CN109037136B - 支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法 - Google Patents

支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述支撑台包括基座、顶针和涂层，所述基座设有多个开孔，所述顶针的数量与所述开孔的数量相同，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆，所述涂层涂覆于所述开孔中。本发明提供的支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述支撑台包括基座和顶针，由所述基座的开孔中的顶针来支撑晶圆，由于所述开孔中具有涂层，可减少顶针与开孔之间的间隙，改善由于工艺气体经由开孔形成的顶针痕迹，使得晶圆表面的顶针痕迹的高度减小，从而可降低顶针痕迹对产品质量的影响。

Description

支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法。
背景技术
随着半导体制造技术的不断发展，晶圆的特征尺寸已进入纳米时代，这也对晶圆的制造工艺提出更高的要求。支撑台在半导体制造中经常会被用来支撑晶圆，例如，支撑台广泛应用于外延生长工艺中，其对于支撑的晶圆的质量会产生一定的影响。
如图1所示，在现有技术中的外延生长工艺中，支撑台通常采用基座1与顶针2对晶圆3进行支撑，从而在晶圆3上形成外延层，然而在晶圆表面的顶针痕迹4是外延生长工艺中常见的问题，顶针痕迹4产生的高度差可能严重影响晶圆3表面的电气性能，为了最佳的实现将晶圆制成芯片，需要在生产过程中保证晶圆极端平整的表面，从而保证生产出来的芯片的质量。
因此，如何改善晶圆表面的顶针痕迹的问题是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，改善晶圆表面的顶针痕迹的问题。
为了解决上述问题，本发明提供一种支撑台，所述支撑台包括基座、顶针和涂层，所述基座设有多个开孔，所述顶针的数量与所述开孔的数量相同，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆，所述涂层涂覆于所述开孔中。
可选的，在所述支撑台中，所述涂层的厚度在3um以上。
可选的，在所述支撑台中，所述涂层为硅层。
可选的，在所述支撑台中，所述开孔与所述顶针的数量均为三个，三个所述开孔在所述基座上呈三角形排布。
本发明还包括一种改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法包括：
提供一支撑台，所述支撑台包括基座和多个顶针，所述基座设有多个开孔，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
对所述支撑台进行涂层工艺，使所述开孔中形成涂层；
采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述涂层的厚度在3um以上。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述涂层工艺采用的材料包括三氯氢硅、硅烷或二氯硅烷以及氢气。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，在所述涂层工艺中，所述三氯氢硅的流量为14slm～25slm，所述氢气的流量为20slm～70slm。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述三氯氢硅的纯度在99.99％以上。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述涂层的厚度在3um以上。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述涂层工艺的温度条件为：1100℃～1150℃。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述涂层工艺的执行时间在20s以上。
可选的，在所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，还包括：在进行所述涂层工艺前，对所述支撑台进行刻蚀工艺。
本发明还提供一种改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法包括：
提供一支撑台，所述支撑台包括基座和多个顶针，所述基座设有多个开孔，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
对所述支撑台进行涂层工艺，使所述开孔中形成涂层；
采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑；
对所述待处理晶圆进行外延生长工艺形成外延层。
可选的，在所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述晶圆为P型晶圆或N型晶圆。
可选的，在所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述外延层的厚度为1um～10um，所述外延层的电导率为8Ωcm～12Ωcm。
