CN111293049B - 半导体器件制程控制方法及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种半导体器件制程控制方法及其控制系统，半导体器件包括半导体基底和M层金属层，半导体基底内形成有多个功率元件，金属层与功率元件电连接，工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，检测站中至少部分检测站用于通过金属层检测功率元件的电性参数，控制方法包括：判断是否进入下一工艺站，若是，则控制半导体基底进入下一工艺站并在半导体基底的表面增加一层金属层；判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制半导体基底进入下一检测站，并在检测站进行电性检测后，重复上述步骤。通过在金属层的制备过程通过金属层对功率元件进行电性检测，可以尽早获知前段工艺是否正常，避免生成更多不合格的产品。

Description

半导体器件制程控制方法及其控制系统

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体器件制程控制方法及其控制系统。

背景技术

在半导体器件生产过程中，经常会发生机台或工艺异常，使得有些参数异常，比如注入、推进等工艺异常对器件的影响是致命的，而这类异常只能反映在电性参数上，进行表面缺陷检测或者进行物理测量并不能检测出这类异常。一旦出现这类异常且不能及时发现，不能对异常设备及时维修，将会产生更多不合格的产品，且不合格的产品继续作业，也会浪费制造成本，且延误生产周期。

发明内容

基于此，有必要针对半导体器件制程中的有些异常不能及时发现的问题，提出了一种新半导体器件制程控制方法及半导体器件制程控制系统。

一种半导体器件制程控制方法，用于控制所述半导体器件在工艺流水线上的制程，所述半导体器件包括半导体基底和形成于所述半导体基底表面的M层金属层，所述半导体基底内形成有多个功率元件，所述金属层与所述功率元件电连接，所述工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，每一所述工艺站用于在所述半导体基底上形成一层金属层，所述检测站中至少部分检测站用于通过所述金属层检测所述功率元件的电性参数，所述控制方法包括：

步骤A：接收输送信号；

步骤B：判断是否进入下一工艺站，若是，则控制所述半导体基底进入下一工艺站并在所述半导体基底的表面增加一层金属层；

步骤C：判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制所述半导体基底进入下一检测站，并在所述检测站进行电性检测后，重复步骤B。

上述半导体制程控制方法，在金属层的制备过程中加入电性参数检测过程，可以通过某些金属层对半导体基底内部的功率元件进行电性检测，获取半导体基底内部功率元件的电性参数，通过电性参数分析前段制程如注入、推进等工艺是否正常。通过在金属层制备过程中加入电性参数检测过程，可以尽早发现前段制程工艺是否异常，并尽早对问题进行排查，避免出现更多不合格的产品，减小制造成本的浪费，避免过于延误生产周期。

在其中一个实施例中，所述步骤C是根据当前金属层和当前半导体基底的批尾号判断是否对当前半导体基底的当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。

在其中一个实施例中，所述步骤C中，若判断出不对当前金属层进行检测，则重复步骤B。

在其中一个实施例中，所述金属层包括直接与所述功率元件电连接的第一类金属层和间接与所述功率元件电连接的第二类金属层，所述检测站包括第一类检测站和第二类检测站，所述第一类检测站用于通过所述第一类金属层检测所述功率元件的电性参数，所述第二类检测站用于检测所述第二类金属层的电性参数，在所述步骤C：控制所述半导体基底进入下一检测站的步骤中：

若当前金属层为第一类金属层，则所述下一检测站为第一类检测站；若当前金属层为第二类金属层，则所述下一检测站为第二类检测站。

在其中一个实施例中，所述控制方法还包括：

在所述检测站完成电性检测后，获取所述电性参数并对所述电性参数进行比对分析，判断所述电性参数是否正常并生成报告。

在其中一个实施例中，所述控制方法还包括：

在所述检测站完成电性检测后，获取所述电性参数并进行存储。

一种半导体器件制程控制系统，用于控制所述半导体器件在工艺流水线上的制程，所述半导体器件包括半导体基底和形成于所述半导体基底表面的M层金属层，所述半导体基底内形成有多个功率元件，所述金属层与所述功率元件电连接，所述工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，每一所述工艺站用于在所述半导体基底上形成一层金属层，所述检测站中至少部分检测站用于通过所述金属层检测所述功率元件的电性参数，所述控制系统包括：

