CN112908839A - 减少碳化硅晶圆弯曲度的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，所述方法包括：在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层；在第一氧化层上形成应力保护层；在碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜；对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子注入。本发明通过在碳化硅晶圆的背面依次生长氧化层和多晶硅层，使得在碳化硅晶圆正面完成刻蚀掩膜后，对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子注入时，能够在碳化硅晶圆的正面施加压应力来抵消在注入过程中碳化硅晶圆内产生的张应力，从而有效地减少碳化硅晶圆在热过程中的弯曲程度，以降低对后续工艺流程的影响，进而保证了碳化硅器件的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种减少碳化硅晶圆弯曲度的方法。
背景技术
目前，碳化硅晶圆在高温离子注入工艺过程中，会因自身的重力、温度梯度、降温方式等原因产生的热应力，或其他离子注入的对碳化硅应力而引起碳化硅晶圆形变弯曲，发生硅片上翘的情况。而碳化硅晶圆形变弯曲后，会影响后续工艺进片、接片、曝光对位等流程，导致后续工艺无法继续甚至造成碳化硅晶圆报废。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有技术中存在无法有效地解决碳化硅晶圆在高温离子注入工艺过程发生形变弯曲的缺陷，目的在于提供一种减少碳化硅晶圆弯曲度的方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
本发明提供一种减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，所述方法包括：
在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层；
在所述第一氧化层上形成应力保护层；
在所述碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜；
对带有所述掩膜的所述碳化硅晶圆进行高温离子注入；
其中，所述应力保护层为在高温离子注入过程中对所述碳化硅晶圆的正面施加压应力以抵消所述碳化硅晶圆内产生的张应力的保护层。
较佳地，所述应力保护层为第一多晶硅层；
所述在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层的步骤包括：
在所述碳化硅晶圆的背面形成所述第一氧化层，在所述碳化硅晶圆的正面形成第二氧化层；
所述在所述第一氧化层上形成应力保护层的步骤包括：
在所述第一氧化层上形成所述第一多晶硅层，在所述第二氧化层上形成第二多晶硅层；
所述在所述碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜的步骤之前还包括：
采用干法刻蚀方法或湿法腐蚀方法去除所述第二多晶硅层；
采用湿法腐蚀方法去除所述第二氧化层。
较佳地，所述在所述碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜的步骤包括：
在所述碳化硅晶圆的正面表面上制备厚度均匀的阻挡层；
在所述阻挡层表面上均匀涂布光阻，并对涂布光阻后的所述阻挡层进行曝光和显影处理；
对曝光和显影处理后的所述阻挡层进行刻蚀处理，获取具有所述刻蚀图形的所述掩膜。
较佳地，所述阻挡层为氧化硅阻挡层，所述掩膜为氧化硅掩膜。
较佳地，所述对带有所述掩膜的所述碳化硅晶圆进行高温离子注入的步骤之后还包括：
采用湿法腐蚀方法分别去除所述掩膜、所述第一多晶硅层和所述第一氧化层。
较佳地，当采用湿法腐蚀方法去除所述第二多晶硅层时，所述采用湿法腐蚀方法去除所述第二多晶硅层以及所述采用湿法腐蚀方法去除所述第二氧化层的步骤包括：
采用第一湿法腐蚀液体去除所述第二多晶硅层和所述第二氧化层；
所述采用湿法腐蚀方法分别去除所述掩膜、所述第一多晶硅层和所述第一氧化层的步骤包括：
采用第二湿法腐蚀液体去除所述碳化硅晶圆的正面上的所述掩膜；
采用所述第一湿法腐蚀液体分别去除所述碳化硅晶圆的背面上的所述第一多晶硅层和所述第一氧化层。
较佳地，所述干法刻蚀方法中采用的气体为包含氯气的刻蚀气体。
较佳地，所述湿法腐蚀方法中采用的液体为包含氢氟酸的湿法腐蚀液体。
较佳地，所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度范围均为
较佳地，所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层的厚度范围均为
本发明的积极进步效果在于：
本发明中，通过在碳化硅晶圆的背面依次生长氧化层和多晶硅层，使得在碳化硅晶圆正面完成刻蚀掩膜后，对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子注入时，能够在碳化硅晶圆的正面施加压应力来抵消在注入过程中碳化硅晶圆内产生的张应力，从而有效地减少碳化硅晶圆在热过程中的弯曲程度，以降低对后续工艺流程的影响，进而保证了碳化硅器件的可靠性。
附图说明
图1为本发明实施例1的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法的流程图。
图2为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法的流程图。
