CN102437020B - 晶圆控片及其形成方法 - Google Patents

Abstract

一种晶圆控片及其形成方法，晶圆控片的形成方法，包括：提供晶圆；图形化所述晶圆，在所述晶圆形成图形，所述图形底部暴露出晶圆；形成透明保护层，覆盖图形化后的晶圆。透明保护层可以起到保护下层的图形化晶圆的作用，防止图形化晶圆的图形发生变化，而且由于是透明保护层，不会造成图形化晶圆的图形不清楚。

Description

晶圆控片及其形成方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及晶圆控片及其形成方法。

背景技术

半导体器件在晶圆的表面形成，随着半导体制造技术的飞速发展，对于晶圆的需求量也与日俱增。由于晶圆是由硅砂拉制而成，其制造过程相当复杂，耗时长，因此晶圆的造价高昂。

现有技术中，形成半导体器件时，需要在晶圆表面经过多个工艺步骤。若是其中任何一个工艺步骤的调整控制不当，则会使得形成的半导体器件出现质量问题，导致晶圆的报废。因此，在实际的生产线中，每当一个工艺步骤的各参数调整完成，会采用此工艺步骤对晶圆控片(monitorwafer)进行测试，经检测分析证实此工艺步骤能正确地形成半导体器件。

随着半导体制程技术不断向深微米尺寸发展，整个制程生产线不断向更高精密度发展。为保证在不断缩小的特征尺寸的集成电路制造同样具有较好的成品率，因此需要采用晶圆控片对不同阶段的制程过程进行监控和测试以验证机台工作的性能。通常晶圆控片需要循环使用，以降低晶圆控片使用成本。

图1～图2为现有技术中晶圆控片制备方法的剖面结构流程示意图，现有技术中，晶圆控片的制备方法为：参考图1，提供晶圆10，在晶圆10上涂覆光刻胶层11，对光刻胶层11进行曝光、显影，在光刻胶层11中形成图形，在图1中图形以开口12示例，在实际应用中，图形需要根据具体的晶圆控片的作用而不同。参考图2，以图形化后的光刻胶层为掩膜，刻蚀晶圆10在晶圆10上形成图形，在图2中图形以开口13示例，在实际应用中，图形需要根据具体的晶圆控片的作用而不同；之后去除图形化后的光刻胶层。

现有技术方法形成的晶圆控片，在晶圆控片经过多次使用后，晶圆控片上的图形容易发生变化，导致对机台工作性能的检测不准确。

现有技术中有许多关于晶圆控片的专利申请文件，例如2009年7月29日公开的公开号为CN101491885A的公开“一种晶圆控片的研磨方法”，然而，均没有解决以上技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是现有晶圆控片经过多次使用后，晶圆控片上的图形易发生变化。

为解决上述问题，本发明具体实施例提供一种晶圆控片的形成方法，包括：

提供晶圆；

图形化所述晶圆，在所述晶圆形成图形，所述图形底部暴露出晶圆；

形成透明保护层，覆盖图形化后的晶圆。

可选的，图形化所述晶圆之前，还包括：在所述晶圆上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化所述氮化硅层。

可选的，图形化所述晶圆之前，还包括：在所述晶圆上形成氧化硅层，在所述氧化硅层上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化所述氧化硅层、氮化硅层。

可选的，所述透明保护层的材料为氧化硅。

可选的，图形化所述晶圆的方法为：

在所述晶圆上形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行曝光、显影，形成图形化的光刻胶层；

以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述晶圆，在所述晶圆形成图形；

去除所述图形化的光刻胶层。

本发明具体实施例还提供一种晶圆控片，包括：

图形化晶圆；

覆盖所述图形化晶圆的透明保护层。

可选的，在所述图形化晶圆和透明保护层之间还包括图形化氮化硅层，所述图形化氮化硅层的图形与所述图形化晶圆的图形相同。

可选的，在所述图形化晶圆和透明保护层之间还包括位于所述图形化晶圆上的图形化氧化硅层、位于所述图形化氧化硅层上的图形化氮化硅层，所述图形化氮化硅层的图形、图形化氧化硅层的图形与所述图形化晶圆的图形相同。

可选的，所述透明保护层的材料为氧化硅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术方案的晶圆控片的形成方法，提供晶圆后图形化晶圆，在晶圆形成图形后，形成透明保护层，覆盖图形化后的晶圆，也就相应的覆盖了图形。该透明保护层可以起到保护下层的图形化晶圆的作用，防止图形化晶圆的图形发生变化，而且由于是透明保护层，不会造成图形化晶圆的图形不清楚。

