CN102800566A

CN102800566A - 一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法

Info

Publication number: CN102800566A
Application number: CN2012102447171A
Authority: CN
Inventors: 陈刚; 李理; 王泉慧; 柏松
Original assignee: CETC 55 Research Institute
Current assignee: CETC 55 Research Institute
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102800566B

Abstract

本发明是一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其工艺包括：一、正常进行半导体器件的部分正面工艺；二、使用酸性溶液清洗经过部分工艺的半导体材料；三、在半导体材料上的对准标记区域形成一层耐刻蚀金属膜；四、采用干法刻蚀方法处理半导体材料表面及耐刻蚀金属膜；五、进行钝化介质生长；六、过刻蚀钝化介质及对准标记区域；七、使用酸性溶液处理经过过刻蚀工艺的半导体材料及耐刻蚀金属膜；八、进行去胶；九、进行光刻工艺。优点：解决了对准标记损坏而不能被光刻系统识别或者由于对准标记分辨率太低导致光刻精度降低的问题；保持了良好的表面形貌，保证了半导体器件的光刻工艺精度。

Description

一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法

技术领域

本发明涉及的是一种保护对准标记的方法，具体涉及的是一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法。

背景技术

在半导体器件工艺中，光刻工艺是个非常重要的工艺步骤，直接影响到半导体器件及组件的性能和成品率。为了实现半导体器件各层之间的精确套准，通常将对准标记制作在半导体材料表面；光刻系统首先找到对准标记位置，然后利用对准标记的坐标来完成器件每层的定位。因此，对准标记必须能够被光刻系统清晰地识别，才能保证光刻的精度。步进式光刻作为现代半导体圆片制造工艺中的主流光刻技术，是通过探测和分析光刻标记图形的反射光来工作的。为了提高光刻标记反射光的对比度，要求光刻标记图形具有清晰的陡直台阶，例如在半导体材料表面刻蚀形成如图1所示的沟槽图形，它包括十字标记和等节距的光栅标记。这种光刻标记对于硅和砷化镓材料非常有效，因为在步进式光刻机光源的工作波长范围内间，硅和砷化镓具有足够高的反射率，使得光刻机能够对光刻标记进行准确定位。

宽禁带半导体材料碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）具有宽禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率等特性。SiC衬底上的SiC、GaN、AlGaN外延以及蓝宝石衬底上的GaN、AlGaN外延是制造高温、高频、大功率、抗辐射器及紫外探测器、短波发光二极管等器件最重要的半导体材料，具有超强的性能和广阔的应用前景。但是在步进式光刻机进行光刻时，由于在接触区引线工艺过刻蚀半导体材料表面造成对准标记损坏，因此常常不能被光刻机准确的定位，甚至完全不能识别。

发明内容

本发明提出的是一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其目的是要避免半导体器件中接触区引线工艺过刻蚀所造成的半导体材料上对准标记损坏，以解决对准标记不能被光刻机准确定位的问题。

本发明的技术解决方案：该方法包括以下步骤：

一、正常进行半导体器件的部分正面工艺；

二、使用酸性溶液清洗经过部分工艺的半导体材料；

三、在半导体材料上的对准标记区域形成一层耐刻蚀金属膜；

四、采用干法刻蚀方法处理半导体材料表面及耐刻蚀金属膜；

五、在半导体材料表面进行钝化介质生长；

六、接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质及对准标记区域；

七、使用酸性溶液处理经过过刻蚀工艺的半导体材料及耐刻蚀金属膜；

八、采用湿法及干法刻蚀方法进行去胶；

九、采用保护完好的对准标记继续进行光刻工艺。

本发明的有益效果：由于半导体材料上的对准标记区域在进行钝化介质生长前，先被蒸发形成的一层耐刻蚀金属覆盖。该耐刻蚀金属在半导体器件中接触区引线工艺过刻蚀时保护了对准标记区域不受影响，并且在光刻系统光源的工作波长范围内具有较高的反射率，解决了由于过刻蚀半导体材料表面时对准标记损坏不能被步进式光刻机识别的问题。此外采用了耐刻蚀金属作为对准标记区域的覆盖材料，在经过高功率的干法过刻蚀处理后，对准标记的表面形貌不被影响，从而保证了在器件的干法刻蚀接触孔工艺前后光刻工艺均具有非常高的精度。工艺简便，易于实现。

