專利名稱：腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法
腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊 緣的方法。
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(jìn)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(jìn)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(jìn)行倒角研磨， 而是直接利用CMP的氧化物拋光液進(jìn)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(jìn)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，提供一種腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的 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)明提供了一種腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方 法，包括如下步驟提供帶有絕緣埋層的襯底，所述帶有絕緣埋層的襯底包括 支撐層、絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層；在襯底的正面和背面均形成覆蓋層，所述 正面是頂層半導(dǎo)體層一側(cè)的表面，背面是與正面相對的另一面；將襯底正面的 覆蓋層研磨除去；將襯底的正面向下放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，將頂層半導(dǎo) 體層的腐蝕液通至襯底背面的覆蓋層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，使腐蝕液流通過^f底的 邊沿流淌到正面，腐蝕正面頂層半導(dǎo)體層的邊緣部分；將襯底的正面向上放置 于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，將絕緣埋層腐蝕液通至襯底正面并同時旋轉(zhuǎn)襯底，腐 蝕除去襯底邊緣由于頂層半導(dǎo)體層被腐蝕除去而露出的絕緣埋層。
作為可選的技術(shù)方案，所述頂層半導(dǎo)體層的材料為硅，腐蝕液為四甲基氫 氧化銨。四甲基氫氧化銨的濃度范圍是5%至50%，流量范圍是每分鐘0.5至 2.0升，優(yōu)選每分鐘1.0至1.5升。
作為可選的技術(shù)方案，腐蝕頂層半導(dǎo)體層的步驟中，旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率 范圍是每分鐘50至1000圈，優(yōu)選每分鐘100至500圈。
作為可選的技術(shù)方案，所述絕緣埋層的材料為氧化硅，腐蝕液絕緣埋層的 腐蝕液為氫氟酸。氫氟酸的濃度范圍是5%至49%,流量范圍是每分鐘0.5至 2.5升，優(yōu)選每分鐘1.5至2.5升。
作為可選的技術(shù)方案，腐蝕頂層半導(dǎo)體層的步驟中，旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率 大于每分鐘1200圈，優(yōu)選大于每分鐘1500圈。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用旋轉(zhuǎn)腐蝕的方法將頂層半導(dǎo)體層和絕緣埋層的邊 緣除去，從而避免了在后續(xù)工藝中產(chǎn)生崩邊等情況的發(fā)生，并且巧妙利用旋轉(zhuǎn) 腐蝕對腐蝕液的離心效果，利用背面的覆蓋層作為阻擋層腐蝕頂層半導(dǎo)體層的 邊緣，并進(jìn)一步在腐蝕絕緣埋層的時候利用旋轉(zhuǎn)腐蝕對腐蝕液的離心效果，保 證了襯底背面覆蓋層的完整，避免了倒角后的襯底由于兩面的應(yīng)力狀態(tài)不均衡而引起翹曲度的變化。并且，除去頂層半導(dǎo)體層邊緣的方法利用的是旋轉(zhuǎn)腐蝕 對腐蝕液的離心力作用，因此同普通的研磨工藝相比具有更好的同心度。


附圖1所示是本發(fā)明具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖； 附圖2至附圖7為本發(fā)明具體實(shí)施方式
的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法的具 體實(shí)施方式做詳細(xì)說明。
附圖1所示是本具體實(shí)施方式
的實(shí)施步驟示意圖，包括步驟SIO，提供 帶有絕緣埋層的襯底，所述帶有絕緣埋層的襯底包括支撐層、絕緣埋層和頂層
半導(dǎo)體層；步驟Sll，在襯底的正面和背面均形成覆蓋層，所述正面是頂層半 導(dǎo)體層一側(cè)的表面，背面是與正面相對的另一面；步驟S12，將襯底正面的覆 蓋層研磨除去；步驟S13，將襯底的正面向下放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，將 頂層半導(dǎo)體層的腐蝕液通至襯底背面的覆蓋層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，使腐蝕液流通 過襯底的邊沿流淌到正面，腐蝕正面頂層半導(dǎo)體層的邊緣部分；步驟S14，將 襯底的正面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，將絕緣埋層腐蝕液通至襯底正面 并同時旋轉(zhuǎn)襯底，腐蝕除去襯底邊緣由于頂層半導(dǎo)體層被腐蝕除去而露出的絕 緣埋層。
