CN117198915A - 晶圆背面工艺的监测方法以及监测晶圆的制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及一种晶圆背面工艺的监测方法以及监测晶圆的制备方法，包括：提供待处理的监测晶圆；对待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；背面工艺包括形成背面金属层，背面金属层与待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入待处理的监测晶圆的突刺结构；对待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同；剥离背面金属层，暴露出突刺结构；检测突刺结构的形貌参数，将形貌参数与预设范围进行比较，根据比较结果判断对产品晶圆执行的至少部分背面工艺是否满足预期要求。由此提高监测效率，避免造成晶圆的浪费，节约生产成本。

Description

晶圆背面工艺的监测方法以及监测晶圆的制备方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种晶圆背面工艺的监测方法以及监测晶圆的制备方法。

背景技术

绝缘栅双极晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）是在金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和双极性结型晶体管（Bipolar Junction Transistor，BJT）基础上发展起来的一种复合型功率器件。由于IGBT同时具有BJT器件耐压高、电流密度大、通态损耗小和MOSFET驱动功率小、驱动简单、开关速度快、热稳定性好等的优点，目前已广泛应用于电动汽车、太阳能、工业自动化等领域。IGBT器件制造过程中，通过晶圆背面工艺，在晶圆背面与背面金属层的界面接触处形成的突刺结构可以有效改善界面接触电阻，对器件特性的实现起到了至关重要的作用，但减薄、离子注入、激光退火和背面金属沉积等晶圆背面工艺是制造的难点。监测背面工艺的稳定性对于产品的制备过程至关重要。

目前，晶圆背面工艺的监测主要从背面工艺中各工艺步骤的离线数据出发，例如电阻、压力等，而这些数据相对独立，仅能反映相关工艺的情况，不能反映整段工艺的情况。通过CP（Chip Probing，晶圆测试）结果可以反映整段工艺的情况。但是，CP是在晶圆制备完毕后进行的，因此，获得CP结果的周期较长，在得到CP结果前，会有大量晶圆产出，若背面工艺出现问题，仅依靠CP无法提前检测晶圆背面工艺的性能，无法及时做出调整，可能会造成严重的经济损失。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种晶圆背面工艺的监测方法以及监测晶圆的制备方法。

第一方面，本申请实施例提供了一种晶圆背面工艺的监测方法，包括：

提供待处理的监测晶圆；

对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；所述背面工艺包括形成背面金属层，所述背面金属层与所述待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入所述待处理的监测晶圆的突刺结构；对所述待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同；

剥离所述背面金属层，暴露出所述突刺结构；

检测所述突刺结构的形貌参数，将所述形貌参数与预设范围进行比较，根据比较结果判断对产品晶圆执行的至少部分所述背面工艺是否满足预期要求。

可选地，所述待处理的监测晶圆包括对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆。

可选地，所述待处理的监测晶圆为Si晶圆，所述背面金属层的材料包括Al，所述突刺结构为Al-Si合金相中的突刺结构。

可选地，所述检测所述突刺结构的形貌参数，包括：通过电子显微镜检测所述突刺结构的形貌参数；其中，所述形貌参数包括以下至少之一：深度、宽度、密度。

可选地，所述电子显微镜包括以下至少之一：扫描电子显微镜、透射电子显微镜、聚焦离子束显微镜。

可选地，所述形貌参数包括深度，所述将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的深度与预设深度范围进行比较；

所述对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，还包括：在形成背面金属层之前，对所述待处理的监测晶圆的背面进行离子注入，形成离子注入层；所述预设深度范围通过以下步骤确定：根据所述离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定所述预设深度范围。

可选地，所述形貌参数包括宽度，所述将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的宽度与预设宽度范围进行比较；所述预设宽度范围通过以下步骤确定：对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆测试结果，确定所述预设宽度范围；或者，

所述形貌参数包括密度，所述将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的密度与预设密度范围进行比较；所述预设密度范围通过以下步骤确定：对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆测试结果，确定所述预设密度范围。

