阅读说明：本技术 一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法 (Preparation method of transparent semiconductor material double-sided alignment mark ) 是由 田亮 李玲 葛欢 朱辰 姜春艳 吴昊 吴军民 潘艳 于 2019-11-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法,该制备方法包括如下步骤：根据用户输入的标记工艺参数在透明半导体材料样品正面确定激光入射位置；根据激光入射位置,在透明半导体材料样品内部形成激光标记；根据激光标记,在透明半导体材料样品的背面形成对准标记。本发明实施例提供的透明半导体材料双面对准标记的制备方法,通过在透明半导体材料内部形成激光标记,并根据激光标记在样品背面形成对准标记,因此,该制备方法无需在样品表面形成刻蚀标记,最大限度的保证了样品正面的完整性,不会导致样品中器件结构的破坏,避免了样品表面损伤对样品中器件分布的影响,提高了样品的性能和可靠性。(The invention discloses a preparation method of a transparent semiconductor material double-sided alignment mark, which comprises the following steps: determining a laser incidence position on the front surface of the transparent semiconductor material sample according to marking process parameters input by a user; forming a laser mark inside the transparent semiconductor material sample according to the laser incidence position; an alignment mark is formed on the back surface of the transparent semiconductor material sample according to the laser marking. According to the preparation method of the transparent semiconductor material double-sided alignment mark provided by the embodiment of the invention, the laser mark is formed in the transparent semiconductor material, and the alignment mark is formed on the back of the sample according to the laser mark, so that the preparation method does not need to form an etching mark on the surface of the sample, the integrity of the front of the sample is ensured to the maximum extent, the structure of a device in the sample cannot be damaged, the influence of the surface damage of the sample on the distribution of the device in the sample is avoided, and the performance and the reliability of the sample are improved.)

一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法

技术领域

本发明涉及半导体功率器件制备技术领域，具体涉及一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法。

背景技术

近年来，第三代透明半导体材料--宽禁带透明半导体材料，已成为当今电子产业发展的新型动力。宽禁带透明半导体材料具有热导率高、电子饱和速度高、击穿电压高、介电常数低等特点，这就从理论上保证了其较宽的适用范围，例如，可以用于SiC和GaN等电力电子器件。

在这类电子电力器件制备的过程中，光刻工艺直接决定了大规模集成电路的特征尺寸，是大规模集成电路制造的关键工艺。具体地，光刻工艺是通过曝光的方法将掩模上的图形转移到涂覆于硅片表面的光刻胶上，然后通过显影、刻蚀等工艺将图形转移到硅片上。

双面对准标记光刻是针对硅及其它半导体基片发展起来的加工技术。双面对准标记光刻需要在基片两面制作光刻图样并且实现映射对准曝光，如果图样不是轴向对称的，则需要事先设计图样成镜像关系的两块掩模板，每块掩模板用于基片一个表面的曝光。然而，对半导体基片进行双面对准标记光刻时，容易对基片材料表面产生损伤，影响晶圆上器件的分布问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法，以解决现有技术中采用双面对准标记光刻时，容易对基片材料表面产生损伤，影响晶圆上器件的分布问题。

本发明实施例提供的技术方案如下：

本发明实施例提供一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法，该制备方法包括如下步骤：根据用户输入的标记工艺参数在透明半导体材料样品正面确定激光入射位置；根据所述激光入射位置，在所述透明半导体材料样品内部形成激光标记；根据所述激光标记，在所述透明半导体材料样品的背面形成对准标记。

可选地，所述激光标记距所述透明半导体材料样品正面的距离为所述透明半导体材料样品总厚度的2/3至4/5。

可选地，所述激光的光束为双路光束或三路光束。

可选地，所述激光的光束为紫外、深紫外、红外或深红外激光光束。

可选地，根据所述激光标记，在所述透明半导体材料样品背面形成对准标记，包括：在所述透明半导体材料样品背面涂覆光刻胶；根据所述激光标记，对所述光刻胶进行曝光、显影和坚膜，在所述透明半导体材料样品背面形成对准标记。

可选地，该透明半导体材料双面对准标记的制备方法还包括：检测所述激光标记与所述对准标记之间的套刻误差，去除所述套刻误差精度低于1um的透明半导体材料样品。

可选地，所述激光标记的宽度为1um-10um。

可选地，所述透明半导体材料样品包括：碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚石材料中的至少一种。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的透明半导体材料双面对准标记的制备方法，通过在透明半导体材料内部形成激光标记，并根据激光标记在样品背面形成对准标记，因此，相比现有技术中的双面对准标记光刻工艺，该制备方法无需在样品表面形成刻蚀标记，最大限度的保证了样品正面的完整性，不会导致样品中器件结构的破坏，避免了样品表面损伤对样品中器件分布的影响，提高了样品的性能和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明

具体实施方式

或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中透明半导体材料双面对准标记的制备方法的流程图；

图2为本发明另一实施例中透明半导体材料双面对准标记的制备方法的流程图；

图3为本发明另一实施例中透明半导体材料双面对准标记的制备方法的流程图；

图4为本发明另一实施例中透明半导体材料双面对准标记的制备方法的流程图；

图5A至图5E为根据本发明实施例中透明半导体材料双面对准标记的制备方法所得到的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种透明半导体材料双面对准标记的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

