一种激光加工中晶圆片定位误差的量测方法技术

本发明专利技术公开了属于半导体制造技术范围的一种激光加工中晶圆片定位误差的量测方法。所述的方法，首先是设计半导体制造的版图，在版图设计完成，并制版之后，进入制造流程，制造这些微测试结构。除低浓度掺杂区外其他部分的工艺均同常规工艺然后采用相应制造工艺，其中含激光处理步骤，来制作出按不同位置分布的微测试结构，最后对微测试结构的电学特性进行测试。根据各测试结构不同的测量结果和已知的位置分布情况，即可判断得到激光加工中晶圆片定位的误差，从而为误差校正提供测试依据。本发明专利技术方法简便实用，无需借助于大型复杂仪器设备和额外的精确操作即可进行，可以与激光加工设备相结合，成为后者设备性能定期检测校准的标准化的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体制造技术范围，特别涉及。
技术介绍
激光已广泛用于半导体材料的加工处理，包括激光退火，激光辅助薄膜沉积，材料的激光再结晶生长，等多种多样的具体应用。由于激光束具有很强的相干性，光束往往是聚束的，不容易散开成为较大面积的光束；在另一方面，晶圆片尺寸又很大，因此激光光束对于衬底材料的作用，在目前技术条件下，不能以覆盖整个晶圆片的激光光场的方式来进行，只能是一个局部一个局部地进行。 通常采用的方式，是激光束相对于材料表面做扫描，步进，或者步进加扫描的平移移动，来实现逐行，或者逐场的加工处理。无论是逐行也好，逐场也好，总是存在着行之间，场之间的衔接问题。对于不良的衔接来说，存在着两类问题，一是衔接处两行或者两场有微小的重叠，则重叠区域尽管很小，但是考虑到集成电路中电子元器件的尺寸处于更小的量级，受到影响，被过量加工的元器件数量会有很多，这将直接影响集成电路加工质量。另一类问题是两行之间，两场之间存在微小的空隙，同样地，受此影响未被激光加工处理的电子元器件数量会有很多，加工质量同样不能保证。针对以上实践中的问题，一种有效的处理措施，是充分利用芯片之间的划片道宽度。具体地说，令扫描或者步进，严格地沿着芯片阵列的横向排列方向向左或者向右进行， 光束束斑的上下边沿，此处光强不均勻，加工效果无法保证，边沿的这一部分，令其落于芯片阵列间的划片道中，由此，可以回避扫描行之间，步进扫描的场之间的衔接不良的问题。 当扫描或者步进至晶圆片边缘后，激光光束下移一行(或者上移一行)，并掉头向相反的方向，继续其横向的扫描或者步进逐场前进。对于后者，如果采用步进方式一场一场地加工处理，则束斑的左右两个边沿，也都是落在芯片划片道内的。当要求扫描，或者步进扫描沿芯片阵列的方向，并且扫描束斑的边沿落于划片道内时，自然地，也就产生了晶圆片对准的问题。由于划片道宽度在几十微米的量级，此时晶圆片对准的要求并不是很高的，对准容差与划片道宽度同量级，在几十微米。举例来说，对准精度可以放宽至10微米或者更宽一些。进一步地，很多激光加工都要求进行衬底的预加热处理，对于此类要求衬底升温的晶圆片，其对准过程会受到一定的高温影响。温度较高时可到400 500度，乃至更高。 在高温情况下，晶圆片的热膨胀将难以忽略，此外较高的温度，以及较高温度下晶圆片整片的红外辐射背景，都可能对晶圆片的对准光路，对准信号处理带来很大的不良影响。所以一种较好的晶圆片对准策略是，采用与工艺腔相分离的，独立的对准结构来进行晶圆片的对准，对准后的晶圆片再由精密机械手送入到工艺腔片台之上，在那里再进行辅助性的加热升温。由于分离式的对准不涉及工艺高温，对准效果能够得到保障。采用分离式的对准，对准片台与工艺中用于形成激光光束扫描等动作的片台是两套独立装置，所以这两个片台各自定义的行进方向，还有坐标原点位置等都不尽相同，会产生系统性的误差。举例来说，对准片台按照自身的X(左右)方向去调整晶圆片的旋转量， 使得晶圆片上的芯片阵列的横向的划片道严格与对准片台X方向一致。当精密机械手将晶圆片放置到加工扫描片台上的时候，由于扫描片台的x(左右)行进方向，在一般情况下会与对准片台X方向相差一个尽管很小，但绝对存在的角度，因而晶圆片阵列的纵横方向，并不与加工片台所定义的x(左右)、Y(前后)方向完全平行。此外精密机械手的传片过程还会引入额外的位置差。这些都会造成晶圆片对准的系统性的误差。该系统误差，随整机组装、调试的精度不同而各机器不尽相同。为了校准位置差，在校准实施之前需要明确对准误差量值的大小，对此，本专利技术提出一种激光加工中晶圆片定位误差量测的方法。通过使用特殊设计的微测试结构和工艺过程，可以通过量测微测试结构的电学特性，来掌握晶圆片对准系统的定位误差量。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，其特征在于， 包括如下步骤1)首先确定选用测试结构的种类，设计半导体制造的版图，先将两个微测试结构组成一对，然后将一系列的微测试结构对组成一组；在同一组内，不同的微测试结构对，其中两个微测试结构之间的间距，是按一定的方向递增或者递减的；按位置坐标摆放，构成若干系列性的排布；这样的一定的尺寸决定了定位误差测量的分辨力，采用若干组不同分辨力的微测试结构组，间距的方向既沿横向也沿纵向，就构成了较为完整的测试版图，采用IC 制造技术在激光光束扫描区域的衬底上制造一系列的微小的测试结构；2)通过光刻定位的方法将测试结构按每两个组成上、下配对，并按照两个测试结构之间的距离从大到小按照一系列的坐标位置排布到晶圆片上的不同位置处；3)对晶圆片上的测试结构进行激光光束的扫描加工处理；4)测试所制作出的微测试结构的电学特性，判断出哪些微测试结构制作成功，哪些制作是不成功的；如果晶圆片不存在定位误差，则激光光束的加工是覆盖整个测试结构的，因而制作出完好的微测试结构；但是如果存在定位误差，则激光光束的加工可能只涉及测试结构的一个局部，因而制作出的微测试结构是不完善、不成功的；5)通过步骤4)对按坐标位置排布的系列测试结构电学特性的测量，定出激光加工中晶圆片定位误差的量值大小。