专利名称：晶圆控片重复利用的方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种晶圆控片重复利用的方法。
背景技术：
半导体器件在晶圆的表面形成，随着半导体制造技术的飞速发展，对于晶圆的需求量也与日俱增。由于晶圆是由硅砂拉制而成，其制造过程相当复杂，耗时长，因此晶圆的造价闻昂。现有技术中，形成半导体器件时，需要在晶圆表面经过多个工艺步骤。若是其中任何一个工艺步骤的调整控制不当，则会使得形成的半导体器件出现质量问题，导致晶圆的报废。因此，在实际的生产线中，每当一个工艺步骤的各参数调整完成，会采用此工艺步骤对晶圆控片(monitor wafer)进行测试,经检测分析证实此工艺步骤能正确地形成半导体器件。例如，在进行沉积工艺前，为使得沉积的薄膜厚度和均等度符合半导体器件的要求， 或者沉积工艺中所产生的颗粒是否在允许范围内，会先在晶圆控片上沉积所述薄膜，待确认正确后才将薄膜形成在实际要用来制造半导体器件的晶圆上。然而，由于半导体器件对于晶圆控片的要求很高，现有技术中的晶圆控片仅能使用一次。因此，对于半导体器件的生产厂家而言，现有技术的晶圆控片的成本较高。公开号为“CN1466170A”的申请文件，公开了一种可重复使用的晶圆控片及其形成方法，采用在晶圆控片表面形成两层保护层，随后去除所述两层保护层的方法，达到反复使用晶圆控片的目的。但此种方法形成工艺复杂。
发明内容
本发明的实施例解决的问题是提供一种可以重复利用晶圆控片的方法。为解决上述问题，本发明的实施例公开了一种晶圆控片重复利用的方法，包括提供利用过的晶圆控片，所述利用过的晶圆控片表面形成有外延层；去除所述外延层；在去除所述外延层后，采用低温氧化工艺氧化所述利用过的晶圆控片表面形成保护层；去除所述保护层，形成新的晶圆控片。可选地，所述低温氧化生长工艺的温度为300 600°C，通入的气体为02。可选地，所述低温氧化生长工艺中通入的气体还包括H2。可选地，所述保护层的材料为二氧化硅。可选地，所述保护层的厚度为5 100 A。可选地，所述外延层的材料为Si、SiGe、SiGeB、SiC中的一种或多种组合。可选地，所述去除所述外延层的方法为化学机械抛光，所述化学机械抛光采用的研磨浆料包括二氧化硅和氧化剂，所述化学机械抛光的抛光速率为50 100转/分。可选地，所述去除所述保护层的方法为湿法蚀刻。
可选地，所述湿法蚀刻采用的化学试剂为氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液中HF H2O的比值为I : 500 I : 100。与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点本发明实施例先采用化学机械抛光的方法去除利用过的晶圆控片表面的外延层，然后在低温条件下，在所述利用过的晶圆控片内形成氧化薄膜作为保护层，由于是在低温条件下进行，所述氧化薄膜的厚度均匀一致，对晶圆控片表面的应力趋于一致，不会损坏后续形成的新的晶圆控片。
图I是本发明实施例的晶圆控片重复利用的方法的流程示意图；图2 图5是本发明一实施例的晶圆控片重复利用的方法的剖面结构的过程示意图。
具体实施例方式由背景技术可知，现有的晶圆控片在使用过一次之后即被废弃，大大提高了半导体器件生产厂家的成本，造成了资源的浪费。本发明实施例的发明人为了降低半导体器件生产厂家的成本，于是考虑将利用过的晶圆控片回收，进行一些工艺处理，使得所述晶圆控片恢复到被利用以前的状态。经过深入研究后，本发明实施例的发明人发现，采用去除利用过的晶圆控片表面的外延层，然后在晶圆控片内形成氧化薄膜，最后去除氧化薄膜的方法，可以达到重复利用晶圆控片的目的。但是如果在形成氧化薄膜的过程中，氧化薄膜的厚度不均匀或是氧化薄膜存在一些凹凸不 平的缺陷，所述氧化薄膜会对晶圆控片的不同部位产生不同的应力，所述不同的应力则会影响到后续形成的新的晶圆控片的质量，甚至使晶圆控片产生裂纹，从而报废。本发明实施例的发明人经过进一步研究后发现，在低温条件下形成的氧化薄膜的厚度均匀一致，所述厚度均匀一致的氧化薄膜对晶圆控片各个部位的应力相等，不会影响到后续形成新的晶圆控片的质量。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参考图1，本发明的实施例提供了一种晶圆控片重复利用的方法，包括步骤S101，提供利用过的晶圆控片，所述利用过的晶圆控片表面形成有外延层；步骤S103,去除所述外延层；步骤S105，在去除所述外延层后，采用低温氧化工艺氧化所述利用过的晶圆控片表面形成保护层；步骤S107，去除所述保护层，形成新的晶圆控片。
