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Abstract

本發明實施例公開了一種用於背封矽片的方法和設備，該方法包括：在將該矽片以背面與用於承載矽片的托盤相鄰的方式承載在該托盤上的情況下針對該矽片執行第一次常壓化學氣相沉積；在將該矽片以正面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上的情況下針對該矽片執行第二次常壓化學氣相沉積；將在該第一次常壓化學氣相沉積期間以及該第二次常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片的正面和側面上的沉積膜去除。

Description

一種用於背封矽片的方法和設備
本發明屬於半導體矽片生產技術領域，尤其關於一種用於背封矽片的方法和設備。
外延矽片是積體電路產業的基礎材料，大多數大型積體電路均使用外延矽片製造而成，如互補型金屬氧化物半導體圖像感測器（CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor Transistor）Image Sensor，CIS）晶片使用重摻外延片製造而成。但重摻外延矽片在外延生長過程中可不避免地會存在自摻雜現象，自摻雜現象會導致矽片電阻率漂移，從而嚴重影響外延矽片的品質。
為了防止自摻雜現象的發生，通常需要對矽片進行背封，背封技術是一種常用的阻止自摻雜現象出現的手段，該技術是指在矽片背面生長一層比如氧化矽薄膜之類的背封膜，從而有效抑制自摻雜，減小對電阻率的影響，改善外延矽片的品質。
通常採用常壓化學氣相沉積（Atmospheric Pressure Chemical Vapor Deposition，APCVD）步驟來實現在矽片的背面生長背封膜，在該步驟中，矽片以正面與托盤相鄰的方式被矽片承載，向矽片背面提供反應氣體並且提供高溫環境以使反應氣體與矽片的不與托盤相鄰的背面和側面發生反應，從而在矽片背面以及側面生長出或者說沉積背封膜，在將矽片邊緣的背封膜去除並將矽片正面進行化學機械拋光（Chemical Mechanical Polishing，CMP）後，便可以獲得適於外延生長的背封矽片。
由於上述步驟需要在高溫環境下進行，因此矽片會發生軟化進而在重力的作用下產生變形，導致矽片的中心區域與托盤發生接觸，由此對矽片的正面造成損傷，而在隨後對矽片正面進行化學機械拋光的過程中，為了消除損傷需要對矽片正面的材料進行大量的去除，而這又導致了矽片的平坦度難以控制的情況。
為解決上述技術問題，本發明實施例期望提供一種用於背封矽片的方法和設備，避免在常壓化學氣相沉積期間對矽片的正面造成損傷，由此不需要在後續的化學機械拋光過程中對矽片正面的材料進行大量的去除，防止平坦度難以控制的情況發生。
本發明的技術方案是這樣實現的： 第一方面，本發明實施例提供了一種用於背封矽片的方法，該方法包括： 在將該矽片以背面與用於承載矽片的托盤相鄰的方式承載在該托盤上的情況下針對該矽片執行第一次常壓化學氣相沉積； 在將該矽片以正面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上的情況下針對該矽片執行第二次常壓化學氣相沉積； 將在該第一次常壓化學氣相沉積期間以及該第二次常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片的正面和側面上的沉積膜去除。
第二方面，本發明實施例提供了一種用於背封矽片的設備，該設備用於執行根據第一方面所述之方法，該設備包括： 具有托盤的沉積裝置，該沉積裝置用於在該矽片承載在該托盤中的情況下針對該矽片執行常壓化學氣相沉積； 翻轉裝置，該翻轉裝置用於對該矽片進行翻轉，使得該矽片能夠以背面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上並且能夠以正面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上； 去除裝置，該去除裝置用於將在該常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片的正面和側面上的沉積膜去除。
本發明實施例提供了一種用於背封矽片的方法和設備，由於在矽片的背面上進行沉積膜的沉積之前，事先在矽片的正面上沉積了沉積膜，因此，即使在上述的第二次常壓化學氣相沉積的過程中矽片會因高溫發生軟化進而在重力的作用下產生變形，矽片的正面也不會與托盤直接接觸，而是沉積在矽片的正面上的沉積膜與托盤直接接觸，從而避免了對矽片的正面造成損傷；而且，僅需要實現對矽片進行翻轉便可以利用同一沉積裝置實現上述的兩次不同的沉積。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。
在本發明實施例的描述中，需要理解的是，術語“長度”、“寬度”、“上”、“下”、“前”、“後”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“頂”、“底”“內”、“外”等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明實施例和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
此外，術語“第一”、“第二”僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明實施例的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
在本發明實施例中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關係。對於本領域的具通常知識者而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明實施例中的具體含義。
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
