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利用溶液的張力,設計一種用于精密分區腐蝕又不接觸晶圓表面的隔離網筒

來(lai)源:蘇州(zhou)矩陣光電(dian)有限公司 瀏覽 342 次 發(fa)布時間(jian):2023-10-17

在(zai)半導(dao)體(ti)制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)襯(chen)底上(shang)薄膜(mo)沉積或生(sheng)(sheng)長工藝中所(suo)產(chan)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)圓厚(hou)(hou)度或其(qi)他(ta)性(xing)能指(zhi)(zhi)標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)性(xing),是(shi)直(zhi)接(jie)關(guan)乎后(hou)端(duan)元(yuan)(yuan)器(qi)件(jian)(jian)一致(zhi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)關(guan)鍵指(zhi)(zhi)標,也是(shi)其(qi)工藝技(ji)術(shu)(shu)不(bu)懈追(zhui)求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目標。目前(qian)已有多(duo)種方(fang)(fang)法控制(zhi)(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)圓生(sheng)(sheng)長過程的(de)(de)(de)(de)(de)(de)均(jun)勻(yun)性(xing),并且可(ke)以滿足(zu)一般制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)要求(qiu)(qiu)。但(dan)隨著半導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)發展應用以及成(cheng)本要求(qiu)(qiu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao),現有在(zai)生(sheng)(sheng)長環節優化(hua)均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)已不(bu)能滿足(zu)更(geng)進(jin)一步對晶(jing)(jing)(jing)圓均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)需求(qiu)(qiu)。尤其(qi)在(zai)傳感領域的(de)(de)(de)(de)(de)(de)半導(dao)體(ti)晶(jing)(jing)(jing)圓制(zhi)(zhi)(zhi)造(zao)中,敏(min)(min)感材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)厚(hou)(hou)度、電(dian)阻等指(zhi)(zhi)標的(de)(de)(de)(de)(de)(de)差異將造(zao)成(cheng)后(hou)端(duan)同一晶(jing)(jing)(jing)圓制(zhi)(zhi)(zhi)作出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)器(qi)件(jian)(jian)在(zai)靈敏(min)(min)度,精度存在(zai)較大差別。這將導(dao)致(zhi)同一片晶(jing)(jing)(jing)圓中生(sheng)(sheng)產(chan)出(chu)不(bu)同性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)器(qi)件(jian)(jian)并且其(qi)差別及其(qi)分(fen)布(bu)不(bu)可(ke)控制(zhi)(zhi)(zhi),在(zai)產(chan)品品質控制(zhi)(zhi)(zhi)上(shang)是(shi)必需解決的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)可(ke)控因素。所(suo)以需要在(zai)生(sheng)(sheng)長后(hou)測(ce)得厚(hou)(hou)度或電(dian)學性(xing)能分(fen)布(bu)再利用局(ju)(ju)(ju)部(bu)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法達到更(geng)精密控制(zhi)(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)圓均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)(shu)。生(sheng)(sheng)長后(hou)控制(zhi)(zhi)(zhi)均(jun)勻(yun)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)(fang)法比較少,當前(qian)主要為CMP時依靠局(ju)(ju)(ju)部(bu)應力或壓力調整(zheng)腐(fu)蝕速率和局(ju)(ju)(ju)部(bu)噴淋腐(fu)蝕。


然而,上(shang)述(shu)已有(you)技術方(fang)案都無(wu)法(fa)做到精密分區(qu)和隔(ge)離待腐(fu)(fu)蝕區(qu),所以(yi)對更細致的以(yi)均勻性為目(mu)標的晶圓(yuan)腐(fu)(fu)蝕作用較(jiao)小,無(wu)法(fa)達到更高的均勻性目(mu)標。


由于已有(you)技術(shu)方案都無法做到精(jing)密(mi)分區和(he)隔離(li)待腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)區,對(dui)更細致的(de)以(yi)(yi)均(jun)勻(yun)性(xing)為目標(biao)的(de)晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)作用較(jiao)小,因而無法達到更高(gao)的(de)均(jun)勻(yun)性(xing)目標(biao)。本發明(ming)利用溶液(ye)的(de)張力,設計一種用于精(jing)密(mi)分區腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)又不接觸晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)表面的(de)隔離(li)網(wang)筒,將不均(jun)勻(yun)的(de)晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)進行分區腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。分出的(de)小區域(yu)可以(yi)(yi)是矩形(xing),正六(liu)邊(bian)形(xing),也可以(yi)(yi)是同心(xin)圓(yuan)(yuan)環。配(pei)合區域(yu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)技術(shu)(如每個小區域(yu)施(shi)以(yi)(yi)不同濃度腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)液(ye)或施(shi)以(yi)(yi)不同的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)時間)實現分區精(jing)密(mi)控制,達到晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)表面均(jun)勻(yun)化的(de)目的(de)。