可选地，所述晶圆背面工艺用于制造半导体器件的集电极，所述半导体器件包括绝缘栅双极晶体管。

第二方面，本申请实施例还提供了一种监测晶圆的制备方法，所述监测晶圆用于对晶圆背面工艺进行监测，所述方法包括：

提供待处理的监测晶圆，所述待处理的监测晶圆包括对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆；

对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；所述背面工艺包括形成背面金属层，所述背面金属层与所述待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入所述待处理的监测晶圆的突刺结构；对所述待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同。

可选地，所述待处理的监测晶圆为Si晶圆，所述背面金属层的材料包括Al，所述突刺结构为Al-Si合金相中的突刺结构；

所述晶圆背面工艺用于制造半导体器件的集电极，所述半导体器件包括绝缘栅双极晶体管。

本申请实施例所提供的一种晶圆背面工艺的监测方法以及监测晶圆的制备方法，具有如下的有益效果：

利用执行了与产品晶圆被执行的背面工艺部分或全部相同的背面工艺的监控晶圆，检测其形成的突刺结构的形貌参数，反映晶圆背面工艺的情况。与CP检测不同，本申请的监测方法不需要进行前序工艺，就可以直接检测到晶圆背面工艺阶段的情况，提高监测效率；根据监测晶圆的检测结果及时调整背面工艺出现的问题，避免造成晶圆的浪费，节约生产成本；通过对突刺结构的形貌参数的检测，可以综合反应整个背面工艺环节的情况，避免只能监测到背面工艺中单个工艺的独立数据的情况，提高监测的准确性。晶圆减薄工艺进行监测中采用的控片晶圆在使用后一般会做报废处理，本申请实施例提供的监测晶圆的制备方法利用这样的控片晶圆来制备监测晶圆，避免了晶圆浪费，提高了晶圆利用率，节约生产成本。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为相关技术中晶圆背面工艺的监测方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的晶圆背面工艺的监测方法的流程图；

图3为本申请实施例提供的绝缘栅双极晶体管的剖面结构示意图；

图4为本申请实施例提供的绝缘栅双极晶体管的局部的剖面结构示意图；

图5为本申请一具体实施方式中形成监测晶圆的流程示意图；

图6为本申请一具体实施方式中晶圆表面的电镜图；

图7为本申请一对比例中晶圆表面的电镜图；

图8为本申请实施例提供的监测晶圆的剖面结构示意图；

图9为本申请实施例提供的监测晶圆的局部的剖面结构示意图；

图10为本申请一具体实施方式中晶圆表面的电镜图；

图11为本申请一具体实施方式中晶圆剖面的电镜图；

图12为本申请实施例提供的监测晶圆的制备方法的流程图。

附图标记说明：

300、产品晶圆；301、产品晶圆的背面；310、离子注入层；320、背面金属层；410、突刺结构；800、待处理的监测晶圆；801、离子注入层的下表面；802、待处理的监测晶圆的背面。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向（旋转90度或其它取向）并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本申请，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本申请的技术方案。本申请的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本申请还可以具有其他实施方式。

图1为相关技术中晶圆背面工艺的监测方法的流程图。

传统的晶圆背面工艺的监测方法包括：

S101：晶圆CP检测；

S102：原因分析；

S103：根本原因确认。

CP检测在整个芯片制作流程中处于晶圆制造和封装之间。晶圆制造完成之后，成千上万的未封装的芯片规则的分布满整个晶圆。由于尚未进行划片封装，芯片的管脚全部裸露在外，这些极微小的管脚需要通过更细的探针台来与测试机台连接。因此，可以理解地，若要通过CP检测的结果来反映晶圆背面工艺的稳定性，需要经过整个晶圆的制备过程，周期较长。在整个芯片的制备流程中，会同时制备大量的晶圆，在进行CP检测时，已经有大量的晶圆经过了背面工艺，若背面工艺出现问题，则会生产大量不符合标准的晶圆，等CP检测的结果出来，再去检查背面工艺的情况，为时已晚。

