專利名稱：晶圓的形成方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種晶圓的形成方法。
背景技術：
隨著科技的進步，半導體電子產品已經應用到社會生活的各個領域，而這些半導體電子產品都具有是在晶圓上制作而成，由此可見，晶圓在當今生活中具有非常顯著的作用。在晶圓的形成過程中，退火是一個不可缺少的步驟，用于消除晶圓內部的晶格缺陷和內應力。請參考圖1，現有技術的晶圓的形成方法，包括步驟S101，將多片晶圓放置在晶舟上；步驟S103，將所述晶舟放置到退火裝置內；步驟S105，對所述晶圓進行退火處理。然而，采用現有技術退火處理的晶圓的質量較差，使得后續在晶圓上形成其他功能層，例如光刻膠層，發生錯位，影響形成的半導體器件的性能。更多關于晶圓的形成方法請參考公開號為“US20000588396”的美國專利。
發明內容
本發明解決的問題是提供一種晶圓質量好的晶圓的形成方法。為解決上述問題，本發明提供了一種晶圓的形成方法，包括提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內；動態地調整退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。可選地，所述動態地調整退火裝置的升溫速率包括當退火裝置的溫度為 7500C -1000°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于7°C /min ；當退火裝置的溫度為 IOOO0C -1100°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于；TC /min;當退火裝置的溫度為 IlOO0C -1150°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于2°C /min ；當退火裝置的溫度為 1150°C -1200°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于0. 50C /min。可選地，所述退火溫度為1150°C -1200°C，退火氣體采用氬氣或氮氣，退火處理的時間大于0.5小時。可選地，采用的所述晶舟包括至少3個支撐部件，每個所述支撐部件內形成有多個相互平行且等距的晶圓槽，所述晶圓放置于晶圓槽內。可選地，相鄰的所述晶圓槽之間的距離大于6. 35mm。可選地，所述相鄰兩個晶圓槽之間的距離為7mm 9mm。可選地，所述晶圓槽的下表面與晶圓的接觸面的面積大于2cm2。可選地，所述退火裝置的升溫速率通過調整所述退火裝置的功率來實現。可選地，所述退火裝置為爐管。
與現有技術相比，本發明的實施例具有以下優點本發明的實施例動態地調整退火裝置的升溫速率，從宏觀上看，晶圓邊緣處的溫度和晶圓中心處的溫度相差不大，避免了晶圓邊緣處發生軟化導致晶圓的變形；從微觀上看，晶圓邊緣處的升溫速率與晶圓中心處的升溫速率相差不大，晶圓各處的應力分布較為均勻，晶圓內部的晶格不易發生滑移(slip)或錯位(dislocation)，最終形成的晶圓的質量好。進一步的，本發明的實施例通過對晶舟的結構進行改進，增大了相鄰的晶圓槽之間的距離(Pitch)，相鄰兩個晶圓之間的空隙增大，退火裝置的熱量更易輻射到晶圓中心處，使得晶圓邊緣處的溫度與晶圓中心處的溫度、升溫速率更加趨于一致，晶圓不易發生變形，進一步的改善了形成的晶圓的質量。更進一步的，所述晶圓槽下表面與晶圓的接觸面的面積的大小，同與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應力大小有關，本發明的實施例增加了晶圓槽下表面與晶圓之間的接觸面積，使得與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應力變小，晶圓各處的應力更加趨于一致， 使得晶圓內部的晶格不易發生滑移(slip)或錯位(dislocation)，提高了晶圓的質量。
圖1是現有技術的晶圓的形成方法的流程示意圖；圖2是本發明的實施例的晶圓的形成方法的流程示意圖；圖3是本發明的實施例的晶舟的剖面結構示意圖；圖4是本發明的實施例中將晶圓放置到晶舟后的剖面結構示意圖；圖5是本發明的一個實施例的放置有晶圓的晶舟的俯視示意圖；圖6是本發明的另一實施例的放置有晶圓的晶舟的俯視示意圖。