所述微测试结构为电阻或晶体管。所述微测试结构是金属压焊块区通过接触孔与高浓度掺杂区相连，高浓度掺杂区再与低浓度掺杂区相连，其中高浓度掺杂区和低浓度掺杂区是同型的，即都是N型掺杂，或者都是P型掺杂。本专利技术的有益效果是，设计了特殊的微测试结构的版图及相关制造工艺，通过制作出按不同位置分布的微测试结构，以及对微测试结构的电学特性的测试，可以量测激光加工中晶圆片定位的误差，从而为误差校正提供测试依据。该方法简便实用，无需借助于大型复杂仪器设备和额外的精确操作即可进行，可以与激光加工设备相结合，成为后者设备性能定期点检校准的标准化的方法。 附图说明图1，图2为激光加工中量测晶圆片定位误差的电阻结构及其分布位置的示意图。图1和图2中，1.是金属及压焊块区域；2.是高浓度掺杂区；3.是低浓度掺杂区；4.是金属与掺杂区之间的接触孔；5.是在不同位置的微结构电阻；6.是激光光束扫描区域；7.是低掺杂区域的上沿；8.是低掺杂区域的下沿。具体实施例方式本专利技术的目的是提供。根据申请书前文所描述的技术思路，具体的实施方法，举例说明如下。举例说明一种具体的实施方案如下。首先在确定微测试结构之后，设计半导体制造的版图，在版图设计完成，并制版之后，进入制造流程，制造这些微测试结构。除低浓度掺杂区外其他部分的工艺均同常规工艺，特别地，高浓度掺杂区采用离子注入加退火的方式形成，退火采用常规的炉管高温退火。对于低浓度掺杂区，采用离子注入加激光退火的方式制作。图1所示的电阻微测试结构，在晶圆片上按图2所示的方式排布，因而可制作出一系列不同位置的微小电阻测试结构来。按图2方式排布的各电阻对，当一束激光光束6从左到右扫描，对低掺杂区3进行退火时，在晶圆片的定位相对于激光光束的扫描无误差时，扫描束与各电阻的位置情况，即如图2所示。如果晶圆片定位有误差，那么，会出现一对电阻中，上方电阻被退火，而下方电阻不能被退火的情况(或者反过来)，因而通过电阻值的测量，将能够了解定位误差的情况，具体进行如下说明。取图1所示的微测试结构，按照图2方式，在不同的位置摆放这些测试结构，从而构成整体的测试版图。测本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种激光加工中晶圆片定位误差的量测方法，其特征在于，包括如下步骤：１）首先确定选用测试结构的种类，设计半导体制造的版图，先将两个微测试结构组成一对，然后将一系列的微测试结构对组成一组；在同一组内，不同的微测试结构对，其中两个微测试结构之间的间距，是按一定的方向递增或者递减的；按位置坐标摆放，构成若干系列性的排布；这样的一定的尺寸决定了定位误差测量的分辨力，采用若干组不同分辨力的微测试结构组，间距的方向既沿横向也沿纵向，就构成了较为完整的测试版图，采用半导体制造技术在激光光束扫描区域的衬底上制造一系列的微小的测试结构；２）通过光刻定位的方法将测试结构按每两个组成上、下配对，并按照两个测试结构之间的距离从大到小按照一系列的坐标位置排布到晶圆片上的不同位置处；３）对晶圆片上的测试结构进行激光光束的扫描加工处理；４）测试所制作出的微测试结构的电学特性，判断出哪些微测试结构制作成功，哪些制作是不成功的；如果晶圆片不存在定位误差，则激光光束的加工是覆盖整个测试结构的，因而制作出完好的微测试结构；但是如果存在定位误差，则激光光束的加工可能只涉及测试结构的一个局部，因而制作出的微测试结构是不完善、不成功的；５）通过步骤４）对按坐标位置排布的系列测试结构电学特性的测量，定出激光加工中晶圆片定位误差的量值大小。...

【技术特征摘要】
1.一种激光加工中晶圆片定位误差的量测方法，其特征在于，包括如下步骤1)首先确定选用测试结构的种类，设计半导体制造的版图，先将两个微测试结构组成一对，然后将一系列的微测试结构对组成一组；在同一组内，不同的微测试结构对，其中两个微测试结构之间的间距，是按一定的方向递增或者递减的；按位置坐标摆放，构成若干系列性的排布；这样的一定的尺寸决定了定位误差测量的分辨力，采用若干组不同分辨力的微测试结构组，间距的方向既沿横向也沿纵向，就构成了较为完整的测试版图，采用半导体制造技术在激光光束扫描区域的衬底上制造一系列的微小的测试结构；2)通过光刻定位的方法将测试结构按每两个组成上、下配对，并按照两个测试结构之间的距离从大到小按照一系列的坐标位置排布到晶圆片上的不同位置处；3)对晶圆片上的测试结构进行激光光束的扫描加工处理；4)测...

【专利技术属性】
技术研发人员：严利人，周卫，刘朋，窦维治，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11