(57)【要約】半導体処理中に熱応力とアライメントマークのずれとを防ぐための方法が提供される。前記方法は、集積回路を作製するための第１の選択された部分（１２）とアライメントマーク（１６）を含む第２の非作製部分（１４）とを有する半導体ウェハ（１０）を設け、ドーパント（５６）が前記第１の部分（１２）に導入される必要がある場合に前記第１の部分および前記第２の部分にドーパント（５６）を導入し、これにより、両方の部分（１２、１４）において検出される熱放出によって加熱中に部分間に著しい温度むらが生じないように両方の部分（１２、１４）における放射エネルギ吸収率を上げ、放射エネルギ透過率を下げるステップを含む。したがって、熱応力およびアライメントマーク（１６）のずれが防止される。
2005534172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アライメントマークのずれを防止するための半導体ウェハ処理方法であって、
集積回路を作製するための第１の部分と、アライメントマークを含む第２の非作製部分とを有する半導体ウェハを設けるステップと、
前記第１の部分の放射エネルギ吸収率が上がり、かつ放射エネルギ透過率が下がるように前記第１の部分にドーパントを導入するステップと、
前記第２の部分の放射エネルギ吸収率が上がり、かつ放射エネルギ透過率が下がるように前記第２の部分にドーパントを導入するステップと、
前記ウェハに渡る熱応力および前記アライメントマークのずれが防止されるように、急速加熱処理装置に前記ウェハを挿入し、前記急速加熱処理装置においてドープされた前記第１の部分およびドープされた前記第２の部分から熱放出を検出し、ドープされた前記第１の部分およびドープされた前記第２の部分を加熱するステップとを含む、半導体ウェハ処理方法。
【請求項２】
前記ドーパントは同じ種類およびドーズ量である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ドーパントは、１×１０-17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3を超えるレベルで前記第１の部分および前記第２の部分に導入される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
イオン注入により前記ドーパントを導入するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ドーパントは、等しい強度および等しいドーズ量で前記第１の部分および前記第２の部分に注入される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
表面の非晶質化が、ドーパントの導入後に前記第１の部分および前記第２の部分において起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
表面の非晶質化が、両方の部分において等しい深さに起こる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ドーピングは同時に行なわれる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ドーパントは、ヒ素、ホウ素およびリンからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記急速加熱処理装置から前記ウェハを取除き、ステッパジョブ中に前記アライメントマークをステッパアライメントパターンと位置合わせするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の部分の選択領域をマスクし、ステッパジョブ中に前記第１の部分の非選択領域と前記第２の部分の非選択領域とをドーパントに露出するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記ドープされた部分がマスクされないようステッパをプログラミングするステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記急速加熱処理後に前記第１の部分の同じ位置に残る前記アライメントマークをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ステッパの修正限度を超えない位置における前記第１の部分に配置されて残る前記アライメントマークをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の部分および前記第２の部分は、部分間に著しい温度むらが生じるのを防ぐ温度で処理される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ドーパントは同じエネルギレベルで導入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ドーパントはドーパントイオンである、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
グローバルアライメントマークを前記第２の部分にエッチングするステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記アライメントマークは複数のトレンチを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記急速加熱処理チャンバにおいてアニールすることによって前記ドーパントを活性化させるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
