光刻套刻标记及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及用于检测晶片与晶片之间套刻精度的光刻套刻标记及其形成方法。
【背景技术】
[0002]在集成半导体工艺中，通常都需要经过多次的光刻工序。除第一层光刻外，一般每一层光刻都需要测量套刻标记来监测光刻时与前层对准的好坏。而套刻标记通常是一个内框为10 X 10 μ m的光刻胶图形，外框为20 X 20 μ m的其他膜质构成的方框，而不论内框还是外框都需要有一个台阶差，同时都是可以同时被光学镜头检测出来。
[0003]在微机电(MEMS)工艺中，首先是在第一层硅片上做一些结构图形，然后将第二层硅片和第一层硅片键合，接着再在第二层硅片上做结构图形。但是我们需要在第二层硅片上做的图形和第一层硅片上做的图形有很好的对准关系，同时也检测这个对准精度。由于目前的集成电路的生产工艺中，套刻精度是通过光学工具量测的，而微机电工艺中，第一层硅片和第二层硅片是不透明的，所以套刻精度就无法通过现有的手段检测。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题之一是提供一种光刻套刻标记的形成方法，它可以简化晶片之间套刻精度的测量，并可以节省成本。
[0005]为解决上述技术问题，本发明的光刻套刻标记的形成方法，包括步骤:
[0006]光刻套刻标记的形成方法，其特征在于，步骤包括:
[0007]I)在第一层晶片上形成薄氧化层；
[0008]2)在第一层晶片上刻蚀出凹槽形光刻套刻标记；
[0009]3)在第一层晶片上进行正常的涂胶、光刻、显影、蚀刻工艺步骤，形成所需的集成电路图形，然后去除薄氧化层；
[0010]4)在第一层晶片上形成蚀刻中止层；
[0011]5)将第一层晶片和第二层晶片键合；
[0012]6)将第二层晶片对准第一层晶片上的光刻套刻标记，在第二层晶片上涂布光刻胶，曝光显影，形成所需的集成电路图形和光刻套刻标记图形；
[0013]7)在第二层晶片上刻蚀出凹槽形光刻套刻标记以及所需的集成电路图形，并使第一层晶片上的光刻套刻标记露出。
[0014]本发明要解决的技术问题之二是提供用上述方法形成的光刻套刻标记。
[0015]为解决上述技术问题，本发明的光刻套刻标记的截面呈凹槽形，下层晶片上的光刻套刻标记的表面有一层蚀刻中止层。
[0016]较佳的，下层晶片上的光刻套刻标记的截面尺寸小于上层晶片上的光刻套刻标记的截面尺寸。
[0017]本发明通过在上下两层晶圆上刻蚀凹槽形状的光刻套刻标记，简化了晶圆键合之后光刻套刻精度的测量，同时，由于不需要额外购买设备，可以利用现有半导体制程中的设备及工艺，因此还可以降低制程成本。
【附图说明】
[0018]图1-7是本发明实施例的光刻套刻标记的形成方法流程示意图。其中，图7显示了本实施例制作的光刻套刻标记的样式的侧视图。
[0019]图8是本发明实施例制作的光刻套刻标记的样式的俯视图。
【具体实施方式】
[0020]为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下:
[0021]本实施例的光刻套刻标记，其具体的制作工艺流程如下:
[0022]步骤1，在第一层晶片(直径200毫米，厚度725微米)上用物理气相沉积方法形成一层厚度为125埃米的薄氧化层，如图1所示。
[0023]步骤2，在第一层晶片上刻蚀形成凹槽形的光刻套刻标记，如图2所示。凹槽的截面尺寸为10 μ mX 10 μ m,凹槽的深度为70 μ m。
[0024]步骤3，在第一层晶片上进行正常的涂胶、光刻、显影、蚀刻等工艺步骤，形成所需的集成电路图形，然后去除薄氧化层，如图3所示。本步光刻所用机台为TEL、Nikon等。
[0025]步骤4，在第一层晶片上用物理气相沉积方法形成一层厚度为5000埃米的厚热氧化层作为蚀刻中止层，如图4所示。
[0026]步骤5，采用硅硅键合的方法，将第一层晶片和第二层晶片(直径200毫米，厚度30微米)直接键合在一起，如图5所示。
