用于抛光半导体衬底的边缘的设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于化学地和机械地抛光半导体衬底的边缘的设备，所述半导体衬底包括由基于离子注入步骤、结合步骤以及分离步骤的诸如Ｓｍａｒｔ－ＣｕｔＴＭ的层转移工艺所产生的、在所述衬底的外围区域中的突出的残留形貌。为了能除去该台阶状区域，所述设备包括抛光垫，其中所述抛光垫被布置和构造成使得在与衬底保持器的表面垂直的平面中的所述抛光垫的横截面是弯曲的。本发明专利技术还涉及用于所述设备的垫保持器和用于抛光包括突出的残留形貌的半导体衬底的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于抛光半导体衬底的边缘的设备、用于这种设备的抛光垫以及 用于再生包括突出的残留形貌(topography)的半导体衬底的表面的方法，其中所述半导 体衬底包括在所述衬底的外围区域中由包括离子注入步骤的层转移所产生的突出的残留 形貌。
技术介绍
图l所示的所谓的Smart 0^"(智能剥离)工艺提供了高质量的绝缘体上硅 (SOI)衬底。在该工艺期间，称为操作衬底(handle substrate) 101和供体衬底(donor substrate) 103的两个衬底，通常是硅片，经历一定数量的工序步骤以将具有给定厚度的 供体衬底103的层转移到操作衬底101之上。在该工艺期间，通常在供体衬底103上生成 氧化层105(例如通过热氧化作用或氧化物的沉积作用)以稍后形成SOI结构的氧化埋层 (BOX)，并且应用离子注入步骤以形成限定待转移的层的预定分裂区域107。随后，源衬底 103特别是经粘接而利用范德瓦耳斯力附接到操作衬底101，以得到源-操作化合物109。 在机械和/或热处理时，半导体层111和氧化埋层113 —起在预定分裂区域107发生分离， 以使该两个层转移到操作衬底101之上而获得所希望的绝缘体上硅结构115。 供体衬底101的剩余部分117，也称为底片，能作为新的供体衬底或操作衬底在 Smart Cut 式工艺中再循环并且再使用。该Smart Cut 式SOI制造工艺由于再循环工艺 而具有重大经济效益。实际上，该工艺提供了对于诸如硅片的原料的最优化利用。 如图1所示，底片具有在边缘区域中呈现突出的残留物119a和119b的特征形貌， 该特征形貌与由于初始的晶片103和/或101的边缘的形状而没有发生层转移的区域相对 应。突出的区域119a和119b实际上属于在横截面中所见为一个基本上环形的残留物。突 出的残留物119a和119b之间的底片117的表面具有第一内部区域121，在该第一内部区 域121上发生分离以提供操作衬底109上的转移层lll，并且该第一内部区域121具有相 当粗糙的表面，与标准硅片的1-3 A比较，具有由AFM测量的接近于60-70 A咖S的粗糙度 值。具有突出的残留物119a和119b的剩余部分117的边缘实际上具有斜面形状并且还包 括从内部区域121所见为台阶状的结构123，该台阶状的结构123包括氧化埋层125的剩余 部分和在离子注入的预定分裂区域129的剩余部分之上的非转移硅127。底片117的边缘 131和背部133由此也被氧化物覆盖。 底片117的台阶123通常具有大约1. 000-10. 000 A的硅和100-10. 000 A的二氧 化硅的厚度，并且具有l-2mm量级的沿横向的宽度w。 在将底片117作为供体衬底103或操作衬底101再使用之前，需要除去突出的残 留形貌119a和119b。例如从EP1156531A1和US7，402，520B2已知这样做的方法。通常，下 列工艺用于除去突出的残留形貌再生工艺以脱氧步骤开始，以除去剩余部分117的边缘 上的突出的残留形貌的顶部上的以及剩余部分117的侧部131和背部133上的氧化层125。 例如能利用高频浴实现脱氧，其中酸消耗氧化层125、 131以及133。随后，执行衬底1的边缘区域的第一抛光步骤以至少部分除去突出的硅部分127和注入残留物。然后执行双侧 抛光(DSP)步骤以改善内部区域121的表面粗糙度而且进一步沿突出的残留形貌119a和 119b的方向除去台阶123。在DSP工艺期间，除去了大约10iim(衬底的每一侧上5iim)的 衬底。最后，为在剩余部分117的前表面上获得适当的表面粗糙度，执行化学机械抛光步骤 (CMP)。 