CN103508409B

CN103508409B - 一种硅膜腐蚀厚度的控制方法

Info

Publication number: CN103508409B
Application number: CN201210204517.3A
Authority: CN
Inventors: 陈思奇; 朱琳; 王荣华
Original assignee: Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Wuxi China Resources Huajing Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: CN103508409A

Abstract

本发明涉及一种硅膜腐蚀厚度的控制方法。该方法包括下述步骤：测试模块的形成步骤，在硅片正面作为测试模块形成具有规定深度的回形凹槽；腐蚀处理步骤，用腐蚀液对硅片从背面开始进行腐蚀；以及停止腐蚀步骤，当所述测试模块从所述硅片脱落时停止腐蚀，以使得测试模块的厚度为所述规定深度。利用本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法，能够精确地控制硅膜的厚度并且能够简化处理工艺、提高工艺效率。

Description

一种硅膜腐蚀厚度的控制方法

技术领域

本发明涉及半导体生产工艺中硅膜厚度的控制方法，特别地涉及湿法深硅腐蚀时硅膜厚度的控制方法。

背景技术

MEMS（微电子机械系统）技术是近年来快速发展的一项高新技术，采用的半导体制造工艺能够批量制造MEMS器件。硅膜在MEMS领域中有着广泛的应用，如压力传感器的敏感膜。硅膜的制备已成为MEMS器件开发和实用化的关键技术之一，由此发展了多种硅膜的制备技术。

对于压力传感器，作为感压薄膜的硅膜的厚度是关键指标，为控制感压薄膜的厚度可采用时间控制，但这种方法不能保证感压薄膜厚度在晶片内与晶片间的均匀性及一致性。

还有一种控制硅膜厚度的方法，也是最简单的技术，就是直接用氢氧化钾（KOH）对厚度为几百微米的硅片进行腐蚀，用硅片厚度减去腐蚀的深度就可得到硅膜的厚度，当腐蚀到所需的厚度时，将硅片从腐蚀液中取出即可。这种技术虽很简单，但有很多缺点，硅片厚度和腐蚀深度的测量存在很大的误差，所以用这种技术难以得到精确的目标厚度的硅膜。另外，在腐蚀过程中一般不可能一次腐蚀就达到我们需要的目标膜厚，因此也就需要进行多次腐蚀和测量。

可见在现有的硅膜的制造工艺中存在不能精确控制硅膜厚度，需要多次腐蚀才能达到目标厚度、操作工艺烦冗的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种能够精确控制硅膜厚度并且操作步骤简化的硅膜腐蚀厚度的控制方法。

本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法中，在晶片上预先形成硅膜而构成硅片，该方法包括下述步骤：测试模块的形成步骤，在硅片正面具有规定深度的回形凹槽，由所述回形凹槽及该回形凹槽所包围之硅片形成所述测试模块；

腐蚀处理步骤，用腐蚀液对硅片从背面开始进行腐蚀；以及

停止腐蚀步骤，当所述测试模块从所述硅片脱落时停止腐蚀，以使得测试模块的厚度为所述规定深度。优选地，在所述测试模块形成步骤中，将所述测试模块形成在所述硅片的边缘。

优选地，使得所述回形凹槽的规定深度深等于希望得到的硅膜的厚度。

优选地，所述测试模块设置在离硅片的边缘3mm～5mm处。

优选地，在所述测试模块形成步骤中，通过光刻、腐蚀在硅片上形成测试模块。

优选地，在所述测试模块形成步骤中，利用台阶仪来测试所述回形凹槽的深度，以使得该深度等于希望得到的硅膜的厚度。

优选地，所述测试模块为多个。

优选地，在所述停止腐蚀步骤中，当多个测试模块全部脱落时停止腐蚀。

优选地，从俯视上看，所述回形凹槽为n多边形的回形、圆形的回形、椭圆的回形，其中，n为正整数。优选地，从俯视上看，所述回形凹槽为正方形的框形。

根据本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法，在硅片的正面的边缘上形成与希望的硅膜厚度相同深度的测试模块，利用腐蚀液对硅片从背面开始进行腐蚀，当测试模块从所述硅片脱落时停止腐蚀，这样，由于测试模块是连通的封闭结构，导致没有硅片衬底背面就无法支撑正面测试模块，所以当硅片腐蚀到与希望的硅膜厚度相同的深度时，测试模块就会与硅片分离、脱落，在测试模块脱落后，立刻把硅片从腐蚀液中取出以停止进行腐蚀处理，于是就能够保证剩余的硅膜厚度等于所希望的硅膜厚度。