有鉴于此，本申请实施例提供了一种晶圆背面工艺的监测方法，请参考图2，该监测方法包括：

S201：提供待处理的监测晶圆；

S202：对待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；背面工艺包括形成背面金属层，背面金属层与待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入待处理的监测晶圆的突刺结构；对待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同；

S203：剥离背面金属层，暴露出突刺结构；

S204：检测突刺结构的形貌参数，将形貌参数与预设范围进行比较，根据比较结果判断对产品晶圆执行的至少部分背面工艺是否满足预期要求。

可以理解地，本实施例利用执行了与产品晶圆被执行的背面工艺部分或全部相同的背面工艺的监控晶圆，检测其形成的突刺结构的形貌参数，反映晶圆背面工艺的情况。与CP检测不同，本申请的监测方法不需要进行前序工艺，就可以直接检测到晶圆背面工艺阶段的情况，提高监测效率；根据监测晶圆的检测结果及时调整背面工艺出现的问题，避免造成晶圆的浪费，节约生产成本；通过对突刺结构的形貌参数的检测，可以综合反应整个背面工艺环节的情况，避免只能监测到背面工艺中单个工艺的独立数据的情况，提高监测的准确性。

可选地，晶圆背面工艺用于制造半导体器件的集电极。其中，半导体器件例如为绝缘栅双极晶体管。

请参考图3和图4，可以理解地，在半导体器件的集电极的制备过程中，具体以IGBT为例，为实现器件的耐高压特性，可以通过在晶圆背面工艺中形成突刺结构来改善界面接触电阻。在晶圆背面工艺中，由于产品晶圆300的材料与背面金属的溶解度不同，在背面金属沉积工艺的温度的影响下，产品晶圆300与背面金属之间达到一定的互溶度，进而在产品晶圆的背面301与背面金属层320的接触处形成刺入产品晶圆300的突刺结构410。因此，通过检测产品晶圆300中形成的突刺结构410的形貌参数，可以反映器件制备过程中的晶圆背面工艺的情况。

请参考图3，在IGBT的制备过程中，产品晶圆300经过晶圆背面工艺可以形成离子注入层310、背面金属层320和缓冲层（请参考图中位于离子注入层310上的N+区），产品晶圆300经过晶圆正面工艺可以形成有阱区（请参考图中P区）、源区（请参考图中位于P区表层的N+区）、栅介质层、栅极金属层和发射极金属层，栅极金属层用于实现栅极G的电极引出，发射极金属层用于实现发射极E的电极引出，背面金属层320用于实现集电极C的电极引出。可以理解地，图3示意性地示出了IGBT中各区域的相对位置关系。请参考图4，在实际生产中，晶圆背面工艺中形成的离子注入层310与产品晶圆的背面301之间有一定的距离，图中距离d1即为离子注入层310与产品晶圆的背面301之间的距离。

在步骤S201中，提供待处理的监测晶圆。

可选地，待处理的监测晶圆可以为对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆。

可以理解地，晶圆背面工艺包括晶圆减薄工艺。在实际生产中，需要对晶圆减薄工艺进行监测。通常采用控片晶圆，对其执行晶圆减薄工艺，检测此时控片晶圆的参数，以此实现对晶圆减薄工艺的稳定性的监测。在进行监测后，由于控片晶圆已经进行减薄，通常会做报废处理。本申请利用对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆作为待处理的监测晶圆，可以提高晶圆的利用率，节约成本。

可选地，晶圆减薄工艺包括化学机械研磨工艺。

在步骤S202中，对待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；背面工艺包括形成背面金属层，背面金属层与待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入待处理的监测晶圆的突刺结构；对待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同。

通过对待处理的监测晶圆执行与产品晶圆被执行的背面工艺部分或全部相同的背面工艺，使得背面金属层与待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入待处理的监测晶圆的突刺结构，便于在后续根据监测晶圆中的突刺结构直接对晶圆背面工艺进行监测，提高监测效率。在实际应用中，可以根据监测晶圆中的突刺结构检测结果及时调整晶圆背面工艺出现的问题，避免造成晶圆的浪费，节约生产成本。