接下来，结合具体实施例，对本发明实施例的晶圆控片重复利用的方法作进一步说明。图2 图5示出了本发明实施例的晶圆控片重复利用的方法的剖面结构的过程示意图。执行步骤S101，请参考图2，提供利用过的晶圆控片200，所述利用过的晶圆控片200表面形成有外延层201。
所述利用过的晶圆控片200指的是在半导体器件的生产过程中，为了监测每一工艺步骤，在每一工艺步骤的各个参数调试完成之后，采用此工艺步骤对晶圆控片(monitor wafer)进行测试后的晶圆控片。例如，在本发明的实施例中，为了测试某一化学气相沉积工艺的各个参数选择的是否恰当，在这些参数调试完成后，为保证后续形成的半导体器件的质量，需要采用这些工艺参数在晶圆控片表面沉积外延层，然后检测所述外延层的质量、厚度等。所述表面沉积有外延层的晶圆控片即为利用过的晶圆控片200。所述外延层201形成在所述利用过的晶圆控片200表面；所述外延层201为一层或多层堆栈的结构；所述外延层201的材料为Si、SiGe, SiGeB, SiC中的一种或多种组合；所述外延层201的形成工艺包括沉积工艺、离子注入工艺、蚀刻工艺中的一种或多种组合。在本发明的实施例中，所述外延层201的形成工艺为化学气相沉积工艺，所述外延层201为SiGe薄膜。执行步骤S103，请参考图3，去除所述外延层。去除所述外延层的方法为化学机械抛光的方法。在本发明的实施例中，化学机械抛光所述外延层采用的研磨浆料包括二氧化硅和氧化剂；所述化学机械抛光的抛光速率为50 100转/分。当去除完所述外延层，暴露出所述利用过的晶圆控片表面后，停止化学机械抛光。执行步骤S105，请参考图4，在去除所述外延层后，采用低温氧化工艺氧化所述利用过的晶圆控片200表面形成保护层203。考虑到生产半导体器件时，对于形成的新的晶圆控片的质量要求较高，单纯的化学机械抛光后，所述利用过的晶圆控片200表面还存在一些划痕或其他缺陷(未图示)，例如发生形变或形成雾状缺陷(haze)等。又由于监测用的晶圆控片对于其表面存在的颗粒、雾状缺陷，以及形成的新的晶圆控片的形变程度都有一定的要求，所述化学机械抛光后的晶圆控片并不能直接作为新的测试用晶圆控片。因此还需要对所述利用过的晶圆控片200作进一步的工艺处理，在所述利用过的晶圆控片200内形成保护层203，用于后续去除所述利用过的晶圆控片200表面的缺陷。本发明实施例的发明人经过研究后发现，采用在所述利用过的晶圆控片200内形成保护层203，然后去除所述保护层203的方法，可以消除所述利用过的晶圆控片200表面内的划痕或其他缺陷。并且当保护层203的厚度均匀一致时，所述保护层203的表面平整，保护层203对于利用过的晶圆控片201各个部位的应力相等，后续形成的新的晶圆控片质量较好；当保护层203的厚度不均匀时，所述保护层203的表面凹凸不平，保护层203对于利用过的晶圆控片201各个部位的应力不同，容易在利用过的晶圆控片201内产生裂纹，使得后续形成的新的晶圆控片的质量较差甚至报废。本发明实施例的发明人经过进一步研究后发现，在低温条件下形成的保护层203的厚度均匀一致，而当温度较高时，形成的保护层203的厚度不均匀，还会存在一些其他的缺陷，例如表面凹凸不平等。因此，所述保护层203在低温条件下形成，可以使得后续形成的新的晶圆控片质量较好。在本发明的实施例中，所述保护层203的形成工艺为低温氧化生长工艺，所述保护层203的材料为二氧化硅。具体地形成所述保护层203的温度为300 600°C，通入的气体为O2。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，所述低温氧化生长工艺时通入的气体还可以包括H2,以提高氧化薄膜的生长速率。并且考虑到保护层203的厚度与能否有效的修复晶圆控片的表面、以及后续去除所述保护层203的时间有关，本发明实施例的发明人，经过反复的实验后发现，当所述保护层203的厚度小于5 A时，后续过程中并不能完全去除所述利用过的晶圆控片200内的缺陷，例如划痕，因此后续形成的新的晶圆控片表面会存在一些问题，例如划痕，不能满足监测用晶圆控片的要求；当所述保护层203的厚度太大，大于100A时，则后续去除保护层203·的时间过长，不利于提高生产效率。因此，通常所述保护层203的厚度为5 100A。在本发明的实施例中，所述保护层203的厚度为100 K执行步骤S107，请参考图5，去除所述保护层，形成新的晶圆控片210。考虑到监测用的新的晶圆控片210表面质量的要求较高，去除所述保护层采用各向同性的湿法蚀刻。所述湿法蚀刻采用的化学试剂为氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液中HF H2O的比值为I : 500 I : 100。为了完全去除保护层，所述湿法刻蚀为过刻蚀，即在去除所述保护层后，还应继续刻蚀一部分晶圆控片，所述湿法刻蚀的时间至少为去除保护层所需时间的
