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減少晶片倒角上的硅化物的形成的制作方法與工藝

文檔序號(hào):11995630閱讀:265來(lái)源:國(guó)知局
減少晶片倒角上的硅化物的形成的制作方法與工藝
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的形成。更具體地,本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的形成以及減少晶片倒角上的硅化物的形成。

背景技術(shù):
在襯底(例如,諸如半導(dǎo)體器件的制造中使用的半導(dǎo)體襯底)的處理過(guò)程中經(jīng)常使用等離子體。在襯底的處理過(guò)程中,襯底被分成其上形成半導(dǎo)體器件的多個(gè)管芯。晶片襯底的倒角(外圍或邊緣)不用于形成管芯。在半導(dǎo)體器件的形成過(guò)程中,在晶片倒角上可能形成金屬硅化物。在晶片倒角上的金屬硅化物的形成是不合乎期望的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了實(shí)現(xiàn)前述期望以及根據(jù)本發(fā)明的目的,提供了一種用于防止在晶片倒角上形成金屬硅化物材料的方法,其中所述晶片倒角包圍中央?yún)^(qū)域。將晶片放置在倒角等離子體處理室中。在所述晶片倒角上沉積保護(hù)層。將所述晶片從所述倒角等離子體處理室中移除。將金屬層沉積在所述晶片的中央?yún)^(qū)域的至少一部分之上,其中,所述金屬層的一部分被沉積在所述晶片倒角上的保護(hù)層之上。在所述晶片的所述中央?yún)^(qū)域上形成半導(dǎo)體器件,同時(shí)該保護(hù)層防止在所述晶片倒角上的金屬硅化物的形成。在本發(fā)明的另一種表現(xiàn)形式中,提供了一種用于防止在晶片倒角上形成硅化物材料的方法,其中所述晶片倒角包圍中央?yún)^(qū)域。將晶片放置在倒角等離子體處理室中。在所述晶片倒角上沉積保護(hù)性二氧化硅層,這包括提供含有硅烷氣體和氧氣的沉積氣體,使沉積氣體形成等離子體,所述等離子體被限制僅在晶片倒角區(qū)域,并僅在晶片倒角上沉積二氧化硅,其中硅烷氣體為所沉積的二氧化硅提供硅。將晶片從所述倒角等離子體處理室中移除。將金屬層沉積在晶片的中央?yún)^(qū)域的至少一部分上,其中金屬層的一部分被沉積在保護(hù)性二氧化硅層上。在晶片的中央?yún)^(qū)域形成半導(dǎo)體器件,同時(shí)防止在晶片倒角上形成金屬硅化物。在本發(fā)明的具體實(shí)施方式中并結(jié)合以下附圖將對(duì)本發(fā)明的這些和其他特征進(jìn)行更詳細(xì)的描述。附圖說(shuō)明在附圖的圖中,通過(guò)示例的方式而不是通過(guò)限制的方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明,并且其中相似的標(biāo)號(hào)指代相似的元件,且其中:圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式中使用的工藝的高階流程圖。圖2是可用于實(shí)施本發(fā)明的倒角清潔處理室的示意性視圖。圖3示出了一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng),其適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的控制器。圖4是圖2的部分B的放大視圖。圖5是晶片的頂視圖。圖6是在晶片倒角上沉積保護(hù)層的步驟的更詳細(xì)的流程圖。圖7是在晶片倒角的表面之上形成保護(hù)層之后的晶片的頂視圖。圖8是在晶片倒角的表面之上形成保護(hù)層之后的部分B的放大視圖。具體實(shí)施方式現(xiàn)參照本發(fā)明的如在附圖中圖解的一些優(yōu)選的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。