TW498463B - Method to establish reverse side electric contact of a semiconductor substrate during its processing - Google Patents

Description

498463 五、發明説明（1 ) 本發明是有關於一種在半導體基板加工處理期間在其背 面製成電性接觸所用之方法。 在半導體構件的製造中使用方法步驟，其須要電性接觸 至此待加工處理的基板。這是例如在電性或電子化學的製 程步驟中是此種情形。爲了將非常多相同的構件平行地在 半導體基板上製成，而須要將基板藉由製程步驟均勻的加 工處理。這須要接觸方法其製成一個關於此基板儘可能均 勻的電性接觸。若不能確保均勻的電性接觸，則在基板上 產生電位的變化，其本身在不均勻的製程執行中可以察覺 看出，其防止製程步驟均勻的實施。此不均勻的波動導致 不均勻的電鍍（galvalnize)沈積（在負的基板電位中），以不 均勻的陽極溶解（在正的基板電位中）。 在基板的陽極溶解中，其本身例如在當適當的選擇摻雜 與電解成份時，在低的陽極電位中形成孔，以及在高的陽 極電位中形成電子拋光表面。這說明此待形成的半導體構 件相當大地取決於所施加的電位，並且可以避免形成功能 性的半導體構件。 * 此在矽中孔的形成是例如對溝渠式電容器的製造有利， 因爲由孔的形成可以實現表面積顯著的擴大，以及與此相 關聯之電容的增加。作爲孔則以具有孔直徑在2-1 0奈米 (nm)範圍中的中央（meso)孔是特別適合。因爲如同以上已 經提到者，此孔的形成是取決於所施加的電位，因此是非 常的重要，將此電位儘可能均勻地施加於基板上。 專利申請案DE 1 97 28 962 A1所描述的例如是用於蝕刻 498463 五、發明説明（2 ) 半導體晶圓的裝置。此裝置例如是適合鈾刻半導體晶圓的 主要表面。此半導體晶圓是從反面於其邊緣區域中作電性 接觸。 ， 專利文件JP 5 9-41830A是關於半導體基板之支架，借 助於它而將一種用於半導體基板電子鍍層的液體對半導體 基板噴淺。還有在其反面邊緣區域中實施電性接觸。 專利文件US 4,428,8 1 5是關於一種真空支撐裝置，用於 支撐像是例如半導體基板之易碎之物件。此電性接觸是借 助於反面接觸元件在基板的中央實施。 專利文件US 5,43 7,777是關於一種裝置用於在半導體晶 圓土沈積一種佈線平面，以便達成與基板正面之電性接觸 ，而將針狀電極置放在基板的正面之上。 專利文件JP 1 0-046394A是關於一種用於電子鍍層的裝 置。因此它是有關於一種電鍍方法，用於例如沈積-金屬 層。因而須實施用於半導體晶圓的支撐裝置，使得半導體 晶圓在其周圍被接觸。 在專利文件JP 62-293 632A中建議一種設有洞孔之絕緣 層，其配置介於半導體晶圓與夾頭（chuck)之間。 專利文件JP Π- 1 8 1 600Α是關於…種方法用以監視電子 鍍層裝置之連接針之電性接觸。此連接針是與配置在晶圓 上的導電薄膜連接。爲了監視連接針之電性接觸，而測定 此連接針至少另一個連接針之電阻。 在美國專利USP 5,209,8 3 3中顯示…種熟知的方法，以 製成整個反面表面之均勻之接觸。其確保在基板與電解質 -4- 498463 五、發明説明（3 ) 之間接觸電阻之非常小的波動。 此整個表面電解質反面接觸的方法，在製程技術上當然 是昂貴，因爲電解質一直需要濕性電池。 本發明的目的是說明一種方法，用於半導體基板之均勻 接觸。 此根據本發明之目的是藉由以下的方法而達成。 其在半導體基板加工處理期間在其背面建立電性接觸， 其中： --一基板，其具有基板反面以及其對面之基板正面，由…-個配置於基板反面上的絕緣層而裸露，以及 -此基板以其基板反面配置於基板支架上，其中 -在基板與基板支架間配置由半導體材料所構成之導電接 觸層。 