[0027]硅硅键合的具体方法是:将第一层晶片和第二层晶片置于氧气或氮气环境中，用800摄氏度高温处理6小时以上，使第一层晶片和第二层晶片键合。
[0028]步骤6，将第二层晶片对准第一层晶片上的光刻套刻标记，在第二层晶片上涂布光刻胶，曝光显影，形成所需的集成电路图形和光刻套刻标记图形，如图6所示。
[0029]步骤7，在第二层晶片上刻蚀出凹槽形光刻套刻标记以及所需的集成电路图形，同时使第一层晶片上的光刻套刻标记露出，如图7所示。第二层晶片上的光刻套刻标记的凹槽截面尺寸为20 μ mX 20 μ m?30 μ mX 30 μ m,凹槽的深度为70 μ m。
【主权项】
1.光刻套刻标记的形成方法，其特征在于，步骤包括: 1)在第一层晶片上形成薄氧化层； 2)在第一层晶片上刻蚀出凹槽形光刻套刻标记； 3)在第一层晶片上进行正常的涂胶、光刻、显影、蚀刻工艺步骤，形成所需的集成电路图形，然后去除薄氧化层； 4)在第一层晶片上形成蚀刻中止层； 5)将第一层晶片和第二层晶片键合； 6)将第二层晶片对准第一层晶片上的光刻套刻标记，在第二层晶片上涂布光刻胶，曝光显影，形成所需的集成电路图形和光刻套刻标记图形； 7)在第二层晶片上刻蚀出凹槽形光刻套刻标记以及所需的集成电路图形，并使第一层晶片上的光刻套刻标记露出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二层晶片上的光刻套刻标记的凹槽截面尺寸大于第一层晶片上的光刻套刻标记的凹槽截面尺寸。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤2)所述凹槽的截面尺寸为ΙΟμ??ΧΙΟμπ? ;步骤7)所述凹槽的截面尺寸为20μπ?Χ20μπ??30 μ HlX 30 μ m。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)，所述薄氧化层的厚度为125埃米。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤4)，所述蚀刻中止层的厚度为5000埃米。
6.根据权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述蚀刻中止层为热氧化层。
7.用权利要求1-6任何一项所述方法形成的光刻套刻标记,其特征在于,光刻套刻标记的截面呈凹槽形，下层晶片上的光刻套刻标记的表面有一层蚀刻中止层。
8.根据权利要求7所述的光刻套刻标记，其特征在于，下层晶片上的光刻套刻标记的截面尺寸小于上层晶片上的光刻套刻标记的截面尺寸。
9.根据权利要求8所述的光刻套刻标记，其特征在于，下层晶片上的光刻套刻标记的截面尺寸为10 μ mX 10 μ m ;上层晶片上的光刻套刻标记的截面尺寸为20μηιΧ20μηι?30 μ mX 30 μ m。
10.根据权利要求7所述的光刻套刻标记，其特征在于，所述蚀刻中止层为热氧化层。
【专利摘要】本发明公开了一种光刻套刻标记的形成方法，步骤包括：1）在第一层晶片上形成薄氧化层；2）在第一层晶片上刻蚀出凹槽形套刻标记；3）在第一层晶片上形成集成电路图形，去除氧化层；4）在第一层晶片上形成蚀刻中止层；5）第一层和第二层晶片键合；6）第二层晶片对准第一层晶片的套刻标记，曝光显影形成集成电路图形和套刻图形；7）在第二层晶片上刻蚀出凹槽形套刻标记及所需集成电路图形，并使第一层晶片的套刻标记露出。本发明还公开了用上述方法形成的光刻套刻标记，其截面呈凹槽形，下层晶片上的套刻标记表面有蚀刻中止层。本发明通过在上下两层晶圆上刻蚀凹槽形的光刻套刻标记，简化了晶圆键合之后光刻套刻精度的测量，降低了制程成本。
【IPC分类】G03F7-20, G03F9-00, H01L23-544
【公开号】CN104570630
【申请号】CN201310517465
【发明人】孟鸿林, 王雷
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月28日