半导体衬底及其生产工艺制造技术

本发明专利技术提供一种包括半导体层３的半导体衬底，半导体层３形成在支撑衬底１上，半导体层和支撑衬底之间插入绝缘层３，其中在半导体层表面区域以外的区域内形成标记；以及还提供半导体衬底的生产工艺。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
半导体衬底及其生产工艺本专利技术涉及在半导体存储器、微处理器和系统LSI这样的半导体集成电路生产中使用的半导体衬底及其生产工艺。特别地，本专利技术涉及上面有半导体衬底识别标志或类似物的半导体衬底及其生产工艺。半导体衬底包括镜片(mirror-wafer)和外延片，镜片是通过切晶碇生产的盘形衬底，具有至少一个抛光面；外延片由镜片和形成在镜片上的半晶质的半导体层构成。另一方面，人们普遍知道在绝缘体或具有绝缘层的衬底上形成单晶半导体层的SOI技术。该产品称为绝缘体上外延硅或绝缘体上半导体。由此形成的半导体衬底称为SOI衬底或SOI晶片。以下是生产SOI衬底的三种典型工艺：(1)SIMOX工艺(离子注氧隔离)，通过氧离子注入到Si单晶衬底中形成SiO2。(2)智能切割工艺，包括以下步骤：将氢离子注入Si单晶衬底中，键合另一个衬底，对其进行热处理从而生长成形成在离子注入层中的微泡，分离Si单晶衬底。通过这种工艺生产的SOI衬底称为Unibond。其详细描述公开在日本专利申请公开No.5-211128及其相应的USP5,374,564中。该工艺的改进是已知的，它包括以下步骤：通过氢等离子体将氢离子注入Si单晶衬底中，在其上键合另一个衬底，将高压氮气施加到键合的衬底的侧壁上，从而分离离子注入层上的Si单晶衬底。(3)SOI衬底生产的再一个工艺是将多孔体上形成的多孔半导体层转移到另一个衬底上。由于半导体层能通过外延生长形成在多孔体上，所以据知该工艺能提供最高质量的SOI衬底。特定的例子公开在日本专利No.2,608,351及其相应的USP5,371,037、日本专利申请公开No.7-302889及其相应的USP5,856,229、以及日本专利No.2.877,800及其相应的EP0,867,917中。这些专利和申请中所示的工艺是有利的，因为-->SOI层的厚度是均匀的，晶体缺陷密度容易降低，SOI层的表面具有良好平滑性，生产设备价格低廉，能用一个设备生产从几百埃到约10μm这样一个大范围的SOI膜厚度，等等。当晶片通过半导体集成电路装置的生产步骤(装置步骤)时，最好一个一个单独标识晶片。晶片标识在管理个体晶片的步骤历史方面是高度有效的，在故障分析、步骤优化、生产控制等方面得到利用。镜片的标识能利用通过激光束在晶片表面上形成的标记来实现。图18示出了激光标记后的晶片横截面。用激光束照射的晶片表面区域熔融，变成凹部，通过熔融从凹部弹出的晶片材料以图18所示的外轮山(somma)形固化在凹部周边上。例如，在将功率220mW的激光以点状应用到硅片表面上的情况下，变形区域最大直径X1的范围从0.04mm到0.05mm，中心处凹部直径X2的范围从0.02mm到0.03mm，凹部深度Y1的范围从2μm到3μm，凸部的高度Y2的范围从0.5μm到1.0μm。这些尺寸的变化取决于激光功率。实际上，激光束以脉冲形式施加，形成很多局部叠加或独立的点，从而描绘出一个标记。形成外轮山的晶片材料可以是隐式的。可能通过调节激光功率、激光频率或激光射点数形成没有外轮山的标记。有外轮山的浅标记可以用低功率的激光形成。大功率激光通过将散射或扩散将形成外轮山的材料形成没有外轮山的深标记。镜片上的标记通常由大约10个字母数字混合编制的字符组成，表示每个镜片的特定ID号。这是SEMI国际标准所规定的常规方法。假定这种激光标记方法用于Si镜片，SEMI标准中还规定了标记位置。图19是上面形成有标记的镜片21的顶视图，图20是在标记处和标记周围镜片21的截面图。例如，在图19所示的8-英寸晶片中，有向上放置的槽口12，用晶片的中心100作为x-y坐标的原点(0,0)，以上提及的标准规定标记4应当形成在X范围从-9.25到+9.25mm、Y范围从+93.7到+96.5mm的标记区域24内，即在矩形区域24内，高度L2为2.8mm，长度L1为18.5mm。-->如果将该标准应用到SOI晶片上，标记范围达到绝缘层上半导体层(SOI层)的表面区域。图21是上面形成有标记的SOI晶片的顶视图。