本发明提供的支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述支撑台包括基座和顶针，由所述基座的开孔中的顶针来支撑晶圆，由于所述开孔中具有涂层，可减少顶针与开孔之间的间隙，改善由于工艺气体经由开孔形成的顶针痕迹，使得晶圆表面的顶针痕迹的高度减小，从而可降低顶针痕迹对产品质量的影响。
附图说明
图1为现有技术的支撑台的结构示意图；
图2为本发明的支撑台的结构示意图；
图3为本发明改善晶圆表面的顶针痕迹的方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
随着晶圆对表面平整要求越来越高，支撑台的顶针造成的顶针痕迹产生的影响也越来越大，发明人经过研究发现支撑台的基座的开孔与顶针之间的间隙能影响到顶针痕迹的高度差，工艺气体可经由基座的开孔在晶圆表面形成顶针痕迹，于是发明人通过改进支撑台以及提出新的方法来降低顶针痕迹对产品的影响。
如图2所示，本发明提供一种支撑台，所述支撑台包括基座10、顶针20和涂层30，所述基座10设有多个开孔11，所述顶针20的数量与所述开孔11的数量相同，所述顶针20对就设置在所述开孔11中用于支撑晶圆，所述涂层30涂覆于所述开孔中。
在本实施例中，所述涂层30的厚度在3um以上，可以理解的是，在开孔11与顶针20之间的间隙大小范围内，当涂层30的厚度越厚，可产生更佳的效果，当涂层30的厚度太小，则产生的效果不明显，在具有的实施方式中，通常也会在基座上形成一层涂层时，在本发明中只需要开孔中的涂层来实现本发明的目的。
对应于半导体工艺，所述涂层30为硅层，也就是在开孔中形成硅层，硅作为半导体的主要材料，其形成不会引入其它影响晶圆电气性能的杂质元素，作为涂层较佳的选择。
可选的，所述开孔11与所述顶针20的数量均为三个，三个所述开孔在所述基座上呈三角形排布，即通过三个顶针20来支撑晶圆，使顶针产生的顶针痕迹的数量最少。
如图3所示，本发明提供的一种改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，包括：
步骤S10：提供一支撑台，所述支撑台包括基座和多个顶针，所述基座设有多个开孔，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
步骤S20：对所述支撑台进行涂层工艺，使所述开孔中形成涂层；
步骤S30：采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑。
下面结合图2所示的支撑台更为详细介绍本发明的改善晶圆表面顶针痕迹的方法的每一步骤。
首先，提供一支撑台，支撑台可为设置在工艺腔体中，用于支撑外延生长晶圆，所述支撑台包括基座10和顶针20，顶针20的数量在3个以上，所述基座10设有开孔11，所述顶针20设置在所述开孔11中支撑晶圆，从而使晶圆下方悬空从而可使晶圆表面进行外延生长。
接着，按步骤S20，对所述支撑台进行涂层工艺，可使支撑台覆盖一层涂层，使所述开孔11中形成涂层30，当进行涂层工艺进，由于开孔11与顶针20之间存在着间隙，通过涂层工艺形成的涂层30可减小间隙，从而防止工艺气体经由间隙形成的顶针痕迹。
然后，采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑，减少支撑台对于晶圆质量的影响。
在本实施例中，所述涂层30的厚度在3um以上，可以理解的是，在开孔11与顶针20之间的间隙大小范围内，当涂层30的厚度越厚，可产生更佳的效果，当涂层30的厚度太小，则产生的效果不明显。
从材料上的选择，所述涂层工艺采用的材料包括三氯氢硅(SiHCl3，简称TCS)、硅烷(SiH4)或二氯硅烷(SiH2Cl2，简称DCS)以及氢气，即通过三氯氢硅与氢气反应可以在支撑台上形成硅层，还可以选择采用硅烷或二氯硅烷与氢气反应来形成涂层。
可选的，所述三氯氢硅的纯度在99.99％以上，通过选用非常高纯度的三氯氢硅来保证形成的涂层的效果，并能防止引入其它物质对外延生长的影响。
可选的，所述涂层工艺的温度备件为：1100℃～1150℃，可通在工艺腔体内设置灯源制热，通过围绕支撑台的灯源使工艺腔内的温度达到要求，并可分区调节来使温度分别稳定在例如1100℃、1120℃、1130℃、1140℃或1150℃等温度。
可选的，在所述涂层工艺中，所述三氯氢硅的流量为14slm～25slm(standardlitre per minute)，所述氢气的流量为20slm～70slm，从而形成满足要求的涂层。
可选的，所述涂层工艺的执行时间在20s以上，例如，涂层工艺的执行时间分别在20s、60s、90s、120s时，顶针痕迹的高度随时间的增加而降低，可以理解的是，在20s时间的涂层工艺可以达到较佳的效果，随着时间的增加可以改善晶圆表面的顶针痕迹，如果时间较短，则产生的效果可能不明显。
可选的，所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法还包括：在进行所述涂层工艺前，对所述支撑台进行刻蚀工艺，通过刻蚀工艺可以将支撑台上的颗粒物等残留清除掉，防止前次工艺的残留物影响涂层的形成，刻蚀工艺可采用刻蚀性气体如氯化氢(HCl)或四氟化氢(CF4)等。
本发明还提供一种改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，包括：