I.5倍。在本发明的实施例中，采用HF H2O的比值为I : 200的氢氟酸溶液，去除厚度为100 A的保护层需要10分钟，为保证完全去除所述保护层，因此湿法蚀刻的时间至少为15分钟。上述步骤执行完成之后，形成了新的晶圆控片，所述新的晶圆控片的表面的颗粒(particle)的个数小于20,所述颗粒指的是直径大于O. 12um的杂质、灰尘等；且所述新的晶圆控片的表面的雾状缺陷小于O. I ;且所述新的晶圆控片的发生形变的曲率半径小于lOum，能够满足监测用晶圆控片的要求。综上，本发明实施例先采用化学机械抛光的方法去除利用过的晶圆控片表面的外延层，然后在低温条件下，在所述晶圆控片表面形成氧化薄膜，由于是在低温条件下进行，所述氧化薄膜的厚度均匀一致，对晶圆控片表面的应力趋于一致，不会损坏后续形成的新的晶圆控片。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种晶圆控片重复利用的方法，包括 提供利用过的晶圆控片，所述利用过的晶圆控片表面形成有外延层； 其特征在于，还包括 去除所述外延层； 在去除所述外延层后，采用低温氧化工艺氧化所述利用过的晶圆控片表面形成保护层； 去除所述保护层，形成新的晶圆控片。
2.如权利要求I所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述低温氧化生长工艺的温度为300 600°C，通入的气体为O2。
3.如权利要求2所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述低温氧化生长工艺中通入的气体还包括H2。
4.如权利要求I所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述保护层的材料为二氧化硅。
5.如权利要求I所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述保护层的厚度为5-100A。
6.如权利要求I所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述外延层的材料为Si、SiGe, SiGeB, SiC中的一种或多种组合。
7.如权利要求I所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述去除所述外延层的方法为化学机械抛光，所述化学机械抛光采用的研磨浆料包括二氧化硅和氧化剂，所述化学机械抛光的抛光速率为50 100转/分。
8.如权利要求I所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述去除所述保护层的方法为湿法蚀刻。
9.如权利要求8所述的晶圆控片重复利用的方法，其特征在于，所述湿法蚀刻采用的化学试剂为氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液中HF H2O的比值为I : 500 I : 100。
全文摘要
本发明的实施例提供了一种晶圆控片重复利用的方法，包括提供利用过的晶圆控片，所述利用过的晶圆控片表面形成有外延层；去除所述外延层；在去除所述外延层后，在低温条件下形成覆盖所述晶圆控片的保护层；去除所述保护层，形成新的晶圆控片。本发明实施例的晶圆控片重复利用的方法，晶圆控片可以重复利用多次，降低了半导体器件生产厂家的成本。
文档编号H01L21/02GK102789965SQ20111012635
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月16日 优先权日2011年5月16日
发明者三重野文健, 涂火金 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司