晶圆以及晶圆的处理方法与流程

1.本技术实施例涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆以及晶圆的处理方法。


背景技术：

2.在芯片的制造过程中，晶圆边缘的杂质在化学机械抛光过程时，容易散落至研磨垫上，造成晶圆表面的刮伤，降低晶圆上芯片的制作良率。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供一种晶圆以及晶圆的处理方法，能够去除待研磨晶圆的边缘区域的杂质，避免该杂质滑落至待研磨晶圆的中心区域，防止损伤待研磨晶圆，提高待研磨晶圆上芯片的制作良率。
4.本技术实施例的第一方面提供一种晶圆的处理方法，其包括：
5.提供待研磨晶圆，待研磨晶圆包括中心区域以及围绕中心区域的边缘区域；
6.将待研磨晶圆固定在夹具上，使得待研磨晶圆呈弯曲状，且待研磨晶圆的中心区域朝向夹具弯曲；
7.将弯曲状的待研磨晶圆放置在研磨垫上，利用研磨液以研磨去除待研磨晶圆的边缘区域的表面部分；
8.调整夹具的设置，使得待研磨晶圆呈平直状；
9.利用研磨垫对待研磨晶圆的中心区域进行研磨。
10.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的边缘区域均弯曲。
11.在其中一个实施例中，弯曲状呈碗形。
12.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的边缘区域部分弯曲。
13.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的边缘区域的相对两侧弯曲。
14.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的边缘区域包括非完整芯片单元；利用研磨液以研磨去除待研磨晶圆的边缘区域的表面部分包括：对待研磨晶圆的相对两侧的非完整芯片单元进行研磨。
15.在其中一个实施例中，以垂直于所述研磨垫的表面方向为纵截面，待研磨晶圆的纵截面形状包括弧形段以及连接弧形段两端的直线段。
16.在其中一个实施例中，将待研磨晶圆固定在夹具上，使得待研磨晶圆呈弯曲状的步骤，包括：
17.通过夹具向待研磨晶圆的中心区域提供第一预设吸附力，以及向待研磨晶圆的边缘区域提供第二预设吸附力，第一预设吸附力大于第二预设吸附力，以使待研磨晶圆的中心区域与研磨垫之间具有间隔，待研磨晶圆的边缘区域与研磨垫接触。
18.在其中一个实施例中，夹具包括一端开口的罩体以及设置在罩体的开口处的弹性膜，弹性膜与开口密封连接；
19.罩体上设有多个气管，数个气管作用在弹性膜的中间区域，数个气管作用在弹性
膜的边缘区域，且位于弹性膜的边缘区域的气管的吸附力，小于位于弹性膜的中间区域的气管的吸附力。
20.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的边缘区域为环形区域，环形区域的圆心与中心区域的圆心同心设置。
21.在其中一个实施例中，环形区域的半径为145mm～150mm。
22.在其中一个实施例中，研磨垫的硬度在45～50之间。
23.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的表面部分包括氧化硅；利用ph值为4.5
‑
5.5的研磨液在研磨速率为下对待研磨晶圆的边缘区域的氧化硅进行研磨。
24.在其中一个实施例中，待研磨晶圆的表面部分包括多晶硅；利用ph值为4.5
‑
5.5的研磨液在研磨速率为下对待研磨晶圆的边缘区域的多晶硅进行研磨。
25.在其中一个实施例中，还包括：
