TWI685057B - 支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法 - Google Patents

支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述支撐台包括基座、頂針和塗層，所述基座設有多個開孔，所述頂針的數量與所述開孔的數量相同，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓，所述塗層塗覆於所述開孔中。本發明提供的支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述支撐台包括基座和頂針，由所述基座的開孔中的頂針來支撐晶圓，由於所述開孔中具有塗層，可減少頂針與開孔之間的間隙，改善由於製程氣體經由開孔形成的頂針痕跡，使得晶圓表面的頂針痕跡的高度減小，從而可降低頂針痕跡對產品品質的影響。

Description

支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法
本發明涉及半導體製造技術領域，尤其涉及一種支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法。
隨著半導體製造技術的不斷發展，晶圓的特徵尺寸已進入奈米時代，這也對晶圓的製造製程提出更高的要求。支撐台在半導體製造中經常會被用來支撐晶圓，例如，支撐台廣泛應用於磊晶生長製程中，其對於支撐的晶圓的品質會產生一定的影響。
如圖1所示，在現有技術中的磊晶生長製程中，支撐台通常採用基座1與頂針2對晶圓3進行支撐，從而在晶圓3上形成磊晶層，然而在晶圓表面的頂針痕跡4是磊晶生長製程中常見的問題，頂針痕跡4產生的高度差可能嚴重影響晶圓3表面的電氣性能，為了最佳的實現將晶圓製成晶片，需要在生產過程中保證晶圓極端平整的表面，從而保證生產出來的晶片的品質。
因此，如何改善晶圓表面的頂針痕跡的問題是本領域技術人員亟待解決的一個技術問題。
本發明的目的在於提供一種支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，改善晶圓表面的頂針痕跡的問題。
為了解決上述問題，本發明提供一種支撐台，所述支撐台包括基座、頂針和塗層，所述基座設有多個開孔，所述頂針的數量與所述開孔的數量相同，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓，所述塗層塗覆於所述開孔中。
可選的，在所述支撐台中，所述塗層的厚度在3 μm以上。
可選的，在所述支撐台中，所述塗層為矽層。
可選的，在所述支撐台中，所述開孔與所述頂針的數量均為三個，三個所述開孔在所述基座上呈三角形分佈。
本發明還包括一種改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法包括：提供一支撐台，所述支撐台包括基座和多個頂針，所述基座設有多個開孔，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓；對所述支撐台進行塗層製程，使所述開孔中形成塗層；採用經過塗層製程後的支撐台對待處理晶圓進行支撐。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述塗層的厚度在3 μm 以上。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述塗層製程採用的材料包括三氯氫矽、矽烷或二氯矽烷、以及氫氣。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，在所述塗層製程中，所述三氯氫矽的流量為14 標準升/分鐘~25 標準升/分鐘，所述氫氣的流量為20 標準升/分鐘~70 標準升/分鐘。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述三氯氫矽的純度在99.99%以上。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述塗層的厚度在3μm以上。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述塗層製程的溫度條件為：1100℃~1150℃。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述塗層製程的執行時間在20 秒以上。
可選的，在所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，還包括：在進行所述塗層製程前，對所述支撐台進行刻蝕製程。
本發明還提供一種改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法包括：提供一支撐台，所述支撐台包括基座和多個頂針，所述基座設有多個開孔，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓；對所述支撐台進行塗層製程，使所述開孔中形成塗層；採用經過塗層製程後的支撐台對待處理晶圓進行支撐；對所述待處理晶圓進行磊晶生長製程形成磊晶層。
可選的，在所述改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述晶圓為P型晶圓或N型晶圓。
可選的，在所述改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述磊晶層的厚度為1 μm ~10 μm，所述磊晶層的電導率為8 Ω-cm~12 Ω-cm。
本發明提供的支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述支撐台包括基座和頂針，由所述基座的開孔中的頂針來支撐晶圓，由於所述開孔中具有塗層，可減少頂針與開孔之間的間隙，改善由於製程氣體經由開孔形成的頂針痕跡，使得晶圓表面的頂針痕跡的高度減小，從而可降低頂針痕跡對產品品質的影響。
為了使本發明的目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，請參閱附圖。須知，本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關係的改變或大小的調整，在不影響本發明所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發明所揭示的技術內容得能涵蓋的範圍內。
隨著晶圓對表面平整要求越來越高，支撐台的頂針造成的頂針痕跡產生的影響也越來越大，發明人經過研究發現支撐台的基座的開孔與頂針之間的間隙能影響到頂針痕跡的高度差，製程氣體可經由基座的開孔在晶圓表面形成頂針痕跡，於是發明人通過改進支撐台以及提出新的方法來降低頂針痕跡對產品的影響。
