CN116300349A - 一种SiC功率器件背面光刻的对准方法和SiC功率器件 - Google Patents

一种SiC功率器件背面光刻的对准方法和SiC功率器件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，公开了一种SiC功率器件背面光刻的对准方法和SiC功率器件，利用SiC晶圆的透明的特性，背面光刻中使用正面的标记进行对准。在正面光刻中在晶圆表面沉积特定的不透光或者明显颜色差异的膜层，因膜层特性，经过刻蚀后可以得到对准所需的标记，在背面光刻时可选择合适波段的探测光，当扫描到该标记时会得到更强的对准信号，和其他区域形成一个信号差，通过这个的信号差可以获取正面标记的位置，实现和正面标记对准的目的，再经过多个位置的对准后，提升对准精度。

Description

一种SiC功率器件背面光刻的对准方法和SiC功率器件
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种SiC功率器件背面光刻的对准方法和SiC功率器件。
背景技术
SiC(一种无机物，碳化硅)因具有宽带隙、高饱和漂移速度、高临界击穿电场、高热导率等优良的物理、电学特性，特别适用于制造耐高温高压的大功率器件。而在SiC功率器件开发或制造过程中，根据不同设计下的器件需要进行背面光刻，此类工艺难度较大，需要设计专门的背面光刻工艺以保证背面光刻和正面图形对准，而背面图形需要保证各芯片之间对终端区、栅极键合区及栅极总线等部分的一致性，否则可能对器件参数的一致性产生不利影响，因此正反面图形的对准问题应引起重视。
目前背面光刻中主要对准方式是通过红外对准、平边对准或者晶圆缺口对准，可基本满足逆导型IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件背面版图的光刻要求。
但是，由于晶圆缺口对准或平边对准只针对晶圆的缺口或平边进行对位，是用光去扫晶圆的缺口或平边，只能粗略地确定晶圆的大概位置，精度低。而红外对准方式则是利用红外光的特性使其穿过晶片背面的图形和光掩模，用红外线摄像机检测其图像，然后再进行对位，但因红外光的穿透能力有一定限度，因此成像质量较差，图形反差小，对位精度也会因此而降低。
因此，现有相关技术无法满足SiC功率器件背面光刻和正面图形对准精度的要求。
发明内容
本发明旨在提升SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度，解决现有技术中SiC功率器件背面光刻和正面图形的对准精度低的技术问题。
主要通过以下技术方案实现上述发明目的：
第一方面，一种SiC功率器件背面光刻工艺的对准方法，包括：先通过在SiC晶圆正面整面沉积膜层，对所述膜层匀胶曝光显影得到光刻图形，再进行刻蚀去胶得到正面对准标记；在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域，得到扫描信号，由于所述正面对准标记的存在，获得的扫描信号包含若干不同强度的信号，所述正面对准标记的部分对应的扫描信号的强度，比非正面对准标记的部分对应的扫描信号的强度要强，因此，根据不同区域对应的不同强度的信号，识别出所述正面对准标记在SiC晶圆背面光刻工艺时的位置，最后根据正面对准标记的位置进行背面光刻对准，从而实现SiC功率器件背面光刻工艺时和正面对准标记进行对准的目的。
本发明相较于现有技术的有益效果：
由于SiC晶圆半透明的特性，在其正面沉积膜层，制作正面对准标记，通过在晶圆背面利用探测光扫描，因正面存在对准标记的原因，扫描信号呈现出不同区域对应不同强度的信号(存在标记的区域可以在背面光刻中获得更强的信号)，从而在晶圆背面识别确定出正面对准标记的位置，根据正面对准标记的位置进行背面光刻对准，从而实现SiC功率器件背面光刻工艺时和正面对准标记进行对准的目的；即，背面光刻时，使用同一组图形对准(即正面对准标记)，减少了背面光刻与正面对准标记的对准误差叠加，有利于提升SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度。
