CN102610494A

CN102610494A - 标记晶圆的方法、具有标记的晶圆

Info

Publication number: CN102610494A
Application number: CN2012100851635A
Authority: CN
Inventors: 李乐
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2012-07-25

Abstract

一种标记晶圆的方法、具有标记的晶圆，标记晶圆的方法包括：提供绝缘体上硅，绝缘体上硅包括第一半导体层、位于第一半导体层上的介质层、位于介质层上的第二半导体层；图形化第二半导体层和介质层，利用光刻和蚀刻在第二半导体层和介质层形成开口，开口定义出需要形成激光标签的区域且开口暴露出部分第一半导体层；利用激光轰击开口区域，在开口暴露出的第一半导体层的表面区域形成标记。本技术方案形成的标记清楚，方便识别，减少缺陷。

Description

标记晶圆的方法、具有标记的晶圆

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及标记晶圆的方法、具有标记的晶圆。

背景技术

半导体工艺中，一次工艺需要进行操作的晶圆不止一片，而是多片晶圆，也就是说，半导体工艺中每一道工艺对晶圆的处理为批量处理。同一道工艺中的多个晶圆彼此相同，无法对它们进行区分。在实践中可以通过晶圆的摆放位置区分晶圆，但是当晶圆的摆放位置由于某种原因发生变化时，会导致不同晶圆的识别出现混乱。

在半导体工艺中，为了区分各个晶圆(wafer)，现有技术中通常的做法为：利用激光轰击晶圆，在晶圆表面上形成标记，使工程师可以区分各个晶圆。

当半导体工艺中使用的晶圆为体硅时，利用激光在体硅(bulk wafer)表面形成的标记清楚，方便识别。随着，半导体工艺的发展，绝缘体上硅(silicon-on-insulator，简称SOI)开始广泛应用于集成电路中，利用激光轰击绝缘体上硅的表面形成的标记比较模糊，不方便识别。而且，在绝缘体上硅上形成的器件性能变差。

现有技术中，有许多关于标记晶圆的方法，例如，2008年6月11日公开的CN101197350A的中国专利申请文件，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在绝缘体上硅上形成的标记模糊，在绝缘体上硅上形成的器件性能变差。

为解决上述问题，本发明提供一种标记晶圆的方法，包括：

提供绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括第一半导体层、位于所述第一半导体层上的介质层、位于所述介质层上的第二半导体层；

图形化所述第二半导体层和介质层，在所述第二半导体层和介质层形成开口，所述开口定义出需要形成标记的区域且所述开口暴露出部分所述第一半导体层；

在所述开口暴露出的第一半导体层的表面区域形成标记。

可选的，图形化所述第二半导体层和介质层的方法为：光刻、刻蚀。

可选的，所述介质层的材料为氧化硅。

可选的，所述第一半导体层的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

可选的，所述第二半导体层的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

本发明还提供一种具有标记的晶圆，所述晶圆为绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括第一半导体层、位于所述第一半导体层上的介质层、位于所述介质层上的第二半导体层；

所述第二半导体层和所述介质层中具有开口，所述开口暴露出部分所述第一半导体层，所述标记位于所述开口暴露出的第一半导体层的表面区域。

可选的，所述介质层的材料为氧化硅。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本技术方案的标记晶圆的方法，首先提供绝缘体上硅，绝缘体上硅包括第一半导体层、位于第一半导体层上的介质层、位于介质层上的第二半导体层；然后，图形化第二半导体层和介质层，在第二半导体层和介质层形成开口，该开口定义出需要形成标记的区域且暴露出部分第一半导体层；接着利用激光轰击开口，在开口暴露出的第一半导体层的表面区域形成标记。由于第一半导体层的厚度要远远大于第二半导体层的厚度，因此将标记形成在第一半导体层上，可以避免由于半导体层太薄而导致激光轰击半导体层形成的标记模糊的现象，因此形成在第一半导体层上的标记清楚，方便识别。而且，由于第一半导体层的厚度较厚，对激光轰击力的耐受力好，激光轰击第一半导体层时，可以大大减少激光轰击形成的缺陷，降低缺陷转移至器件区时影响器件的性能的可能性。