图22是在标记处和标记周围的截面图。Si镜片的激光输出能级和激光的其他条件规定为不造成粒子飞溅。所以，在根据以上SEMI标准的SOI晶片上的标记中，在一些情况下产生粒子且点直径改变，原因是其多层结构和SiO2蓄热层的动作。在深度标记的情况下，点直径的变化更为严重。图23示意性地示出了这种状态。例如，在激光束投射到SOI层厚100到200nm的SOI晶片上的情况下，埋入的厚100到200nm的绝缘层的激光照射条件与图18的情况相同，内凸部的直径X1约为0.045mm，凹部的直径X2约为0.04mm，内凸部和外凸部之间的距离X3的范围从0.02到0.03mm，凹部的深度Y1的范围从2.5到3.0μm，内凸部的高度Y2的范围从1.0到1.5μm，外凸部的高度Y3的范围从0.8到1.5μm。顺便提及，凹部的深度Y1和高度Y2和Y3以近似值表示。如图23所示，在SOI层表面上的标记格式中，人们观察到构成标记字符的凹部变陡(bold)，粒子25溅落在字符周围。不造成粒子飞溅的条件取决于SOI层结构和各层的厚度，因此设置条件是复杂且繁重的。而且，当激光具有较低输出能级时，阻碍了粒子飞溅，由激光照射形成的凹部深度变得更小，从而致使读取标记很困难。本专利技术的目的是提供一种半导体衬底，所述半导体衬底具有可读标记，能容易地进行标记而不会造成溅落粒子的沉积，以及提供一种生产半导体衬底的工艺。根据本专利技术的一个方面，提供一种具有半导体层的半导体衬底，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入绝缘层，其中标记形成在非半导体层表面区域的一个区域上。根据本专利技术的另一个方面，提供一种具有半导体层的半导体衬底的生产工艺，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入绝缘层，所述工艺包括在非半导体层表面区域的一个区域上形成-->标记的步骤。根据本专利技术的再一个方面，提供一种具有半导体层的半导体衬底，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入至少一层，其中标记形成在非半导体层表面区域的一个区域上。根据本专利技术的再一个方面，提供一种具有半导体层的半导体衬底的生产工艺，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入至少一层，所述工艺包括在非半导体层表面区域的一个区域上形成标记的步骤。图1是根据本专利技术一个实施例所述的部分半导体衬底的顶视图。图2是根据本专利技术一个实施例所述的部分半导体衬底的截面图。图3是根据本专利技术一个实施例所述的另一种半导体衬底一部分的顶视图。图4是根据本专利技术一个实施例所述的另一种半导体衬底一部分的截面图。图5是根据本专利技术一个实施例所述的部分半导体衬底的顶视图。图6是根据本专利技术一个实施例所述的部分半导体衬底的截面图。图7是根据本专利技术一个实施例所述的部分键合衬底的截面图。图8A、8B、8C、8D、8E和8F是解释根据本专利技术一个实施例所述的半导体衬底生产步骤的截面图。图9是根据本专利技术一个实施例所述的半导体衬底生产步骤的流程图。图10是根据本专利技术一个实施例所述的半导体衬底生产步骤的流程图。图11是根据本专利技术一个实施例所述的半导体衬底生产步骤的流程图。图12是根据本专利技术一个实施例所述的半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含半导体层的半导体衬底，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入绝缘层，其中标记形成在半导体层表面区域以外的区域上。

【技术特征摘要】
