一种用于半导体生产的激光抛光-检测一体化工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种用于半导体生产的激光抛光

【技术实现步骤摘要】
一种用于半导体生产的激光抛光
‑
检测一体化工艺


[0001]本专利技术属于半导体器件制造
，特别是涉及一种用于半导体生产的激光抛光
‑
检测一体化工艺
。

技术介绍

[0002]在当下，随着新能源汽车
、5G、
人工智能
、
物联网等新兴产业的崛起发展，产生了巨大的半导体产品需求，为半导体材料企业发展提供了广阔的市场空间
。
半导体抛光作为半导体制造过程中非常重要的一步，能够去除半导体晶圆表面存在的缺陷，如氧化层
、
凸起
、
凹陷
、
杂质等，提高晶圆的质量和可靠性
。
同时，因为半导体器件制造需要高度精密的加工，晶圆表面的平整度与光洁度对器件性能影响很大，而抛光则可以使晶圆表面变得更加平整光洁，进而保证器件性能稳定
。
因此，对半导体进行抛光处理在半导体生产制作过程中变得更加不可或缺了
。
[0003]目前常用于抛光效果检测的方法有：
a.
通过表面粗糙度仪测量晶圆表面的粗糙度
、
平坦度
、
表面轮廓等参数，从而评估抛光效果的好坏
。b.
利用光学显微镜对晶圆表面进行高分辨率的显微观察，检测表面缺陷
、
氧化层
、
污染物等
。c.
使用扫描电子显微镜对晶圆表面进行高分辨率的显微观察，检测表面缺陷
、r/>杂质等
。d.
借助原子力显微镜对晶圆表面进行纳米级别的显微观察，检测表面粗糙度
、
平坦度等参数
。
但是需要注意的是，以上检测方法操作较为复杂
、
流程繁琐
、
价格昂贵，并不适合用于工业生产应用中
。
而且在全球“缺芯”的背景下，半导体芯片生产效率的提高迫在眉睫，因而抛光检测作为生产流程的一部分，也需要缩短检测时长，提高检测效率
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对当下半导体抛光与检测效率低下的问题，提出了一种用于半导体生产的激光抛光
‑
检测一体化工艺
。
本专利技术通过测量多个满足抛光指标的半导体样品的反射激光，构建激光反射光束强度与直径数据库，测量并检查待测半导体的反射光强度和直径是否符合数据库，从而判断半导体抛光是否合格及抛光流程是否结束，进而实现半导体抛光检测效率的提高，并降低成本
。
[0005]一种用于半导体生产的激光抛光
‑
检测一体化工艺，包括以下步骤：
[0006]步骤一：将激光器和激光采集分析装置安装在指定位置，满足抛光指标的半导体则固定在平台上的样品指定位置；
[0007]步骤二：设定合适的激光功率和聚焦光斑直径，打开激光器，使激光照射半导体表面，利用激光采集分析装置测量半导体表面反射光束的直径与强度，记录光束强度
、
直径数据；
[0008]步骤三：对多个满足抛光指标的半导体进行步骤二的操作，整理这些半导体的反射激光光束直径与强度数据，构建相关数据库；
[0009]步骤四：在样品凹槽处放置待抛光的半导体，调整激光参数对半导体进行抛光处
理；
[0010]步骤五：调节平台角度，改变激光功率与聚焦直径，使激光照射抛光后的半导体表面，通过激光采集分析装置测量反射光束的直径与强度；
[0011]步骤六：查验数据库，判断测量的反射光直径
、
强度是否在数据库的范围内，进而确定半导体是否达到抛光指标；
[0012]步骤七：若满足半导体的抛光指标，则将样品移出工作区，结束流程；若未达到半导体的抛光要求，则返回步骤四继续抛光处理
。
[0013]所述的用于激光抛光
、
检测的激光器是一个总体范畴，包括并不限于气体激光器
(
含准分子
)、
液体激光器
(
含染料
)、
固态激光器
(
含固体
、
半导体
、
光纤
、
混合
)
等
。
[0014]所述的激光采集分析装置并非是指某一具体装置，而是由众多采集
