TWI608539B - 減少磊晶晶圓缺陷的形成方法 - Google Patents

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Description

減少磊晶晶圓缺陷的形成方法
本發明涉及半導體元件製造領域，尤其涉及一種減少磊晶晶圓缺陷的形成方法。
在傳統的磊晶晶圓形成方法中，在遠端和近端生長的單晶矽錠被切斷從而形成塊狀，接著對塊狀進行週邊打磨，並且形成定位邊或定位V槽，用於起到位置指示的作用；接著，對塊狀進行切片處理，獲得磊晶晶圓；接著，對磊晶晶圓進行倒角處理；接著，進行雙面研磨；接著，再進行單面研磨；接著，進行雙面拋光處理；接著，進行單面拋光處理；最後在形成的磊晶晶圓上形成所需的磊晶層。
然而，傳統的磊晶晶圓形成的方法中存在以下問題：在進行機械加工，例如切片、打磨等製程，機械會不可避免的在磊晶晶圓表面造成刮傷，造成的刮傷和缺陷成為起點，會使後續形成的磊晶層產生錯位、堆垛缺陷等結晶缺陷；當機械加工對磊晶晶圓造成的損傷較大時，還會在後續形成的磊晶層中產生滑移，導致形成的磊晶層性能大幅下降。
本發明的目的在於提供一種減少磊晶晶圓缺陷的形成方 法，使形成的磊晶晶圓表面光滑無刮傷和缺陷，提高後續形成的磊晶層的性能。
為了實現上述目的，本發明提出了一種減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，包括步驟：提供原始磊晶晶圓；對所述初始磊晶晶圓進行沉浸式缺陷去除處理；對所述原始磊晶晶圓進行拋光處理；檢測所述原始磊晶晶圓表面形貌，並保存形貌資料；對所述形貌資料進行分析，獲得所述原始磊晶晶圓不同區域的溫度控制分佈圖和蝕刻時間；通過分區紅外線對所述原始磊晶晶圓進行分區溫度控制，並採用電漿乾式蝕刻對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻，使所述原始磊晶晶圓表面更加平滑；對所述原始磊晶晶圓進行單面拋光，獲得最終的磊晶晶圓。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述電漿乾式蝕刻採用的氣體包括H2、CF4、C2F6、SF6及Cl2。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述分區紅外線採用矩陣排列的紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體對所述原始磊晶晶圓進行分區溫度控制。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述分區紅外線的波長範圍為700nm~1200nm。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，單個 所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體的功率範圍為0~20W。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體直接接觸所述原始磊晶晶圓的背面。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體位於所述原始磊晶晶圓的正面並保持預定間距。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述沉浸式缺陷去除處理為採用腐蝕溶液進行蝕刻的濕式蝕刻製程。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述腐蝕溶液包括氫氟酸、硝酸、磷酸及水，其中，HF：HNO3：H3PO4：H2O質量比為7%：30%：35%：38%。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，所述原始磊晶晶圓的形成步驟包括：提供單晶矽錠；對所述單晶矽錠進行磨削滾圓處理；在所述單晶矽錠上形成定位邊或定位V槽；對所述單晶矽錠進行切片、倒角處理；分別進行雙面研磨和單面研磨，獲得所述原始磊晶晶圓。
進一步的，在所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，最終形成的磊晶晶圓表面形貌差異小於25nm。
與現有技術相比，本發明的有益效果主要體現在：先對原始 磊晶晶圓進行沉浸式缺陷去除處理，去除原始磊晶晶圓較多的刮傷和缺陷，接著，進行拋光處理，接著，通過檢測收集原始磊晶晶圓表面形貌資料，並對形貌資料進行分析，獲得原始磊晶晶圓不同區域的溫度控制分佈圖和蝕刻時間，並通過分區紅外線對原始磊晶晶圓進行分區溫度控制，並採用電漿乾式蝕刻對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻，有針對性的蝕刻去除原始磊晶晶圓不同區域的待蝕刻量，從而去除原始磊晶晶圓表面的缺陷及刮傷，形成表面平滑的磊晶晶圓，進而使後續形成的磊晶層性能得到提高。
10‧‧‧吸盤
11‧‧‧紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體
20‧‧‧原始磊晶晶圓
30‧‧‧轉軸
第1圖為本發明一實施例中減少磊晶晶圓缺陷的形成方法的流程圖；第2圖為本發明一實施例中由多個紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體矩陣排列的俯視圖；第3圖為本發明一實施例中對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻時製程腔室內的結構示意圖。
下面將結合示意圖對本發明的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對於本領域技術人員的廣泛知道，而並不作為對本發明的限制。