此根據本發明之方法之優點在於，可以放棄電解接觸， 其需要昂貴的濕性電池。不使用它，而將此電性連接根據 本發明藉由一導電接觸層而製成，其可與基板支架組合使 用，其中是例如關於金屬或金屬塗層真空夾頭。因此例如 首先將此導電接觸層配置於夾頭上，然後將此基板配置於 導電接觸層上。 此電性接觸用於例如在電性或電子化學製程中，使得可 以有穩定的電流由基板正面流向基板支架。 在本發明的配置中設有，此導電接觸層形成作爲用於材 料之擴散阻障，由它而構成基板支架。若沒有擴散阻障， 則一個設有金（gald)層的真空夾頭可以將由矽所構成的半 498463 五、發明説明（4 ) 導體基板污染，其中金原子在矽基板中形成晶格缺陷，因 而會妨礙到場效應電晶體之功能。 本發明之另一個配置設有，由半導體材料所形成之導電 接觸層。半導體材料之使用或較佳是使用如基板之此種半 導體材料，可以以適當的方式避免基板的污染。 此外設有，此導電接觸層以相同的帶電粒子形式（像是 基板）摻雜。藉由使用相同的帶電粒子形式，以有利的方 式避免ρη-界面，其在電流方向中具有二極體阻障作用。 藉由使用相同之帶電粒子形式而使得可能在基板與導電層 之間可以有低歐姆電阻之電性接觸。爲了在導電接觸層中 達成低電阻，而設有一種具有高摻雜濃度之導電接觸層。 因爲基板通常在其反面早先被稀薄摻雜，藉由此導電接觸 層的高摻雜，而在基板的反面上達成電流之均勻佈。 在本發明的其他發展中設有，在導電接觸層中在面向接 近基板的表面中形成溝渠。此在導電接觸層之面向接近基 板反面之表面中溝渠之形成，使得可以藉由在溝渠中的真 空，將基板反面並且因此基板壓在導電接觸層上。藉由將 基板壓在導電接觸層上，使得在基板與導電接觸層之間可 以有低歐姆電阻之接觸。 本發明之一項配置是在導電接觸層中在面向接近基板的 表面中形成一種台面。在台面中間關於相較於溝渠一個由 溝渠圍繞的結構，其作爲突起由其周圍突出。此台面 (mesa)例如是對此適合，使得基板的反面壓力台面上，並 498463 五、發明説明（5 ) 且因此使得在基板反面與台面之間可以有低歐姆電阻之電 性接觸。這可以經由真空而達成，其配置於溝渠中，而此 溝渠圍繞台面。 此配置於導電接觸層之面向基板的表面上之溝渠與台面 用作基板壓在導電接觸層上之壓印壓力的均勻分佈，其藉 由溝渠與台面適當的配置而使得可能。例如在此是溝渠及 /或台面之棋盤形之圖案對此適合，這使得可以在基板之 整個反面上將真空與電性接觸作均勻的分佈，其藉由台面 而提供。 此外設有在導電接觸層中形成之洞孔，其本身由面向基 板的表面一直延伸至導電接觸層之面向基板支架的表面。 此等洞孔的配置，其本身經由導電接觸層延伸，使得可能 以有利的方式使用真空夾頭之真空裝置，以便將基板壓在 導電接觸層上。這是特別的有利，因爲真空夾頭已經與真 空終端以及真空洞孔配置於真空夾頭之面向接近基板的表 面中。因而避免用於導電接觸層之另外的真空裝置之必要 性。 此外’當在導電接觸層中，在面向接近基板載體的表面 中形成第二溝渠時，則具有優點。如同以上所說明用於第 一溝渠者，此在導電接觸層上的基板借助於真空而壓上。 此第二電性接觸在此時用於將真空由在基板載體表面中的 真空洞孔穿越經過導電接觸層而輸送。 此外有利的是，在導電接觸層中在面向基板載體的表面 中形成第二台面。一種屬於第二溝渠與第二台面的圖案是 498463 五、發明説明（6 ) 例如對此適合，可以將導電接觸層（而沒有將由基板載體所 提供的真空孔作細微的調整）置放於基板載體之上。借助 於第二溝渠與這些洞孔，將真空由基基板載體藉由穿過導 電接觸層一直輸送至基板。 在另外的方法步驟中設有，在溝渠中所產生的壓力小於 在基板正面上的壓力。藉由基板正面與溝渠之間的壓力差 而使得基板壓在導電接觸層上，並且因此導電接觸層壓在 基板支架上。 