具體實施例方式正如背景技術所述，現有技術的晶圓的形成方法，形成的晶圓的質量差，造成形成在所述晶圓上的半導體器件的性能差。本發明實施例的發明人經過研究后發現，現有技術形成的晶圓的質量差，主要體現在宏觀和微觀兩個方面宏觀上，晶圓在退火處理時，晶圓邊緣的溫度上升更快，晶圓邊緣的溫度高于晶圓中心的溫度，導致處于邊緣處的晶圓發生軟化，因此，在重力作用下，中心處的晶圓向下滑動，導致晶圓發生變形，晶圓的質量變差；微觀上，晶圓在退火處理時，晶圓邊緣處的溫度上升的速率高于晶圓中心處的溫度上升的速率，由于晶圓各處的溫度上升不均勻，導致晶圓各處的應力分布不均勻，從而使得晶圓內部的晶格發生滑移(slip)或錯位(dislocation)，影響晶圓的質量。經過進一步研究，本發明實施例的發明人發現，可以從如下幾個方面著手，改善晶圓的質量。一是縮小晶圓邊緣處的溫度和晶圓中心處的溫度、以及溫度上升速率之差；二是改善晶圓邊緣處和晶圓中心處的應力分布。為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參考圖2，本發明實施例的發明人提供了一種晶圓的形成方法，包括步驟S201，提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；步驟S203，將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內；步驟S203，動態地調整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。首先，提供晶舟，將多片晶圓放置在晶舟上。請參考圖3，所述晶舟包括至少3個支撐部件(Rod) 300、每個所述支撐部件300內有多個相互平行且等距的晶圓槽301。在本發明的實施例中，所述晶舟的材料為SiC。本發明實施例的發明人經過研究后發現，現有技術的相鄰兩個晶圓槽301之間的距離(pitch) 307過小，會使得后續放置在晶舟中的晶圓過于密集，導致后續工藝中熱量不易輻射到晶圓中心處，形成的晶圓的質量差。在本發明的實施例中，發明人對晶舟的結構進行了調整，增大了相鄰兩個晶圓槽 301之間的距離307。當相鄰兩個晶圓槽301之間的距離307大于6. 35mm時，尤其是所述相鄰兩個晶圓槽301之間的距離307為7mm 9mm時，后續工藝中熱量較易輻射到晶圓305 中心處，且晶舟300上放置的晶圓數目較多。請參考圖4，將多個晶圓305放置于本發明實施例的晶舟中。由于本發明實施例的晶舟相鄰兩個晶圓槽301之間的距離307大，相鄰兩個晶圓 305之間的空隙增大，后續退火升溫時的熱量更加容易輻射到每個晶圓305中心處，使每個晶圓305邊緣處的溫度與所述每個晶圓305中心處的溫度相差較小并趨于一致，晶圓305 不易發生變形。并且，每個晶圓305邊緣處的升溫速率與所述每個晶圓305中心處的升溫速率之間的差異減小，晶圓305各處的應力的分布更加均勻，晶圓305內部的晶格不易產生滑移或錯位。所述晶圓305與晶槽301的下表面接觸，兩者具有接觸面304。經過研究，本發明實施例的發明人還發現，晶圓305與晶槽301的下表面之間的接觸面積304也會影響到晶圓305的應力大小及分布。所述接觸面304的面積越大，晶圓305與晶圓槽301的下表面相接觸部分的晶圓305內的壓力越小，分布更加均勻，晶圓305內部晶格不易滑移或錯位， 形成的晶圓305的質量好。在本發明的實施例中，所述接觸面304的面積大于2cm2。本發明的發明人發現，晶圓305內的壓力大小及分布僅與所述晶槽301的下表面與晶圓305的接觸面304的面積有關，而與所述晶槽301的下表面與晶圓305的接觸面304 的形狀并無關系，只要保證所述接觸面的面積大于2cm2即可。具體請參考圖5和圖6。請參考圖5，在本發明的一個實施例中，所述接觸面304為圓形。請參考圖6，在本發明的另一個實施例中，所述晶圓槽301的下表面與晶圓305的接觸面304為長條形。其次，將放置有晶圓的晶舟放置到退火裝置內。
在本發明的實施例中，所述退火裝置為爐管(furnace)。所述爐管中至少包括爐體空腔，環繞所述爐體空腔的加熱裝置，向所述爐體空腔通入反應氣體的氣體裝置。其中，所述爐體空腔中用于放置晶舟，所述晶舟上放置有多個晶圓。然后，動態地調整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。本發明實施例的發明人經過研究后發現，現有技術未對退火裝置的升溫速率作改進，退火裝置的加熱裝置升溫的太快，所述加熱裝置產生的熱量在晶圓邊緣處大量堆積，而未來得及向晶圓中心處擴散，導致晶圓內部產生應力，造成晶格滑移或錯位。進一步的，本發明實施例的發明人發現，通過動態地調整退火裝置的升溫速率，隨著退火裝置的溫度的增加，降低退火裝置的升溫速率，使所述退火裝置的加熱裝置產生的熱量有充分的時間由晶圓邊緣處向晶圓中心處擴散，降低晶圓內部的應力，減小晶格滑移或錯位。在本發明的實施例中，所述晶圓的退火溫度為1150°C -1200°C，當將放置有晶圓的晶舟放入到退火裝置后，對所述退火裝置進行升溫以使所述退火裝置的溫度達到退火溫度。所述升溫過程中需要動態地調整退火裝置的升溫速率，具體地步驟當退火裝置的溫度為750°C -1000°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于7°C /min ；當退火裝置的溫度為1000°C -1100°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于3°C /min ；當退火裝置的溫度為1100°C -1150°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于2°C /min ；當退火裝置的溫度為 1150°C -1200°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于0. 