因此，本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法能够精确地控制硅膜的厚度。

而且，利用本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法，通过一次腐蚀就能够得到所希望的硅膜的厚度，而不需要像现有技术那样反复多次进行腐蚀，因此，本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法具有简化工艺步骤、提高工艺效率的优点。

附图说明

图1是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中测试模块在硅片中的形成位置的示意图。

图2是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中一个测试模块的版图。

图3是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中一个测试模块在硅片上的截面图。

图4是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中一个测试模块在停止腐蚀步骤中腐蚀达到目标值时的截面示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

在本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法中，预先在晶片上形成硅膜而构成的硅片，包括下述步骤：

测试模块的形成步骤，在硅片正面形成具有规定深度的回形凹槽，由所述回形凹槽及该回形凹槽所包围之硅片形成所述测试模块；

腐蚀处理步骤，用腐蚀液对硅片从背面开始进行腐蚀；以及

停止腐蚀步骤，当所述测试模块从所述硅片脱落时停止腐蚀，以使得测试模块的厚度为所述规定深度。

下面具体说明上述各步骤。

图1是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中的测试模块在硅片中的形成位置的示意图。图2是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中一个测试模块的版图。

首先，预先在晶片上形成硅膜而构成的硅片，然后，在测试模块形成步骤中，通过光刻、腐蚀使得在硅片上成测试模块。该测试模块形成在硅片的边缘处，例如，最好是离硅片的边缘3mm～5mm处。

图1和图2表示的是测试模块为正方形的实施方式，其中，图1表示的是测试模块为4个的状况。

如图1所示，在硅片10的边缘处设置4个正方形的测试模块21，该4个测试模块21位于测试模块21构成的正方形的顶点。

在实际的工序中，在硅片10的上4个测试模块21围绕的区域中预先已经形成有多个模块（未在图中标示），为了保证4个测试模块21围绕的区域中每个模块的硅膜的厚度达到所需要的标准厚度，在本发明中，通过在硅片10的正面光刻、腐蚀形成测试模块21，然后对硅片10从背面开始腐蚀，从而通过观察测试模块21的是否从硅片10脱落来判断是否硅膜厚度均匀地达到所希望的厚度，即在4个测试模块21全部脱落的情况下，停止腐蚀，这时4个测试模块21围绕的区域中的模块的硅膜厚度（即剩余的硅膜厚度）达到了所需厚度，且硅片10上的多个模块的厚度基本是相同的。

图2所示的测试模块是上述4个测试模块中的一个测试模块21。如图2所示，所述测试模块21形成为封闭的回形凹槽211，在回形凹槽211的中间是脱落区212。

在本发明中，将测试模块21的回形凹槽211的深度设置为与所希望的硅膜厚度相同。这样，当脱落区212都脱落的情况下，停止腐蚀，此时4个测试模块21围绕的区域中的多个模块的硅膜厚度就与回形凹槽211的深度相同，即，硅片10上剩余的多个模块的硅膜厚度就等于测试模块21的回形凹槽211的深度。这样，通过将测试模块21的回形凹槽211的深度设置为所希望的硅膜的厚度，就能够得到硅膜厚度希望的硅膜厚度且厚度均匀的硅膜。

下面将对如何得到所希望的硅膜厚度的具体过程进行说明。

图3是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中形成有测试模块的硅片的截面图。图4是表示本发明一实施方式的硅膜腐蚀厚度的控制方法中在停止腐蚀步骤中腐蚀达到目标值（即所希望的硅膜厚度）时的硅片的截面示意图。

其中，在图3和图4中，硅片10的上表面代表硅片10的正面，硅片10的下表面代表硅片10的背面。另外，图3和图4中表示的只是设有一个测试模块时的截面示意图。

图3是表示已经过测试模块形成步骤但还没有开始腐蚀处理步骤的情况下的示意图。如图3所示，在硅片10的正面上因设置了测试模块21而从截面上看形成有凹槽a和凹槽b，且凹槽a和凹槽b仅表示回形凹槽211的截面。在本发明中，要求凹槽a和凹槽b的深度即回形凹槽的深度设置为等于所希望获得的硅膜厚度。在图3中，凹槽a和凹槽b的截面为倒梯型，可以利用台阶测试仪来测量该梯形的高度（该梯形的高度就相当于凹槽a和凹槽b的深度），以使得凹槽a和凹槽b的深度等于所希望获得的膜厚的厚度。

