用于对半导体衬底进行处理的方法和设备技术

本申请公开了一种对半导体衬底进行处理的方法，其包括以下步骤：（ａ）在衬底上淀积一层聚合物；以及（ｂ）在淀积其它另外层之前，将衬底在无氧环境中进行加热，以除去聚合物中的大部分氢氧键，并基本固化该聚合物淀积层。一种含硅的化合物和一种含过氧键的化合物被导入到处理室中。本申请还公开用于实施该方法的设备。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用来处理半导体衬底的方法和设备，尤其是涉及但非专指有关半导体晶片的处理方法和装置。在我们早先提出的待审结专利申请WO94/01885号中，描述了一种通过使硅烷和过氧化氢发生反应来在半导体晶片上形成一层液态短链聚合物的平面处理工艺(planarisation technique)，该申请的这些内容在本文中作为参考背景资料。在作为本文参考资料的WO98/08249号文件中也描述了一种对半导体衬底进行加工的方法，该方法通过将通式为CxHy-SinHa的有机硅烷系化合物与含有过氧键的化合物进行反应而在衬底上形成一个短链聚合物层。现有的处理过程一般包括将该聚合物层淀积在两层由高纯度等离子体增强的二氧化硅之间，这两个二氧化硅层也就是所谓的基层和覆盖层。由它们来保证晶片的附着性和防湿性。淀积层中含有水分，这些水分要以受控的方式被逐渐除去，淀积层要在高温下进行烘烤来使其发生“固化”，这样才能完成淀积一个硬层的处理工艺。如文件WO95/31823中所述的那样，人们普遍认为水分散失过程中的控制对防止出现热裂是非常重要的，其中该文件也作为本文的参考背景资料。但精心控制和设置覆盖层都是非常耗时且成本高的。根据本专利技术的第一个方面，本文提供了一种对半导体衬底进行处理的方法，其包括如下的步骤(a)在衬底上淀积一层聚合物；以及(b)在淀积其它层之前，将衬底在无氧环境中进行加热，以除去聚合物中的大部分氢氧键，并基本固化该聚合物淀积层。该方法还包括在步骤(a)之前，将衬底放置到一个处理室中的步骤，而反应剂以气态或蒸汽状态被导入到处理室中。根据本方面的另一个方面，本文提供了一种对半导体衬底进行处理的方法，其包括如下的步骤(a)将衬底放置在一个处理室中；(b)将含硅化合物和其它含有过氧键离子的化合物以气态或蒸汽状态导入到处理室中，并使含硅化合物和其它化合物发生反应，从而在所说衬底上生成一个聚合物层；以及(c)在淀积其它层之前，先将衬底在缺氧环境中进行加热，以除去聚合物中的大部分氢氧键，并基本固化该聚合物淀积层。加热主要是通过热辐射装置来完成的。因而，用本专利技术方法所处理过的衬底将不再需要设置一个覆盖层、或进行后序的炉内烘烤，因而极大地提高了生产设备的生产率，并节约了设备、简化了工艺。此外，本专利技术也生成了一个低介电常数(低k值)的淀积层。所说衬底最好是一个晶片，例如为硅晶片。但是也适用于例如为玻璃或石英板的其它任何合适的衬底上。衬底上是否有一个底面层对本方法的实施没有影响，其中的底面层例如为二氧化硅的底层。含硅化合物的通式最好为(CxHy)bSinHa，例如为CxHy-SinHa，或(CxHyO)bSinHa或(CxHyO)bSinHm(CrHs)p。字母x、y、n、m、r、s、p、a和b可取任何合适的值。因而，含硅化合物最好是某种硅烷或硅氧烷。含硅化合物最好能是甲基硅烷。氢氧键是以水分的形式被除去的。在使用本专利技术时，所说热辐射装置可包括一个工作在热辐射谱内的红外元件。在一个最佳实施例中，进行加热的最大温度大于等于400摄氏度，并最好小于等于450度。但也可根据所淀积的具体聚合物层材料的不同而考虑采用低一些的温度。尽管含硅烷的层在加热过程中会发生起泡，但通过调节处理过程的参数(例如采用更低的温度或更慢的加热时间等)可对含硅烷层进行满意的炙干和固化。加热可用通过任何合适的热源来进行，例如为一个或多个灯泡热源或一个黑体发热装置。还可通过一个发射红外热辐射的热源来进行加热。作为替代方案，热源也可以是一个紫外线加热器。紫外光加热源尤其适用于浅沟绝热(Shallow Trench Isolation)的情况。在一个具体的实施例中，加热源包括一个或几个碘钨灯，它们透过石英进行加热。作为替代方案，还可通过放置衬底的压盘或夹盘来进行加热，例如可通过一个热金属夹盘来进行加热，在这种情况下将需要较长的处理时间。衬底可夹紧或不夹紧在夹盘上，但最好不要对衬底施加夹紧力。加热步骤将需要8秒钟时间来达到最大温度。加热步骤可通过淀积层的快速升温来完成，例如可通过向灯光加热源输送大约为8秒钟的高功率，然后再以较低的能量加热一段时间，该段时间最好大于一分钟，并可长达五分钟。加热步骤最为合适的处理时间是3分钟左右。在执行加热步骤之前，衬底可被转移到一个进行加热步骤的第二处理室中。加热步骤可以在一个非过饱和的环境中进行，最好是在一个低于大气压的环境中进行。在一个实施例中，环境压力最好是在40mT左右，可通过对执行加热步骤的处理室持续地进行泵吸来保持该压力。该压力值一般就是室内散逸气体的本底压力。聚合物层和基层(如果有基层的话)的厚度最好要小于1.5微米，更为理想的是小于1.3微米，甚至可以小于1.25微米。这些厚度是可以防止衬底发生热裂的典型数值。尽管可以采用任何合适的厚度，但聚合物层的厚度最好是在5000埃到10000埃之间。尽管衬底可以用任何一种便利的姿态进行布置，但已经发现将衬底以这样的状态进行布置是特别有利的聚合物面朝上、并由位于衬底下方的热源进行加热的。由于处理室的内表面会进行反射，所以聚合物层根本谈不上不能被辐射线照射到，而且衬底自身也可以穿透过至少部分辐射波谱。根据本专利技术的其它方面，本文提供了一种实施上述方法的设备，该设备包括在衬底上淀积一个聚合物层的装置，以及一个在衬底被淀积其它层之前、在缺氧环境中对其进行加热的装置。根据本方面的其它方面，本文提供了一种实施上述方法的设备，该设备包括(a)一个处理室，其带有将含硅化合物和其它含过氧键的化合物导入到该处理室的装置，以及一个用于支撑衬底的拖盘装置；以及(b)一个处理室，其具有在衬底被淀积其它层之前、在缺氧环境中对其进行加热的装置。(a)步骤和(b)步骤中的处理室可以是同一个也可以是不同的。在一个优选实施例中，设备还包括一个用于维持非超饱和环境的装置，从而最好使环境的压力低于大气压力。设备上还设置了用于进行加热的辐射装置。该辐射元件包括一个工作在热辐射波段的红外加热元件。虽然上文对本专利技术进行了限定，但可以理解本专利技术的范围也包括由上述提出的、或在下文的描述中提到的所有技术特征创造性结合在一起的情况。本专利技术可以有多种实施方式，下面将参照附图举例来描述几个具体的实施例。在附图中附图说明图1中的图线分别表示在完成薄膜淀积后、用本专利技术的处理方法处理后、以及处理后放置在外界大气中9昼夜后三种情况下，FTIR吸收率与波数的关系；图2表示了一个衬底上具有7000埃厚的淀积层的8英寸晶片在真空条件下进行3分钟热处理后，其介电常数随时间的变化关系；图3通过几种在450度温度下进行了不同处理后的6英寸晶片和8英寸晶片，来对比表示衬底聚合淀积层厚度对电容值变化的影响。图4表示了对一块在450摄氏度下加热处理一分钟的6英寸晶片，衬底聚合淀积层厚度对电容量变化的影响；图5表示了对一块在450摄氏度下处理三分钟的6英寸晶片，衬底聚合淀积层厚度与电容量变化的关系；图6表示了对一块在450摄氏度下处理一分钟的8英寸晶片，衬底淀积层厚度对电容值变化的影响；图7是一块8英寸晶片在450摄氏度下加热处理了三分钟后，衬底淀积层厚度对电容量变化的影响；图8表示了灯泡的辐射能量和波长、温度的关系；图9表示了灯泡的峰值波长和灯丝温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理半导体衬底的方法，其包括如下的步骤：（ａ）在衬底上淀积一层聚合物；以及（ｂ）在淀积其它另外层之前，将衬底在缺氧环境中进行加热，以除去聚合物中的大部分氢氧键，并基本固化该聚合物淀积层。

