CN103545169A - 防止晶圆翘曲变形的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防止晶圆翘曲变形的方法，包括以下步骤：步骤一，在晶圆上沉积氧化层并涂布光刻胶；步骤二，对光刻胶进行曝光、显影，暴露出晶圆划片槽区域上方的氧化层；步骤三，进行离子注入，离子穿过划片槽区域上方的氧化层，注入到硅片；步骤四，去除光刻胶和氧化层；步骤五，对经过离子注入的晶圆进行高温退火工艺，使所注入的离子在划片槽内均匀分布，并修复硅的表面损伤。本发明在进行各种工艺之前对可能会发生翘曲变形的晶圆进行处理，能够有效防止后续工艺过程中晶圆发生翘曲变形，防止由于晶圆翘曲造成的产品良率下降，甚至停机、掉片的现象发生，能够降低成本，提高生产效率。

Description

防止晶圆翘曲变形的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体晶圆的制造方法，具体涉及一种防止晶圆翘曲变形的方法。
背景技术
大规模集成电路和大功率电力电子器件的制造所使用的晶圆直径一般都比较大(直径为150mm以上)，容易在热氧化、扩散等高温工艺过程中产生比较严重的硅片翘曲变形现象，为硅片的吸附和光刻工艺带来困难。具体来说，宏观上硅片由于变形无法吸附而报废；微观上硅片局部区域的变形会对光刻造成无法补偿修正的对准偏移，使器件的成品率和性能受到很大的影响。
众所周知，硅晶体在710℃左右的半熔点以上就会产生塑性变形。而半导体制造中的热氧化和扩散工艺温度都远高于710℃，甚至达到1000℃以上。由塑性变形引起的硅片翘曲变形的原因很多，与高温处理过程中的装片方法、热处理温度和升降温速度都有关系。高温下的硅片会因本身的重力或温度梯度、降温方式产生的热应力引起位错在滑移面滑移，晶体中的少量位错和高温处理过程中产生的大量位错的滑移和运动造成了硅片的塑性变形。在硅材料方面，硅片在高温下的抗变形能力与硅片的常温机械强度、硅片的厚度及表面加工工艺，即面损伤状况密切相关：硅片常温机械强度越高，高温下的变形越小，薄硅片更容易发生翘曲变形，表面受损伤越小，抗变形能力越强。研究还发现，硅片的机械强度与硅中的氧氮杂质的含量和形态有关，氧与硅形成的络合物集团对位错有钉扎作用，使位错的滑移和运动受阻，难以滑移形成形变，因此一定的氧含量可以提高硅片的机械强度和高温抗翘曲变形能力。虽然提高硅片生产中的氧含量，可以增强硅片的高温抗翘曲变形能力，但是，氧会导致PN结漏电流增加，增大MOS器件的漏电流，因此，半导体制造中对硅片中氧的含量有严格控制，一般要求在24PPM以下。
综上所述，目前还没有能够完全解决半导体制造中硅片在高温工艺中的翘曲和变形问题的方法。而近年来应变硅技术的引入，使得翘曲的后果变得更加严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种防止晶圆翘曲变形的方法，它可以防止晶圆发生翘曲变形。
为解决上述技术问题，本发明防止晶圆翘曲变形的方法的技术解决方案为，包括以下步骤：
步骤一，在晶圆上沉积氧化层并涂布光刻胶；
所述晶圆直径为150mm以上。
晶圆为可能会发生翘曲变形的晶圆；判断晶圆是否会发生翘曲变形的方法为：对晶圆实施高温工艺步骤后，采用光刻套刻机台进行测量或翘曲度测量设备进行测量。
步骤二，对光刻胶进行曝光、显影，暴露出晶圆划片槽区域上方的氧化层；
所暴露的划片槽区域是划片槽的一部分；或者是整个划片槽。
步骤三，进行离子注入，离子穿过划片槽区域上方的氧化层，注入到硅片；
注入离子的类型是氧离子、氮离子、碳离子中的一种或其中几种的组合。
离子的注入量范围是1013～1022/cm3。
步骤四，去除光刻胶和氧化层；
步骤五，对经过离子注入的晶圆进行高温退火工艺，使所注入的离子在划片槽内均匀分布，并修复硅的表面损伤。
高温退火工艺的热处理温度为400～1200℃；热处理时间为10～60秒。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明对划片槽区域进行离子注入，不改变器件区域的氧含量，因此不会影响器件的漏电流。
本发明在进行各种工艺之前对可能会发生翘曲变形的晶圆进行处理，能够有效防止后续工艺过程中晶圆发生翘曲变形，防止由于晶圆翘曲造成的产品良率下降，甚至停机、掉片的现象发生，能够降低成本，提高生产效率。
本发明无需对晶圆的结构、尺寸或其他参数进行修改，也没有改变后续工艺的操作方式或其他参数，不会增加工艺的复杂度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明防止晶圆翘曲变形的方法的流程图；
图2是本发明的工艺示意图；
图3是经过本发明处理之后的晶圆示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明防止晶圆翘曲变形的方法，用于直径为150mm以上的晶圆(即硅片)，包括以下步骤：
第一步，对待加工晶圆进行测试，找出可能会发生翘曲变形的晶圆；
对待加工晶圆进行测试的方法如下：
对待加工晶圆实施所有的高温工艺步骤后，采用光刻套刻机台进行测量或翘曲度测量设备进行测量，判断晶圆是否发生翘曲以及翘曲的程度；
第二步，在晶圆上沉积氧化层并涂布光刻胶；
第三步，对光刻胶进行曝光、显影，暴露出晶圆划片槽区域上方的氧化层；
所暴露的划片槽区域可以是划片槽的一部分，也可以是整个划片槽；
第四步，采用离子注入的方法，使离子穿过划片槽区域上方的氧化层，注入到硅片，如图2所示(划片槽区域以外的氧化层由于有光刻胶的保护，离子无法注入)；
注入离子的类型可以是氧离子、氮离子、碳离子中的一种或其中几种(两种或三种)的组合；
离子的注入量范围可以为1013～1022/cm3；
第五步，去除光刻胶和氧化层；
第六步，对经过离子注入的晶圆进行高温退火工艺，使所注入的离子在划片槽内均匀分布，并修复硅的表面损伤，如图3所示；
高温退火工艺的热处理温度为400～1200℃，热处理时间为10～60秒。

