專利名稱：對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法
對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及對絕緣體上硅襯底進行邊緣倒角 的方法。
背景技術(shù)：
絕緣體上硅(SOI: Silicon On Insulator)的基本結(jié)構(gòu)包括上層的頂層硅， 中間的隱埋層二氧化硅以及底部的支撐襯底。鍵合SOI的制作方法是兩片硅片 用直接鍵合方法經(jīng)高溫加固后形成上述的三層結(jié)構(gòu)。頂層硅(或稱之為器件層) 經(jīng)過一系列方法減薄到一定厚度，但在減薄后又由于原硅片的邊緣形狀變化， 必須要進行一定的邊緣處理，邊緣研磨或拋光，否則在后序工藝中會產(chǎn)生崩邊 等缺陷。
現(xiàn)有技術(shù)中，對SOI襯底進行邊緣倒角有兩種方法。
第一種是將SOI襯底倒角研磨后，將SOI硅片浸入四甲基氫氧化銨 (TMAH)中腐蝕掉邊緣的多余的硅，再將SOI硅片浸入氫氟酸，由于氫氟酸 不腐蝕Si，因此HF溶液將邊緣殘余的二氧化硅腐蝕掉。
上述工藝要消除硅片邊緣的二氧化硅殘留，必須要浸入氫氟酸，但是這樣 會破壞SOI襯底的支撐襯底表面的熱氧化的二氧化硅，從而破壞硅片的平衡翹 曲度(BOW)。另外，浸入TMAH后在硅表面也會引入許多不必要的缺陷。
另一種是對具有薄頂層硅的SOI襯底在頂層硅研磨后，不進行倒角研磨， 而是直接利用CMP的氧化物拋光液進行邊緣殘余二氧化硅的去除。
上述兩種工藝處理方法的工藝步驟復(fù)雜，邊緣倒角后的形狀不容易控制， 控制邊緣的去除量以保證襯底同心度的難度很大。該方法容易產(chǎn)生邊緣的二氧 化硅的殘留，以至于無法進行硅片單面處理，破壞襯底的整體翹曲度，而影響 后續(xù)工藝的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進 行邊緣倒角的方法，能夠在不腐蝕背面覆蓋層的情況下，完成襯底邊緣的處理 工藝，從而保證襯底的翹曲度不受影響。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行 邊緣倒角的方法，包括如下步驟提供帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底，所述絕緣 體上硅襯底包括支撐層、絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層；在襯底的上表面和下表面 均形成覆蓋層，所述上表面是頂層半導(dǎo)體層一側(cè)的表面，下表面是與上表面相 對的另一面；采用邊緣研磨的方法將絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層的邊緣倒角；將 襯底的上表面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，依次將覆蓋層的腐蝕液和絕緣 埋層的腐蝕溶液通至襯底上表面的氧化硅層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，從而除去表面的 覆蓋層以及襯底邊緣由于頂層氧化層被研磨除去而露出的絕緣埋層，而保留背 面的覆蓋層。
作為可選的技術(shù)方案，所述絕緣埋層與覆蓋層由相同的材料構(gòu)成。戶斥述絕 緣埋層的腐蝕液和絕緣埋層的腐蝕溶液為同一種溶液。
作為可選的技術(shù)方案，所述絕緣埋層與覆蓋層的材料為氧化硅，所述腐蝕 液為氫氟酸。所述氫氟酸腐蝕溶液的濃度范圍是5%至49%。
作為可選的技術(shù)方案，所述腐蝕覆蓋層的步驟中，旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率大 于每分鐘1200圈。
作為可選的技術(shù)方案，所通入氫氟酸的流量范圍為每分鐘500至2500毫
升
本發(fā)明的優(yōu)點在于，頂層半導(dǎo)體層和絕緣埋層的邊緣已經(jīng)通過邊緣研磨倒 角的方法被除去，從而避免了在后續(xù)工藝中產(chǎn)生崩邊等情況的發(fā)生。并且利用 旋轉(zhuǎn)腐蝕工藝中對腐蝕液的離心作用，在腐蝕正面覆蓋層的過程中保持襯底背 面的覆蓋層完整，避免了襯底兩面的應(yīng)力狀態(tài)不均衡而引起翹曲度的變化。
附圖1所示是本發(fā)明具體實施方式
的實施步驟示意圖；附圖2至附圖6為本發(fā)明具體實施方式
的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒 角的方法的具體實施方式
做詳細(xì)說明。
附圖l所示是本具體實施方式