在以下的說(shuō)明中,為了使本發(fā)明能被充分理解,闡述了許多具體的細(xì)節(jié)。但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言,顯而易見(jiàn),沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一些或者全部,仍可以實(shí)施本發(fā)明。在其他的示例中,為了避免不必要地使本發(fā)明難以理解,公知的工藝步驟和/或結(jié)構(gòu)沒(méi)有詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明的一種實(shí)施方式的流程圖。將晶片放置在倒角等離子體處理室中(步驟104)。在晶片倒角上沉積保護(hù)層(步驟108)。在晶片倒角上沉積層被定義為在晶片的表面之上和頂部添加層,而不是使用來(lái)自表面或晶片倒角的表面之下的材料來(lái)形成層。將晶片從等離子體處理室移除(步驟112)。然后,使晶片經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體處理步驟,在晶片的中央?yún)^(qū)域和在保護(hù)層上沉積金屬層(步驟116),并將造成在硅上沉積金屬處金屬硅化物的形成。然而,在半導(dǎo)體器件的形成過(guò)程中,保護(hù)層防止或抑制在晶片倒角上的金屬硅化物的形成(步驟120)。通常情況下,執(zhí)行若干步驟,其中硅化物的形成可能并不是這些步驟的主要目的,而可能是用于形成半導(dǎo)體器件的主要目的的若干處理步驟的所不希望的副效應(yīng)。形成半導(dǎo)體器件并不需要完全形成半導(dǎo)體器件,但至少需要執(zhí)行形成半導(dǎo)體器件中的一個(gè)或多個(gè)步驟。在倒角等離子體處理室去除保護(hù)層上的金屬和保護(hù)層(步驟124)。示例性沉積二氧化硅為了便于理解,本發(fā)明的實(shí)施方式提供了具體的實(shí)施例,在這個(gè)實(shí)施例中,在倒角上沉積保護(hù)性二氧化硅層。將晶片放置在倒角等離子體處理室中(步驟104)。圖2是提供本發(fā)明的實(shí)施方式的倒角等離子體處理室200的概略圖。該示意圖不是按比例繪制的,以便更清楚地說(shuō)明等離子體處理室200的各個(gè)方面。晶片的倒角是晶片的邊緣并且是晶片的頂表面和晶片的底表面的晶片邊緣的附近的一部分。倒角等離子體處理室200由室壁202包圍。室200具有其上放置晶片210的晶片支撐件204。在一種實(shí)施方式中,晶片支撐件204是由RF(射頻)功率源212或由多個(gè)RF功率源供電的靜電卡盤(pán)。晶片支撐件204具有小于晶片210的直徑的直徑,以使晶片210的外邊緣繞晶片210的圓周或周邊延伸超出晶片支撐件204。在該實(shí)施例中,晶片支撐件小于晶片本身的尺寸僅介于5和8毫米之間。與晶片支撐件204以及晶片210的頂表面間隔開(kāi)的是中央覆蓋物203,中央覆蓋物203作為具有連接到氣體源220的氣體入口208的氣體分配板。優(yōu)選地,所述中央覆蓋物203是電介質(zhì)材料。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中,中央覆蓋物是導(dǎo)電的,并接地。優(yōu)選地,中央覆蓋物203是可調(diào)的,以便在處理過(guò)程中使得中央覆蓋物與晶片支撐件204上的晶片210的頂表面隔開(kāi)的距離小于1毫米。更優(yōu)選地,中央覆蓋物與晶片210的頂表面隔開(kāi)的距離小于0.75毫米。最優(yōu)選地,中央覆蓋物203與晶片210的頂表面隔開(kāi)的距離介于0.3毫米至0.4毫米之間。第一導(dǎo)電環(huán)224圍繞晶片支撐件204。第一導(dǎo)電環(huán)224是導(dǎo)電材料。