[發明專利]一種具有集成檢測標記的光刻掩膜版及其應用

有效

• 申請號: 201410374231.9
• 申請日: 2014-07-31
• 公開（公告）號: CN105319834B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 劉歡;沈燕;吳萌萌;張玉萍;徐現剛
• 申請（專利權）人: 山東華光光電子股份有限公司
• 主分類號: G03F1/44
• 分類號: G03F1/44
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

一種具有集成檢測標記的光刻掩膜版，包括在所述光刻掩膜版上設置的對準標記、測量標記和包含脊形波導信息的圖案，所述對準標記用于與晶片定位邊對齊；測量標記A包括至少兩條分別與所述對準標記相垂直的標記條；所述每條標記條分別包括個數相同的標記格順次垂直于對準標記排列。本發明所述檢驗標記包括對準標記與偏離度測量標記，其中的偏離度測量標記設計，可同時用于檢驗工藝中圖形質量。本發明提供的檢驗標記給出測量偏離度的簡單有效的方法，有助于節省購買專用設備的資金、提高產品合格率；同時集偏離度測量與圖形質量檢驗于一體，減少檢驗標記在晶片上的占用面積，提高有效產品產出率。

技術領域

本發明涉及一種具有集成檢測標記的光刻掩膜版及其應用，屬于脊波導結構條形半導體激光器制造的技術領域。

技術背景

半導體激光器是以一定的半導體材料做工作物質而產生激光的器件。其工作原理是，利用半導體物質(利用電子)在能帶間躍遷發光，用半導體晶片的自然解理面形成兩個平行反射鏡面作為反射鏡組成F-P諧振腔(稱為半導體激光器的前、后腔面)，使光振蕩、反饋、產生光的輻射放大，輸出激光。與其他激光器一樣，要產生相干輻射，發射激光就必須具備以下幾個條件：(1)有源區內發生載流子的分布反轉。(2)通過諧振腔使受激輻射的光子多次反饋形成激光振蕩，對于F-P腔半導體激光器是利用晶片的(110)自然解理面做光學諧振腔。諧振腔對光起選擇作用，軸向傳播的光子引發受激輻射，產生相干光子，而偏離軸向的光子則逃逸出有源區。(3)要形成穩定的激光振蕩，需要達到激光輸出的閾值條件，即閾值電流。

常用的平面條形半導體激光器突出特點為脊形波導結構，該結構制作工藝簡單，不僅能有效的對側向電流進行限制，降低半導體激光器的閾值電流密度，還能利用脊形波導的折射率導引作用對側向光模式進行約束。由于諧振腔的光選擇作用，如果脊形波導的方向與激光振蕩的方向發生偏離，會導致部分沿脊波導傳播的光子偏離軸向而不能形成有效的反饋，造成激光器效率的降低。脊型區域同時是載流子的注入區域，如果與半導體激光器軸向偏離過大，會使其有效的增益區減小，要達到閾值條件，必須注入更多的載流子，造成工作電流增加。這些都會影響半導體激光器的輸出功率及可靠性。另外，增益區的偏移會使得注入載流子不均勻，引發空間燒孔等效應，使得半導體激光器的側向光模式發生紊亂，造成激光器橫模和縱模的改變。

基于上述工作原理，制出條形方向垂直(或接近垂直)于晶片的自然解理面的脊形波導，獲取穩定的光學諧振腔，對提高激光器的轉換效率及獲取穩定的激光輸出，非常關鍵。

脊波導圖形結構是通過一系列的光刻與刻蝕工藝制備出的，其中光刻工藝就是將包含脊波導設計信息的圖形從光刻掩膜版上轉移到半導體晶片表面的光刻膠上，然后再通過刻蝕工藝將光刻膠上的圖案轉晶片上。

半導體工藝中的晶片一般有主定位邊和副定位邊的標準組合，其作用是標定晶片的晶向和導電類型。工藝過程根據晶向的實際方向將脊波導條形圖垂直或平行于主定位邊光刻，來滿足脊波導方向垂直(或接近垂直)于晶片的自然解理面的要求。

在實際工藝中如果在光刻膠上形成的圖形未達到預設要求的情況下，進入后續的刻蝕工藝，將會導致晶片因無法返工而報廢。因此如何測量實際圖形中的脊波導方向與自然解理面的夾角以及檢測掩膜版上的圖形是否精確的轉移到晶片表面的光刻膠上，是光刻工藝過程必須關注的重點。

為此，半導體制造廠會投入大量的資金來采購專用設備，用于測量生產過程中的特征尺寸，但上述檢測手段存在測量時間較長，生產效率低的問題，同時測量檢測起不到避免或有效緩解偏離度的問題。

中國專利文獻CN103149793A公布了一種智能光刻版及其實現方法，提出了通過目標特征尺寸的圖形設計，可以看圖讀出圖形特征尺寸的一種智能光刻版，來檢測工藝圖形是否實現精確轉移。

中國專利文獻CN101750899B公布了一種光刻版圖及其測量光刻形變的方法，通過兩種旋轉標記質檢距離測量來判斷第一次光刻的形變情況，可以提高第一次光刻的形變精度。