晶圆背面对准的方法
【专利摘要】本发明提供一种晶圆背面对准的方法。在进行背面对准时将晶圆从第二表面进行刻蚀，使得第一对准标记显现出来，并且在晶圆的两个主要表面采用了呈镜像对称的对准标记，便能够在不改变单面对准设备的情况下，实现背面对准产品的生产，从而提高了设备的利用率，并大大降低了生产成本。
【专利说明】晶圆背面对准的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及背照式成像传感技术(backside imagesensor technology)中的晶圆背面对准的方法,也可以应用在微机电系统(Micro-ElectroMechanical System, MEMS)中。
【背景技术】
[0002]自21世纪以来，电子产品层出不穷，各种电子终端的性能得到了显著的提高，例如目前的智能手机在低照度下同样获得高质量的清晰图像，这是应用了背照式传感器，其比前照式传感器拥有更强的感光能力，获得了高分辨率的采集效果。
[0003]与此相对应的，其芯片的制造过程也与传统不同，目前，对于背照式成像传感器，是先对晶圆的一面(正面)进行加工，之后反转在另一面(背面，或反面)进行加工，将器件做在晶圆的正反两面上，形成立体结构。
[0004]对于所述的立体结构，其正反两面的器件并不是随意排布形成的，必须使其得到正确的对准才可以生效，例如，对于一接触点(CT)而言，其是贯穿晶圆，那么该元件必须与其他元件精确的对准，才能够产生电性接触。而这些对传统的单面操作工艺在设备和形成工艺上还是有着较大的差异，例如正面的器件图形如何对准背面的器件图形就是一大难题。
[0005]对于背部对准的工艺，目前一种较常用的方法包括可见光测量和红外测量，具体而言，这些方法都可以归结为在原有的正面对准设备的基础上进行的改进，通过在例如晶圆台底部安装相关装置进而得到背面对准。但这种方法其实对曝光机台的改造较大，费用很高，此外，由于有些设备本身的局限，例如空间限制等，不能够实现这种改装。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种晶圆背面对准的方法，以解决现有技术中的晶圆背面对准受到设备限制而不易对准的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆背面对准的方法，包括:
[0008]在第一晶圆的第一表面上形成第一层器件,并反转所述第一晶圆使之结合于第二晶圆上，所述第一晶圆的第一表面上形成有第一对准标记；
[0009]将所述第一晶圆从第二表面削薄至第一厚度，并刻蚀所述第一对准标记所在区域，使得所述第一对准标记显现；
[0010]采用包括第二对准标记的光罩进行光刻；
[0011]其中，所述第一对准标记和第二对准标记呈镜像对称。
[0012]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，采用CMP工艺将所述第一晶圆从第二
表面削薄至第一厚度。
[0013]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，所述第一厚度小于等于30 μ m。
[0014]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，采用湿法刻蚀工艺刻蚀所述第一对准标记所在区域。
[0015]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，所述刻蚀的区域的面积大于所述第一对准标记的面积。
[0016]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，所述第一对准标记由四组光栅组成，其中两组光栅用于横向对准，另外两组光栅用于纵向对准。
[0017]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，所述用于横向对准和纵向对准的光栅间隔排列呈田字形。
[0018]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，所述四组光栅中至少具有两种不同的节距。
[0019]可选的，对于所述的晶圆背面对准的方法，所述节距为2~6μπι。
[0020]与现有技术相比，在本发明提供的晶圆背面对准的方法中，在进行背面对准时将晶圆从第二表面进行刻蚀，使得第一对准标记显现出来，并且在晶圆的两个主要表面采用了呈镜像对称的对准标记，便能够在不改变单面对准设备的情况下，实现背面对准产品的生产,从而提高了设备的利用率,并大大降低了生产成本。
【专利附图】
【附图说明】 [0021]图1为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中第一晶圆的左视图；
[0022]图2为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中第一晶圆的俯视图；
[0023]图3为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中将第一晶圆和第二晶圆结合的示意图；
[0024]图4为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中削薄第一晶圆的示意图；
[0025]图5为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中对第一晶圆进行刻蚀的左视图；
[0026]图6为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中对第一晶圆进行刻蚀的俯视图；
[0027]图7为本发明实施例的晶圆背面对准的方法中形成第二层器件的示意图；
[0028]图8为本发明实施例的对准标记的结构示意图。
【具体实施方式】