附图说明

图1为利用激光轰击体硅表面，在体硅表面上形成的标记的扫描电镜示意图；

图2为利用激光轰击绝缘体上硅表面，在绝缘体上硅表面上形成的标记的扫描电镜示意图；

图3为本发明具体实施例的标记晶圆的方法的流程示意图；

图4为本发明具体实施例的具有开口的绝缘体上硅的平面示意图；

图5～图9为本发明具体实施例的标记晶圆方法沿图4所示的a-a方向的剖面结构示意图。

具体实施方式

针对现有技术中，利用激光轰击绝缘体上硅，在绝缘体上硅表面形成的标记模糊的现象。发明人进行了认真的研究：图1为利用激光轰击体硅表面，在体硅表面上形成的标记的扫描电镜示意图，参考图1，利用激光轰击体硅10表面，在体硅10表面形成的标记11清楚；图2为利用激光轰击绝缘体上硅表面，在绝缘体上硅表面上形成的标记的扫描电镜示意图，参考图2，然而，利用激光轰击绝缘体上硅20表面，在绝缘体上硅20表面形成的标记21模糊。体硅的表面和绝缘体上硅的表面均为单晶硅层，不同的是，绝缘体上硅顶层硅片的厚度比体硅的厚度小得多，通过对扫描电镜示意图的分析，发明人发现，由于绝缘体上硅顶层硅片的厚度小，因此对激光轰击力的耐受程度低，在激光轰击顶层硅片时，顶层硅片的晶格在轰击力的作用下重新排列，造成了标记模糊；另外，发明人还发现，利用标记模糊的绝缘体上硅形成的器件，器件的性能会受到影响，主要是因为顶层硅片的晶格在轰击力的作用下重新排列后，在顶层硅片中引入了缺陷，虽然标记形成的位置为空白区域，不形成器件，但在半导体工艺流程中的清洗工艺会将缺陷引入器件区域，从而影响器件的性能。

基于以上机理，本发明对晶圆进行标记的方法，首先对绝缘体上硅的第二半导体层和介质层进行图形化形成开口，暴露出第二半导体层，然后利用激光轰击将标记形成在开口位置处的第二半导体层上。

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。

图3为本发明具体实施例的标记晶圆的方法，参考图3，本发明具体实施例的标记晶圆的方法包括：

步骤S31，提供绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括第一半导体层、位于所述第一半导体层上的介质层、位于所述介质层上的第二半导体层；

步骤S32，图形化所述第二半导体层和介质层，在所述第二半导体层和介质层形成开口，所述开口定义出需要形成标记的区域且所述开口暴露出部分所述第一半导体层；

步骤S33，利用激光轰击所述开口，在所述开口暴露出的第一半导体层的表面区域形成标记。

图4为本发明具体实施例的具有开口的绝缘体上硅的平面示意图，图5～图9为本发明具体实施例的标记晶圆方法沿图4所示的a-a方向的剖面结构示意图，结合参考图3和图4～图9详述本发明具体实施例的标记晶圆的方法。

结合参考图3和图5，执行步骤S31，提供绝缘体上硅30，所述绝缘体上硅30包括第一半导体层31、位于所述第一半导体层31上的介质层32、位于所述介质层32上的第二半导体层33。本发明中，所述第一半导体层31的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。所述介质层32的材料为氧化硅，但不限于氧化硅。所述第二半导体层33的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