在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特徵將更清楚。需說明的是，附圖均採用非常簡化的形式且均使用非精准的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。
請參考第1圖，在本實施例中，提出了一種減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，包括步驟：S100：提供原始磊晶晶圓；S200：對所述初始磊晶晶圓進行沉浸式缺陷去除處理；S300：對所述原始磊晶晶圓進行拋光處理；S400：檢測所述原始磊晶晶圓表面形貌，並保存形貌資料；S500：對所述形貌資料進行分析，獲得所述原始磊晶晶圓不同區域的溫度控制分佈圖和蝕刻時間；S600：通過分區紅外線對所述原始磊晶晶圓進行分區溫度控制，並採用電漿乾式蝕刻對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻，使所述原始磊晶晶圓表面更加平滑；S700：對所述原始磊晶晶圓進行單面拋光，獲得最終的磊晶晶圓。
具體的，在本實施例中，所述原始磊晶晶圓的形成步驟包括：提供單晶矽錠；對所述單晶矽錠進行磨削滾圓處理；在所述單晶矽錠上形成定位邊或定位V槽；對所述單晶矽錠進行切片、倒角處理；分別進行雙面研磨和單面研磨，獲得所述原始磊晶晶圓。
在形成原始磊晶晶圓時，進行的磨削滾圓、切片、倒角以及雙面研磨和單面研磨均會在原始磊晶晶圓表面形成不同程度的刮傷或者造成缺陷，後續繼續拋光也無法去除全部的缺陷。
在本實施例中，形成了原始磊晶晶圓之後，先採用沉浸式缺陷去除處理，將原始磊晶晶圓浸泡在腐蝕溶液中，以去除部分較大的刮傷或者缺陷。其中，所述腐蝕溶液為氫氟酸、硝酸、磷酸及水的混合物，其中，HF：HNO3：H3PO4：H2O質量比為7%：30%：35%：38%，具體的浸泡時間可以根據不同的要求進行選擇。
在進行沉浸式缺陷去除處理之後，對所述原始磊晶晶圓進行拋光處理，其中，拋光處理包括雙面拋光及邊緣拋光處理。
在拋光處理之後，首先，檢測所述原始磊晶晶圓表面形貌，並保存形貌資料；其中，形貌資料包括原始磊晶晶圓的均勻度以及每個區域中厚度值、凹凸狀況等等，在收集到形貌資料之後，對所述形貌資料進行分析，獲得所述原始磊晶晶圓不同區域的溫度控制分佈圖和蝕刻時間，根據形貌資料可以判定出每個區域需要蝕刻的待蝕刻量，從而可以對部分區域進行蝕刻，使形成的磊晶晶圓整體平滑。
在本實施例中，採用採用電漿乾式蝕刻對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻。所述電漿乾式蝕刻採用的氣體包括H2、CF4、C2F6、SF6及Cl2。所述反應參數包括反應溫度和反應時間，其中，反應溫度和反應時間能夠很好的控制不同的蝕刻量。
為了能夠控制不同區域的反應溫度，在本實施例中，採用分區紅外線控制不同區域的溫度，所述分區紅外線採用矩陣排列的紅外線雷 射二極體或紅外線發光二極體對所述原始磊晶晶圓進行分區溫度控制。具體的，請參考第2圖，所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體11安裝在吸盤10上，並且呈矩陣排列，其個數、排列方式均可以根據不同需要進行選擇，在此不做限定；所述分區紅外線的波長範圍為700nm~1200nm，例如1000nm；每一個紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體11的能量等可以單獨控制，從而實現對整個原始磊晶晶圓不同區域的反應溫度的控制。
在本實施例中，所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體11可以固定在吸盤10上，直接接觸所述原始磊晶晶圓20的背面，如第3圖所示；單個所述紅外鐳紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體11的功率可調範圍為0~20W，最佳的，所述吸盤10能夠覆蓋原始磊晶晶圓。此外，除了將紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體11固定在吸盤10上，還可以將所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體11安裝在所述原始磊晶晶圓20的正面並保持預定間距，以直接從正面進行溫度的分區控制。
其中，原始磊晶晶圓20在反應時，放置在所述吸盤10上，所述吸盤10用於對其進行加熱，吸盤10底部連接一轉軸30，用於帶動吸盤10和原始磊晶晶圓20轉動。
在對原始磊晶晶圓進行區域蝕刻之後，原始磊晶晶圓表面的刮傷以及缺陷等均被去除，確保最終形成的磊晶晶圓表面形貌差異小於25nm；接著，再對其進行表面的單面拋光處理，獲得最終表面平滑的磊晶晶圓，適合後續磊晶層的生長，並且能夠保證後續磊晶層生長的性能。
綜上，在本發明實施例提供的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法中，先對原始磊晶晶圓進行沉浸式缺陷去除處理，去除原始磊晶晶圓較多 的刮傷和缺陷，接著，進行拋光處理，接著，通過檢測收集原始磊晶晶圓表面形貌資料，並對形貌資料進行分析，獲得原始磊晶晶圓不同區域的溫度控制分佈圖和蝕刻時間，並通過分區紅外線對原始磊晶晶圓進行分區溫度控制，並採用電漿乾式蝕刻對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻，有針對性的蝕刻去除原始磊晶晶圓不同區域的待蝕刻量，從而去除原始磊晶晶圓表面的缺陷及刮傷，形成表面平滑的磊晶晶圓，進而使後續形成的磊晶層性能得到提高。