26.调整待研磨晶圆的边缘弯曲位置，分别对待研磨晶圆的边缘区域的不同位置进行研磨。
27.本技术实施例的第二方面提供一种晶圆，该晶圆采用如上晶圆的处理方法制备的，晶圆包括第一区域以及围绕第一区域的第二区域，至少部分第二区域的厚度从背离第一区域的一侧向靠近第一区域的一端逐渐增加。
28.本技术实施例所提供的晶圆以及晶圆的处理方法中，通过研磨垫对待研磨晶圆的边缘区域进行预研磨，可以预先将待研磨晶圆的边缘区域的杂质清理掉，防止该杂质脱落至待研磨晶圆的中心区域，避免在后续的工艺中刮伤晶圆，提高了晶圆上芯片的制作良率；此外，当完成对待研磨晶圆的边缘区域研磨工序之后，可以调整待研磨晶圆的中心区域与研磨垫的相对位置，使得待研磨晶圆的中心区域与研磨垫贴合，利用该研磨垫和研磨液继续对待研磨晶圆的中心区域进行研磨，这样可以在同一设备上对待研磨晶圆的边缘区域和中心区域进行处理，简化了晶圆的处理工艺。
29.除了上面所描述的本技术实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本技术实施例提供的晶圆以及晶圆的处理方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本技术一实施例提供的晶圆的处理方法的工艺流程图；
32.图2为本技术一实施例提供的晶圆的处理方法中待研磨晶圆的第一状态图；
33.图3为本技术一实施例提供的晶圆的处理方法中待研磨晶圆的俯视图；
34.图4为本技术又一实施例提供的晶圆的处理方法中待研磨晶圆的俯视图；
35.图5为本技术另一实施例提供的晶圆的处理方法中待研磨晶圆的俯视图；
36.图6为一实施例中沿图4所示a
‑
a方向的剖视图；
37.图7为本技术一实施例提供的晶圆的处理方法中待研磨晶圆的第二状态图；
38.图8为本技术一实施例提供的晶圆的结构示意图。
具体实施方式
39.在半导体结构的制备过程中，晶圆的边缘区域容易存在杂质颗粒，该杂质颗粒在后续的处理工艺中容易脱落，比如，在晶圆的平坦化处理过程中，该杂质颗粒会脱落至研磨垫上，致使在研磨过程中损伤晶圆，降低晶圆的良率；其次，当杂质颗粒还会脱落至晶圆的中心区域，在后续的刻蚀工艺，造成刻蚀不完全，影响刻蚀图形，或者是，在后续的沉积工艺中，影响沉积效果。
40.本技术实施例通过研磨垫和研磨液对待研磨晶圆的边缘区域进行预研磨，可以将待研磨晶圆的边缘区域的杂质清理掉，防止该杂质脱落至待研磨晶圆的中心区域，避免在后续的工艺中刮伤晶圆，提高了晶圆上芯片的制作良率；此外，当完成对待研磨晶圆的边缘区域研磨之后，可以调整待研磨晶圆的中心区域与研磨垫的相对位置，使得待研磨晶圆的中心区域与研磨垫贴合，利用该研磨垫继续对待研磨晶圆的中心区域进行研磨，这样可以在同一设备上对待研磨晶圆的边缘区域和中心区域进行处理，简化了晶圆的处理工艺。
41.为了使本技术实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本技术保护的范围。
42.图1为本技术实施例提供的半导体结构的制备方法的流程图，图2
‑
图8为半导体结构的制备方法的各个阶段的示意图，下面结合图2
‑
图8对半导体结构的制备方法进行详细的介绍。
43.如图1所示，本技术实施例提供的晶圆的处理方法，包括如下的步骤：
44.步骤s100：提供待研磨晶圆，待研磨晶圆包括中心区域以及围绕中心区域的边缘区域。
45.示例性地，待研磨晶圆100用于芯片的制作，待研磨晶圆可以是芯片制作工艺中任意步骤时的晶圆。例如，待研磨晶圆可以是沉积介质层后的晶圆，或者是制作有部分芯片结构的晶圆，如后端金属互连工艺中电镀铜之后的晶圆。
