专利名称：晶圆的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆的形成方法。
背景技术：
随着科技的进步，半导体电子产品已经应用到社会生活的各个领域，而这些半导体电子产品都具有是在晶圆上制作而成，由此可见，晶圆在当今生活中具有非常显著的作用。在晶圆的形成过程中，退火是一个不可缺少的步骤，用于消除晶圆内部的晶格缺陷和内应力。请参考图1，现有技术的晶圆的形成方法，包括步骤S101，将多片晶圆放置在晶舟上；步骤S103，将所述晶舟放置到退火装置内；步骤S105，对所述晶圆进行退火处理。然而，采用现有技术退火处理的晶圆的质量较差，使得后续在晶圆上形成其他功能层，例如光刻胶层，发生错位，影响形成的半导体器件的性能。更多关于晶圆的形成方法请参考公开号为“US20000588396”的美国专利。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种晶圆质量好的晶圆的形成方法。为解决上述问题，本发明提供了一种晶圆的形成方法，包括提供晶舟，将多片晶圆放置在所述晶舟上；将放置有所述晶圆的晶舟放置到退火装置内；动态地调整退火装置的升温速率，在达到退火温度后对所述晶圆进行退火处理。可选地，所述动态地调整退火装置的升温速率包括当退火装置的温度为 7500C -1000°C时，所述退火装置的升温速率小于等于7°C /min ；当退火装置的温度为 IOOO0C -1100°C时，所述退火装置的升温速率小于等于；TC /min;当退火装置的温度为 IlOO0C -1150°C时，所述退火装置的升温速率小于等于2°C /min ；当退火装置的温度为 1150°C -1200°C时，所述退火装置的升温速率小于等于0. 50C /min。可选地，所述退火温度为1150°C -1200°C，退火气体采用氩气或氮气，退火处理的时间大于0.5小时。可选地，采用的所述晶舟包括至少3个支撑部件，每个所述支撑部件内形成有多个相互平行且等距的晶圆槽，所述晶圆放置于晶圆槽内。可选地，相邻的所述晶圆槽之间的距离大于6. 35mm。可选地，所述相邻两个晶圆槽之间的距离为7mm 9mm。可选地，所述晶圆槽的下表面与晶圆的接触面的面积大于2cm2。可选地，所述退火装置的升温速率通过调整所述退火装置的功率来实现。可选地，所述退火装置为炉管。
与现有技术相比，本发明的实施例具有以下优点本发明的实施例动态地调整退火装置的升温速率，从宏观上看，晶圆边缘处的温度和晶圆中心处的温度相差不大，避免了晶圆边缘处发生软化导致晶圆的变形；从微观上看，晶圆边缘处的升温速率与晶圆中心处的升温速率相差不大，晶圆各处的应力分布较为均勻，晶圆内部的晶格不易发生滑移(slip)或错位(dislocation)，最终形成的晶圆的质量好。进一步的，本发明的实施例通过对晶舟的结构进行改进，增大了相邻的晶圆槽之间的距离(Pitch)，相邻两个晶圆之间的空隙增大，退火装置的热量更易辐射到晶圆中心处，使得晶圆边缘处的温度与晶圆中心处的温度、升温速率更加趋于一致，晶圆不易发生变形，进一步的改善了形成的晶圆的质量。更进一步的，所述晶圆槽下表面与晶圆的接触面的面积的大小，同与晶圆槽下表面相接触处的晶圆的应力大小有关，本发明的实施例增加了晶圆槽下表面与晶圆之间的接触面积，使得与晶圆槽下表面相接触处的晶圆的应力变小，晶圆各处的应力更加趋于一致， 使得晶圆内部的晶格不易发生滑移(slip)或错位(dislocation)，提高了晶圆的质量。
图1是现有技术的晶圆的形成方法的流程示意图；图2是本发明的实施例的晶圆的形成方法的流程示意图；图3是本发明的实施例的晶舟的剖面结构示意图；图4是本发明的实施例中将晶圆放置到晶舟后的剖面结构示意图；图5是本发明的一个实施例的放置有晶圆的晶舟的俯视示意图；图6是本发明的另一实施例的放置有晶圆的晶舟的俯视示意图。