在一具体实施例中，图形化晶圆之前，在晶圆上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化氮化硅层。由于氮化硅层和透明保护层具有很好的对比度，这样可以使图形化晶圆的图形非常清晰，更有利于对机台进行检查。

在另一具体实施例中，图形化晶圆之前，在晶圆上形成氧化硅层，在氧化硅层上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化氧化硅层、氮化硅层。由于氮化硅层和透明保护层具有很好的对比度，这样可以使图形化晶圆的图形非常清晰，更有利于对机台进行检查。并且，氧化硅层和晶圆之间的粘附性比氮化硅层和晶圆之间的粘附性好，这样可以防止氮化硅层与晶圆剥离。

附图说明

图1～图2为现有技术中晶圆控片制备方法的剖面结构流程示意图；

图3为本发明具体实施例晶圆控片形成方法的流程示意图；

图4～图7为本发明第一具体实施例晶圆控片形成方法的剖面结构示意图；

图8～图10为本发明第二具体实施例晶圆控片形成方法的剖面结构示意图；

图11～图13为本发明第三具体实施例晶圆控片形成方法的剖面结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

发明人发现，现有技术的晶圆控片，由于晶圆控片上的图形直接裸露在外界，这样就会使晶圆控片经过多次使用后，被外界各种因素影响，使晶圆控片上的图形容易发生变化，从而导致对机台工作性能检测的不准确。

图3为本发明具体实施例晶圆控片形成方法的流程示意图，参考图3，本发明具体实施例晶圆控片形成方法包括：包括：

步骤S31，提供晶圆；

步骤S32，图形化所述晶圆，在所述晶圆形成图形，所述图形底部暴露出晶圆；

步骤S33，形成透明保护层，覆盖图形化后的晶圆。

图4～图7为本发明第一具体实施例晶圆控片形成方法的剖面结构示意图，结合参考图3和图4～图7详述本发明第一具体实施例晶圆控片形成方法。

结合参考图3和图4，执行步骤S31，提供晶圆31。该晶圆30为常规使用的晶圆，其材料可以为单晶硅，也可以为多晶硅等本领域技术人员公知的晶圆材料。

结合参考图3和图6，执行步骤S32，图形化所述晶圆30，在所述晶圆30形成图形31，所述图形31底部暴露出晶圆。在第一实施例中，图形化所述晶圆之前，还包括：在所述晶圆上形成氧化硅层，在所述氧化硅层上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化所述氧化硅层、氮化硅层。具体方法为：参考图5，利用化学气相沉积方法在晶圆30上形成氧化硅层32，该氧化硅层32的厚度为100～120埃，在该实施例中选用110埃；利用化学气相沉积方法在氧化硅层32上形成氮化硅层33，该氮化硅层33的厚度为1600～1700埃，在该实施例中选用1650埃；在氮化硅层33上形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行曝光、显影，形成图形化的光刻胶层34；参考图6，以所述图形化的光刻胶层34为掩膜依次刻蚀氮化硅层33、氧化硅层32和晶圆30，在氮化硅层33、氧化硅层32和晶圆30中形成图形31，在图6中图形31以开口示例，在实际应用中，图形31需要根据具体的晶圆控片的作用而不同；之后，利用灰化工艺去除图形化的光刻胶层。

结合参考图3和图7，执行步骤S33，在所述图形化的晶圆30上形成透明保护层35，覆盖图形化后的晶圆30。在该第一实施例中，透明保护层35覆盖图形化的氮化硅层33、图形化后的氧化硅层32、图形化后的晶圆30，也就是覆盖氮化硅层33的表面以及图形31。在第一实施例中，透明保护层35的材料为氧化硅，但不限于氧化硅，可以为本领域技术人员公知的其他透明材料，只要保证可以使其下层晶圆上的图形清晰可见即可。透明保护层35的厚度为5600～6000埃，该实施例中选用5800埃，其形成方法为：利用化学气相沉积方法沉积氧化硅层，覆盖图形化的氮化硅层33、图形31，在图示例中，也就是覆盖图形化的氮化硅层33、填满开口，之后可以对透明保护层进行平坦化。

第一实施例中，透明保护层可以起到保护下层的图形化晶圆的作用，因此可以保护晶圆控片的图形经过多次使用后，仍不会变形。而且由于是透明保护层，不会造成图形化晶圆的图形不清楚。另外，由于氮化硅层和透明保护层具有很好的对比度，这样可以使图形化晶圆的图形非常清晰，更有利于对机台进行检查。并且，氧化硅层和晶圆之间的粘附性比氮化硅层和晶圆之间的粘附性好，这样可以防止氮化硅层与晶圆剥离。