46.待研磨晶圆100可以包括中心区域110和边缘区域120，边缘区域120可以围绕中心区域110设置，示例性地，待研磨晶圆100的边缘区域120为环形区域，且环形区域的圆心与中心区域110的圆心同心设置，其中，待研磨晶圆100的边缘区域的形状可以依据待研磨晶圆的中心区域的形状进行改变，比如，当待研磨晶圆100的中心区域110的形状为圆形时，边缘区域120的形状也为圆形，又比如，当中心区域110的形状为多边形时，边缘区域120的内边缘形状可以为多边形，边缘区域120的外边缘形状可以为圆形。
47.示例性地，环形区域的半径可以为145mm～150mm，可以保证后续的研磨处理的效果，以便于较好的清除位于待研磨晶圆的边缘区域的杂质颗粒。
48.步骤s200：将待研磨晶圆固定在夹具上，使得待研磨晶圆呈弯曲状，且待研磨晶圆
的中心区域朝向夹具弯曲。
49.如图2所示，将待研磨晶圆100固定在夹具200上，并通过压力控制的方式，为夹具提供吸附力，例如，通过抽负压使得待研磨晶圆100的中心区域110朝向夹具200弯曲，以图2所示的方位为例，待研磨晶圆100的中心区域110沿垂直方向向上弯曲，使得待研磨晶圆100的中心区域110与水平面之间具有间隔。在其他示例中，也可以通过增气压使得待研磨晶圆100的边缘区域120朝向夹具200外侧弯曲。
50.在一些实施例中，待研磨晶圆100的边缘区域120均弯曲，使得弯曲形状呈碗形。
51.如图3所示，以待研磨晶圆100的边缘区域120为圆环形为例，待研磨晶圆100的圆环形的边缘区域120全部弯曲，且待研磨晶圆100的边缘区域的表面与后续的研磨垫接触。图3中带有填充图案的区域代表待研磨晶圆100的边缘区域与后续的研磨垫接触的区域，记为研磨区域130。
52.本实施例通过使与研磨垫接触的边缘区域的形状为圆环形，可以增大边缘区域与研磨垫之间的接触面积，保证对待研磨晶圆的边缘区域进行最大程度的清理，防止杂质颗粒损伤待研磨晶圆的中心区域。
53.在一些实施例中，待研磨晶圆的边缘区域部分弯曲，使得待研磨晶圆的边缘区域的部分区域与后续的研磨垫接触，以对待研磨晶圆的边缘区域的部分区域进行研磨，研磨后的晶圆结构可以如图4或图5所示，图4和图5中带有填充图案的区域，记为研磨区域130和二次研磨区域131。
54.示例性地，待研磨晶圆的边缘区域的相对两侧弯曲。例如，相对两侧可以理解为待研磨晶圆的左右两侧，例如，如图4所示，研磨区域130可以设置在待研磨晶圆100的左右两侧。
55.在其他示例中，对待研磨晶圆100的左右两侧和上下两侧分别进行研磨。例如，利用夹具200对待研磨晶圆100进行固定，使得待研磨晶圆100的左右两侧相对弯曲，利用研磨液以研磨去除待研磨晶圆100的边缘区域120的部分区域的表面部分，以形成研磨区域130；重新设置夹具200对待研磨晶圆100进行固定，使得待研磨晶圆100的上下两侧相对弯曲，利用研磨液以研磨去除待研磨晶圆100的边缘区域120的上下侧的表面部分，以形成二次研磨区域131。
56.在一些示例中，对待研磨晶圆100的边缘区域120的部分区域进行研磨。例如，可以对待研磨晶圆100的边缘区域120中的非完整芯片单元501进行研磨。如图4或图5所示，待研磨晶圆100包括完整芯片单元500和非完整芯片单元501，非完整芯片单元501位于待研磨晶圆100的边缘区域120，非完整芯片单元501由于缺少完整芯片单元500的部分区域而不能形成有效的芯片。通过对待研磨晶圆100的边缘区域120的部分区域进行研磨，例如对待研磨晶圆100的边缘区域120的相对侧的非完整芯片单元501进行研磨，可以尽可能的扩大清理区域，同时又不会对完整芯片单元500造成破坏。
