RU2816085C1 - Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины - Google Patents
Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816085C1 RU2816085C1 RU2023101388A RU2023101388A RU2816085C1 RU 2816085 C1 RU2816085 C1 RU 2816085C1 RU 2023101388 A RU2023101388 A RU 2023101388A RU 2023101388 A RU2023101388 A RU 2023101388A RU 2816085 C1 RU2816085 C1 RU 2816085C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- curvature
- plate
- mechanical stresses
- changing
- radius
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 9
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000002508 contact lithography Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 238000009623 Bosch process Methods 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к способам обработки полупроводниковых приборов. Задачей настоящего изобретения является расширение технологических подходов для изменения кривизны поверхности, повышение точности определения кривизны поверхности, сокращение времени проведения технологических процессов для изменения механических напряжений. Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины включает в себя осаждение и травление пленок разной толщины, использование различных газовых смесей, расчет механических напряжений по пластине в локальных областях по формуле Стони, сравнение значений механических напряжений с контрольным значением механических напряжений для выполнения последующих технологических операций, причем осаждают, травят или шлифуют материал, совпадающий с материалом пластины, процесс осаждения и травления проводят с лицевой или обратной стороны пластины, процесс измерения кривизны выполняют с лицевой и обратной сторон. 3 ил.
Description
Изобретение относится к способам обработки полупроводниковых приборов.
Проведение технологических операций изменяет поверхность пластин (например, полупроводниковых подложек), изгибая или выравнивая ее. Следовательно, изменяется площадь контактирования между пластинами, что изменяет вероятность их успешного сращивания при операции бондинга. В процессе проведения контактной литографии варьируется площадь соприкосновения между маской и поверхностью пластины, а значит, изменяется вероятность успешного формирования элементов с минимальными топологическими размерами. Поэтому, необходимо измерять радиус кривизны поверхности пластины после каждого этапа обработки. Это позволит своевременно проводить дополнительные технологические операции для изменения изгиба поверхности пластин в нужную сторону. Тем самым, увеличится вероятность успешного проведения операции сращивания пластин и контактной литографии.
Аналогом изобретения является способ изменения радиуса кривизны поверхности с помощью осаждения пленки нитрида кремния на лицевую сторону с различными технологическими параметрами [1].
Недостатком данного подхода является невозможность значительного изменения радиуса кривизны поверхности из-за малой толщины пленки. Также ограниченность способа, так как осаждение проводят только на лицевую сторону. В некоторых случаях осаждение на лицевую сторону затруднительно с технологической точки зрения. Поэтому необходимо уметь подготавливать поверхность для адгезии пленки и проводить процесс осаждения, как с лицевой, так и с обратной стороны.
Известен способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины с помощью осаждения напряженного слоя пленки плазмохимического оксида кремния толщиной 20 мкм на лицевую или обратную сторону [2].
К недостаткам изобретения можно отнести определенный тип (стехиометрический состав) пленки и способ ее получения, который требуется для изменения кривизны поверхности. Как известно, в плазмохимическом оксиде кремния присутствуют напряжения сжатия, величину которых можно варьировать посредством изменения операционных параметров процесса: соотношение расхода газов, общий расход газов, давление в камере, мощность разряда в плазме, температура подложки. Однако, значение напряжений в плазмохимическом оксиде кремния будет отрицательным (сжимающим).
Кроме того, можно сформировать пленку толщиной более или менее 20 мкм, что позволит изменить степень влияния осажденного слоя на кривизну поверхности.
Также известно, что пластина изгибается под действием напряжений. Кривизна является параметром пластины. Поэтому важно рассчитывать величину механических напряжений для оценки величины деформации пластины.
Прототипом является способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины, включающий в себя осаждение и травление пленок разной толщины, использование различных газовых смесей, расчет механических напряжений по пластине в локальных областях по формуле Стони, сравнение значений механических напряжений с контрольным значением механических напряжений для выполнения последующих технологических операций [3].
