CN208400844U - 一种耐高温金属对准标记 - Google Patents

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蔡文必
周泽阳
林光耀
刘胜厚
许若华
邹冠
蔡仙清
林志东
王文平
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Abstract

本实用新型公开了一种耐高温金属对准标记，包括粘附金属层和主体金属层，粘附金属层粘附在晶圆上，主体金属层叠加在粘附金属层上；还包括保护层，保护层叠加在主体金属层上，保护层为惰性金属。本实用新型改善标记金属经高温工艺后的形貌，从而提高标记金属表面平整度以及边缘质量以提高光刻对准精度，提升器件的性能和成品率。

Description

一种耐高温金属对准标记
技术领域
本实用新型涉及半导体器件的加工领域，特别涉及一种耐高温金属对准标记。
背景技术
随着半导体工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，芯片内的线宽也不断缩小，半导体工艺受到的挑战也越来越大，工艺的精度与工艺变异的控制也变得愈加重要。在半导体芯片制造过程中，光刻是非常核心的工艺之一，其通过涂胶、对准、曝光、显影等一系列步骤将掩模版上设计的图形转移到半导体晶圆（以下简称为“晶圆”）上，光刻工艺的质量直接影响到最终形成芯片的性能。
在光刻过程中，通常在半导体圆片上设置光刻对准标记，光刻对准标记包括光刻对位标记和光刻套刻对准标记。为将掩模图形精确转移到晶圆上，关键的步骤是实现掩模版与晶圆的精确对准，以满足对准精度的需求。当特征尺寸越来越小时，对其准精度要求也越来越高。因此，业内对提高光刻对准精度做了大量研究，但所制作的对准标记绝大部分基于常温或低温半导体工艺，而对高温（＞800℃）半导体工艺的特殊制程所使用的对准标记研究较少。
第三代半导体材料GaN由于具有大禁带宽度(3.4eV)、高电子饱和速率(2×107cm/s)，高的击穿电场(1×1010～3×1010 V/cm)，较高热导率, 耐腐蚀和抗辐射性能，成为当前研究热点，具有广阔的应用前景。尤其是AlGaN/GaN异质结结构的HEMT(High electronmobility transistors)具有高频、高功率密度以及高工作温度的优点，是固态微波功率器件和功率电子器件的发展方向。
但由于其工艺的特殊性，在制作GaN器件的欧姆接触时需要经历高温过程，如常规Ti/Al/Ni/Au的金属体系的高温退火形成欧姆接触,所需退火温度＞800℃；或非合金欧姆金属工艺的Si离子注入后的高温激活工艺，所需激活温度＞900℃。高温工艺过程往往使对准标记金属表面变粗糙，降低光刻准精度，影响器件性能和成品率。如图1所示，在实际器件制作过程中，传统耐高温金属表面容易出现多余物沾污，导致标记金属形貌粗糙，影响后续工艺套刻精度。
因此，本发明人对此做进一步研究，研发出一种耐高温金属对准标记。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种耐高温金属对准标记，改善标记金属经高温工艺后的形貌，从而提高标记金属表面平整度以及边缘质量以提高光刻对准精度，提升器件的性能和成品率。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术解决方案是：
一种耐高温金属对准标记，包括粘附金属层和主体金属层，粘附金属层粘附在晶圆上，主体金属层叠加在粘附金属层上；还包括保护层，保护层叠加在主体金属层上，保护层为惰性金属。
进一步，保护层为Ti、WTi、W、TiN、AlN、TaN、WN、WTiN、Mo中的一种。
进一步，保护层的厚度为2~20nm。
进一步，粘附金属层为Ti、WTi、W、TiN、AlN中的一种。
进一步，主体金属层为Pt、Pd、Mo、W、WN、AlN、WTi中的一种。
进一步，保护层为多层金属堆积而成。
进一步，保护层为Ti/Pt/Ti、Mo/Ti、WTi/Mo。
进一步，粘附金属层为Ti，厚度为5～20nm；主体金属层为Pt，厚度为20～100nm；保护层为Ti，厚度为2～20nm。
进一步，粘附金属层，主体金属层和保护层采用相同的金属材料。
进一步，粘附金属层为W，厚度为5～20nm；主体金属层为W，厚度为20～100nm；保护层为W，厚度为2～20nm。
采用上述方案后，由于本实用新型在传统耐高温金属标记基础上增加标记钝化保护层，保护标记金属表面。本实用新型的耐高温标记金属体系采用耐高温、热迁移弱、不与半导体材料和工艺制程材料反应的惰性金属，其提高了标记金属的热稳定性，改善标记金属经高温工艺后的表面粗糙及边缘不平现象，提高标记金属的识别精度；该标记金属可运用在所有半导体器件制造工艺上，尤其在高温工艺上优势明显。
附图说明
图1是传统标记金属经高温退火后的形貌图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是本实用新型的保护层多层结构的示意图；
图4是本实用新型的标记金属经高温退火后的形貌图。
标号说明
晶圆1 标记金属3
粘附金属层31 主体金属层32 保护层33。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详述。
本实用新型所揭示的是一种耐高温金属，如图2所示，为本实用新型的较佳实施例，包括粘附金属层31、主体金属层32和保护层33。
粘附金属层31粘附在晶圆1上，主体金属层32叠加在粘附金属层31上；保护层33叠加在主体金属层32上，保护层33为惰性金属。
保护层33，除了耐高温的要求外，还要求不与工艺制程中的材料相互反应，其改善标记金属经高温工艺后形貌的同时保护标记金属表面隔绝多余物沾污。进一步，保护层33为Ti、WTi、W、TiN、AlN、TaN、WN、WTiN、Mo中的一种。
进一步，保护层33的厚度为2~20nm，若保护层33的厚度太薄，达不到保护的要求，影响保护效果，若保护层33的厚度太厚，生产工艺成本偏高。
粘附金属层31，除了耐高温外的要求外，还要求其具有较强的粘附性，易与半导体材料粘附。进一步，粘附金属层31为Ti、WTi、W、TiN、AlN中的一种。
主体金属层32为对准标记的主体金属，因此，除了耐高温的要求外，还要求其表面平整度高。进一步，主体金属层32为Pt、Pd、Mo、W、WN、AlN、WTi中的一种。
为了满足不同产品的需求，可以根据金属材料特性及工艺调整，保护层33可能出现多层金属结构。
如图3中a所示，保护层33为三层，分别为Ti/Pt/Ti。如图3中b所示，保护层33为二层，分别为Mo/Ti、WTi/Mo。
在本实用新型一实施例中，粘附金属层31为W，厚度为5～20nm；主体金属层32为W，厚度为20～100nm；保护层33为W，厚度为2～20nm。只要能满足粘附金属层31具有耐高温和较强的粘附性的要求，主体金属层32耐高温的要求，保护层33耐高温和不与工艺制程材料相互反应的要求。粘附金属层31，主体金属层32和保护层33的金属可以采用相同的材料。
在本实用新型的另一实施例中，粘附金属层31为Ti，厚度为5～20nm；主体金属层32为Pt，厚度为20～100nm；保护层33为Ti，厚度为5～20nm。
如图4所示，本实用新型的标记金属表面平整，金属边缘光滑无毛刺，有利于提高套刻的识别精度。本实用新型可以应用在GaN基器件、GaAs基器件、InP基器件、SiC基器件、Si基器件上，适用范围广。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型的技术范围作任何限制，故但凡依本实用新型的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本实用新型专利涵盖的范围之内。