可以理解地，对产品晶圆执行的背面工艺可以包括晶圆减薄工艺、离子注入工艺、激光退火工艺、晶圆清洗工艺和背面金属沉积工艺。通过离子注入工艺形成的离子注入层用于形成符合器件需要的PN结；通过激光退火工艺激活离子注入层，并且使得注入的离子向内扩散，改变离子注入层的深度；晶圆清洗工艺在每道工艺结束后执行，以避免前序工艺过程中的杂质对后序工艺造成影响；通过背面金属沉积工艺形成背面金属层。

在实际工艺中，离子注入层310具体可以为P+掺杂层。产品晶圆300例如为N型衬底，从而形成所需的PN结。

若对待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺全部相同，则可以使监测晶圆中形成突刺结构的条件与实际生产的产品晶圆中形成突刺结构的条件一致，从而可以通过对监测晶圆的突刺结构的形貌参数的检测，反映对产品晶圆执行的背面工艺是否满足预期要求。

若对待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同，由此可以使得在形成背面金属层的过程中形成突刺结构，便于后续通过对监测晶圆中的突刺结构，反映对产品晶圆执行的部分背面工艺是否满足预期要求，且在部分相同的情况下，可以对部分相同的背面工艺实现针对性监测。

可以理解地，产品晶圆在经过离子注入工艺后，其背面的粗糙度会发生变化，在实际应用中，可以通过原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）收集到产品晶圆在离子注入后的粗糙度条件，使待处理的监测晶圆的背面达到这样的粗糙度条件，而后通过背面金属沉积工艺，形成突刺结构。由此可以实现对工艺流程中除离子注入工艺之外的其他工艺的监测。

作为一种具体的实施方式，请参考图5，对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆，可以具体包括如下步骤：

S501：对待处理的监测晶圆执行减薄工艺；

S502：清洗待处理的监测晶圆；

S503：对待处理的监测晶圆执行离子注入工艺；

S504：清洗待处理的监测晶圆；

S505：对待处理的监测晶圆执行激光退火工艺；

S506：清洗待处理的监测晶圆；

S507：对待处理的监测晶圆执行背面金属沉积工艺，得到监测晶圆。

由此，可以通过对该监测晶圆中形成的突刺结构的形貌进行检测，反映减薄工艺、离子注入工艺、激光退火工艺、晶圆清洗工艺和背面金属沉积工艺是否满足预期要求。

请参考图6，在步骤S507中形成的监测晶圆，在去除背面金属层后，通过电子显微镜可以在晶圆表面观测到突刺结构，在2μm（即2000nm）比例尺下，观测到的多个突刺结构的宽度分别为278nm、325nm和389nm。

作为对比例，请参考图7，若使用全新的晶圆直接执行背面金属沉积工艺，在去除背面金属层后，在2μm比例尺下，无法在晶圆表面观测到突刺结构。

可选地，待处理的监测晶圆为Si晶圆，背面金属层的材料包括Al，突刺结构为Al-Si合金相中的突刺结构。可以理解地，在待处理的监测晶圆背面沉积完Al后，还包括一道热制程，由于Si与Al的溶解度不同，在热制程的温度的影响下会形成Al-Si合金相，在Al-Si合金相中形成有突刺结构，因此，监测晶圆中形成的突刺结构具体为Al-Si合金相中的突刺结构。

在步骤S203中，剥离背面金属层，暴露出突刺结构。

请参考图8和图9，在前述形成监测晶圆的过程中，在待处理的监测晶圆800与背面金属层320的接触处形成了刺入待处理的监测晶圆800的突刺结构410。通过去除背面金属层320，可以暴露出突刺结构410，便于后续对突刺结构410的形貌参数的检测。请参考图8，待处理的监测晶圆800中还可以包括缓冲层（请参考图中的N+区）、漂移区（请参考图中的N-区）可以理解地，图8示意性地示出了待处理的监测晶圆800中各区域的相对位置关系。请参考图9，在实际生产中，晶圆背面工艺中形成的离子注入层310与待处理的监测晶圆的背面802之间有一定的距离（请参考图中距离d）。