アライメントマークのずれを防止するための半導体ウェハ処理方法であって、
集積回路を作製するための第１の部分とアライメントマークを有する第２の非作製部分とを有する半導体ウェハを設けるステップと、
前記第１の部分および前記第２の部分上に犠牲酸化層を形成するステップと、
前記犠牲層上に導電性ゲート材料を形成するステップと、
露出された酸化領域が前記第１の作製部分および前記第２の非作製部分内に形成されるように前記ゲート材料をパターニングするステップと、
前記露出された領域の放射エネルギ吸収率が上がり、前記露出された領域の放射エネルギ透過率が下がるように前記露出された領域にドーパントを導入するステップと、
前記犠牲酸化層の露出された部分を取除くステップと、
前記ウェハに渡る熱応力および前記アライメントマークのずれが防止されるように、急速加熱処理装置に前記ウェハを挿入し、前記急速加熱処理装置において前記露出された領域から熱放出を検出し、前記第１の部分および前記第２の部分を加熱するステップとを含む、半導体ウェハ処理方法。
【請求項２２】
前記犠牲酸化層を取除いた後、前記第１の部分および前記第２の部分に付加的なドーパントを導入するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ゲート材料が前記第１の部分の選択された領域上に残り、前記第１の部分および前記第２の部分の非選択領域から取除かれるように前記ゲート材料をパターニングし、こうして、前記第１の部分とアライメントマークを含む前記第２の部分との非選択領域を露出するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
表面の非晶質化が、前記ドーパントの導入後に前記露出された部分において起こる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
ドーパントの導入はイオン注入によって行なわれる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記部分は、部分間に著しい温度むらが生じるのを防ぐ温度に加熱される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の部分の前記露出された領域に導入されるドーパントのエネルギ、種類および
ドーズ量は、前記第２の部分に導入されるドーパントのエネルギ、種類およびドーズ量と等しい、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記アライメントマークは複数のトレンチを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記部分を同時にドープするステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
アライメントマークのずれを防止するための半導体ウェハ処理方法であって、
集積回路を作製するための第１のドープされた部分と、アライメントマークを含む第２のドープされた非作製部分とを有する半導体ウェハを設けるステップを含み、前記ドープされた部分は、急速加熱処理中に放射エネルギ吸収率の増加と放射エネルギ透過率の低下とを示し、前記半導体ウェハ処理方法はさらに、
前記ウェハに渡る熱応力と前記アライメントマークのずれとが防止されるように、急速加熱処理装置に前記ウェハを挿入し、前記センサにおいて前記ドープされた部分から熱放出を検出し、前記第１のドープされた部分および前記第２のドープされた部分を加熱するステップを含む、半導体ウェハ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、急速加熱処理中に半導体ウェハにもたらされる熱応力を減じるための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
急速加熱処理または（「ＲＴＰ」）の分野が直面する主な問題は、急速加熱処理装置で処理されるシリコンウェハなどの半導体ウェハの加熱が不均一になることであった。処理されるべき半導体ウェハ／素子はＲＴＰチャンバ内に配置され、そしてウェハが加熱されるようにランプなどの制御された放射源によって照射される。典型的には、複数のランプがチャンバ内に設置され、各ランプは半導体素子の別々の領域を照射する。ＲＴＰシステムはまた少なくとも１つの温度センサを含み、当該少なくとも１つの温度センサが、半導体素子の領域によって放出される熱放射を検知する。半導体素子のうちの一領域によって放出される熱放射が他の領域によって放出される熱放射よりも多いかまたは少ない場合、ランプは、その領域に放出されている放射の量を減らすかまたは増やして均一な半導体素子温度を達成するだろう。ＲＴＰシステムの一例には、アプライド・マテリアルズ・インコーポレイテッド（Applied Materials, Inc.）が製造する「ＲＴＰ  ＣＥＮＴＵＲＡ」がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ランプは、等しい温度または実質的に等しい温度でウェハの領域を加熱している。急速加熱処理は本質的には非平衡加熱プロセスであるが、いくつかのウェハ領域から放出される熱放射が他のウェハ領域からの熱放射とは実質的に異なる場合がある。