在设置测试模块之后，将硅片放入腐蚀液对硅片10从背面开始进行腐蚀处理，当腐蚀进行到图4所示的情况，即从背面开始的腐蚀达到测试模块下方缺口位置（即图4中凹槽a和凹槽b下方连接线断开处）时，由于测试模块是连通的回形的封闭结构，导致没有背面就无法支撑正面的测试模块，这样，测试模块就会从硅片10上脱落。在测试模块脱离硅片时通过将硅片10从腐蚀液中取出，由此停止腐蚀处理。

这样，剩余的硅膜的厚度实际上就是凹槽a和凹槽b的深度，由于凹槽a和凹槽b的深度等于所希望的硅膜厚度，因此，在此时停止腐蚀就能够得到所希望的硅膜的厚度。

进一步地，最好在多个测试模块全部从硅片10脱落以后再从腐蚀液中取出硅片10，这样能够更进一步保证硅膜厚度的均匀性。

另外，关于测试模块的回形凹槽的形状，在本发明中不对其形状进行具体限定，从俯视上看，只要是连通的回形即可，例如，可以是n边形的回形（其中，n为正整数）、圆形的回形、椭圆形的回形。当然，测试模块的回形凹槽最好是如上述图2所示的是正方形的回形、即正方形的框形，这是因为正方形可以方便以后对硅片的测量。

关于测试模块即回形凹槽的个数，可以是设置一个也可以设置多个。其个数的设定可以根据对硅片厚度均一性要求的高低来决定，例如，要求硅片厚度均一性越高则设置测试模块的个数越多。

如上所述，根据本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法，通过在硅片的正面的边缘处形成与希望的硅膜厚度相同深度的回形凹槽，利用腐蚀液对硅片从背面开始进行腐蚀，当回形凹槽从所述硅片脱落时停止腐蚀，这样，由于回形凹槽是连通的封闭结构，导致没有硅片衬底背面就无法支撑正面测试模块，所以当硅片腐蚀到与希望的硅膜厚度相同的深度时，回形凹槽就会与硅片分离、脱落，在测试模块脱落后，立刻把硅片从腐蚀液中提出，于是就能够保证剩余的硅膜厚度等于所希望的硅膜厚度。

因此，本发明的硅膜腐蚀厚度的控制方法能够精确地控制硅膜的厚度，而且，而且具有简化工艺步骤、工艺效率高的优点。

以上例子主要说明了本发明的半导体生产工艺中硅膜腐蚀厚度的控制方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1.一种硅膜腐蚀厚度的控制方法，在晶片上预先形成硅膜而构成硅片，其特征在于，依次包括下述步骤：

测试模块的形成步骤，在硅片正面形成具有规定深度的回形凹槽，由所述回形凹槽及该回形凹槽所包围的硅片形成所述测试模块；

腐蚀处理步骤，用腐蚀液对硅片从背面开始进行腐蚀；以及

停止腐蚀步骤，当所述测试模块从所述硅片脱落时停止腐蚀，以使得测试模块的厚度等于所述规定深度。

2.如权利要求1所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

在所述测试模块形成步骤中，将所述测试模块形成在所述硅片的靠边缘处。

3.如权利要求2所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

使得所述规定深度等于希望得到的硅膜的厚度。

4.如权利要求3所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

所述测试模块设置在离硅片的边缘3mm～5mm处。

5.如权利要求4所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

在所述测试模块形成步骤中，通过光刻、腐蚀在硅片上形成所述回形凹槽。

6.如权利要求5所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

在所述测试模块形成步骤中，通过台阶仪来测试所述回形凹槽的深度，以使得该深度等于希望得到的硅膜的厚度。

7.如权利要求6所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

在所述停止腐蚀步骤中，当测试模块全部脱落时，为了停止腐蚀处理而将硅片从腐蚀液中取出。

8.如权利要求1～7任意一项所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

从俯视上看，所述回形凹槽为多边形的回形、圆形的回形、椭圆的回形。

9.如权利要求8所述的硅膜腐蚀厚度的控制方法，其特征在于，

从俯视上看，所述回形凹槽为正方形的框形。