如圖2所示，本發明提供一種支撐台，所述支撐台包括基座10、頂針20和塗層30，所述基座10設有多個開孔11，所述頂針20的數量與所述開孔11的數量相同，所述頂針20對就設置在所述開孔11中用於支撐晶圓，所述塗層30塗覆於所述開孔中。
在本實施例中，所述塗層30的厚度在3 um以上，可以理解的是，在開孔11與頂針20之間的間隙大小範圍內，當塗層30的厚度越厚，可產生更佳的效果，當塗層30的厚度太小，則產生的效果不明顯，在具有的實施方式中，通常也會在基座10上形成一層塗層30時，在本發明中只需要開孔11中的塗層30來實現本發明的目的。
對應於半導體製程，所述塗層30為矽層，也就是在開孔11中形成矽層，矽作為半導體的主要材料，其形成不會引入其它影響晶圓電氣性能的雜質元素，作為塗層30較佳的選擇。
可選的，所述開孔11與所述頂針20的數量均為三個，三個所述開孔在所述基座10上呈三角形分佈，即通過三個頂針20來支撐晶圓，使頂針20產生的頂針痕跡的數量最少。
如圖3所示，本發明提供的一種改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，包括：
步驟S10：提供一支撐台，所述支撐台包括基座和多個頂針，所述基座設有多個開孔，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓；
步驟S20：對所述支撐台進行塗層製程，使所述開孔中形成塗層；
步驟S30：採用經過塗層製程後的支撐台對處理晶圓進行支撐。
下面結合圖2所示的支撐台更為詳細介紹本發明的改善晶圓表面頂針痕跡的方法的每一步驟。
首先，提供一支撐台，支撐台可為設置在製程腔體中，用於支撐磊晶生長晶圓，所述支撐台包括基座10和頂針20，頂針20的數量在3個以上，所述基座10設有開孔11，所述頂針20設置在所述開孔11中支撐晶圓，從而使晶圓下方懸空從而可使晶圓表面進行磊晶生長。
接著，按步驟S20，對所述支撐台進行塗層製程，可使支撐台覆蓋一層塗層30，使所述開孔11中形成塗層30，當進行塗層製程時，由於開孔11與頂針20之間存在著間隙，通過塗層製程形成的塗層30可減小間隙，從而防止製程氣體經由間隙形成的頂針痕跡。
然後，採用經過塗層製程後的支撐台對待處理晶圓進行支撐，減少支撐台對於晶圓品質的影響。
在本實施例中，所述塗層30的厚度在3 μm以上，可以理解的是，在開孔11與頂針20之間的間隙大小範圍內，當塗層30的厚度越厚，可產生更佳的效果，當塗層30的厚度太小，則產生的效果不明顯。
從材料上的選擇，所述塗層製程採用的材料包括三氯氫矽（SiHCl3 ，簡稱TCS）、矽烷（
Figure 02_image001
）或二氯矽烷（
Figure 02_image003
, 簡稱DCS）、以及氫氣，即通過三氯氫矽與氫氣反應可以在支撐臺上形成矽層，還可以選擇採用矽烷或二氯矽烷與氫氣反應來形成塗層。
可選的，所述三氯氫矽的純度在99.99%以上，通過選用非常高純度的三氯氫矽來保證形成的塗層的效果，並能防止引入其它物質對磊晶生長的影響。
可選的，所述塗層製程的溫度備件為：1100℃~1150℃，可通在製程腔體內設置燈源制熱，通過圍繞支撐台的燈源使製程腔內的溫度達到要求，並可分區調節來使溫度分別穩定在例如1100℃、1120℃、1130℃、1140℃或1150℃等溫度。
可選的，在所述塗層製程中，所述三氯氫矽的流量為14標準升/分鐘~25標準升/分鐘(slm: Standard Liter per minute)，所述氫氣的流量為20標準升/分鐘~70標準升/分鐘，從而形成滿足要求的塗層。
可選的，所述塗層製程的執行時間在20秒(s)以上，例如，塗層製程的執行時間分別在20s、60s、90s、120s時，頂針痕跡的高度隨時間的增加而降低，可以理解的是，在20s時間的塗層製程可以達到較佳的效果，隨著時間的增加可以改善晶圓表面的頂針痕跡，如果時間較短，則產生的效果可能不明顯。
可選的，所述改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法還包括：在進行所述塗層製程前，對所述支撐台進行刻蝕製程，通過刻蝕製程可以將支撐臺上的顆粒物等殘留清除掉，防止前次製程的殘留物影響塗層的形成，刻蝕製程可採用刻蝕性氣體如氯化氫（HCl）或四氟化氫（
Figure 02_image005
）等。
本發明還提供一種改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，包括：
提供一支撐台，所述支撐台包括基座和多個頂針，所述基座設有多個開孔，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓；
對所述支撐台進行塗層製程，使所述開孔中形成塗層；
採用經過塗層製程後的支撐台對處理晶圓進行支撐；
對所述待處理晶圓進行磊晶生長製程形成磊晶層。
在本實施例中，所述晶圓為P型晶圓或N型晶圓，也就是晶圓可以是進行摻雜後的晶圓，通過摻入五價雜質元素如磷或砷形成N型晶圓，通過摻入三價雜質元素如硼、鎵形成P型晶圓，從而在P型晶圓或N型晶圓上形成磊晶層，滿足不用產品及製程的需要。
對此，所述磊晶層的厚度為1μm~10μm，所述磊晶層的電導率為8Ωcm~12Ωcm，磊晶（Epitaxy, 簡稱Epi）製程是指在單晶基板上生長一層跟基板具有相同晶格排列的單晶材料，磊晶層可以是同質磊晶層，也可以是異質磊晶層。
在本發明中，可通過測試機台（KLA-Tencor WS2+）來對晶圓的頂針痕跡以及塗層的厚度等進行測量，從而可得到頂針痕跡的奈米形貌（Nano topography），奈米形貌表明晶圓表面起伏程度的大小，從而可確定頂針痕跡產生相對於晶圓表面的高度差，通過本發明提供的改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，可測量得到相對於現有技術中高度差較小的改善後的頂針痕跡。
本發明提供的支撐台、改善晶圓或磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，所述支撐台包括基座和頂針，由所述基座的開孔中的頂針來支撐晶圓，由於所述開孔中具有塗層，可減少頂針與開孔之間的間隙，改善由於製程氣體經由開孔形成的頂針痕跡，使得晶圓表面的頂針痕跡的高度減小，從而可降低頂針痕跡對產品品質的影響。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於申請專利範圍的保護範圍。
10‧‧‧基座11‧‧‧開孔20‧‧‧頂針30‧‧‧塗層
圖1為現有技術的支撐台的結構示意圖；
圖2為本發明的支撐台的結構示意圖；
圖3為本發明改善晶圓表面的頂針痕跡的方法的流程圖。
10‧‧‧基座
11‧‧‧開孔
20‧‧‧頂針
30‧‧‧塗層

