CN102543675B - 玻璃衬底的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种玻璃衬底的处理方法，包括：提供玻璃衬底，所述玻璃衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于进行半导体工艺，所述第一表面和第二表面之间为侧面；在所述玻璃衬底的第二表面和靠近所述第二表面的部分侧面形成不透明的导电层；利用半导体设备对所述形成有不透明的导电层的玻璃衬底的第一表面进行半导体工艺；在所述半导体工艺完成后，去除所述玻璃衬底的第二表面和部分侧面的导电层。在没有增加半导体设备的成本的前提下，本发明解决了透明的玻璃衬底无法被部分半导体设备的传输装置传输的问题，实现了传输装置的光学感应器和/或电子式夹具能够感应和传输玻璃衬底，实现了利用玻璃衬底制作器件。

Description

玻璃衬底的处理方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种玻璃衬底的处理方法。
背景技术
近年来，RRAM由于其具有结构简单以及与现代半导体CMOS工艺匹配性优异等特点，逐渐成为了新一代非挥发性存储器的研究热点。在RRAM材料的研究过程中，人们逐渐发现了多种材料体系具有作为RRAM的应用潜力，主要包括：稀土锰氧化硅材料、过度金属钙钛矿型结构材料、二元过渡金属氧化硅材料、有机高分子半导体材料以及一些硫化物材料等。目前，二元过渡金属氧化硅的研究主要有NiO、TiOx、CuxO、Cu-MoOx、ZnO、Mg-ZnO、Co-Zno、Mn-ZnO、Fe2O3、ZrO2等。
由于二元过渡金属氧化物材料一般具有较大的光学带隙(＞3ev)，因此，在可见光范围内具有较好的透过率。因此，如果选用透明电极衬底，将可能实现全透明的RRAM存储单元，并且可能集成于未来可视电子器件中。这种全透明RRAM器件并不是取代现有的以半导体材质为衬底的电极器件，而是为未来的可视电子器件提供一种新的概念和趋势，在透明电子器件领域将有可能得到广泛应用。
利用二元过渡金属氧化硅材料制作RRAM需要以透明的玻璃材质为衬底，在所述衬底上依次制备“电极层/二元过渡金属氧化物层/电极层”，以在玻璃衬底上形成三明治结构的RRAM存储单元，所述电极层具有良好的导电层(电阻率在10-5～10-4欧姆/厘米)，所述二元过渡金属氧化物过渡薄膜具有良好的电阻转变性能，且所述RRAM具有良好的可见光的透光性。
在公开号为CN 101533890A的中国专利申请中还可以发现更多关于现有的RRAM的信息。
由于制作所述RRAM利用的玻璃衬底为透明材质且所述玻璃衬底不导电，而由于现有的半导体设备的传输装置仅可以识别不透明的半导体衬底或导电的半导体衬底，对于透明的且不导电的玻璃衬底，现有的半导体设备的传输装置无法识别，也无法将所述玻璃衬底传输至对应的工艺腔室中进行相关的光刻、薄膜、扩散和刻蚀工艺，也无法利用所述玻璃衬底制作RRAM。
发明内容
本发明解决的问题是提供了一种玻璃衬底的处理方法，在不改变现有的半导体设备的传输装置的前提下使得半导体设备的传输装置能够识别所述玻璃衬底，在不增加半导体设备成本的前提下，实现了利用玻璃衬底进行半导体工艺。
为解决上述问题，本发明提供一种玻璃衬底的处理方法，包括：
提供玻璃衬底，所述玻璃衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于进行半导体工艺，所述第一表面和第二表面之间为侧面；
在所述玻璃衬底的第二表面和靠近所述第二表面的部分侧面形成不透明的导电层；
利用半导体设备对所述形成有不透明的导电层的玻璃衬底的第一表面进行半导体工艺；
在所述半导体工艺完成后，去除所述玻璃衬底的第二表面和部分侧面的导电层。
可选地，所述不透明的导电层的材质为半导体材质，所述半导体材质为多晶硅、掺杂多晶硅。
可选地，所述多晶硅利用炉管制作，所述炉管的传输设备感应器为机械感应器，且所述传输设备的夹具为机械式夹具。
可选地，制作所述多晶硅时，所述炉管的温度范围小于500摄氏度。
