中快速生長；因此，硅如圖1的“B”中用虛線箭頭指示地生長并且橫截面形狀變形成平滑形狀，使得凹角部分消失。此外，在下面的描述中，酌情地，將執(zhí)行外延生長的步驟之前的主刻度標(biāo)記12稱為前工序主刻度標(biāo)記12，將外延生長之后的主刻度標(biāo)記14稱為后工序主刻度標(biāo)記14。
[0044]另外，如圖1的“A”中所示，具有條形形狀(從平面圖看，長而窄的矩形)的四個前工序主刻度標(biāo)記12-1至12-4被布置為對準(zhǔn)測量標(biāo)記11。然后，執(zhí)行外延生長；因此，前工序主刻度標(biāo)記12-1至12-4分別變形成后工序主刻度標(biāo)記14-1至14-4。此時，例如，硅在由前工序主刻度標(biāo)記12-1的長邊方向上的側(cè)表面和短邊方向上的側(cè)表面形成的凹角部分中快速生長;因此，硅如圖1的“A”中的虛線箭頭所指示地生長，凹角部分減少，直至消失。
[0045]此后，在外延生長之后的硅襯底的表面上形成分別與后工序主刻度標(biāo)記14-1至14-4對應(yīng)的四個副刻度標(biāo)記13-1至13-4。此外，當(dāng)不需要區(qū)分前工序主刻度標(biāo)記12-1至12-4時，在下面的描述中酌情將它們稱為前工序主刻度標(biāo)記12。對于副刻度標(biāo)記13-1至13-4和后工序主刻度標(biāo)記14-1至14-4，同樣如此。
[0046]如上所述，在常規(guī)情況下，前工序主刻度標(biāo)記12變形成具有與外延生長關(guān)聯(lián)的畸變形狀的后工序主刻度標(biāo)記14，在該畸變形狀中，筆直部分發(fā)生彎曲。因此，在測量副刻度標(biāo)記13和后工序主刻度標(biāo)記14之間的間隔的對準(zhǔn)測量過程中，測量精度降低。
[0047]這里，基于前工序主刻度標(biāo)記12的寬度M和通過外延生長形成的硅層的厚度T，計(jì)算前工序主刻度標(biāo)記12的長度方向上的圖案的損失量A。例如，當(dāng)厚度T等于或小于標(biāo)記寬度M(TSM)時，損失量A落入厚度T的大致三倍的范圍內(nèi)(A = 3 XT)，例如，是厚度T的一倍至四倍。這是因?yàn)?，凹角部分受到三個表面(即，兩個硅壁表面和底表面)上的生長速率影響。當(dāng)厚度T大于標(biāo)記寬度M(T>M)時，損失量A落入厚度T的大致六倍的范圍內(nèi)(A = 6 X T)，例如，是厚度T的三倍至六倍。這是因?yàn)?，相比于?dāng)厚度T