如圖(tu)(tu)1~圖(tu)(tu)2所(suo)示(shi),本實施例提(ti)供一種(zhong)用于(yu)晶(jing)圓(yuan)104分區腐(fu)(fu)蝕的隔離(li)網筒,所(suo)述(shu)(shu)隔離(li)網筒包括:筒壁(bi)(bi)101,用于(yu)套(tao)設于(yu)晶(jing)圓(yuan)104外(wai)圍,并與(yu)所(suo)述(shu)(shu)晶(jing)圓(yuan)104共(gong)同被真(zhen)空(kong)吸附臺103吸附固(gu)定;隔離(li)網壁(bi)(bi)102,固(gu)定于(yu)所(suo)述(shu)(shu)筒壁(bi)(bi)101內,用于(yu)將晶(jing)圓(yuan)104表(biao)(biao)面(mian)(mian)分隔成(cheng)多個(ge)相(xiang)互獨(du)立的腐(fu)(fu)蝕區域105,當所(suo)述(shu)(shu)筒壁(bi)(bi)101被真(zhen)空(kong)吸附臺103固(gu)定時(shi),所(suo)述(shu)(shu)隔離(li)網壁(bi)(bi)102延伸至晶(jing)圓(yuan)104表(biao)(biao)面(mian)(mian)上方,并與(yu)晶(jing)圓(yuan)104表(biao)(biao)面(mian)(mian)具有(you)間距(ju)以形(xing)成(cheng)非接觸(chu)氣隙(xi),所(suo)述(shu)(shu)非接觸(chu)氣隙(xi)被配置為當腐(fu)(fu)蝕液進入某(mou)一個(ge)腐(fu)(fu)蝕區域105時(shi),基于(yu)液體(ti)表(biao)(biao)面(mian)(mian)張力使得腐(fu)(fu)蝕液不會進入到與(yu)該(gai)腐(fu)(fu)蝕區域105相(xiang)鄰(lin)的另(ling)一個(ge)腐(fu)(fu)蝕區域105。

如圖1所(suo)(suo)(suo)示,在一個(ge)實施例中(zhong),所(suo)(suo)(suo)述筒(tong)壁(bi)101的(de)(de)材質可以為(wei)(wei)聚合物、陶瓷、金屬(shu)等耐(nai)腐蝕的(de)(de)材料,所(suo)(suo)(suo)述筒(tong)壁(bi)101的(de)(de)形(xing)狀例如可以為(wei)(wei)圓柱狀,所(suo)(suo)(suo)述筒(tong)壁(bi)101的(de)(de)徑(jing)向(xiang)寬度大于所(suo)(suo)(suo)述晶(jing)(jing)圓104的(de)(de)徑(jing)向(xiang)寬度,所(suo)(suo)(suo)述筒(tong)壁(bi)101套設于晶(jing)(jing)圓104外圍時(shi),所(suo)(suo)(suo)述筒(tong)壁(bi)101與所(suo)(suo)(suo)述晶(jing)(jing)圓104邊(bian)緣之(zhi)間的(de)(de)間距D2為(wei)(wei)30微(wei)米(mi)(mi)~500微(wei)米(mi)(mi),如100微(wei)米(mi)(mi)、200微(wei)米(mi)(mi)、300微(wei)米(mi)(mi)等,以避免套設時(shi)碰撞晶(jing)(jing)圓104而造成晶(jing)(jing)圓104或筒(tong)壁(bi)101的(de)(de)損(sun)傷。

如圖1所(suo)示(shi),在(zai)一個實施(shi)例(li)中,所(suo)述筒壁101的(de)厚(hou)(hou)度(du)較厚(hou)(hou),以(yi)(yi)使其(qi)可被真空吸附(fu)臺103吸附(fu)固定(ding),例(li)如,所(suo)述筒壁101的(de)厚(hou)(hou)度(du)可以(yi)(yi)為1毫米~30毫米之間,以(yi)(yi)使其(qi)可被真空吸附(fu)臺103吸附(fu)固定(ding)的(de)同(tong)時(shi),保證其(qi)機械(xie)強度(du)而不容(rong)易(yi)變形。


如(ru)圖1所(suo)(suo)示,所(suo)(suo)述(shu)(shu)隔離(li)網壁(bi)(bi)(bi)102的(de)(de)厚度(du)較(jiao)小(xiao),以保證隔離(li)網壁(bi)(bi)(bi)102的(de)(de)所(suo)(suo)占(zhan)用的(de)(de)晶圓104面(mian)積較(jiao)小(xiao),從(cong)而保證晶圓104表面(mian)腐蝕的(de)(de)完(wan)整性,在(zai)一(yi)個(ge)實施例中,所(suo)(suo)述(shu)(shu)隔離(li)網壁(bi)(bi)(bi)102的(de)(de)厚度(du)范圍為10微(wei)(wei)米~300微(wei)(wei)米,例如(ru)可(ke)以為50微(wei)(wei)米、200微(wei)(wei)米等(deng)。所(suo)(suo)述(shu)(shu)隔離(li)網壁(bi)(bi)(bi)102的(de)(de)材(cai)質(zhi)可(ke)以為聚合物(wu)、陶瓷(ci)、金屬等(deng)耐腐蝕的(de)(de)材(cai)料,所(suo)(suo)述(shu)(shu)隔離(li)網壁(bi)(bi)(bi)102可(ke)以與(yu)所(suo)(suo)述(shu)(shu)筒(tong)壁(bi)(bi)(bi)101一(yi)體成型,或者通(tong)過如(ru)焊接、粘貼等(deng)與(yu)所(suo)(suo)述(shu)(shu)筒(tong)壁(bi)(bi)(bi)101固定連接。