提供一支撑台，所述支撑台包括基座和多个顶针，所述基座设有多个开孔，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
对所述支撑台进行涂层工艺，使所述开孔中形成涂层；
采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑；
对所述待处理晶圆进行外延生长工艺形成外延层。
在本实施例中，所述晶圆为P型晶圆或N型晶圆，也就是晶圆可以是进行掺杂后的晶圆，通过掺入五价杂质元素如磷或砷形成N型晶圆，通过掺入三价杂质元素如硼、镓形成P型晶圆，从而在P型晶圆或N型晶圆上形成外延层，满足不用产品及工艺的需要。
对此，所述外延层的厚度为1um～10um，所述外延层的电导率为8Ωcm～12Ωcm，外延(Epitaxy，简称Epi)工艺是指在单晶衬底上生长一层跟衬底具有相同晶格排列的单晶材料，外延层可以是同质外延层，也可以是异质外延层。
在本发明中，可通过测试机台(KLA-TencorWS2+)来对晶圆的顶针痕迹以及涂层的厚度等进行测量，从而可得到顶针痕迹的纳米形貌(Nanotopography)，纳米形貌表明晶圆表面起伏程度的大小，从而可确定顶针痕迹产生相对于晶圆表面的高度差，通过本发明提供的改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，可测量得到相对于现有技术中高度差较小的改善后的顶针痕迹。
本发明提供的支撑台、改善晶圆或外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，所述支撑台包括基座和顶针，由所述基座的开孔中的顶针来支撑晶圆，由于所述开孔中具有涂层，可减少顶针与开孔之间的间隙，改善由于工艺气体经由开孔形成的顶针痕迹，使得晶圆表面的顶针痕迹的高度减小，从而可降低顶针痕迹对产品质量的影响。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (12)

1.一种支撑台，其特征在于，所述支撑台包括：
基座，所述基座设有多个开孔；
顶针，所述顶针的数量与所述开孔的数量相同，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
涂层，所述涂层涂覆于所述开孔中；其中，所述涂层为硅层，且所述涂层的厚度在3um以上。
2.如权利要求1所述的支撑台，其特征在于，所述开孔与所述顶针的数量均为三个，三个所述开孔在所述基座上呈三角形排布。
3.一种改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法包括：
提供一支撑台，所述支撑台包括基座和多个顶针，所述基座设有多个开孔，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
对所述支撑台进行涂层工艺，使所述开孔中形成涂层；
采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑；
其中，所述涂层为硅层，且所述涂层的厚度在3um以上。
4.如权利要求3所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述涂层工艺采用的材料包括三氯氢硅、硅烷或二氯硅烷以及氢气。
5.如权利要求4所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，在所述涂层工艺中，所述三氯氢硅的流量为14slm～25slm，所述氢气的流量为20slm～70slm。
6.如权利要求4所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述三氯氢硅的纯度在99.99％以上。
7.如权利要求5或6所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述涂层工艺的温度条件为：1100℃～1150℃。
8.如权利要求5或6所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述涂层工艺的执行时间在20s以上。
9.如权利要求3所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述改善晶圆表面的顶针痕迹的方法还包括：
在进行所述涂层工艺前，对所述支撑台进行刻蚀工艺。
10.一种改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法包括：
提供一支撑台，所述支撑台包括基座和多个顶针，所述基座设有多个开孔，所述顶针对应设置在所述开孔中用于支撑晶圆；
对所述支撑台进行涂层工艺，使所述开孔中形成涂层；
采用经过涂层工艺后的支撑台对待处理晶圆进行支撑；
对所述待处理晶圆进行外延生长工艺形成外延层；
其中，所述涂层为硅层，且所述涂层的厚度在3um以上。
11.如权利要求10所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述晶圆为P型晶圆或N型晶圆。
12.如权利要求10所述改善外延生长晶圆表面的顶针痕迹的方法，其特征在于，所述外延层的厚度为1um～10um，所述外延层的电导率为8Ωcm～12Ωcm。
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