可选地，剥离背面金属层包括使用湿法工艺剥离背面金属层。

可选地，背面金属层的材料包括Al/Ti/NiV/Ag。

在背面金属为Al/Ti/NiV/Ag的具体实施方式中，剥离背面金属层的步骤可以具体为：

使用王水去除表层的NiV/Ag；

再使用HCl和H₂O₂去除Al/Ti。

在步骤S204中，检测突刺结构的形貌参数，将形貌参数与预设范围进行比较，根据比较结果判断对产品晶圆执行的至少部分背面工艺是否满足预期要求。

通过对突刺结构的形貌参数的检测，将形貌参数与预设范围进行比较，可以综合反应整个背面工艺环节的情况，避免只能监测到背面工艺中单个工艺的独立数据的情况，提高监测的准确性。

具体地，检测突刺结构的形貌参数，可以包括：通过电子显微镜检测突刺结构的形貌参数；其中，形貌参数包括以下至少之一：深度、宽度、密度。

可选地，电子显微镜包括以下至少之一：扫描电子显微镜、透射电子显微镜或聚焦离子束显微镜。

在实际应用中，通过电子显微镜检测突刺结构的形貌参数，具体可以为：通过扫描电子显微镜检测突刺结构的宽度和密度，通过聚焦离子束显微镜检测突刺结构的深度。可以理解地，在实际应用中，通过电子显微镜对突刺结构的形貌参数的检测方法可以有多种形式，上述的检测方法只是其中的一种具体示例。

可以理解地，在器件的制备过程中，晶圆与背面金属会形成欧姆接触，而器件的耐高压特性与接触电阻密切相关，通过降低接触电阻，能够增大器件的耐高压性能。在晶圆背面与背面金属层的接触处形成突刺结构，可以有效降低接触电阻，进而提高器件的耐高压性能。在制备过程中，晶圆表面的粗糙度会受到影响，突刺结构的形貌也会受到影响，由于突刺结构的深度往往可能只有几十纳米，如果接触界面粗糙度过大，超过了突刺结构的深度，就会导致突刺结构失效；如果突刺结构过深，与PN结相交，会造成短路，导致器件失效；若突刺结构的宽度、密度达不到标准，则无法形成理想的欧姆接触，达不到理想的典型效果。由此，通过将监测晶圆的突刺结构的形貌参数与预设范围进行比较，可以判断晶圆背面工艺的稳定性，进而在实际应用中，可以利用监测晶圆周期性地对晶圆背面工艺进行监测，根据监测情况及时调整晶圆背面工艺，避免制备不符合生产需求的晶圆，造成浪费。

可选地，形貌参数包括深度，将形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的深度与预设深度范围进行比较；对待处理的监测晶圆执行背面工艺，还包括：在形成背面金属层之前，对待处理的监测晶圆的背面进行离子注入，形成离子注入层；预设深度范围通过以下步骤确定：根据离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定所述预设深度范围。

在实际应用中，根据离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定预设深度范围，可以具体为：根据离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定预设深度范围的最大值。

在实际生产中，需通过在晶圆中注入离子形成离子注入层，以制备PN结，通过激光退火来激活离子注入层，使器件有效。

请参考图9，可以理解地，若突刺结构410的深度大于或等于离子注入层的下表面801与待处理的监测晶圆的背面802之间的距离d，则突刺结构410与离子注入层310相接，会对晶圆结构进行破环，使器件完全导通，导致器件失效。因此，根据离子注入层的下表面801与待处理的监测晶圆的背面802之间的距离d，可以确定预设深度范围的最大值。