本具體實(shí)施方式
中，頂層半導(dǎo)體層的材料為硅，對應(yīng)所采用的頂層半導(dǎo)體 層腐蝕液為四甲基氫氧化銨；絕緣埋層的材料為氧化硅，對應(yīng)所采用的絕緣埋 層的腐蝕液為氫氟酸。在其他的具體實(shí)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)體材料；絕緣埋層可以是氮化硅等其他絕緣材料。 并根據(jù)所采用的材料選擇合適的溶液作為腐蝕頂層半導(dǎo)體層和絕緣埋層的腐 蝕溶液。
附圖2至附圖7為本具體實(shí)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10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(jìn)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(lán)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IIO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。釆用熱氧化方法的優(yōu)點(diǎn)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，參考步驟S12，將襯底10正面的覆蓋層141研磨除去。
此步驟采用研磨而不采用腐蝕層其他方法的目的在于，研磨可以保證只將 正面覆蓋層141除去而不影響背面覆蓋層142，從而保證背面覆蓋層142在此 步驟實(shí)施完畢之后仍然保持完整。
附圖5所示，參考步驟S13，將襯底10的正面向下放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片 平臺20上，將頂層半導(dǎo)體層130的腐蝕液通至襯底10背面的覆蓋層142表面 并同時旋轉(zhuǎn)襯底10，使腐蝕液流通過襯底10的邊沿流淌到正面，腐蝕正面頂 層半導(dǎo)體層130的邊緣部分。
在頂層半導(dǎo)體層130的材料為硅的情況下，可以采用四甲基氫氧化銨 (TMAH)作為腐蝕液。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。實(shí)踐 表明，腐蝕液的濃度范圍控制在5%至50%之間，通入的流量范圍控制在每分鐘0.5至2.0升之間，能夠同時兼顧腐蝕速度和腐蝕時間，是較為合適的工藝 參數(shù)。通入腐蝕液流量的進(jìn)一步優(yōu)選范圍是每分鐘1.0至1.5升。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。選擇合適的轉(zhuǎn)速有 利于控制將頂層半導(dǎo)體層130的背腐蝕掉的邊緣部分的寬度。旋轉(zhuǎn)速度過快會 導(dǎo)致大部分的溶液都被直接甩到襯底之外而不會通過邊緣流到襯底10的正面， 并且流淌到正面的腐蝕液由于離心力的作用而只能浸入到邊緣很窄的部分；反 之如果轉(zhuǎn)速過慢，則容易獲得相反的效果。實(shí)驗(yàn)表明，旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率范 圍是每分鐘50至1000圈是優(yōu)選的轉(zhuǎn)速范圍，尤其每分鐘100至500圈為更佳。 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。
本步驟中，如果直接將腐蝕液通入襯底10正面裸露的頂層半導(dǎo)體層130， 會將頂層半導(dǎo)體層130全部除去，無法做到邊緣腐蝕。
在頂層半導(dǎo)體層130與支撐層110的材料不同，并且腐蝕液并不腐蝕支撐 層110的情況下，本步驟也可以在步驟Sll之前實(shí)施。
在頂層半導(dǎo)體層130與支撐層110的材料相同的情況下，此步驟必須在步 驟S12實(shí)施完畢后實(shí)施。并且此步驟巧妙的利用了背面的覆蓋層142作為腐蝕 阻擋層，如果沒有背面的覆蓋層142，則腐蝕液會直接通到支撐層110的表面。
在大多數(shù)情況下，頂層半導(dǎo)體層130與支撐層110的材料都是單晶硅材料， 因?yàn)閱尉Ч璨牧鲜前雽?dǎo)體領(lǐng)域最為常見的材料。而在此情況下，腐蝕液會被支 撐層IIO消耗而無法腐蝕正面的頂層半導(dǎo)體層130。因此如果沒有背面覆蓋層 142的阻擋作用，該工藝在大多數(shù)的情況下是無法實(shí)施的。
附圖6所示，參考步驟S14，將襯底10的正面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片 平臺20上，將絕緣埋層腐蝕液通至襯底10正面并同時旋轉(zhuǎn)襯底10，腐蝕除去 襯底IO邊緣由于頂層半導(dǎo)體層130被腐蝕除去而露出的絕緣埋層120。
在絕緣埋層120的材料為硅的情況下，可以采用氫氟酸作為腐蝕液。
由于頂層半導(dǎo)體層130的阻擋作用，本步驟所采用的腐蝕液只腐蝕露出的 絕緣埋層120。同上面步驟類似的，腐蝕液的濃度、流量以及載片平臺20的旋轉(zhuǎn)速度都 會影響到腐蝕工藝的實(shí)施效果。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。
