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一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法

文檔序號:9740830閱讀:1403來源:國知局
一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域,更具體地,涉及一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在常規(guī)大規(guī)模集成電路的CMOS工藝中,通常都是從最下層的晶圓襯底開始,一層層進(jìn)行疊加與圖形化,并不斷地交替進(jìn)行。其中,在圖形化時(shí)需要進(jìn)行對準(zhǔn),以防止產(chǎn)生不同層之間圖形結(jié)構(gòu)的偏移,及進(jìn)一步可能造成的器件開路現(xiàn)象,其對準(zhǔn)方式為后層對準(zhǔn)前層,且為正面對準(zhǔn)方式。而在微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)工藝中,常常需要對襯底的背面進(jìn)行圖形化,這就涉及到背面與正面的對準(zhǔn)精度問題。
[0003]對準(zhǔn)通常是通過光刻機(jī)來進(jìn)行,對準(zhǔn)過程開始于投影掩膜版與光刻機(jī)上固定的參照標(biāo)記的正確對準(zhǔn)。為了成功地在晶圓上形成圖案,必須把晶圓上的圖形正確地與投影掩膜版上的圖形對準(zhǔn)。對準(zhǔn)標(biāo)記是置于投影掩膜版和晶圓上用來確定它們的位置和方向的可見圖形,其可以是投影掩膜版上的線條或特定圖形,通過光刻轉(zhuǎn)移到晶圓上后就形成溝槽狀的對準(zhǔn)標(biāo)記。投影掩膜版的對準(zhǔn)標(biāo)記與光刻機(jī)上的基準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn),一旦對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)后,就可認(rèn)為投影掩膜版上的全部圖形也對準(zhǔn)了。
[0004]但是,常規(guī)的光刻機(jī)一般不具備將背面與正面對準(zhǔn)的能力。因此,當(dāng)需要進(jìn)行背面與正面對準(zhǔn)時(shí),就要用專用的雙面對準(zhǔn)光刻機(jī)、如SUSS光刻機(jī)等來實(shí)施。與常規(guī)的僅具有正面對準(zhǔn)功能的光刻機(jī)不同,這種雙面對準(zhǔn)光刻機(jī)除了需要在晶圓的正面上方安裝觀測鏡頭夕卜,還需要在晶圓的背面下方布置紅外鏡頭,用于背面與正面的對準(zhǔn)。由于需要額外增加光刻設(shè)施,這就增加了成本,帶來了 CMOS與MEMS的工藝兼容性問題。
[0005]因此,如果能夠通過工藝集成方法,來解決晶圓背面與正面的對準(zhǔn)精度問題,就可以避免采用昂貴的雙面對準(zhǔn)光刻機(jī),因而也就可以避免增加設(shè)備投資所帶來的成本增加,同時(shí),又可合理解決CMOS與MEMS的工藝兼容性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷,提供一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法,既可降低制造成本,又可解決CMOS與MEMS的工藝兼容性問題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]—種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法,包括以下步驟:
[0009]步驟SOl:提供一襯底,在襯底正面沉積CMP阻擋層;
[0010]步驟S02:在襯底中刻蝕形成用作對準(zhǔn)標(biāo)記的深槽;
[0011 ]步驟S03:沉積填充材料,將深槽填滿并平坦化;
[0012]步驟S04:去除CMP阻擋層,然后繼續(xù)完成襯底正面剩余的其它工藝;
[0013]步驟S05:進(jìn)行襯底背面研磨,將深槽中的填充材料露出;
[0014]步驟S06:在襯底背面沉積掩蔽層,并采用光刻、刻蝕工藝完成襯底背面的圖形化。
[0015]優(yōu)選地,步驟SOl中,先在襯底正面沉積緩沖層,然后再沉積CMP阻擋層。
[0016]優(yōu)選地,所述緩沖層為通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的二氧化硅薄膜,厚度為500-2000埃。
[0017]優(yōu)選地,所述CMP阻擋層為二氧化娃、氮氧化娃或氮化娃,厚度為50-3000埃。
[0018]優(yōu)選地,步驟S02中,先通過光刻工藝定義對準(zhǔn)標(biāo)記圖形,再利用深硅刻蝕工藝對襯底進(jìn)行刻蝕,形成深度為200-500微米的深槽。
[0019]優(yōu)選地,步驟S03中,先在深槽中沉積擴(kuò)散阻擋層,然后再沉積填充材料。