本發明其他的配置是各個申請專利範圍附屬項之標的。 以下是本發明根據圖式與實施例作進一步說明。 圖式之簡單說明 第1圖是電子化學製程室之槪要圖式說明，其具有基板 支架，導電接觸層與基板。 第2圖是基板支架，導電接觸層與基板之放大圖式說明。 第3圖是具有溝渠與台面配置之導電接觸層。 在第1圖中描述基板支架2，因此是例如有關於真空夾 頭。此基板支架之具有真空終端5用於將氣體抽掉。在基 板支架2上配置接觸層3。此接觸層3例如是由導電半導 體材料構成，像是由高摻雜矽或砷化鎵所製成。在導電接 觸層3上是基板1，其具有面向接近導電接觸層3之基板 反面，與背向遠離導電接觸層之基板正面。基板1例如包 含矽。在基板1上在本實施例中之基板1之邊緣上設置密 封環4。在密封環4上配置蝕刻容器杯6，其具有管的形 狀。此蝕刻容器杯6用於例如容納蝕刻劑，其在此情況中 498463 五、發明説明（7 ) 潤濕基板表面1 〇。此外，在此鈾刻容器杯6中配置相對電 極7。此相對電極7例如是網或板，其中它形成作爲讓光 線通過傳導的網，並且例如由鉑所構成。在製程中在此蝕 刻容器杯6中例如流過一電流由相對電極7經由蝕刻劑而 至基板正面1 0，經由基板而基板反面9，在其上此電流流 入導電接觸層3中，經由導電接觸層3並且至基板支架2 。爲了達成基板正面1 0之均勻處理，在當電流以均勻的 電流密度由蝕刻裝置進入基板正面10中時，則具有優點。 此導電接觸層3因此例如是高摻雜矽晶圓所構成。此高 摻雜矽晶圓具有優點，它使得在其兩側上可以有低歐姆 (電阻）之電性接觸。因此達成在基板反面9與基板支架2 之間的低歐姆（電阻）連接。此虛線繪製的區域8是在第2 圖中描述，並且在以下作進一步的說明。 在第2圖中說明第1圖之區域8。此基板支架2因此具 有真空管線14，其本身例如一直延伸至基板支架2的表面 。在基板支架2上配置導電接觸層3，在導電接觸層3上 再度配置具有基板反面9之基板1。在此實施例中須形成 導電接觸層3，使得它在面向接近基板的表面中具有溝渠 13與台面12。此外，它本身藉由導電接觸層3之洞孔11 (其由面向接近基板1的表面一直到達面向接近基板支架2 的表面）而延伸。在此面向接近基板支架2的表面中配置 第二溝渠30與第二台面31。此面的接近基板反面9的台 面12與溝渠13用於將由基板支架2所提供的真空均勻地 經由基板反面9分佈，因此實施將基板1均勻地壓在導電 -9- 498463 五、發明説明（8 ) 接觸層3上。洞孔1 1用於將真空由真空管道1 4經由導電 接觸層3傳送。 對於P-摻雜基板1將例如由矽所構成之高度p-摻雜之 導電接觸層3置放在基板支架2上。如果基板1是η-摻雜 ，因此導電接觸層3是高度η-摻雜之半導體材料所構成。 爲了將基板支架2可以作變化的使用而設有將導電層3鬆 動地置放在基板支架2上，以便將此導電接觸層3或許藉 由另一個具有其他摻雜形式的導電接觸層3替換。在另一 個實施例中是例如可能，將導電接觸層3藉由化學氣相沈 積法（CVDiChemical Vapoor Deposition)直接沈積在基板支 架2上，並且因此牢固地與基板支架2連接。 對於此導電接觸層3鬆動地配置於基板支架2上之情形 ’則須要將洞孔工作關於真空管道14之調整，以便將真 空從基板支架2傳送至基板1。當然此第二台面3 1與第二 溝渠30使得可以放棄調整步驟，因爲在導電接觸層3的 任何位置中總是確保，第二溝渠30經由真空管道14而設 置’並且因此真空藉由第二溝渠3 0經由洞孔1 1而輸送至 基板反面9。 爲了製造在導電接觸層3兩側上之台面結構，可以例如 使用微影步驟，如步進式曝光或接觸式微影。因此遮罩層 例如是5夕氧化物或矽氮化物所形成，並且此台面結構本身 藉由電漿蝕刻或經由（例如以一種像是K0H或NH4OH之 鹼液之）濕性化學蝕刻而製成。