控制单元，用于接收输送信号并判断是否进入下一工艺站，若是，则控制所述半导体基底进入下一工艺站并在所述半导体基底的表面增加一层金属层，和用于在形成所述金属层后判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制所述半导体基底进入下一检测站。

上述半导体器件制程控制系统，在金属层的制备过程中，通过金属层对半导体基底内部的功率元件进行电性测试，以获取功率元件的电性参数，通过电性参数分析前段制程如注入、推进等工艺是否正常。通过在金属层制备过程中加入电性参数检测过程，可以尽早发现前段制程工艺是否异常，并尽早对问题进行排查，避免出现更多不合格的产品，减小制造成本的浪费，避免过于延误生产周期。

在其中一个实施例中，所述控制单元还用于根据当前金属层和当前半导体基底的批尾号判断是否对当前半导体基底的当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。

在其中一个实施例中，所述控制系统还包括：

分析单元，用于获取所述电性参数并对所述电性参数进行比对分析，判断所述电性参数是否正常并生成报告。

在其中一个实施例中，所述控制系统还包括：

存储单元，用于获取并存储所述电性参数。

附图说明

图1为一实施例中半导体器件制程控制方法步骤流程图；

图2为一实施例中半导体器件制程工艺流水线结构图；

图3为一实施例中半导体器件制程控制系统框架图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

半导体器件包括半导体基底和形成于半导体基底上的M层金属层，半导体基底内形成有多个功率元件，金属层与功率元件电连接，具体为金属层与半导体基底的有源区电连接，有源区通过金属层引出电极。半导体器件的制程是在工艺流水线上完成的，工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，每个工艺站用于在半导体基底上形成一层金属层，半导体基底在工艺流水线上依次经过各个工艺站并依次在半导体基底表面形成一层金属层，直至在半导体基底表面形成M层金属层，多个检测站中至少部分检测站是用于通过当前金属层检测与当前金属层电连接的功率元件的电性参数。如图1所示为一实施例中半导体器件制程控制方法的步骤流程图，该制程控制方法包括：

步骤S100：接收输送信号。

在前段制程工艺中，通过注入、推进等工艺在半导体基底内部形成多个功率元件，将前段制程工艺中形成的包含有功率元件的半导体基底投放至后段制程工艺流水线，接收输送信号，启动后段制程，控制半导体基底从一个站点移动至另一个站点。

步骤S200：判断是否进入下一工艺站，若是，则控制半导体基底进入下一工艺站并在半导体基底的表面增加一层金属层。

在本实施例中，当接收到输送信号后，需将投放的半导体基底输送到各工艺站，在工艺站内对半导体基底进行工艺处理，在半导体基底的表面形成金属层。在本实施例中，在将半导体基底输送到工艺站之前会判断是否进入下一工艺站，若是，则控制半导体基底进入下一工艺站并在半导体基底的表面增加一层金属层。其中，下一工艺站指的是朝工艺流水线移动方向的下一工艺站，当半导体基底处于投料处，即处于后段制程流水线的始端，则下一工艺站为第一工艺站，当半导体基底处于工艺站，则下一工艺站为相对于当前工艺站的下一工艺站，当半导体基底处于检测站，则下一工艺站为相对于进入检测站之前的工艺站的下一工艺站。若当前半导体基底已经形成M层金属，则不控制半导体基底进行下一工艺站。工艺流水线包括M个工艺站，每个工艺站点形成一层金属层，历经M个工艺站后即可在半导体基底上形成M层金属层。

步骤S300：判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制半导体基底进入下一检测站，并在检测站进行电性检测后，重复步骤S200。

