CN113539797A - 半导体器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种半导体器件及其制造方法，所述半导体器件的制造方法包括：提供一透明衬底；形成对准标记于所述透明衬底上，所述对准标记的材质为非透明和/或半透明材料；形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，所述器件膜层掩埋所述对准标记；形成光刻胶层覆盖于所述器件膜层上；以及，将光信号穿透所述光刻胶层和所述器件膜层，以所述对准标记进行对准，对所述光刻胶层进行光刻，以形成图案化的光刻胶层。本发明能够避免在透明衬底上制作不同器件结构时，不同器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。
背景技术
在器件制备的过程中，光刻是极其重要的关键工艺之一，不仅将器件以及电路通过光刻的形式转移到晶圆上，实现层与层之间的精准套刻，同时也是决定器件最小尺寸的工艺，而对准标记是实现层与层之间精准套刻的关键。
目前，是以晶圆上的v型缺口(notch)进行对准，以在衬底上采用光刻和刻蚀工艺制作第一层器件结构，同时，采用同一道光刻和刻蚀工艺制作对准标记，且制作的对准标记是透明的。但是，当衬底也是透明材质时，在后续以对准标记进行对准而制作第二层以及更多层的器件结构时，由于衬底和对准标记均为透明，会导致光刻对准时的光信号穿透透明衬底和透明的对准标记，进而导致无法抓取对准标记，从而导致各层器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而导致器件结构制作异常。
因此，如何使得在透明衬底上制作不同器件结构时实现不同光刻胶层之间的光刻对准是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体器件及其制造方法，能够避免在透明衬底上制作不同器件结构时，不同器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
为实现上述目的，本发明提供了一种半导体器件的制造方法，包括：
步骤S1，提供一透明衬底；
步骤S2，形成对准标记于所述透明衬底上，所述对准标记的材质为非透明和/或半透明材料；
步骤S3，形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，所述器件膜层掩埋所述对准标记；
步骤S4，形成光刻胶层覆盖于所述器件膜层上；以及，
步骤S5，将光信号穿透所述光刻胶层和所述器件膜层，以所述对准标记进行对准，对所述光刻胶层进行光刻，以形成图案化的光刻胶层。
可选地，所述半导体器件的制造方法还包括步骤S6：以所述图案化的光刻胶层为掩模，对所述器件膜层进行刻蚀。
可选地，所述透明衬底包括器件区和非器件区，所述对准标记位于所述非器件区。
可选地，形成所述对准标记于所述透明衬底上的步骤包括：
沉积非透明和/或半透明材料于所述透明衬底上，以形成对准膜层；
刻蚀所述对准膜层，保留用于作为所述对准标记的部分，或者，保留用于作为所述对准标记的部分和所述对准膜层中的其他部分。
可选地，所述对准标记的形状包括条形、十字形和米字形中的至少一种。
可选地，所述透明衬底的材质包括玻璃、蓝宝石、氮化铝和碳化硅中的至少一种。
可选地，所述对准标记的非透明材料包括无定型碳、金属和金属氧化物中的至少一种；所述对准标记的半透明材料包括金属氮化物。
可选地，所述器件膜层的材质为非透明材料和/或半透明材料，且所述器件膜层的厚度薄至使得所述光信号穿透；或者，所述器件膜层的材质为透明材料。
可选地，所述半导体器件的制造方法还包括：重复循环执行所述步骤S3至所述步骤S6。
本发明还提供了一种半导体器件，采用所述的半导体器件的制造方法制造，包含在透明衬底上的对准标记。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明的半导体器件的制造方法，通过先形成对准标记于透明衬底上，且所述对准标记的材质为非透明和/或半透明材料，再形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，并在对所述器件膜层上的光刻胶层进行光刻时以所述对准标记进行对准，使得能够避免光刻出现偏移，从而避免在透明衬底上制作不同器件结构时，不同器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
2、本发明的半导体器件，由于采用所述半导体器件的制造方法制造，能够避免在透明衬底上制作不同器件结构时，不同器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
附图说明
图1是本发明一实施例的半导体器件的制造方法的流程图；