絕緣環(huán)228被放置在所述第一導(dǎo)電環(huán)224之間以使第一導(dǎo)電環(huán)224與晶片支撐件204隔離并絕緣。第二導(dǎo)電環(huán)232圍繞中央覆蓋物203。第二導(dǎo)電環(huán)232是導(dǎo)電材料。絕緣環(huán)236被放置在第二導(dǎo)電環(huán)232和中央覆蓋物203之間以將所述第二導(dǎo)電環(huán)232與中央覆蓋物203隔離。絕緣環(huán)236的外徑可以比晶片本身更小或更大或一樣大。選擇特定的直徑以控制晶片倒角的上半部分上的保護(hù)層的沉積的精確的向內(nèi)側(cè)的限制。同樣地,絕緣環(huán)228的外徑可以比晶片本身更小或更大或一樣大。選擇特定的直徑以控制晶片倒角的下半部分上的保護(hù)層的沉積的精確的限制。圖3是示出計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300的高階框圖,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300適合于實(shí)現(xiàn)在本發(fā)明的實(shí)施方式中所使用的控制器256。該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以有許多的物理形式,范圍從集成電路、印刷電路板、以及小的手持式裝置直至巨型超級(jí)計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300包括一個(gè)或多個(gè)處理器302,并且還可以包括電子顯示裝置304(用于顯示圖形、文本、及其它數(shù)據(jù))、主存儲(chǔ)器306(例如,隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))、存儲(chǔ)設(shè)備308(例如,硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)、可移動(dòng)存儲(chǔ)裝置310(例如,光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)、用戶接口設(shè)備312(例如,鍵盤(pán)、觸摸屏、小鍵盤(pán)、鼠標(biāo)或其他指針設(shè)備,等等)、以及通信接口314(例如,無(wú)線網(wǎng)絡(luò)接口)。通信接口314使得軟件和數(shù)據(jù)能經(jīng)由鏈路在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)300和外部設(shè)備之間傳輸。該系統(tǒng)還可以包括通信基礎(chǔ)設(shè)施316(例如,通信總線、交叉開(kāi)關(guān)(cross-overbar)、或網(wǎng)絡(luò)),上述的設(shè)備/模塊連接到通信基礎(chǔ)設(shè)施316上。經(jīng)由通信接口314傳輸?shù)男畔⒖梢圆捎美珉娮有盘?hào)、電磁信號(hào)、光信號(hào)或其他信號(hào)等信號(hào)形式,這些信號(hào)能夠經(jīng)由通信鏈路由通信接口314接收,該通信鏈路能夠傳送信號(hào),并且可以通過(guò)使用電線或電纜、光纖、電話線、蜂窩電話鏈路、無(wú)線電頻率鏈路、和/或其它通信信道而實(shí)現(xiàn)??梢栽O(shè)想,使用這樣的通信接口,一個(gè)或多個(gè)處理器302可以接收來(lái)自網(wǎng)絡(luò)的信息,或在執(zhí)行上述方法步驟的過(guò)程中可以輸出信息給網(wǎng)絡(luò)。此外,本發(fā)明的方法實(shí)施方式可以僅根據(jù)處理器執(zhí)行,或者可以在諸如互聯(lián)網(wǎng)之類的結(jié)合共享部分處理的遠(yuǎn)程處理器的網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行。