若此台面1 2例如形成爲正 方形的接觸標誌或是成爲金字塔之末端，因此相鄰的接觸 -10- 498463 五、發明説明（9 ) 標誌可以配置於六邊形的網目中。此等各個接觸標誌例如 可以彼此距離800微米（// m)。因此各個接觸標誌所具有 的邊緣長度是在1〇〇至400微米（// m)的範圍中。藉由減 少接觸標誌的邊緣長度而可以相對應地提高壓上之壓力。 若此接觸標誌形成金字塔頂端，因此可以達成須將蝕刻進 行得深，使得接觸標誌形成具有尖端的金字塔。藉由六邊 形圖案之大的晶格常數與金字塔末端或金字塔接觸尖端之 小的鑛層表面，是可以將基板1之細小之不平坦（像是例 如經由基板反面9 Z彎曲隆起，微粒或粗糙而產生者）之 干擾性的影響減至最小。 它還例如可能，將導電接觸層3藉由夾緊或導電黏貼而 固定於基板支架上。 根據基板反面9之摻雜材料濃度（其影響基板1的導電 性），它會須要將基板反面9藉由額外的植入步驟，而具 有所設所高摻雜材料濃度。 如果例如將基板支架2以高摻雜多晶矽層蓋上，因此它 形成具有若干微米（# m)的厚度。然後可以在此多晶矽層 中根據以上所說明的步驟而產生台面結構。 此外可以在基板支架2的表面上設有適當的台面結構， 並且然後以薄的高摻雜多晶矽層覆蓋。因此可以確保，將 基板支架2之台面結構保持在導電接觸層3之面向接近基 板的表面上。 符號之說明 1 基板 -11- 1 1498463 五、發明説明（1G ) 2 基板支架 3 接觸層 4 密封環 5 真空終端 6 蝕刻容器杯 7 相對電極 8 區域 9 基板反面 10 基板正面 11 洞孔 12 台面 13 溝渠 -12-

Claims (1)

1. 498463

   六、申請專利範圍 第901 13026號「在半導體基板加工處理期間在其背面製成電 性接觸所用之方法」專利案 （90年12月修正） 六申請專利範圍 - 1. 一種在半導體基板加工處理期間在其背面製成電性接觸 所用之方法，本方法中 -基板（1)具有基板反面（9)與面對此反面之基板正面 (10)，基板（1)由配置在基板反面（9)上的絕緣層而裸 露； -此基板（1)以其基板反面（9)配置在基板支架（2)上，其特 徵爲， 在基板（1)與基板支架（2)之間設置由半導體材料所構成 之導電接觸層（3)。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中 此導電接觸層（3)形成作爲用於材料之擴散阻障，由此 材料構成基板支架（2)。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中 此導電接觸層（3)以和基板（1) 一樣的帶電粒子形式來摻 雜。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中 在面向基板（1)之表面中的導電接觸層（3)中形成溝渠 (13)。 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中 在面向基板之表面中的導電接觸層（3)中形成台面 (12) ° 498463 六、申請專利範圍 6·如申請專利範圍第1項之方法，其中 在導電接觸層（3)中形成洞孔（π)，其本身由導電接觸 層（3)之面向基板（1)之表面一直延伸至導電接觸督（3)之面 向基板支架（2)的表面。 7. 如申請專利範圍第4項之方法，其中 在導電接觸層（3)中’在其面向接近基板載體（2)的表 面中形成第二溝渠（30)。 8. 如申請專利範圍第5項之方法，其中 在導電接觸層（3)中’在面向基板載體（2)的表面中形成 第二台面（31)。 9. 如申請專利範圍第4至8項中任一項之方法，其中 在溝渠（13)中產生一種較基板正面（1〇)上還小的壓力。 -2 -