在实际应用中，根据离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定预设深度范围，还可以包括：根据离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定预设深度范围的最小值；根据预设深度范围的最大值和预设深度范围的最小值确定预设深度范围。

可选地，预设深度范围的最小值为离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离的1/10倍。

在实际生产中，离子注入工艺会对晶圆表面粗糙度造成影响，进而影响突刺结构降低界面接触电阻的效果。若晶圆表面的粗糙度过大，超过了突刺结构的深度，就会导致突刺结构失效。

可选地，形貌参数包括宽度，将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的宽度与预设宽度范围进行比较；预设宽度范围通过以下步骤确定：对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆检测结果，确定预设宽度范围。

可以理解地，在实际生产中，产品晶圆在制备完成后需进行晶圆检测，以此判断产品晶圆是否达到了需要的电性效果。因此，通过对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆检测的结果，可以得到该晶圆检测结果下晶圆背面工艺中形成的突刺结构的预设宽度范围，若当前检测得到的宽度不符合预设宽度范围，则无法达到理想的欧姆接触，继而无法实现需要的电性效果。由此，在实际应用中，可以通过定期监控当前检测的宽度是否符合预设宽度范围，判断晶圆背面工艺是否满足预期要求。

可选地，若形貌参数为密度，将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的密度与预设密度范围进行比较；预设密度范围通过以下步骤确定：对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆检测结果，确定预设密度范围。

确定预设密度范围的原理与上述确定预设宽度范围的原理相似，因此在此不多赘述。

请参考图10和图11，作为一种具体的实施方式，根据离子注入层在位于晶圆背面300nm处，确认预设深度范围为30nm至300nm。根据晶圆检测结果，确定预设宽度范围为小于500nm；确定预设密度范围为，在2μm比例尺和20倍放大倍率的条件下，突刺结构需大于6个。本实施方式中，在300nm比例尺下，突刺结构的当前检测的宽度X为0.19447μm，即194.47nm，突刺结构的当前检测的深度Y为0.04366μm，即43.66nm，其符合预设深度范围；在2μm（即2000nm）比例尺下，检测到的多个突刺结构的宽度分别为175nm、183nm、222nm、254nm和325nm，其中最大宽度为325nm，符合预设宽度范围；在2μm（即2000nm）比例尺和20倍放大倍率的条件下，当前到的突刺结构为18个，其符合预设密度范围。由此，可以判断晶圆背面工艺是满足预期要求的。可以理解地，本实施方式中，突刺结构的形貌参数为深度、宽度和密度，综合这三种形貌参数的检测结果来判断晶圆背面工艺是否满足预期要求。在实际应用中，突刺结构的形貌参数可以为深度、宽度以及密度中的至少之一，对晶圆背面工艺情况的判断，并不局限于三种形貌参数的综合检测结果。

基于同样的发明构思，请参考图12，本申请实施例还提供了一种监测晶圆的制备方法，所述监测晶圆用于对晶圆背面工艺进行监测，所述方法包括：

S1201：提供待处理的监测晶圆，待处理的监测晶圆包括对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆；

S1202：对待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；背面工艺包括形成背面金属层，背面金属层与待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入待处理的监测晶圆的突刺结构；对待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同。

对晶圆减薄工艺进行监测中采用的控片晶圆，在使用后一般会做报废处理，本申请的监测晶圆的制备方法利用这样的控片晶圆来制备监测晶圆，可以提高晶圆利用率。通过监测晶圆对晶圆背面工艺进行监测，区别于CP检测，通过对监测晶圆的突刺结构的形貌的检测结果，可以直接反映晶圆背面工艺阶段的情况，提高检测效率，避免造成晶圆浪费，节约生产成本。

可选地，待处理的监测晶圆为Si晶圆，背面金属层的材料包括Al，突刺结构为Al-Si合金相中的突刺结构。可以理解地，在待处理的监测晶圆背面沉积完Al后，还包括一道热制程，由于Si与Al的溶解度不同，在热制程的温度的影响下会形成Al-Si合金相，在Al-Si合金相中形成有突刺结构，因此，监测晶圆中形成的突刺结构具体为Al-Si合金相中的突刺结构。