优选的，所述膜层不透光，或者，所述膜层与SiC衬底具有显著的颜色差异。
通过对膜层的制作，例如可采用氧化硅、氮化硅、铝硅等材料，表现出不透光的特性或与SiC衬底具有显著的颜色差异；也可以利用上述材料的不同配比或制作膜层的不同厚度，表现出不透光的特性或与SiC衬底具有显著的颜色差异。以便于后续在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域，可以得到更明显的扫描信号差，可以更准确的识别正面对准标记的位置，从而有利于进一步提高背面光刻与正面对准标记的对准精度。
优选的，对所述膜层进行刻蚀得到正面对准标记，包括：
在所述膜层上旋涂一层光刻胶；
通过曝光显影技术在光刻胶层上制作光刻胶图形；
在所述光刻胶图形掩蔽的情况下，将所述光刻胶图形刻蚀到所述膜层上，形成光刻图形；
采用去胶工艺将所述光刻胶层去除，并去除所述光刻图形，得到正面对准标记。
先制作光刻胶图形，然后在光刻胶图形掩蔽的情况下，将所述光刻胶图形刻蚀到所述膜层上，形成光刻图形，以便于后续采用去胶工艺可以更方便更轻松的完成去胶，同时还利用光刻胶图形掩蔽完成膜层光刻图形的刻蚀，以得到正面对准标记，即正面对准图形，使得刻蚀得到的光刻图形更准确，有利于提高后续的背面光刻和正面对准图形对准的精度。
优选的，在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域之前，还包括：
采用晶圆缺口对准方式或者晶圆平边对准方式对所述SiC晶圆进行背面光刻粗对准。
在进行精对准之前，先采用晶圆缺口对准方式或者晶圆平边对准方式对所述SiC晶圆进行背面光刻粗对准，可以快速完成晶圆位置的粗略对准，方便后续通过在晶圆背面利用探测光扫描以完成背面光刻和正面对准标记的精准对准，有利于提高SiC晶圆背面光刻工艺的对准效率，降低因对准工作带来的人工和工艺成本。
第二方面，一种SiC功率器件，包括SiC晶圆，所述SiC晶圆是利用上述第一方面所述的一种SiC功率器件背面光刻的对准方法进行背面光刻对准的。
相较于现有技术的有益效果：
由于采用上述第一方面所述的方法对SiC晶圆进行背面光刻对准，有利于提高SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度，进而有利于保证SiC功率器件各芯片之间对终端区、栅极键合区及栅极总线等部分的一致性，以提升SiC功率器件的综合性能。
附图说明
图1示出了本发明一种SiC功率器件背面光刻的对准方法的流程示意图；
图2示出了本发明另一种SiC功率器件背面光刻的对准方法的流程示意图；
图3示出了本发明制作正面对准标记的流程示意图；
图4示出了本发明SiC晶圆Notch对准示意图；
图5示出了本发明利用探测光扫描不同区域的信号差以识别正面对准标记的位置的示意图；
图6(a)示出了本发明非正面对准标记区域对应的扫描信号波形示意图；图6(b)示出了本发明正面对准标记区域对应的扫描信号波形示意图；
图7采用多个正面对准标记实现晶圆背面光刻对准的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供了一种SiC功率器件背面光刻的对准方法，如图1所示，包括以下步骤：
步骤S1，在SiC晶圆正面整面沉积膜层，对所述膜层进行刻蚀得到正面对准标记。
步骤S2，在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域，得到扫描信号，通过所述扫描信号识别所述正面对准标记的位置，基于所述正面对准标记的位置进行背面光刻对准。
