一种光刻套刻标记及其制备方法
阅读说明：本技术 一种光刻套刻标记及其制备方法 (Photoetching overlay mark and preparation method thereof ) 是由 李国强 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及半导体技术领域,具体涉及一种光刻套刻标记及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：步骤S1：制作标记点图形,将标记点图形转移至芯片上,露出外延层；步骤S2：刻蚀外延层；步骤S3：蒸镀金属标记点,金属结构为CrAlTiPtAu；CrAlTiPtAu金属结构是从下往上依次为金属Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层；步骤S4：剥离去胶。本发明提供的方法制备的光刻套刻标记抗磨损能力强、分辨率高、不易被腐蚀,受离子的物理轰击和化学溶液腐蚀的影响极其轻微；同时本发明的金属标记点可以反射光线,使金属标记点更加清楚,提高了对位精准度。(The invention relates to the technical field of semiconductors, in particular to a photoetching overlay mark and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: step S1: making a marking point pattern, and transferring the marking point pattern to a chip to expose the epitaxial layer; step S2: etching the epitaxial layer; step S3: evaporating metal mark points, wherein the metal structure is CrAlTiPtAu; the CrAlTiPtAu metal structure sequentially comprises a metal Cr layer, an Al layer, a Ti layer, a Pt layer and an Au layer from bottom to top; step S4: stripping and removing the photoresist. The photoetching overlay mark prepared by the method provided by the invention has strong abrasion resistance and high resolution, is not easy to corrode, and is slightly influenced by physical bombardment of ions and corrosion of chemical solution; meanwhile, the metal marking points can reflect light, so that the metal marking points are clearer, and the alignment accuracy is improved.)
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种光刻套刻标记及其制备方法。
背景技术
半导体指常温下导电性能介于导体与绝缘体之间的材料。随着科技的进步和社会的发展，半导体在集成电路、消费电子、通信系统、光伏发电、照明、大功率电源转换等多领域都有广泛的应用。大部分的电子产品，如计算机、移动电话或是数字录音机当中的核心单元都和半导体有着极为密切的关联。在半导体制造过程中，光刻工艺作为核心技术，套刻的精准程度将直接影响着产品的外观及性能。
传统的套刻工艺通过第一次光刻和刻蚀，在硅片上形成功率半导体器件图形，同时也形成对准标记供后续光刻对准使用。从第二次光刻开始，每次光刻需要与前层对准。对准和光刻套刻标记形成以后，需经历离子注入和退火的过程。在此过程中，由于离子的物理轰击和退火时的化学反应，光刻套刻标记受到磨损，会出现对准标记尺寸改变、图形分辨率降低、台阶差减小、对比度降低、图形煙没甚至消失等问题。从而影响光刻对准光刻套刻标记，降低功率半导体器件后续制备工艺的精度，增加了功率半导体器件的废品率以及生产成本。
因此，需对现有技术进一步改进。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种光刻套刻标记及其制备方法，提高套刻的精准程度。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
一种光刻套刻标记的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：制作标记点图形，将标记点图形转移至芯片上，露出外延层；
步骤S2：刻蚀外延层；
步骤S3：蒸镀金属标记点，金属结构为CrAlTiPtAu；CrAlTiPtAu金属结构是从下往上依次为金属Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层；
步骤S4：剥离去胶。
金属结构第一层Cr具有粘附性和光效。第二层Al具有良好的反射率，由于标记点在外延层底下，紫外线需穿过外延层与标记点进行对位曝光，Al能够反射部分光线，为键合后的光刻工艺提供了良好的曝光条件，使标记点更清晰，进一步提高了对位精准度。第三层Ti和第四层Pt作为阻挡层，Ti防止第二层Al与第五层Au形成合金从而影响稳定性。Pt防止Au扩散，从而保持稳定的欧姆接触特性。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，步骤S1中标记点图形为上下左右对称图形。
优选的，上述光刻套刻标记的制备方法中，标记点图形包括但不限于“回”字，“H”字以及“十”字。