特に、アライメントマークを含むウェハのエッジ領域は、製品のダイを含むウェハの中央領域が処理される間に、ステッパジョブ中のイオン注入などのプロセスステップからマスクされる。一般に、処理される領域は大量にドープされるので、ウェハ表面上に入射する放射に対して不透明であり、放射エネルギを大きく吸収する。一般的には、１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3未満のドーパントのドーピングレベルでは、半導体シリコンは透明または半透明であり、照射されたエネルギの吸収が極めて低い。マスクされるウェハのエッジ領域は透明または半透明になる傾向があり、放射エネルギ吸収が低い。こうして、通常、半導体のエッジ領域では放射強度が最大となり、その構造の中央部よりも速やかに熱が放散される。したがって、処理される領域と処理されない領域とは、同じ温度で加熱されても実質的に異なる熱特性を示すだろう。ウェハの領域間の熱放出の差が温度センサによって検知され、当該温度センサがランプを制御するコントローラに信号を出し、それに応じて電力が増減される。いくつかの領域が他の隣り合う領域よりも高いかまたは低い温度、場合によっては３０℃〜６０℃以上に加熱されると、ウェハの領域間に熱応力が生じる。
【０００４】
熱応力により、半導体ウェハは、歪んだり、反ったりまたは平坦になったりする。加えて、熱応力は、ウェハ上に存在するアライメントマークをずらすおそれがある。アライメントマークは、ステッパジョブ中にフォトレジストマスクによって半導体処理ステップを実行するのに極めて重要である。フォトレジストマスキングステップ中に生じる半導体素子層間のアライメント不良は、その所期の機能を実行するプロセスの信頼性を著しく低下させる。
【０００５】
以下の特許には、半導体ウェハの急速加熱処理中における加熱の不均一性と熱応力とを防止するための方法が記載される。
【０００６】
Kakoschkeによる米国特許第５，３９９，５２３号は、電磁放射による半導体の急速加熱処理のための方法を記載しているが、ここでは、クオーツチャンバに囲まれた半導体ウェハを加熱するための照射装置が設けられている。照射装置は、中央およびエッジ領域において実質的に同一の温度を達成するようにウェハを照射させる反射板を有する。
【０００７】
Thakur他による米国特許第５，８５１，９２９号は、半導体構造の形状を修正するための方法を記載する。急速加熱処理の加熱ステップ前に、ウェハの構造に変形が存在するかどうかと、その変形がどの程度であるかとを識別するためにウェハの形状が判断される。この情報を用いて加熱動作を制御する。強度が不均一な熱放射を当該構造の別々の領域に向けるように加熱アセンブリの放射放出ゾーンが選択的に制御されて、当該構造内に非等温状態を引起し、変形を減ずる。
【０００８】
これらの特許は、ＲＴＰシステム自体を変更することに関するか、または、ＲＴＰシステムを用いて半導体基板への損傷を防ぐかもしくは半導体基板の変形を減らす方法を修正することに関する。
【０００９】
この発明の目的は、急速加熱処理中に熱応力が生じるのを防ぐ半導体処理方法を提供することである。
【００１０】
この発明のさらなる目的は、急速加熱処理に起因するアライメントマークのずれを防止する半導体処理方法を提供することである。
【００１１】
この発明の別の目的は、基板の製造の際の構成要素と接続配線層とのアライメント不良を防止するための方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述および他の目的は、次のような急速加熱処理装置において半導体ウェハを処理する方法で達成された。この方法では、急速加熱処理前に、集積回路を作製するために確保されたウェハの第１の部分は、当該第１の部分が急速加熱処理中に放射エネルギの吸収を高め、その透過を減じるようにドープされ、かつ、アライメントマークを有するウェハの第２の非作製部分も、当該第２の部分が急速加熱処理中に放射エネルギの吸収の増加とその透過の低下とを示すようにドープされ。したがって、急速加熱処理中に部分間にさほど大きな熱放出のむらは発生しないだろう。結果的に、加熱が均一に行なわれ、急速加熱処理中に熱応力とアライメントマークのずれとが防止される。
【００１３】
これは、第１の作製部分がドープされているが第２の非作製部分がドープされないままであるかまたは少量ドープされるだけである先行技術の方法に反している。このために、この先行技術の方法では、急速加熱処理中に著しい温度分布のむらが生じて、熱応力とアライメントマークのずれとを引起す。
【００１４】
第１の部分および第２の部分がともに当該部分を通じて吸収される放射エネルギの量を増やし、当該部分を通じて透過される放射エネルギの量を減ずるように、両方の部分において多量のドーピングが行なわれることが望ましい。こうして、放射エネルギの通路が遮られると両方の部分の不透明度が増す。このようなドーパントレベルは、一般的には、１×１０-17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3よりも大きい。不透明度を上げることとなるドーパントが、たとえばイオン注入ステップ中に両方の部分に導入される。第２の非作製部分は、ドーパントを受け入れることができるようにステッパジョブ中にはマスクされない。一例においては、第２の非作製部分は、第１の作製部分と同じドーズ量およびエネルギで同じ注入を受ける。別の例においては、第１の作製部分および第２の非作製部分において表面レベルの非晶質化を引起こすのに十分なドーズ量およびエネルギレベルの原子がドーピングに用