術(shù)語(yǔ)“非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)”通常用于指代介質(zhì),諸如主存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)器、可移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備、和存儲(chǔ)設(shè)備,諸如硬盤(pán)、閃存存儲(chǔ)器、磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)器、CD-ROM以及其他形式的持久性存儲(chǔ)器,并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為涵蓋瞬態(tài)標(biāo)的物,如載波或信號(hào)。計(jì)算機(jī)代碼的例子包括諸如由編譯器產(chǎn)生的機(jī)器代碼,和含有由計(jì)算機(jī)使用解釋器執(zhí)行的較高級(jí)代碼的文檔。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可以是由包含在載波中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送的并且代表能由處理器執(zhí)行的指令序列的計(jì)算機(jī)代碼。圖4是圖2的部分B的放大示圖,其示出了晶片210的倒角。圖5是晶片210的頂視圖。晶片210被分成倒角區(qū)域504和中央?yún)^(qū)域508,其中畫(huà)出邊界512用于說(shuō)明,但實(shí)際上晶片可能沒(méi)有標(biāo)示的邊界。邊界通常比晶片的最高點(diǎn)低0.5毫米。然而,晶片和倒角區(qū)域的大小不是按比例繪制的,以便能更清楚地看到倒角區(qū)域。在晶片倒角上沉積保護(hù)層(步驟108)。圖6是沉積保護(hù)層的步驟的更詳細(xì)的流程圖。使沉積氣體流入倒角等離子體處理室(步驟604)。從沉積氣體形成等離子體(步驟608)。熄滅等離子體(步驟612)。停止沉積氣體的流動(dòng)(步驟616)。對(duì)于在晶片倒角的表面上沉積二氧化硅層,沉積氣體包括含硅氣體(如硅烷)和氧氣。用于這樣做的配方的實(shí)施例提供了100sccmSiH4(硅烷)和200sccmO2(氧)的其中保持2乇的壓強(qiáng)的沉積氣體。通過(guò)提供在13MHz頻率下的600瓦的RF功率使該沉積氣體形成等離子體。優(yōu)選地,保護(hù)層具有至少為10nm的厚度。更優(yōu)選地,該保護(hù)層具有至少為75nm的厚度。更優(yōu)選地,該保護(hù)層具有至少為100nm的厚度。優(yōu)選地,在小于120℃的晶片溫度下執(zhí)行沉積。更優(yōu)選地,在小于75℃的晶片溫度下執(zhí)行沉積。優(yōu)選地,所述沉積氣體包括硅烷和氧氣。更優(yōu)選地,沉積氣體基本上由硅烷和氧組成。更優(yōu)選地,沉積氣體具有的氧氣的摩爾流量是硅烷的摩爾流量的至少兩倍。圖7是在晶片倒角的表面形成保護(hù)層704之后的晶片210的頂視圖。圖8是在晶片倒角的表面形成保護(hù)層704之后的部分B的放大圖。該保護(hù)層704在晶片的背面和正面可以具有相同的直徑,或在晶片的背面和前面可以具有不同的直徑,如圖8所示。應(yīng)當(dāng)指出的是,如上所定義,在晶片倒角上沉積層被定義為在晶片倒角的表面的頂部以及之上添加層,而不是使用來(lái)自表面以及該晶片倒角下的材料形成層。因此,在晶片倒角210的原始表面沉積保護(hù)層704,如圖所示。這與Letz等人的,于2010年9月30日公開(kāi)的,美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2010/024863中描述的層相反,該專利中在晶片倒角的原始表面中或晶片倒角的原始表面之下形成二氧化硅。