优选的，上述光刻套刻标记的制备方法中，标记点图形尺寸为200μm×200μm，相邻标记点之间的距离为600μm。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，采用匀胶、曝光、显影方式将标记点图形转移至芯片上；匀胶使用正性光刻胶，胶厚度为3~4μm。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，显影后经过热板烘烤，烘烤温度为90℃~100℃，烘烤时间为60s~90s。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，步骤S2中采用电感耦合等离子刻蚀的方法刻蚀外延层；刻蚀气体为Cl2和BCl3；刻蚀深度为6000A-8000A；刻蚀角度为70~80°。刻蚀角度为70~80°更加方便后续金属剥离，同时该角度范围内有利于减少贴边金属丝，使标记点图形轮廓更为清晰平滑。刻蚀深度为6000A-8000A时，进一步方便蒸镀金属剥离。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，步骤S3中采用电子束蒸镀方式蒸镀金属标记点。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，步骤S3蒸镀金属标记点前，先去除刻蚀凹槽里的残留有机物，然后用旋转干燥机和热氮气吹干的方式干燥。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，金属结构第一层Cr厚度为20~50A；第二层Al厚度1000~3000A；第三层Ti厚度500~2000A；第四层Pt厚度200~500A；第五层Au厚度1000~3000A。
进一步的，上述光刻套刻标记的制备方法中，步骤S4采用蓝膜剥离和有机去胶溶液清洗掉光刻胶的方式。
优选的，上述光刻套刻标记的制备方法中，剥离光刻胶前，于丙酮中浸泡5min。
一种光刻套刻标记，采用上述光刻套刻标记的制备方法制备而成。
本发明的有益效果为：
（1）本发明提供的光刻套刻标记的制备方法，蒸镀金属标记点的金属结构为CrAlTiPtAu，CrAlTiPtAu金属结构是从下往上依次为金属Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Au层；具有抗磨损能力强、分辨率高、不易被腐蚀等优点，受离子的物理轰击和化学溶液腐蚀的影响极其轻微。
（2）本发明提供的光刻套刻标记的制备方法，蒸镀金属标记点可以反射光线，使金属标记点更加清楚，提高了对位精准度。
（3）本发明提供的光刻套刻标记的制备方法，通过限定刻蚀角度，减少了贴边金属丝，使金属标记点的轮廓线更加清楚平滑，进一步提高了对位精准度。同时本发明限定的刻蚀角度更加方便金属剥离，降低了后续金属剥离工艺的难度，也相应的降低芯片受磨损强度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图；
图2是两种标记点图形；
图3是匀胶后的示意图；
图4为刻蚀外延层后的示意图；
图5为剥离去胶后的示意图；
图6是不同金属结构的抗磨损对比图；
图7是不同刻蚀角度的金属标记点的形貌对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅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。
实施例1
一种光刻套刻标记，采用如下方法制备：
步骤S1：制作标记点图形，标记点图形为“回”字；采用匀胶、曝光、显影方式将标记点图形转移至芯片上，露出外延层；匀胶使用正性光刻胶，胶厚度为4μm；
步骤S2：刻蚀外延层；采用电感耦合等离子刻蚀的方法刻蚀外延层，刻蚀气体为Cl2和BCl3，刻蚀深度为8000A，刻蚀角度为80°；
步骤S3：蒸镀金属标记点，金属结构为CrAlTiPtAu；金属结构第一层Cr厚度为50A；第二层Al厚度3000A；第三层Ti厚度2000A；第四层Pt厚度500A；第五层Au厚度1000A。
步骤S4：剥离去胶；在丙酮中浸泡5min后，采用蓝膜剥离和有机去胶溶液清洗掉光刻胶。
实施例2
一种光刻套刻标记，采用如下方法制备：
步骤S1：制作标记点图形，标记点图形为“十”字；采用匀胶、曝光、显影方式将标记点图形转移至芯片上，露出外延层；匀胶使用正性光刻胶，胶厚度为3μm；
步骤S2：刻蚀外延层；采用电感耦合等离子刻蚀的方法刻蚀外延层，刻蚀气体为Cl2和BCl3，刻蚀深度为6000A，刻蚀角度为70°；
步骤S3：蒸镀金属标记点，金属结构为CrAlTiPtAu；金属结构第一层Cr厚度为20A；第二层Al厚度1000A；第三层Ti厚度500A；第四层Pt厚度200A。第五层Au厚度3000A。
步骤S4：剥离去胶；在丙酮中浸泡5min后，采用蓝膜剥离和有机去胶溶液清洗掉光刻胶。
对比例1
一种光刻套刻标记，金属结构为CrAlTiPtTi，CrAlTiPtTi金属结构是从下往上依次为金属Cr层、Al层、Ti层、Pt层、Ti层；其余制备方法同实施例1。
对比例2
一种光刻套刻标记，金属结构为CrPtTi，CrPtTi金属结构是从下往上依次为金属Cr层、Pt层、Ti层；其余制备方法同实施例1。
对比例3
一种光刻套刻标记，刻蚀角度为30°，其余制备方法同实施例2。
对比例4
一种光刻套刻标记，刻蚀角度为50°，其余制备方法同实施例2。
对比例5
一种光刻套刻标记，金属Cr的厚度为5A，其他条件均与实施例1相同。
对比例6
一种光刻套刻标记，金属Cr的厚度为200A，其他条件均与实施例1相同。
对比例7
一种光刻套刻标记，金属Al的厚度为8000A，其他条件均与实施例1相同。
一、抗磨损测试
使用BOE溶液对实施例1、对比例1和对比例2制备的光刻套刻标记的金属标记点进行腐蚀，BOE浓度为1:7，腐蚀时间240s，腐蚀结果如图6所示。图6a为实施例1中的金属标记点，图6b为对比例1中的金属标记点，图6c为对比例2中的金属标记点。BOE会跟Ti金属发生化学反应，Ti被腐蚀掉，无法起到对Al金属的保护作用，Au金属抗腐蚀能力较强，对下层金属起到一定的保护作用。对比可知，本申请实施例1中CrAlTiPtAu金属结构的金属标记点的抗磨损能力更好，图形分辨率更高。
二、刻蚀角度的影响
将实施例2、对比例3和对比例4中刻蚀后金属标记点进行对比，结果如图7所示。图7a为实施例2的金属标记点，图7b为对比例3的金属标记点，图7c为对比例4的金属标记点。对比可知，实施例2刻蚀角度为70°时，金属标记点更加清晰，轮廓线更加平滑。
三、金属层厚度的影响
将实施例1和对比例5、6、7制备的光刻套刻标记进行对比。其中对比例5金属粘附性很差，制备的标记点发生金属脱落；对比例6金属反射率低，曝光时难以识别标记点；对比例7金属Al包覆性不好，化学溶液会腐蚀金属Al。
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。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种电磁屏蔽封装结构和电磁屏蔽封装方法