CN102054665A - 外延基片处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种外延基片处理方法，包括：提供外延片，所述外延片包括上表面和下表面，所述外延片的下表面形成有晶点；在所述外延片的上表面形成保护层；去除所述外延片下表面的晶点；去除所述保护层。本发明处理后的外延片，外延片的背面没有晶点，并且具有比较高的平坦度，且本发明提供的外延片处理方法能够与标准半导体工艺结合，不需要额外的设备和特殊的工艺。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种外延片处理方法。
背景技术
外延片是半导体元件产品制造的基础，外延片广泛应用于互补金属氧化物半导体(CMOS)产品的制作中，并被半导体制造商用于制造不可恢复器件，包括生产微处理器和逻辑芯片以及存储器应用方面的闪速存储器和动态随机存取存储器(DRAM)。
目前，半导体片中，外延片占总数的1/3。从提高硅集成电路的速度和集成度考虑，制备高质量的外延片是其中的关键之一，在例如公开号为101165225的中国专利申请中还能发现更多关于形成外延片的相关信息。
现有制备外延片的工艺主要以三氯氢硅为反应源，参考图1，具体工艺步骤包括：
步骤S101，提供片，对所述片进行表面处理，所述处理工艺可以是采用氟化氢稀释液去除二氧化硅；
步骤S102，将上述处理过的片放置于制备外延层设备，在所述片的表面形成外延层。
所述形成外延层的具体工艺包括：反应腔室压力0.1大气压至0.5大气压，反应温度为900摄氏度至1100摄氏度，SiH2Cl2流量为1升/分钟至5升/分钟，HCl流量为30升/分钟至80升/分钟。
但是由于现有形成外延片的工艺通常会选用HCl，而所述片的背面通常是一层氧化层，由于片生产厂商不同或者是不同批次生产的片，背面的氧化层通常并不均一，在形成外延层的过程中，HCl比较容易接触到片的背面，在片背面形成晶点(nodule)，所述形成有晶点的外延片在后续光刻工艺中无法很好的吸附在光刻机的平台表面，导致光刻聚焦不良，影响产品良率。
发明内容
本发明解决的技术问题是去除形成在外延片背面的晶点。
为解决上述问题，本发明提供了外延片处理方法，包括：提供外延片，所述外延片包括上表面和下表面，所述外延片的下表面形成有晶点；在所述外延片的上表面形成保护层；去除所述外延片下表面的晶点；去除所述保护层。
可选的，所述外延片为采用HCl工艺在底面带有氧化层的半导体衬底的部分表面增加一外延层而形成的。
可选的，所述晶点是在外延片进行HCl工艺时产生的。
可选的，所述保护层是单一覆层结构或者是两层或者两层以上堆叠结构。
可选的，所述保护层为形成在所述外延片的上表面的单一光刻胶层。
可选的，所述保护层结构包括形成在所述外延片的上表面的氧化层和形成在氧化层表面的光刻胶层。
可选的，所述保护层厚度为500纳米至5微米。
可选的，去除所述晶点的具体工艺为：将所述形成有保护层的外延片放置于一平台表面，所述外延片的下表面朝上，采用刀片沿顺时针方向刮除晶点。
可选的，去除所述晶点的具体工艺为：将所述形成有保护层的外延片放置于一平台表面，所述外延片的下表面朝上，采用研磨设备去除晶点。
可选的，去除保护层的具体工艺为：腔体压力为50毫托至100毫托，射频功率为300瓦至500瓦，O2流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟250标准立方厘米，N2流量为每分钟20标准立方厘米至每分钟40标准立方厘米，CO流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟90标准立方厘米。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明处理后的外延片，外延片的背面没有晶点，并且具有比较高的平坦度，且本发明提供的外延片处理方法能够与标准半导体工艺结合，不需要额外的设备和特殊的工艺。
附图说明
通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是现有的外延片形成步骤示意图；
图2是本发明提供的外延片处理方法流程图；
图3至图6是本发明提供的外延片处理方法过程示意图。
具体实施方式
由背景技术可知，采用现有工艺形成的外延片的背面通常会形成有晶点(nodule)，所述形成有晶点的外延片在后续光刻工艺中无法很好的吸附在光刻机的平台表面，导致光刻聚焦不良，影响产品良率。对于背面有晶点的外延片业界尚无有效的处理方法，存在晶点的外延片绝大多数都是报废处理。
