本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種提高硅晶片外延層表面平整度的方法。

背景技術(shù)：

在已知的外延層制造方法中，通過(guò)切除單晶硅錠的兩端來(lái)獲得塊狀形狀，對(duì)硅錠外側(cè)進(jìn)行研磨使整體直徑一致而獲得塊體(blockbody)，對(duì)所述塊體形成定向平面或定向缺口(orientationnotch)來(lái)指示特定的結(jié)晶定向，接著以對(duì)軸向方向呈預(yù)定角度的方式將所述塊體切片。切片所得晶圓的周圍部分是經(jīng)倒角(chamfered)以避免碎裂或晶圓周邊部分的碎片。接著，完成平滑處理步驟，進(jìn)行晶圓雙面研磨(ddsg)，研磨該硅晶圓兩側(cè)的表面，接著進(jìn)行晶圓單面研磨(sdsg)。接著進(jìn)行晶圓雙面拋光(dsp)，可同時(shí)拋光晶圓兩側(cè)的表面，接著進(jìn)行晶圓單面拋光(smp)。然后，當(dāng)單晶硅的外延層以外延生長(zhǎng)方式形成于該晶圓表面時(shí)，即可獲得外延硅晶片。

然而，已知的制造方法具有下列問(wèn)題：

機(jī)械加工制程(如切片、研磨)必然會(huì)在該晶圓上形成機(jī)械損傷或機(jī)械刮痕。由于以外延生長(zhǎng)為基礎(chǔ)的外延層形成步驟會(huì)放大晶圓表面的刮痕或損傷(晶格扭曲)，因此，在該外延層中，以研磨等機(jī)械加工所致的缺陷部位為起點(diǎn)，會(huì)發(fā)生如差排或堆棧錯(cuò)誤等結(jié)晶缺陷，且在某些案例中，此種缺陷會(huì)引起外延層表面的表面缺陷。并且，當(dāng)機(jī)械加工制程所造成的刮痕或機(jī)械損傷比較嚴(yán)重時(shí)，會(huì)在所形成的外延層中形成滑移。

現(xiàn)有技術(shù)是在研磨后將晶圓沉浸于蝕刻劑中，以化學(xué)方法蝕刻晶圓兩側(cè)表面，可減少由單晶硅外延薄膜表面的凸起缺陷所致的刮痕缺陷的發(fā)生率，并可降低此種凸起缺陷的高度。然而，由于沉浸式蝕刻會(huì)同時(shí)蝕刻整個(gè)晶圓表面，晶圓表面的移除量控制會(huì)影響形狀控制，無(wú)法獲得預(yù)定的晶圓表面形狀，可能 使得表面狀態(tài)(如平坦度)難以改善，甚至可能比研磨前更糟。并且，以機(jī)械(如研磨)為主的平滑處理步驟在單晶硅薄膜的氣相生長(zhǎng)之前進(jìn)行，該晶圓上必然會(huì)發(fā)生機(jī)械損傷或加工刮痕，即使后續(xù)水拋光或使用研磨料拋光也無(wú)法有效降低外延層上的表面缺陷或滑移形成。

雖然現(xiàn)有技術(shù)以控制蝕刻液來(lái)控制平滑處理步驟，但容易讓蝕刻液在晶圓上表面停留過(guò)久，使得晶圓平面及外緣形狀無(wú)法控制，造成晶圓平坦度的劣化。

因此，如何提高晶圓及外延層表面平整度是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的一個(gè)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種提高硅晶片外延層表面平整度的方法，可增加硅晶片表面的平滑度，減少外延生長(zhǎng)時(shí)外延層上的表面缺陷及滑移。

