TWI398911B - 製造半導體晶圓之方法 - Google Patents
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Description
本發明係相關於製造適用於固態成像裝置等的半導體晶圓之方法，尤其是，即使當晶圓具有不小於300 mm的大直徑時，仍能夠有效抑制重金屬污染的半導體晶圓，此重金屬污染是白色缺陷的成因。
近來，使用半導體之高性能固態成像裝置被安裝到行動電話或數位視訊相機上，因此大幅提高諸如像素數目等性能。消費者所期待的性能係為：固態成像裝置是較高的像素總數和能夠拍攝移動影像，及需要更進一步微型化。為了拍攝移動影像，需要組合成像裝置與高速計算裝置和記體裝置。為此，使用幫助單晶片系統(SoC)之CMOS影像感測器，及發展縮小CMOS影像感測器的尺寸。
因為是使固態成像裝置的成像特性退化之因素，所以光電二極體的暗漏流變成一大問題。暗漏流的成因是處理步驟期間的重金屬污染。為了抑制重金屬污染，試圖形成除氣槽，用於半導體晶圓的內部或背面中之重金屬。
當作用以在半導體晶圓的內部形成除氣槽的機制，例如有以下方法：將半導體晶圓經過熱處理，以在半導體晶圓內部形成氧沈澱部位。然而，在此方法中，形成給定的氧沈澱部位需要長時間的熱處理，使得恐怕在熱處理的步驟中有生產成本和重金屬污染增加之虞。
當作用以在半導體晶圓的背面形成除氣槽的機制，例如有以下方法：在半導體晶圓的背面上形成多晶矽層，以及使用此種背面當作除氣槽。但是，尤其是當半導體晶圓具有300 mm的大直徑等時，難以在其背面上形成除氣槽，因為此種大直徑晶圓通常是在其兩表面上將拋光之晶圓。
因此，想要發展一方法，其中將除氣槽形成在半導體晶圓內部，即使當晶圓具有不小於300 mm的大直徑時，卻仍不需要長時間熱處理。
本發明的目的係提供製造半導體晶圓之方法，其中藉由使用合理的低功率雷射，以及經由短時間照射其雷射光束，只在半導體晶圓的給定深度位置產生多光子吸收處理，以形成和利用修正部當作除氣槽。
為了以短時間在半導體晶圓內部形成除氣槽，本發明人已進行各種研究，及發現藉由從晶圓的表面照射低功率雷射，只在半導體晶圓的給定深度位置中產生多光子吸收處理來形成修正部，及其能夠被利用當作除氣槽。
在JP-A-2007-245173中揭示以分割方式處理半導體晶圓之方法，其中照射雷射光束，以適配其一聚焦點到半導體晶圓的內部，藉以在聚焦點附近形成易碎的修正區，然後從修正區分割出晶圓。
然而，在JP-A-2007-245173的方法中，為了以分割方式處理半導體晶圓而藉由照射諸如YAG雷射等高功率雷射光束形成修正區，使得即使在除了聚焦點附近之外的地方也經常產生由於此種雷射光束能量所導致之位錯。而且，因為高功率雷射被用於雷射分割處理，所以認為將修正區形成在照射位置的深度方向中之半導體晶圓上。
本發明係依據上述認知以及其摘要，及本發明的構成如下：
1.製造半導體晶圓之方法，其包含：照射雷射光束到半導體晶圓的任一面，以便使聚焦位置與半導體晶圓的給定深度位置一致，藉以只在半導體晶圓之在給定深度位置的特定部位中產生多光子吸收處理，其中，該多光子吸收處理修正該晶圓的該等特定部位而使得該等特定部位變成為經修正的部位，其中，該等經修正的部位包含氧沉澱物，並且用做為除氣槽；且其中，該等氧沉澱物具有在該晶圓之橫剖面積的每一平方公分(cm2
)有1.0x105
到1.0x106
個沉澱物的範圍內之密度。
2.根據第1項之製造半導體晶圓的方法，其中雷射光束具有一特性：滲透到半導體晶圓的給定深度位置內，及只在給定深度位置之半導體晶圓的特定部位中產生多光子吸收處理。
3.根據第1項或第2項之製造半導體晶圓的方法，其中雷射光束是具有不小於1000 nm之波長的超短波脈衝雷射。
根據本發明，能夠製造被設置有修正部之半導體晶圓，係藉由經由短時間照射雷射光束，只在半導體晶圓的給定深度位置中產生多光子吸收處理，並且即使當晶圓具有
不小於300 mm的大直徑，仍能夠利用修正部當作除氣槽。
