CN105047536A - 用于碳化硅器件的对准标记及其制备方法 - Google Patents

用于碳化硅器件的对准标记及其制备方法 Download PDF

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仇坤
苗青
张瑜洁
牛喜平
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Abstract

本发明公开一种用于碳化硅器件的对准标记及其制备方法，该制备方法包括如下步骤：在碳化硅衬底表面形成图案化掩膜；借助上述图案化掩膜，对上述碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域进行干法刻蚀以形成微掩模区，使得对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差并由此构成对准标记。所述制备方法利用干法刻蚀在碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域形成微掩模区，对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差并由此构成对准标记，通过人工肉眼和图像识别设备都能够实现识别定位，从而能够减少误操作，降低返工率。此外，对准标记区域与微掩模区的亮度反差由碳化硅衬底材料本身的粗糙度形成，并未引入任何新的材料，因此不会引入污染。

Description

用于碳化硅器件的对准标记及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳化硅器件的半导体加工工艺领域。更具体地，涉及一种用于碳化硅器件的对准标记及其制备方法。
背景技术
作为一种第三代宽带化合物半导体材料，碳化硅在禁带宽度、最大场强、掺杂浓度以及热导率方面都具有传统的硅以及砷化镓材料无法比拟的优势，尤其适用于高压、高频、大功率、高辐照以及某些波长的光电探测领域。目前，碳化硅在功率微波以及光电器件方面引起了研发人员的关注。
与传统的硅基器件相比，碳化硅器件基于碳化硅材料特性方面的优势具有结构简单、体积小和性能高的优点。碳化硅器件的制造工艺大多数是以现有技术中相对成熟的硅基器件的制造工艺为基础开发的，并且碳化硅器件的制造设备与硅基器件基本相同。然而，由于碳化硅的材料特性与硅和砷化镓不同，使得碳化硅器件的一些制造工艺路线及其细节指标与硅基器件不同，因而碳化硅器件的制造对某些单步工艺设备有特殊要求。例如，碳化硅材料难以用传统的湿法刻蚀，其干法刻蚀的工艺难度也远大于硅；掺杂成分难以扩散，激活温度高；等等。
目前，碳化硅的光刻采用的工艺及设备与现有的主流半导体生产线完全相同。半导体光刻的工艺及设备需要在不同光刻步骤之间实现精确的套刻对准。套刻对准的基本原理是，在晶圆和光刻版上形成特定的精细明锐的图形结构，该图形结构即对准标记，然后利用对准标记进行对准，如图1所示。
现有技术中，光刻是制造半导体器件的核心工艺。一般来说，晶圆上的对准标记的形成一般是半导体工艺流程的第一个光刻步骤，因此晶圆上的对准标记通常称为0层(有时与第1层器件的干法刻蚀步骤同时做出，则无0层)。0层之后的各层的光刻与0层或者前一层的对准操作及其质量的检查则是半导体工业日常生产的关键操作内容。
在传统的硅/砷化镓的工艺流程中，晶圆上的对准标记即0层的制备方法为：利用湿法刻蚀或干法刻蚀在晶圆上刻出精细明锐的凹槽或凸起，如图2所示。该凹槽或凸起与背景形成反差，因而能够被人工肉眼或者图像识别设备识别，从而完成调整定位。在晶圆上形成的凹槽或凸起即对准标记。这种制备方法的优点是工艺相对简单。
在碳化硅工艺流程中，也可以采用上述制备方法制备晶圆上的对准标记。但是，由于碳化硅的材料特性与硅和砷化镓不同，在碳化硅工艺流程中采用上述制备方法制备晶圆上的对准标记具有如下缺陷：
第一，碳化硅材料本身是半透明的，在晶圆上形成的对准标记与背景的反差不够，通过人工肉眼和图像识别设备的识别定位都很困难，容易导致误操作，返工率较高。即使增加作为对准标记的凹槽的深度，或者增加作为对准标记的凸起的高度，也不能彻底解决问题。
第二，碳化硅材料的硬度较高，难以刻蚀，作为对准标记的凹槽或凸起的刻蚀需要很长时间，作为刻蚀掩模的光刻胶的厚度也较大，使得对准标记的制造时间很长，难度变大，成本提高。
第三，如果在刻蚀出的作为对准标记的凹槽或凸起上覆盖一薄层金属，由于金属层能够反射光线，可以解决对准标记的识别定位的问题。但是，由于碳化硅器件制备过程中需要有一些特有的长时间高温处理步骤，在该高温处理步骤中不能够有金属或者其他非碳化硅物质留在晶圆表面。因此，在晶圆上形成对准标记后需要去除金属层，使得碳化硅器件的制造工艺复杂，并且晶圆或设备被污染的可能性增大。
因此，需要提供一种用于碳化硅器件的对准标记的制备方法。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种用于碳化硅器件的对准标记的制备方法。
本发明的另一个目的在于提供一种用于碳化硅器件的对准标记。