如圖1所示(shi),在一(yi)個實(shi)施例中,所述(shu)(shu)筒(tong)壁101與(yu)所述(shu)(shu)隔離網(wang)壁102的(de)高(gao)度(du)差(cha)為晶(jing)圓(yuan)104高(gao)度(du)加上(shang)5微米(mi)~500微米(mi)之(zhi)和。當所述(shu)(shu)筒(tong)壁101被(bei)真空吸附臺103固定時(shi),所述(shu)(shu)隔離網(wang)壁102與(yu)所述(shu)(shu)晶(jing)圓(yuan)104表面的(de)非接(jie)(jie)觸氣隙(xi)的(de)間(jian)距D1為5微米(mi)~500微米(mi),本發明(ming)的(de)非接(jie)(jie)觸氣隙(xi)被(bei)配置為當腐(fu)蝕(shi)(shi)液進入某一(yi)個腐(fu)蝕(shi)(shi)區域105時(shi),基于液體表面張力使得腐(fu)蝕(shi)(shi)液不會進入到相鄰的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)區域105,可以避免(mian)隔離網(wang)壁102對晶(jing)圓(yuan)104造成(cheng)損傷,大(da)大(da)提高(gao)工藝穩定性,同時(shi),可以消除因晶(jing)圓(yuan)104表面不平整導致(zhi)的(de)直(zhi)接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸造成(cheng)高(gao)度(du)差(cha)異(yi)而(er)產生有(you)的(de)部分直(zhi)接(jie)(jie)接(jie)(jie)觸的(de)情況。


本發(fa)明利用溶液的張力(li),設計出了(le)一(yi)(yi)種用于精密分區(qu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)又不接觸晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)104表面(mian)的隔離網筒(tong),將不均(jun)(jun)勻的晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)104進行分區(qu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。本發(fa)明可以實現一(yi)(yi)片晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)104上(shang)分區(qu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),每一(yi)(yi)個腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)區(qu)域(yu)(yu)105的形狀大小可以通過隔離網筒(tong)的設計而(er)達到符合實際(ji)需求,配(pei)合區(qu)域(yu)(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)技術(如每個腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)區(qu)域(yu)(yu)施以不同(tong)濃度腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液或(huo)施以不同(tong)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)時間等)實現分區(qu)精密控制,滿足更精密的控制更嚴(yan)格的晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)104均(jun)(jun)勻性要(yao)求,且不會造(zao)成晶(jing)(jing)圓(yuan)(yuan)表面(mian)劃(hua)傷和(he)相鄰(lin)區(qu)域(yu)(yu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)液混合而(er)無法區(qu)分的情況。


本發明的(de)(de)(de)用(yong)于(yu)(yu)晶圓104分區腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)隔離網筒,當腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)(ye)進入(ru)某一(yi)個腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)區域105時(shi)由于(yu)(yu)液(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)(de)表面張力,腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)(ye)不會進入(ru)到臨近的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)區域105。而(er)當相鄰腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)區域105都有腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)(ye)時(shi),有可能出現(xian)液(ye)(ye)體(ti)的(de)(de)(de)融合而(er)形成(cheng)混合。為了精(jing)確(que)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),本實(shi)施例(li)提出一(yi)種可以保(bao)證每個腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)區域105的(de)(de)(de)獨立性的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)方法,在使(shi)用(yong)時(shi)不對(dui)相鄰小區同時(shi)加入(ru)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液(ye)(ye)。


本實施例還提供(gong)一種基(ji)于(yu)用于(yu)晶圓104分區腐蝕的隔離網筒(tong)的腐蝕方法,所述腐蝕方法包(bao)括以下步驟(zou):


步驟1),將所述隔離網壁102分(fen)隔的多個(ge)(ge)相互獨立的腐(fu)蝕(shi)區(qu)域105進行分(fen)組,使每組中的任意兩個(ge)(ge)腐(fu)蝕(shi)區(qu)域105均(jun)不(bu)相鄰;


步(bu)驟2),依次對各組中(zhong)的(de)腐蝕區域(yu)105內(nei)的(de)晶圓104表面進行腐蝕,直至完成整片晶圓104的(de)腐蝕。