將參考圖式說明根據本發明的製造半導體晶圓之方法。圖1為緊接在開始照射雷射光束到半導體晶圓之後的雷射光束之聚焦位置附近的放大橫剖面圖。
將雷射光束10照射到半導體晶圓20的任一面，以利用聚光透鏡11將雷射光束10的聚焦位置適配到半導體晶圓20的給定深度位置21內，因此將雷射光束10聚焦在給定深度位置21中，以產生多光子吸收處理，藉以形成修正部22。
在此例中，重要的是，在確實滲透表面層23當作雷射光束10的路徑之條件下照射雷射光束10而不修正表面層。在表格1中，表示適於一般半導體材料和Si半導體之雷射照射條件當作例子。
雷射照射條件係依據禁帶(能量帶間隙)來決定，當作半導體材料的基本特性。例如，Si半導體的禁帶是1.1 eV，使得當入射波長不小於1000 nm時，滲透性變得相當明顯。如此，雷射波長係可藉由半導體材料的禁帶來考量。
因為諸如YAG雷射等高功率雷射不僅傳送熱能到半導體晶圓的給定深度位置，也傳送到除了上述深度位置之外的部位，所以使用低功率雷射當作雷射光束產生器較佳。使用諸如毫微微秒雷射等超短波脈衝雷射當作低功率雷射更好。能夠藉由以半導體雷射等激發鈦藍寶石晶體(固態雷射晶體)，而提供具有較佳的雷射波長範圍之超短波脈衝雷射。在超短波脈衝雷射中，可使激發的雷射光束之脈衝寬度不大於1.0x10-15
(毫微微)秒，使得比使用其他雷射更能抑制由激發所產生之熱能的擴散，因此能夠將光能只聚焦在焦點附近。
假設由多光子吸收處理的產生所形成之修正部22或許是非晶的。為了獲得此種非晶結構，需要將給定深度位置21局部且快速加熱和冷卻。雖然表格1所示之超短波脈衝雷射是具有少量能量的雷射，但是足以局部且快速加熱半導體晶圓20的能量係可藉由以聚光透鏡11聚焦雷射光束來提供。聚焦位置的溫度到達高溫9900至10000 K。而且，由於聚焦所以熱輸入範圍變成非常窄，使得當如後面將說明一般藉由掃描雷射來移動聚焦位置時，在移動之前的聚焦位置中之熱輸入量快速減少，因此獲得快速冷卻效果。
再者，因為表格1所示之超短波脈衝雷射的波長不小於1000 nm，所以雷射的滲透性高且能夠形成修正部22，卻不影響表面層23的晶體結構。結果，利用修正部22當作半導體晶圓的除氣槽較佳。當波長超過1200 nm時，由於長波長區所以光子能量(雷射光束能量)低，因此，即使當以聚光透鏡來聚焦雷射光束時，恐怕仍有無法獲得足以修正半導體內部的光子能量之虞。因此，波長不大於1200 nm較佳。
修正部22的位置，或從半導體晶圓20的表面到其給定深度位置21之範圍的距離d係藉由以聚光透鏡11聚焦雷射光束10所控制，此範圍在近紅外線區中的滲透性絕佳，並且上下移動半導體晶圓20的位置以在給定深度位置21中形成焦點的影像。
當作半導體晶圓的除氣槽，給定深度位置21約為0.5μm及寬度24約為100μm較佳。
圖2為從雷射光束照射側觀看之照射到半導體晶圓的雷射光束之掃描方向的概要圖。
而且，半導體晶圓20中所示的每一個箭頭圖示雷射光束的掃描方向。能夠自由設定箭頭或掃描節距之間的間距。可將雷射光束照射到半導體晶圓的內部，遍及晶圓的部分或整個。
圖3為在雷射光束的掃描之後沿著圖2所示的線I-I所取之半導體晶圓的橫剖面圖。可藉由掃描節距來設定修正部22之間的間距或修正部22的密度。就半導體晶圓的除氣槽而言，修正部22的密度在1.0x105
至1.0x106
沈澱物/平方公分範圍內較佳。修正部的密度意謂藉由以TEM(透射式電子顯微鏡)觀察晶圓的橫剖面所獲得之氧沈澱數量。
接著，將說明根據本發明的半導體晶圓之製造方法所使用的雷射光學系統。
圖4為根據本發明的製造半導體晶圓之方法所使用的雷射光學系統之例子的概要圖。
雷射光學系統100包含半導體晶圓20，欲以雷射光束10b照射；雷射產生器15，脈衝振盪雷射光束10a；脈衝控制電路(Q開關)16，控制雷射光束的脈衝等；分光鏡(半透明半反射鏡)17a，被配置成反射雷射光束10a，及以90°改變其行進方向；聚光透鏡11，集中由分光鏡(半透明半反射鏡)17a所反射之雷射光束10b；平台40，可移動在垂直和水平方向，以將集中的雷射光束10b聚焦到半導體晶圓的任意位置；和平台控制電路45，控制平台40的移動。