Letz等人的工藝通過(guò)氧化晶片倒角的硅而使用晶片倒角的硅形成在“表面區(qū)域”的二氧化硅。據(jù)發(fā)現(xiàn)這樣的工藝太慢了。與此相反,本發(fā)明使用來(lái)自硅烷氣體的硅以添加二氧化硅于已經(jīng)形成二氧化硅的硅晶片的頂部,這提供了足夠快的工藝。可通過(guò)工藝參數(shù)更容易地控制沉積速率或沉積物生長(zhǎng)速率,工藝參數(shù)如RF功率、工藝壓強(qiáng)、前驅(qū)體流量(SiH4和O2)和晶片溫度。將晶片210從倒角等離子體處理室中移除(步驟112)。移除晶片,從而可以處理晶片的中央?yún)^(qū)域508,以形成半導(dǎo)體器件。在提供保護(hù)層704之前,在中央?yún)^(qū)域508中可以部分地形成半導(dǎo)體器件,或在半導(dǎo)體器件形成之前可以形成保護(hù)層704??梢蕴峁┯不襟E以硬化和/或增加保護(hù)性二氧化硅層的密度。這樣的硬化步驟可以由如紫外線照射等晶片倒角的特殊處理或通過(guò)加熱整個(gè)晶片的晶片倒角來(lái)進(jìn)行。在將晶片從倒角等離子體處理室中移除之前或之后可以進(jìn)行硬化步驟。在半導(dǎo)體器件的形成過(guò)程中,在中央?yún)^(qū)域和所述保護(hù)層上沉積金屬層(步驟116)。在優(yōu)選的實(shí)施方式中,所述金屬是鎳。鎳是用于高k柵電極的選擇材料。為了產(chǎn)生這樣的電極,可在晶片上執(zhí)行若干半導(dǎo)體器件形成步驟。此外,可以使用一個(gè)或多個(gè)其它半導(dǎo)體器件形成步驟,步驟可以是掩蔽、沉積和蝕刻步驟的各種組合。在這些步驟的一個(gè)或多個(gè)的過(guò)程中,如果金屬與硅晶片直接接觸,那么金屬硅化物可能從部分的金屬層和硅晶片形成。金屬硅化物的形成可能是器件形成過(guò)程中不必要的副效應(yīng)。如果鎳與硅晶片直接接觸,那么鎳和硅形成鎳硅化物。由于保護(hù)性二氧化硅層作為防止鎳與晶片的硅表面進(jìn)行物理接觸的物理屏障,因此在用于形成半導(dǎo)體器件的制造步驟的組合的過(guò)程中保護(hù)性二氧化硅層可以防止沉積在所述保護(hù)層之上的金屬變成金屬硅化物(步驟120)。去除保護(hù)層上的金屬層和所述保護(hù)層(步驟124)。金屬層和保護(hù)層的去除可在一個(gè)或多個(gè)步驟中執(zhí)行。與干法蝕刻工藝一樣,濕法蝕刻或化學(xué)-機(jī)械拋光能夠在單個(gè)步驟中去除金屬層和保護(hù)層這兩者。如果在兩個(gè)步驟中執(zhí)行去除,那么將在去除保護(hù)層之前去除所述金屬層。用于去除金屬層的第一步驟可以是濕法或干法蝕刻。用于去除保護(hù)層的第二步驟可以是濕法或干法蝕刻工藝。如果執(zhí)行干法蝕刻,用于干法刻蝕的倒角等離子體處理室可以是之前用于沉積保護(hù)層的相同的倒角等離子體處理室,或者可以是不同的倒角等離子體處理室。在該實(shí)施方式中,該倒角等離子體處理室具有與上述關(guān)于倒角等離子體處理室所描述的特征相同的特征。為了去除鎳金屬層,可以使用如氯等腐蝕性化學(xué)物(可以使用腐蝕性物,但是不是必要的)。可以執(zhí)行隨后的步驟以進(jìn)一步完成半導(dǎo)體器件,或者添加額外的半導(dǎo)體器件。在晶片的倒角的表面上提供保護(hù)層防止在晶片的倒角的表面上形成金屬硅化物。這使得金屬更容易被去除,從而防止污染和顆粒問(wèn)題沿生產(chǎn)線進(jìn)一步向下進(jìn)行。從使用硅烷的氣相形成保護(hù)性二氧化硅層使得保護(hù)層的形成更快。這樣的層可能比通過(guò)其他工藝形成的保護(hù)層更脆弱或密度更低。然而,應(yīng)當(dāng)相信,這樣的保護(hù)層足夠強(qiáng)和致密以提供所需的保護(hù),或者可用硬化步驟使其變得足夠強(qiáng)或致密。示例性沉積聚合物在其它實(shí)施方式中,保護(hù)層是由聚合物材料形成的。