參見圖1並結合圖2，本發明實施例提供了一種用於背封矽片W的方法，該方法可以包括： S101：在將該矽片W以背面BS與用於承載矽片的托盤11相鄰的方式承載在該托盤11上的情況下針對該矽片W執行第一次常壓化學氣相沉積；可以理解的是，由於矽片W的正面FS以及側面LS處於暴露狀態而矽片W的背面BS與托盤11一起形成基本上封閉的空間，因此在上述第一次常壓化學氣相沉積期間，主要會在矽片W的正面FS以及側面LS上沉積第一沉積膜DF1，如在圖1中通過小密度點填充的陰影區域示意性地示出的； S102：在將該矽片W以正面FS與該托盤11相鄰的方式承載在該托盤11上的情況下針對該矽片W執行第二次常壓化學氣相沉積；可以理解的是，由於矽片W的背面BS以及側面LS處於暴露狀態而矽片W的正面FS與托盤11一起形成基本上封閉的空間，因此在上述第二次常壓化學氣相沉積期間，主要會在矽片W的背面BS以及側面LS上沉積第二沉積膜DF2，如在圖2中通過大密度點填充的陰影區域示意性地示出的； S103：將在該第一次常壓化學氣相沉積期間以及該第二次常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片W的正面FS和側面LS上的沉積膜DF去除；由此便可以獲得在背面BS上沉積有沉積膜DF的矽片W，即完成矽片W的背封。
在上述方法中，由於在矽片W的背面BS上進行沉積膜的沉積之前，事先在矽片W的正面FS上沉積了沉積膜，因此，即使在上述的第二次常壓化學氣相沉積的過程中矽片W會因高溫發生軟化進而在重力的作用下產生變形，矽片W的正面FS也不會與托盤11直接接觸，而是沉積在矽片W的正面FS上的沉積膜與托盤11直接接觸，從而避免了對矽片W的正面FS造成損傷；而且，僅需要實現對矽片W進行翻轉便可以利用同一沉積裝置實現上述的兩次不同的沉積。
在根據本發明的用於背封矽片W的方法的一個示例中，該方法還可以包括在將沉積膜DF沉積至該矽片W上之前對該矽片W進行拋光。由此能夠有利於將沉積膜DF沉積在矽片W上。
在常壓化學氣相沉積步驟中：溫度越高，沉積膜的厚度均一性和緻密性越好，這樣的沉積膜對於用作背封膜是有利的，因為可以更好地阻止在矽片的外延生長過程中產生的自摻雜現象，而較高的溫度又會導致矽片發生更嚴重的軟化及變形，致使矽片的中心區域與托盤發生更嚴重的接觸並且受到更嚴重的損傷；溫度越低，沉積膜的厚度均一性越差並且較為疏鬆，這樣的沉積膜對於用作背封膜是不利的，但較低的溫度能夠使矽片的軟化及變形得到緩解，從而減少中心區域與托盤的接觸並且使損傷降低。
基於此，在本發明的可選實施例中，該第一次常壓化學氣相沉積可以在350℃至400℃的溫度下執行。這樣的溫度對於常壓化學氣相沉積而言是較低的溫度，由此減小了矽片的損傷，另外在矽片正面沉積的是疏鬆的沉積膜，對於在第一二次常壓化學氣相沉積期間防止矽片正面與托盤直接接觸是足夠的，而疏鬆的沉積膜能夠有利於在後續處理過程中進行去除。
基於此，在本發明的可選實施例中，該第二次常壓化學氣相沉積可以在400℃至450℃的溫度下執行。這樣的溫度對於常壓化學氣相沉積而言是較高的溫度，由於矽片的正面已經沉積有沉積膜，因此即使矽片發生更嚴重的軟化及變形，也不會導致矽片的中心區域與托盤發生更嚴重的接觸並且受到更嚴重的損傷，而在這樣的較高的溫度下能夠獲得厚度均一性和緻密性好的沉積膜，有利於阻止在矽片的外延生長過程中產生的自摻雜現象。
參見圖3，本發明實施例還提供了一種用於背封上述的矽片W的設備1，該設備1用於執行根據本發明實施例的方法，該設備1可以包括： 具有上述的托盤11的沉積裝置10，該沉積裝置10用於在該矽片W承載在該托盤11中的情況下針對該矽片W執行常壓化學氣相沉積； 翻轉裝置20，該翻轉裝置20用於對該矽片W進行翻轉，使得該矽片W能夠以背面BS與該托盤11相鄰的方式承載在該托盤11上並且能夠以正面FS與該托盤11相鄰的方式承載在該托盤11上； 去除裝置30，該去除裝置30用於將在該常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片W的正面FS和側面LS上的沉積膜DF去除。
在本發明的可選實施例中，參見圖4，該沉積裝置10可以包括： 傳送帶12，其中，多個該托盤11以沿著該傳送帶12的運行方向等間距排列的方式擱置在該傳送帶12上，其中圖4中示出了傳送帶12的一種具體實現方式，即傳送帶12呈繞制在兩個滾輪上的環狀，通過兩個滾輪沿順時針方向轉動來驅動傳送帶12運行； 設置在該傳送帶12下方的加熱板13，該加熱板13用於對承載在該托盤11中的矽片W進行加熱，其中圖4中僅示意性地示出了承載在單個托盤11中的單個矽片W； 設置在該傳送帶12上方的供氣機構14，該供氣機構14用於朝向該傳送帶12供應氣體，同此將氣體供應至矽片W以執行氣相沉積。
在常壓化學氣相沉積步驟中，通常需要兩種反應氣體來實現在矽片表面進行沉積膜的沉積，基於此，在本發明的可選實施例中，仍然參見圖4，該供氣機構14可以包括用於噴射第一反應氣體的多個第一噴頭141和用於噴射第二反應氣體的多個第二噴頭142，其中，該多個第一噴頭141和該多個第二噴頭142沿著該傳送帶12的運行方向交替排列，以將兩種反應氣體以混合得更為均勻的方式供應至矽片W。
在本發明的可選實施例中，該第一反應氣體可以為氧氣並且該第二反應氣體可以為四氫化矽。
在本發明的可選實施例中，該供氣機構14還可以包括用於噴射保護性氣體的兩個第三噴頭143，該兩個第三噴頭143在該傳送帶12的運行方向上分別設置在該多個第一噴頭141以及該多個第二噴頭142的兩側。這樣，可以避免外界的汙染顆位對沉積過程產生不利影響。
在本發明的可選實施例中，該保護性氣體可以為氮氣。
需要說明的是：本發明實施例所記載的技術方案之間，在不衝突的情況下，可以任意組合。以上僅為本發明之較佳實施例，並非用來限定本發明之實施範圍，如果不脫離本發明之精神和範圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明申請專利範圍的保護範圍當中。
1: 10:沉積裝置 11:托盤 12:傳送帶 13:加熱板 14:供氣機構 20:翻轉裝置 30:去除裝置 141:第一噴頭 142:第二噴頭 143:第三噴頭 DF:沉積膜 DF1:第一沉積膜 DF2:第二沉積膜 FS:正面 BS:背面 LS:側面 W:矽片 S101-S103:步驟
圖1為本發明實施例提供的一種用於背封矽片的方法的示意圖； 圖2為根據本發明的實施例的用於背封矽片的方法中矽片相對於托盤的位置以及沉積在矽片上的沉積膜的轉變過程示意圖； 圖3為本發明實施例提供的一種用於背封矽片的設備的示意圖； 圖4為根據本發明的實施例的用於背封矽片的設備的沉積裝置的結構示意圖。
S101-S103:步驟

