可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法与流程

本申请涉及半导体，具体而言，涉及一种可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法。

背景技术：

1、晶圆在进行正面加工工艺时会导致晶圆受到的应力产生变化，导致晶圆翘曲。晶圆应力翘曲度太大，会导致后面的工序难以进行、良率下降或者影响产品性能。为了改善晶圆翘曲问题，现有的一些做法是在晶圆的背面镀膜，通过镀膜来提供与晶圆翘曲度相反的应力，使得晶圆应力中和，翘曲度达到要求。但是随着正面加工工艺变的越来越先进，晶圆的翘曲方式变得复杂，在不同方向上的翘曲度有所不同，比如横向和纵向的翘曲度往往不一样。然而，现有技术一般通过扩散机台在晶圆的正反面沉积薄膜，在通过湿法蚀刻或者化学机械研磨移除正面的薄膜，留下反面的薄膜，以此来调节应力，调节翘曲度的方式复杂，步骤冗长，工艺时间较长，导致成本上升；或者是通过先将晶圆翻过来使得背面翻到正面，然后用正常pecvd机台对其沉积薄膜，镀完膜之后再将晶圆翻过来，以此来调节晶圆翘曲度。因此，目前的改善晶圆翘曲的方法存在调节方式复杂，处理时间长，工艺成本高，而且不能分区调节晶圆翘曲度。

技术实现思路

1、本申请的目的包括提供一种可以调节晶圆翘曲度分区的晶圆加工方法和设备，通过本申请的晶圆加工方法，能够实现对晶圆分区调节翘曲度的显著效果，达到了调节晶圆翘曲度方式简单，处理时间短，工艺成本低，同时可以改善复杂情况的晶圆翘曲。

2、本申请的实施例可以这样实现：

3、第一方面，本发明提供一种可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，包括：

4、通过椭偏仪量测设备获得晶圆衬底的翘曲度，然后在晶圆衬底上沉积第一应力薄膜；

5、根据晶圆衬底的翘曲度，在第一应力薄膜上确定保留区域和蚀刻区域，通过蚀刻工艺去除或减薄蚀刻区域的第一应力薄膜；

6、在晶圆衬底上已蚀刻的区域中沉积第二应力薄膜，第一应力薄膜和第二应力薄膜对晶圆衬底的应力方向相反。

7、在可选的实施方式中，通过蚀刻工艺去除或减薄蚀刻区域的第一应力薄膜的步骤，包括：

8、在蚀刻区域通入蚀刻性气体，令蚀刻区域的第一应力薄膜与蚀刻性气体反应以被去除或减薄。

9、在可选的实施方式中，在蚀刻区域通入蚀刻性气体，令蚀刻区域的第一应力薄膜与蚀刻性气体反应以被去除或减薄的步骤，包括：

10、使用具有遮挡区域和非遮挡区域的遮罩对晶圆衬底进行局部遮挡，以使遮罩的遮挡区域将第一应力薄膜的保留区域遮挡，遮罩的非遮挡区域将第一应力薄膜的蚀刻区域露出；

11、从遮罩背离晶圆衬底的一侧向晶圆衬底的方向输送蚀刻性气体。

12、在可选的实施方式中，晶圆衬底具有垂直于其自身的中心轴线，遮罩的遮挡区域和非遮挡区域围绕晶圆衬底的中心轴线分布。

13、在可选的实施方式中，遮罩包括边框，边框包括框架主体和设置于框架主体内侧的台阶部，台阶部的厚度小于框架主体的厚度，遮挡区域和非遮挡区域设置于台阶部内侧；在使用遮罩对晶圆衬底进行局部遮挡时，晶圆衬底的边部搭接于边框的台阶部上。

14、在可选的实施方式中，第一应力薄膜和第二应力薄膜对晶圆衬底的应力方向相反。

15、在可选的实施方式中，在晶圆衬底上已蚀刻的区域中沉积第二应力薄膜的步骤，包括：

16、使用具有遮挡区域和非遮挡区域的遮罩对晶圆衬底进行局部遮挡，以使遮罩的遮挡区域将第一应力薄膜遮挡，遮罩的非遮挡区域将晶圆衬底上已蚀刻的区域露出；

17、从遮罩背离晶圆衬底的一侧向晶圆衬底的方向输送工艺气体以在晶圆衬底上已去除或减薄第一应力薄膜的区域中沉积第二应力薄膜。

18、在可选的实施方式中，晶圆衬底的材料选自晶体硅、氧化硅、应变硅、硅锗、掺杂的或无掺杂的多晶硅、掺杂或无掺杂的硅晶片、图案化或非图案化的晶片、绝缘体上的硅、碳掺杂氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃以及蓝宝石中的一种。

