调节晶圆翘曲度的方法及半导体器件与流程

1.本技术涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种调节晶圆翘曲度的方法及半导体器件。


背景技术：

2.目前，在制造半导体器件例如三维存储器时，通常在晶圆上制造完成。随着半导体器件内部结构越来越复杂，制造半导体器件所需要的膜层以及工序也越来越多，相应的，在制造半导体器件的过程中，应力成为不可绕开的问题。由于应力的存在，会导致晶圆发生翘曲变形，进而对后段制程造成影响，降低半导体器件的性能和良率。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例提出一种调节晶圆翘曲度的方法及半导体器件。
4.第一方面，本技术提供了一种调节晶圆翘曲度的方法，所述方法包括：
5.提供存在翘曲的晶圆，所述晶圆包括：形成功能结构的正面、及与所述正面相对的背面；
6.在所述晶圆的背面形成调节层；
7.根据所述晶圆在不同方向上的翘曲度，采用不同的热处理参数对所述调节层的不同区域进行高能束热处理，以调节所述调节层在不同区域的应力分布。
8.上述方案中，所述采用不同的热处理参数对所述调节层的不同区域进行高能束热处理，包括：
9.根据所述晶圆在不同方向上的翘曲度，采用不同的热处理温度和/或热处理时间对所述调节层的不同区域进行高能束热处理。
10.上述方案中，所述采用不同的热处理参数对所述调节层的不同区域进行高能束热处理，包括：
11.根据所述晶圆在不同方向上的翘曲度，在所述调节层上确定待调节区域；
12.对所述调节层的所述待调节区域进行高能束热处理，以改变所述调节层在所述待调节区域的应力分布。
13.上述方案中，所述对所述调节层的所述待调节区域进行高能束热处理，包括：
14.对所述调节层的所述待调节区域进行高能束热处理，对所述调节层的除所述待调节区域外的其它区域不进行高能束热处理。
15.上述方案中，未进行高能束热处理的调节层呈非晶态。
16.上述方案中，所述对所述调节层的所述待调节区域进行高能束热处理，包括：
17.对所述调节层的所述待调节区域进行高能束热处理，以使所述待调节区域内的调节层由非晶态转变为晶态。
18.上述方案中，所述调节层的材料包括非晶硅或非晶al2o3中的任意一种。
19.上述方案中，所述高能束热处理包括激光退火、等离子束退火或电子束退火中的
任意一种。
20.上述方案中，所述提供存在翘曲的晶圆之后，所述方法还包括：
21.获取所述晶圆的应变分布图，根据所述应变分布图，确定所述晶圆在不同方向上的翘曲度。
22.第二方面，本技术还提供了一种半导体器件，包括：
23.晶圆，所述晶圆包括：形成功能结构的正面、及与所述正面相对的背面；
24.调节层，位于所述晶圆的背面，所述调节层包括调节区域和除所述调节区域以外的其它区域；其中，所述调节区域内的调节层呈晶态，所述其它区域内的调节层呈非晶态。
25.本技术提供了一种调节晶圆翘曲度的方法及半导体器件。本技术通过在晶圆背面形成调节层，并采用不同的热处理参数对调节层的不同区域进行高能束热处理，以调节所述调节层在不同区域的应力，从而可以选择性地调节晶圆在一个方向、一个区域或多个方向的翘曲度。
附图说明
26.图1为本技术实施例提供的调节晶圆翘曲度的方法的流程示意图；
27.图2a-2f为本技术实施例提供的调节晶圆翘曲度的方法在执行过程中的晶圆剖面图；
28.图3a为本技术实施例提供的晶圆应变分布图；
29.图3b为本技术实施例提供的晶圆沿y方向的剖面示意图；
30.图3c为本技术实施例提供的调节层的待调节区域的分布示意图；
31.图3d为本技术实施例提供的调节后的晶圆沿y方向的剖面示意图；
32.图4a为本技术实施例提供的晶圆应变分布图；
33.图4b为本技术实施例提供的晶圆沿x方向的剖面示意图；