Claims (10)

  1. 一種用於背封矽片的方法，該方法包括： 在將該矽片以背面與用於承載矽片的托盤相鄰的方式承載在該托盤上的情況下針對該矽片執行第一次常壓化學氣相沉積； 在將該矽片以正面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上的情況下針對該矽片執行第二次常壓化學氣相沉積； 將在該第一次常壓化學氣相沉積期間以及該第二次常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片的正面和側面上的沉積膜去除。
  2. 如請求項1所述之用於背封矽片的方法，該方法還包括在將沉積膜沉積至該矽片上之前對該矽片進行拋光。
  3. 如請求項1或2所述之用於背封矽片的方法，其中，該第一次常壓化學氣相沉積在350℃至400℃的溫度下執行。
  4. 如請求項1或2所述之用於背封矽片的方法，其中，該第二次常壓化學氣相沉積在400℃至450℃的溫度下執行。
  5. 一種用於背封矽片的設備，該設備用於執行根據如請求項1至4中任一項所述之用於背封矽片的方法，該設備包括： 具有托盤的沉積裝置，該沉積裝置用於在該矽片承載在該托盤中的情況下針對該矽片執行常壓化學氣相沉積； 翻轉裝置，該翻轉裝置用於對該矽片進行翻轉，使得該矽片能夠以背面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上並且能夠以正面與該托盤相鄰的方式承載在該托盤上； 去除裝置，該去除裝置用於將在該常壓化學氣相沉積期間沉積在該矽片的正面和側面上的沉積膜去除。
  6. 如請求項5所述之用於背封矽片的設備，其中，該沉積裝置包括： 傳送帶，其中，多個該托盤以沿著該傳送帶的運行方向等間距排列的方式擱置在該傳送帶上； 設置在該傳送帶下方的加熱板，該加熱板用於對承載在該托盤中的矽片進行加熱； 設置在該傳送帶上方的供氣機構，該供氣機構用於朝向該傳送帶供應氣體。
  7. 如請求項6所述之用於背封矽片的設備，其中，該供氣機構包括用於噴射第一反應氣體的多個第一噴頭和用於噴射第二反應氣體的多個第二噴頭，其中，該多個第一噴頭和該多個第二噴頭沿著該傳送帶的運行方向交替排列。
  8. 如請求項7所述之用於背封矽片的設備，其中，該第一反應氣體為氧氣並且該第二反應氣體為四氫化矽。
  9. 如請求項7所述之用於背封矽片的設備，其中，該供氣機構還包括用於噴射保護性氣體的兩個第三噴頭，該兩個第三噴頭在該傳送帶的運行方向上分別設置在該多個第一噴頭以及該多個第二噴頭的兩側。
  10. 如請求項9所述之用於背封矽片的設備，其中，該保護性氣體為氮氣。
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