为此，本发明的发明人提出一种先进的外延片处理方法，包括：提供外延片，所述外延片包括上表面和下表面，所述外延片的下表面形成有晶点；在所述外延片的上表面形成保护层；去除所述外延片下表面的晶点；去除所述保护层。
可选的，所述外延片为采用HCl工艺在底面带有氧化层的半导体衬底的部分表面增加一外延层而形成的。
可选的，所述晶点是在外延片进行HCl工艺时产生的。
可选的，所述保护层是单一覆层结构或者是两层或者两层以上堆叠结构。
可选的，所述保护层为形成在所述外延片的上表面的单一光刻胶层。
可选的，所述保护层结构包括形成在所述外延片的上表面的氧化层和形成在氧化层表面的光刻胶层。
可选的，所述保护层厚度为500纳米至5微米。
可选的，去除所述晶点的具体工艺为：将所述形成有保护层的外延片放置于一平台表面，所述外延片的下表面朝上，采用刀片沿顺时针方向刮除晶点。
可选的，去除所述晶点的具体工艺为：将所述形成有保护层的外延片放置于一平台表面，所述外延片的下表面朝上，采用研磨设备去除晶点。
可选的，去除保护层的具体工艺为：腔体压力为50毫托至100毫托，射频功率为300瓦至500瓦，O2流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟250标准立方厘米，N2流量为每分钟20标准立方厘米至每分钟40标准立方厘米，CO流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟90标准立方厘米。
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现方式做详细的说明。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。
图2是本发明外延片处理方法的一实施例的流程示意图，图3至图6为本发明外延片处理方法的一实施例的过程示意图。下面结合图2至图6对本发明的外延片处理方法进行说明。
执行步骤S201，提供外延片100，具体请参考图3，所述外延片100具有上表面I和下表面II；所述外延片100包括半导体衬底102，形成在半导体衬底102表面的外延层110，所述外延片100还包括形成在下表面II的氧化层130，所述氧化层130为外延片100暴露在外界环境中，外延片100表面的硅原子与外界环境中的氧原子结合自然氧化形成的。
所述半导体衬底102可以是N型硅衬底或者是P型硅衬底，所述半导体衬底102可以是4英寸、6英寸、8英寸、12英寸直径或者其他规格范围的半导体衬底，所述半导体衬底102可以通过向半导体衬底制备厂商购买得到。
所述外延片100可以是现有工艺形成的外延片，具体可以是在半导体衬底上采用HCl工艺在半导体衬底表面形成外延层110的外延片100，具体形成步骤在这里不再赘述，由背景技术可知，在现有的技术条件下，由于采用的半导体衬底102是由不同半导体衬底制备厂商生产或者是不同批次生产的衬底，半导体衬底102通常并不均一，而现有工艺形成外延层110通常会采用HCl工艺，具体为：采用HCl工艺在半导体衬底的部分表面形成一层外延层。
在形成外延层的过程中，HCl比较容易接触到衬底的背面，在外延片100的下表面II形成晶点101(nodule)，所述晶点101形成在外延片100并会穿透氧化层130。
现有技术会直接采用形成有晶点101的外延片100，但是所述形成有晶点101的外延片100在后续光刻工艺中无法很好的吸附在光刻机的平台表面，导致光刻聚焦不良，影响产品良率。
为此，本发明的发明人经过大量的实验，提供了一种改进的外延片处理方法。
执行步骤S202，参考图4，在所述外延片110的上表面I形成保护层120。
所述保护层120用于保护外延片100表面的外延层110，避免在外延片处理中污染或者损伤外延层110，使得外延片100报废。
所述保护层120可以为单一覆层或者是两层或者两层以上的堆叠结构，所述保护层120材料可以选用光刻胶、聚合物、氧化硅或者氮化硅，所述保护层120的厚度为500纳米至5微米。
在一实施例中，所述保护层120为单一覆层，以光刻胶层为例，在所述外延片110的上表面I形成光刻胶层，用以保护外延层110。
所述形成光刻胶的保护层120的具体工艺包括：在外延层110上表面I采用涂胶机旋涂一层光刻胶层，所述光刻胶层厚度为500纳米至5微米，对所述光刻胶层选用坚膜设备进行坚膜，所述坚膜工艺用以提高保护层120的保护外延层110的效果。
