專(zhuān)利名稱(chēng)：形成半導(dǎo)體材料晶片的方法及其結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成一半導(dǎo)體材料晶片的方法與結(jié)構(gòu)，特別涉及一種形成具有犧牲層的晶片的方法與結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
CZ單晶成長(zhǎng)程序乃源自1918年即由Czochralski的結(jié)晶速度理論為名，真正用于硅單晶成長(zhǎng)約在1952年由Teal及Buehler首度發(fā)表，經(jīng)過(guò)不斷的技術(shù)改良后，成長(zhǎng)為更大尺寸及更完美的晶體，至今所廣為使用的CZ法長(zhǎng)零差排(Dislocation-free)硅單晶是由Dash首度開(kāi)發(fā)成功的方法。
此一方法概可分為以下步驟(1)原料堆放(Poly Charging)(2)熔融(Meltdown)(3)長(zhǎng)頸部(Necking)及晶冠(Crown)(4)長(zhǎng)主體(Body)(5)收尾(Tail growth)。
其中步驟(1)原料堆放及步驟(2)熔融—將一個(gè)全新的石英坩堝放入石墨坩堝內(nèi)，再將多晶硅塊及合金料放入石英坩堝里。為減少硅塊與坩堝磨擦造成的石英碎粒，放料過(guò)程需小心，挑直徑大的硅塊放置堝底及堝側(cè)，合金料放置原料堆放中心。然后關(guān)閉爐體，抽真空，測(cè)漏氣率，在高于1420℃溫度下加熱至完全熔化，再保持一段時(shí)間，以便融熔液體完全均勻混合。若以塊狀及粒狀多晶原料混合使用，則在塊狀原料即將完全熔化前，再將顆粒狀原料由爐側(cè)緩緩加入，以達(dá)預(yù)定的總原料量。再保持一段時(shí)間，以利氣體揮發(fā)，液體溫度、坩堝溫度及熱場(chǎng)達(dá)成穩(wěn)定平衡態(tài)。
步驟(3)長(zhǎng)頸部至步驟(5)收尾—融熔液面溫度的微調(diào)，大多是靠晶體浸入液面，觀察其融化狀況而完成。以一支特定型態(tài)及結(jié)晶方位的單晶晶種(1.7×1.7×2.5cm)浸入熔液內(nèi)約0.3cm。若此晶種浸泡處被輕易熔化，則需降低加熱器輸出功率。若即刻有樹(shù)枝狀多晶從浸泡處向外長(zhǎng)出，則需增高輸出功率。在適當(dāng)溫度下，晶種旋轉(zhuǎn)上拉，晶種浸泡端拉出直徑0.5～0.7cm的新單晶體，稱(chēng)之為「頸子」。此頸子的直徑生長(zhǎng)速度及內(nèi)部品質(zhì)好壞，全靠操作者經(jīng)年累月的技藝所控制。長(zhǎng)頸子的目的是除去晶種機(jī)械加工成形時(shí)導(dǎo)致的塑性變形的缺陷，例如差排(Dislocation)及孔洞(Vacancy)，或者晶種觸接融熔液急速加熱導(dǎo)致的缺陷。
之后，成長(zhǎng)完的鑄塊(ingot)被切割成為若干片的片狀晶片后，便可于晶片上成長(zhǎng)組件所需的結(jié)構(gòu)。正因?yàn)槊科牡脕?lái)不易，因此，當(dāng)晶片在后續(xù)工藝中若因?yàn)橥庠谝蛩卦斐删吘壣踔帘倔w產(chǎn)生碎裂，且碎裂處必須透過(guò)儀器方可檢視到時(shí)，往往已經(jīng)浪費(fèi)許多的資源與成本。

發(fā)明內(nèi)容
對(duì)于上述缺失，欲避免晶片在制造工藝中產(chǎn)生邊緣碎裂的情形，本發(fā)明的主要目的是提供一種形成半導(dǎo)體材料晶片的方法與結(jié)構(gòu)，使它在形成晶片鑄塊的時(shí)候，增加形成犧牲層的步驟與結(jié)構(gòu)，以避免晶片產(chǎn)生邊緣碎裂的情形。
本發(fā)明的另一目的是提供一種形成具有介電層犧牲層的晶片的方法與結(jié)構(gòu)，利用簡(jiǎn)易的步驟，可應(yīng)用于各種尺寸的晶片。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出一種形成一半導(dǎo)體材料晶片的方法，先形成半導(dǎo)體材料的一鑄塊(ingot)，所述鑄塊具有一第一表面；之后，在第一表面上形成一第一介電層，它具有一第二表面，其中第二表面大于第一表面；再形成一第二介電層于第二表面上，它具有一第三表面，其中第三表面大于第二表面。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案是提出一種半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，包含一片狀核心，它由一半導(dǎo)體材料形成，其中片狀核心具有一第一外周邊；一第一環(huán)狀部分與此第一外周邊相鄰，并以一第一介電材料形成，其中第一環(huán)狀部分具有一第二外周邊大于第一外周邊；一第二環(huán)狀部分與第二外周邊相鄰，它是以一第二介電材料形成，其中第二環(huán)狀部分具有一第三外周邊大于第二外周邊。


圖1為本發(fā)明在成長(zhǎng)一半導(dǎo)體鑄塊的平面示意圖。
圖2為本發(fā)明將鑄塊置入一反應(yīng)室中形成一第一介電層的平面示意圖。
圖3為本發(fā)明將鑄塊置入一反應(yīng)室中一第二介電層的平面示意圖。
圖4為本發(fā)明將具有第一與第二介電層的柱狀鑄塊鋸開(kāi)成為晶片的側(cè)面示意圖。
圖5為本發(fā)明形成的晶片結(jié)構(gòu)的正視示意圖。