上述僅為本發明的優選實施例而已，並不對本發明起到任何限制作用。任何所屬技術領域的技術人員，在不脫離本發明的技術方案的範圍內，對本發明揭露的技術方案和技術內容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發明的技術方案的內容，仍屬於本發明的保護範圍之內。
S100~S700‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，包括下列步驟：提供原始磊晶晶圓；對所述初始磊晶晶圓進行沉浸式缺陷去除處理；對所述原始磊晶晶圓進行拋光處理；檢測所述原始磊晶晶圓表面形貌，並保存形貌資料；對所述形貌資料進行分析，獲得所述原始磊晶晶圓不同區域的溫度控制分佈圖和蝕刻時間；通過分區紅外線對所述原始磊晶晶圓進行分區溫度控制，並採用電漿乾式蝕刻對原始磊晶晶圓進行不同區域的蝕刻，使所述原始磊晶晶圓表面更加平滑，其中所述電漿乾式蝕刻採用的氣體包括H2、CF4、C2F6、SF6及Cl2；對所述原始磊晶晶圓進行單面拋光，獲得最終的磊晶晶圓。
  2. 如權利要求1所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中所述分區紅外線採用矩陣排列的紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體對所述原始磊晶晶圓進行分區溫度控制。
  3. 如權利要求2所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中所述分區紅外線的波長範圍為700nm~1200nm。
  4. 如權利要求2所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中單個所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體的功率範圍為0~20W。
  5. 如權利要求2所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中所述紅外線雷射二極體或紅外線發光二極體直接接觸所述原始磊晶晶圓的背面。
  6. 如權利要求2所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中所述紅外線雷 射二極體或紅外線發光二極體位於所述原始磊晶晶圓的正面並保持預定間距。
  7. 如權利要求1所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中所述沉浸式缺陷去除處理為採用腐蝕溶液進行蝕刻的濕法蝕刻製程。
  8. 如權利要求7所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其特徵在於，所述腐蝕溶液包括氫氟酸、硝酸、磷酸及水，其中，HF：HNO3：H3PO4：H2O質量比為7%：30%：35%：38%。
  9. 如權利要求1所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中所述原始磊晶晶圓的形成步驟包括：提供單晶矽錠；對所述單晶矽錠進行磨削滾圓處理；在所述單晶矽錠上形成定位邊或定位V槽；對所述單晶矽錠進行切片、倒角處理；分別進行雙面研磨和單面研磨，獲得所述原始磊晶晶圓。
  10. 如權利要求1所述的減少磊晶晶圓缺陷的形成方法，其中最終形成的磊晶晶圓表面形貌差異小於25nm。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113178382A (zh) * 2020-12-30 2021-07-27 集美大学 一种晶圆级金刚石衬底的抛光方法和晶圆级金刚石衬底
TWI833455B (zh) * 2022-06-29 2024-02-21 南亞科技股份有限公司 減少陣列區缺陷之半導體元件的製備方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW554452B (en) * 2000-11-27 2003-09-21 Soitec Silicon On Insulator Method for making a substrate in particular for optics, electronics or optoelectronics and resulting substrate

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6338805B1 (en) * 1999-07-14 2002-01-15 Memc Electronic Materials, Inc. Process for fabricating semiconductor wafers with external gettering
DE102009010556B4 (de) * 2009-02-25 2013-11-07 Siltronic Ag Verfahren zur Herstellung von epitaxierten Siliciumscheiben

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW554452B (en) * 2000-11-27 2003-09-21 Soitec Silicon On Insulator Method for making a substrate in particular for optics, electronics or optoelectronics and resulting substrate

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