附图说明

附图1是一种接触式光刻机和步进式光刻机所采用的光刻标记图形的截面图。

附图2是将第一层光敏薄膜附着于整个半导体材料表面的示意图。

附图3是在窗口区域内留下被耐刻蚀金属覆盖的对准标记凹槽的示意图。

附图4是钝化介质薄膜附着于整个半导体材料表面的示意图。

附图5是整个半导体材料表面上被耐刻蚀金属覆盖，然后再被钝化介质3覆盖的示意图。

附图6是最终得到的待刻蚀的图形窗口的示意图。

附图7是进行接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质，对准标记凹槽图形保护完好的示意图。

附图8是采用湿法及干法刻蚀方法进行去光敏薄膜，对准标记凹槽图形保护完好的示意图。

具体实施方式

实施例1：

工艺步骤一，正常进行半导体器件的部分正面工艺；所述的半导体材料为碳化硅晶片，或碳化硅衬底上生长了一层或者多层碳化硅薄膜的外延片，或碳化硅衬底上生长了氮化镓薄膜、或AlGaN薄膜、或氮化铝薄膜的一层或者多层外延片，或蓝宝石衬底上生长了氮化镓薄膜、或AlGaN薄膜、或氮化铝薄膜的一层或者多层外延片。

工艺步骤二，使用酸性溶液清洗经过部分工艺的半导体材料；酸性溶液为盐酸与纯水的重量配比1：20～1：5的溶液。

工艺步骤三，在半导体材料上的对准标记区域形成一层耐刻蚀金属膜；将第一层分辨率低的光敏薄膜5附着于整个半导体材料表面，只在需要位置的对准标记区域留出的空白窗口4不附着第一层分辨率低的光敏薄膜5；光敏薄膜5的厚度为0.9um~6μm；对准标记位于窗口4区域中央，窗口4的面积为1~10mm²，如图2所示。

在对准标记区域的空白窗口以及附着于整个半导体材料1表面的光敏薄膜上淀积一层耐刻蚀金属2；耐刻蚀金属2为镍或者钛/铂，厚度为50nm～300nm或者30nm～100nm /50nm～200nm；通过清除光敏薄膜去除窗口区域以外的耐刻蚀金属，在窗口区域内留下被耐刻蚀金属覆盖的对准标记凹槽7；对准标记凹槽7图形的截面图如图1所示。然后采用剥离方法去除光敏薄膜5，如图3所示。

工艺步骤四，采用干法刻蚀方法处理半导体材料表面及耐刻蚀金属膜；干法刻蚀方法为等离子体刻蚀（PE）打胶。

工艺步骤五，在半导体材料表面进行钝化介质生长；将采用等离子体增强化学气相淀积方法（PECVD）或感应耦合等离子体增强化学气相淀积方法（ICP-PECVD）生长的钝化介质薄膜3附着于整个半导体材料1表面，被耐刻蚀金属2覆盖的对准标记凹槽也被介质覆盖填平，钝化介质为二氧化硅或氮化硅，厚度在500nm～3um，如图4所示。

工艺步骤六，接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质及对准标记区域：将分辨率高的光敏薄膜6附着于整个半导体材料1表面上的钝化介质薄膜3表面，光敏薄膜厚度在0.9um~6um；在对准标记区域，整个半导体材料1表面上被耐刻蚀金属2覆盖，然后再被钝化介质薄膜3覆盖，如图5所示。

对分辨率高的光敏薄膜6进行接触区引线区域及对准标记区域4的光刻、曝光、显影流程，最终得到了待刻蚀的图形窗口，如图6所示。

进行接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质薄膜3，干法过刻蚀采用的是反应离子刻蚀（RIE）或者感应耦合等离子体（ICP）方法，半导体器件工艺的接触区刻蚀的同时，对准标记区域4也进行过刻蚀介质，刻蚀完成后，对准标记凹槽7图形保护完好，如图7所示。

工艺步骤七，使用酸性溶液处理经过过刻蚀工艺的半导体材料及耐刻蚀

金属膜。

工艺步骤八，采用湿法及干法刻蚀方法进行去胶：采用湿法及干法刻蚀方法进行去光敏薄膜分辨率高的光敏薄膜6，湿法去胶是采用丙酮80W超声5分钟2次，更换溶液，乙醇80W超声5分钟1次，纯水过浴3次清洗后，氮气加热3千转高速转动甩干；干法刻蚀方法为等离子体刻蚀（PE）打胶去光敏薄膜分辨率高的光敏薄膜6，对准标记凹槽7图形保护完好，如图8所示。

