CN114256209A - 一种大尺寸芯片设计版图结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸芯片设计版图结构，所述结构包括：多个拼接模块，所述每个拼接模块小于或等于光刻机的最大曝光视场；遮光带，设置在任意相邻的两个所述拼接模块的拼接位置；切割道，位于所述拼接模块中除了所述拼接位置之外的边缘位置。另外，所述结构还包括键合对准标记，置于所述切割道中；辅助标记，置于所述切割道中，且位于所述键合对准标记的邻近位置。所述辅助标记为具有方向性的标记。当光刻曝光视场中出现多个键合对准标记时，利用具有方向性的辅助标记可以准确地识别应该用哪个对准标记来对准，提高晶圆键合的对准精度。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造工艺技术领域，尤其涉及一种大尺寸芯片设计版图结构。
背景技术
目前，互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)图像传感器尺寸越大，感光面积越大，感光器件的面积越大，捕捉的光子越多，感光性能越好，信噪比越高，成像效果越好。例如，一些全画幅数码相机、医学成像等专业成像应用领域就需要用到大尺寸的图像传感器。而单次曝光视场最大尺寸受限，这些大尺寸的图像传感器的尺寸超过光刻机的单次曝光视场最大尺寸，因此在制造过程中，需要使用到拼接技术。拼接技术，顾名思义就是在芯片的制造过程中，把涉及的图形分区，依次曝光，最终拼接成一个大尺寸的图形传感器。
CMOS图像传感器的像元结构也经历了从以往的前照式像元结构往背照式像元结构发展的趋势，现在背照式像元结构基本成为了主流。因为前照式结构，入射光线需要穿过金属互连层及介质层，之后才能到达感光区，入射光在此过程中受到了一定程度的损失。而背照式像元结构入射光可以直接进入到感光区，中间几乎无任何损失，填充因子基本可以达到百分之百，极大的提高了灵敏度性能。
背照式像元结构需要通过背照式工艺来实现，背照式工艺是在前照式工艺基础上完成，现在前照式工艺中完成器件及金属互联工艺。之后转入到背照式工艺，主要需要进行晶圆键合、减薄、刻蚀出焊盘等工艺。其中晶圆键合的好坏关系到背照式后续工艺能否继续进行的关键。如果键合出问题，晶圆可能面临键合阶段的直接报废，或者键合的精度不高，会导致后续工序无法继续，最后还是面临报废风险。
目前，为了提高键合的精度，会在出版时选定特定的位置放好键合对准标记，以此能够让键合机台识别键合对准标记，从而让两片硅片在键合时能够找到键合对准标记进行对准。键合对准标记一般会放置多组，摆放位置在光罩版上尽可能保持一定距离。但是，对于拼接类的产品，会发生原本在光罩版上放置的较远的对准标记，经过实际拼接工艺后，会出现属于不同芯片里的对准标记很靠近的情况，例如从图1所示的椭圆区域的局部放大图可见，三个对准标记距离较近，导致光刻视场中能看到好几组对准标记，但是无法自动识别应该用哪个对准标记来对准，有可能发生对准出错，导致晶圆键合异常或精度变差。
因此，如何监控和补偿拼接光刻工艺的拼接精度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明实施例提供一种大尺寸芯片设计版图结构，用以提高背照式大尺寸芯片晶圆键合的对准精度。
第一方面，本发明提供一种大尺寸芯片设计版图结构，所述结构包括：多个拼接模块，所述每个拼接模块小于或等于光刻机的最大曝光视场；遮光带，设置在任意相邻的两个所述拼接模块的拼接位置；切割道，位于所述拼接模块中除了所述拼接位置之外的边缘位置。键合对准标记，置于所述切割道中；辅助标记，置于所述切割道中，且位于所述键合对准标记的邻近位置，所述辅助标记为具有方向性的标记。
本发明提供的大尺寸芯片设计版图结构的有益效果在于：该结构中的辅助标记具有方向性，因此不同方向的辅助标记的形状不同，在晶圆键合时，辅助标记有助于识别应该用哪个键合对准标记来对准，避免对准出错。
可选地，所述辅助标记与所述键合对准标记形成一组具有方向性的对准标记。
可选地，辅助标记与所述键合对准标记需要在同一个光刻机曝光视场中，但是辅助标记与所述键合对准标记之间的距离大小并不固定，不需要规定最小距离，辅助标记有助于识别应该用哪个键合对准标记来对准，避免对准出错。
可选地，所述遮光带的宽度大于或等于60um。
可选地，切割道的宽度大于或等于60um。
可选地，键合对准标记为一个或多个。
可选地，辅助标记为上下不对称和/或左右不对称的辅助标记。
可选地，键合对准标记为光刻键合对准标记。
可选地，所述拼接模块为小尺寸图形。
与现有技术相比，本发明提供的大尺寸芯片设计版图结构，能够在光刻曝光视场中即使出现好几组键合对准标记，也能够借助辅助标记识别应该用哪个键合对准标记来对准，从而提高背照式大尺寸芯片晶圆键合对准精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种设计版图结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种大尺寸芯片设计版图结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种大尺寸芯片设计版图结构示意图；
图4至图7为本发明实施例提供的一种辅助标记的形状示意图。
元件标号说明
100拼接模块
11遮光带
22切割道
33键合对准标记
44辅助标记
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
根据本发明的发明目的，本发明提供一种大尺寸芯片设计版图结构，如图2所示，包括：多个拼接模块100、遮光带11、切割道22、键合对准标记33和辅助标记44。