【技术特征摘要】
GB 1998-5-21 9810917.61． 一种用于处理半导体衬底的方法，其包括如下的步骤(a)在衬底上淀积一层聚合物；以及(b)在淀积其它另外层之前，将衬底在缺氧环境中进行加热，以除去聚合物中的大部分氢氧键，并基本固化该聚合物淀积层。2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于该方法还包括在进行步骤(a)之前将衬底放置到一个处理室中的步骤，其中反应剂以气态或蒸汽状态被导入到处理室中。3．一种用于对半导体衬底进行处理的方法，其包括如下的步骤(a)将衬底放置在一个腔室中；(b)将含硅化合物和其它含有过氧根离子的化合物以气态或蒸汽状态导入到腔室中，并使含硅化合物和其它化合物发生反应，从而在所说衬底上生成一个聚合物层；以及(c)在淀积其它另外层之前，先将衬底在缺氧环境中进行加热，以除去聚合物中的大部分氢氧键，并基本固化该聚合物淀积层。4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于其中的含硅化合物是一种硅烷或硅氧烷。5．根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中的含硅化合物是一种甲基硅烷。6．根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于氢氧键是以水分的形式被除去的。7．根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于加热通过热辐射装置来完成的。8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述热辐射装置包括一个工作在热辐射谱内的红外元件。9．根据上述权利要求之一所述的方法，其特征在于进行加热的最大温度大于或等于400摄氏度。10．根据上述权...

【专利技术属性】
技术研发人员：克努特比克曼，盖伊帕特里克塔克，
申请(专利权)人：特利康技术有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]