图2a～图2c是图1所示的半导体器件的制造方法中的器件示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本发明提出的半导体器件及其制造方法作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明一实施例提供一种半导体器件的制造方法，参阅图1，图1是本发明一实施例的半导体器件的制造方法的流程图，所述半导体器件的制造方法包括：
步骤S1、提供一透明衬底；
步骤S2、形成对准标记于所述透明衬底上，所述对准标记的材质为非透明和/或半透明材料；
步骤S3、形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，所述器件膜层掩埋所述对准标记；
步骤S4、形成光刻胶层覆盖于所述器件膜层上；
步骤S5、将光信号穿透所述光刻胶层和所述器件膜层，以所述对准标记进行对准，对所述光刻胶层进行光刻，以形成图案化的光刻胶层。
下面参阅图2a～图2c更为详细的介绍本实施例提供的半导体器件的制造方法，图2a～图2b是半导体器件的纵向剖面示意图，图2c是对准标记的俯视示意图。
按照步骤S1，提供一透明衬底。光信号能够穿透所述透明衬底。
所述透明衬底包括器件区和非器件区。所述器件区用于形成器件结构(例如源极、漏极和栅极等)；所述非器件区例如为切割道区，未形成有器件结构。
所述透明衬底的材质可以包括但不限于玻璃、蓝宝石、氮化铝和碳化硅中的至少一种。
按照步骤S2，形成对准标记于所述透明衬底上，所述对准标记的材质为非透明或半透明材料，或者所述对准标记同时包含非透明材料和半透明材料，以使得至少部分光信号无法穿透所述对准标记。
所述对准标记的厚度较厚，例如可以为几百纳米，所述对准标记的厚度越厚，则所述对准标记的透光性越差。
所述对准标记的材质为非透明材料时，光信号无法穿透所述对准标记；所述对准标记的材质为半透明材料时，仅部分光信号能够穿透所述对准标记；所述对准标记的材质同时包含非透明材料和半透明材料时，光信号无法穿透或者仅能部分穿透所述对准标记。
所述对准标记可以为单层结构或至少两层的堆叠结构。
所述对准标记位于所述非器件区，以避免影响在所述透明衬底的器件区上制作器件结构。
形成所述对准标记于所述透明衬底上的步骤包括：首先，沉积非透明和/或半透明材料覆盖于所述透明衬底上，以形成对准膜层；然后，形成图案化的光刻胶层于所述对准膜层上；然后，以所述图案化的光刻胶层为掩模，刻蚀所述对准膜层，以形成所述对准标记。
其中，如图2a所示，刻蚀所述对准膜层之后，所述透明衬底11上仅保留用于作为所述对准标记12的部分，所述对准膜层中的其他部分被去除。或者，如图2b所示，刻蚀所述对准膜层之后，所述透明衬底11上保留用于作为所述对准标记12的部分和所述对准膜层中的其他部分13，所述对准膜层中的其他部分13可以位于所述非器件区和所述器件区；若所述对准膜层中的其他部分13位于所述器件区，当所述对准膜层的材质影响形成器件结构，则将所述对准膜层中的其他部分13去除，当所述对准膜层的材质未影响形成器件结构，则保留所述对准膜层中的其他部分13。
所述对准标记的形状可以包括条形、十字形和米字形中的至少一种。当条形、十字形和米字形的数量分别至少为两个时，相同的形状或不同的形状之间可以任意组合为新的形状，例如，多个条形平行排列组合为光栅形。
如图2c所示，所述对准标记包括一个十字形122和两个光栅形121，两个光栅形121中的条形相互平行，十字形122位于两个光栅形121之间。
需要说明的是，所述对准标记还可包括其他形状，可以根据制作的器件类型、器件的关键尺寸的大小和成本等因素选择合适的形状。
所述对准标记的非透明材料可以包括无定型碳、金属和金属氧化物中的至少一种，其中，金属和金属氧化物中的金属可以包括铜、钨、钽、镉和铝等。
所述对准标记的半透明材料可以包括金属氮化物，其中，金属氮化物中的金属可以包括钛、铬和锆等。
需要说明的是，所述对准标记的非透明材料和半透明材料的种类不仅限于上述的范围，还可以是其他与所述透明衬底的透明度存在明显差异的材料，可以根据制作的器件类型和器件的关键尺寸的大小等因素选择合适材料的对准标记。
按照步骤S3，形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，所述器件膜层掩埋所述对准标记。
所述器件膜层的材质为非透明材料和/或半透明材料，且所述器件膜层的厚度薄至使得至少部分光信号能够穿透。所述器件膜层的非透明材料可以包括无定型碳、金属和金属氧化物中的至少一种，所述器件膜层的半透明材料可以包括金属氮化物。所述器件膜层的厚度例如可以为几纳米至几十纳米。
或者，所述器件膜层的材质为透明材料，例如为多晶硅、氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等材料，使得光信号能够穿透所述器件膜层。此时，所述器件膜层的厚度可以为几纳米至几百纳米。
根据所述器件膜层的材质的不同，选择合适的形成方法，例如化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。
按照步骤S4，形成光刻胶层覆盖于所述器件膜层上。光信号也能够穿透所述光刻胶层。
采用先旋涂光刻胶于所述器件膜层上，再烘烤的方法形成所述光刻胶层。
