一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法技术

本发明专利技术属于硅片加工领域，公开了一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法。首先，在目标热处理晶硅片下方增加垫片，然后在硅片四周均放置辅助片。所述垫片或辅助片均为下述材料中的一种或多种组合：多晶硅片；单晶硅片；非晶碳化硅薄片；以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；等等。本发明专利技术采用垫片和辅助片相结合，从目标热处理晶硅片的角度直接改善其热能分布，减小硅片不同区域间的温度差异，从而达到消除硅片因温度不均匀诱发应力导致缺陷的目的。温度不均匀诱发应力导致缺陷的目的。温度不均匀诱发应力导致缺陷的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法


[0001]本专利技术属于硅片加工领域，尤其涉及一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法。

技术介绍

[0002]快速热处理（Rapid Thermal Processing，RTP）包括快速热退火（RTA）、快速热氮化（RTN）、快速热氧化（RTO）和快速热扩散（RTD）。RTP是半导体电子和光伏加工工艺中的一种常规技术手段，是在工作腔中采用热辐射方法将晶圆快速加热至设定温度（1000K~1500K左右），热处理时间通常小于1~2分钟，RTP设备可快速升至目标温度，并快速冷却，通常升降温的速度为20~250℃/s。
[0003]RTP工艺处理对象为晶硅片，而在快速升、降温过程中，由于硅片不同部位升降温速率差异而导致的热应力会带来位错缺陷的致命问题。尤其是硅片边缘，由于和工作气体相接触，存在对流、辐射等热传导途径，与硅片中心区域存在温度梯度，诱发应力产生位错缺陷。因此尽可能改善硅片在腔内的温度均匀性是关键。目前解决思路可以分为三大方向，一是结合辐照源与腔体结构的空间设计；二是优化和稳定工作气体的气流道；三是硅片支撑结构和材料；即从热传导的三种形式去改进。
[0004]专利CN 202011295994.6 中，使用氮化硅承托晶圆的边缘，选用冷却单元对工作腔进行降温时，载片台的温度下降更快从而减小载片台与工作腔中其他气体空间的温度差，避免在快速热退火过程中，晶圆边缘由于过热产生热膨胀使得晶圆整体呈现下凹形变的问题。该专利技术在一定程度上可缓解晶圆热处理中遇到的温度不均匀性问题，然而冷却系统仅提供在边缘载片台温度过高时才能起到作用，而当边缘载片台温度低于晶圆中心时，冷却系统会恶化温度不均匀性。
[0005]专利CN 202010884966.1给出了一种精确有效的快速热退火预热与温度补偿系统，可以准确得知晶圆中心位置与承载台边缘位置的温度差，然后通过温度差控制预热灯源和加热线圈的开关或功率大小。另外使用加热线圈和反光板进行辅助，实现反应室的温度均衡。但是该专利技术需要采用大量测温装置用来监控晶圆在热处理过程中的实时温度，随着晶圆尺寸的不断增加，所需测温器也会相应增加，从而大大增加设备成本，限制了大量生产空间和晶圆尺寸。另外，由于测温器的数量较多，反光板在反射灯源发光时容易造成局部区域被遮挡从而导致背面温度分布不均。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法。本专利技术通过使用具有特殊热性能的材料 制作成一定尺寸结构的垫片，通过垫片与热处理硅片之间的相互作用，即消除了被热处理硅片与支撑结构间的热传导引起的巨大温差梯度，也缓解由于硅片边缘与反应腔中的气态环境直接接触而导致的温差梯度，垫片与目标热处理硅片采用充分接触的方式，硅片在升温过程中仍不可避免出现由温
差导致的变形时，垫片也按相同趋势去改变，起到自适应温度补偿的作用，改善因温差而导致硅片翘曲变形的程度，从而大大降低位错产生的概率。
[0007]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0008]一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法，包括如下步骤：（1）在目标热处理晶硅片下方增加垫片；所述垫片为下述材料中的一种或多种组合：多晶硅片；单晶硅片；非晶碳化硅薄片；以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀碳化硅层；以石墨薄片为基底层，双面镀非晶硅层；所述垫片的总厚度是晶硅片厚度的0.5~20倍，垫片的尺寸≥晶硅片的尺寸。