的實施步驟示意圖，包括步驟SIO，提供 帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底，所述絕緣體上硅襯底包括支撐層、絕緣埋層和頂 層半導(dǎo)體層；步驟Sll，在襯底的上表面和下表面均形成覆蓋層，所述上表面 是頂層半導(dǎo)體層一側(cè)的表面，下表面是與上表面相對的另一面；步驟S12，采 用邊緣研磨的方法將絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層的邊緣倒角；步驟S13，將襯底 的上表面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，依次將覆蓋層的腐蝕液和絕緣埋層 的腐蝕溶液通至襯底上表面的氧化硅層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，從而除去表面的覆蓋 層以及襯底邊緣由于頂層氧化層被研磨除去而露出的絕緣埋層，而保留背面的 覆蓋層。
本具體實施方式
中，頂層半導(dǎo)體層的材料為硅，絕緣埋層與覆蓋層的材料 為氧化硅，對應(yīng)所采用的絕緣埋層與覆蓋層的腐蝕液均為氫氟酸。在其他的具 體實施方式中，頂層半導(dǎo)體層也可是鍺、鍺硅以及其他任何常見的半導(dǎo)體t才茅斗; 絕緣埋層與覆蓋層可以是氮化硅等其他絕緣材料。在采用其他材料的情況下， 進一步根據(jù)所采用的材料選擇合適的溶液作為腐蝕絕緣埋層和覆蓋層的腐蝕 溶液。
附圖2至附圖6為本具體實施方式
的工藝流程圖。
附圖2所示，參考步驟SIO，提供帶有絕緣埋層的襯底10，所述帶有絕緣 埋層的襯底IO包括支撐層110、絕緣埋層120和頂層半導(dǎo)體層130。
所述支撐層110的厚度通常為數(shù)百微米，用于支撐絕緣埋層120和頂層半 導(dǎo)體層130，以上支撐絕緣埋層120和頂層半導(dǎo)體層130的厚度通常只有數(shù)微 米至數(shù)十納米的范圍內(nèi)，因此需要設(shè)置在較厚的支撐襯底IIO上才能夠進一步 用于后續(xù)工藝。所述支撐襯底110的材料可以是單晶硅、藍寶石等常見的襯底 材料，甚至也可以是鋁或者銅等金屬。附圖3所示，參考步驟Sll，在襯底10的正面和背面均形成覆蓋層140， 包括正面覆蓋層141和背面覆蓋層142，所述正面是頂層半導(dǎo)體層130 —側(cè)的 表面，背面是與正面相對的另一面。
形成覆蓋層可以采用化學(xué)沉積等常見工藝。如果支撐層110和頂層半導(dǎo)體 層130的材料均為單晶硅，則可以采用熱氧化的方法形成二氧化硅作為覆蓋層 140。采用熱氧化方法的優(yōu)點在于質(zhì)地較其他的工藝形成的覆蓋層140致密， 并且正面和背面的厚度均勻一致，避免由于正面和背面的覆蓋層厚度不同而引 起襯底翹曲程度的變化。
附圖4所示，參考S12，采用邊緣研磨的方法將絕緣埋層120和頂層半導(dǎo) 體層130的邊緣倒角。
對晶圓進行邊緣倒角研磨的工藝是一種常見工藝，此處不再贅述。本步驟 的倒角工藝通過計算研磨的角度和速度，能夠做到絕緣埋層120和頂層半導(dǎo)體 層130的邊緣都能夠被研磨成斜面，從而露出絕緣埋層120的邊緣部分，保證 后續(xù)腐蝕工藝的順利實施。
附圖5所示，參考步驟S13，將襯底的上表面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平 臺上，依次將覆蓋層的腐蝕液和絕緣埋層的腐蝕溶液通至襯底上表面的氧化硅 層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，從而除去表面的覆蓋層以及襯底邊緣由于頂層氧化層被研 磨除去而露出的絕緣埋層，而保留背面的覆蓋層。
本具體實施方式
中，絕緣埋層與覆蓋層的材料均為氧化硅。因此可以采用 氫氟酸既作為覆蓋層腐蝕液，也作為絕緣埋層腐蝕液。
在其他的實施方式中，如果絕緣埋層與覆蓋層的材料不同并且無法找到一 種同時可以腐蝕兩種材料的情況下，應(yīng)當(dāng)分別選擇兩種不同的腐蝕液。并且此 步驟中，先通入何種溶液進行旋轉(zhuǎn)腐蝕都是允許的。
由于頂層半導(dǎo)體層130的阻擋作用，本步驟所采用的絕緣埋層腐蝕液只腐 蝕露出的絕緣埋層120。
此步驟需要優(yōu)化腐蝕液的濃度和腐蝕時間的工藝參數(shù)，能夠做到腐蝕速率 可控，并且將腐蝕時間控制在合理的范圍內(nèi)。如果腐蝕液的通入流量過大或者 腐蝕液的濃度過高，腐蝕速率變快而難以控制；反之通入流量過小或者腐蝕液的濃度過低，則腐蝕時間變長，不利于提高工藝效率。因此，需要控制腐蝕液 的濃度和流量在合適的范圍內(nèi)，以獲得腐蝕可控性和速度的平衡。較佳的氫氟
酸濃度是5%至49%,流量范圍是每分鐘0.5至2.5升，尤其以每分鐘1.5至2.5 升為最佳。當(dāng)然，采用上述范圍之外的工藝參數(shù)也能夠?qū)嵤┍静襟E所述工藝， 但技術(shù)效果相對較差。
此步驟中，另一個關(guān)鍵的參數(shù)是旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率。本步驟中如果要將 背面覆蓋層142完整保留下來，就要盡量控制覆蓋層的腐蝕液不要流淌到襯底 IO的另一面。因此，在采用能夠腐蝕覆蓋層140的溶液進行腐蝕的時候，最好 能夠控制載片平臺20的旋轉(zhuǎn)速率在一個較大的范圍內(nèi)。實驗表明，本步驟中 較佳的旋轉(zhuǎn)速率是大于每分鐘1200圈，尤其以大于每分鐘1500圈為最佳。當(dāng) 然，采用上述范圍之外的工藝參數(shù)也能夠?qū)嵤┍静襟E所述工藝，但技術(shù)效果相 對較差。
