專利名稱：晶圓的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶圓的形成方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的進步，半導(dǎo)體電子產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到社會生活的各個領(lǐng)域，而這些半導(dǎo)體電子產(chǎn)品都具有是在晶圓上制作而成，由此可見，晶圓在當今生活中具有非常顯著的作用。在晶圓的形成過程中，退火是一個不可缺少的步驟，用于消除晶圓內(nèi)部的晶格缺陷和內(nèi)應(yīng)力。請參考圖1，現(xiàn)有技術(shù)的晶圓的形成方法，包括步驟S101，將多片晶圓放置在晶舟上；步驟S103，將所述晶舟放置到退火裝置內(nèi)；步驟S105，對所述晶圓進行退火處理。然而，采用現(xiàn)有技術(shù)退火處理的晶圓的質(zhì)量較差，使得后續(xù)在晶圓上形成其他功能層，例如光刻膠層，發(fā)生錯位，影響形成的半導(dǎo)體器件的性能。更多關(guān)于晶圓的形成方法請參考公開號為“US20000588396”的美國專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種晶圓質(zhì)量好的晶圓的形成方法。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種晶圓的形成方法，包括提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內(nèi)；動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理?？蛇x地，所述動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率包括當退火裝置的溫度為 7500C -1000°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于7°C /min ；當退火裝置的溫度為 IOOO0C -1100°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于；TC /min;當退火裝置的溫度為 IlOO0C -1150°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于2°C /min ；當退火裝置的溫度為 1150°C -1200°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于0. 50C /min。可選地，所述退火溫度為1150°C -1200°C，退火氣體采用氬氣或氮氣，退火處理的時間大于0.5小時?？蛇x地，采用的所述晶舟包括至少3個支撐部件，每個所述支撐部件內(nèi)形成有多個相互平行且等距的晶圓槽，所述晶圓放置于晶圓槽內(nèi)?？蛇x地，相鄰的所述晶圓槽之間的距離大于6. 35mm?？蛇x地，所述相鄰兩個晶圓槽之間的距離為7mm 9mm?？蛇x地，所述晶圓槽的下表面與晶圓的接觸面的面積大于2cm2?？蛇x地，所述退火裝置的升溫速率通過調(diào)整所述退火裝置的功率來實現(xiàn)。可選地，所述退火裝置為爐管。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點本發(fā)明的實施例動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率，從宏觀上看，晶圓邊緣處的溫度和晶圓中心處的溫度相差不大，避免了晶圓邊緣處發(fā)生軟化導(dǎo)致晶圓的變形；從微觀上看，晶圓邊緣處的升溫速率與晶圓中心處的升溫速率相差不大，晶圓各處的應(yīng)力分布較為均勻，晶圓內(nèi)部的晶格不易發(fā)生滑移(slip)或錯位(dislocation)，最終形成的晶圓的質(zhì)量好。進一步的，本發(fā)明的實施例通過對晶舟的結(jié)構(gòu)進行改進，增大了相鄰的晶圓槽之間的距離(Pitch)，相鄰兩個晶圓之間的空隙增大，退火裝置的熱量更易輻射到晶圓中心處，使得晶圓邊緣處的溫度與晶圓中心處的溫度、升溫速率更加趨于一致，晶圓不易發(fā)生變形，進一步的改善了形成的晶圓的質(zhì)量。更進一步的，所述晶圓槽下表面與晶圓的接觸面的面積的大小，同與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應(yīng)力大小有關(guān)，本發(fā)明的實施例增加了晶圓槽下表面與晶圓之間的接觸面積，使得與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應(yīng)力變小，晶圓各處的應(yīng)力更加趨于一致， 使得晶圓內(nèi)部的晶格不易發(fā)生滑移(slip)或錯位(dislocation)，提高了晶圓的質(zhì)量。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的晶圓的形成方法的流程示意圖；圖2是本發(fā)明的實施例的晶圓的形成方法的流程示意圖；圖3是本發(fā)明的實施例的晶舟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的實施例中將晶圓放置到晶舟后的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的一個實施例的放置有晶圓的晶舟的俯視示意圖；圖6是本發(fā)明的另一實施例的放置有晶圓的晶舟的俯視示意圖。
