CN105645347A - 体硅微加工工艺的定位方法 - Google Patents

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Abstract

一种体硅微加工工艺的定位方法，采用双面光刻和步进式光刻相结合的方法，通过双面光刻机找到步进式光刻机在第一基片的步进式光刻对位标记，然后直接使用步进式光刻机对第二基片进行对位。步进式光刻机的对位精度就相当于下上基片表面的图形的对位精度，因而大大提高了体硅微加工工艺的对位精度。

Description

体硅微加工工艺的定位方法
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种体硅微加工工艺的定位方法。
背景技术
MEMS微加工技术包括体硅微加工技术和表面微加工技术。一种常用的体硅微加工技术是：首先在一个硅片上制作图形(比如深槽)，然后与另一个硅片键合，对键合的硅片进行减薄，然后在键合的硅片表面再制作图形。该体硅微加工技术可以制作大厚度的单晶硅结构，在加速度传感器、陀螺、微镜等领域有着广泛的应用。为了保证下上硅片表面的图形对齐，在键合前，需要借助双面光刻机在第一个硅片的下表面制作图形，该图形与上表面的图形对齐。与第二个硅片键合后，需要再借助双面光刻机在第二个硅片的上表面制作图形，该图形与第一个硅片的下表面的图形对齐，这样间接地第二个硅片上表面的图形就与第一个硅片上表面的图形相对齐。双面光刻机采用接近式和接触式曝光，即用光学系统将图形以1：1投射到硅片上，需要掩模板的尺寸与硅片相同，掩模板上的图形尺寸和位置也必须与实际情况完全一样。这种方法的对位精度比较差，一般对位精度为2-3微米。因为要两次用到双面光刻机对位，则下上硅片表面的图形的对位精度一般为4-6微米，精度较差。
发明内容
基于此，有必要提供一种体硅微加工工艺的定位方法，该体硅微加工工艺的定位方法可以有效提高对位精度。
一种体硅微加工工艺的定位方法，包括步骤：
在第一基片的正面制作第一图形、定位所述第一图形的步进式光刻机对位标记、定位所述步进式光刻机对位标记的双面光刻机第一对位标记；
在第一基片的背面制作与双面光刻机第一对位标记对应的双面光刻机第二对位标记；
在第一基片正面键合第二基片；
对第二基片进行正面减薄；
在第二基片的正面制作与双面光刻机第二对位标记对应的双面光刻机第三对位标记；
通过双面光刻机第三对位标记在第二基片正面找到所述步进式光刻机对位标记的对应位置。
在其中一个实施例中，还包括步骤：在第二基片的正面所述步进式光刻机对位标记的对应位置制作凹部，以暴露第一基片正面的所述步进式光刻机对位标记。
在其中一个实施例中，还包括步骤：通过所述步进式光刻机对位标记在第二基片正面找到第一图形的对应位置，并在第一图形的对应位置制作第二图形。
在其中一个实施例中，制作所述凹部的方法包括刻蚀工艺。
在其中一个实施例中，利用步进式光刻机制作所述凹部。
在其中一个实施例中，所述步进式光刻机对位标记至少为5个。
在其中一个实施例中，所述双面光刻机第一对位标记至少为两个。
上述体硅微加工工艺的定位方法，采用双面光刻和步进式光刻相结合的方法，通过双面光刻机找到步进式光刻机在第一基片的步进式光刻对位标记，然后直接使用步进式光刻机对第二基片进行对位。步进式光刻机的对位精度就相当于下上基片表面的图形的对位精度，因而大大提高了体硅微加工工艺的对位精度。步进式光刻机是集精密光学、精密机械、自动控制于一体的超精密光机电系统，对位精度可做到小于0.5微米，因而体硅微加工工艺的对位精度可以做到小于0.5微米。
附图说明
图1是一实施例体硅微加工工艺的定位方法的流程图；
图2是在第一基片制作了双面光刻机第二对位标记后的示意图；
图3是在第二基片制作了双面光刻机第三对位标记后的示意图；
图4是在第二基片制作了凹部和第一图形后的示意图；
图5是另一实施例体硅微加工工艺的定位方法的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述。
图1是一实施例体硅微加工工艺的定位方法的流程图。
请结合图2和图3，一种体硅微加工工艺的定位方法，包括步骤：
