[發明專利]一種晶圓側壁和背面封堵保護層加工工藝

在審

• 申請號: 202011119872.1
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112233968A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 嚴立巍;文鍾;符德榮
• 申請（專利權）人: 紹興同芯成集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 王依

本發明公開一種晶圓側壁和背面封堵保護層加工工藝，其中包括晶圓表面沉積、移除晶圓正面保護層、外延磊晶覆膜、保護SiOx及SiOxNy復合薄膜去除、去除SiOx及SiOxNy復合薄膜。本發明晶圓正面SiOx或SiOxNy薄膜去除，精確保護晶圓背面邊緣側壁、正面邊緣，形成完整的半覆蓋防止外擴散保護層結構，使得外延工藝得以不犧牲生產效率，不影響品質而完成工序；精確控制外延成長機制，確保晶圓邊緣成長外延層與保護膜形成完美鏈接；保護結構是SiOx及SiOxNy的復合薄膜復合堆疊層，如此可以較薄的厚度達到最佳的的保護效果而不致在晶圓邊緣彎角的位置因應力過大而裂痕造成大量的污染微粒，得以保證良率及品質。解決了現有技術中外延生長時磊晶外延的成長在晶圓正面容易受影響的問題。

技術領域

本發明屬于晶圓加工領域，具體涉及一種晶圓側壁和背面封堵保護層加工工藝。

背景技術

在晶圓的加工過程中，當硅襯底的品質性能不足以支持先進半導體器件中的莫爾定律的發展，在硅-晶圓的外延生長一層同質或是異質的優良可控沉積層是好的解決方案之一。尤其隨著對高速、高溫和高功率能力的需求不斷增長，厚的外延生長層可以減少功率損失，以更高的頻率切換，從而減少尺寸和重量。對于電源集成電路，它也提高了轉換效率。

為了使半導體器件得到所需要求的電參數，用P型或N型雜質對外延層進行摻雜是必要的，必須準確的控制摻雜濃度和沿外延層的縱向分布。而自摻雜的發生，是指原先存在于加入在N型或是P型硅襯底材料中的硼，砷，在高溫和長時間的厚EPI生長過程中外逸而影響了外延生長層的控制問題。失控的自摻雜將導致工藝摻雜失敗，尤其在厚外延生長工序中，是個重要的問題。

現有技術中功率元件及高電壓邏輯集成電路需要在重摻雜的硅襯底上再用磊晶外延長出不同不純物摻入的外延成長層。

但是以三氯硅烷及氫氣反應磊晶成長的反應最低在1050℃以上，通常在1100℃以上才能有較高的成長速率，在如此高溫的加熱條件下，硅基片本身原本的摻雜劑將會外擴散出基底而自摻雜到成長中的磊晶外延中，造成磊晶外延中摻雜兩種以上不同性質的摻雜劑，嚴重的影響元件的物理特性，將使元件偏離原先所設計的工作電壓、電流特性。

本發明在運用全硅覆蓋的LPCVD方式沈積足以封堵外擴散的絕緣氧化或氮氧化層(SiOx或SiOxNy)，去除掉平面部份的保護絕緣層，精確完整的保留背面及側壁及晶圓正面邊緣的部份才能徹底封堵不純物從基底外擴散出來的路徑，這必須采用精確邊緣邊緣焊道移除或氣環保護的蝕刻方式才能形成完整精確的半覆蓋(含背面、側壁及正面邊緣的保護層)，使得外延生長時磊晶外延的成長在晶圓正面能完全不受影響。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種晶圓側壁和背面封堵保護層，解決了現有技術中外延生長時磊晶外延的成長在晶圓正面容易受影響的問題。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種晶圓側壁和背面封堵保護層加工工藝，包括如下步驟：

S1：晶圓表面沉積

將SiOx及SiOxNy外延復合堆疊在晶圓的表面，形成SiOx及SiOxNy復合薄膜，外延成長的厚度若是Xum，則所需封堵的絕緣層厚度最少是0.2Xum才能完全阻隔；

S2、移除晶圓正面保護層

使用精確邊緣焊道移除控制或者環狀氣環保護的單晶圓式單面濕蝕刻方式，將晶圓正面覆蓋的SiOx及SiOxNy復合薄膜蝕刻掉，留下晶圓反面、側端以及正面邊緣的SiOx及SiOxNy復合薄膜；

S3、外延磊晶覆膜

在晶圓正面外延生長出磊晶厚膜；

S4、保護SiOx及SiOxNy復合薄膜去除

將晶圓置于高溫爐管中氧化灼燒，在磊晶厚膜上生成氧化膜；