CN102034681A - 一种修复晶圆表面划伤的方法 - Google Patents

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李健
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Abstract

一种修复晶圆表面划伤的方法，包括如下步骤：提供一晶圆，所述晶圆表面具有由于划伤而形成的凹陷；在晶圆表面生长填充层，所述填充层将晶圆表面全覆盖，并且填满晶圆表面的凹陷；研磨晶圆表面至目标厚度。本发明的优点在于，通过生长填充层将晶圆表面的划伤填满，再实施补充抛光工艺，从而无需研磨到凹陷的底部就能够获得平整的表面，因此尤其适用于修复晶圆表面的深度划伤。

Description

一种修复晶圆表面划伤的方法
【技术领域】
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种修复晶圆表面划伤的方法。
【背景技术】
随着晶圆的关键尺寸越来越小，化学机械抛光(CMP)的刮伤对产品良率的影响越来越大，即使很小的刮伤也可能造成良率的下降。可能造成CMP刮伤的因素非常多，就目前的工艺水平来说刮伤的出现是很难被控制的。
这些划伤的产生原因很复杂，其中很重要的原因是由于晶圆表面的杂质颗粒无法被CMP工艺中的抛光液溶解而造成的。在晶圆表面生长待抛光的薄膜层时由于环境因素或者气体纯度的影响，都有可能在薄膜层的表面和内部引入杂质颗粒，从而在CMP工艺中造成表面划伤。
出现CMP刮伤时，常在CMP工艺实施完毕之后再补充研磨一定的厚度，在研磨的过程中使刮伤的痕迹抹平。这种工艺的缺点在于补充研磨之后，抛光层的厚度必然小于目标厚度，容易导致最终产品的厚度无法达到设计要求，并且这种补充研磨的方法仅仅能够处理表面的浅层划伤，而并不能够处理程度很深的划伤。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够修复晶圆表面深层划伤的修复方法。
为了解决上述问题，本发明提供了一种修复晶圆表面划伤的方法，包括如下步骤：提供一晶圆，所述晶圆表面具有由于划伤而形成的凹陷；在晶圆表面生长填充层，所述填充层将晶圆表面覆盖，并且填满晶圆表面的凹陷；研磨晶圆表面至目标厚度。
作为可选的技术方案，所述晶圆的表面材料与填充层的材料是相同的。如果仅从恢复表面平整度的角度而言，所述填充层的材料可以是任意的本领域内的常见材料。但是如果后续工艺中对晶圆的表面材料的构成有特殊要求，则更为优化的实施方案应当是采用与晶圆表面薄膜层相同的材料作为填充层。
作为可选的技术方案，采用高密度等离子体化学气相沉积工艺或者等离子增强化学气相沉积工艺在晶圆表面生长填充层。上述两种工艺都是具有高填充能力的生长工艺，能够更好的将凹陷填满，不至于在填充层和凹陷内壁之间产生缝隙。如果在实施抛光工艺之后虽然表面形貌是平整的，但是内部却存在若干孔洞，则也会给后续工艺带来隐患。
作为可选的技术方案，所述填充层的厚度范围是50nm至300nm。实践表明，抛光所引起的凹陷深度绝大多数都小于50nm，因此填充层的厚度大于50nm的优点在于保证大多数的凹陷能够被填平。而杂质颗粒产生的原因主要在生长薄膜的过程中引入，限制填充层的厚度不大于300nm的目的在于不希望本步骤生长填充层的过程中再次引入杂质颗粒。
作为可选的技术方案，采用化学机械抛光工艺研磨晶圆表面。
本发明的优点在于，通过生长填充层将晶圆表面的划伤填满，再实施补充抛光工艺，从而无需研磨到凹陷的底部就能够获得平整的表面，因此尤其适用于修复晶圆表面的深度划伤。
【附图说明】
附图1是本发明所述修复晶圆表面划伤的方法第一具体实施方式的实施步骤示意图；
附图2至附图4是本发明所述修复晶圆表面划伤的方法第一具体实施方式的工艺示意图。
附图5是本发明所述修复晶圆表面划伤的方法第二具体实施方式的实施步骤示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明提供的修复晶圆表面划伤的方法的具体实施方式做详细说明。
首先结合附图给出本发明提供的修复晶圆表面划伤的方法的第一具体实施方式。
附图1所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S10，提供一晶圆，所述晶圆表面具有由于划伤而形成的凹陷；步骤S11，在晶圆表面生长填充层，所述填充层将晶圆表面覆盖，并且填满晶圆表面的凹陷；步骤S12，研磨晶圆表面至目标厚度。
本具体实施方式中所述抛光工艺为化学机械抛光。
附图2至附图4所示是本具体实施方式的工艺示意图。
附图2所示，参考步骤S10，提供晶圆10，所述晶圆表面具有由于划伤而形成的凹陷。所述凹陷可以是一个也可以是多个，本具体实施方式以凹陷11、13以及15表示。