具体实施例方式正如背景技术所述，现有技术的晶圆的形成方法，形成的晶圆的质量差，造成形成在所述晶圆上的半导体器件的性能差。本发明实施例的发明人经过研究后发现，现有技术形成的晶圆的质量差，主要体现在宏观和微观两个方面宏观上，晶圆在退火处理时，晶圆边缘的温度上升更快，晶圆边缘的温度高于晶圆中心的温度，导致处于边缘处的晶圆发生软化，因此，在重力作用下，中心处的晶圆向下滑动，导致晶圆发生变形，晶圆的质量变差；微观上，晶圆在退火处理时，晶圆边缘处的温度上升的速率高于晶圆中心处的温度上升的速率，由于晶圆各处的温度上升不均勻，导致晶圆各处的应力分布不均勻，从而使得晶圆内部的晶格发生滑移(slip)或错位(dislocation)，影响晶圆的质量。经过进一步研究，本发明实施例的发明人发现，可以从如下几个方面着手，改善晶圆的质量。一是缩小晶圆边缘处的温度和晶圆中心处的温度、以及温度上升速率之差；二是改善晶圆边缘处和晶圆中心处的应力分布。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。请参考图2，本发明实施例的发明人提供了一种晶圆的形成方法，包括步骤S201，提供晶舟，将多片晶圆放置在所述晶舟上；步骤S203，将放置有所述晶圆的晶舟放置到退火装置内；步骤S203，动态地调整所述退火装置的升温速率，在达到退火温度后对所述晶圆进行退火处理。首先，提供晶舟，将多片晶圆放置在晶舟上。请参考图3，所述晶舟包括至少3个支撑部件(Rod) 300、每个所述支撑部件300内有多个相互平行且等距的晶圆槽301。在本发明的实施例中，所述晶舟的材料为SiC。本发明实施例的发明人经过研究后发现，现有技术的相邻两个晶圆槽301之间的距离(pitch) 307过小，会使得后续放置在晶舟中的晶圆过于密集，导致后续工艺中热量不易辐射到晶圆中心处，形成的晶圆的质量差。在本发明的实施例中，发明人对晶舟的结构进行了调整，增大了相邻两个晶圆槽 301之间的距离307。当相邻两个晶圆槽301之间的距离307大于6. 35mm时，尤其是所述相邻两个晶圆槽301之间的距离307为7mm 9mm时，后续工艺中热量较易辐射到晶圆305 中心处，且晶舟300上放置的晶圆数目较多。请参考图4，将多个晶圆305放置于本发明实施例的晶舟中。由于本发明实施例的晶舟相邻两个晶圆槽301之间的距离307大，相邻两个晶圆 305之间的空隙增大，后续退火升温时的热量更加容易辐射到每个晶圆305中心处，使每个晶圆305边缘处的温度与所述每个晶圆305中心处的温度相差较小并趋于一致，晶圆305 不易发生变形。并且，每个晶圆305边缘处的升温速率与所述每个晶圆305中心处的升温速率之间的差异减小，晶圆305各处的应力的分布更加均勻，晶圆305内部的晶格不易产生滑移或错位。所述晶圆305与晶槽301的下表面接触，两者具有接触面304。经过研究，本发明实施例的发明人还发现，晶圆305与晶槽301的下表面之间的接触面积304也会影响到晶圆305的应力大小及分布。所述接触面304的面积越大，晶圆305与晶圆槽301的下表面相接触部分的晶圆305内的压力越小，分布更加均勻，晶圆305内部晶格不易滑移或错位， 形成的晶圆305的质量好。在本发明的实施例中，所述接触面304的面积大于2cm2。本发明的发明人发现，晶圆305内的压力大小及分布仅与所述晶槽301的下表面与晶圆305的接触面304的面积有关，而与所述晶槽301的下表面与晶圆305的接触面304 的形状并无关系，只要保证所述接触面的面积大于2cm2即可。具体请参考图5和图6。请参考图5，在本发明的一个实施例中，所述接触面304为圆形。请参考图6，在本发明的另一个实施例中，所述晶圆槽301的下表面与晶圆305的接触面304为长条形。其次，将放置有晶圆的晶舟放置到退火装置内。
在本发明的实施例中，所述退火装置为炉管(furnace)。所述炉管中至少包括炉体空腔，环绕所述炉体空腔的加热装置，向所述炉体空腔通入反应气体的气体装置。其中，所述炉体空腔中用于放置晶舟，所述晶舟上放置有多个晶圆。然后，动态地调整所述退火装置的升温速率，在达到退火温度后对所述晶圆进行退火处理。本发明实施例的发明人经过研究后发现，现有技术未对退火装置的升温速率作改进，退火装置的加热装置升温的太快，所述加热装置产生的热量在晶圆边缘处大量堆积，而未来得及向晶圆中心处扩散，导致晶圆内部产生应力，造成晶格滑移或错位。进一步的，本发明实施例的发明人发现，通过动态地调整退火装置的升温速率，随着退火装置的温度的增加，降低退火装置的升温速率，使所述退火装置的加热装置产生的热量有充分的时间由晶圆边缘处向晶圆中心处扩散，降低晶圆内部的应力，减小晶格滑移或错位。在本发明的实施例中，所述晶圆的退火温度为1150°C -1200°C，当将放置有晶圆的晶舟放入到退火装置后，对所述退火装置进行升温以使所述退火装置的温度达到退火温度。