CN105819395A

CN105819395A - 半导体器件制造方法

Info

Publication number: CN105819395A
Application number: CN201510011821.XA
Authority: CN
Inventors: 刘金彪; 贺晓彬; 丁明正; 杨涛; 李俊峰; 王垚
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2035-01-09
Also published as: CN105819395B

Abstract

本发明提供了一种半导体制造方法，利用离子注入和退火工艺，在半导体晶圆的正面形成了突变结；之后，利用JPV技术，在半导体晶圆的背面定位突变结的位置，从而确定晶圆位置，定位精度控制在纳米量级，远优于现有的对准方法，实现了半导体晶圆的快速、精确定位。本发明的定位方式工艺简单，完全与现有的集成电路和MEMS工艺兼容，不会增加流程的复杂性，在精确和快速背面对准的基础上，提高了生产良率，并且降低了成本。

Description

半导体器件制造方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造方法领域，特别地，涉及一种半导体器件制造过程中的背面对准工艺方法。

背景技术

在先进集成电路(IC)和微机电系统(MEMS)制造过程当中，有时会引入背面图形化工艺，这就涉及到与晶圆正面图形对准的问题。对准偏差过大会影响器件的特性，甚至使器件失效，造成良率下降，成本升高。

目前业界常用的背面图形对准技术通常有以下两种方法：

1、先对版图拍照，确认版图上标记后固定镜头位置，然后再借助镜头通过调整晶圆的位置，使晶圆上的标记与版图照片中的标记位置对准，完成曝光。

2、采用红外穿透的方法，直接从背面读取位于晶圆正面的光刻标记。红外光可以直接穿透硅材料，如果在标记区域覆盖能够阻挡红外光的材料，在标记旁边的区域保持透光，这样标记的位置就可以被清晰地标定出来。

目前，这两种方法目前都被业界采用，但是存在无法精确对准的问题，对准的偏差往往都在微米量级，同时为了界定边缘红外穿透的方法还要求正面的标记上覆盖不透光的薄膜(比如AL膜)，增加了前段工艺的复杂型。

因此，需要提供一种新的更加有效的背面对准方法，以满足现代工艺的要求。

发明内容

本发明提出了一种半导体器件制造过程中的背面对准方法，通过JPV(JunctionPhotoVoltage，PN结光电压)技术和离子注入工艺的结合，来精确地实现背面对准。

本发明提供了一种半导体器件制造方法，用于实现半导体器件制造过程中的半导体晶圆的背面对准，包括：

提供半导体晶圆，其具有正面和背面；

在所述半导体晶圆的正面形成具有对准标记的图案化光刻胶层，所述图案化光刻胶层暴露出所述对准标记区域的所述半导体晶圆的表面；

在所述对准标记区域的所述半导体晶圆的表面进行离子注入；

去除所述图案化光刻胶层；

对所述半导体晶圆进行退火工艺处理，以在所述对准标记区域形成突变结；

将所述半导体晶圆翻转，在所述半导体晶圆的背面涂覆背面光刻胶层；

利用JPV技术，在所述半导体晶圆的背面定位所述突变结位置，从而确定所述半导体晶圆的位置，实现所述半导体晶圆的背面对准；

在所述半导体晶圆的背面进行曝光，图案化所述背面光刻胶层，用以制备背面器件。

根据本发明的一个方面，所述对准标记尺寸为50μm×50μm。

根据本发明的一个方面所述半导体晶圆与所注入的离子种类相反；所述半导体晶圆为N型，注入的离子为硼离子，注入能量是150KeV，注入剂量为5E15。

根据本发明的一个方面，退火方式为激光退火或者微波退火；激光退火的功率为1～5J/cm²，激光脉冲宽度100～300ms；微波退火的功率2800～4200W，退火时间60～300s。

根据本发明的一个方面，所述突变结的结深为0.5～1μm。

本发明的优点在于：利用离子注入和退火工艺，在半导体晶圆的正面形成了突变结；之后，利用JPV技术，在半导体晶圆的背面定位突变结的位置，从而确定晶圆位置，定位精度可以控制在纳米量级，远优于现有的对准方法，实现了半导体晶圆的快速、精确定位。本发明的定位方式工艺简单，完全与现有的集成电路和MEMS工艺兼容，不会增加流程的复杂性，在精确和快速背面对准的基础上，提高了生产良率，并且降低了成本。