具體實施例方式正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的晶圓的形成方法，形成的晶圓的質(zhì)量差，造成形成在所述晶圓上的半導(dǎo)體器件的性能差。本發(fā)明實施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成的晶圓的質(zhì)量差，主要體現(xiàn)在宏觀和微觀兩個方面宏觀上，晶圓在退火處理時，晶圓邊緣的溫度上升更快，晶圓邊緣的溫度高于晶圓中心的溫度，導(dǎo)致處于邊緣處的晶圓發(fā)生軟化，因此，在重力作用下，中心處的晶圓向下滑動，導(dǎo)致晶圓發(fā)生變形，晶圓的質(zhì)量變差；微觀上，晶圓在退火處理時，晶圓邊緣處的溫度上升的速率高于晶圓中心處的溫度上升的速率，由于晶圓各處的溫度上升不均勻，導(dǎo)致晶圓各處的應(yīng)力分布不均勻，從而使得晶圓內(nèi)部的晶格發(fā)生滑移(slip)或錯位(dislocation)，影響晶圓的質(zhì)量。經(jīng)過進一步研究，本發(fā)明實施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以從如下幾個方面著手，改善晶圓的質(zhì)量。一是縮小晶圓邊緣處的溫度和晶圓中心處的溫度、以及溫度上升速率之差；二是改善晶圓邊緣處和晶圓中心處的應(yīng)力分布。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參考圖2，本發(fā)明實施例的發(fā)明人提供了一種晶圓的形成方法，包括步驟S201，提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；步驟S203，將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內(nèi)；步驟S203，動態(tài)地調(diào)整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。首先，提供晶舟，將多片晶圓放置在晶舟上。請參考圖3，所述晶舟包括至少3個支撐部件(Rod) 300、每個所述支撐部件300內(nèi)有多個相互平行且等距的晶圓槽301。在本發(fā)明的實施例中，所述晶舟的材料為SiC。本發(fā)明實施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的相鄰兩個晶圓槽301之間的距離(pitch) 307過小，會使得后續(xù)放置在晶舟中的晶圓過于密集，導(dǎo)致后續(xù)工藝中熱量不易輻射到晶圓中心處，形成的晶圓的質(zhì)量差。在本發(fā)明的實施例中，發(fā)明人對晶舟的結(jié)構(gòu)進行了調(diào)整，增大了相鄰兩個晶圓槽 301之間的距離307。當相鄰兩個晶圓槽301之間的距離307大于6. 35mm時，尤其是所述相鄰兩個晶圓槽301之間的距離307為7mm 9mm時，后續(xù)工藝中熱量較易輻射到晶圓305 中心處，且晶舟300上放置的晶圓數(shù)目較多。請參考圖4，將多個晶圓305放置于本發(fā)明實施例的晶舟中。由于本發(fā)明實施例的晶舟相鄰兩個晶圓槽301之間的距離307大，相鄰兩個晶圓 305之間的空隙增大，后續(xù)退火升溫時的熱量更加容易輻射到每個晶圓305中心處，使每個晶圓305邊緣處的溫度與所述每個晶圓305中心處的溫度相差較小并趨于一致，晶圓305 不易發(fā)生變形。并且，每個晶圓305邊緣處的升溫速率與所述每個晶圓305中心處的升溫速率之間的差異減小，晶圓305各處的應(yīng)力的分布更加均勻，晶圓305內(nèi)部的晶格不易產(chǎn)生滑移或錯位。所述晶圓305與晶槽301的下表面接觸，兩者具有接觸面304。經(jīng)過研究，本發(fā)明實施例的發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，晶圓305與晶槽301的下表面之間的接觸面積304也會影響到晶圓305的應(yīng)力大小及分布。所述接觸面304的面積越大，晶圓305與晶圓槽301的下表面相接觸部分的晶圓305內(nèi)的壓力越小，分布更加均勻，晶圓305內(nèi)部晶格不易滑移或錯位， 形成的晶圓305的質(zhì)量好。在本發(fā)明的實施例中，所述接觸面304的面積大于2cm2。本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，晶圓305內(nèi)的壓力大小及分布僅與所述晶槽301的下表面與晶圓305的接觸面304的面積有關(guān)，而與所述晶槽301的下表面與晶圓305的接觸面304 的形狀并無關(guān)系，只要保證所述接觸面的面積大于2cm2即可。具體請參考圖5和圖6。請參考圖5，在本發(fā)明的一個實施例中，所述接觸面304為圓形。請參考圖6，在本發(fā)明的另一個實施例中，所述晶圓槽301的下表面與晶圓305的接觸面304為長條形。其次，將放置有晶圓的晶舟放置到退火裝置內(nèi)。
在本發(fā)明的實施例中，所述退火裝置為爐管(furnace)。所述爐管中至少包括爐體空腔，環(huán)繞所述爐體空腔的加熱裝置，向所述爐體空腔通入反應(yīng)氣體的氣體裝置。其中，所述爐體空腔中用于放置晶舟，所述晶舟上放置有多個晶圓。然后，動態(tài)地調(diào)整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。本發(fā)明實施例的發(fā)明人經(jīng)過研究后發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)未對退火裝置的升溫速率作改進，退火裝置的加熱裝置升溫的太快，所述加熱裝置產(chǎn)生的熱量在晶圓邊緣處大量堆積，而未來得及向晶圓中心處擴散，導(dǎo)致晶圓內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，造成晶格滑移或錯位。進一步的，本發(fā)明實施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率，隨著退火裝置的溫度的增加，降低退火裝置的升溫速率，使所述退火裝置的加熱裝置產(chǎn)生的熱量有充分的時間由晶圓邊緣處向晶圓中心處擴散，降低晶圓內(nèi)部的應(yīng)力，減小晶格滑移或錯位。在本發(fā)明的實施例中，所述晶圓的退火溫度為1150°C -1200°C，當將放置有晶圓的晶舟放入到退火裝置后，對所述退火裝置進行升溫以使所述退火裝置的溫度達到退火溫度。所述升溫過程中需要動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率，具體地步驟當退火裝置的溫度為750°C -1000°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于7°C /min ；當退火裝置的溫度為1000°C -1100°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于3°C /min ；當退火裝置的溫度為1100°C -1150°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于2°C /min ；當退火裝置的溫度為 1150°C -1200°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于0. 