[发明专利]一种半导体材料上的光刻标记及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造工艺，尤其涉及一种半导体材料上的光刻标记及其制作方法。

背景技术

在半导体器件工艺中，光刻工艺是个非常重要的工艺步骤，直接影响到半导体器件及组件的性能和成品率。为了实现半导体器件各层之间的精确套准，通常将光刻标记制作在半导体材料表面；光刻系统首先找到光刻标记位置，然后利用光刻标记的坐标来完成器件每层的定位。因此，光刻标记必须能够被光刻系统清晰地识别，才能保证光刻的精度。步进式光刻作为现代半导体圆片制造工艺中的主流光刻技术，是通过探测和分析光刻标记图形的反射光来工作的。为了提高光刻标记反射光的对比度，要求光刻标记图形具有清晰的陡直台阶，例如在半导体材料表面刻蚀形成如图1所示的沟槽图形，它包括十字标记和等节距的光栅标记。这种光刻标记对于硅和砷化镓材料非常有效，因为在步进式光刻机光源的工作波长范围内间，硅和砷化镓具有足够高的反射率，使得光刻机能够对光刻标记进行准确定位。

宽禁带半导体材料碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)具有宽禁带宽度、高临界场强、高热导率、高载流子饱和速率等特性。SiC衬底上的SiC、GaN、AlGaN外延以及蓝宝石衬底上的GaN、AlGaN外延是制造高温、高频、大功率、抗辐射器及紫外探测器、短波发光二极管等器件最重要的半导体材料，具有超强的性能和广阔的应用前景。但是在步进式光刻机光源的工作波长范围内，SiC、GaN、AlGaN半导体材料具有较高的透明度和较低的表面反射率，材料表面的反射光强度较弱，由材料表面刻蚀图形制作的光刻标记常常不能被光刻机准确的定位，甚至完全不能识别。另外，制作SiC和GaN等半导体器件一般要采用高温工艺，例如制作欧姆接触的快速退火，工艺温度高达900℃-1000℃。金属表面通常来说具有非常高的反射率，有些金属图形的反射光还具有较高的对比度，可以用来制作光刻标记。但是，经过高温工艺后很多金属薄膜会发生颗粒化现象，表面粗糙度显著加大，使得这种金属光刻标记不再能被光刻机清晰地识别，导致高温工艺后续的光刻工艺精度降低甚至无法进行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种半导体材料上的光刻标记以解决低反射率半导体材料上的光刻标记不能被光刻机准确定位的问题。

本发明所要解决的另一技术问题是提供上述半导体材料上的光刻标记的制作方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种半导体材料上的光刻标记，具有陡直的沟槽，光刻标记表面有一层50～300nm厚的难熔金属膜。

其中，所述难熔金属材料为钨或钨氮。

本发明的半导体材料上的光刻标记不但适用于低反射率半导体材料，而且对高反射率半导体材料也可以起到很好的识别定位作用。其中，所述低反射率半导体材料为碳化硅晶片，或碳化硅衬底上生长了一层或者多层碳化硅薄膜的外延片，或碳化硅衬底上生长了氮化镓薄膜、或AlGaN薄膜、或氮化铝薄膜的一层或者多层外延片，或蓝宝石衬底上生长了氮化镓薄膜、或AlGaN薄膜、或氮化铝薄膜的一层或者多层外延片。所述高反射率半导体材料为硅或砷化镓。

本发明的半导体材料上的光刻标记适用的光刻技术为步进式光刻法、电子束直接刻写或接触式光刻法。

制备上述半导体材料上的光刻标记的方法，包括如下步骤：

1、利用第一层光敏薄膜在半导体材料表面形成光刻标记图形；

2、利用第一层光敏薄膜作掩模对半导体材料表面进行干法刻蚀形成陡直的沟槽；

3、清除半导体材料表面的第一层光敏薄膜；

4、将第二层光敏薄膜附着于整个半导体材料表面，只留出2个空白窗口不附着第二层光敏薄膜，并使得光刻标记位于窗口区域中央；

5、在2个空白窗口以及第二层光敏薄膜上淀积一层难熔金属；

6、通过清除第二层光敏薄膜去除窗口区域以外的难熔金属，在窗口区域内留下被难熔金属覆盖的沟槽图形。

其中，第一层光敏薄膜的厚度为1～2μm；第二层光敏薄膜的厚度为2～4μm。

步骤2中，刻蚀的方法为反应离子刻蚀或感应耦合等离子刻蚀；刻蚀形成沟槽的深度为100～150nm。

步骤4中，窗口的面积为1～4mm²。

步骤5中，所述难熔金属材料为钨或钨氮；难熔金属的淀积方法为溅射法；难熔金属的厚度为100～150nm。

制备上述半导体材料上的光刻标记的另一方法，包括如下步骤：

1、将第一层光敏薄膜附着于整个半导体材料表面，只在光刻标记待刻区域留出2个空白窗口不附着第一层光敏薄膜；