所述升温过程中需要动态地调整退火装置的升温速率，具体地步骤当退火装置的温度为750°C -1000°C时，所述退火装置的升温速率小于等于7°C /min ；当退火装置的温度为1000°C -1100°C时，所述退火装置的升温速率小于等于3°C /min ；当退火装置的温度为1100°C -1150°C时，所述退火装置的升温速率小于等于2°C /min ；当退火装置的温度为 1150°C -1200°C时，所述退火装置的升温速率小于等于0. 50C /min。具体地，所述退火装置的升温速率可以通过调整退火装置的功率来实现。在本发明的实施例中，所述晶圆退火时采用的气体为氮气、氩气等惰性气体中的一种，退火处理的时间通常大于0. 5小时。上述步骤完成之后，形成的晶圆的质量好，不易发生变形，且晶圆内部的晶格不易滑移或错位，在发明实施例的晶圆表面形成其他功能层，例如光刻胶层时，不会产生错位， 后续形成的半导体器件的性能好。综上，本发明的实施例动态地调整退火装置的升温速率，从宏观上看，晶圆边缘处的温度和晶圆中心处的温度相差不大，避免了晶圆边缘处发生软化导致晶圆的变形；从微观上看，晶圆边缘处的升温速率与晶圆中心处的升温速率相差不大，晶圆各处的应力分布较为均勻，晶圆内部的晶格不易发生滑移(slip)或错位(dislocation)，最终形成的晶圆的质量好。进一步的，本发明的实施例通过对晶舟的结构进行了改进，增大了相邻的晶圆槽之间的距离(Pitch)，相邻两个晶圆之间的空隙增大，退火装置的热量更易辐射到晶圆中心处，使得晶圆边缘处的温度与晶圆中心处的温度、升温速率更加趋于一致，晶圆不易发生变形，进一步的改善了形成的晶圆的质量。更进一步的，所述晶圆槽下表面与晶圆的接触面的面积的大小，同与晶圆槽下表面相接触处的晶圆的应力大小有关，本发明的实施例增加了晶圆槽下表面与晶圆之间的接触面积，使得与晶圆槽下表面相接触处的晶圆的应力变小，晶圆各处的应力更加趋于一致， 使得晶圆内部的晶格不易发生滑移(slip)或错位(dislocation)，提高了晶圆的质量。本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
权利要求
1.一种晶圆的形成方法，其特征在于，包括提供晶舟，将多片晶圆放置在所述晶舟上；将放置有所述晶圆的晶舟放置到退火装置内；动态地调整所述退火装置的升温速率，在达到退火温度后对所述晶圆进行退火处理。
2.如权利要求1所述的晶圆的形成方法，其特征在于，所述动态地调整退火装置的升温速率包括当退火装置的温度为750°C -1000°C时，所述退火装置的升温速率小于等于7°C /min ；当退火装置的温度为1000°C -1100°C时，所述退火装置的升温速率小于等于；TC /min;当退火装置的温度为1100°C _1150°C时，所述退火装置的升温速率小于等于2°C /min ；当退火装置的温度为1150°C -1200°C时，所述退火装置的升温速率小于等于 0. 5°C /min。
3.如权利要求1或2所述的晶圆的形成方法，其特征在于，所述退火温度为 1150°C -1200°C，退火气体采用氩气或氮气，退火处理的时间大于0. 5小时。
4.如权利要求1或2所述的晶圆的形成方法，其特征在于，采用的所述晶舟包括至少 3个支撑部件，每个所述支撑部件内形成有多个相互平行且等距的晶圆槽，所述晶圆放置于晶圆槽内。
5.如权利要求4所述的晶圆的形成方法，其特征在于，相邻的所述晶圆槽之间的距离大于 6. 35mm0
6.如权利要求4所述的晶圆的形成方法，其特征在于，所述相邻两个晶圆槽之间的距离为7mm 9mmο
7.如权利要求4所述的晶圆的形成方法，其特征在于，所述晶圆槽的下表面与晶圆的接触面的面积大于2cm2。
8.如权利要求1所述的晶圆的形成方法，其特征在于，所述退火装置的升温速率通过调整所述退火装置的功率来实现。
9.如权利要求1所述的晶圆的形成方法，其特征在于，所述退火装置为炉管。
全文摘要
本发明的实施例提供了一种晶圆的形成方法，包括提供晶舟，将多片晶圆放置在所述晶舟上；将放置有所述晶圆的晶舟放置到退火装置内；动态地调整所述退火装置的升温速率，在达到退火温度后对所述晶圆进行退火处理。采用本发明实施例的方法，形成的晶圆的质量好，不易产生变形，且晶圆内部的晶格不易发生滑移或错位。
文档编号H01L21/324GK102263028SQ20111024763
公开日2011年11月30日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者王硕, 许忠义 申请人:上海宏力半导体制造有限公司