50C /min。具體地，所述退火裝置的升溫速率可以通過調(diào)整退火裝置的功率來實現(xiàn)。在本發(fā)明的實施例中，所述晶圓退火時采用的氣體為氮氣、氬氣等惰性氣體中的一種，退火處理的時間通常大于0. 5小時。上述步驟完成之后，形成的晶圓的質(zhì)量好，不易發(fā)生變形，且晶圓內(nèi)部的晶格不易滑移或錯位，在發(fā)明實施例的晶圓表面形成其他功能層，例如光刻膠層時，不會產(chǎn)生錯位， 后續(xù)形成的半導(dǎo)體器件的性能好。綜上，本發(fā)明的實施例動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率，從宏觀上看，晶圓邊緣處的溫度和晶圓中心處的溫度相差不大，避免了晶圓邊緣處發(fā)生軟化導(dǎo)致晶圓的變形；從微觀上看，晶圓邊緣處的升溫速率與晶圓中心處的升溫速率相差不大，晶圓各處的應(yīng)力分布較為均勻，晶圓內(nèi)部的晶格不易發(fā)生滑移(slip)或錯位(dislocation)，最終形成的晶圓的質(zhì)量好。進一步的，本發(fā)明的實施例通過對晶舟的結(jié)構(gòu)進行了改進，增大了相鄰的晶圓槽之間的距離(Pitch)，相鄰兩個晶圓之間的空隙增大，退火裝置的熱量更易輻射到晶圓中心處，使得晶圓邊緣處的溫度與晶圓中心處的溫度、升溫速率更加趨于一致，晶圓不易發(fā)生變形，進一步的改善了形成的晶圓的質(zhì)量。更進一步的，所述晶圓槽下表面與晶圓的接觸面的面積的大小，同與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應(yīng)力大小有關(guān)，本發(fā)明的實施例增加了晶圓槽下表面與晶圓之間的接觸面積，使得與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應(yīng)力變小，晶圓各處的應(yīng)力更加趨于一致， 使得晶圓內(nèi)部的晶格不易發(fā)生滑移(slip)或錯位(dislocation)，提高了晶圓的質(zhì)量。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶圓的形成方法，其特征在于，包括提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內(nèi)；動態(tài)地調(diào)整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。
2.如權(quán)利要求1所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述動態(tài)地調(diào)整退火裝置的升溫速率包括當退火裝置的溫度為750°C -1000°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于7°C /min ；當退火裝置的溫度為1000°C -1100°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于；TC /min;當退火裝置的溫度為1100°C _1150°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于2°C /min ；當退火裝置的溫度為1150°C -1200°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于 0. 5°C /min。
3.如權(quán)利要求1或2所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述退火溫度為 1150°C -1200°C，退火氣體采用氬氣或氮氣，退火處理的時間大于0. 5小時。
4.如權(quán)利要求1或2所述的晶圓的形成方法，其特征在于，采用的所述晶舟包括至少 3個支撐部件，每個所述支撐部件內(nèi)形成有多個相互平行且等距的晶圓槽，所述晶圓放置于晶圓槽內(nèi)。
5.如權(quán)利要求4所述的晶圓的形成方法，其特征在于，相鄰的所述晶圓槽之間的距離大于 6. 35mm0
6.如權(quán)利要求4所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述相鄰兩個晶圓槽之間的距離為7mm 9mmο
7.如權(quán)利要求4所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述晶圓槽的下表面與晶圓的接觸面的面積大于2cm2。
8.如權(quán)利要求1所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述退火裝置的升溫速率通過調(diào)整所述退火裝置的功率來實現(xiàn)。
9.如權(quán)利要求1所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述退火裝置為爐管。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了一種晶圓的形成方法，包括提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內(nèi)；動態(tài)地調(diào)整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。采用本發(fā)明實施例的方法，形成的晶圓的質(zhì)量好，不易產(chǎn)生變形，且晶圓內(nèi)部的晶格不易發(fā)生滑移或錯位。
文檔編號H01L21/324GK102263028SQ20111024763
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者王碩, 許忠義 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司