いられる。非晶質または多結晶の層が各部分において等しい程度に形成され得る。
【００１５】
ドーピングが両方の部分で行なわれた後、半導体ウェハが急速加熱処理装置に挿入される。急速加熱処理装置は、ウェハによって放出される放射を検知する少なくとも１つのセンサを含み、一例においては複数のセンサを含む。第１の部分および第２の部分がともにドープされたので、両方の部分において吸収される放射エネルギがより多くなり、透過される放射エネルギはより少なくなる。こうして、センサは、第１の部分と第２の部分との間にさほど大きな熱放出のむらを検出しない。したがって、センサは、同じ温度で、または第１の作製部分と第２の非作製部分との間にさほど大きな温度むらが生じない温度で当該部分を加熱するよう放射源に信号を送るだろう。著しい温度むらは、部分間に熱応力が発生する温度であると考えられる。したがって、放射源は、部分間に著しい温度むらが生じないように第１のドープされた部分と第２のドープされた部分とを加熱する。こうして、ドープされた部分間における熱応力とアライメントマークのずれとが防止される。
【００１６】
後の処理ステップにおいて、ウェハをステッパに位置合わせするのに用いられるグローバルアライメントマークなどのアライメントマークが同じ位置にとどまるかまたはステッパの修正限度内における位置内にとどまるので、半導体素子層が正確に位置合わせされる。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の一実施例においては、急速加熱処理の前に、第１の作製部分がソース領域、ドレイン領域およびゲート領域を形成するようドープされ、この発明に従うと、第２の非作製部分がまた、急速加熱処理中に両方の部分の吸収レベルが上がるようにドープされる。したがって、第１の部分内における熱応力とアライメントマークのずれとが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１および図２（縮尺なし）を参照すると、この発明の方法によって製造される半導体ウェハ１０が示される。当該半導体ウェハ１０は、集積回路を作製するために選択される第１の部分１２と、グローバルアライメントマークなどのアライメントマークまたはパターン１６の組を含む非作製部分である第２の部分１４とを有する。部分１２および１４は寸法および位置が異なっていてもよい。典型的には、第１の作製部分１２はウェハの中央部分上に配置され、集積回路の作製に用いられるダイス２１を含む。第２の非作製部分１４はウェハのエッジ部分上に配置され、非作製ダイ２３、ならびに他のいずれかの非作製ダイス、およびウェハのうち集積回路の作製に用いられない他の部分を含み得る。非作製部分１４は、集積回路の作製に用いられない他の位置または他のエッジ位置上に配置されてもよい。この発明に従うと、ウェハ１０の第１の部分１２および第２の部分１４は、第１の部分だけでなく両方の部分が急速加熱処理中に電磁エネルギなどの放射エネルギの吸収率のレベルの増加と放射エネルギの透過率のレベルの低下とを示すように半導体処理中にドープされている。こうして、両方の部分は、ウェハ表面上に入射する少なくともいくらかの放射エネルギに対して不透明であり、当該部分を通るこのようなエネルギの通路を遮る。したがって、以下に記載されるように、急速加熱処理中に熱応力が防止される。
【００１９】
図１を参照すると、ウェハ１０の非作製部分１４のうち別の非作製ダイ２５内における少なくとも別のウェハアライメントパターン１８がこの発明と共に用いられることが望ましい。非作製ダイ２５は、この発明の方法に従って、非作製部分１４の残りの部分と同様に処理される。具体的には、ダイ２５は、作製部分１２がドープされる必要がある場合、非作製部分１４と同様に、放射エネルギの吸収率を上げ、かつ放射エネルギの透過率を下げるようドープされる。この発明の方法ステップは１組のアライメントマーク１６のみに関して以下に説明されるが、但し、当該方法ステップは、非作製ダイ２５内に第２の組の
グローバルアライメントマーク１８が存在するのであればこれに適用可能であり、さらには、非作製部分１４内に付加的な組のアライメントパターンが存在するのであればこれに適用可能である。一例においては、作製ダイス２１は非作製ダイス２３および２５以外のすべてのダイを含む。作製ダイス２１は所望のいかなるダイスをも含み得る。グリッドパターンを形成し個々のフィールドを規定するフィールドアライメントマークおよびフィールドスクライブラインがまたウェハ１０上に存在し得るが、ここでは図示されない。
【００２０】
図１および図２を参照すると、この発明の方法においては、いくつかのアライメントマーク１６が当該技術において公知の方法によって非作製部分１４、具体的にはダイ２３内において刻まれるかまたはエッチングされる。図２に示される拡大図には、アライメントパターン１６を含むダイ２３の拡大された部分１７が示される。パターン１６は正方形であり、４つの正方形のディスクリートまたはサブディスクリートのアライメントパターン３０、３２、３４および３６から成る。中央の（＋）マーク３８が設けられる。異なるアライメントパターンが用いられてもよい。
【００２１】