Claims (10)

1.一种耐高温金属对准标记，其特征在于：包括粘附金属层和主体金属层，粘附金属层粘附在晶圆上，主体金属层叠加在粘附金属层上；还包括保护层，保护层叠加在主体金属层上，保护层为惰性金属。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：保护层为Ti、WTi、W、TiN、AlN、TaN、WN、WTiN、Mo中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：保护层的厚度为2~20nm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：粘附金属层为Ti、WTi、W、TiN、AlN中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：主体金属层为Pt、Pd、Mo、W、WN、AlN、WTi中的一种。
6.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：保护层为多层金属堆积而成。
7.根据权利要求6所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：保护层为Ti/Pt/Ti、Mo/Ti、WTi/Mo。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：粘附金属层为Ti，厚度为5～20nm；主体金属层为Pt，厚度为20～100nm；保护层为Ti，厚度为2～20nm。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：粘附金属层，主体金属层和保护层采用相同的金属材料。
10.根据权利要求9所述的一种耐高温金属对准标记，其特征在于：粘附金属层为W，厚度为5～20nm；主体金属层为W，厚度为20～100nm；保护层为W，厚度为2～20nm。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022224438A1 (ja) * 2021-04-23 2022-10-27 日本電子材料株式会社 プローブカード及びプローブカード補修方法

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