[發(fā)明專利]用于對半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)執(zhí)行外延平滑工藝的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580076594.7
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN107251202B
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·R·洛特
• 申請（專利權(quán)）人: 環(huán)球晶圓股份有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 王英杰;楊曉光

提供了用于處理半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。所述方法一般地包括確定用于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的器件層的期望去除圖形輪廓，基于所述期望去除圖形輪廓確定用在外延平滑工藝中的工藝參數(shù)組，以及通過對所述器件層的外表面執(zhí)行外延平滑工藝而選擇性地從所述器件層去除材料。

相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年12月19日提交的編號為62/094,466的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容通過引用被整體并入于此。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的領(lǐng)域一般涉及用于處理半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法，更具體地，涉及用于對絕緣體上硅結(jié)構(gòu)執(zhí)行外延平滑工藝的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體晶片一般由單晶錠制備出，該單晶錠(例如，硅錠)然后被切分成單獨的晶片。在一些應(yīng)用中，可以使用多層結(jié)構(gòu)(有時一般被稱為多層結(jié)構(gòu)或簡稱為晶片)。多層結(jié)構(gòu)的常用形式為絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該絕緣體上半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的最常用的形式之一為絕緣體上硅(SOI)晶片。SOI晶片通常包括硅的薄層，其位于電介質(zhì)層(即，絕緣層)頂上，該電介質(zhì)層繼而被設(shè)置在襯底(即，處理晶片)上。通常，該襯底或處理晶片為硅。

制作SOI晶片的示例工藝包括在施主晶片的拋光前表面上沉積氧化物層。將顆粒(例如，氫原子或氫原子和氦原子的組合物)以特定的深度注入到施主晶片的前表面的下方。所注入的顆粒在施主晶片中的被注入的特定深度處形成裂開(cleave)平面。清洗施主晶片的表面以去除在注入工藝中沉積在晶片上的有機化合物。

然后，通過親水接合工藝將施主晶片的前表面接合到處理晶片，以形成接合晶片。在一些工藝中，施主晶片和處理晶片通過將晶片的表面暴露于包含例如氧或氮的等離子體而接合在一起。在通常被稱為表面活化的工藝中，暴露于等離子體修飾了表面的結(jié)構(gòu)。然后，將晶片壓在一起并且在其間形成接合。之后，沿著裂開平面從接合晶片分離(即，裂開)施主晶片，以形成SOI晶片。

產(chǎn)生的SOI晶片包括設(shè)置在氧化物層和處理晶片頂上的硅的薄層(裂開后保留的施主晶片的部分)。硅的薄層的裂開表面具有粗糙表面，其不適于最終用途應(yīng)用。對表面的損傷可能是顆粒注入和硅的晶體結(jié)構(gòu)中合成位錯的結(jié)果。因此，需要額外的處理以平滑裂開表面。

用于使硅的表面層(即，裂開表面)平滑和變薄的已知方法包括退火、化學(xué)機械拋光、高溫氣相蝕刻的組合(即，外延平滑或“epi平滑”)以及在裂開表面上的犧牲氧化物層的形成。對于每個SOI晶片，這些平滑工藝通常使用相同的工藝參數(shù)進行。也就是，當(dāng)前平滑工藝的處理條件通常不在同一批次內(nèi)的SOI晶片之間進行調(diào)整。

對于大多數(shù)應(yīng)用，當(dāng)前用于SOI晶片的制造工藝已提供頂部硅層中令人滿意的厚度均勻性。然而，對于某些應(yīng)用，當(dāng)前平滑工藝提供小于最優(yōu)厚度均勻性的厚度均勻性，例如極薄SOI(ETSOI)應(yīng)用或要求完全耗盡晶體管柵極的應(yīng)用，因為對于這類應(yīng)用，厚度均勻性要求有時更嚴(yán)格。例如，對于部分耗盡SOI(PDSOI)應(yīng)用，工業(yè)規(guī)范允許30埃以上的頂層厚度均勻性，而對于完全耗盡SOI(FDSOI)應(yīng)用，工業(yè)規(guī)范要求以下的頂層厚度均勻性。因此，對于使包括具有提高的厚度均勻性的硅層的SOI晶片的生產(chǎn)成為可能的SOI晶片處理系統(tǒng)和方法存在需要。

該背景技術(shù)部分旨在為讀者介紹可能涉及到下面描述和/或要求保護的本公開的各方面的現(xiàn)有技術(shù)的各方面。相信該討論有助于向讀者提供背景信息，以利于更好地理解本公開的各方面。因此，應(yīng)理解，這些陳述應(yīng)被清楚地閱讀，而不作為對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。

發(fā)明內(nèi)容