只要能夠產生如表格1所示之較佳範圍內的雷射，並不特別限制雷射產生器15和脈衝控制電路(Q開關)16。不過，使用鈦藍寶石雷射較佳，其具有有滲透性雷射波長並且能夠在短脈衝週期中振盪，以在半導體材料內部的任意位置中形成修正部。
由雷射產生器15所產生之雷射光束10a被分光鏡(半透明半反射鏡)17a反射成以90°改變其行進方向，並且以聚光透鏡11聚焦成雷射光束10b，將其藉由經由電腦控制在垂直方向移動平台40，以在半導體晶圓20的給定深度位置21中形成作焦點的影像。聚光透鏡11具有10至300倍的放大倍數，0.3至0.9的N.A.，及30至60%之對雷射光束的波長之透射比較佳。
例如，當距晶圓的表面之2μm的深度位置中形成修正部時，雷射光束的波長被設定成1080 nm，及使用具有60%之透射比的聚光透鏡(50倍的放大倍數)，藉以能夠將雷射光束聚焦在距晶圓的表面之2μm的深度位置中，以產生多光子吸收處理，而形成修正部。
雷射光學系統100另外包含可見光雷射產生器19、分光鏡(半透明半反射鏡)17b、CCD(電荷耦合裝置)相機30、CCD相機控制電路35、成像透鏡12、中央控制電路50、及顯示機構51。
由可見光雷射產生器19所產生之可見光雷射光束18a被分光鏡(半透明半反射鏡)17b反射成以90°改變其行進方向，其經由聚光透鏡11和分光鏡17a及17b照射半導體晶圓20並且反射在半導體晶圓20的表面上，以到達成像透鏡12。透過成像透鏡12，藉由CCD相機30拍攝到達成像透鏡12的可見光雷射光束18b以當作影像，然後輸入到CCD相機控制電路當作影像資料。根據從以輸入資料為基礎的平台控制電路45輸出之資料，來水平移動平台40，藉以能夠達成如圖2所示之雷射光束掃描。
如上述的藉由雷射光束掃描所形成之修正部的尺寸當作一層最好是薄的，在10至150μm的範圍內較佳。
而且，雖然上面說明僅相關於本發明的一實施例，但是只要不違背附錄於後的申請專利範圍之範疇可進行各種修正。
在表格2所示的條件下，以雷射光束照射具有直徑300 mm和厚度0.725 mm之矽晶圓，藉以在距離雷射光束照射之晶圓的表面之2μm的深度位置中備製設置有密度為10-6
/cm2
的修正部之矽晶圓。
為了確認修正部的除氣效果，設置和上述例子一樣的矽晶圓，除了不以雷射光束照射矽晶圓之外。
為了確認當以長時間熱處理來形成氧沈澱部時之除氣效果，設置和比較例子1一樣的矽晶圓，除了將晶圓經過熱處理達10小時或20小時之外。
藉由下面方法來評估上述例子和比較例子1及2中所備製之各個樣本的除氣效果。
將各個樣本以氨和過氧化氫的混合溶液清洗，及進一步以鹽酸和過氧化氫的混合溶液清洗，然後藉由旋轉塗佈污染法，以約1.0x1012
原子/cm2
之量的鎳污染其表面。之後，在氮大氣中於1000℃的垂直熱處理爐中將樣本經過擴散熱處理達1小時，然後以Wright溶液(48%HF：30 ml、69%HNO3
：30 ml、CrO3
1g+H2
O：2 ml、醋酸：60 ml)蝕刻，及經由光學顯微鏡觀察表面上的蝕刻坑洞數量(藉由蝕刻矽化鎳所形成的坑洞)，以測量蝕刻坑洞密度(坑洞/cm2
)，作為除氣能力的評估。此方法之蝕刻坑洞密度的測量限制是1.0x103
坑洞/
cm2
。當蝕刻坑洞密度不大於1.0x103
坑洞/cm2
(不大於測量限制)時，除氣能力被估定為優良，當大於1.0x103
坑洞/cm2
但小於1.0x105
坑洞/cm2
時被視作可接受，但當1.0x105
坑洞/cm2
或更大時被視作無法接受。
在比較例子2中，形成當作除氣槽之氧沈澱部所需的時間被評估如下。
在(110)方向劈開各個樣本，及以Wright溶液蝕刻，之後經由光學顯微鏡觀察裂面(樣本的橫剖面)，以測量氧沈澱密度(沈澱物/cm2
)。利用與例子1相同的方式，藉由以鎳元素污染表面來評估除氣能力。
評估的結果是，蝕刻坑洞密度為1.0x105
坑洞/cm2
，及在比較例子1無法確認除氣效果。
