專利名稱：防止晶圓翹曲的方法以及由該方法得到的晶圓的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及半導體制造工藝，更特別地涉及一種防止晶圓翹曲的方法以及由該方法得到的晶圓。
背景技術(shù)：
晶圓翹曲是半導體制造領域中普遍存在的現(xiàn)象。在晶圓的一些制造過程中，晶圓部分區(qū)域的對準標記的位置常常出現(xiàn)異常。這是因為晶圓在進行某些制程如熱氧化后，發(fā)生了翹曲且超過了允許值范圍，但沒有進行及時補償校正而造成的。目前，為了避免上述情況，業(yè)界的通常做法是在晶圓進行某些制程后，對晶圓翹曲的程度進行檢測以判斷其是否在允許范圍內(nèi)。如果超過允許范圍，則說明晶圓發(fā)生的翹曲會影響后續(xù)制程，需要進行補償校正。但單純的檢測方法無法從根本上防止晶圓發(fā)生翹曲的情況，而且后續(xù)的補償校正措施也可能由于存在某些缺陷而無法完全彌補翹曲引起的缺陷。另外，發(fā)生翹曲的晶圓會在后續(xù)的多個工藝加工步驟中對設備的性能、穩(wěn)定性以及線寬度控制等多種參數(shù)產(chǎn)生不良影響。例如，晶圓的均膠和顯影工序通常是通過離心機帶動吸附有晶圓的底座一起旋轉(zhuǎn)來完成的，但如果晶圓在前序工藝中發(fā)生翹曲，會導致底座無法完全吸住晶圓，使得晶圓在旋轉(zhuǎn)過程中由于吸附力小而造成設備停機，甚至發(fā)生掉片，造成不必要的損失。進一步地，晶圓翹曲可上可下并不固定，翹曲的程度也不同，所以也不便于將發(fā)生翹曲的晶圓與標準晶圓一起放入晶圓盒中。尤其，近些年應力硅方法的引入使得翹曲問題的后果變得更加嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實施方式
部分中進一步詳細說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護的技術(shù)方案的保護范圍。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的晶圓翹曲問題，本發(fā)明提供了一種用于防止晶圓翹曲的方法，所述方法包括下列步驟判斷待加工系列晶圓是否發(fā)生翹曲；確定需要引入所述待加工系列晶圓的離子類型；確定需要引入所述待加工系列晶圓的離子引入量；在所述待加工系列晶圓上依次沉積氧化層并涂覆光刻膠；對所述光刻膠進行曝光、顯影，暴露所述待加工系列晶圓的劃片槽上方的所述氧化層；將所述離子類型的離子以所述離子引入量引入所述待加工系列晶圓的所述劃片槽；去除所述光刻膠和所述氧化層；對引入離子的所述待加工系列晶圓進行加熱；
對所述引入離子的所述待加工系列晶圓進行高溫退火工藝。進一步地，在翹曲檢測設備上檢測所述待加工系列晶圓是否發(fā)生翹曲。
進一步地，當所述待加工系列晶圓的周邊向上翹曲時，所述離子類型采用氧離子或氮離子。進一步地，當所述待加工系列晶圓的周邊向下翹曲時，所述離子類型采用碳離子或氮離子與氧離子的混合離子。進一步地，根據(jù)所述待加工系列晶圓的翹曲程度確定離子引入量。進一步地，對所述引入離子的所述待加工系列晶圓進行加熱的加熱溫度為 400-1200攝氏度。進一步地，所述加熱溫度為1000攝氏度。本發(fā)明涉及一種根據(jù)上述方法得到的晶圓，其中，在所述晶圓的劃片槽中形成有應力區(qū)域。進一步地，在所述應力區(qū)域中包含有氧離子、氮離子、碳離子或氮離子與氧離子的混合離子。因此，本發(fā)明可以在進行各種制程之前對晶圓進行處理以有效地防止晶圓在后續(xù)過程中發(fā)生翹曲，從而提高晶圓的成品合格率；同時，還可以防止由于翹曲而在后續(xù)加工過程中發(fā)生的設備停機、甚至掉片的情況，從而減小停機維護的頻率，降低生產(chǎn)人員的工作負擔，提高生產(chǎn)效率；另外，還可以盡可能多及安全地將晶圓放在晶圓盒中保存或運輸。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于防止晶圓翹曲的方法的工藝流程圖；圖2A和圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于防止晶圓翹曲的方法的示意圖。
具體實施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領域技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個或多個這些細節(jié)而得以實施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領域公知的一些技術(shù)特征未進行描述。為了徹底了解本發(fā)明，將在下列的描述中對防止晶圓翹曲的方法以及由該方法得到的晶圓進行詳細說明。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導體領域的技術(shù)人員所熟習的特殊細節(jié)。本發(fā)明的較佳實施例詳細描述如下，然而除了這些詳細描述外，本發(fā)明還可以具有其他實施方式。