Прототип имеет ограничение по выбору стороны для выполнения технологической операции - операция выполняется на лицевой стороне пластины. Кроме того, контроль измерения кривизны выполняют только с одной стороны, что в некоторых случаях не позволяет достаточно точно определить кривизну (радиус кривизны) поверхности и рассчитать механические напряжения. Кроме того, недостатком прототипа является длительность процесса нанесения или удаления пленки для изменения величины механических напряжений.
Задачей настоящего изобретения является расширение технологических подходов для изменения кривизны поверхности, повышение точности определения кривизны поверхности, сокращение времени проведения технологических процессов для изменения механических напряжений.
Суть настоящего изобретения состоит в том, что изменяют радиус кривизны поверхности пластины, включающий в себя осаждение и травление пленок разной толщины, использование различных газовых смесей, расчет механических напряжений по пластине в локальных областях по формуле Стони, сравнение значений механических напряжений с контрольным значением механических напряжений для выполнения последующих технологических операций, причем осаждают или травят материал подложки, совпадающий с материалом пластины, процесс осаждения и травления проводят с лицевой или обратной стороны пластины, процесс измерения кривизны выполняют с лицевой и обратной стороны.
Сокращение времени проведения технологических процессов для изменения кривизны (радиуса кривизны) поверхности достигается за счет корректировки толщины материала подложки. Как известно из формулы Стони, величина напряжений имеет линейную зависимость от толщины материала пленки и квадратичную зависимость от толщины подложки.
Расширение технологических подходов достигается за счет использования обратной стороны подложки для осаждения, травления и шлифовки материалов.
Повышение точности определения радиуса кривизны поверхности осуществляется посредством контроля кривизны поверхности с лицевой и обратной стороны. Знание величины радиуса кривизны с обеих сторон пластины позволяет выбрать сторону пластины с наименьшими напряжениями для проведения технологических операций. В некоторых случаях не имеет конструктивного значения выбор стороны пластины для проведения процесса, например, для процесса формирования сквозных канавок в пластине («TSV» структуры). Данные пластины со сквозными канавками используются в качестве интерпозеров для трехмерной сборки.
На фиг. 1 показана исходная структура, включающая в себя пластину 1 с набором пленок 2 и 3, имеющих разное значение внутреннего механического напряжения. На фиг.2 показана исходная структура с неизменной толщиной набора пленок 2 и 3 после проведения процесса удаления материала пластины 1 с обратной стороны. На фиг.3 показана исходная структура после проведения процесса удаления материала пластины 1 с обратной стороны и операций по осаждению пленок 2 и 3 на обратную сторону пластины.
Пример конкретного применения способа изменения радиуса кривизны поверхности пластин. Используется кремниевая пластина толщиной 600 мкм. Проводят измерение радиуса кривизны поверхности с лицевой и обратной стороны пластины (Ro_лиц=190 м и Ro_o6p=-220 м). Кривизна поверхности обратно пропорциональна радиусу кривизны поверхности (1/R). После этого, осаждают на лицевую сторону слой плазмохимического оксида кремния толщиной 0.4 мкм и слой алюминия толщиной 0.2 мкм (фиг. 1). Рассчитывают величину механических напряжений в пленке по формуле Стони:
где σ - механические напряжения в пленке, Е/(1-μ) - двухосный модуль упругости пластины в локальной области, hs - толщина пластины в локальной области, hƒ - толщина пленки в локальной области, R - радиус кривизны поверхности в локальной области.
Итак, σ=77 (МПа). Контрольное значение σk для успешного проведения последующей технологической операции удаления материала пластины составляет 400 (МПа). Так как |σ|<|σk|, то последующую операцию (удаление кремния) можно проводить.
После этого, либо травят материал пластины (Bosch-процесс, использование газов SF6 и C4F8) либо шлифуют материал пластины (метод вращающегося диска) на величину 300 мкм (фиг.2) и проводят измерение радиуса кривизны поверхности с лицевой и обратной стороны (R1-лиц=50 м и R2-обр=-70 м).
Следующим шагом, на обратную сторону пластины осаждают слой плазмохимического оксида кремния толщиной 0.4 мкм и слой алюминия толщиной 0.2 мкм. (фиг. 3). Наконец, проводят измерение радиуса кривизны поверхности с лицевой и обратной стороны (R2-лиц=700 м и R2-обр=-690 м).