圖標(biāo)說(shuō)明10 鑄塊12 鑄塊支撐裝置14 表面16 反應(yīng)室20 晶片
22 片狀核心24 第一介電層26 第二介電層30 外周邊32 外周邊34 外周邊具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種形成半導(dǎo)體材料晶片的方法及其結(jié)構(gòu)，它是在形成晶片鑄塊的時(shí)候，增加形成犧牲層的步驟與結(jié)構(gòu)，以鞏固晶片，避免晶片產(chǎn)生邊緣碎裂的情形，且此方法與結(jié)構(gòu)可適用于各種不同尺寸的晶片。
如圖1所示，它是為本發(fā)明成長(zhǎng)一半導(dǎo)體鑄塊的側(cè)面示意圖，在一鑄塊支撐裝置(ingotsupport device)12中夾住一半導(dǎo)體材料的鑄塊(ingot)10。此鑄塊10可利用適當(dāng)?shù)姆绞叫纬?，例如常用的Czochralski(CZ)方法；再者，鑄塊10的半導(dǎo)體材料可以為硅或砷化鎵等一般作為晶片的半導(dǎo)體材料，但不限于上述。在一實(shí)施例中，成長(zhǎng)的鑄塊10可作為4時(shí)至12吋晶片所需的鑄塊，然不限于此，大于12吋的晶片亦不脫離本發(fā)明方法與結(jié)構(gòu)。
圖2為本發(fā)明將鑄塊置入一反應(yīng)室中形成一第一介電層的側(cè)面示意圖，如圖所示，成長(zhǎng)后的鑄塊10具有一柱狀部分(pillar)表面14，此表面14形成一外周邊。鑄塊10經(jīng)過(guò)研磨(polishing)處理后，置入一反應(yīng)室16中，藉以形成一第一介電層24，請(qǐng)同時(shí)參閱圖5所示，亦即，鑄塊10于反應(yīng)室16中被加熱，于表面14上形成一氧化層18，例如一氧化硅，其厚度可視所需而定。
之后，參照?qǐng)D3所示，為本發(fā)明將鑄塊置入一反應(yīng)室中一第二介電層的側(cè)面示意圖。對(duì)于已覆蓋氧化層的鑄塊10，在相同的反應(yīng)室16或另一反應(yīng)室中，形成一第二介電層26于第一介電層24表面上，請(qǐng)同時(shí)參閱圖5所示。較好的方式是利用化學(xué)或物理氣相沉積方式，在氧化層表面上沉積一氮化層，例如一氮化硅，其厚度可視所需而定。
之后，如圖4所示，它是為本發(fā)明將具有第一與第二介電層的柱狀鑄塊切割成為晶片的側(cè)面示意圖。利用傳統(tǒng)的技術(shù)，將鑄塊10的柱狀部分進(jìn)行切割(sawing)，以成為若干片片狀晶片(slip wafer)20，其厚度可視所需而定。
圖5為本發(fā)明的晶片的正視示意圖，如圖所示，晶片20具有一片狀核心22、環(huán)狀第一介電層24與環(huán)狀第二介電層26。片狀核心22是由柱狀鑄塊切片而成，其周?chē)哂幸煌庵苓?0，此片狀核心22的外周邊30與環(huán)狀第一介電層24相鄰；環(huán)狀第一介電層24是具有一內(nèi)緣與一外周邊，其中，內(nèi)緣緊鄰片狀核心22的外周邊30，因此環(huán)狀第一介電層24的內(nèi)緣與外周邊30大致相等。其次，由于第一介電層24覆蓋于柱狀鑄塊10上具有一厚度，即圖3中的第一介電層24表面將大于鑄塊10的表面，因此環(huán)狀第一介電層24的外周邊32將大于片狀核心22的外周邊30。相同地，環(huán)狀第二介電層26是具有一內(nèi)緣與一外周邊，其內(nèi)緣緊鄰環(huán)狀第一介電層24的外周邊32，而環(huán)狀第二介電層26的外周邊34將大于環(huán)狀第一介電層24的外周邊32。
綜上所述，在片狀核心22外周邊有環(huán)狀第一介電層24與環(huán)狀第二介電層26所保護(hù)，提供工藝中夾具挾持之處，可避免夾具因過(guò)于接近片狀核心22處，造成其外力可能導(dǎo)致晶片的邊緣碎裂。因此，本發(fā)明的環(huán)狀第一介電層24與環(huán)狀第二介電層26可作為犧牲層使用，從而保護(hù)晶片，減少晶片在工藝中損毀報(bào)廢的比率。
以上所述的實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，因此不能僅以本實(shí)施例來(lái)限定本發(fā)明的專(zhuān)利范圍，即凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的同等變化或修飾，仍落在本發(fā)明的專(zhuān)利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，包括下列步驟形成半導(dǎo)體材料的一鑄塊，其具有一第一表面；形成一第一介電層于所述第一表面上，其具有一第二表面，其中所述第二表面大于所述第一表面；及形成一第二介電層于所述第二表面上，其具有一第三表面，其中所述第三表面大于所述第二表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，所述方法還包含研磨所述第一表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，所述方法還包含切割所述鑄塊、第一介電層與第二介電層，使其成為復(fù)數(shù)個(gè)片狀晶片。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中每一所述片狀晶片包含第一表面、第二表面與第三表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中形成所述第一介電層的步驟包含加熱所述鑄塊以形成一氧化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中形成所述第二介電層的步驟包含形成一氮化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中形成所述氮化層的步驟是以化學(xué)氣相沉積方式進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中形成所述氮化層的步驟是以物理氣相沉積方式進(jìn)行。
