单晶硅晶向标定原理
时间：2025-05-19 发布人：admin 点击数：0
在晶圆的蚀刻工艺中, 掩蔽图案和晶向的对准至关重要, 但是到底掩蔽图案和晶向的对准程度如何，这一结论只能通过最终的加工结果来判定。因此，如果能够采用一道预刻蚀工艺，将硅片的晶向清晰地暴露出来，那么在后续的曝光工艺中就可以利用这一现场加工出来的对版标记来调整掩膜版的方位，从而确保掩蔽图案和硅片晶向之间的严格对准。根据这一原理，设计了一组用于预刻蚀加工的比对图案 ,其主要技术参数和在硅片上的布置方式如图所示。用于预刻蚀工艺的比对图案由一组呈扇形分布的矩形条所组成，这些矩形条的中心都位于一个大圆的圆心上, 而其长边则与这个大圆的半径方向相平行,相邻的2个矩形条之间的夹角为 0.1°，所有这些矩形条分布在一个夹角为 4°且以晶圆的大晶向为角平分线的扇形区域之内，以硅片的大晶向为对称轴,这些矩形条呈对称分布。假定硅片的大晶向方向所标记的恰好为单晶硅材料的主晶向，而在曝光工艺中，掩膜版的方向也能够做到与大晶向的方向精确对准。由于位于比对图案中间的那个矩形条的长边方向恰好位于主晶向之上，在蚀刻加工过程中，这个图案将严格保持为矩形，而其他的比对图案则由于其边长方向偏离了主晶向，因而由它们所形成的蚀刻坑将发生不同程度的底切现象，从而导致图案的形状发生畸变。随着矩形条的长边方向偏离主晶向的增加，也加深了图案的畸变程度。由于晶圆在制造过程中的切片误差，以及其他因素的影响，硅片上所刻制的晶向缺口与单晶硅材料的主晶向之间有 ±1°～ ±2°的偏差, 因此在实际进行蚀刻加工时，位于比对图案中间的那个矩形条未必能够恰好处于主晶向之上。但是，由于预刻蚀图案中的所有矩形条以 0.1°的间隔偏离了由大晶向两侧面±2°范围内的所有角度，因此在这一组比对图案中，必有一个矩形条的方位与单晶硅材料的主晶向最为接近，从而在预刻蚀过程中 ,由这个矩形条所形成的刻蚀坑的开头最接近矩形。通过寻找由预刻蚀工艺后所形成的刻蚀坑中最接近于矩形的那个比对图案，就可以准确地找出单晶硅材料的主晶向。