JP 2000-1-7 001478/20001．一种包含半导体层的半导体衬底，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入绝缘层，其中标记形成在半导体层表面区域以外的区域上。2．根据权利要求1的半导体衬底，其中标记是从数字、字符、符号和条形码组成的组中选择的至少一个。3．根据权利要求1的半导体衬底，其中将被标记的区域是不存在半导体层的支撑衬底的周边区域。4．根据权利要求3的半导体衬底，其中周边区域的外部边界线是支撑衬底的外周边缘，周边区域的内部边界线在从支撑衬底外周边缘向内1mm或1mm以上的位置上。5．根据权利要求1的半导体衬底，其中将被标记的区域是支撑衬底的内部区域，那里半导体层局部不存在。6．根据权利要求1的半导体衬底，其中将被标记的区域在支撑衬底的背面侧。7．根据权利要求1的半导体衬底，其中标记形成在槽口或定位平面附近。8．根据权利要求1的半导体衬底，其中标记通过生成凹部和/或凸部形成。9．根据权利要求1的半导体衬底，其中标记通过激光形成。10．根据权利要求1的半导体衬底，其中标记通过雕刻表面形成。11．根据权利要求1的半导体衬底，其中半导体衬底是SOI衬底。12．根据权利要求11的半导体衬底，其中SOI衬底是键合SOI衬底。13．根据权利要求12的半导体衬底，其中键合SOI衬底具有在通过注入氢和/或惰性气体形成的离子注入层处分离的半导体层。14．根据权利要求12的半导体衬底，其中键合的SOI衬底具有通过将形成在多孔材料上的无孔半导体层转移到支撑衬底上形成的半导体层。15．根据权利要求11的半导体衬底，其中SOI衬底具有通过注入氧和/或氮离子以及热处理而形成的绝缘层。16．一种包含半导体层的半导体衬底生产工艺，半导体层形成在支撑衬底上，半导体层和支撑衬底之间插入绝缘层，所述工艺包括在半导体层表面区域以外的区域上形成标记的步骤。17．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中从数字、字符、符号和条形码组成的组中选择至少一个作为标记。18．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中将被标记的区域是不存在半导体层的支撑衬底的周边区域。19．根据权利要求18的半导体衬底生产工艺，其中周边区域的外部边界线是支撑衬底的外周边缘，周边区域的内部边界线在从支撑衬底外周边缘向内1mm或1mm以上的位置上。20．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中将被标记的区域是半导体层局部不存在的支撑衬底的内部区域。21．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中将被标记的区域是支撑衬底的背面侧。22．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中在槽口或定位平面附近形成标记。23．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中通过生成凹部和凸部形成标记。24．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中通过激光形成标记。25．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中通过雕刻表面形成标记。26．根据权利要求16的半导体衬底生产工艺，其中半导体衬底是SOI衬底。27．根据权利要求26的半导体衬底生产工艺，其中SOI衬底是键合SOI衬底。28．根据权利要求27的半导体衬底生产工艺，其中键合SOI衬底的形成是这样的：将氢和/或惰性气体离子注入第一衬底中，将第一衬底键合到作为支撑衬底的第二衬底上，在通过离子注入形成的分离层处从第二衬底上分离第一衬底。29．根据权利要求28的半导体衬底生产工艺，其中第一衬底具有通过外延生长形成的半导体层。30．根据权利要求28的半导体衬底生产工艺，还包含通过氢退火和/或抛光平滑分离衬底表面的步骤。31．根据权利要求27的半导体衬底生产工艺，其中键合SOI衬底具有通过将形成在多孔材料上的无孔半导体层转移到支撑衬底上形成的半导体层。32．根据权利要求31的半导体衬底生产工艺，其中进一步通过除去多孔层并随后通过氢退火和/或抛光平滑半导体层的表面来形成键合SOI衬底。33．根据权利要求31的半导体衬底生产工艺，还包含除去转移的半导体层的周边部分的步骤。34．根据权利要求31的半导体衬底生产工艺，其中除去多孔材料包括在一层多孔材料处分离键合SOI衬底...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂口清文，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]