在一实施例中，两相邻工艺站之间可设置一个检测站。在步骤S200中，半导体基底在工艺站增加一层新的金属层，该金属层与半导体基底内部的功率元件电连接。在工艺站形成新的金属层后，需判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制半导体基底从当前工艺站进入下一检测站，并在检测站进行电性检测。其中，下一检测站指的是朝流水线移动方向的下一检测站，当半导体基底位于工艺站时，下一检测站指的是位于当前工艺站和下一工艺站之间的检测站。在一实施例中，如图2所示，半导体器件包括五层金属层，制程工艺流水线上包括五个工艺站，分别为第一至第五工艺站，第一至第五工艺站依次连接，连接工艺站的路线为工艺路线，第一至第五工艺站分别形成第一至第五金属层，同时还设有第一至第四检测站，任意两相邻的工艺站之间设有一检测路线，在各检测路线上分别设置一个检测站，半导体基底进行检测站后可进行电性电测。在发送输送信号前，配置控制系统参数，记录需要对哪几层金属层进行电性检测。如图2所示，当系统设置需要对第一金属层、第二金属层、第四金属层进行电性测试，当半导体基底被投放至流水线，控制系统接收到输送信号后，系统判断并输送半导体基底至下一工艺站，即第一工艺站；当半导体基底处于第一工艺站时，系统判断出需要对第一金属层进行电性检测，则在第一金属层形成后，系统控制半导体基底进入下一检测站，即第一检测站；当半导体基底处于第二工艺站时，系统判断出需要对第二金属层进行电性检测，则在第二金属层形成后，系统控制半导体基底进入下一检测站，即第二检测站；当半导体基底处于第三工艺站时，系统判断出不需要对第三层金属层进行电性检测，则在第三层金属层形成后，执行步骤S200，系统判断并输送半导体基底进入下一工艺站，即第四工艺站；当半导体基底处于第四工艺站时，系统判断出需要对第四金属层进行电性检测，则在第四金属层形成后，系统控制半导体基底进入下一检测站，即第四检测站；当半导体基底处于第五工艺站时，系统判断出不需要对第五金属层进行电性检测，执行步骤S200，系统判断不需要进入下一工艺站，则完成五层金属层的制备。

在一实施例中，检测站中至少部分检测站用于通过当前金属层检测功率元件的电性参数。检测站设置有电性检测机台，由于可提前获知半导体器件的结构设计，可根据半导体器件的结构设置好检测站，如在第一工艺站和第二工艺站之间设置第一检测站，在第二工艺站和第三工艺站之间设置第二检测站，在第三工艺站和第四工艺站之间设置第三检测站，在第四工艺站和第五工艺站之间设置第四检测站，在制程控制过程中分别控制第一检测站、第二检测站和第四检测站开通以检测第一金属层、第二金属层和第四金属层。还可以提前对电性检测机台进行配置，通过电性测试机台获取所需的电性参数。在一实施例中，检测站的电性检测机台对当前金属层进行电性测试，实际是通过当前金属层获取与当前金属层电连接的功率元件的电性参数，如导通电阻、耐压水平等。在另一实施例中，还可以包含部分检测站，检测站中的电性检测机台对当前金属层进行电性测试是获取当前金属层的电性参数，如电阻，漏电参数等。提前根据需要配置好各检测站中的电性测试机台，当半导体基底被输送到检测站时，通过提前配置好的电性检测机台获取所需的电性参数。