アライメントマーク１６は、当該技術において同様に公知である撮像ステップ機またはステッパ２２などの選択された処理装置においてウェハ１０が適切に位置合わせされ得るように基準の枠を備える。最初にアライメントマーク１６を用いることにより、撮像ステッパ２２と、特に、ステッパ２２の一部を形成しウェハ１０の上方における光学投影経路（図示せず）に配置されるアライメントレチクル２４とに対してウェハ１０を適切に位置決めすることが可能となる。アライメントレチクル２４を用いてウェハ１０上に刻まれたアライメントマーク１６を見ることにより、さらなる処理のために準備が整った状態でウェハ１０をステッパ２２の下方に適切に位置合せすることが可能となる。レチクル２４はこの発明の方法ステップに関連して以下に述べられる。
【００２２】
図３（縮尺なし）を参照すると、ウェハアライメントパターン１６が、主表面２８を有するシリコンウェハ２６のバルクに対してパターニングされる。シリコンウェハ２６のバルクは典型的には単結晶シリコンであるか、または、従来の実施例に従って半導体基板上に形成されるエピタキシャル層を含む。アライメントパターン１６は非作製部分１４に個別に位置する。
【００２３】
アライメントマーク１６の組が、主表面２８と実質的に同じ高さにあるかまたは同一平面にある複数の部分４０、４２、４４および４６、ならびに当該部分を隔てる複数のトレンチ４８、５０、５２および５４を含むことが分かる。当該部分およびトレンチの寸法および向きは、用いられる特定のステッパ２２に基づいて特定の状況で決定される。典型的には、隣接する部分４０、４２、４４および４６ならびにトレンチ４８、５０、５２および５４は互いに対して実質的に平行であるかまたは直交しており、トレンチはほぼ長方形である。部分およびトレンチは典型的には幅が約数μｍであり、トレンチは深さが約１０００〜３０００Åである。
【００２４】
図４を参照すると、典型的な半導体ウェハ１０の処理中に、第１の作製部分１２が集積回路の作製のためにドープされる。ドーパント５６は、集積回路の作製のために必要とされ当該技術において用いられるようなウェル注入、埋込注入または他の注入を含み得る。ドーピングにより、急速加熱処理中に第１の部分１２の放射エネルギ吸収レベルが上がり、これにより不透明度が増し、放射エネルギの透過率レベルが下がる。典型的には、急速処理中にウェハ１０内における放射エネルギの吸収の増加と照射されるエネルギの透過率の低下とを達成するために高いドーピングレベルが必要とされる。高いかまたは大量のドーピングレベルは、典型的には、１×１０-17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3よりも大きい。ドーパントはｐタイプまたはｎタイプのイオンを含み得る。
【００２５】
当該技術において公知のいくつかの技術が、ドーパント５６を導入するのに利用可能である。これらの技術のうちイオン注入が最も一般的である。ここでは、ドーパント５６は、所望の接合深さを達成するのに十分なエネルギおよびドーズ量で半導体の表面２８に注入される。注入エネルギは、注入されているイオンの種類によって異なる。
【００２６】
一例においては、高ドーズ量の注入が用いられる場合、ウェハ１０の第１の部分１２において表面レベルの非晶質化が発生して、第１の部分１２の透過特性と吸収特性とを変える。多量の原子注入により、当該技術において公知であるように表面レベルの非晶質化が引起される。
【００２７】
この発明の方法ステップに従うと、作製部分１２が急速加熱処理中に第１の部分の吸収レベルの増加と透過レベルの低下とを引起こすのに十分なレベルでドープされると、非作製部分１４もそのようにされる。これは、第１の部分が多量にドープされる一方で、非作製部分がマスクされ、こうしてドープされずに残されるか、または放射エネルギの吸収率を上げその透過率を下げるには不十分なレベルで少量ドープされた先行技術に反している。第２の非作製部分１４のドーピングは、集積回路を作製するために選択された第１の部分１２のドーピングに関連して同時にまたは連続して行なわれ得る。
【００２８】
ステッパプロセス中に、注入が第１の部分１２に導入されるべき場合には、ステッパ２２は、作製部分１２のうち少なくともいくつかの部分に加えて非作製部分１４がドーパント５８の導入中にマスクされないようにプログラミングされる。こうして、露出された非作製部分１４が第１の部分１２とともにドーパントを受け入れる。先行技術においては、非作製部分１４はたとえばフォトレジストマスクでマスクされたので、ドーパントを受け入れなかった。
【００２９】
ドーパント５８は、急速加熱処理中に第２の部分１４の吸収レベルを上げ、こうして第２の部分の不透明度を上げて、その透過率レベルを下げる。上述のように、典型的には、吸収率レベルを上げるのにたとえば１×１０-17ｃｍ-3を超える高いかまたは多量のドーピングレベルが必要である。しかしながら、吸収率を上げ、透過率を下げるのに必要なドーパントレベルは、ドーピング前に存在する第１の部分および第２の部分の潜在的な透過特性に依存している。一例においては、ドーパント５８は、第１の部分１２が大量にドープされたかまたはドープされるべき場合、急速加熱処理中に第２の部分１４の吸収レベルを上げ、その透過率レベルを下げるのに十分なエネルギおよびドーズ量でイオン注入によって第２の部分１４に注入される。吸収率の増加または対応する透過率の低下は、部分１２および１４の両方において同一である必要はない。
【００３０】