突出的硅部分119a和119b的去除实际上不能用CMP工艺来执行，就这种高材料 去除而言，再生衬底的几何形状会退化。使用DSP，能保持所希望的几何性质，这是因为晶片 经受浮式抛光。实际上，在DSP的情况下，晶片浮在两个抛光垫之间，而在CMP的情况下，晶 片在背部固定到支架，这在抛光期间可能导致机械约束并且从而导致平面度退化。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改良的再生工艺和执行所述改良的再生工艺的设备， 以使具有大量材料去除的双侧抛光步骤不再使用。 使用用于抛光半导体衬底的边缘的设备来实现此目的，所述半导体衬底的边缘包 括在所述衬底的外围区域中的突出的残留形貌，该突出的残留形貌由基于离子注入步骤、 结合步骤以及分离步骤的、特别是根据Smart-Cut 式工艺的转移工艺所产生。根据本专利技术 的所述设备包括抛光垫和用于容纳所述半导体衬底的衬底保持器，其中所述抛光垫被布置 并且构造为使得在与所述衬底保持器的表面垂直的平面中的所述抛光垫的横截面是弯曲 的。 所述弯曲的横截面具有的优点在于所述突出的残留形貌能在其整个径向延伸范 围内被除去，以使如现有技术中使用的双侧抛光步骤不再是必需的。这具有的独特优点在 于，由于使用根据本专利技术的所述设备，因此能执行与已知的应用DSP的工艺相比消耗更少 材料的抛光工艺。同时，利用弯曲的垫的抛光具有的进一步优点在于，能选择横截面使得特 别是所述边缘区域中的、所述衬底的几何形状能保持不变，这意味着在再使用所述衬底的 情况下，由重复利用的衬底制得的产品的质量保持稳定。因而再生工艺能更快地并且以更 低的成本执行。 事实上，因为所述抛光垫的横截面在与所述衬底保持器的表面垂直的平面中是弯 曲的，所以所述抛光垫的横截面相对于定位在所述衬底保持器上的所述衬底的表面也是弯 曲的。关于此点，所述弯曲的表面朝向所述衬底保持器布置，从而当定位在所述衬底保持器 上时面向衬底。在一个优选实施方式中，与所述衬底保持器的表面垂直的所述平面由所述 衬底保持器的法线(因此由定位在所述衬底保持器上的衬底的法线)以及定位在所述衬底 保持器上的所述衬底的径向所限定。 优选地，所述抛光垫能附接到垫保持器，所述垫保持器布置并构造成使得在与所 述衬底保持器的表面垂直的平面中的所述垫保持器的横截面是弯曲的。通过提供所述弯曲 的垫保持器，可适用任何适当的(例如柔性的)抛光垫，使得其抛光侧根据本专利技术而弯曲。 根据优选实施方式，所述抛光垫和/或所述垫保持器的横截面可包括凹形部分。 因而，所述抛光垫或所述垫保持器具有在面向所述衬底保持器的侧部上向内弯曲的表面。 关于此点，进一步优选地所述凹形与所述半导体衬底的所希望的最终形状相对应，特别是 与不具有突出的形貌的边缘区的最终形状相对应，所述最终形状保持所述衬底的最初几何形状，从而具有斜面边缘区域。此特殊形状具有的优点在于，通常与所述衬底的外围边缘 处的台阶状冠部相对应的突出部分能在一个步骤中被完全除去，并且甚至仅用沿一个方向 (竖直或倾斜)的一个平移运动就能被完全除去，并且能通过所述垫/所述保持器或所述衬 底保持器来完成所述突出部分的完全除去。因而，仅在技术上还易于实现的一个步骤中就 能去除不需要的突出区域，而且同时能保持所述衬底的最初几何形状。通过连续的弯曲或 相续直线能获得所述凹形。 根据优选实施方式，所述抛光垫和/或所述垫保持器的横截面能具有至少一个凸 形部分。所述凸形具有能实现局部抛光的优点。因而，通过编程设计所述抛光垫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于抛光半导体衬底的边缘的设备，所述半导体衬底包括由基于离子注入步骤、结合步骤以及分离步骤的层转移工艺所产生的、在所述衬底的外围区域中的突出的残留形貌，所述设备包括：用于容纳所述半导体衬底的衬底保持器，和抛光垫，其中，所述抛光垫被布置并且构造成使得在与所述衬底保持器的表面垂直的平面中的所述抛光垫的横截面是弯曲的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：沃尔特施瓦岑贝格，塞巴斯蒂安凯尔迪勒，阿齐兹哈拉米艾蒂里斯，
申请(专利权)人：硅绝缘体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]