优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法技术

本发明专利技术提供一种优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法，包括如下步骤：S1、将外延片与纯硅片以及器件晶圆与逻辑电路晶圆进行键合工艺，形成一片晶圆；S2、通过采用机械研磨方式，将外延片或逻辑晶圆的背面研磨至13

【技术实现步骤摘要】
优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，特别涉及一种优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法。

技术介绍

[0002]随着半导体制造工艺的发展，图像传感器工艺由前照式发展为背照式；背照式工艺采用两个硅片(器件晶圆、逻辑电路晶圆)键合的技术，目前，背照式互补金属氧化物半导体图像传感器制作中的背部硅片减薄及后续处理工艺不仅需要厚度均值达到目标值，还需要控制硅晶圆表面厚度偏差值(晶圆表面厚度偏差值＝晶圆表面最大厚度值
‑
最小厚度值)，难度较大，并且目前技术处理的步骤繁琐，需要先通过机械研磨的方法进行减薄，减薄后采用第一次湿法刻蚀，再通过化学机械抛光技术(CMP)磨平，磨平后采用第二次湿法刻蚀，整体步骤复杂，浪费时间成本。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法，通过机械研磨以及湿法刻蚀，两步处理解决硅减薄工艺中硅表面凹凸不平而导致图像传感器成像质量不高的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0005]本专利技术提供的优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法，包括如下步骤：
[0006]S1、将外延片与纯硅片以及器件晶圆与逻辑晶圆进行键合工艺，形成一片晶圆；
[0007]S2、通过采用机械研磨方式，将外延片或逻辑晶圆的背面研磨至13
‑
15μm之间并且晶圆总厚度范围至少为2～3μm，通过第一次调整研磨参数以及调整研磨设备内部非接触测量厚度补偿值，使晶圆的厚度呈中间薄，两边厚的状态；
[0008]S3、通过第二次调整硅片转速、刻蚀反应时间、喷射刻蚀液位置与流量参数，使晶圆刻蚀反应速率达到中间最慢，边缘快的状态，刻蚀液将外延片刻蚀到P型外延层，最终得到晶圆的总厚度范围在0.05～0.1μm。
[0009]优选地，第一次调整研磨转速为2000～4000rpm/min、研磨盘转速为100～500rpm/min、调整流量参数为100～500ml/min、调整研磨设备内部非接触测量厚度补偿值为0.8～1.2μm，第二次调整硅片转速为500～2000rmp/min、刻蚀反应时间为100～300s、调整流量参数为600～1500ml/min、调整机台喷射刻蚀液位置为11～55mm。
[0010]优选地，外延片为8寸外延片。
[0011]优选地，刻蚀液为氢氟酸、硝酸与醋酸的混合液，且配比浓度为1:3:4，温度为20℃～30℃。
[0012]本专利技术能够取得如下技术效果：通过将晶圆总体厚度做到指定形状，能够使背部外延片或逻辑晶圆厚度达到目标值，最主要是可有效控制晶圆表面厚度范围在0.05～0.1μm。
附图说明
[0013]图1是根据本专利技术实施例提供的优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法的流程图。
[0014]图2是根据本专利技术实施例提供的机械研磨晶圆的总体厚度范围图。
[0015]图3是根据本专利技术实施例提供的刻蚀液刻蚀晶圆的总体厚度范围图。
具体实施方式
[0016]在下文中，将参考附图描述本专利技术的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
[0017]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，而不构成对本专利技术的限制。
[0018]图1示出了本专利技术实施例提供的优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法的流程。