使用可能なドーパントの例には、ヒ素、ホウ素およびリンがある。一例においては、非作製部分１４全体は、第１の部分１２が受けるのと同じドーパントまたは注入物を同じドーズ量およびエネルギで受け入れる。たとえば、第１の部分１２は、４０〜７０ｋｅＶでドーズ量１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のヒ素原子５６を受け入れ、第２の非作製部分は、ドーズ量、種類およびエネルギ範囲が同じであるドーパント５８を受け入れる。この代わりに、１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のホウ素原子が５０〜７０ｋｅＶで、または５×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のリンの原子が６０〜８０ｋｅＶで、第１の部分および第２の部分の両方においてドーパントとして用いられてもよい。第２の部分１４は、一例においては、第１の部分１２をドープするのに用いられるドーパントとは異なるドーパントを受け入れ、これにより第２の部分１４の吸収率レベルが上がり、透過率レベルが下がる。一例においては、第１の部分１２が或るエネルギレベルおよびドーズ量の多量のイオン５６でドープされ、第２の部分１４がより低いエネルギレベルおよびドーズ量のより多量のイオン５８でドープされるか、または、この逆のようにドープされる。たとえば、第１の部分１２は、ドーズ量１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のヒ素原子で５０〜７０ｋｅＶのエネ
ルギでドープされ得、第２の非作製部分１４は、ドーズ量１×１０15ａｔｏｍｓ／ｃｍ2のホウ素原子で５０〜７０ｋｅＶのエネルギでドープされ得る。第１の部分および第２の部分をドープするのに用いられる原子のドーズ量、エネルギおよび種類により、結果として、第１の部分および第２の部分の両方の内部に少なくとも１×１０17ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の原子がもたらされる。
【００３１】
ドーピング中に表面レベルの非晶質化が起こって、ウェハ１０の熱特性を変える可能性がある。第１の部分１２が表面の非晶質化を被った場合に第２の部分１４に表面の非晶質化が起こることが望ましい。一例においては、表面レベルの非晶質化は、第１の作製部分１２および第２の非作製部分１４においてともに等しい深さで起こる。
【００３２】
ウェハ１０は、上述のように第１の部分１２および第２の部分１４においてともにドーパント５６および５８でドープされており、図５に示される当該技術において公知の急速加熱処理装置６０内に挿入される。処理装置６０において、ドーパント５６および５８はアニールによって活性化される。アニール時間は、注入エネルギ、使用されるドーズ量および注入されるイオンの種類に応じて異なる。単一のウェハ１０は、大気状態下または低圧での急速加熱処理中に放射エネルギの吸収によって急速に加熱される。処理チャンバ６２は、たとえば水晶、炭化ケイ素（シリコンカーバイト）またはステンレス鋼でできている。チャンバ６２は水晶の窓６４を含み、ランプ６６からの電磁放射などの放射がこの水晶の窓６４を通ってウェハ１０を照射する。ウェハ１０は、たとえば、チャンバ６２の内部に断熱状態で薄い水晶ピン６８上に保持される。チャンバ６２内部の周囲大気はチャンバを通る気体の流れによって制御される。気体は、少なくとも１つの吸気口７０からチャンバに流れ込む。チャンバ６２内のさまざまな位置に配置されるセンサ制御ランプ６６は、窓６４を通じてウェハ１０の領域を加熱する。ウェハの領域は、第１の作製部分１２および第２の非作製部分１４内に位置する。反射板７２は加熱の際にランプ６６を助け得る。典型的には、光学式高温計などの温度センサ７４が、ウェハ１０の裏面上に放射された赤外線エネルギから温度を決定する。１つ以上のセンサ７４が用いられてもよい。急速加熱処理装置６０は、システム動作を制御するコンピュータコントローラ（図示せず）を含む。
【００３３】
急速加熱処理装置６０の温度センサ７４はウェハ温度を検出するために制御ループに配置される。当該センサ７４は、第２の非作製部分１４のアライメントマーク１６が位置するウェハ１０の領域の下に位置する場合、ウェハのその部分が上述のようにドープされると、その部分における比較的低い温度または低下したレベルの熱放出を検知するだろう。部分１４の温度は、部分１４がドープされなかったかまたは少量ドープされただけである先行技術に比べて低く検出される。これは、物体間の熱の伝達が、部分１４がドープされた場合に変えられた放射エネルギの透過率および吸収率の特性の関数であるからである。
【００３４】
第１の部分１２がまた上述のようにドープされると、センサ７４は、比較的低い温度または低下したレベルの熱放出を同様に検知するだろう。第１の作製部分１２および第２の非作製部分１４がともにドープされて、放射エネルギの吸収率を上げ、その透過率を下げると、ほぼ同じレベルの熱がこれらの部分から放出される。したがって、部分間にさほど大きな温度のむらは検出されない。部分間の著しい温度むらは、部分間にまたは上記ウェハに渡って熱応力が発生し得る温度であると考えられる。熱応力はウェハの変形を招く。こうして、センサ７４が、さほど大きなむらのない第１のドープされた部分１２および第２のドープされた部分１４の温度（または熱放出）を検出する。各部分１２および１４に対するドーパントの量、ドーズ量およびエネルギは、放射エネルギ吸収率の上昇と、これにより放射エネルギ透過率の低下とをもたらす。これは、各部分が結果として１×１０17ドーパント／ｃｍ3になるように第１の部分および第２の部分をドープすることによって達成可能である。吸収率の特性と透過率の特性とを変えることにより、作製部分１２およ