可选地于，所述掺杂多晶硅的掺杂杂质为磷元素、氟元素、硼元素或砷元素，所述掺杂多晶硅利用原位掺杂工艺制作。
可选地，所述第二表面的不透明的导电层的厚度范围为所述玻璃衬底厚度的0.3～1.3倍。
可选地，所述靠近所述第二表面的部分侧面的不透明的导电层的厚度为所述玻璃衬底厚度的0.1～0.7倍。
可选地，所述导电层的去除方法为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺利用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液进行。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明在玻璃衬底的第二表面和靠近所述第二表面的部分侧面形成不透明的导电层，由于设置了不透明的导电层，该玻璃衬底能够被光学感应器和电子式夹具夹持，因此，使得所述导电层能够在设置了光学感应器和/或电子式夹具作为传输装置的一部分的半导体设备能够传输所述玻璃衬底，使得所述玻璃衬底能够在所述半导体衬底中进行工艺，由于本发明没有对半导体设备的传输装置进行改造，因此，本发明实现了在没有增加半导体设备的成本的前提下对玻璃衬底进行半导体工艺；
进一步优化地，所述不透明的导电层的材质为半导体材质，所述半导体材质为多晶硅、掺杂多晶硅，与利用金属制作不透明的导电层相比，减小了金属层对所述玻璃衬底金属污染，防止所述金属离子扩散至玻璃衬底内，破坏最终制作的器件的性能。
附图说明
图1是本发明的玻璃衬底的处理方法流程示意图；
图2～图4是本发明一个实施例的玻璃衬底的处理方法结构示意图。
具体实施方式
由于制作所述RRAM利用的玻璃衬底为透明材质且所述玻璃衬底不导电，而由于现有的半导体设备的传输装置仅可以识别不透明的半导体衬底或导电的半导体衬底，对于透明的且不导电的玻璃衬底，现有的半导体设备的传输装置无法识别，也无法将所述玻璃衬底传输至对应的工艺腔室中进行相关的光刻、薄膜、扩散和刻蚀工艺，也无法利用所述玻璃衬底制作RRAM。
为了说明上述问题，下面将对现有的半导体设备的传输装置传输衬底的原理进行说明。具体地，衬底通常放置于片架(cassette)中，而片架放置于半导体设备的衬底暂存台(wafer buffer)，通过半导体设备的传输装置将衬底从片架中取出，放置到半导体设备的工艺腔室中，在工艺完毕后，所述传输装置将衬底放回片架的原来的位置。所述半导体设备的传输装置包括：感应器(sensor)、夹具(chuck)和机械手臂(mechnical robot)。所述感应器用于确定衬底所在的位置，所述夹具在感应器确定衬底的位置后，在机械手臂的作用下运动至片架的对应位置，将衬底从对应的位置取出，并在机械手臂的作用下运动至所述设备的工艺腔室中，所述夹具分为机械式夹具(mechnicalchuck)和电子式夹具(Electrical chuck，E-chuk)两种，其中机械式夹具由于利用机械摩擦力夹持衬底的，因此机械夹具可以夹持任何衬底，包括透明衬底、不透明衬底、导电衬底和绝缘衬底，而电子式夹具利用静电力夹持衬底的，因此电子式夹具尽可以夹持导电的衬底，而无法夹持绝缘衬底(例如玻璃衬底)。
所述感应器包括光学感应器和机械感应器。其中所述光学感应器利用光信号，扫描衬底，通过反射光信号确定衬底在片架中的位置，由于利用反射光信号确定衬底的位置，因此，所述光学感应器仅能够扫描和识别不透明的衬底，对于透明的玻璃衬底，所述光学感应器无法扫描和识别；所述机械感应器通常利用设置在机械夹具上的感应器来感应衬底，因此机械式感应器可以对各种衬底(包括透明衬底、不透明衬底、导电衬底和绝缘衬底进行感应)。
现有的半导体设备中，进行不同工艺的半导体衬底的传输装置各不相同，部分半导体设备(例如进行多晶硅衬底的炉管设备)可以感应和传输各种衬底，包括透明衬底、不透明衬底、导电衬底和绝缘衬底，所述部分半导体设备通常利用机械式感应器、机械式夹具和机械手臂作为传输装置的一部分)，因此，所述半导体设备可以对玻璃衬底进行相关的半导体工艺。而另一部分半导体设备(例如进行导电层沉积的物理气相沉积设备、溅射设设备、离子注入设备等)，其可能由于利用光学感应器而无法感应玻璃衬底或利用电子式夹具而无法夹持玻璃衬底，使得所述另一部分半导体设备无法对玻璃衬底进行相关的工艺。