附图说明

图1-3本发明方法的过程示意图

具体实施方式

以下，通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明提供一种半导体器件制造方法，具体而言，涉及一种半导体器件制造过程中的背面对准方法。下面，参见附图1-3，将详细描述本发明提供的半导体器件制造方法。

首先，参见附图1，提供具有正面和背面的半导体晶圆1，在半导体晶圆1的正面形成图案化光刻胶层2，其中，图案化光刻胶层2所包括的图案为对准标记的图案，图案化光刻胶层2暴露出对准标记区域的半导体晶圆1的表面。半导体晶圆1即为本领域用于制作集成电路和MEMS器件的晶圆，例如硅晶圆等。在本发明中，为了便于实施之后的背面对准，需要对对准标记的尺寸进行一点的选择，在本发明的一个实施例中，对准标记图案的尺寸为50μm×50μm的正方形。

接着，参见附图2，在对准标记区域的半导体晶圆2的表面进行离子注入。离子注入的种类与衬底晶圆的种类相反，例如，晶圆为N型，则注入的离子为P型离子；晶圆为P型，则注入的离子为N型离子。在本发明的一个实施例中，衬底晶圆为N型硅衬底，注入的离子为硼离子，具体的注入能量是150KeV，注入剂量为5E15。

在完成离子注入工艺之后，去除图案化光刻胶层2。

之后，参见附图2，对半导体晶圆1进行退火处理，在离子注入的对准标记区域形成突变结3。在本发明的一个实施例中，退火处理的方式为非扩散方式的退火，如激光退火或者微波退火，基于此工艺形成的突变结可以得到更加精确的控制。具体而言，激光退火功率为1～5J/cm²，激光脉冲宽度100～300ms；微波退火具体参数为功率2800～4200W，退火时间60～300s。所形成的突变结应便于随后的JPV技术定位，因此，突变结3的PN结深控制在0.5～1μm。

参见附图3，在形成突变结3之后，将半导体晶圆1翻转，在背面形成背面光刻胶层4；接着，利用JPV技术，在半导体晶圆1的背面定位突变结3位置，从而确定半导体晶圆1在曝光机台上的位置,实现半导体晶圆1的背面对准。之后，在晶圆背面进行曝光，对光刻胶层4进行图案化，以便制造晶圆背面的器件。其中，JPV技术中，由波长375nm或者470nm的高分辨率激光器将光子入射至晶圆之中，利用光生伏特效应，在突变PN结处产生光生电流，并向外扩散。而位于激光器表面的探头，会收集表面产生电压，经放大后获得JPV数据。本发明中，形成有突变结的对准标记附近的JPV数据会明显区别于非标记区，基于此，可以准确定位突变结的突变位置也即定位了背面光刻对准标记的位置。图3中的箭头和虚线示意的是JPV定位技术。由于本发明中的突变结采用激光退火或是微波退火这类无扩散的退火方式，背面对准定位精度可以控制在纳米量级，这远优于目前的拍照式对准方法。

由此可见，根据本发明所采用的JPV定位突变结的背面对准定位方式，定位的精度和速度较常规方法均有提高。同时，本发明的定位方式工艺简单，完全与现有的集成电路和MEMS工艺兼容，不会增加流程的复杂性，在精确和快速背面对准的基础上，提高了生产良率，并且降低了成本。

尽管已参照一个或多个示例性实施例说明本发明，本领域技术人员可以知晓无需脱离本发明范围而对器件结构和/或工艺流程做出各种合适的改变和等价方式。此外，由所公开的教导可做出许多可能适于特定情形或材料的修改而不脱离本发明范围。因此，本发明的目的不在于限定在作为用于实现本发明的最佳实施方式而公开的特定实施例，而所公开的器件结构及其制造方法将包括落入本发明范围内的所有实施例。

Claims

1.一种半导体器件制造方法，用于实现半导体器件制造过程中的半导体晶圆的背面对准，包括：

提供半导体晶圆，其具有正面和背面；

去除所述图案化光刻胶层；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对准标记尺寸为50μm×50μm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体晶圆与所注入的离子种类相反。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述半导体晶圆为N型，注入的离子为硼离子，注入能量是150KeV，注入剂量为5E15。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，退火工艺为激光退火或者微波退火。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，激光退火的功率为1～5J/cm²，激光脉冲宽度100～300ms；微波退火的功率2800～4200W，退火时间60～300s。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述突变结的结深为0.5～1μm。