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于防止晶圓翹曲的方法的工藝流程圖。圖 2A和圖2B所示為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于防止晶圓翹曲的方法的示意圖。首先，在步驟101中，判斷該待加工系列晶圓是否發(fā)生翹曲。即先從該待加工系列晶圓中隨機選擇一個晶圓，并在該片晶圓上實施后續(xù)所有工藝步驟，如光刻、氧化、刻蝕等。然后，將該片晶圓放置在翹曲檢測設備上進行檢測。由于同一系列晶圓的材質(zhì)、加工工藝、 成品品質(zhì)等完全相同，所以同一系列晶圓是否發(fā)生翹曲，以及發(fā)生翹曲的方向和程度都是相同的，因此對一片晶圓進行檢測即可獲得該同一系列晶圓在進行完各種制程后是否發(fā)生翹曲的結(jié)論以及翹曲的相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，如果該片晶圓未發(fā)生翹曲，則說明該待加工系列晶圓都不會發(fā)生翹曲。否則，說明該待加工系列晶圓都會發(fā)生翹曲，需要進行下列步驟。 在步驟102中，根據(jù)步驟101中那片晶圓發(fā)生翹曲的方向確定引入晶圓內(nèi)的離子類型。進一步地，如果在步驟101中檢測到的晶圓的翹曲方向為周邊向上翹曲的話，那么引入的相關(guān)離子為氧離子(0)或碳離子(C)。如果在步驟101中檢測到的晶圓的翹曲方向為周邊向下翹曲的話，那么引入的相關(guān)離子為氮離子(N)或氮離子與氧離子的混合離子(N+0)。在步驟103中，根據(jù)步驟101中那片晶圓發(fā)生翹曲的程度確定該系列晶圓內(nèi)需要的離子引入量。該離子引入量的判斷過程如下a)從該系列晶圓中再隨機選擇一個晶圓，并在該片晶圓上依次沉積氧化層并涂覆光刻膠。b)對光刻膠進行曝光、顯影，暴露出該晶圓的劃片槽上方的氧化層。c)將步驟102中確定的離子類型的離子引入晶圓的劃片槽。最初幾次(例如一到兩次)的離子引入量根據(jù)實際情況，先引入少量離子。并且，記錄下每次引入的離子引入量 Qn。優(yōu)選地針對第η片晶圓引入的離子引入量Qn將參考前n-1片晶圓引入的離子引入量。d)依次去除該片晶圓上的光刻膠和氧化層。e)對該片晶圓進行加熱。所述加熱溫度在400至1200攝氏度之間，優(yōu)選地為1000 攝氏度。加熱時間根據(jù)實際情況確定，例如10 30s等。這樣，經(jīng)過加熱后，在引入氧離子或碳離子的晶圓中會產(chǎn)生相應的壓應力，在引入氮離子或氧離子與氮離子的混合離子的晶圓中會產(chǎn)生相應的張應力，從而在一定程度上克服了晶圓的翹曲。f)對該片晶圓進行高溫退火工藝，從而使引入的相關(guān)離子204在劃片槽205中穩(wěn)定的存在。g)在進行過步驟a) f)的該片晶圓上實施所有工藝步驟，然后將該片晶圓放到翹曲檢測設備上進行檢測。如果檢測結(jié)果表明該片經(jīng)過處理的晶圓未發(fā)生翹曲，則說明離子引入量化適當，接下來以Qn為標準對該待加工系列中的剩余晶圓進行步驟104。否則記錄翹曲程度數(shù)據(jù)并返回步驟a)。所述翹曲程度數(shù)據(jù)是指晶圓翹曲的嚴重程度，優(yōu)選地采用翹曲程度最為嚴重的晶圓邊緣上的點與晶圓中心之間的連線和晶圓中心所在水平面之間的角度。一般而言，需要多次進行步驟103才能找到恰好使晶圓在后續(xù)制程中不發(fā)生翹曲的最佳離子引入量Q_right。因此，為了盡快找到該系列晶圓的最佳離子引入量0_1^8社， 可以結(jié)合晶圓面積A、每次引入的離子引入量Qn以及發(fā)生的相應的翹曲程度Wn得到離子引入量的大體趨勢。例如，建立二維坐標系，令橫坐標表示離子引入量Qn與該系列晶圓面積A 的比例(Qn/A)，令縱坐標表示翹曲程度Wn，將每片晶圓的相關(guān)數(shù)據(jù)記錄到該坐標系中，即可得到9 /^與Wn之間的關(guān)系，于是參考該坐標系即可以以之前的n-1片晶圓的離子引入量為參考得到下一片晶圓η的離子引入量。對于面積不同，但其他參數(shù)均相同的不同系列晶圓而言，下一系列晶圓的離子引入量可以以上一系列晶圓的離子引入量為參考。在步驟104中，在該系列中的剩余晶圓上依次沉積氧化層202并涂覆光刻膠201。在步驟105中，對光刻膠201進行曝光、顯影，暴露出晶圓203的劃片槽205上方的氧化層202。在步驟106中，將相關(guān)離子204引入劃片槽205。S卩，將步驟102中確定離子種類的離子以步驟103中確定的離子引入量引入晶圓的劃片槽。如圖2A所示。 在步驟107中，在完成了相關(guān)離子的引入后，將光刻膠201和氧化層202去除，僅保留晶圓203，如圖2B所示。在步驟108中，對晶圓進行加熱。所述加熱溫度在400至1200攝氏度之間，優(yōu)選地為1000攝氏度。加熱時間根據(jù)實際情況確定，例如IOs 30s等。這樣，經(jīng)過加熱后，在引入氧離子或碳離子的應力區(qū)域206中會產(chǎn)生相應的壓應力，在引入氮離子或氧離子與氮離子的混合離子的應力區(qū)域206中會產(chǎn)生相應的張應力。