图8～图10为本发明第二具体实施例晶圆控片形成方法的剖面结构示意图，在该第二实施例中，在氮化硅层和晶圆之间没有氧化硅层，具体形成方法为：参考图8，在晶圆30A上形成氮化硅层33A，在氮化硅层33A上形成图形化的光刻胶层34A；参考图9，以图形化的光刻胶层34A为掩膜依次刻蚀氮化硅层33A和晶圆30A，形成图形31A。参考图10，灰化去除图形化的光刻胶层34A后，形成透明保护层35A，覆盖图形化后的晶圆30A和图形31A。其他与第一实施例相同。

在第二实施例中，透明保护层可以起到保护下层的图形化晶圆的作用，因此可以保护晶圆控片的图形经过多次使用后，仍不会变形。而且由于是透明保护层，不会造成图形化晶圆的图形不清楚。另外，由于氮化硅层和透明保护层具有很好的对比度，这样可以使图形化晶圆的图形非常清晰，更有利于对机台进行检查。

图11～图13为本发明第三具体实施例晶圆控片形成方法的剖面结构示意图，在该第三实施例中，在透明保护层和晶圆之间没有氧化硅层、氮化硅层，具体形成方法为：参考图11，在晶圆30B上形成图形化的光刻胶层34B；参考图12，以图形化的光刻胶层34B为掩膜刻蚀晶圆30B，形成图形31B，之后灰化去除图形化的光刻胶层34B。参考图13，形成透明保护层35B，覆盖图形化后的晶圆30B和图形31B。其他与第一实施例相同。

在第三实施例中，透明保护层可以起到保护下层的图形化晶圆的作用，因此可以保护晶圆控片的图形经过多次使用后，仍不会变形。而且由于是透明保护层，不会造成图形化晶圆的图形不清楚。

基于以上形成晶圆控片的方法，参考图7，本发明还提供一种晶圆控片，包括：图形化晶圆30；覆盖图形化晶圆30的透明保护层35。在第一实施例中，在图形化晶圆30和透明保护层35之间还包括位于所述图形化晶圆30上的图形化氧化硅层32、位于所述图形化氧化硅层32上的图形化氮化硅层33，所述图形化氮化硅层的图形、图形化氧化硅层的图形与所述图形化晶圆的图形相同。其中，图形化晶圆30中的图形31，在图7中以开口示例，在实际应用中，图形31需要根据具体的晶圆控片的作用而不同。

参考图10，在第二实施例中，晶圆控片包括：图形化晶圆30A；覆盖图形化晶圆30A的透明保护层35A。在图形化晶圆30A和透明保护层35A之间还包括图形化氮化硅层33A，所述图形化氮化硅层33A的图形与所述图形化晶圆的图形相同。

参考图13，在第三实施例中，晶圆控片包括：图形化晶圆30B；覆盖图形化晶圆30B的透明保护层35B。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不剥离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未剥离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种晶圆控片的形成方法，其特征在于，包括：

提供晶圆；

图形化所述晶圆，在所述晶圆形成图形，所述图形底部暴露出晶圆；

形成透明保护层，覆盖图形化后的晶圆；

其中，图形化所述晶圆之前，还包括：在所述晶圆上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化所述氮化硅层。

2.如权利要求1所述的晶圆控片的形成方法，其特征在于，图形化所述晶圆之前，还包括：在所述晶圆上形成氧化硅层，在所述氧化硅层上形成氮化硅层，在图形化晶圆时也图形化所述氧化硅层、氮化硅层。

3.如权利要求1所述的晶圆控片的形成方法，其特征在于，所述透明保护层的材料为氧化硅。

4.如权利要求1所述的晶圆控片的形成方法，其特征在于，图形化所述晶圆的方法为：

在所述晶圆上形成光刻胶层；

对所述光刻胶层进行曝光、显影，形成图形化的光刻胶层；

以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述晶圆，在所述晶圆形成图形；

去除所述图形化的光刻胶层。

5.一种晶圆控片，其特征在于，包括：

图形化晶圆；

覆盖所述图形化晶圆的透明保护层；

其中，在所述图形化晶圆和透明保护层之间还包括图形化氮化硅层，所述图形化氮化硅层的图形与所述图形化晶圆的图形相同。

6.如权利要求5所述的晶圆控片，其特征在于，在所述图形化晶圆和图形化氮化硅层之间还包括位于所述图形化晶圆上的图形化氧化硅层，所述图形化氧化硅层的图形与所述图形化氮化硅层的图形、所述图形化晶圆的图形相同。

7.如权利要求5所述的晶圆控片，其特征在于，所述透明保护层的材料为氧化硅。