Claims (15)

  1. 一種支撐台，包括： 基座，所述基座設有多個開孔； 頂針，所述頂針的數量與所述開孔的數量相同，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓； 塗層，所述塗層塗覆於所述開孔中。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的支撐台，其中所述塗層的厚度在3 um以上。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的支撐台，其中所述塗層為矽層。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所述的支撐台，其中所述開孔與所述頂針的數量均為三個，三個所述開孔在所述基座上呈三角形分佈。
  5. 一種改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，包括： 提供一支撐台，所述支撐台包括基座和多個頂針，所述基座設有多個開孔，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓； 對所述支撐台進行塗層製程，使所述開孔中形成塗層； 採用經過所述塗層製程後的支撐台對處理晶圓進行支撐。
  6. 如申請專利範圍第5項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述塗層的厚度在3 μm以上。
  7. 如申請專利範圍第5項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述塗層製程採用的材料包括三氯氫矽、矽烷或二氯矽烷以及氫氣。
  8. 如申請專利範圍第7項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中在所述塗層製程中，所述三氯氫矽的流量為14標準升/分鐘~25標準升/分鐘，所述氫氣的流量為20標準升/分鐘~70標準升/分鐘。
  9. 如申請專利範圍第7項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述三氯氫矽的純度在99.99%以上。
  10. 如申請專利範圍第7或8項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述塗層製程的溫度條件為：1100℃~1150℃。
  11. 如申請專利範圍第8或9項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述塗層製程的執行時間在20秒以上。
  12. 如申請專利範圍第5至9項中任一項所述改善晶圓表面的頂針痕跡的方法，還包括：在進行所述塗層製程前，對所述支撐台進行刻蝕製程。
  13. 一種改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，包括： 提供一支撐台，所述支撐台包括基座和多個頂針，所述基座設有多個開孔，所述頂針對應設置在所述開孔中用於支撐晶圓； 對所述支撐台進行塗層製程，使所述開孔中形成塗層； 採用經過所述塗層製程後的支撐台對處理晶圓進行支撐； 對所述待處理晶圓進行磊晶生長製程形成磊晶層。
  14. 如申請專利範圍第13項所述改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述晶圓為P型晶圓或N型晶圓。
  15. 如申請專利範圍第13或14項所述改善磊晶生長晶圓表面的頂針痕跡的方法，其中所述磊晶層的厚度為1 μm~10 μm，所述磊晶層的電導率為8 Ω-cm~12 Ω-cm。
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