工艺步骤九，采用保护完好的对准标记继续进行光刻工艺。

Claims

1.一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

一、正常进行半导体器件的部分正面工艺；

二、使用酸性溶液清洗经过部分工艺的半导体材料；

五、在半导体材料表面进行钝化介质生长；

六、接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质及对准标记区域；

八、采用湿法及干法刻蚀方法进行去胶；

九、采用保护完好的对准标记继续进行光刻工艺。

2.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的使用酸性溶液清洗经过部分工艺的半导体材料工艺步骤二：酸性溶液为盐酸与纯水的重量配比1：20～1：5的溶液。

3.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的半导体材料为碳化硅晶片，或碳化硅衬底上生长了一层或者多层碳化硅薄膜的外延片，或碳化硅衬底上生长了氮化镓薄膜、或AlGaN薄膜、或氮化铝薄膜的一层或者多层外延片，或蓝宝石衬底上生长了氮化镓薄膜、或AlGaN薄膜、或氮化铝薄膜的一层或者多层外延片。

4.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的在半导体材料上的对准标记区域形成一层耐刻蚀金属膜工艺步骤三：1）将第一层分辨率低的光敏薄膜附着于整个半导体材料表面，只在需要位置的对准标记区域留出的空白窗口不附着第一层分辨率低的光敏薄膜；光敏薄膜5的厚度为0.9um~6μm；对准标记位于窗口区域中央，窗口的面积为1~10mm²；2）在对准标记区域的空白窗口以及附着于整个半导体材料1表面的光敏薄膜上淀积一层耐刻蚀金属；耐刻蚀金属为镍或者钛/铂，厚度为50nm～300nm或者30nm～100nm /50nm～200nm；通过清除光敏薄膜去除窗口区域以外的耐刻蚀金属，在窗口区域内留下被耐刻蚀金属覆盖的对准标记凹槽；然后采用剥离方法去除光敏薄膜。

5.根据权利要求3所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的对准标记区域窗口的面积为1～10mm²。

6.根据权利要求3所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的耐刻蚀金属材料为镍单层金属或钛铂双层金属，采用电子束蒸发的方式形成。

7.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的采用干法刻蚀方法处理半导体材料表面及耐刻蚀金属膜工艺步骤四：干法刻蚀方法为等离子体刻蚀打胶。

8.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的在半导体材料表面进行钝化介质生长工艺步骤五：将采用等离子体增强化学气相淀积方法或感应耦合等离子体增强化学气相淀积方法生长的钝化介质薄膜附着于整个半导体材料表面，被耐刻蚀金属覆盖的对准标记凹槽也被介质覆盖填平，钝化介质为二氧化硅或氮化硅，厚度在500nm～3um。

9.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述的接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质及对准标记区域工艺步骤六：1）将分辨率高的光敏薄膜附着于整个半导体材料表面上的钝化介质薄膜表面，光敏薄膜厚度在0.9um~6um；在对准标记区域，整个半导体材料表面上被耐刻蚀金属覆盖，然后再被钝化介质薄膜覆盖；2）对分辨率高的光敏薄膜进行接触区引线区域及对准标记区域4的光刻、曝光、显影流程，最终得到了待刻蚀的图形窗口；3）进行接触区引线工艺干法过刻蚀钝化介质薄膜，干法过刻蚀采用的是反应离子刻蚀或者感应耦合等离子体方法，半导体器件工艺的接触区刻蚀的同时，对准标记区域也进行过刻蚀介质，刻蚀完成后，对准标记凹槽图形保护完好。

10.根据权利要求1所述的一种半导体器件中接触区引线工艺保护对准标记的方法，其特征是所述采用湿法及干法刻蚀方法进行去胶工艺步骤八：1）去光敏薄膜分辨率高的光敏薄膜；2）用湿法去胶采用丙酮80W超声5分钟2次，更换溶液，乙醇80W超声5分钟1次，纯水过浴3次清洗后，氮气加热3千转高速转动甩干；干法刻蚀方法为等离子体刻蚀打胶去光敏薄膜分辨率高的光敏薄膜，对准标记凹槽图形保护完好。