34.图4c为本技术实施例提供的调节层的待调节区域的分布示意图；
35.图4d为本技术实施例提供的调节后的晶圆沿x方向的剖面示意图；
36.图5为本技术实施例提供的调节层的待调节区域的分布示意图；
37.图6为本技术实施例提供的调节层的待调节区域的分布示意图。
38.附图标记说明：
39.101：衬底，102：介质层，103：牺牲层，104：帽盖层，105：调节层，106：保护层，1051：待调节区域。
具体实施方式
40.以下结合说明书附图及具体实施例对本技术的技术方案做进一步的详细阐述。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“深度”、“上”、“下”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.在半导体器件的制造过程中，需要在晶圆的正面进行一系列工艺处理，如掺杂处理、薄膜图案化处理、形成沟道孔等，以形成功能结构。这些工艺处理过程中随着较大应力
的产生，导致晶圆发生翘曲变形，对后段制程造成影响。例如，晶圆的翘曲变形会影响层与层之间的对准、造成图形结构畸变。更甚者，晶圆翘曲会导致叠层开裂、晶圆键合失效等，降低产品的良率。
43.在本技术中，降低晶圆翘曲度的方式可以包括晶圆热退火、晶背沉积薄膜层以及刻蚀特定的图形。其中，将晶圆整体退火消除内应力的方式，虽然能降低晶圆整体的翘曲度，但是会导致晶圆的热预算增加，影响半导体器件的性能，并且晶圆整体退火的热处理时间较长，导致制造效率降低。在晶圆背面沉积特定应力特性的薄膜层的方式，只针对晶圆各向均存在正向翘曲或负向翘曲的情况，如果晶圆在x方向存在正向翘曲和y方向存在负向翘曲，那么在晶圆背面沉积高拉应力的氮化硅膜能够降低x方向的正向翘曲但却增加了y方向的负向翘曲，无法满足晶圆在y向的翘曲度要求。在晶圆背面的薄膜层上通过刻蚀特定的图形能够单独降低晶圆在某一方向或某一区域的翘曲度，但是刻蚀特定的图形需要经过掩膜、光刻、显影、清洗等工艺，制造成本高且工艺周期长。
44.需要说明的是，本技术中提及的正向翘曲和负向翘曲，都是基于晶圆正面朝上时进行定义的。并且，所述正向翘曲和负向翘曲，是以晶圆的边缘与圆心所在的水平面的相对位置进行定义的。正向翘曲是指晶圆的边缘位于圆心所在平面之上，而形成凹形变形；负向翘曲是指晶圆的边缘位于圆心所在平面之下，而形成凸形变形。此外，所述x方向和y方向位于晶圆所在平面内且相互垂直。
45.鉴于上述问题，本技术提出一种调节晶圆翘曲度的方法。图1是本技术实施例提供的调节晶圆翘曲度的方法的流程示意图。参见图1，该方法包括以下步骤：
46.s110，提供存在翘曲的晶圆，所述晶圆包括：形成功能结构的正面、及与所述正面相对的背面。
47.本技术对晶圆的用途不做限制，该晶圆可以用于形成三维存储器，也可以用于形成其它半导体器件。需要说明的是，本步骤所述的晶圆包括已形成在其上的功能结构。例如，在三维存储器中，该功能结构可以指绝缘层和牺牲层交替层叠的堆叠结构，或可以指堆叠结构以及形成在其内部的沟道孔结构、虚设沟道孔结构、栅极隔槽等。此外，由于本技术的后续步骤是在晶圆的背面进行操作，所以该晶圆可以是在半导体器件制造过程的任意阶段获得的晶圆，也即在半导体制造过程的任意制造工艺之后均可以采用本技术的方法调节晶圆的翘曲度。
48.s120，在所述晶圆的背面形成调节层。
49.在实际应用时，晶圆的背面通常作为支撑面，不用于形成功能结构，因此，在晶圆的背面沉积调节层不会影响后续制程，也不会影响晶圆的功能。
50.本步骤中在晶圆背面形成调节层是为了后续通过对调节层的局部区域进行热处理，改变该局部区域内的调节层的应力，从而选择性地调节晶圆在一个方向或多个方向上的翘曲度。