[0009]进一步地，当垫片为多晶硅片、单晶硅片或非晶碳化硅薄片时，厚度为0.05~5毫米；当垫片为以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当垫片为以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当垫片为以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当垫片为以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当垫片为以不锈钢为基底层，双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当垫片为以不锈钢为基底层，双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当垫片为以石墨薄片为基底层，双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；（2）在晶硅片四周均放置辅助片；辅助片为下述材料中的一种或多种组合：多晶硅片；单晶硅片；非晶碳化硅薄片；以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；
以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀碳化硅层；以石墨薄片为基底层，双面镀非晶硅层；所述辅助片的厚度是晶硅片厚度的1~20倍；所述辅助片根据晶硅片的尺寸和形状变化而调整，辅助片的单边宽度≥1mm。
[0010]进一步地，当辅助片为多晶硅片、单晶硅片或非晶碳化硅薄片时，厚度：0.1~5毫米；当辅助片为以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当辅助片为以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当辅助片为以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当辅助片为以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当辅助片为以不锈钢为基底层，双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当辅助片为以不锈钢为基底层，双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当辅助片为以石墨薄片为基底层，双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米。
[0011]本专利技术的有益效果为：（1）现有技术中，晶硅片下表面由于接触不同环境（托盘与反应腔气体环境）导致局部温度差异，本技术采用垫片与目标热处理晶硅片充分接触，且垫片尺寸≥晶硅片，可有效解决局部温度差异的问题。
[0012]（2）采用辅助片与晶硅片边缘直接接触，避免了晶硅片边缘与反应腔气体环境直接接触。
[0013]（3）本专利技术采用垫片和辅助片相结合，从目标热处理晶硅片的角度直接改善其热能分布，减小晶硅片不同区域间的温度差异，从而达到消除晶硅片因温度不均匀诱发应力导致缺陷的目的。
附图说明
[0014]图1为本专利技术晶硅片下方放置垫片的示意图。
[0015]图2为本专利技术晶硅片四周均放置辅助片的示意图。
[0016]图3为晶硅片使用场景下的示意图。
[0017]图4为图1的立体图。
[0018]图5是图2的立体图。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）在目标热处理晶硅片（2）下方增加垫片（1）；所述垫片（1）为下述材料中的一种或多种组合：多晶硅片；单晶硅片；非晶碳化硅薄片；以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀碳化硅层；以石墨薄片为基底层，双面镀非晶硅层；（2）在晶硅片（2）四周均放置辅助片（3）；辅助片（3）为下述材料中的一种或多种组合：多晶硅片；单晶硅片；非晶碳化硅薄片；以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层；以氧化铝薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀非晶硅层；以不锈钢为基底层，双面镀碳化硅层；以石墨薄片为基底层，双面镀非晶硅层。2.如权利要求1所述的用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述垫片（1）的总厚度是晶硅片（2）厚度的0.5~20倍，垫片（1）的尺寸≥晶硅片（2）的尺寸。3.如权利要求1或2所述的用于消除快速热处理过程中晶硅片位错缺陷的方法，其特征在于，步骤（1）中，当垫片（1）为多晶硅片、单晶硅片或非晶碳化硅薄片时，厚度为0.05~5毫米；当垫片（1）为以多晶硅片或单晶硅片为基底层，单面或双面镀碳化硅层时，单面碳化硅层厚度：0.05~1微米；当垫片（1）为以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀非晶硅层时，单面非晶硅层厚度：0.05~1微米；当垫片（1）为以氧化硅薄片为基底层，单面或双面镀碳化硅层时，单...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立功，汤佳丽，关统州，潘琦，
申请(专利权)人：常州时创能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：