19、在可选的实施方式中，第一应力薄膜和/或第二应力薄膜的材料选自氮化硅或者非晶硅。

20、第二方面，本申请提供一种晶圆加工设备，用于分区域调节晶圆翘曲度，晶圆加工设备包括：

21、反应腔室，反应腔室内设置有支座，支座上可拆卸地安装有遮罩，遮罩具有遮挡区域和非遮挡区域，遮挡区域可阻挡气体，非遮挡区域可供气体通过，遮罩具有相对的第一侧和第二侧，遮罩的第一侧用于放置晶圆衬底，遮罩和支座中的一者设置有定位槽，另一者设置有定位部，定位槽与定位部插接配合；

22、第一供气组件，第一供气组件包括管路和喷头，管路的一端用于与气源连接，另一端伸入反应腔室，喷头连接于管路位于反应腔室内的一端，喷头与遮罩的第二侧间隔相对。

23、在可选的实施方式中，遮罩包括边框，边框抵接于支座，边框包括框架主体和设置于框架主体内侧的台阶部，台阶部的厚度小于框架主体的厚度，遮挡区域和非遮挡区域设置于台阶部的内侧；边框的台阶部用于支撑晶圆衬底的边部。

24、本申请实施例的有益效果包括，例如：

25、本申请提供的晶圆加工方法包括：通过椭偏仪量测设备获得晶圆衬底的翘曲度，然后在晶圆衬底上沉积第一应力薄膜；根据晶圆衬底的翘曲状况，在第一应力薄膜上确定保留区域和蚀刻区域，通过蚀刻工艺去除或减薄蚀刻区域的第一应力薄膜；在晶圆衬底上已蚀刻的区域中沉积第二应力薄膜，第一应力薄膜和第二应力薄膜对晶圆衬底的应力方向相反。本申请实施例提供的晶圆加工方法，通过“第一次镀膜-蚀刻-第二次镀膜”的工艺，实现分阶段、分区域的应力调节。其调节晶圆翘曲度方式简单，处理时间短，工艺成本低，同时可以改善复杂情况的晶圆翘曲。并且，第二应力薄膜覆盖于第一应力薄膜被蚀刻的区域，使得晶圆衬底的整个面均镀有薄膜，能够保证晶圆表面平整度，而且能够对第一应力薄膜无法调节的翘曲进行调节，能够更好地改善晶圆的复杂翘曲。本申请实施例提供的晶圆加工设备通过设置可拆卸地遮罩，能够选择性地进行蚀刻以及沉积第二应力薄膜，因此能够用于实现上述的晶圆加工方法。

技术特征：

1.一种可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，其特征在于，所述晶圆衬底具有垂直于其自身的中心轴线，所述遮罩的遮挡区域和非遮挡区域围绕所述晶圆衬底的中心轴线分布。

3.根据权利要求1所述的可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，其特征在于，所述遮罩包括边框，所述边框包括框架主体和设置于所述框架主体内侧的台阶部，所述台阶部的厚度小于所述框架主体的厚度，遮挡区域和非遮挡区域设置于所述台阶部内侧；在使用所述遮罩对所述晶圆衬底进行局部遮挡时，所述晶圆衬底的边部搭接于所述边框的所述台阶部上。

4.根据权利要求1所述的可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，其特征在于，在所述晶圆衬底上已蚀刻的区域中沉积第二应力薄膜的步骤，包括：

5.根据权利要求1-4中任一项所述的可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，其特征在于，所述晶圆衬底的材料选自晶体硅、氧化硅、应变硅、硅锗、掺杂的或无掺杂的多晶硅、掺杂或无掺杂的硅晶片、图案化或非图案化的晶片、绝缘体上的硅、碳掺杂氧化硅、氮化硅、掺杂硅、锗、砷化镓、玻璃以及蓝宝石中的一种。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，其特征在于，所述第一应力薄膜和/或所述第二应力薄膜的材料选自氮化硅或者非晶硅。

技术总结本申请提供了一种可以分区域调节晶圆翘曲度的晶圆加工方法，涉及半导体技术领域。本申请提供的晶圆加工方法包括：通过椭偏仪量测设备获得晶圆衬底的翘曲度，在晶圆衬底上沉积第一应力薄膜；根据晶圆衬底的翘曲度，在第一应力薄膜上确定保留区域和蚀刻区域，通过蚀刻工艺去除或减薄蚀刻区域的第一应力薄膜；在晶圆衬底上已蚀刻的区域中沉积第二应力薄膜，第一应力薄膜和第二应力薄膜对晶圆衬底的应力方向相反。本申请实施例提供的晶圆加工方法，通过“第一次镀膜‑蚀刻‑第二次镀膜”的工艺，通过在不同的区域分布第一应力薄膜和第二应力薄膜，能够实现翘曲度分区调节，从而对复杂翘曲情况的晶圆进行较好地改善。技术研发人员：蔡东益,李文焰,刘祥,王雄伟,宋维聪受保护的技术使用者：上海陛通半导体能源科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25