57.在一些实施例中，如图6所示，待研磨晶圆100的边缘区域120的相对两侧弯曲，以垂直于研磨垫300的方向为纵截面，待研磨晶圆100的纵截面形状包括弧形段140以及连接弧形段140两端的直线段150，本实施例通过使待研磨晶圆的边缘区域部分弯曲，可以根据待研磨晶圆实际要研磨的区域进行设置，提供了研磨的灵活性。
58.示例性地，可以通过夹具200向待研磨晶圆100的中心区域110提供第一预设吸附
力，以及向待研磨晶圆100的边缘区域120提供第二预设吸附力，第一预设吸附力大于第二预设吸附力，以使待研磨晶圆100的中心区域110朝向夹具200弯曲。
59.例如，可以通过如下的方式调节第一预设吸附力和第二预设吸附力的大小：继续参考图2，夹具200可以包括一端开口的罩体210以及设置在罩体210的开口处的弹性膜220，弹性膜220与开口密封连接，以使弹性膜220与罩体210之间形成密闭的腔室230。
60.罩体210上设有多个气管260，气管260可以部分作用在弹性膜220的中间区域，以及部分作用在弹性膜220的边缘区域，且每个气管260背离弹性膜220的一端延伸至罩体210的外部，并与气压控制装置(图中未示出)连接。例如，通过气压控制装置抽真空，以使气管260内形成负压。通过控制不同气管内负压值，使得位于弹性膜220的边缘区域的气管260的吸附力，小于位于弹性膜220的中间区域的气管260的吸附力，这样可以使待研磨晶圆100的中心区域110朝向夹具200弯曲，进而使得待研磨晶圆呈弯曲状。在其他示例中，也可以通过增压的方式控制待研磨晶圆的弯曲形状，例如在待研磨晶圆100的边缘区域120加大气压，使得待研磨晶圆100的边缘区域120朝向夹具200的外侧歪曲。
61.示例性地，待研磨晶圆100可以通过真空吸附固定在弹性膜220上。
62.在一些实施例中，罩体210上还设置有多个限位垫240，多个限位垫240沿着罩体210底部的边缘设置，多个限位垫240用于对待研磨晶圆100进行限位，其中，限位垫240的材质可以包括橡胶材质，通过橡胶的弹性来降低限位垫与待研磨晶圆之间的摩擦，进而降低限位垫对待研磨晶圆的损伤。
63.示例性地，限位垫240可以与罩体210直接连接，也可以通过弹簧250与罩体210连接，例如，限位垫240靠近罩体210的一端固定连接有弹簧250，弹簧250背离限位垫240的一端与罩体210固定连接，利用弹簧的设置，可以实现限位垫沿垂直于罩体的方向上的微调，提高夹具的灵活性。
64.夹具200上还设置有防护套270，防护套270套设在弹簧250上，且防护套270的一端与限位垫240固定连接，本实施例通过防护套270的设置，可以对弹簧进行保护，防止研磨液或者其他的物质进入防护套270内，损坏弹簧，提高了弹簧的使用寿命。
65.夹具200还可以包括第一驱动件(图中未示出)，第一驱动件可以与夹具连接，用于带动夹具进行旋转，进而利用夹具带动待研磨晶圆转动，以清理位于待研磨晶圆的边缘区域上的杂质颗粒。
66.步骤s300：将弯曲状的待研磨晶圆放置在研磨垫上，利用研磨液以研磨去除待研磨晶圆的边缘区域的表面部分。
67.示例性地，研磨垫300可以设置在研磨机台(图中未示出)上，且研磨机台上设置有与研磨垫300连接第二驱动件(图中未示出)，第二驱动件用于带动研磨垫300进行旋转。
68.待将待研磨晶圆100安装至夹具200之后，向夹具200与研磨垫300之间加入研磨液，控制第一驱动件和第二驱动件的转向，使得研磨垫300和夹具200绕同一方向进行转动，在转动的过程中，研磨液与待研磨晶圆进行摩擦，以去除位于待研磨晶圆的边缘区域的表面部分。例如，待研磨晶圆的表面形成有金属层或硬掩模层等，如氧化硅，氮化硅，钨等，可以通过研磨以去除位于待研磨晶圆的边缘区域的金属层或硬掩模层。
