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利用溶液的张力,设计一种用于精密分区腐蚀又不接触晶圆表面的隔离网筒

来源:苏州矩阵光电有限公司 浏览 137 次 发布时间:2024-10-17

在半导体制造的衬底上薄膜沉积或生长工艺中所产出的晶圆厚度或其他性能指标的均匀性,是直接关乎后端元器件一致性的关键指标,也是其工艺技术不懈追求的目标。目前已有多种方法控制晶圆生长过程的均匀性,并且可以满足一般制造的要求。但随着半导体技术的发展应用以及成本要求的提高,现有在生长环节优化均匀性的技术已不能满足更进一步对晶圆均匀性的需求。尤其在传感领域的半导体晶圆制造中,敏感材料的厚度、电阻等指标的差异将造成后端同一晶圆制作出的元器件在灵敏度,精度存在较大差别。这将导致同一片晶圆中生产出不同性能的元器件并且其差别及其分布不可控制,在产品品质控制上是必需解决的不可控因素。所以需要在生长后测得厚度或电学性能分布再利用局部腐蚀的方法达到更精密控制晶圆均匀性的技术。生长后控制均匀性的方法比较少,当前主要为CMP时依靠局部应力或压力调整腐蚀速率和局部喷淋腐蚀。


然而,上述已有技术方案都无法做到精密分区和隔离待腐蚀区,所以对更细致的以均匀性为目标的晶圆腐蚀作用较小,无法达到更高的均匀性目标。


由于已有技术方案都无法做到精密分区和隔离待腐蚀区,对更细致的以均匀性为目标的晶圆腐蚀作用较小,因而无法达到更高的均匀性目标。本发明利用溶液的张力,设计一种用于精密分区腐蚀又不接触晶圆表面的隔离网筒,将不均匀的晶圆进行分区腐蚀。分出的小区域可以是矩形,正六边形,也可以是同心圆环。配合区域腐蚀技术(如每个小区域施以不同浓度腐蚀液或施以不同的腐蚀时间)实现分区精密控制,达到晶圆表面均匀化的目的。


如图1~图2所示,本实施例提供一种用于晶圆104分区腐蚀的隔离网筒,所述隔离网筒包括:筒壁101,用于套设于晶圆104外围,并与所述晶圆104共同被真空吸附台103吸附固定;隔离网壁102,固定于所述筒壁101内,用于将晶圆104表面分隔成多个相互独立的腐蚀区域105,当所述筒壁101被真空吸附台103固定时,所述隔离网壁102延伸至晶圆104表面上方,并与晶圆104表面具有间距以形成非接触气隙,所述非接触气隙被配置为当腐蚀液进入某一个腐蚀区域105时,基于液体表面张力使得腐蚀液不会进入到与该腐蚀区域105相邻的另一个腐蚀区域105。

如图1所示,在一个实施例中,所述筒壁101的材质可以为聚合物、陶瓷、金属等耐腐蚀的材料,所述筒壁101的形状例如可以为圆柱状,所述筒壁101的径向宽度大于所述晶圆104的径向宽度,所述筒壁101套设于晶圆104外围时,所述筒壁101与所述晶圆104边缘之间的间距D2为30微米~500微米,如100微米、200微米、300微米等,以避免套设时碰撞晶圆104而造成晶圆104或筒壁101的损伤。

如图1所示,在一个实施例中,所述筒壁101的厚度较厚,以使其可被真空吸附台103吸附固定,例如,所述筒壁101的厚度可以为1毫米~30毫米之间,以使其可被真空吸附台103吸附固定的同时,保证其机械强度而不容易变形。


如图1所示,所述隔离网壁102的厚度较小,以保证隔离网壁102的所占用的晶圆104面积较小,从而保证晶圆104表面腐蚀的完整性,在一个实施例中,所述隔离网壁102的厚度范围为10微米~300微米,例如可以为50微米、200微米等。所述隔离网壁102的材质可以为聚合物、陶瓷、金属等耐腐蚀的材料,所述隔离网壁102可以与所述筒壁101一体成型,或者通过如焊接、粘贴等与所述筒壁101固定连接。


如图1所示,在一个实施例中,所述筒壁101与所述隔离网壁102的高度差为晶圆104高度加上5微米~500微米之和。当所述筒壁101被真空吸附台103固定时,所述隔离网壁102与所述晶圆104表面的非接触气隙的间距D1为5微米~500微米,本发明的非接触气隙被配置为当腐蚀液进入某一个腐蚀区域105时,基于液体表面张力使得腐蚀液不会进入到相邻的腐蚀区域105,可以避免隔离网壁102对晶圆104造成损伤,大大提高工艺稳定性,同时,可以消除因晶圆104表面不平整导致的直接接触造成高度差异而产生有的部分直接接触的情况。


本发明利用溶液的张力,设计出了一种用于精密分区腐蚀又不接触晶圆104表面的隔离网筒,将不均匀的晶圆104进行分区腐蚀。本发明可以实现一片晶圆104上分区腐蚀,每一个腐蚀区域105的形状大小可以通过隔离网筒的设计而达到符合实际需求,配合区域腐蚀技术(如每个腐蚀区域施以不同浓度腐蚀液或施以不同的腐蚀时间等)实现分区精密控制,满足更精密的控制更严格的晶圆104均匀性要求,且不会造成晶圆表面划伤和相邻区域腐蚀液混合而无法区分的情况。


本发明的用于晶圆104分区腐蚀的隔离网筒,当腐蚀液进入某一个腐蚀区域105时由于液体的表面张力,腐蚀液不会进入到临近的腐蚀区域105。而当相邻腐蚀区域105都有腐蚀液时,有可能出现液体的融合而形成混合。为了精确腐蚀,本实施例提出一种可以保证每个腐蚀区域105的独立性的腐蚀方法,在使用时不对相邻小区同时加入腐蚀液。


本实施例还提供一种基于用于晶圆104分区腐蚀的隔离网筒的腐蚀方法,所述腐蚀方法包括以下步骤:


步骤1),将所述隔离网壁102分隔的多个相互独立的腐蚀区域105进行分组,使每组中的任意两个腐蚀区域105均不相邻;


步骤2),依次对各组中的腐蚀区域105内的晶圆104表面进行腐蚀,直至完成整片晶圆104的腐蚀。