Claims (7)

1.一种防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，在晶圆上沉积氧化层并涂布光刻胶；
步骤二，对光刻胶进行曝光、显影，暴露出晶圆划片槽区域上方的氧化层；
步骤三，进行离子注入，离子穿过划片槽区域上方的氧化层，注入到硅片；
步骤四，去除光刻胶和氧化层；
步骤五，对经过离子注入的晶圆进行高温退火工艺，使所注入的离子在划片槽内均匀分布，并修复硅的表面损伤。
2.根据权利要求1所述的防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于：所述步骤二中所暴露的划片槽区域是划片槽的一部分；或者是整个划片槽。
3.根据权利要求1所述的防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于：所述步骤三中注入离子的类型是氧离子、氮离子、碳离子中的一种或其中几种的组合。
4.根据权利要求1或3所述的防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于：所述步骤三中离子的注入量范围是1013～1022/cm3。
5.根据权利要求1所述的防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于：所述步骤五中高温退火工艺的热处理温度为400～1200℃；热处理时间为10～60秒。
6.根据权利要求1所述的防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于：所述步骤一中的晶圆直径为150mm以上。
7.根据权利要求1或6所述的防止晶圆翘曲变形的方法，其特征在于：所述步骤一中的晶圆为可能会发生翘曲变形的晶圆；判断晶圆是否会发生翘曲变形的方法为：对晶圆实施高温工艺步骤后，采用光刻套刻机台进行测量或翘曲度测量设备进行测量。
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