需要说明的是，所述膜层不透光，或者，所述膜层与SiC衬底具有显著的颜色差异。比如，可以采用氧化硅、氮化硅及铝硅等材料中的至少一种，因材料本身的性质、不同材料之间的配比或不同膜层厚度，会表现出不透光的特性，或者，其与SiC衬底具有显著的颜色差异的特性。以便于后续在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域，可以得到更明显的扫描信号差，可以更准确的识别正面对准标记的位置，从而有利于进一步提高背面光刻与正面对准标记的对准精度。
由于SiC晶圆半透明的特性，在其正面沉积膜层，制作正面对准标记，通过在晶圆背面利用探测光扫描，因正面存在对准标记的原因，扫描信号呈现出不同区域对应不同强度的信号，即正面对准标记区域的扫描信号会呈现出比其他非标记区域的扫描信号的强度更强，因此，通过扫描信号呈现出的不同强度信号的这种差异性，识别所述正面对准标记的位置，根据正面对准标记的位置进行背面光刻对准，从而实现SiC功率器件背面光刻工艺时和正面对准标记进行对准的目的；即，背面光刻时，使用同一组图形对准(即正面对准标记)，减少了背面光刻与正面对准标记的对准误差叠加，降低对准误差，有利于提高SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度。
需要说明的是，探测光的波长选择基于所述膜层所用材料，选择的宗旨在于，利用合适波段的探测光去扫描，根据得到的扫描信号能分辨出正面对准标记区域的扫描信号与其他非标记区域的扫描信号，即，能够产生扫描信号差，扫描信号呈现出不同区域对应不同强度的信号，以识别确定出所述正面对准标记的位置，从而实现背面光刻和正面对准标记对准。因此，对于探测光的波长选择此处不作限定，凡能实现上述宗旨的波长选择方式及其选择的波长，均在本发明保护范围之内。
本发明实施例中利用了SiC晶圆半透明的特性，在其正面沉积膜层，制作正面对准标记，通过在晶圆背面利用探测光扫描，因正面存在对准标记的原因，扫描信号呈现出不同区域对应不同强度的信号(存在标记的区域可以在背面光刻中获得更强的信号)，利用呈现出的这种信号差，从而识别确定出正面对准标记的位置，然后进行背面光刻和正面对准标记进行对准，从而实现SiC晶圆背面光刻工艺的对准，即，在SiC晶圆背面光刻中使用正面对准标记进行对准，相当于背面光刻使用的是与正面对准标记同一组对准图形(相当于正面对准标记在背面的投影)，减少了背面光刻和正面对准标记的对准误差叠加，有利于提升SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度。
实施例二
在实施例一的基础上，本发明实施例还提供了另一种SiC功率器件背面光刻的对准方法，如图2所示，包括以下步骤：
步骤S1具体包括：
步骤S11，在SiC晶圆正面整面沉积膜层。
步骤S12，在所述膜层上旋涂一层光刻胶。
步骤S13，通过曝光显影技术在光刻胶层上制作光刻胶图形。
步骤S14，在所述光刻胶图形掩蔽的情况下，将所述光刻胶图形刻蚀到所述膜层上，形成光刻图形。
步骤S15，采用去胶工艺将所述光刻胶层去除，并去除所述光刻图形，得到正面对准标记。
如图3所示，先制作光刻胶图形，然后在光刻胶图形掩蔽的情况下，将所述光刻胶图形刻蚀到所述膜层上，形成光刻图形，以便于后续采用去胶工艺可以更方便更轻松的完成去胶，同时还利用光刻胶图形掩蔽完成膜层光刻图形的刻蚀，以得到正面对准标记，即正面对准图形，使得刻蚀得到的光刻图形更准确，有利于提高后续的背面光刻和正面对准图形对准的精度。
在步骤S2之前还包括：
步骤S3，采用晶圆缺口(Notch)对准方式或者晶圆平边(Flat)对准方式对所述SiC晶圆进行背面光刻粗对准。
SiC晶圆背面光刻时，将晶圆翻面，如图4所示，采用Notch对准方式确定晶圆的位置。在进行精对准之前，先采用晶圆缺口对准方式或者晶圆平边对准方式对所述SiC晶圆进行背面光刻粗对准，可以快速完成晶圆位置的粗略对准，方便后续通过在晶圆背面利用探测光扫描以完成背面光刻和正面对准标记的精准对准，有利于提高SiC晶圆背面光刻工艺的对准效率，降低因对准工作带来的人工和工艺成本。