附圖6所示是上述步驟實施完畢后獲得的襯底示意圖。頂層半導(dǎo)體層130 和絕緣埋層120的邊緣已經(jīng)通過邊緣研磨倒角的方法被除去，從而避免了在后 續(xù)工藝中產(chǎn)生崩邊等情況的發(fā)生。并且利用旋轉(zhuǎn)腐蝕工藝中對腐蝕液的離心作 用，在腐蝕正面覆蓋層141的過程中保持襯底10背面的覆蓋層142完整，避 免了襯底IO兩面的應(yīng)力狀態(tài)不均衡而引起翹曲度的變化。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些 改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法，其特征在于，包括如下步驟提供帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底，所述絕緣體上硅襯底包括支撐層、絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層；在襯底的上表面和下表面均形成覆蓋層，所述上表面是頂層半導(dǎo)體層一側(cè)的表面，下表面是與上表面相對的另一面；采用邊緣研磨的方法將絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層的邊緣倒角；將襯底的上表面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，依次將覆蓋層的腐蝕液和絕緣埋層的腐蝕溶液通至襯底上表面的氧化硅層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，從而除去表面的覆蓋層以及襯底邊緣由于頂層氧化層被研磨除去而露出的絕緣埋層，而保留背面的覆蓋層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法， 其特征在于，所述絕緣埋層與覆蓋層由相同的材料構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法， 其特征在于，所述絕緣埋層的腐蝕液和絕緣埋層的腐蝕溶液為同一種溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法， 其特征在于，所述絕緣埋層與覆蓋層的材料為氧化硅，所述腐蝕液為氫氟 酸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法， 其特征在于，所述氫氟酸腐蝕溶液的濃度范圍是5%至49%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5任意一項所述的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊 緣倒角的方法，其特征在于，所述腐蝕覆蓋層以及絕緣埋層的步驟中，旋 轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率大于每分鐘1200圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法， 其特征在于，所通入氫氟酸的流量范圍為每分鐘500至2500毫升。
全文摘要
一種對帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底進行邊緣倒角的方法，包括提供帶有絕緣埋層的半導(dǎo)體襯底，所述絕緣體上硅襯底包括支撐層、絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層；在襯底的上表面和下表面均形成覆蓋層；采用邊緣研磨的方法將絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層的邊緣倒角；將襯底的上表面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，腐蝕除去表面的覆蓋層以及露出的絕緣埋層，而保留背面的覆蓋層。本發(fā)明的優(yōu)點在于，頂層半導(dǎo)體層和絕緣埋層的邊緣已經(jīng)通過邊緣研磨倒角的方法被除去，從而避免了在后續(xù)工藝中產(chǎn)生崩邊等情況的發(fā)生。并且利用旋轉(zhuǎn)腐蝕工藝中對腐蝕液的離心作用，在腐蝕正面覆蓋層的過程中保持襯底背面的覆蓋層完整，避免了襯底兩面的應(yīng)力狀態(tài)不均衡而引起翹曲度的變化。
文檔編號H01L21/762GK101599451SQ20091005462
公開日2009年12月9日 申請日期2009年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月10日
發(fā)明者湘 王, 星 魏 申請人:上海新傲科技股份有限公司