在一实施例中，半导体基底表面的金属层包括直接与半导体内部的功率元件电连接的第一类金属层和间接与功率元件电连接的第二类金属层，金属层直接与功率元件连接指的是该金属层是与功率元件电连接的第一层金属层，金属层间接与功率元件连接指的是该金属层是通过其他金属层与功率元件电连接。检测站包括第一类检测站和第二类检测站，第一类检测站用于通过第一类金属层检测与之相连的功率元件的电性参数，第二类检测站用于检测第二类金属层本身的电性参数。电性检测机台检测功率元件的电性参数和检测金属层的电性参数所需的配置不同，第一类检测站需要对电性测试机台进行配置，以检测功率元件的电性参数，第二类检测站也需要调整电性测试机台的配置，以检测金属层的电性参数。半导体器件制程控制中，判断并控制半导体基底进入下一工艺站并在半导体基底的表面增加一层第一类金属层后，判断并控制半导体基底进入第一类检测站；判断并控制半导体基底进入下一工艺站并在半导体基底的表面增加一层第二类金属层后控制半导体基底进入第二类检测站。如图2所示，半导体基底包括五层金属层，其中第一金属层与部分功率元件连接，第二金属层与另一部分功率元件连接，属于第一类金属层，第三至第五金属层均通过其他金属层与功率元件电连接，属于第二类金属层。设置检测站对第一金属层、第二金属层和第四金属层进行电性测试，其中，第一检测站和第二检测站为第一类检测站，第一检测站通过第一金属层获取与之相连的部分功率元件的电性参数，第二检测站通过第二金属层获取与之相连的另一部分功率元件的电性参数。当系统判断并控制半导体基底进入第一工艺站并在半导体基底的表面形成第一金属层后，判断并控制半导体基底进入第一检测站，当系统判断并控制半导体基底进入第二工艺站并在半导体基底的表面形成第二金属层后，判断并控制半导体基底进入第二检测站。第四检测站为第二类检测站，当系统判断并控制半导体基底进入第四工艺站并在半导体基底的表面形成第四金属层后，判断并控制半导体基底进入第四检测站，对第四金属层进行电性检测以获取第四金属层的电性参数。

在一实施例中，系统具体是根据当前金属层和当前半导体基底的批尾号共同判断出是否对当前半导体基底的当前金属层进行检测。在一实施例中，在当判断出需要对当前金属层进行检测后，还包括识别半导体基底的批尾号并判断是否对当前半导体基底的金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。在另一实施例中，也可以是在判断出需要对当前批尾号的半导体基底进行检测后，再判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。在半导体器件金属层的制备过程过加入电性检测，但是在流水作业的过程中，若每个半导体器件都进行检测，将会导致半导体器件制程周期大大增长。在本实施例中，是抽检部分半导体基底进行金属层的检测。在控制系统内提前设置好需要进行检测的产品批尾号，在半导体器件制程过程中，符合条件的批尾号的半导体基底进入下一检测站进行检测，不符合条件的批尾号对应的半导体基底则进入一下工艺站。

在一实施例中，系统预设有相关电性参数的正常范围，在检测站完成电性检测后，系统会获取检测站生成的电性参数并进行比对，判断电性参数值是否处于正常范围内并生成报告。在电性检测完成后，检测站会提醒工作人员查看报告，工作人员通过报告得出工艺是否正常，若不正常，可暂停生产，排查问题，避免产生更多不合格的产品，造成资源浪费。

在一实施例中，在检测站完成电性检测后，系统获取电性参数并进行存储，存储的数据可以供日后随时查看并分析。

本方案还涉及一种半导体器件制程控制系统100。半导体器件包括半导体基底和形成于半导体基底上的M层金属层，半导体基底内形成有多个功率元件，金属层与功率元件电连接，具体为金属层与半导体基底的有源区电连接，有源区通过金属层引出电极。半导体器件的制程是在工艺流水线上完成的，工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，每个工艺站用于在半导体基底上形成一层金属层，半导体基底在工艺流水线上依次经过各个工艺站并依次在半导体基底表面形成一层金属层，直至在半导体基底表面形成M层金属层，多个检测站中至少部分检测站是用于通过当前金属层检测与当前金属层电连接的功率元件的电性参数。如图3所示，半导体器件制程控制系统100包括控制单元110，用于接收输送信号并判断是否进入下一工艺站，若是，则控制半导体基底进入下一工艺站并在半导体基底的表面增加一层金属层，和用于在形成金属层后判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制半导体基底进入下一检测站。