[0019]如图1所示，本专利技术实施例提供一种优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法，包括如下步骤：
[0020]步骤S1、将外延片与纯硅片以及器件晶圆与逻辑晶圆进行键合工艺；
[0021]步骤S2、通过采用机械研磨的方式，将外延片的平均厚度研磨在13
‑
15μm之间并且外延片的表面晶圆总厚度范围至少为2～3μm，通过第一次调整研磨转速与流量参数使晶圆的厚度呈“V”型。
[0022]第一次调整研磨转速为2000～4000rpm/min、研磨盘转速为100～500rpm/min、调整流量参数为100～500ml/min、调整研磨设备内部非接触测量厚度补偿值为0.8～1.2μm。
[0023]通过晶圆最终的目标值计算机械研磨最终剩余厚度，机械研磨最终剩余厚度＝晶圆最终厚度+(10um
±
1um)，如：晶圆最终厚度4um，机械研磨最终剩余厚度＝4+(10um
±
1um)，采用机械研磨方式，将外延片或逻辑晶圆背面研磨至13
‑
15μm之间。
[0024]步骤S3、通过第二次调整硅片转速、刻蚀反应时间、喷射刻蚀液位置与流量参数，使刻蚀液将外延片中的硅片刻蚀到P型外延层，刻蚀液最终将刻蚀1
‑
2μm的外延层，最终得到晶圆总厚度范围达到最优状态(晶圆总厚度范围0.05
‑
0.1μm)。
[0025]晶圆边缘刻蚀反应速率普遍偏快，导致边缘厚度偏薄，会使晶圆表面总厚度范围(TTV参数)变大，为了使晶圆总厚度范围(TTV参数)达到最优状态，通过一次机械研磨厚度呈中间薄，两边厚的“V”型以及二次刻蚀反应速率达到中间厚，两边薄的“^”型，使最终厚度达到理想的均匀平整的水平状态“一”型，最终晶圆表面厚度范围可达到在0.05～0.1μm。
[0026]第二次调整硅片转速为500～2000rmp、调整流量参数为600～1500ml/min、刻蚀反应时间为100～300s、调整机台喷射刻蚀液位置11～55mm。外延片或逻辑晶圆尺寸为8寸，外延层厚度不限，刻蚀液为氢氟酸、硝酸与醋酸的混合液，配比浓度为1:3:4，温度为25
±
5℃，如混合液的温度未在此区间内，会使刻蚀液刻蚀速率不稳定，导致刻蚀反应时间不受控制，致使晶圆表面厚度范围无法达到0.05～0.1um内。
[0027]调整机台设定喷射刻蚀液位置，依据第一次机械研磨厚度测量值计算机台设定喷射刻蚀液的位置，首先找到晶圆机械研磨厚度最低点对应X轴坐标(厚度测量设定Y轴坐标
为0)，计算晶圆喷射实际位置＝厚度最低点对应X轴坐标+(30mm
±
20mm)，由于机台设定位置与晶圆实际位置存在差异，机台设定位置需要通过晶圆实际位置进行计算，机台设定喷射刻蚀液位置＝晶圆喷射实际位置*1.1，举例说明，研磨厚度最低点X轴坐标为0，晶圆喷射实际位置为10mm～50mm,机台设定喷射刻蚀液位置为11mm～55mm。
[0028]图2示出了本专利技术实施例提供的机械研磨晶圆的总体厚度范围。
[0029]如图2所示，其中以X轴方向为测量依据，当X＝0时，为晶圆圆心，当X＝
±
100时，为晶圆边缘；通过第一次调整研磨转速与流量参数使晶圆的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种优化湿法腐蚀后晶圆表面厚度范围方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将外延片与纯硅片以及器件晶圆与逻辑晶圆进行键合工艺，形成一片晶圆；S2、通过采用机械研磨方式，将所述外延片或所述逻辑晶圆的背面研磨至13
‑
15μm之间并且所述晶圆总厚度范围至少为2～3μm，通过第一次调整研磨参数以及调整研磨设备内部非接触测量厚度补偿值，使所述晶圆的厚度呈中间薄，两边厚的状态；S3、通过第二次调整硅片转速、刻蚀反应时间、喷射刻蚀液位置与流量参数，使所述晶圆刻蚀反应速率达到中间最慢，边缘快的状态，刻蚀液将所述外延片刻蚀到P型外延层，最终得到所述晶圆的总厚度范围在0.05～0.1μm。2.如权利要求1所述的优化湿法腐蚀后晶圆表面厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜舫，叶武阳，方小磊，李闯，孙萱，
申请(专利权)人：长春长光圆辰微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：