结合参考图3和图8，执行步骤S32，图形化所述第二半导体层33和介质层32，在所述第二半导体层33和介质层32形成开口40，所述开口40定义出需要形成标记的区域且所述开口40暴露出部分所述第一半导体层31。本发明具体实施例中，图形化所述第二半导体层33和介质层32，形成开口40的方法为：光刻、刻蚀。具体为：参考图6，在绝缘体上硅30的第一半导体层33的表面上形成光刻胶层34，形成光刻胶层的方法可以为旋涂(spin-oncoating)、喷涂(spray coating)、滴涂(dip coating)、刷涂(brush coating)或者蒸发；之后对光刻胶层34进行曝光、显影，在光刻胶层34中形成开口35，该开口35定义出需要形成标记的区域；其中，开口35的位置通常为不用形成器件的区域，开口35的尺寸根据需要形成标记所占的面积确定，开口35的形状不做具体限定，可以为圆形、矩形、椭圆形等；参考图7，以所述具有开口35的光刻胶层34为掩膜对第二半导体层33、介质层32进行刻蚀，在第二半导体层33、介质层32中形成开口40，其中，刻蚀第二半导体层33、介质层32需要用到的工艺参数可以根据实际工艺进行调整、确定。之后，结合参考图8和图4，灰化去除具有开口的光刻胶层34，形成具有开口40的晶圆，即具有开口40的绝缘体上硅30。

接着，结合参考图3和图9，执行步骤S33，利用激光50轰击所述开口40，在所述开口40暴露出的第一半导体层31的表面区域311形成标记。利用激光50轰击所述开口40的方法和现有技术中激光轰击晶圆的方法相同，具体可以使用激光打点标签设备进行步骤S33。激光50可以对开口40进行轰多次轰击，以满足形成标记的需要。标记可以由多个凹槽组成。

本技术方案的标记晶圆的方法，首先提供绝缘体上硅，绝缘体上硅包括第一半导体层、位于第一半导体层上的介质层、位于介质层上的第二半导体层；然后，图形化第二半导体层和介质层，在第二半导体层和介质层形成开口，该开口定义出需要形成标记的区域且暴露出部分第一半导体层；接着利用激光轰击开口，在开口暴露出的第一半导体层的表面区域形成标记。由于第一半导体层的厚度要远远大于第二半导体层的厚度，对激光轰击力的耐受力好，可以避免由于半导体层太薄而导致激光轰击半导体层形成的标记模糊的现象，因此形成在第一半导体层上的标记清楚，方便识别。而且，由于第一半导体层的厚度较厚，对激光轰击力的耐受力好，激光轰击第一半导体层时，可以大大减少激光轰击形成的缺陷，降低缺陷转移至器件区时影响器件的性能的可能性。

基于以上所述的标记晶圆的方法，结合参考图4和图9，本发明具体实施例还提供一种具有标记的晶圆，其中所述晶圆为绝缘体上硅30，所述绝缘体上硅30包括第一半导体层31、位于所述第一半导体层31上的介质层32、位于所述介质层32上的第二半导体层33；所述第二半导体层33和所述介质层32中具有开口40，所述开口40暴露出部分所述第一半导体层31，所述标记位于所述开口40暴露出的第一半导体层31的表面区域311。

本发明具体实施例中，介质层32的材料为氧化硅，但不限于氧化硅。

第一半导体层31的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

第二半导体层33的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

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脱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，凡是未脱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

1.一种标记晶圆的方法，其特征在于，包括：

利用激光轰击所述开口，在所述开口暴露出的第一半导体层的表面区域形成标记。

2.如权利要求1所述的标记晶圆的方法，其特征在于，图形化所述第二半导体层和介质层的方法为：光刻、刻蚀。

3.如权利要求1所述的标记晶圆的方法，其特征在于，所述介质层的材料为氧化硅。

4.如权利要求1所述的标记晶圆的方法，其特征在于，所述第一半导体层的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

5.如权利要求1所述的标记晶圆的方法，其特征在于，所述第二半导体层的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

6.一种具有标记的晶圆，其特征在于，所述晶圆为绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括第一半导体层、位于所述第一半导体层上的介质层、位于所述介质层上的第二半导体层；

7.如权利要求6所述的具有标记的晶圆，其特征在于，所述介质层的材料为氧化硅。

8.如权利要求6所述的具有标记的晶圆，其特征在于，所述第一半导体层的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。

9.如权利要求6所述的具有标记的晶圆，其特征在于，所述第二半导体层的材料选自单晶硅、单晶锗或者单晶锗硅、III-V族元素化合物、单晶碳化硅。