最后，由于相關(guān)離子的引入導致晶圓203中原有的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，因此在步驟109 中，實施高溫退火工藝，從而使引入的相關(guān)離子204在應力區(qū)域206中穩(wěn)定的存在。經(jīng)過上述方法得到的晶圓，在其劃片槽中形成有應力區(qū)域，該應力區(qū)域中包含有氧離子、氮離子、碳離子或氮離子與氧離子的混合離子，不同的離子會產(chǎn)生相應的張應力或壓應力，如步驟108所述，從而克服后續(xù)制程中晶圓發(fā)生的翹曲。根據(jù)本發(fā)明的方法得到的晶圓不會在后續(xù)制程中發(fā)生翹曲，從而有效地防止了由于翹曲而在后續(xù)加工過程中發(fā)生的設備停機、甚至掉片的情況，最終提高晶圓的成品合格率。由于只是在晶圓自有的劃片槽中引入了一些離子，并沒有對晶圓的結(jié)構(gòu)、尺寸或其他參數(shù)進行修改，也沒有改變后續(xù)工藝的操作方式或其他參數(shù)，因此不會增加工藝復雜度。另夕卜，由于事先對晶圓進行了處理，使得無需在后續(xù)步驟中進行檢測或補償，節(jié)省了操作步驟，進而達到節(jié)省時間、人力，提高效率的目的。另外，還可以盡可能多及安全地將晶圓放在晶圓盒中保存或運輸。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實施例進行了說明，但應當理解的是，上述實施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實施例范圍內(nèi)。此外本領域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實施例，根據(jù)本發(fā)明的教導還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種用于防止晶圓翹曲的方法，該方法包括下列步驟 判斷待加工系列晶圓是否發(fā)生翹曲；確定需要引入所述待加工系列晶圓的離子類型； 確定需要引入所述待加工系列晶圓的離子引入量； 在所述待加工系列晶圓上依次沉積氧化層并涂覆光刻膠；對所述光刻膠進行曝光、顯影，暴露所述待加工系列晶圓的劃片槽上方的所述氧化層；將所述離子類型的離子以所述離子引入量引入所述待加工系列晶圓的所述劃片槽； 去除所述光刻膠和所述氧化層； 對引入離子的所述待加工系列晶圓進行加熱； 對所述引入離子的所述待加工系列晶圓進行高溫退火工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在翹曲檢測設備上檢測所述待加工系列晶圓是否發(fā)生翹曲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述待加工系列晶圓的周邊向上翹曲時，所述離子類型采用氧離子或氮離子。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當所述待加工系列晶圓的周邊向下翹曲時，所述離子類型采用碳離子或氮離子與氧離子的混合離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)所述待加工系列晶圓的翹曲程度確定離子引入量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對所述引入離子的待加工系列晶圓進行加熱的加熱溫度為400-1200攝氏度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述加熱溫度為1000攝氏度。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法得到的晶圓，其中，在所述晶圓的劃片槽中形成有應力區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶圓，其特征在于，在所述應力區(qū)域中包含有氧離子、氮離子、碳離子或氮離子與氧離子的混合離子。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種防止晶圓翹曲的方法以及由該方法得到的晶圓。所述方法包括下列步驟判斷待加工系列晶圓是否發(fā)生翹曲；確定需要引入待加工系列晶圓的離子類型；確定需要引入待加工系列晶圓的離子引入量；在待加工系列晶圓上沉積氧化層并涂覆光刻膠；對光刻膠進行曝光、顯影，暴露劃片槽上方的氧化層；將離子類型的離子以離子引入量引入待加工系列晶圓的劃片槽；去除光刻膠和氧化層；對引入離子的待加工系列晶圓進行加熱；對引入離子的待加工系列晶圓進行高溫退火工藝。由該方法得到的晶圓，在其劃片槽中形成有產(chǎn)生相應的張應力或壓應力的應力區(qū)域。本發(fā)明可以在進行各種制程之前對晶圓進行處理以有效地防止后續(xù)過程中發(fā)生的翹曲問題。
文檔編號H01L21/00GK102194652SQ20101012464
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者張步新 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司