图3为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第一结构示意图。
图4为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第二结构示意图。
图5为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第三结构示意图。
图6为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第四结构示意图。
图7为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第五结构示意图。
图8为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第六结构示意图。
图9为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第七结构示意图。
图10为本发明实施例2的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法中形成的第八结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法包括：
S101、在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层；
S102、在第一氧化层上形成应力保护层；
其中，应力保护层为第一多晶硅层。
S103、在碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜；
S104、对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子注入。
其中，应力保护层即第一多晶硅层，在高温离子注入过程中，该背面多晶硅层在碳化硅晶圆的背面施加指向背部的拉力，即相当于对碳化硅晶圆的正面施加压应力以抵消碳化硅晶圆内产生的张应力。
本实施例中，通过在碳化硅晶圆的背面依次生长氧化层和多晶硅层，使得在碳化硅晶圆正面完成刻蚀掩膜后，对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子注入时，能够在碳化硅晶圆的正面施加压应力来抵消在注入过程中碳化硅晶圆内产生的张应力，从而有效地减少碳化硅晶圆在热过程中的弯曲程度，以降低对后续工艺流程的影响，进而保证了碳化硅器件的可靠性。
实施例2
如图2所示，本实施例的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法是对实施例1的进一步改进，具体地：
步骤S101包括：
S1011、在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层，在碳化硅晶圆的正面形成第二氧化层。
步骤S102包括：
S1021、在第一氧化层上形成第一多晶硅层，在第二氧化层上形成第二多晶硅层。
步骤S103之前包括：
S10301、采用干法刻蚀方法或湿法腐蚀方法去除第二多晶硅层；
S10302、采用湿法腐蚀方法去除第二氧化层。
具体地，当采用湿法腐蚀方法去除第二多晶硅层时，采用湿法腐蚀方法去除第二多晶硅层以及采用湿法腐蚀方法去除第二氧化层的步骤包括：
采用第一湿法腐蚀液体去除第二多晶硅层和第二氧化层。
另外，需要对碳化硅晶圆的正面进行单面清洗，以避免对背面的多晶硅层和氧化层造成影响。
步骤S103包括：
S1031、在碳化硅晶圆的正面表面上制备厚度均匀的阻挡层；
S1032、在阻挡层表面上均匀涂布光阻，并对涂布光阻后的阻挡层进行曝光和显影处理；
S1033、对曝光和显影处理后的阻挡层进行刻蚀处理，获取具有刻蚀图形的掩膜。
其中，阻挡层为氧化硅阻挡层，掩膜为氧化硅掩膜。
步骤S104之后还包括：
S105、采用湿法腐蚀方法分别去除掩膜、第一多晶硅层和第一氧化层。
具体地，步骤S105包括：
采用第二湿法腐蚀液体去除碳化硅晶圆的正面上的掩膜；
采用第一湿法腐蚀液体分别去除碳化硅晶圆的背面上的第一多晶硅层和第一氧化层。
具体地，干法刻蚀方法中采用的气体为包含氯气的刻蚀气体。
第一湿法腐蚀液体和第二湿法腐蚀液体成分可以相同，也可以不同。
当第一湿法腐蚀液体和第二湿法腐蚀液体相同时，第一湿法腐蚀液体和第二湿法腐蚀液体均包含硝酸和HF(氢氟酸)，用于腐蚀去除碳化硅晶圆正面的多晶硅层和氧化层、以及背面的多晶硅层和氧化层。
当第一湿法腐蚀液体和第二湿法腐蚀液体不同时，第一湿法腐蚀液体包含硝酸和HF，用于腐蚀去除碳化硅晶圆正面的多晶硅层和氧化层、以及背面的多晶硅层和氧化层。另外，还可以在第一湿法腐蚀液体中增加双氧水来加快去除速度。
第二湿法腐蚀液体为氢氟酸(49％)水溶液或者BOE(Buffered Oxide Etch，缓冲氧化物刻蚀液)，其中BOE由氢氟酸(49％)与氟化铵(40％)与水混合而成，用于腐蚀去除碳化硅晶圆的正面的氧化层和氧化硅掩膜。
另外，第一氧化层和第二氧化层的厚度范围均为
第一多晶硅层和第二多晶硅层的厚度范围均为
下面结合实例具体说明：
(1)采用LPCVD(低压力化学气相沉积法)设备分别在碳化硅晶圆的背面和正面均生长
的第一氧化层和第二氧化层；
具体地，如图3所示，其中，A表示碳化硅晶圆(衬底)，B表示第一氧化层，C表示第二氧化层。
(2)采用LPCVD设备在分别在第一氧化层和第二氧化层的表面生长
的第一多晶硅层和第二多晶硅层；
具体地，如图4所示，其中，A表示碳化硅晶圆，B表示第一氧化层，C表示第二氧化层，D表示第一多晶硅层，E表示第二多晶硅层。
(3)采用包含氯气的刻蚀气体将正面的第二多晶硅层全部刻蚀掉，第二氧化层作为停止层；