び非作製部分１４については結果としてさほど大きな温度むらのない等しい温度または実質的に等しい温度がもたらされる。両方の部分をドープして放射エネルギ吸収率を上げ、こうしてその透過率を下げる限り、部分間にさほど大きな温度差は検出されないだろう。
【００３５】
部分１２と部分１４との熱放出に実質的な差がないので、センサ７４は、ランプ６６を制御するコンピュータコントローラ（図示せず）に信号を送出して、部分１２と部分１４とに対する出力の強さを等しくまたは実質的に等しく下げたり上げたりする。すなわち、当該コントローラは、各部分１２および１４を同じ温度、または第１の部分と第２の部分との間でさほど大きな差のない温度に加熱するようランプ６６に信号を送るだろう。温度むらは、下にある第１の部分１２および第２の部分１４の放射透過特性に依存している。
【００３６】
典型的には、この発明の方法は、２、３〜数ミリメートルの範囲のダイス、たとえば２１、２３および２５（図１）を有するウェハに関して用いられる。たとえば、２×３ｍｍ2〜２０×２０ｍｍ2の範囲のダイスを有するウェハが用いられる。概して、ウェハの非作製部分１４は、図１に示される各ダイとほぼ同じ面積であるか、または各ダイの面積よりも大きい。
【００３７】
先行技術においては、部分１２がドープされるが部分１４はドープされないので、ウェハは、急速加熱処理中に作製部分１２と非作製部分１４との間で大きな温度差を示す。先行技術においては、寸法が約数ミリメートルであるウェハの隣接する部分が異なる温度で加熱される場合、結果として熱応力が発生する傾向がある。作製部分がドープされ、非作製部分がドープされない場合、寸法が大きければ大きいほど部分間の温度むらがより大きくなる。したがって、寸法がより大きな部分には、結果としてより大きな熱応力が発生する。たとえば、先行技術においては、結果として部分間に３０℃より高いかまたは３０℃〜４０℃の温度差が生じ得る。これが、熱応力を引起す著しい温度むらである。対照的に、この発明においては、部分１２および部分１４は上述のようにさほど大きなむらのない温度で加熱されるので、熱応力が防止される。
【００３８】
先行技術に優るこの発明の主要な利点は、非作製部分１４が、熱を吸収する当該部分の能力を高めるドーパントを含むよう変更されることである。これが、熱を吸収する能力を高めるドーパントを受け入れる第１の作製部分１２に加えられる。したがって、部分１２および１４は、部分間における熱応力またはアライメントマークをずらすのに十分な熱応力を発生させない温度で加熱されるだろう。
【００３９】
先行技術においては、第１の部分１２はドープされるが、第２の部分１４はドープされない。したがって、急速加熱処理装置６０に挿入されると、第１の部分１２と第２の部分１４との間に著しい温度のむらが検出され、こうして、当該部分が著しく異なる温度で加熱されることにより熱応力がもたらされ、これがアライメントマークのずれにつながる。
【００４０】
この発明においては、急速加熱処理の加熱中における著しい温度むらが防止されると、熱応力が防止される。したがって、第２の非作製部分１４上に位置するアライメントマークのずれが防止される。一例においては、熱応力は完全には防止されず、依然として発生する可能性があるが、アライメントマークをずらすかまたはステッパ２７の修正限度を超えてアライメントマークをずらすには不十分である。したがって、後の処理ステップにおいては、ウェハ１０をステッパ２２（図１）もしくは他の撮像機に位置合わせするのに用いられる、および／または層を互いに対して位置合わせするのに用いられるアライメントマーク１６が、等しい位置に留まるかまたはステッパ２２の修正限度内である位置内に留まるので、半導体素子層が正確に位置合わせされる。
【００４１】
急速加熱処理装置６０において処理された後、付加的な個々の回路部品および接続配線
が、従来、フォトリソグラフィ技術を用いて形成される。図１を再び参照すると、ステッパ２２のレチクル２４は中央に位置するアライメントパターン７６を含み、当該アライメントパターン７６は、グローバルアライメントパターンなどのアライメントパターン１６の鏡像である。さらなるアライメントマークパターンなどの他のしるしが、必要に応じてレチクル２４に組込まれてもよい。ステッパ２２は固定された波長（図示せず）を有するレーザビームを用いて、基準点としてアライメントマーク１６を用いることによりウェハ上のアライメントマーク１６の位置を検知する。具体的には、アライメントレチクル２４が用いられることにより、ウェハ１０上に刻まれたアライメントマーク１６とレチクル２４のアライメントパターン７６とを用いてウェハをステッパ２２の下方に適切に位置決めして、これにより、さらなる処理のために準備が整った状態でウェハを適切に位置合わせすることが可能となる。アライメントマーク１６は、ウェハ１０を当該ウェハ上の前の層と正確に位置合わせするよう調整するのに用いられる。アライメントマーク１６からの干渉が反射し返されて、ステッパ２２における素子を検出する。ついで、パターニングされた材料の１つ以上の層（図示せず）が、当該技術において公知の方法によって、たとえばフォトレジストの層およびフォトレジストマスクで表面２８（図３）上に形成され得る。この発明は、急速加熱処理中にアライメントマークがずれるのを防ぐか、または、少なくとも、ステッパの修正限度を超える量のずれが急速加熱処理中に発生するのを防ぐ。