69.示例性地，可以通过调整待研磨晶圆的边缘弯曲位置，对研磨晶圆的边缘弯曲位置进行统一研磨，也可以是分别对待研磨晶圆的边缘区域的不同位置进行研磨。
70.示例性的，在研磨过程中，研磨液包括酸性研磨液，例如，研磨液的ph值为4.5～5.5，在本实施例中，通过控制研磨液的ph值，避免研磨液对待研磨晶圆造成损伤。
71.在一些实施例中，待研磨晶圆100的表面部分包括氧化硅，例如，待研磨晶圆100的表面膜层为介质层，且该介质层的材质为氧化硅，可以调节研磨参数设置，例如研磨压力、转速等，在研磨速率为下对待研磨晶圆100的边缘区域120的氧化硅进行研磨。
72.在一些实施例中，待研磨晶圆100的表面部分包括多晶硅时，比如，待研磨晶圆100的表面膜层为位线接触层时，该位线接触层的材质为多晶硅，可以调节研磨参数设置，例如研磨压力、转速等，在研磨速率为研磨压力、转速等，在研磨速率为下对待研磨晶圆100的边缘区域120的多晶进行研磨。
73.本实施例根据待研磨晶圆的表面部分的材质来调节研磨速率，在保证研磨效果的同时，也防止研磨速率过大，损伤待研磨晶圆，提高待研磨晶圆的良率。
74.此外，还可以调节研磨垫的硬度，例如，若研磨垫的硬度小于45，研磨垫的硬度过小，在研磨待研磨晶圆的边缘区域时，难以去除杂质颗粒，降低研磨效果；若研磨垫的硬度大于50，研磨垫的硬度过大，在研磨待研磨晶圆的边缘区域时，容易刮伤待研磨晶圆的边缘区域，造成待研磨晶圆的损伤，降低待研磨晶圆的良率，因此，本实施例将研磨垫的硬度调节至45～50之间，既要保证研磨效果，也要降低对待研磨晶圆的损伤，提高待研磨晶圆的良率。
75.在本实施例中，通过研磨垫对待研磨晶圆的边缘区域进行清理，可以最大程度地将待研磨晶圆的边缘区域的杂质清理掉，防止该杂质脱落至待研磨晶圆的中心区域，避免在后续的工艺中刮伤晶圆，提高了晶圆的良率。
76.步骤s400：调整夹具的设置，使得待研磨晶圆呈平直状。
77.例如，如图7所示，通过调整气管260内的压力值，使得待研磨晶圆100所在平面与水平面相互平齐。
78.例如，去除位于待研磨晶圆的边缘区域上的杂质颗粒之后，控制待研磨晶圆100的中心区域110与研磨垫300贴合。
79.步骤s500：利用研磨垫对待研磨晶圆的中心区域进行研磨。
80.示例性地，利用夹具200带动待研磨晶圆100转动，对待研磨晶圆的中心区域进行研磨。
81.本实施例中利用同一台设备，既能对待研磨晶圆的边缘区域进行杂质的清理，也能在完成对待研磨晶圆的边缘区域清理之后，还能对待研磨晶圆的中心区域进行研磨，不需要更换处理设备，简化了晶圆的处理工艺。
82.本技术实施例还提供了一种晶圆，是通过上述实施例中晶圆的处理方法得到的，如图8所示，其形成的晶圆400包括第一区域420以及围绕第一区域420的第二区域410，至少部分第二区域410的厚度从背离第一区域420的一侧向靠近第一区域420的一侧逐渐增加。
83.以图7所示为例，位于第二区域410的晶圆400的表面呈现向下倾斜的状态，从晶圆400的边缘向晶圆400的中心的方向，第二区域410的厚度逐渐增加，使得晶圆呈现下小上大的梯形结构。
84.本实施例中晶圆在后续的沉积工艺中，更容易在第二区域410和第一区域420的界面处形成覆盖性较好的膜层，降低膜层的剥离风险。
85.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。
86.在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
87.以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。