50C /min。具體地，所述退火裝置的升溫速率可以通過調整退火裝置的功率來實現。在本發明的實施例中，所述晶圓退火時采用的氣體為氮氣、氬氣等惰性氣體中的一種，退火處理的時間通常大于0. 5小時。上述步驟完成之后，形成的晶圓的質量好，不易發生變形，且晶圓內部的晶格不易滑移或錯位，在發明實施例的晶圓表面形成其他功能層，例如光刻膠層時，不會產生錯位， 后續形成的半導體器件的性能好。綜上，本發明的實施例動態地調整退火裝置的升溫速率，從宏觀上看，晶圓邊緣處的溫度和晶圓中心處的溫度相差不大，避免了晶圓邊緣處發生軟化導致晶圓的變形；從微觀上看，晶圓邊緣處的升溫速率與晶圓中心處的升溫速率相差不大，晶圓各處的應力分布較為均勻，晶圓內部的晶格不易發生滑移(slip)或錯位(dislocation)，最終形成的晶圓的質量好。進一步的，本發明的實施例通過對晶舟的結構進行了改進，增大了相鄰的晶圓槽之間的距離(Pitch)，相鄰兩個晶圓之間的空隙增大，退火裝置的熱量更易輻射到晶圓中心處，使得晶圓邊緣處的溫度與晶圓中心處的溫度、升溫速率更加趨于一致，晶圓不易發生變形，進一步的改善了形成的晶圓的質量。更進一步的，所述晶圓槽下表面與晶圓的接觸面的面積的大小，同與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應力大小有關，本發明的實施例增加了晶圓槽下表面與晶圓之間的接觸面積，使得與晶圓槽下表面相接觸處的晶圓的應力變小，晶圓各處的應力更加趨于一致， 使得晶圓內部的晶格不易發生滑移(slip)或錯位(dislocation)，提高了晶圓的質量。本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
1.一種晶圓的形成方法，其特征在于，包括提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內；動態地調整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。
2.如權利要求1所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述動態地調整退火裝置的升溫速率包括當退火裝置的溫度為750°C -1000°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于7°C /min ；當退火裝置的溫度為1000°C -1100°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于；TC /min;當退火裝置的溫度為1100°C _1150°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于2°C /min ；當退火裝置的溫度為1150°C -1200°C時，所述退火裝置的升溫速率小于等于 0. 5°C /min。
3.如權利要求1或2所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述退火溫度為 1150°C -1200°C，退火氣體采用氬氣或氮氣，退火處理的時間大于0. 5小時。
4.如權利要求1或2所述的晶圓的形成方法，其特征在于，采用的所述晶舟包括至少 3個支撐部件，每個所述支撐部件內形成有多個相互平行且等距的晶圓槽，所述晶圓放置于晶圓槽內。
5.如權利要求4所述的晶圓的形成方法，其特征在于，相鄰的所述晶圓槽之間的距離大于 6. 35mm0
6.如權利要求4所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述相鄰兩個晶圓槽之間的距離為7mm 9mmο
7.如權利要求4所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述晶圓槽的下表面與晶圓的接觸面的面積大于2cm2。
8.如權利要求1所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述退火裝置的升溫速率通過調整所述退火裝置的功率來實現。
9.如權利要求1所述的晶圓的形成方法，其特征在于，所述退火裝置為爐管。
全文摘要
本發明的實施例提供了一種晶圓的形成方法，包括提供晶舟，將多片晶圓放置在所述晶舟上；將放置有所述晶圓的晶舟放置到退火裝置內；動態地調整所述退火裝置的升溫速率，在達到退火溫度后對所述晶圓進行退火處理。采用本發明實施例的方法，形成的晶圓的質量好，不易產生變形，且晶圓內部的晶格不易發生滑移或錯位。
文檔編號H01L21/324GK102263028SQ20111024763
公開日2011年11月30日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者王碩, 許忠義 申請人:上海宏力半導體制造有限公司