9.一種形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，包括下列步驟形成半導(dǎo)體材料的一柱狀鑄塊；加熱所述柱狀鑄塊以形成一第一介電層于所述柱狀鑄塊上；沉積一第二介電層于所述第一介電層上；及切割所述柱狀鑄塊、所述第一介電層與所述第二介電層，以形成復(fù)數(shù)個(gè)片狀晶片，其中每一所述片狀晶片具有柱狀鑄塊、第一介電層與第二介電層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，所述方法還包含研磨所述柱狀鑄塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中形成所述第一介電層的步驟包含形成一氧化層。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的形成半導(dǎo)體材料晶片的方法，其中形成所述第二介電層的步驟包含形成一氮化層。
13.一種半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，包括一片狀核心，其以一半導(dǎo)體材料形成，其中所述片狀核心具有一第一外周邊；一第一環(huán)狀部分與所述第一外周邊相鄰，其以一第一介電材料形成，其中所述第一環(huán)狀部分具有一第二外周邊大于所述第一外周邊；及一第二環(huán)狀部分與所述第二外周邊相鄰，其以一第二介電材料形成，其中所述第二環(huán)狀部分具有一第三外周邊大于所述第二外周邊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體材料是硅材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，其中所述半導(dǎo)體材料是為砷化鎵(AsGa)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，其中所述第一介電材料是為氧化硅。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，其中所述第二介電材料是為氮化硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，其中所述第一環(huán)狀部分是以一第一內(nèi)周邊與所述第一外周邊相鄰，其中所述第一內(nèi)周邊大致等于所述第一外周邊相鄰。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，其中所述第二環(huán)狀部分是以一第二內(nèi)周邊與所述第二外周邊相鄰，其中所述第二內(nèi)周邊大致等于所述第二外周邊相鄰。
20.一種半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)，包括一柱狀鑄塊，其以一半導(dǎo)體材料形成，其中所述柱狀鑄塊具有一第一表面；一氧化層，覆蓋于所述第一表面上，其具有一第二表面，其中所述第二表面大于所述第一表面；及一氮化層，覆蓋于所述第二表面上，其具有一第三表面，其中所述第三表面大于所述第二表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種形成半導(dǎo)體材料晶片的方法及其結(jié)構(gòu)。首先形成半導(dǎo)體材料的一鑄塊；并形成一第一介電層于鑄塊表面上，其中第一介電層表面大于鑄塊表面。再形成一第二介電層于第一介電層表面上，且第二介電層表面大于第一介電層表面。一種半導(dǎo)體晶片結(jié)構(gòu)包含一片狀核心，其以一半導(dǎo)體材料形成，其中片狀核心具有一第一外周邊；一第一環(huán)狀部分與第一外周邊相鄰，其以一第一介電材料形成，其中第一環(huán)狀部分具有一第二外周邊大于第一外周邊；一第二環(huán)狀部分與第二外周邊相鄰，其以一第二介電材料形成，其中第二環(huán)狀部分具有一第三外周邊大于第二外周邊。本發(fā)明可通過(guò)第一環(huán)狀部分與第二環(huán)狀部分鞏固晶片避免產(chǎn)生邊緣碎裂的情形。
文檔編號(hào)H01L21/08GK1632917SQ200310122689
公開(kāi)日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2003年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者曾繁祺 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司