按照步骤S5，将光信号穿透所述光刻胶层和所述器件膜层，以所述对准标记进行对准，对所述光刻胶层进行光刻，以形成图案化的光刻胶层。
当光源照射在掩模板上时，首先，通过调整所述透明衬底，使得光信号穿过掩模板上的对准图案之后依次穿透所述光刻胶层和所述器件膜层到达所述对准标记上，并且，由于至少部分光信号无法穿透所述对准标记，使得光刻机能够抓取到所述对准标记，掩模板上的对准图案能够与所述对准标记对准，然后，对所述光刻胶层进行曝光和显影，以将所述掩模板上的图形转移到所述光刻胶层上，形成所述图案化的光刻胶层。
其中，所述掩模板上的对准图案与所述对准标记的形状可以相同。
所述半导体器件的制造方法还包括步骤S6：以所述图案化的光刻胶层为掩模，对所述器件膜层进行刻蚀，以形成所需的器件结构。其中，可以采用干法刻蚀或湿法刻蚀。
另外，所述半导体器件的制造方法还包括：重复循环执行所述步骤S3至所述步骤S6，以在所述透明衬底上形成各层的器件结构。其中，在对各层器件结构对应的光刻胶层进行光刻时，均以所述对准标记进行对准，从而使得光刻之后形成的各层器件结构对应的图案化的光刻胶层之间能够对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
从上述半导体器件的制造方法可知，通过先形成对准标记于透明衬底上，且所述对准标记的材质为非透明和/或半透明材料，再形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，并在对所述器件膜层上的光刻胶层进行光刻时以所述对准标记进行对准，使得能够避免光刻形成的图案化的光刻胶层出现偏移，从而避免在透明衬底上制作不同器件结构时，不同器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
本发明一实施例提供了一种半导体器件，所述半导体器件采用所述的半导体器件的制造方法制造，所述半导体器件包含在透明衬底上的对准标记，能够避免在透明衬底上制作不同器件结构时，不同器件结构对应的光刻胶层之间无法光刻对准，进而避免导致各层器件结构制作异常。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
步骤S1，提供一透明衬底；
步骤S2，形成对准标记于所述透明衬底上，所述对准标记的材质为非透明和/或半透明材料；
步骤S3，形成器件膜层覆盖于所述透明衬底上，所述器件膜层掩埋所述对准标记；
步骤S4，形成光刻胶层覆盖于所述器件膜层上；以及，
步骤S5，将光信号穿透所述光刻胶层和所述器件膜层，以所述对准标记进行对准，对所述光刻胶层进行光刻，以形成图案化的光刻胶层。
2.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述半导体器件的制造方法还包括步骤S6：以所述图案化的光刻胶层为掩模，对所述器件膜层进行刻蚀。
3.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述透明衬底包括器件区和非器件区，所述对准标记位于所述非器件区。
4.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，形成所述对准标记于所述透明衬底上的步骤包括：
沉积非透明和/或半透明材料于所述透明衬底上，以形成对准膜层；
刻蚀所述对准膜层，保留用于作为所述对准标记的部分，或者，保留用于作为所述对准标记的部分和所述对准膜层中的其他部分。
5.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述对准标记的形状包括条形、十字形和米字形中的至少一种。
6.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述透明衬底的材质包括玻璃、蓝宝石、氮化铝和碳化硅中的至少一种。
7.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述对准标记的非透明材料包括无定型碳、金属和金属氧化物中的至少一种；所述对准标记的半透明材料包括金属氮化物。
8.如权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述器件膜层的材质为非透明材料和/或半透明材料，且所述器件膜层的厚度薄至使得所述光信号穿透；或者，所述器件膜层的材质为透明材料。
9.如权利要求2所述的半导体器件的制造方法，其特征在于，所述半导体器件的制造方法还包括：重复循环执行所述步骤S3至所述步骤S6。
10.一种半导体器件，其特征在于，采用如权利要求1～9中任一项所述的半导体器件的制造方法制造，包含在透明衬底上的对准标记。
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- 2021-07-12 CN CN202110784303.7A patent/CN113539797B/zh active Active
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