在比較例子2中，經過熱處理達10小時之樣本具有氧沈澱密度1.0x104
沈澱物/cm2
，及蝕刻坑洞密度為1.0x105
坑洞/cm2
，幾乎不顯現出除氣效果。此外，經過熱處理達20小時之樣本具有氧沈澱密度1.0x105
沈澱物/cm2
，及蝕刻坑洞密度為1.0x104
坑洞/cm2
，只顯現出一些除氣效果。
相反地，例子中的樣本具有不大於1.0x103
坑洞/cm2
的蝕刻坑洞密度，且顯現出充分的除氣效果。
從上文可看出，藉由以短時間照射雷射光束，而只在矽晶圓的給定深度位置中產生多光子吸收處理所形成之修正部有效地充作除氣槽。
根據本發明，能夠製造設置有修正部之半導體晶圓，係藉由經由短時間照射雷射光束以只在給定深度位置中產生多光子吸收處理所製造；及即使當晶圓具有不小於300 mm的大直徑時，仍能夠利用修正部當作除氣槽。
10．．．雷射光束
10a．．．雷射光束
10b．．．雷射光束
11．．．聚光透鏡
12．．．成像透鏡
15．．．雷射產生器
16．．．脈衝控制電路
17a．．．分光鏡
17b．．．分光鏡
18a．．．可見光雷射光束
18b．．．可見光雷射光束
19．．．可見光雷射產生器
20．．．半導體晶圓
21．．．給定深度位置
22．．．修正部
23．．．表面層
24．．．寬度
30．．．電荷耦合裝置相機
35．．．電荷耦合裝置相機控制電路
40．．．平台
45．．．平台控制電路
50．．．中央控制電路
51．．．顯示機構
100．．．雷射光學系統
d．．．距離
將參考附圖說明本發明，其中：圖1為緊接在開始照射雷射光束到半導體晶圓之後的雷射光束之聚焦位置附近的放大橫剖面圖；圖2為從雷射光束照射側觀看之照射到半導體晶圓的雷射光束之掃描方向的概要圖；圖3為在雷射光束的掃描之後沿著圖2所示的線I-I所取之半導體晶圓的橫剖面圖；及圖4為根據本發明的製造半導體晶圓之方法所使用的雷射光學系統之例子的概要圖。
10．．．雷射光束
11．．．聚光透鏡
20．．．半導體晶圓
21．．．給定深度位置
22．．．修正部
23．．．表面層
24．．．寬度
d．．．距離
Claims (3)
- 一種製造半導體晶圓之方法，其包含：照射雷射光束到半導體晶圓的任一面，以便使聚焦位置與該半導體晶圓的給定深度位置一致，藉以只在該半導體晶圓之在該給定深度位置的特定部位中產生多光子吸收處理，其中，該多光子吸收處理修正該晶圓的該等特定部位而使得該等特定部位變成為經修正的部位，其中，該等經修正的部位包含氧沉澱物，並且用做為除氣槽；且其中，該等氧沉澱物具有在該晶圓之橫剖面積的每一平方公分(cm2 )有1.0x105 到1.0x106 個沉澱物的範圍內之密度。
- 根據申請專利範圍第1項之製造半導體晶圓的方法，其中，該雷射光束具有一特性：滲透到該半導體晶圓的該給定深度位置內，及只在該給定深度位置之該半導體晶圓的該特定部位中產生該多光子吸收處理。
- 根據申請專利範圍第1項或第2項之製造半導體晶圓的方法，其中，該雷射光束是具有不小於1000 nm之波長的超短波脈衝雷射。
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| DE102021203609A1 (de) * | 2021-04-13 | 2022-10-13 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Behandlung wenigstens einer Schicht oder eines Bereichs eines Bauteils und Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070111478A1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-05-17 | Denso Corporation | Semiconductor device and dicing method for semiconductor substrate |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5844726A (ja) * | 1981-09-11 | 1983-03-15 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ゲッタリング方法 |