步骤S100：在第一基片10的正面制作第一图形100、定位第一图形100的步进式光刻机对位标记200和定位步进式光刻机对位标记200的双面光刻机第一对位标记300。第一基片10可以是硅片。制作第一图形100，制作能定位第一图形100的步进式光刻机对位标记200，制作能定位步进式光刻机对位标记200的双面光刻机第一对位标记300。即，根据步进式光刻机对位标记200就能确定第一图形100的位置，根据双面光刻机第一对位标记300就能确定步进式光刻机对位标记200的位置。步进式光刻机对位标记200应该有多个，优选为至少为5个，以保证较高的对位精度。双面光刻机第一对位标记300至少为两个，以保证较高的对位精度。
步骤S200：在第一基片10的背面制作与双面光刻机第一对位标记300对应的双面光刻机第二对位标记400。这里的对应为位置对应，即第一基片10正面的双面光刻机第一对位标记300和背面的双面光刻机第二对位标记400位置对应。图2是在第一基片制作了双面光刻机第二对位标记后的示意图。
步骤S300：在第一基片10正面键合第二基片20。第二基片20和第一基片10材质可以一样同是硅片。
步骤S400：对第二基片20进行正面减薄。正面减薄以减薄到器件所需厚度。
步骤S500：在第二基片20的正面制作与双面光刻机第二对位标记400对应的双面光刻机第三对位标记500。使用双面光刻机通过第一基片10背面的双面光刻机第二对位标记400在在第二基片20的正面制作与双面光刻机第二对位标记400对应的双面光刻机第三对位标记500。这里的对应也为位置对应，即第二基片20正面的双面光刻机第三对位标记500和第一基片10背面的双面光刻机第二对位标记400位置对应。图3是在第二基片制作了双面光刻机第三对位标记后的示意图。
步骤S600：通过双面光刻机第三对位标记500在第二基片20正面找到步进式光刻机对位标记200的对应位置。具体原理是，根据双面光刻机第三对位标记500可以确定双面光刻机第二对位标记400的位置，再根据双面光刻机第二对位标记400可以确定双面光刻机第一对位标记300的位置，然后根据双面光刻机第一对位标记300可以确定步进式光刻机对位标记200的位置。
确定到步进式光刻机对位标记200的位置的有益效果是，可以在后续的步骤中，通过步进式光刻机对位标记200再确定第一图形100的位置，从而制作出和第一图形100位置对应的第二图形700。采用双面光刻和步进式光刻相结合的方法，通过双面光刻机找到步进式光刻机在第一基片10的步进式光刻对位标记200，然后直接使用步进式光刻机对第二基片20进行对位。步进式光刻机的对位精度就相当于上下基片(第一基片10和第二基片20)表面的图形(第一图形100和第二图形700)的对位精度，因而大大提高了体硅微加工工艺的对位精度。具体通过以下实施例来说明。
图5是另一实施例体硅微加工工艺的定位方法的流程图。
一种体硅微加工工艺的定位方法，包括步骤：
步骤S110：在第一基片10的正面制作第一图形100、定位第一图形100的步进式光刻机对位标记200和定位步进式光刻机对位标记200的双面光刻机第一对位标记300。第一基片10可以是硅片。制作第一图形100，制作能定位第一图形100的步进式光刻机对位标记200，制作能定位步进式光刻机对位标记200的双面光刻机第一对位标记300。即，根据步进式光刻机对位标记200就能确定第一图形100的位置，根据双面光刻机第一对位标记300就能确定步进式光刻机对位标记200的位置。步进式光刻机对位标记200应该有多个，优选为至少为5个，以保证较高的对位精度。双面光刻机第一对位标记300至少为两个，以保证较高的对位精度。
步骤S120：在第一基片10的背面制作与双面光刻机第一对位标记300对应的双面光刻机第二对位标记400。这里的对应为位置对应，即第一基片10正面的双面光刻机第一对位标记300和背面的双面光刻机第二对位标记400位置对应，如图2。
步骤S130：在第一基片10正面键合第二基片20。第二基片20和第一基片10材质可以一样同是硅片。
步骤S140：对第二基片20进行正面减薄。正面减薄以减薄到器件所需厚度。