具体地，如图5所示，其中，A表示碳化硅晶圆，B表示第一氧化层，C表示第二氧化层，D表示第一多晶硅层。
(4)采用包含氢氟酸的湿法腐蚀液体将第二氧化层全部腐蚀掉；
具体地，如图6所示，其中，A表示碳化硅晶圆，B表示第一氧化层，D表示第一多晶硅层。
(5)在碳化硅晶圆的正面表面上制备厚度均匀的阻挡层；
在阻挡层表面上均匀涂布光阻，并对涂布光阻后的阻挡层进行曝光和显影处理；
对曝光和显影处理后的阻挡层进行刻蚀处理，获取具有刻蚀图形的掩膜；
具体地，如图7所示，其中，A表示碳化硅晶圆，B表示第一氧化层，D表示第一多晶硅层，F表示氧化硅掩膜，箭头方向表示刻蚀方向。
(6)对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子(铝、硼、磷、氮等)注入；
(7)采用包含氢氟酸的湿法腐蚀液体将碳化硅晶圆的正面的掩膜全部腐蚀掉；
具体地，如图8所示，其中，A1表示注入离子后的碳化硅晶圆，B表示第一氧化层，D表示第一多晶硅层。
(8)采用包含氢氟酸的湿法腐蚀液体将碳化硅晶圆的背面的第一多晶硅层和第一氧化层。
具体地，如图9所示，其中，A1表示注入离子后的碳化硅晶圆，B表示第一氧化层。
如图10所示，其中，A1表示注入离子后的碳化硅晶圆。
在上面高温注入阶段中，背面多晶硅层在碳化硅晶圆的背面施加指向背部的拉力，即相当于在碳化硅晶圆的正面施加压应力来抵消在注入过程中碳化硅晶圆内产生的张应力，从而有效地避免了碳化硅晶圆发生上翘的情况。
本实施例中，通过在碳化硅晶圆的背面依次生长氧化层和多晶硅层，使得在碳化硅晶圆正面完成刻蚀掩膜后，对带有掩膜的碳化硅晶圆进行高温离子注入时，能够在碳化硅晶圆的正面施加压应力来抵消在注入过程中碳化硅晶圆内产生的张应力，从而有效地减少碳化硅晶圆在热过程中的弯曲程度，以降低对后续工艺流程的影响，进而保证了碳化硅器件的可靠性。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述方法包括：
在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层；
在所述第一氧化层上形成应力保护层；
在所述碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜；
对带有所述掩膜的所述碳化硅晶圆进行高温离子注入；
其中，所述应力保护层为在高温离子注入过程中对所述碳化硅晶圆的正面施加压应力以抵消所述碳化硅晶圆内产生的张应力的保护层。
2.如权利要求1所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述应力保护层为第一多晶硅层；
所述在碳化硅晶圆的背面形成第一氧化层的步骤包括：
在所述碳化硅晶圆的背面形成所述第一氧化层，在所述碳化硅晶圆的正面形成第二氧化层；
所述在所述第一氧化层上形成应力保护层的步骤包括：
在所述第一氧化层上形成所述第一多晶硅层，在所述第二氧化层上形成第二多晶硅层；
所述在所述碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜的步骤之前还包括：
采用干法刻蚀方法或湿法腐蚀方法去除所述第二多晶硅层；
采用湿法腐蚀方法去除所述第二氧化层。
3.如权利要求2所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述在所述碳化硅晶圆的正面上形成刻蚀图形的掩膜的步骤包括：
在所述碳化硅晶圆的正面表面上制备厚度均匀的阻挡层；
在所述阻挡层表面上均匀涂布光阻，并对涂布光阻后的所述阻挡层进行曝光和显影处理；
对曝光和显影处理后的所述阻挡层进行刻蚀处理，获取具有所述刻蚀图形的所述掩膜。
4.如权利要求3所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述阻挡层为氧化硅阻挡层，所述掩膜为氧化硅掩膜。
5.如权利要求2所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述对带有所述掩膜的所述碳化硅晶圆进行高温离子注入的步骤之后还包括：
采用湿法腐蚀方法分别去除所述掩膜、所述第一多晶硅层和所述第一氧化层。
6.如权利要求5所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，当采用湿法腐蚀方法去除所述第二多晶硅层时，所述采用湿法腐蚀方法去除所述第二多晶硅层以及所述采用湿法腐蚀方法去除所述第二氧化层的步骤包括：
采用第一湿法腐蚀液体去除所述第二多晶硅层和所述第二氧化层；
所述采用湿法腐蚀方法分别去除所述掩膜、所述第一多晶硅层和所述第一氧化层的步骤包括：
采用第二湿法腐蚀液体去除所述碳化硅晶圆的正面上的所述掩膜；
采用所述第一湿法腐蚀液体分别去除所述碳化硅晶圆的背面上的所述第一多晶硅层和所述第一氧化层。
7.如权利要求6所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述干法刻蚀方法中采用的气体为包含氯气的刻蚀气体。
8.如权利要求6所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述湿法腐蚀方法中采用的液体为包含氢氟酸的湿法腐蚀液体。
9.如权利要求2所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层的厚度范围均为
10.如权利要求2所述的减少碳化硅晶圆弯曲度的方法，其特征在于，所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层的厚度范围均为
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