雖然可使用上述所實(shí)行的步驟相同的步驟,但保護(hù)層是通過(guò)沉積聚合物來(lái)形成的。因此,參照?qǐng)D1,將晶片放置在倒角等離子體處理室中(步驟104)。在晶片倒角上沉積保護(hù)層(步驟108)。在本實(shí)施方式中,保護(hù)層是聚合物層。在本實(shí)施方式中,聚合物層的沉積包括提供聚合物沉積氣體。一般情況下,聚合物沉積氣體可以是具有含碳組分和含氫組分的氣體。在一些實(shí)施方式中,聚合物沉積氣體還包括含氟組分。不同的組分可以來(lái)自相同的分子。例如,CH3F既是含碳組分,又是含氫組分和含氟組分。其它聚合物形成氣體可包括C4F8、CHF3和CH2F2。與保護(hù)性二氧化硅層一樣,該保護(hù)性聚合物層需要為鎳提供擴(kuò)散阻擋層,以便使鎳不與下伏的硅反應(yīng)。因此,該聚合物必須具有一定的厚度、密度和蝕刻耐性(resilience)以承受后沉積處理。用于形成聚合物層的樣品配方將提供在2乇的壓強(qiáng)的300sccmC4H6的沉積氣體,以及小于50℃的晶片溫度。為了使沉積氣體形成等離子體,提供了在13MHz的600瓦的RF功率。可提供聚合物的硬化步驟以使聚合物對(duì)后沉積處理更有耐性。這種硬化步驟可以使用紫外光硬化或其他聚合物硬化工藝。將晶片從等離子體處理室中移除(步驟112)。將金屬層沉積在晶片的中央?yún)^(qū)域以及保護(hù)層上(步驟116)。在晶片上執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)半導(dǎo)體器件的形成步驟。半導(dǎo)體器件的形成步驟可以是掩蔽、沉積和蝕刻步驟的各種組合。在這些步驟中的一個(gè)或多個(gè)步驟的過(guò)程中,如果金屬與硅晶片直接接觸,那么可從部分的金屬層和硅晶片形成金屬硅化物。金屬硅化物的形成可能是器件形成過(guò)程中不必要的副效應(yīng)。由于該保護(hù)性聚合物層作為防止金屬與晶片倒角的硅表面進(jìn)行物理接觸的物理屏障,因此在半導(dǎo)體器件的形成過(guò)程中的制造步驟的組合過(guò)程中保護(hù)性聚合物層防止沉積在所述保護(hù)層上的金屬成為金屬硅化物(步驟120)。去除保護(hù)層上的金屬和該保護(hù)層(步驟124)。如上所述,這可以例如,通過(guò)提供濕法蝕刻或化學(xué)-機(jī)械拋光或干法蝕刻,在一個(gè)步驟中執(zhí)行,或者它可以在兩個(gè)或多個(gè)步驟中進(jìn)行。聚合物比其他的保護(hù)層更容易被去除。保護(hù)層更容易去除可以使得保護(hù)性聚合物層更合乎期望;但是,太脆弱的保護(hù)層是不合乎期望的。因此,硬化步驟可用于硬化保護(hù)性聚合物層。一般情況下,作為有機(jī)膜的聚合物層通常比作為無(wú)機(jī)物的二氧化硅層耐用性較差。使用倒角等離子體處理室用于提供保護(hù)層,允許僅在晶片倒角上,而不是在晶片的中央?yún)^(qū)域形成保護(hù)層。電介質(zhì)覆蓋物和絕緣環(huán)靠近放置于晶片的表面以防止在中央?yún)^(qū)域上形成等離子體,從而防止在中央?yún)^(qū)域上的沉積。雖然本發(fā)明已經(jīng)根據(jù)幾個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行了描述,但是存在落入本發(fā)明范圍內(nèi)的變化、置換、修改和各種替代等同方案。還應(yīng)當(dāng)注意,有實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法和裝置的許多替代的方式。因此,意旨在于,以下所附的權(quán)利要求書(shū)應(yīng)解釋為包括落入在本發(fā)明的真實(shí)含義和范圍之內(nèi)的所有這些變化、置換、以及各種替代等同方案。
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