具体来说，多个拼接模块100，所述每个拼接模块100小于或等于光刻机的最大曝光视场。也就是说，将大于光刻机的最大曝光视场的芯片设计版图分割成多个大小小于等于所述光刻机的最大曝光视场的拼接设计版图，该芯片设计版图适用于大尺寸芯片，大尺寸芯片可以包括图像传感器类型的芯片。示例性地，光刻机的最大曝光视场为26mm×33mm。图2示出了拼接模块A、拼接模块B、拼接模块C、拼接模块D、拼接模块E、拼接模块F和拼接模块G。如图2所示，拼接模块为小尺寸图形，如方形，需要说明的是，图2中的拼接模块数量和图形形状只是示例的一种，实际芯片可以是更多或更少的拼接模块构成的芯片设计版图结构。
本实施例中，遮光带11，设置在任意相邻的两个所述拼接模块100的拼接位置。一种可能的实现方案中，遮光带11的宽度可以为60um以上。可选地，遮光带11可以由金属铬等不透光材料覆盖于光罩上构成，主要用于在曝光目标区域时，遮挡相邻不曝光区域的边缘。示例性地，结合图2来说，遮光带11位于拼接模块A和拼接模块B之间的拼接位置、遮光带11位于拼接模块B和拼接模块D之间的拼接位置，遮光带11位于拼接模块D和拼接模块F之间的拼接位置，依次类推，具体可以参见图2，此处不再一一赘述。
本实施例中，切割道22，位于拼接模块100中除了拼接位置之外的边缘位置。可选地，切割道的宽度为60um以上。
本实施例中，键合对准标记33位于切割道22中。键合对准标记可以为一个或多个，示例性地，键合对准标记33为图3所示的十字形标记。
本实施例中，具有方向性标识的辅助标记44也置在切割道22中，且放置在所述键合对准标记33邻近位置。本实施例中并不限定键合对准标记33与辅助标记44之间的距离大小，能够辅助标记与所述键合对准标记需要在同一个光刻机曝光视场中即可，辅助标记44与所述键合对准标记33可以形成一组具有方向性的对准标记。
如图3所示，因为大尺寸芯片设计版图结构中的键合对准标记33相邻位置设有辅助标记44，这样即使经过实际拼接工艺后出现属于不同芯片里的对准标记很靠近的情况，如图3中的椭圆区域的局部放大图可见，三个对准标记距离较近，但是因为辅助标记44是具有方向性的标记，不同方向的辅助标记的形状不同，在晶圆键合时，辅助标记有助于识别应该用哪个键合对准标记来对准，避免对准出错。
需要说明的是，本实施例中的辅助标记可以是各种具有方向指示性的标记，该类具有方向指示性的标记的形状具有上下不对称，和/或，左右不对称的特点。一种可能的情况，辅助标记可以是如图4所示的L形辅助标记，图4中的(a)所示的辅助标记、图4中的(b)所示的辅助标记、图4中的(c)所示的辅助标记和图4中的(d)所示的辅助标记是具有不同的方向的，所以能够区分键合对准标记。
另一种可能的情况下，辅助标记可以是如图5所示的丁字形辅助标记，图5中的(a)所示的辅助标记、图5中的(b)所示的辅助标记、图5中的(c)所示的辅助标记和图5中的(d)所示的辅助标记是具有不同的方向的，所以能够区分键合对准标记。
再一种可能的情况下，辅助标记可以是如图6所示的丁字形辅助标记，图6中的(a)所示的辅助标记、图6中的(b)所示的辅助标记、图6中的(c)所示的辅助标记和图6中的(d)所示的辅助标记是具有不同的方向的，所以能够区分键合对准标记。
其它可能的情况下，辅助标记可以是如图7所示的F形辅助标记，图7中的(a)所示的辅助标记、图7中的(b)所示的辅助标记、图7中的(c)所示的辅助标记和图7中的(d)所示的辅助标记是具有不同的方向的，所以能够区分键合对准标记。
需要说明的是，上述图形示例仅用于举例说明辅助标记，并不构成对辅助标记的限定。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种大尺寸芯片设计版图结构，其特征在于，所述结构包括：
多个拼接模块，所述每个拼接模块小于或等于光刻机的最大曝光视场；
遮光带，设置在任意相邻的两个所述拼接模块的拼接位置；
切割道，位于所述拼接模块中除了所述拼接位置之外的边缘位置。
键合对准标记，置于所述切割道中；
辅助标记，置于所述切割道中，且位于所述键合对准标记的邻近位置，所述辅助标记为具有方向性的标记。
2.根据权利要求1所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述辅助标记与所述键合对准标记形成一组具有方向性的对准标记。
3.根据权利要求2所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述辅助标记与所述键合对准标记需要在同一个光刻机曝光视场中。
4.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述遮光带的宽度大于或等于60um。
5.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述切割道的宽度大于或等于60um。
6.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述键合对准标记为一个或多个。
7.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述辅助标记为上下不对称和/或左右不对称的辅助标记。
8.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述键合对准标记为光刻键合对准标记。
9.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述拼接模块为小尺寸图形。
10.根据权利要求1至3任一项所述的芯片设计版图结构，其特征在于，所述大尺寸芯片包括图像传感器类型的芯片。
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Cited By (1)
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2021
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