| JPS5950531A (ja) * | 1982-09-16 | 1984-03-23 | Toshiba Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2575545B2 (ja) * | 1990-07-05 | 1997-01-29 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| US6777645B2 (en) * | 2001-03-29 | 2004-08-17 | Gsi Lumonics Corporation | High-speed, precision, laser-based method and system for processing material of one or more targets within a field |
| JP4298953B2 (ja) * | 2002-03-11 | 2009-07-22 | 浜松ホトニクス株式会社 | レーザゲッタリング方法 |
| JP3761566B2 (ja) | 2002-03-12 | 2006-03-29 | 浜松ホトニクス株式会社 | 半導体チップの製造方法 |
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| US20050237895A1 (en) * | 2004-04-23 | 2005-10-27 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser irradiation apparatus and method for manufacturing semiconductor device |
| US7550367B2 (en) * | 2004-08-17 | 2009-06-23 | Denso Corporation | Method for separating semiconductor substrate |
| US7732349B2 (en) * | 2004-11-30 | 2010-06-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Manufacturing method of insulating film and semiconductor device |
| JP4816390B2 (ja) * | 2005-11-16 | 2011-11-16 | 株式会社デンソー | 半導体チップの製造方法および半導体チップ |
| JP2007220825A (ja) * | 2006-02-15 | 2007-08-30 | Sumco Corp | シリコンウェーハの製造方法 |
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-
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20070111478A1 (en) * | 2005-11-16 | 2007-05-17 | Denso Corporation | Semiconductor device and dicing method for semiconductor substrate |
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