Таким образом, предлагаемый способ позволит расширить технологические подходы для изменения кривизны поверхности, повысить точность определения кривизны поверхности, сократить время проведения технологических процессов для изменения механических напряжений. Источники информации:
1. Besland et al., Interpretation of stress variation in SiNx films, J. Vac. Sci. Technol. A, Vol.22, No. 5, Sep/Oct 2004, DOI: 10.1116/1.1776179.
2. Патент Китая №105448666.
3. Патент РФ№2666173 - прототип.
Claims (1)
- Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины, включающий в себя осаждение и травление пленок разной толщины, использование различных газовых смесей, расчет механических напряжений по пластине в локальных областях по формуле Стони, сравнение значений механических напряжений с контрольным значением механических напряжений для выполнения последующих технологических операций, отличающийся тем, что осаждают, травят или шлифуют материал, совпадающий с материалом пластины, процесс осаждения и травления проводят с лицевой или обратной стороны пластины, процесс измерения кривизны выполняют с лицевой и обратной сторон.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2816085C1 true RU2816085C1 (ru) | 2024-03-26 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2625248C1 (ru) * | 2016-09-28 | 2017-07-12 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем |
| RU2666173C1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-09-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины для минимизации механических напряжений |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2625248C1 (ru) * | 2016-09-28 | 2017-07-12 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт физических измерений" | Способ изготовления кристаллов микроэлектромеханических систем |
| RU2666173C1 (ru) * | 2017-12-20 | 2018-09-06 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины для минимизации механических напряжений |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SG 11201906904Y A, 27.08.2019. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0707236B1 (en) | Masks with low stress multilayer films and a process for controlling the stress of multilayer films | |
| RU2816085C1 (ru) | Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины | |
| CN108328567B (zh) | 一种获得高密度不等高晶体微针阵列的方法 | |
| TW202200834A (zh) | 用於監測半導體製程的系統及方法 | |
| TW201927684A (zh) | 具有局部應變與應力調諧之裝置 | |
| US5677090A (en) | Method of making X-ray mask having reduced stress | |
| JPS58130529A (ja) | 半導体のエツチング方法 | |
| RU2666173C1 (ru) | Способ изменения радиуса кривизны поверхности пластины для минимизации механических напряжений | |
| Zhou et al. | The evaluation of Young's modulus and residual stress of copper films by microbridge testing | |
| Vinci et al. | Mechanical testing of thin films | |
| Connors et al. | Impact of Film Stress and Film Thickness Process Control on GaAs-TiAu Metal Adhesion | |
| JP2004022746A (ja) | ウエハ接合体の製造方法および該ウエハ接合体の厚さ測定方法 | |
| CN112025417A (zh) | 一种光学金刚石材料表面非接触式离子束抛光方法 | |
| Gusev et al. | Experimental Study Mechanical Stresses and Strength in Multilayer PECVD SiO 2 | |
| RU2672034C1 (ru) | Способ получения рельефа в диэлектрической подложке | |
| US8726736B2 (en) | Method for determining the local stress induced in a semiconductor material wafer by through vias | |
| Kang et al. | Improvement of high dynamic range capacitive displacement sensor by a globalm planarization | |
| Fedele | Suspended microchannel resonators for Biosensing applications | |
| Prume et al. | Double-beam and four-point | |
| Williams et al. | Development of a low-stress silicon-rich silicon nitride film for micromachined sensor applications | |
| Avellan Marin | Annealing and Etching Processes for Hafnium Carbide MEMS | |
| Avellan | Piezoelectric Materials on Superconductors for Quantum Acoustics | |
| Keilen | Investigation of Chemical Mechanical Polishing to Enhance Feature Resolution by Atomic Layer Deposition | |
| Ross et al. | Stress, Mechanical Properties and Composition Measurements in Sputtered Thick Alumina Films | |
| Degena et al. | Stress Engineering of SOI Silicon Stencil Masks by Boron Doping Concentration |