[0029]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的晶圆背面对准的方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0030]本发明的核心思想在于，考虑到背面对准时晶圆的不透明使得第一表面(正面)上的对准标记不可见，那么将晶圆从第二表面(背面，或反面)进行刻蚀便可使得所述对准标记可见，由于晶圆反转后，对准标记也随之变化，刻蚀后所见的对准标记为镜像对称的，因此，将正面上的对准标记设置为其镜像结构便可，而这需要的仅是对光罩的稍作变动。
[0031]请参考图1和图2,提供第一晶圆I,所述第一晶圆I具有第一表面10和第二表面11，所述第一表面10和第二表面11为所述第一晶圆I的两个主要表面，即常说的正面和反面，在所述第一晶圆的第一表面10上形成第一对准标记2,接着,在第一晶圆I的第一表面10上形成第一层器件3。
[0032]需要说明的是，图中所示仅为示意，通常所述第一对准标记2可以为多个，其位于所述第一晶圆I的切割道或者中心，而器件的结构和分布则根据不同的要求而定。
[0033]请参考图3，反转所述第一晶圆I使之结合于第二晶圆4上，可采用较常用的键合方法，本发明对此不做限制。
[0034]接着，如图4所示，将所述第一晶圆从第二表面11削薄至第一厚度，这是由于通常晶圆的厚度对于背照式成像传感器而言还是较厚，因此第一厚度为30 μ m左右(通常是小于)，通常可以采用化学机械研磨(CMP)工艺削薄所述第一晶圆，为了和CMP工艺之前的第一晶圆I进行区别，在此记为第一晶圆I’。
[0035]请参考图5和图6，刻蚀所述第一对准标记2所在区域，使得所述第一对准标记2显现，具体的，是从第二表面11进行刻蚀，将所述第二表面11所对应第一对准标记2所在的区域刻蚀掉一部分，使得该区域从30 μ m变得更薄，使得从第二表面11能够显示出所述第一对准标记。考虑到所述第一晶圆的主要材料是硅，采用湿法刻蚀工艺进行刻蚀，形成一凹槽5。刻蚀可以将第一晶圆该区域的硅完全去除，由于第一对准标记2是另外形成的，因此去除硅不会对其产生影响，也可以留有一薄层，以能够使得所述第一对准标记2显现为佳。优选的，所述刻蚀的区域的面积大于所述第一对准标记2的面积，即形成的凹槽5能够完全包容所述第一标记2，以使得后续工艺能够正常进行。
[0036]请参考图7，采用包括第二对准标记的光罩进行光刻及其他后续工艺，以形成第二层器件6。由于背部对准工艺使得第一晶圆翻转，则翻转后第一对准标记显示为其镜像，通常对准过程采用相同的对准标记才 能够对准，因此，为了使得所述第二对准标记能够正常发挥作用，本实施例中将第一对准标记和第二对准标记设置为呈镜像对称的结构，则第一晶圆翻转后便能够和第二对准标记进行精确对准，这种设置只需要将第一对准标记和第二对准标记设置在不同的光罩上即可，介于层与层之间的器件可能不同，而用于不同层的光罩皆需要设置有对准标记，因此，这种设置也不需额外的耗费。
[0037]请参考图8所示的第一对准标记的示意图，所述第一对准标记由四组光栅组成，其中两组光栅用于横向(X方向)对准，另外两组光栅用于纵向(y方向)对准，所述用于横向对准和纵向对准的光栅间隔排列呈田字形(外轮廓为矩形)。为了能够适应于多种工艺需要，所述四组光栅中至少具有两种不同的节距，例如，优选的，所述节距为2~6μπι。在本实施例中，至少包括线宽(Line)为1.15μηι、1.6μηι及2.6μηι,间隙(Space)为1.15 μ m、
1.6 μ m及2.8 μ m，则节距(Pitch)即为线宽和间隙的和。
[0038]与现有技术相比，在本发明提供的晶圆背面对准的方法中，在进行背面对准时将晶圆从第二表面进行刻蚀，使得第一对准标记显现出来，并且在晶圆的两个主要表面采用了呈镜像对称的对准标记，便能够在不改变单面对准设备的情况下，实现背面对准产品的生产,从而提高了设备的利用率,并大大降低了生产成本。
[0039]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种晶圆背面对准的方法，其特征在于，包括: 在第一晶圆的第一表面上形成第一层器件，并反转所述第一晶圆使之结合于第二晶圆上，所述第一晶圆的第一表面上形成有第一对准标记； 将所述第一晶圆从第二表面削薄至第一厚度，并刻蚀所述第一对准标记所在区域，使得所述第一对准标记显现； 采用包括第二对准标记的光罩进行光刻； 其中，所述第一对准标记和第二对准标记呈镜像对称。
2.如权利要求1所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，采用CMP工艺将所述第一晶圆从第二表面削薄至第一厚度。
3.如权利要求2所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，所述第一厚度小于等于30 μ m0
4.如权利要求1所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，采用湿法刻蚀工艺从第二表面刻蚀所述第一对准标记所在区域。
5.如权利要求4所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，所述刻蚀的区域的面积大于所述第一对准标记的面积。
6.如权利要求1所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，所述第一对准标记由四组光栅组成，其中两组光栅用于横向对准，另外两组光栅用于纵向对准。
7.如权利要求6所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，所述用于横向对准和纵向对准的光栅间隔排列呈田字形。
8.如权利要求6所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，所述四组光栅中至少具有两种不同的节距。
9.如权利要求8所述的晶圆背面对准的方法，其特征在于，所述节距为2~6μ m。
【文档编号】H01L21/68GK104022060SQ201310066825
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2013年3月1日 优先权日:2013年3月1日
【发明者】杨晓松, 邹永祥 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司