[0020]優(yōu)選地,所述填充材料為二氧化硅、聚酰亞胺、鎢或銅。
[0021]優(yōu)選地,步驟S05中,所述襯底背面研磨為通過高速率的背面化學(xué)機(jī)械研磨工藝,將襯底減薄至200-400微米,露出由深槽中的填充材料所形成的對準(zhǔn)標(biāo)記。
[0022]優(yōu)選地,所述掩蔽層為通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的二氧化硅薄膜,厚度為500-5000埃。
[0023]優(yōu)選地,步驟S06中,所述襯底背面的圖形化為利用由填充材料在襯底背面形成的對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行光刻對準(zhǔn),然后進(jìn)行光刻、刻蝕和去膠。
[0024]從上述技術(shù)方案可以看出,本發(fā)明通過從襯底正面向襯底中刻蝕形成用作對準(zhǔn)標(biāo)記的深槽,并通過襯底背面研磨將對準(zhǔn)標(biāo)記露出,從而無需增加雙面對準(zhǔn)光刻機(jī),即可利用同一對準(zhǔn)標(biāo)記進(jìn)行晶圓背面與正面的對準(zhǔn),使得MEMS工藝與CMOS工藝更加兼容,并可降低制造成本。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法流程圖;
[0026]圖2-11是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖1的方法進(jìn)行晶圓背面對準(zhǔn)的工藝步驟示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖,對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0028]需要說明的是,在下述的【具體實(shí)施方式】中,在詳述本發(fā)明的實(shí)施方式時(shí),為了清楚地表示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以便于說明,特對附圖中的結(jié)構(gòu)不依照一般比例繪圖,并進(jìn)行了局部放大、變形及簡化處理,因此,應(yīng)避免以此作為對本發(fā)明的限定來加以理解。
[0029]在以下本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】中,請參閱圖1,圖1是本發(fā)明一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法流程圖;同時(shí),請參閱圖2-11,圖2-11是本發(fā)明一較佳實(shí)施例中根據(jù)圖1的方法進(jìn)行晶圓背面對準(zhǔn)的工藝步驟示意圖,圖2-11中形成的分步工藝結(jié)構(gòu),可分別與圖1中的工藝步驟相對應(yīng)。如圖1所示,本發(fā)明的一種晶圓背面對準(zhǔn)的工藝集成方法,包括以下步驟:
[0030]如框01所示,步驟SOl:提供一襯底,在襯底正面沉積CMP阻擋層。
[0031]請參閱圖2-圖3。首先,在半導(dǎo)體晶圓襯底101上沉積一層CMP(化學(xué)機(jī)械研磨)阻擋層103,作為后續(xù)對填充材料進(jìn)行平坦化時(shí)的CMP停止層。
[0032]作為一可選的實(shí)施方式,在沉積CMP阻擋層之前,也可以在襯底101上先沉積一層緩沖層102,作為襯底101和CMP阻擋層103之間的應(yīng)力緩沖,以及后續(xù)填充材料與上層器件之間的隔離,如圖2所示;然后,在緩沖層102之上再沉積CMP阻擋層103,如圖3所示。其中,所述緩沖層102可以是通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)的二氧化硅薄膜,厚度可為500-2000埃;所述CMP阻擋層103可以是通過等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的二氧化硅、氮氧化硅或氮化硅,厚度可為50-3000埃。例如在本實(shí)施例中,可先采用PECVD法沉積二氧化硅薄膜作為緩沖層102,厚度為50-1000埃;然后,再采用PECVD法沉積氮氧化硅薄膜作為CMP阻擋層103,厚度為500-2000埃。
[0033]如框02所示,步驟S02:在襯底中刻蝕形成用作對準(zhǔn)標(biāo)記的深槽。
[0034]請參閱圖4。接下來,可先通過光刻工藝定義對準(zhǔn)標(biāo)記圖形,然后再利用深硅刻蝕工藝對襯底101進(jìn)行刻蝕,在襯底中刻蝕出深槽104,從而形成圖示的對準(zhǔn)標(biāo)記104a(圖中對準(zhǔn)標(biāo)記104a表現(xiàn)出深槽104的俯視或仰視形態(tài),僅為示意,也可為其它形狀的對準(zhǔn)標(biāo)記,以下同)。深槽104的深度可為200-500微米。
[0035]如框03所示,
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