在一实施例中，控制单元110还用于根据当前金属层和当前半导体基底的批尾号判断是否对当前半导体基底的当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。在一实施例中，可以是先判断出需要对当前金属层进行检测后，识别半导体基底的批尾号并判断是否对当前半导体基底的金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。在另一实施例中，也可以是在判断出需要对当前批尾号的半导体基底进行检测后，再判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。在本实施例中，是抽检部分半导体基底进行金属层的检测。在控制单元内提前设置好需要进行检测的产品批尾号，在半导体器件制程过程中，符合条件的批尾号的半导体基底进入下一检测站进行检测，不符合条件的批尾号对应的半导体基底则进入一下工艺站。

在一实施例中，控制系统还包括分析单元120，用于获取电性参数并对电性参数进行比对分析，判断电性参数是否正常并生成报告。分析单元120内预设有相关电性参数的正常范围，在检测站完成电性检测后，分析单元120会获取检测站生成的电性参数并进行比对，判断电性参数值是否处于正常范围内并生成报告。在电性检测完成后，检测站会提醒工作人员查看报告，工作人员通过报告得出工艺是否正常，若不正常，可暂停生产，排查问题，避免产生更多不合格的产品，造成资源浪费。

在一实施例中，控制系统还包括存储单元130，用于获取并存储电性参数，存储的数据可以供日后随时查看并分析。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种半导体器件制程控制方法，其特征在于，用于控制所述半导体器件在工艺流水线上的制程，所述半导体器件包括半导体基底和形成于所述半导体基底表面的M层金属层，所述半导体基底内形成有多个功率元件，所述金属层与所述功率元件电连接，所述工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，每一所述工艺站用于在所述半导体基底上形成一层金属层，所述检测站中至少部分检测站用于通过所述金属层检测所述功率元件的电性参数，所述控制方法包括：

步骤A：接收输送信号；

步骤B：判断是否进入下一工艺站，若是，则控制所述半导体基底进入下一工艺站并在所述半导体基底的表面增加一层金属层；

步骤C：判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制所述半导体基底进入下一检测站，并在所述检测站进行电性检测后，重复步骤B。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C是根据当前金属层和当前半导体基底的批尾号判断是否对当前半导体基底的当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述步骤C中，若判断出不对当前金属层进行检测，则重复步骤B。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述金属层包括直接与所述功率元件电连接的第一类金属层和间接与所述功率元件电连接的第二类金属层，所述检测站包括第一类检测站和第二类检测站，所述第一类检测站用于通过所述第一类金属层检测所述功率元件的电性参数，所述第二类检测站用于检测所述第二类金属层的电性参数，在所述步骤C：控制所述半导体基底进入下一检测站的步骤中：

若当前金属层为第一类金属层，则所述下一检测站为第一类检测站；若当前金属层为第二类金属层，则所述下一检测站为第二类检测站。

5.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在所述检测站完成电性检测后，获取所述电性参数并对所述电性参数进行比对分析，判断所述电性参数是否正常并生成报告。

6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

在所述检测站完成电性检测后，获取所述电性参数并进行存储。

7.一种半导体器件制程控制系统，其特征在于，用于控制所述半导体器件在工艺流水线上的制程，所述半导体器件包括半导体基底和形成于所述半导体基底表面的M层金属层，所述半导体基底内形成有多个功率元件，所述金属层与所述功率元件电连接，所述工艺流水线包括M个工艺站和多个检测站，每一所述工艺站用于在所述半导体基底上形成一层金属层，所述检测站中至少部分检测站用于通过所述金属层检测所述功率元件的电性参数，所述控制系统包括：

控制单元，用于接收输送信号并判断是否进入下一工艺站，若是，则控制所述半导体基底进入下一工艺站并在所述半导体基底的表面增加一层金属层，和用于在形成所述金属层后判断是否对当前金属层进行检测，若是，则控制所述半导体基底进入下一检测站。

8.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制单元还用于根据当前金属层和当前半导体基底的批尾号判断是否对当前半导体基底的当前金属层进行检测，若是，则控制当前半导体基底进入下一检测站。

9.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

分析单元，用于获取所述电性参数并对所述电性参数进行比对分析，判断所述电性参数是否正常并生成报告。

10.如权利要求7所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

存储单元，用于获取并存储所述电性参数。

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