本發(fā)明的技術(shù)方案是一種提高硅晶片外延層表面平整度的方法，包括：

將單晶硅錠切片得到的硅晶片依次進(jìn)行濕法蝕刻、研磨及拋光；

檢測(cè)待處理的硅晶片表面的凹凸?fàn)顩r；

依據(jù)所述凹凸?fàn)顩r的數(shù)據(jù)，計(jì)算并獲得溫度控制的分布圖；

依據(jù)所述分布圖，分區(qū)加熱并分區(qū)控制所述硅晶片的溫度，并以干法蝕刻進(jìn)行平坦化；

拋光所述硅晶片；以及

在所述硅晶片表面形成外延層；

其中，對(duì)所得外延硅晶片整體表面進(jìn)行表面平坦度測(cè)量，所述外延硅晶片表面平坦度的納米形貌小于25nm。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述干法蝕刻為等離子體干法刻蝕。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述等離子體干法蝕刻使用包括cf4、c2f6、sf6、或cl2的蝕刻氣體。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述濕法蝕刻為沉浸式雙面蝕刻。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述濕法蝕刻的 蝕刻液為氫氟酸、硝酸、磷酸及水的混合液。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述硅晶片表面凹凸?fàn)顩r以一檢測(cè)單元進(jìn)行檢測(cè)。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述分區(qū)加熱以分區(qū)電阻加熱器進(jìn)行。

進(jìn)一步的，在所述提高硅晶片外延層表面平整度的方法，所述分區(qū)加熱以微分區(qū)溫度控制單元進(jìn)行。

本發(fā)明提供的提高硅晶片外延層表面平整度的方法，通過(guò)檢測(cè)待處理的硅晶片表面的凹凸?fàn)顩r計(jì)算并獲得溫度控制的分布圖，依據(jù)分布圖，分區(qū)加熱并分區(qū)控制硅晶片的溫度，并以干法蝕刻進(jìn)行平坦化，可增加硅晶片表面的平滑度，在所述硅晶片表面采用外延工藝生長(zhǎng)外延層時(shí)，能夠減少生長(zhǎng)時(shí)外延層上的表面缺陷及滑移的發(fā)生。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所提供的提高硅晶片外延層表面平整度的方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的提高硅晶片外延層表面平整度的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合示意圖對(duì)本發(fā)明的方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中列舉了本發(fā)明的較佳實(shí)施例，應(yīng)理解本發(fā)明領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)此處描述的本發(fā)明進(jìn)行修改，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有益效果。因此，下列描述應(yīng)該被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛認(rèn)知，而并非作為對(duì)本發(fā)明的限制。

為了清楚的描述實(shí)際實(shí)施例的全部特征，在下列描述中，不詳細(xì)描述眾所周知的功能和結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗鼈儠?huì)使本發(fā)明由于不必要的細(xì)節(jié)而混亂。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為在任何實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)中，必須做出大量實(shí)施細(xì)節(jié)以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，例如按照有關(guān)系統(tǒng)或有關(guān)商業(yè)的限制，由一個(gè)實(shí)施例改變?yōu)榱硪粋€(gè)實(shí)施例。另外，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜和耗費(fèi)時(shí)間的，但是對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)僅僅是常規(guī)工作。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面的說(shuō)明 和申請(qǐng)專利范圍，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說(shuō)明的是，附圖均采用非常簡(jiǎn)化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的目的。