为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于碳化硅器件的对准标记的制备方法，包括如下步骤：
在碳化硅衬底表面形成图案化掩膜；
借助上述图案化掩膜，对上述碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域进行干法刻蚀以形成微掩模区，使得对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差并由此构成对准标记。
优选地，所述制备方法还包括：在进行所述干法刻蚀之后，去除所述图案化掩膜。
优选地，进行所述干法刻蚀时，所述图案化掩膜的刻蚀速率低于所述碳化硅衬底的刻蚀速率。
为达到上述第二个目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于碳化硅器件的对准标记，在碳化硅衬底表面形成的对准标记区域，对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差。
优选地，所述微掩模区为通过对碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域进行干法刻蚀形成的区域。
本发明的有益效果如下：
本发明的所述制备方法利用干法刻蚀在碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域形成微掩模区，对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差并由此构成对准标记，通过人工肉眼和图像识别设备都能够实现识别定位，从而能够减少误操作，降低返工率。此外，对准标记区域与微掩模区的亮度反差由碳化硅衬底材料本身的粗糙度形成，并未引入任何新的材料，因此不会引入污染。
与通过离子注入的方式形成的对准标记不同，本发明的所述对准标记是永久性的，适用于在芯片上留下永久印记例如公司图标的所有场合。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1为现有技术中利用对准标记进行对准的示意图。
图2为现有技术的对准标记的制造方法的示意图。
图3为本发明实施例提供的对准标记的制造方法的示意图之一。
图4为本发明实施例提供的对准标记的制造方法的示意图之二。
图5为沿着图4中AA方向的剖面示意图。
图6为利用低倍显微镜俯视观察干法刻蚀后的区域示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例提供的用于碳化硅器件的对准标记的制备方法包括如下步骤：
S1：在碳化硅衬底1表面形成图案化掩膜2，如图3所示；
S2：借助上述图案化掩膜2，对上述碳化硅衬底1表面除对准标记区域3之外的区域进行干法刻蚀以形成微掩模区4，使得对准标记区域3与微掩模区4的亮度形成反差并由此构成对准标记，如图4所示。
如图5所示，与对准标记区域3相比，微掩模区4的表面非常粗糙。当利用低倍显微镜俯视观察微掩模区4时，微掩模区4的表面呈现连接成片的黑点，如图6所示。
在本实施例的一种优选实施方式中，在进行上述干法刻蚀之后，上述制备方法还包括：去除所述图案化掩膜2。
进行上述干法刻蚀时，上述图案化掩膜2的刻蚀速率低于上述碳化硅衬底1的刻蚀速率。
实施例2：
本实施例提供一种用于碳化硅器件的对准标记，在碳化硅衬底1表面形成的对准标记区域3，对准标记区域3与微掩模区4的亮度形成反差。
上述微掩模区4为通过对碳化硅衬底1表面除对准标记区域3之外的区域进行干法刻蚀形成的区域。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种用于碳化硅器件的对准标记的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
在碳化硅衬底表面形成图案化掩膜；
借助上述图案化掩膜，对上述碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域进行干法刻蚀以形成微掩模区，使得对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差并由此构成对准标记。
2.根据权利要求1所述的用于碳化硅器件的对准标记的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在进行所述干法刻蚀之后，去除所述图案化掩膜。
3.根据权利要求1或2所述的用于碳化硅器件的对准标记的制备方法，其特征在于，进行所述干法刻蚀时，所述图案化掩膜的刻蚀速率低于所述碳化硅衬底的刻蚀速率。
4.一种用于碳化硅器件的对准标记，其特征在于，在碳化硅衬底表面形成的对准标记区域，对准标记区域与微掩模区的亮度形成反差。
5.根据权利要求4所述用于碳化硅器件的对准标记，其特征在于，所述微掩模区为通过对碳化硅衬底表面除对准标记区域之外的区域进行干法刻蚀形成的区域。
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