[發明專利]一種重摻磷單晶硅晶圓片高致密性二氧化硅背封工藝

無效

• 申請號: 201210534625.7
• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN102969229A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 李滿;李家友;齊呈躍;王瑋;劉沛然
• 申請（專利權）人: 天津中環領先材料技術有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 天津中環專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 王鳳英

技術領域

本發明涉及半導體硅晶圓片的背處理技術，特別涉及一種重摻磷單晶硅晶圓片高致密性二氧化硅背封工藝。

背景技術

單晶硅晶圓片的加工一般主要包括切片、倒角、磨片、腐蝕、背處理、拋光、清洗等制程，其中背處理制程一般包括背損傷處理、背封處理和邊緣氧化膜去除處理等。背封處理是單晶硅晶圓加工的重要制程，其背封面的質量優劣對后道外延過程起著至關重要的作用，這是因為：一般而言，外延沉積的硅片是重摻雜的，在外延生長過程的溫度（1100℃左右）上，重摻硅片的摻雜劑會從重摻硅片外擴散與流動的反應物混合，一般這種現象被稱為“自摻雜效應”。當外延層在硅片正表面生長時，這個效應會減弱，但硅片背面的外擴散仍在繼續；在這個高溫過程中，如果在硅片背面淀積一層薄膜，就能有效阻止摻雜劑的向外擴散，這一層就如同密封劑一樣防止摻雜劑的逃逸。因此背封薄膜的質量往往是背面處理的關鍵技術。

重摻磷單晶硅晶圓片往往為了滿足極低電阻率的要求，其摻雜濃度往往接近1.1×10²¹?cm^-3的理論上限（硅的原子密度僅僅為5×10²³cm^-3），在外延生長過程中，尤其是厚層外延過程中，由于其熱處理時間較長，溫度較高，自摻雜效應會變得愈發明顯。這種情況下，采用傳統的化學氣相沉積（CVD——Chemical?Vapor?Deposition）法制備的二氧化硅薄膜往往因其致密性不足而不能滿足要求。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種利用半導體制造中的高溫退火制程加固傳統的CVD沉積單晶硅晶圓片背封薄膜的工藝技術方案，即一種重摻磷單晶硅晶圓片高致密性二氧化硅背封工藝。從而突破現有重摻磷單晶硅晶圓片的致密性局限。

本發明是通過這樣的技術方案實現的：一種重摻磷單晶硅晶圓片高致密性二氧化硅背封工藝，其特征在于，所述工藝包括如下次序步驟：

步驟一、采用背封機，利用常壓化學氣相沉積法制備二氧化硅薄膜：

（1）、通過機械手將放置在碳化硅托盤上的硅晶圓片傳送到反應腔室；

（2）、開始向反應腔室內通入硅烷及氧氣，其濃度配比為硅烷：氧氣=1:8～1:12；

（3）、碳化硅托盤底部加熱單元加熱溫度為650-750℃，硅晶圓片上覆蓋有冷卻水單元使硅晶圓片表面溫度保持在400-500℃；

（4）、通過反應腔室的噴頭將反應物二氧化硅沉積在硅晶圓片表面；

步驟二、利用半導體制造中的熱退火制程對帶有二氧化硅的硅晶圓片進行退火：

（1）、將帶有二氧化硅的硅晶圓片裝載在石英舟中，再將石英舟裝入高溫退火爐中，爐體溫度保持400至500℃；

（2）、保持通入純度≥99%的氮氣，流量為24L/min；?

（3）、開始升溫，在15至20分鐘內，爐體升溫至600℃－700^oC，然后恒溫退火30分鐘以上；

（4）、取出裝載處理過的硅晶圓片的石英舟，自然冷卻到室溫后，將硅晶圓片取出；

步驟三、最后利用劃磨式或手貼膜式去除氧化膜的方法去除硅晶圓片正面及邊緣的氧化層。

本發明的優點及效果：本發明利用半導體制造中的熱退火制程加固傳統的CVD沉積單晶硅晶圓片背封薄膜材料，從而改善了傳統化學氣相沉積背封工藝的致密性，能夠滿足重摻磷單晶硅晶圓片厚層外延過程的需要。熱退火制程采用半導體制造的通用設備，結構原理簡單。該技術可行性高，實用性強，是適用于大規模工業生產的硅晶圓片背封技術。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進一步述詳細說明：