但是，同步驟S13相反的是，本步驟中要將背面覆蓋層142完整保留下來, 因此并不希望腐蝕液留到襯底10的另一面。所以本步驟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(shí)驗(yàn)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7所示是上述步驟實(shí)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的邊緣己經(jīng)通過旋轉(zhuǎn)腐蝕的方法被除去，從而避免了在后續(xù)工 藝中產(chǎn)生崩邊等情況的發(fā)生，并且將襯底10背面的覆蓋層142保持完整，避 免了襯底10兩面的應(yīng)力狀態(tài)不均衡而引起翹曲度的變化。上述方法進(jìn)一步的 優(yōu)點(diǎn)還在于除去頂層半導(dǎo)體層120邊緣的方法利用的是旋轉(zhuǎn)腐蝕對腐蝕液的離 心力作用，因此同普通的研磨工藝相比具有更好的同心度。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)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(jìn)和潤飾，這些 改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法，其特征在于，包括如下步驟提供帶有絕緣埋層的襯底，所述帶有絕緣埋層的襯底包括支撐層、絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層；在襯底的正面和背面均形成覆蓋層，所述正面是頂層半導(dǎo)體層一側(cè)的表面，背面是與正面相對的另一面；將襯底正面的覆蓋層研磨除去；將襯底的正面向下放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，將頂層半導(dǎo)體層的腐蝕液通至襯底背面的覆蓋層并同時旋轉(zhuǎn)襯底，使腐蝕液流通過襯底的邊沿流淌到正面，腐蝕正面頂層半導(dǎo)體層的邊緣部分；將襯底的正面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，將絕緣埋層腐蝕液通至襯底正面并同時旋轉(zhuǎn)襯底，腐蝕除去襯底邊緣由于頂層半導(dǎo)體層被腐蝕除去而露出的絕緣埋層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法，其特征在于， 所述頂層半導(dǎo)體層的材料為硅，腐蝕液為四甲基氫氧化銨。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法，其特征在于， 腐蝕頂層半導(dǎo)體層的步驟中，四甲基氫氧化銨的濃度范圍是5%至50%，流 量范圍是每分鐘0.5至2.0升。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法， 其特征在于，腐蝕頂層半導(dǎo)體層的步驟中，旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率范圍是每 分鐘50至1000圈。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法，其特征在于， 所述絕緣埋層的材料為氧化硅，腐蝕液絕緣埋層的腐蝕液為氫氟酸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法，其特征在于， 腐蝕絕緣埋層的步驟中，氫氟酸的濃度范圍是5%至49%，流量范圍是每分 鐘0.5至2.5升。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或5或6任意一項(xiàng)所述的腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的 方法，其特征在于，腐蝕頂層半導(dǎo)體層的步驟中，旋轉(zhuǎn)腐蝕的旋轉(zhuǎn)速率大 于每分鐘1200圈。
全文摘要
一種腐蝕帶有絕緣埋層的襯底邊緣的方法，包括如下步驟提供帶有絕緣埋層的襯底，包括支撐層、絕緣埋層和頂層半導(dǎo)體層；在襯底的正面和背面均形成覆蓋層；將襯底正面的覆蓋層研磨除去；將襯底的正面向下放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，通過旋轉(zhuǎn)腐蝕的方法腐蝕正面頂層半導(dǎo)體層的邊緣部分；將襯底的正面向上放置于旋轉(zhuǎn)腐蝕載片平臺上，腐蝕除去露出的絕緣埋層。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，利用旋轉(zhuǎn)腐蝕的方法將頂層半導(dǎo)體層和絕緣埋層的邊緣除去，從而避免了在后續(xù)工藝中產(chǎn)生崩邊等情況的發(fā)生，并且保證了襯底背面覆蓋層的完整，避免了倒角后的襯底由于兩面的應(yīng)力狀態(tài)不均衡而引起翹曲度的變化。
文檔編號H01L21/70GK101599452SQ20091005462
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