晶圆对准标记、制作方法、晶圆对准装置及晶圆对准方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种晶圆对准标记、制作方法、晶圆对准装置及晶圆对准方法，该晶圆对准标记能够在正向偏置导通时产生自发射红外光，利用自发射红外光替代外部入射红外光，使用该晶圆对准标记进行对准时，由于红外光直接从晶圆内产生，避免了外部红外光从外延层入射至衬底时产生的光路损耗。该晶圆对准标记应用广泛，可以应用到功率MOS、IGBT、BCD及超结器件等半导体器件的制造工艺中。此外，与晶圆对准标记配合使用的晶圆对准装置结构简单，无需额外配置He

【技术实现步骤摘要】
晶圆对准标记、制作方法、晶圆对准装置及晶圆对准方法


[0001]本专利技术涉及半导体光刻领域，特别是涉及一种晶圆对准标记、制作方法、晶圆对准装置及晶圆对准方法。

技术介绍

[0002]在半导体制程中，光刻是芯片制造的核心。一个芯片的产生要经历几十次光刻才能完成，有些结构层甚至需要多次光刻才能形成。其中层间对准是光刻中最重要的一步，通过层间对准保证掩膜图形与硅片上已经存在的图形之间的对准。而要完成层间对准必须要有片上参照物，即对准标记。各层结构之间使用统一的对准标记作为参照物进行对准，以防工艺层之间出现错位。
[0003]早期技术人员在衬底上进行外延、芯片制程之前，先在衬底上制作一定数量的沟槽，如图1(a)及图1(b)所示，以衬底11上的衬底沟槽111作为对准标记，然而在衬底11上生长外延层12时，由于外延层材料、工艺等因素的影响，在衬底沟槽111上方区域形成的外延层沟槽121并非会完全复刻衬底沟槽111的沟槽图案，通常外延层沟槽121会出现沟槽图案的偏移或变形，且由于外延层12对可见光31的吸收及反射，普通的可见光31很难穿透外延层12到达衬底11表面，因此借助可见光31很难观察到衬底11上的衬底沟槽111，原本作为对准参照物的衬底沟槽111无法发挥对准作用，只能借助外延层沟槽121作为新的对准参照物，然而外延层沟槽121由于出现偏移、变形等情况，因而造成对准时的困难。后来技术人员提出了一种用在ASML光刻机上的“SMASH方案”(SMart Alignment Sensor Hybrid)，如图2所示，该“SMASH方案”利用红外光对外延层的穿透性以及光的衍射原理，首先将作为对准标记的衬底沟槽的深度控制在合适的数值范围，待外延工艺完成后，将晶圆1放置于载台2上，通过He
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Ne激光器3发出的红外光照射晶圆，因为红外光不易被外延层吸收，因此红外光可以透过外延层到达衬底，借助于光的衍射效应，入射的红外光被衬底沟槽反射后会出现亮暗相间的衍射条纹，使用显微镜5及红外传感器4检测该条纹信息，然后通过移动用于放置晶圆1的载台2的位置，使衬底沟槽移动至预设位置，从而实现精确对准，如图3(a)及图3(b)所示，该方法利用入射红外光32对外延层12的穿透性，入射红外光32可以达到衬底11的表面而不受外延层12的影响，因此对准过程中始终以衬底沟槽111作为对准标记，而忽略掉外延层沟槽121出现的偏移、变形等影响。
[0004]但是，上述“SMASH方案”需要专用的He
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Ne激光器，而现有的光刻设备中大多都没有配备上述He
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Ne激光器及其适配的光路系统。在原有设备上装配一套He
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Ne激光器的入射系统需要昂贵的费用，且很难保证兼容性。因此，需要提出一种新的晶圆对准标记来解决对准问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种晶圆对准标记、制作方法、晶圆对准装置及晶圆对准方法，用于解决现有技术中晶圆对准的问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种晶圆对准标记，所述晶圆对准标记包括红外发射器，所述红外发射器包括：
[0007]衬底；
[0008]局部埋入层，形成于所述衬底上；
[0009]外延层，形成于所述衬底及所述局部埋入层上；
[0010]其中，所述衬底、局部埋入层及外延层相互之间形成至少一个pn结，以构成所述红外发射器，且通过所述红外发射器产生自发射红外光进行对准。
[0011]可选地，所述衬底的导电类型为p型或n型，所述局部埋入层和/或所述外延层的导电类型与所述衬底的导电类型相反。
[0012]可选地，所述晶圆对准标记还包括衬底沟槽，所述衬底沟槽在所述自发射红外光照射时产生衍射条纹。
[0013]本专利技术提供一种晶圆对准标记的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：
[0014]S1:提供衬底，在所述衬底表面涂覆光阻层；