可选地，晶圆背面工艺用于制造半导体器件的集电极。其中，半导体器件例如为绝缘栅双极晶体管。

需要说明的是，本申请提供的晶圆背面工艺的监测方法实施例与监测晶圆的制备方法实施例属于同一构思；各实施例所记载的技术方案中各技术特征之间，在不冲突的情况下，可以任意组合。

应当理解，以上实施例均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本公开的范围的情况下，还可以在以上实施例的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施例的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本申请的另外的实施例。因此，上述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，不对本申请专利的保护范围进行限制。

Claims (10)

1.一种晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，包括：

提供待处理的监测晶圆；

对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；所述背面工艺包括形成背面金属层，所述背面金属层与所述待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入所述待处理的监测晶圆的突刺结构；对所述待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同；

剥离所述背面金属层，暴露出所述突刺结构；

检测所述突刺结构的形貌参数，将所述形貌参数与预设范围进行比较，根据比较结果判断对产品晶圆执行的至少部分所述背面工艺是否满足预期要求。

2.如权利要求1所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，所述待处理的监测晶圆包括对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆。

3.如权利要求1所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，所述待处理的监测晶圆为Si晶圆，所述背面金属层的材料包括Al，所述突刺结构为Al-Si合金相中的突刺结构。

4.如权利要求1所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，所述检测所述突刺结构的形貌参数，包括：通过电子显微镜检测所述突刺结构的形貌参数；其中，所述形貌参数包括以下至少之一：深度、宽度、密度。

5.如权利要求4所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，所述电子显微镜包括以下至少之一：扫描电子显微镜、透射电子显微镜、聚焦离子束显微镜。

6.如权利要求1所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，

所述形貌参数包括深度，所述将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的深度与预设深度范围进行比较；

所述对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，还包括：在形成背面金属层之前，对所述待处理的监测晶圆的背面进行离子注入，形成离子注入层；所述预设深度范围通过以下步骤确定：根据所述离子注入层的下表面与待处理的监测晶圆的背面之间的距离，确定所述预设深度范围。

7.如权利要求1所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，

所述形貌参数包括宽度，所述将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的宽度与预设宽度范围进行比较；所述预设宽度范围通过以下步骤确定：对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆测试结果，确定所述预设宽度范围；或者，

所述形貌参数包括密度，所述将所述形貌参数与预设范围进行比较，包括：将当前检测得到的密度与预设密度范围进行比较；所述预设密度范围通过以下步骤确定：对在先的部分产品晶圆进行晶圆测试，根据晶圆测试结果，确定所述预设密度范围。

8.如权利要求1所述的晶圆背面工艺的监测方法，其特征在于，所述晶圆背面工艺用于制造半导体器件的集电极，所述半导体器件包括绝缘栅双极晶体管。

9.一种监测晶圆的制备方法，所述监测晶圆用于对晶圆背面工艺进行监测，其特征在于，所述方法包括：

提供待处理的监测晶圆，所述待处理的监测晶圆包括对晶圆减薄工艺进行监测中所采用的控片晶圆；

对所述待处理的监测晶圆执行背面工艺，以得到监测晶圆；所述背面工艺包括形成背面金属层，所述背面金属层与所述待处理的监测晶圆的接触处形成有刺入所述待处理的监测晶圆的突刺结构；对所述待处理的监测晶圆执行的背面工艺与对产品晶圆执行的背面工艺部分或全部相同，且对于部分相同的情况，至少包括形成背面金属层在内的部分背面工艺相同。

10.如权利要求9所述的监测晶圆的制备方法，其特征在于，所述待处理的监测晶圆为Si晶圆，所述背面金属层的材料包括Al，所述突刺结构为Al-Si合金相中的突刺结构；

所述晶圆背面工艺用于制造半导体器件的集电极，所述半导体器件包括绝缘栅双极晶体管。