步骤S101：根据用户输入的标记工艺参数在透明半导体材料样品正面确定激光入射位置；具体地，该透明半导体材料样品可以是硅晶圆，还可以是碳化硅、氮化镓、氧化镓、金刚石等透明材料，本发明对透明半导体材料样品的具体材料选择不做限定。其中，当透明半导体材料为硅晶圆时，确定的激光入射位置可以在硅晶圆正面的边缘划片道位置，从而不会对样品中器件的性能造成影响。

步骤S102：根据激光入射位置，在透明半导体材料样品内部形成激光标记；具体地，该激光标记可以靠近样品的背面设置，这样，在样品背面形成对准标记时可以更方便确定激光标记的位置。例如，激光标记可以距透明半导体材料样品正面的距离为透明半导体材料样品总厚度的2/3至4/5。

步骤S103：根据激光标记，在透明半导体材料样品的背面形成对准标记。具体地，可以根据激光标记的位置，在透明半导体材料样品背面的相应位置通过光刻工艺形成背面对准标记。

可选地，激光标记的形成工艺可以采用激光打标机实现，具体地，该激光标记的形成工艺可以采用以下步骤实现：

步骤S201：将透明半导体材料样品固定在激光打标机的载物台上；具体地，透明半导体材料样品正面朝上置于载物台上，并通过抽真空将该样品固定。

步骤S202：根据激光入射位置，调整激光打标机的激光束焦距、激光束能量和载物台位置；具体地，载物台位置调整时可以在载物台中内置的步进电机的控制下进行调整，该步进电机的步进精度可以小于1um。

步骤S203：将激光打标机射出的激光光束聚焦在透明半导体材料样品内部，在透明半导体材料样品内部形成预设标记。可选地，激光标记的宽度可以是1um-10um，可以根据透明半导体材料样品的尺寸设置预设标记的个数，例如，可以在透明半导体材料样品内部形成10个预设标记。

本发明实施例提供的透明半导体材料双面对准标记的制备方法，通过在透明半导体材料内部形成激光标记，并根据激光标记在样品背面形成对准标记。因此，相比现有技术中的双面对准标记光刻工艺，该制备方法无需在样品表面形成刻蚀标记，最大限度的保证了样品正面的完整性，不会导致样品中器件结构的破坏，避免了样品表面损伤对样品中器件分布的影响，提高了样品的性能和可靠性。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，激光的光束为双路光束或三路光束。具体地，双路光束或三路光束可以聚焦在样品内部相同位置，从而形成激光标记；同时，双路光束或三路光束聚焦在透明半导体材料样品内部可以形成永久标记，方便后续样品背面对准标记的制备。可选地，激光的光束可以是紫外、深紫外、红外或深红外激光光束。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，步骤S103根据激光标记，在透明半导体材料样品背面形成对准标记，包括如下步骤：

步骤S301：在透明半导体材料样品背面涂覆光刻胶；具体地，在涂覆光刻胶之前，可以对样品进行HMDS预清洗，之后将样品放入匀胶机中，进行光刻胶涂布，光刻胶可以选择AZ703型号，涂布时匀胶机的转速可以是4000转/分钟，涂布形成的光刻胶厚度为1.5um，涂布完成后可以对形成的光刻胶进行烘烤，具体可以在110度下烘烤60秒。

步骤S302：根据激光标记，对光刻胶进行曝光、显影和坚膜，在透明半导体材料样品背面形成对准标记。具体地，在烘烤完成后，可以根据激光标记的位置，对光刻胶进行紫外线曝光，曝光时间可以是15秒。之后将曝光的样品放入显影机台中进行显影，显影时显影液可以采用2.38％四甲基氢氧化铵，显影时间可以是60秒。显影完成后，对样品进行坚膜处理，则可以在透明半导体材料样品背面形成对准标记。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，该透明半导体材料双面对准标记的制备方法还包括：检测激光标记与对准标记之间的套刻误差，去除套刻误差精度低于1um的透明半导体材料样品。具体地，进行套刻误差检测时，可以采用电子扫描显微镜进行套刻精度测量，也可以采用光学显微镜测量，本发明对此不做限定。

作为本发明实施例的一种可选的实施方式，该透明半导体材料双面对准标记的制备方法可以包括以下步骤：

步骤S401：根据用户输入的标记工艺参数在透明半导体材料样品2正面确定激光入射位置1；具体工艺结构如图5A所示。

步骤S402：根据激光入射位置1，在透明半导体材料样品2内部形成激光标记3；经过步骤S402后的结构如图5B所示。

步骤S403：将透明半导体材料样品2反转，在透明半导体材料样品2背面涂覆光刻胶4，经过步骤S403后的结构如图5C所示。

步骤S404：根据激光标记3，对光刻胶4进行曝光、显影和坚膜，在透明半导体材料样品2背面形成对准标记5，经过步骤S404后的结构如图5D所示。

步骤S405：检测激光标记3与对准标记5之间的套刻误差，去除套刻误差精度低于1um的透明半导体材料样品，具体工艺结构如图5E所示。

可选地，采用本发明实施例提供的透明半导体材料双面对准标记的制备方法制备得到的透明半导体材料可以用于制备肖特基势垒二极管(SBD)、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)、金属半导体场效应晶体管(MESFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、发光二极管(LED)等大功率器件。制备得到的大功率器件的厚度可以是80um至700um。

本发明实施例提供的透明半导体材料双面对准标记的制备方法，采用激光刻蚀标记，可以在样品极小范围内进行标记制备，最大限度的保证了样品正面的完整性，不会导致样品中器件结构的破坏，避免了样品表面损伤对样品中器件分布的影响，提高了样品的性能和可靠性。

虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下对这些实施例进行各种变化、替换和修改，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。

此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。