、
分析激光的仪器所构成的装置
。
[0015]所述的用于激光抛光检测的平台是通过调整平台夹层中的支撑架高度来实现角度从0°
到
90
°
的调节，优选的平台调节角度为
45
°
；平台上存在的凹槽是用来固定样品并防止倾斜平台的过程中半导体样品发生滑落
。
[0016]所述的激光检测方法是根据光学现象和几何光学理论来实现的，其检测流程构成一个抛光反馈调节模块
。
[0017]所述的激光抛光的特征在于：激光功率为
0.1
～
3000W
，扫描速度为
10
～
3000mm/s
，扫描间距为2～
1500
μ
m
，激光聚焦光斑为
0.1
～
2000
μ
m。
[0018]所述的激光检测的特征在于：激光功率为
0.1
～
60W
，聚焦光斑为
60
～
500
μ
m。
[0019]所述的半导体种类主要是第三代
、
第四代难加工硬脆材料，例如碳化硅
(SiC)、
氮化镓
(GaN)、
氧化锌
(ZnO)、
金刚石
、
氮化铝
(AlN)、
氧化镓
(Ga2O3)
和钻石等材料
。
[0020]所述的抛光后的半导体表面粗糙度
≤0.35nm
，仍存在着一定的粗糙度，所以在检测时激光会发生漫反射，进而使采集到的反射光强度略低于入射光强度
。
[0021]所述的半导体在激光抛光后
、
检测前需要进行清洗，以去除干扰检测结果的杂质
。
[0022]相对于其他，本专利技术一种用于半导体生产的激光抛光
‑
检测一体化工艺，其优点在于：
[0023](1)
基于光学现象和几何光学理论与抛光后的半导体表面光洁度很高，在激光照射时易发生反射现象，从而实现将抛光指标转化为反射光强度与直径的数据，进而提高检测的效率，降低检测成本；
[0024](2)
在激光抛光半导体时，激光检测方法作为抛光流程中的一个反馈模块，根据反射光强度与直径数据库判断是否满足抛光指标，是则抛光结束，否则继续抛光，可以实现抛光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于半导体生产的激光抛光
‑
检测一体化工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将激光器和激光采集分析装置安装在指定位置，满足抛光指标的半导体则固定在平台上的指定凹槽位置；步骤二：设定合适的激光功率和聚焦直径，打开激光器，使激光照射半导体表面，利用激光采集分析装置测量半导体表面反射光束的直径与强度，记录光束强度
、
直径数据；步骤三：对多个满足抛光指标的半导体进行步骤二的操作，整理这些半导体的反射激光光束直径与强度数据，构建相关数据库；步骤四：在平台凹槽处放置待抛光的半导体，调整激光参数对半导体进行抛光处理；步骤五：调节平台角度，改变激光功率和聚焦光斑直径，使激光照射抛光后的半导体表面，通过激光采集分析装置测量反射光束的直径与强度；步骤六：查验数据库，判断测量的反射光直径
、
强度是否在数据库的范围内，进而确定半导体是否达到抛光指标；步骤七：若满足半导体的抛光指标，则将样品移出工作区，结束流程；若未达到半导体的抛光要求，则返回步骤四继续抛光处理
。2.
根据权利要求1所述的用于激光抛光
、
检测的激光器是一个总体范畴，包括并不限于气体激光器
(
含准分子
)、
液体激光器
(
含染料
)、
固态激光器
(
含固体
、
半导体
、
光纤
、
混合
)
等
。3.
根据权利要求1所述的激光采集分析装置并非仅指某一具体装置，也可以指由众多采集
、
分析激光的仪器所构成的装置
。4.
根据权利要求1所述的用于激光抛光检测的平台是通过调整平台夹层中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：管迎春，周运龙，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：