【００４２】
図６Ａ〜図６Ｇ（縮尺なし）を参照すると、この発明の別の例が示される。ソース領域、ドレイン領域およびゲート領域が形成され、第１の作製部分ならびに第２の非作製部分においてドーピングが行なわれる。これにより、上述のように、両方の部分において急速加熱処理中に放射エネルギ吸収レベルの増加と、こうして、検出された熱放出の低下とがもたらされる。したがって、どちらの部分もさほど大きな温度のむらを示さないので、両方の部分がさほど大きな差のない温度に加熱され、これにより熱応力が防止される。
【００４３】
第１の集積回路作製部分８０と、内部にエッチングされるかまたは刻まれるグローバルアライメントマークなどのアライメントマーク８４を有する第２の非作製部分８２とを有するウェハ７８が図６Ａに示される。
【００４４】
図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、犠牲酸化層８６が、第１の作製部分８０の表面８８上、第２の非作製部分８２の表面９０、９２、９４および９６上、ならびに第２の非作製部分８２のトレンチ９８、１００、１０２および１０４内に形成されているのが示される。
【００４５】
次に、図６Ｃに見られるように、ゲート材料１０６、たとえばポリシリコン層が酸化層８６にわたって塗布される。次いで、ポリシリコン層１０６は、図６Ｄに示され当該技術において公知のように酸化物８６のその部分が露出され、ポリシリコン島１０８が残るようにパターニングされる。露出された酸化部分８９は第１の部分８０および第２の部分８２内に見い出される。次いで、ウェハ７８は、アライメントマーク８４を含む第１の作製部分８０および第２の非作製部分８２におけるソースおよびドレインの拡張領域をドープするよう、露出された酸化物８９を通じてイオン８３がドープまたは注入される。ゲート材料１０８は、ゲート材料１０８の下にあるウェハ材料にイオン８３が注入されるのを妨げる。第２の非作製部分８２はマスクされず、この発明に従って上述のとおりにドープされる。ドーパント８３は、第１の作製部分８０および第２の非作製部分８２がともに、急速加熱中に放射エネルギ吸収率のレベルの増加と、これにより透過率のレベルの低下とを示すようなエネルギおよびドーズ量で両方の部分に導入される。したがって、部分８０および８２はさほど大きな温度のむらを示さない。
【００４６】
図６Ｅを参照すると、注入がｐタイプのドーパントイオンである場合、ｐタイプの領域１１０が第１の部分８０および第２の部分８２内に形成されることが分かる。逆に、ウェ
ハはｐタイプであってもよく、ｎタイプのドーパントが注入され得る。
【００４７】
図６Ｆを参照すると、全体的な酸化および酸化物８６のエッチングの後のウェハ７８が示される。酸化物の側壁１１２はゲート材料１０８上に残される。ソースおよびドレイン領域１１６を形成するよう導入または注入されているドーパント１１４が示される。この発明に従うと、ドーパント１１４は、急速加熱処理中に放射エネルギ吸収率を上げ、放射エネルギ透過率を下げるのに十分なエネルギおよびドーズ量で両方の部分８０および８２に導入される。ポリシリコン島１０８の下のウェハ領域は注入１１４を受けない。
【００４８】
処理中、ウェハ７８は、図５に示される急速加熱処理装置６０内に挿入される。当該ウェハは、１つ以上のドーピングステップが行なわれた後に急速加熱処理装置に挿入され得る。センサ７４が急速加熱処理中に部分８０および８２から同じかまたは実質的に同じ量の熱放出を検出すると、熱応力およびアライメントマークのずれが防止される。ランプ６６は、熱応力が防止される温度、または少なくともアライメントマーク８４のずれが同様に防止されるような程度に熱応力が防止される温度にまで、部分８０および８２を加熱する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】上方に位置決めされるステッパに対して動作関係にある半導体ウェハを示す分解斜視図である。
【図２】図１に示されるウェハの一部分であり、１組のアライメントマークを示す拡大された上面図である。
【図３】図１のドーピング前の半導体ウェハの一部分を示す側面図である。
【図４】この発明に従ったドーピングステップ中の図３の半導体ウェハを示す側面図である。
【図５】この発明の方法に従って準備され、急速加熱処理装置内に挿入される図１の半導体ウェハを示す側面図である。
【図６Ａ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図６Ｂ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図６Ｃ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図６Ｄ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図６Ｅ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図６Ｆ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図６Ｇ】この発明の方法に従ってパターニングされかつドープされているウェハの一部分を示す側面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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