請(qǐng)參考圖1所示，本發(fā)明提出了一種提高硅晶片外延層表面平整度的方法，包括下列步驟：

s101：將薄圓板狀的單晶硅錠的切片依次進(jìn)行濕式蝕刻、拋光；

s102：采用檢測(cè)單元檢測(cè)待處理的硅晶片表面凹凸?fàn)顩r；

s103：依據(jù)所述凹凸?fàn)顩r的數(shù)據(jù)，計(jì)算并獲得溫度控制的分布圖；

s104：依據(jù)所述分布圖，以分區(qū)電阻加熱并控制所述硅晶片的溫度，并以干法蝕刻將所述硅晶片平坦化；

s105：進(jìn)行拋光；以及

s106：在所述硅晶片表面形成外延層。

請(qǐng)參考圖2所示，在本實(shí)施例中更詳細(xì)的說(shuō)明本發(fā)明所提供的方法。

首先，提供一單晶硅錠(s201)，依次進(jìn)行磨削滾圓、定位邊或定位v槽、切片、倒角、雙面研磨、單面研磨(s202～s207)等步驟，制成硅晶片。接著，以沉浸式雙面腐蝕消除硅晶片表面機(jī)械損傷(s208)，并進(jìn)行雙面拋光(s209)及邊緣拋光(s210)。

采用檢測(cè)單元檢測(cè)待處理的硅晶片表面凹凸?fàn)顩r，并保存檢測(cè)數(shù)據(jù)(s211)，所述檢測(cè)單元可采用例如wafersight2(可由kla-tencor購(gòu)得)、lsw-3020fe(可由kobelco購(gòu)得)、nanometro300tt-a(可由kuroda購(gòu)得)等，檢測(cè)數(shù)據(jù)可保存于存儲(chǔ)器中。接收所述檢測(cè)單元所檢測(cè)得硅晶片表面凹凸?fàn)顩r的數(shù)據(jù)，計(jì)算硅晶片靜電吸盤分區(qū)溫度控制分布圖及蝕刻時(shí)間(s212)。

接著，以靜電吸盤分區(qū)控制電阻加熱硅晶襯底，分區(qū)控制所述硅晶襯底溫度，并以等離子體干法刻蝕進(jìn)行硅晶片平坦化處理(s213)，據(jù)此可實(shí)現(xiàn)硅晶片表面平滑度的提升。

上述步驟可使用微分區(qū)溫度控制單元(micro-zonetemperaturecontrolunit)進(jìn)行。所述微分區(qū)溫度控制單元是由珀?duì)柼?peltier)裝置及/或電阻加熱器的數(shù)組所構(gòu)成，該電阻加熱器可為聚酰亞胺加熱器、硅膠加熱器、云母加熱器、金屬加熱器(如鎢、鎳/鉻合金、鉬、鉭等)、陶瓷加熱器(如碳化鎢)、半導(dǎo)體加 熱器、碳加熱器、或其他任何適當(dāng)?shù)募訜?冷卻組件。所述溫度控制單元可并入不同設(shè)計(jì)或構(gòu)形，例如網(wǎng)版印刷式加熱器、繞線式加熱器、蝕刻箔式加熱器、或其他任何適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。所述微分區(qū)溫度控制單元的各分區(qū)可獨(dú)立控制溫度，控制電路的范圍為0～20w。所述微分區(qū)溫度控制單元的整體面積可為所述硅晶基板面積的90％至120％。

對(duì)等離子體干法刻蝕處理后的硅晶片進(jìn)行單面的鏡面拋光(s214)。接著，在經(jīng)過(guò)上述處理的硅晶片表面上進(jìn)行外延生長(zhǎng)(s215)，能夠有效減少外延生長(zhǎng)時(shí)外延層上的表面缺陷及滑移發(fā)生。

在上述實(shí)施例中，所述濕法蝕刻為沉浸式雙面蝕刻，所使用的蝕刻液為氫氟酸、硝酸、磷酸及水的混合液。

在上述實(shí)施例中，所述干法蝕刻為等離子體干法刻蝕，所使用的蝕刻氣體包括cf4、c2f6、sf6或cl2等。

經(jīng)由上述濕法蝕刻、分區(qū)加熱及分區(qū)溫度控制、干法蝕刻等步驟，能夠有效提升硅晶片表面的平滑度。因此，在此種表面平滑度更佳的硅晶片表面生長(zhǎng)外延層時(shí)，能夠減少外延層的表面缺陷及滑移的發(fā)生，從而提高后續(xù)裝置性能。

上述描述僅是對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的描述，并非對(duì)本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。