在另一实施例中，所述保护层120包括形成在所述外延片100的上表面I的氧化层和形成在氧化层表面的光刻胶层，在本实施例中，所述氧化层能够保护外延层110的晶格结构不受破坏，并且能够避免所述外延片在后续工艺中出现多晶白雾现象，光刻胶层能够保护所述外延片100的外延层110不受后续外延层处理工艺误伤。
参考图5，如步骤S203所述，去除所述外延片100下表面II的晶点101。
在本步骤中，将所述外延片100倒置于一放有无尘纸的平台上，使所述外延片100的下表面II朝上，采用刀片沿顺时针方向刮除晶点101，需要特别指出的是，所述晶点101在外延片100下表面II的边缘要反复多次刮除，以提高晶点101的去除效率。
另外，在其他实施例中，可以采用化学去除法或者研磨去除法来去除外延片100下表面II的晶点101，例如，将所述形成有保护层120的外延片100放置于一平台表面，所述外延片100的下表面II朝上，采用研磨设备去除晶点101。
参考图6，如步骤S204所述，去除保护层120。
所述去除保护层120可以根据保护层120材料的不同选取不同的去除工艺。
在一实施例中，以保护层120材料为光刻胶或者聚合物为例，以灰化法去除保护层120为例，做示范性说明。
所述灰化法去除保护层120的具体工艺包括：腔体压力为50毫托至100毫托，射频功率为300瓦至500瓦，O2流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟250标准立方厘米，N2流量为每分钟20标准立方厘米至每分钟40标准立方厘米，CO流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟90标准立方厘米，直至去除保护层120。
需要特别指出的是，在本发明中选用了光刻胶作用保护层120，所述工艺可以与半导体标准工艺结合，不需要额外的设备和特殊的工艺。
在另一实施例中，当所述保护层120为形成在所述外延片100的上表面I的氧化层和形成在氧化层表面的光刻胶层时，可以先采用去除光刻胶层的工艺去除光刻胶，然后采用化学机械抛光去除、等离子体刻蚀去除或者化学试剂腐蚀去除氧化层，直至暴露出外延层110。
本发明提供了一种外延片处理方法，本发明处理后的外延片100，外延片100的下表面没有晶点101，并且具有比较高的平坦度，且本发明提供的外延片处理方法能够与标准半导体工艺结合，不需要额外的设备和特殊的工艺。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (10)
1.一种外延片处理方法，其特征在于，包括：
提供外延片，所述外延片包括上表面和下表面，所述外延片的下表面形成有晶点；
在所述外延片的上表面形成保护层；
去除所述外延片下表面的晶点；
去除所述保护层。
2.如权利要求1所述的外延片处理方法，其特征在于，所述外延片为采用HCl工艺在底面带有氧化层的半导体衬底的部分表面增加一外延层而形成的。
3.如权利要求2所述的外延片处理方法，其特征在于，所述晶点是在外延片进行HCl工艺时产生的。
4.如权利要求1所述的外延片处理方法，其特征在于，所述保护层是单一覆层结构或者是两层或者两层以上堆叠结构。
5.如权利要求4所述的外延片处理方法，其特征在于，所述保护层为形成在所述外延片的上表面的单一光刻胶层。
6.如权利要求4所述的外延片处理方法，其特征在于，所述保护层结构包括形成在所述外延片的上表面的氧化层和形成在氧化层表面的光刻胶层。
7.如权利要求1所述的外延片处理方法，其特征在于，所述保护层厚度为500纳米至5微米。
8.如权利要求1所述的外延片处理方法，其特征在于，去除所述晶点的具体工艺为：将所述形成有保护层的外延片放置于一平台表面，所述外延片的下表面朝上，采用刀片沿顺时针方向刮除晶点。
9.如权利要求1所述的外延片处理方法，其特征在于，去除所述晶点的具体工艺为：将所述形成有保护层的外延片放置于一平台表面，所述外延片的下表面朝上，采用研磨设备去除晶点。
10.如权利要求1所述的外延片处理方法，其特征在于，去除保护层的具体工艺为：腔体压力为50毫托至100毫托，射频功率为300瓦至500瓦，O2流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟250标准立方厘米，N2流量为每分钟20标准立方厘米至每分钟40标准立方厘米，CO流量为每分钟50标准立方厘米至每分钟90标准立方厘米。
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