步骤S150：在第二基片20的正面制作与双面光刻机第二对位标记400对应的双面光刻机第三对位标记500。使用双面光刻机通过第一基片10背面的双面光刻机第二对位标记400在在第二基片20的正面制作与双面光刻机第二对位标记400对应的双面光刻机第三对位标记500。这里的对应也为位置对应，即第二基片20正面的双面光刻机第三对位标记500和第一基片10背面的双面光刻机第二对位标记400位置对应，如图3。
步骤S160：通过双面光刻机第三对位标记500在第二基片20正面找到步进式光刻机对位标记200的对应位置。具体原理是，根据双面光刻机第三对位标记500可以确定双面光刻机第二对位标记400的位置，再根据双面光刻机第二对位标记400可以确定双面光刻机第一对位标记300的位置，然后根据双面光刻机第一对位标记300可以确定步进式光刻机对位标记200的位置。
步骤S170：在第二基片20的正面步进式光刻机对位标记200的对应位置制作凹部600，以暴露第一基片10正面的步进式光刻机对位标记200。将第二基片20的正面步进式光刻机对位标记200的对应位置的基片清除，以暴露出第二基片20下的步进式光刻机对位标记200。清除的方法可以利用步进式光刻机通过刻蚀工艺进行，例如干法刻蚀或者湿法腐蚀。
步骤S180：通过步进式光刻机对位标记200在第二基片20正面找到第一图形100的对应位置，并在第一图形100的对应位置制作第二图形700。由于根据步进式光刻机对位标记200就能确定第一图形100的位置，因此通过步进式光刻机对位标记200在第二基片20上制作的第二图形700也就能和第一基片10上的第一图形100位置对应，实现精确对位。图4是在第二基片制作了凹部和第二图形后的示意图，见图4。
上述体硅微加工工艺的定位方法，采用双面光刻和步进式光刻相结合的方法，通过双面光刻机找到步进式光刻机在第一基片的步进式光刻对位标记，然后直接使用步进式光刻机对第二基片进行对位。步进式光刻机的对位精度就相当于下上基片表面的图形的对位精度，因而大大提高了体硅微加工工艺的对位精度。步进式光刻机是集精密光学、精密机械、自动控制于一体的超精密光机电系统，对位精度可做到小于0.5微米，因而体硅微加工工艺的对位精度可以做到小于0.5微米。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，包括步骤：
在第一基片的正面制作第一图形、定位所述第一图形的步进式光刻机对位标记、定位所述步进式光刻机对位标记的双面光刻机第一对位标记；
在第一基片的背面制作与双面光刻机第一对位标记对应的双面光刻机第二对位标记；
在第一基片正面键合第二基片；
对第二基片进行正面减薄；
在第二基片的正面制作与双面光刻机第二对位标记对应的双面光刻机第三对位标记；
通过双面光刻机第三对位标记在第二基片正面找到所述步进式光刻机对位标记的对应位置。
2.根据权利要求1所述的体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，还包括步骤：在第二基片的正面所述步进式光刻机对位标记的对应位置制作凹部，以暴露第一基片正面的所述步进式光刻机对位标记。
3.根据权利要求2所述的体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，还包括步骤：通过所述步进式光刻机对位标记在第二基片正面找到第一图形的对应位置，并在第一图形的对应位置制作第二图形。
4.根据权利要求2所述的体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，制作所述凹部的方法包括刻蚀工艺。
5.根据权利要求4所述的体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，利用步进式光刻机制作所述凹部。
6.根据权利要求1所述的体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，所述步进式光刻机对位标记至少为5个。
7.根据权利要求1所述的体硅微加工工艺的定位方法，其特征在于，所述双面光刻机第一对位标记至少为两个。
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