发明人考虑对所述另一部分半导体衬底的传输装置进行改造，所述改造包括：将光学感应器改造为机械感应器；将电子式夹具改造为电子式夹具。但是上述改造涉及的多种半导体设备，成本巨大，如果不改造，则无法利用所述另一部分半导体衬底进行相关的半导体工艺。
为了解决上述问题，发明人提出一种对玻璃衬底的处理方法，在不改变现有的半导体设备的传输装置的前提下使得半导体设备的传输装置能够识别所述玻璃衬底，在不增加半导体设备成本的前提下，实现了利用玻璃衬底进行半导体工艺。
请结合图1所述的本发明的玻璃衬底预处理的方法流程示意图，所述方法包括：
步骤S1，提供玻璃衬底，所述玻璃衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于进行半导体工艺，所述第一表面和第二表面之间为侧面；
步骤S2，在所述玻璃衬底的第二表面和靠近所述第二表面的部分侧面形成不透明的导电层；
步骤S3，利用半导体设备对所述形成有不透明的导电层的玻璃衬底的第一表面进行半导体工艺；
步骤S4，在所述半导体工艺完成后，去除所述玻璃衬底的第二表面和部分侧面的导电层。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。为了更好的说明本发明的技术方案，请结合图2～图4所示的本发明一个实施例的玻璃衬底的处理方法结构示意图。
首先，请参考图2，提供玻璃衬底100，所述玻璃衬底100具有相对设置的第一表面101和第二表面102，所述第一表面用101于进行半导体工艺，所述第一表面101和第二表面102之间为侧面。所述半导体工艺包括光刻、薄膜、刻蚀和扩散，不同的光刻工艺利用不同的半导体设备进行。
然后，请继续参考图2，形成包围所述玻璃衬底100的第一表面101、第二表面102和所述第一表面101和第二表面102之间的侧面的导电层200，所述导电层200的材质为不透明材质。所述导电层200用于使得所述玻璃衬底100能够被电子式夹具和光学感应器感应，使得所述玻璃衬底100能够在各种半导体设备中工艺。
作为一个实施例，所述导电层的材质为多晶硅，所述多晶硅利用炉管制作。由于炉管的传输设备感应器为机械感应器，且所述传输设备的夹具为机械式夹具，因此，所述炉管的传输设备可以传输所述玻璃衬底100，从而可以利用炉管在所述玻璃衬底100的第一表面101、第二表面102和所述第一表面101和第二表面102之间的侧面形成导电层200。为了防止形成所述多晶硅时，所述玻璃衬底100融化，所述炉管的温度不宜过高，所述温度应小于500摄氏度。
作为本发明的又一实施例，所述导电层200的材质可以为掺杂多晶硅，所述掺杂多晶硅的掺杂杂质为磷元素、氟元素、硼元素或砷元素，所述掺杂多晶硅利用原位掺杂工艺制作，所述原位掺杂在炉管中进行。所述炉管的传输装置为机械感应器，且所述传输设备的夹具为机械式夹具，因此，所述炉管的传输设备可以传输所述玻璃衬底100，从而可以利用炉管在所述玻璃衬底100的第一表面101、第二表面102和所述第一表面101和第二表面102之间的侧面形成导电层200。为了防止形成所述掺杂多晶硅时，所述玻璃衬底100融化，所述炉管的温度不宜过高，所述温度应小于500摄氏度。所述掺杂多晶硅的导电性比未掺杂的多晶硅的导电性好，从而更加有利于增大电子式夹具夹持所述玻璃衬底100的夹持力。
然后，请参考图3，去除位于所述第一表面101和靠近第一表面101的所述侧面上的部分导电层，保留位于所述第二表面102和靠近所述第二表面102的部分导电层200。其中所述第二表面102的不透明的导电层200的厚度范围为所述玻璃衬底100厚度的0.3～1.3倍，优选为所述玻璃衬底100厚度的0.3～0.7倍，以保证所述玻璃衬底200能够被光学感应器所感应；所述靠近所述第二表面102的部分侧面的不透明的导电层200的厚度为所述玻璃衬底100厚度的0.1～0.7倍，优选为所述玻璃衬底100厚度的0.2～0.5倍，以保证所述玻璃衬底100能够被电子式夹具加持时的稳定性和可靠性。