[0015]S2:通过光刻工艺图形化所述光阻层；
[0016]S3:对去除所述光阻层的区域执行离子注入，形成局部埋入层；
[0017]S4:除去残余的所述光阻层；
[0018]S5:在所述衬底及所述局部埋入层上沉积外延层；
[0019]其中，所述衬底、局部埋入层及外延层相互之间形成至少一个pn结，以构成红外发射器，且通过所述红外发射器产生自发射红外光进行对准。
[0020]可选地，所述衬底的导电类型为p型或n型，所述局部埋入层和/或所述外延层的导电类型与所述衬底的导电类型相反。
[0021]可选地，所述制作方法还包括：
[0022]在步骤S5之前，通过刻蚀工艺在所述衬底上形成衬底沟槽，所述衬底沟槽在所述自发射红外光照射时产生衍射条纹。
[0023]本专利技术提供一种晶圆对准装置，所述晶圆对准装置包括用于放置晶圆的导电载台，所述导电载台的上方设置有显微镜、红外传感器及离子发生器，所述晶圆带有所述晶圆对准标记。
[0024]可选地，所述晶圆对准装置的光源包括宽带光源或可见光源，所述光源为脉冲光源，所述脉冲光源的占空比在30％
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70％范围内。
[0025]本专利技术提供一种晶圆对准方法，所述晶圆对准方法包括如下步骤：
[0026]D1:提供晶圆，所述晶圆带有权利要求1
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3任一所述的晶圆对准标记；
[0027]D2:对所述晶圆对准标记通电，使所述红外发射器正向偏置导通；
[0028]D3:以所述红外发射器产生的自发射红外光或自发射红外光照射衬底沟槽产生的衍射条纹作为对准参照物，通过移动所述晶圆使该对准参照物到达预定位置完成对准。
[0029]可选地，在步骤D3中使用光源照射所述晶圆的表面以提高所述对准参照物的信噪比，所述光源包括宽带光源或可见光源，所述光源为脉冲光源，所述脉冲光源的占空比在30％
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70％范围内。
[0030]如上所述，本专利技术的晶圆对准标记、制作方法、晶圆对准装置及晶圆对准方法，具有以下有益效果：本专利技术提供的晶圆对准标记能够在正向偏置导通时产生自发射红外光，
利用自发射红外光替代外部入射红外光，使用该晶圆对准标记进行对准时，由于红外光直接从晶圆内产生，避免了外部红外光从外延层入射至衬底时产生的光路损耗。该晶圆对准标记应用广泛，可以应用到功率MOS、IGBT、BCD及超结器件等半导体器件的制造工艺中。此外，与晶圆对准标记配合使用的晶圆对准装置结构简单，无需额外配置He
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Ne激光器，还可利用光源提高红外光的信噪比，在现有的光刻设备中具有较高的实用价值。
附图说明
[0031]图1(a)及图1(b)显示为现有技术中使用可见光进行对准的示意图。
[0032]图2显示为现有技术中“SMASH方案”的设备结构示意图。
[0033]图3(a)及图3(b)显示为现有技术中“SMASH方案”中使用本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆对准标记，其特征在于，所述晶圆对准标记包括红外发射器，所述红外发射器包括：衬底；局部埋入层，形成于所述衬底上；外延层，形成于所述衬底及所述局部埋入层上；其中，所述衬底、局部埋入层及外延层相互之间形成至少一个pn结，以构成所述红外发射器，且通过所述红外发射器产生自发射红外光进行对准。2.根据权利要求1所述的晶圆对准标记，其特征在于，所述衬底的导电类型为p型或n型，所述局部埋入层和/或所述外延层的导电类型与所述衬底的导电类型相反。3.根据权利要求1所述的晶圆对准标记，其特征在于，所述晶圆对准标记还包括衬底沟槽，所述衬底沟槽在所述自发射红外光照射时产生衍射条纹。4.一种晶圆对准标记的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括如下步骤：S1:提供衬底，在所述衬底表面涂覆光阻层；S2:通过光刻工艺图形化所述光阻层；S3:对去除所述光阻层的区域执行离子注入，形成局部埋入层；S4:除去残余的所述光阻层；S5:在所述衬底及所述局部埋入层上沉积外延层；其中，所述衬底、局部埋入层及外延层相互之间形成至少一个pn结，以构成红外发射器，且通过所述红外发射器产生自发射红外光进行对准。5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述衬底的导电类型为p型或n型，所述局部埋入层和/或所述外延层的导电类型与所述衬底的导电类型相反。6.根据权利要求4所述的制作方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：季明华，
申请(专利权)人：芯恩青岛集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：