本具体实施方式中，所述晶圆10的包括支撑衬底18以及支撑衬底18表面的薄膜层19。凹陷11、13以及15的成因复杂，在晶圆表面10生长待抛光的薄膜层19时由于环境因素或者气体纯度的影响，都有可能在薄膜层19的表面和内部引入杂质颗粒，从而在抛光工艺的实施过程中造成表面划伤。薄膜层19表面吸附空气中的杂质颗粒也能够在抛光过程中引起划伤。
在其他的实施方式中，所述晶圆10也可以是表面不具有任何薄膜和器件结构的衬底，在此情况下，划伤主要是由于晶圆10的表面吸附空气中的杂质颗粒在抛光过程中与晶圆10表面相互摩擦而引起的。
所述晶圆10的材料可以是包括单晶硅以及化合物半导体在内的各种常见的用于作为衬底的材料。
附图3所示，参考步骤S11，在晶圆10表面生长填充层20，所述填充层20将晶圆10表面全覆盖，并且填满晶圆10表面的凹陷11、13以及15。
如果仅从恢复表面平整度的角度而言，所述填充层的材料可以是任意的本领域内的常见材料。但是如果后续工艺中对晶圆10的表面材料的构成有特殊要求，则更为优化的实施方案应当是采用与晶圆10表面薄膜层19相同的材料作为填充层20。在其他的具体实施方式中，如果晶圆10表面无任何薄膜层以及器件结构，则晶圆10的表面材料即为构成晶圆10的材料，则所述填充层20的材料应当与晶圆10的材料相同。
本步骤中生长填充层20的工艺应当是具有高填充能力的工艺，例如高密度等离子体化学气相沉积工艺或者等离子增强化学气相沉积工艺等，其优点在于能够更好的将凹陷11、13和15填满，不至于在填充层20和凹陷11、13和15的内壁之间产生缝隙。如果在实施抛光工艺之后虽然表面形貌是平整的，但是内部却存在若干孔洞，则也会给后续工艺带来隐患。
本步骤中，填充层20的厚度范围是50nm至300nm。实践表明，抛光所引起的凹陷深度绝大多数都小于50nm，因此填充层20的厚度大于50nm的优点在于保证大多数的凹陷能够被填平。而杂质颗粒产生的原因主要在生长薄膜的过程中引入，限制填充层20的厚度不大于300nm的目的在于不希望本步骤生长填充层的过程中再次引入杂质颗粒，从而使本方法陷入无休止的循环之中。
附图4所示，参考步骤S12，研磨晶圆10表面至目标厚度。
本步骤所做的补充研磨的目的在于清除表面的划伤，由于生长了填充层20，凹陷11、13和15已经被填满，即通过生长了填充层20使由于划伤引起的凹陷11、13和15得到了修复，因此无需如常见工艺中研磨到凹陷的底部就能够获得平整的表面。
接下来结合附图给出本发明提供的修复晶圆表面划伤的方法的第二具体实施方式。
附图5所示是本具体实施方式的实施步骤示意图，包括：步骤S20，提供一晶圆，所述晶圆表面具有由于划伤而形成的凹陷；步骤S21，识别并定位晶圆表面的凹陷；步骤S22，在晶圆表面具有凹陷的位置生长填充物质，所述填充物质填满晶圆表面的凹陷；步骤S23，研磨晶圆表面的填充物质至其高度与晶圆表面一致。
以上与第一具体实施方式的不同点在于，本具体实施方式具有一定位凹陷的步骤，该步骤用于获取晶圆表面缺陷的位置信息，为后续生长填充物质的步骤提供了明确的导向。这样后续生长填充物质的步骤可以进行选择性生长，节省了工艺成本，也使工艺更有针对性，进一步保证了凹陷处能够完全被填充物质填充。在研磨晶圆表面的步骤中也可以重点对晶圆表面生长有填充物质的区域实施研磨，以增加研磨的精确程度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种修复晶圆表面划伤的方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供一晶圆，所述晶圆表面具有由于划伤而形成的凹陷；
在晶圆表面生长填充层，所述填充层将晶圆表面覆盖，并且填满晶圆表面的凹陷；
研磨晶圆表面至目标厚度。
2.根据权利要求1所述的修复晶圆表面划伤的方法，其特征在于，所述晶圆的表面材料与填充层的材料是相同的。
3.根据权利要求1或2所述的修复晶圆表面划伤的方法，其特征在于，采用高密度等离子体化学气相沉积工艺或者等离子增强化学气相沉积工艺在晶圆表面生长填充层。
4.根据权利要求1所述的修复晶圆表面划伤的方法，其特征在于，所述填充层的厚度范围是50nm至300nm。
5.根据权利要求1所述的修复晶圆表面划伤的方法，其特征在于，采用化学机械抛光工艺研磨晶圆表面。
6.根据权利要求1所述的修复晶圆表面划伤的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：在生长填充层之前识别并定位晶圆表面的凹陷。
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