接着，利用半导体设备对所述形成有不透明的导电层200的玻璃衬底100的第一表面101进行半导体工艺。所述半导体工艺包括：光刻、刻蚀、薄膜和扩散工艺，每一半导体工艺具有对应的半导体设备，由于在玻璃衬底100的第二表面102和靠近所述第二表面102的侧面设置了不透明的导电层200，从而各种类型的半导体设备的传输设备的夹具(包括电子式夹具和机械式夹具)和感应器(包括光学感应器和机械感应器)均可以夹持和感应所述玻璃衬底100，从而所述玻璃衬底100可以在各种半导体设备中进行半导体工艺。
在所述玻璃衬底100上进行的半导体工艺与现有技术相同，本领域技术人员可以根据玻璃衬底100上要形成的器件进行具体的设置，例如所述玻璃衬底100上可以制作RRAM，所述半导体工艺作为本领域技术人员的公知技术，在此不做详细的说明。
最后，请参考图4，在所述半导体工艺完成后，去除所述玻璃衬底100的第二表面102和部分侧面的导电层。所述导电层的去除方法为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺利用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液进行。
综上，本发明在玻璃衬底的第二表面和靠近所述第二表面的部分侧面形成不透明的导电层，由于设置了不透明的导电层，该玻璃衬底能够被光学感应器和电子式夹具夹持，因此，使得所述导电层能够在设置了光学感应器和/或电子式夹具作为传输装置的一部分的半导体设备能够传输所述玻璃衬底，使得所述玻璃衬底能够在所述半导体衬底中进行工艺，由于本发明没有对半导体设备的传输装置进行改造，因此，本发明实现了在没有增加半导体设备的成本的前提下对玻璃衬底进行半导体工艺；
进一步优化地，所述不透明的导电层的材质为半导体材质，所述半导体材质为多晶硅、掺杂多晶硅，与利用金属制作不透明的导电层相比，减小了金属层对所述玻璃衬底金属污染，防止所述金属离子扩散至玻璃衬底内，破坏最终制作的器件的性能。
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。

Claims (6)

1.一种玻璃衬底的处理方法，其特征在于，包括：
提供玻璃衬底，所述玻璃衬底具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面用于进行半导体工艺，所述第一表面和第二表面之间为侧面；
在所述玻璃衬底的第二表面和靠近所述第二表面的部分侧面形成不透明的导电层，所述导电层用于使得所述玻璃衬底能够被电子式夹具和光学感应器感应，使得玻璃衬底能够在半导体设备中进行工艺；
所述第二表面的不透明的导电层的厚度范围为所述玻璃衬底厚度的0.3～1.3倍；
所述靠近所述第二表面的部分侧面的不透明的导电层的厚度为所述玻璃衬底厚度的0.1～0.7倍；
利用半导体设备对所述形成有不透明的导电层的玻璃衬底的第一表面进行半导体工艺；
在所述半导体工艺完成后，去除所述玻璃衬底的第二表面和部分侧面的导电层。
2.如权利要求1所述的玻璃衬底的处理方法，其特征在于，所述不透明的导电层的材质为半导体材质，所述半导体材质为多晶硅、掺杂多晶硅。
3.如权利要求2所述的玻璃衬底的处理方法，其特征在于，所述多晶硅利用炉管制作，所述炉管的传输设备感应器为机械感应器，且所述传输设备的夹具为机械式夹具。
4.如权利要求3所述的玻璃衬底的处理方法，其特征在于，制作所述多晶硅时，所述炉管的温度范围小于500摄氏度。
5.如权利要求2所述的玻璃衬底的处理方法，其特征在于，所述掺杂多晶硅的掺杂杂质为磷元素、氟元素、硼元素或砷元素，所述掺杂多晶硅利用原位掺杂工艺制作。
6.如权利要求1所述的玻璃衬底的处理方法，其特征在于，所述导电层的去除方法为湿法刻蚀工艺，所述湿法刻蚀工艺利用磷酸、醋酸和硝酸的混合溶液进行。
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