步骤S2，在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域，得到扫描信号，通过所述扫描信号识别所述正面对准标记的位置，基于所述正面对准标记的位置进行背面光刻对准。
如图5、图6(a)及图6(b)所示，根据膜层材质选择合适波段的探测光扫描包含正面对准标记的区域，因存在正面对准标记的原因，扫描信号呈现出不同区域对应不同强度的信号(存在标记的区域较之于非标记区域，可以在背面光刻中获得更强的信号)，利用呈现出的这种信号差，从而在晶圆背面光刻时识别所述正面对准标记的位置，最后根据正面对准标记的位置进行背面光刻对准，从而实现SiC功率器件背面光刻工艺时和正面对准标记进行对准的目的。
由上可知，在SiC晶圆背面光刻中使用正面对准标记进行对准，相当于背面光刻使用的是与正面对准标记同一组对准图形(相当于正面对准标记在背面的投影)，减少了背面光刻和正面对准标记的对准误差叠加，有利于提升SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度。
S2的部分具体实施例方式可参考上述实施例一，此处不再赘述。
优选的，在SiC晶圆正面上下左右和中心点位置处沉积膜层，如图7所示，形成5个位置处的正面对准标记。通过SiC晶圆背面光刻和正面多个不同位置处的正面对准标记对准，有利于进一步提高SiC功率器件背面光刻工艺的对准精度。
可以理解的是，上述SiC晶圆正面膜层沉积位置处的选定(包括沉积膜层的数量以及沉积位置)可根据实际应用场景设定，本发明对此不作限定。
实施例三
本发明实施例还提供了一种SiC功率器件，包括SiC晶圆，所述SiC晶圆是利用如上述任一实施例所述的一种SiC功率器件背面光刻的对准方法进行背面光刻对准的。
由于采用上述一种SiC功率器件背面光刻的对准方法对SiC晶圆进行背面光刻对准，有利于提高SiC功率器件背面光刻对准精度，进而有利于保证SiC功率器件各芯片之间对终端区、栅极键合区及栅极总线等部分的一致性，以提升SiC功率器件的综合性能。
以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种SiC功率器件背面光刻的对准方法，其特征在于，包括：
在SiC晶圆正面整面沉积膜层，对所述膜层进行刻蚀得到正面对准标记；
在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域，得到扫描信号，通过所述扫描信号识别所述正面对准标记的位置，基于所述正面对准标记的位置进行背面光刻对准。
2.如权利要求书1所述的一种SiC功率器件背面光刻的对准方法，其特征在于，所述膜层不透光，或者，所述膜层与SiC衬底具有显著的颜色差异。
3.如权利要求书2所述的一种SiC功率器件背面光刻的对准方法，其特征在于，对所述膜层进行刻蚀得到正面对准标记，包括：
在所述膜层上旋涂一层光刻胶；
通过曝光显影技术在光刻胶层上制作光刻胶图形；
在所述光刻胶图形掩蔽的情况下，将所述光刻胶图形刻蚀到所述膜层上，形成光刻图形；
采用去胶工艺将所述光刻胶层去除，并去除所述光刻图形，得到正面对准标记。
4.如权利要求书1～3任一项所述的一种SiC功率器件背面光刻的对准方法，其特征在于，在SiC晶圆背面通过探测光扫描包含所述正面对准标记的区域之前，还包括：
采用晶圆缺口对准方式或者晶圆平边对准方式对所述SiC晶圆进行背面光刻粗对准。
5.一种SiC功率器件，包括SiC晶圆，其特征在于，所述SiC晶圆是利用如权利要求1～4任一项所述的一种SiC功率器件背面光刻的对准方法进行背面光刻对准的。
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