51.为实现上述功能，调节层可以选择对温度敏感的材料，从而在对调节层的局部区域进行热处理时，该局部区域内的调节层产生较大的应力，发生较大的翘曲变形，与调节层相连的晶圆随调节层发生变形，从而改变晶圆的翘曲度。
52.本技术对调节层的材料不做限制，该材料只要满足热处理后能产生足以使调节层以及与调节层相连的晶圆变形的应力即可。
53.在一些实施例中，未进行高能束热处理的调节层的材料为非晶态材料。热处理可以使调节层从非晶态转变为晶态。微观结构上，热处理区域从长程无序结构转变成规则点阵结构，原子之间的间距或变大或变小，而使热处理区域的体积或变大或变小，热处理区域和与之相邻的未进行热处理的区域之间产生压应力或拉应力，使得调节层发生变形，与调节层相连的晶圆随调节层发生变形，从而改变了晶圆的翘曲度。
54.在一些实施例中，调节层可以为具有热处理后发生同素异构转变或产生新物相的特性的材料。由于发生同素异构转变后的结构发生变化，或者产生的新物相与原物相的晶体结构不同，而使热处理区域的体积或变大或变小，热处理区域和与之相邻的未进行热处理的区域之间产生压应力或拉应力，使得调节层发生变形，与调节层相连的晶圆随调节层发生变形，而改变了晶圆的翘曲度。
55.本技术的实施例中，优选地，调节层的材料包括非晶硅或非晶al2o3中的任意一种。非晶硅和非晶al2o3在非晶态向晶态转变的过程中伴随着较大的拉应力产生，这些拉应力使调节层、以及与调节层相连的晶圆发生变形，可用于调节晶圆的正向翘曲。并且，随热处理温度升高、热处理时间延长，经热处理后的多晶硅或多晶al2o3发生晶粒长大，晶粒间界面积变小，使体积收缩，拉应力增大，这为选择性调节晶圆的翘曲度提供了更多的实现方式。例如，对调节层的不同区域选择不同的热处理温度，以在调节层的不同区域内产生不同大小的应力，从而可对应调节晶圆不同区域的翘曲度。此外，非晶硅和非晶al2o3的薄膜沉积工艺较为成熟，可获得均匀的调节层，易于参数化控制热处理区域和热处理参数。
56.需要说明的是，本步骤中虽然对调节层的材料种类不做限制。但是，在针对性改善晶圆的翘曲度时，应根据晶圆被调节区域存在正向翘曲或负向翘曲，对应选择热处理后产生拉应力或压应力的材料。
57.此外，本技术对调节层的厚度不做限制，可根据晶圆的翘曲度选择形成适当厚度的调节层。当调节层的厚度越大，相同的热处理面积内，参与组织结构改变的材料的体积越大，产生的应力越大，使调节层和与调节层相连的晶圆的变形越大。因此，当晶圆的翘曲度较大时，可通过形成较厚的调节层，以更大程度地降低晶圆的翘曲度。此外，较厚的调节层也为调节晶圆的翘曲度提供了更多的实现方式，例如，对调节层的不同区域选择不同的热处理深度，以使一些区域内调节层沿厚度方向上全部发生结构改变，另一些区域内调节层沿厚度方向上部分发生结构改变，以在不同区域内产生不同大小的应力，选择性调节晶圆不同区域的翘曲度。
58.本技术对调节层的沉积方法不做限制，可以包括化学气相沉积(cvd、pecvd、lpcvd、hdpcvd)、原子层沉积(ald)以及物理气相沉积(pvd)等。在一具体实施方式中，采用原子层沉积工艺形成调节层，以获得更加均匀、同质、可控的调节层。
59.s130，根据所述晶圆在不同方向上的翘曲度，采用不同的热处理参数对所述调节层的不同区域进行高能束热处理，以调节所述调节层在不同区域的应力分布。
60.本步骤中所述的翘曲度既可以指晶圆在不同方向上的翘曲度值，也可以包括晶圆在不同方向上的翘曲变形分布。例如，当在一些工艺之后，可确定晶圆在x方向和y方向只会发生正向翘曲，那么根据晶圆在x方向和y方向的翘曲度，即可确定热处理区域的位置和面积、以及热处理参数等热处理策略，如此，仅通过测量晶圆在x方向和y方向的翘曲度就能确定热处理策略，可减少测量翘曲度的时间，提高调节晶圆翘曲度的效率。此外，利用晶圆在x
方向和y方向的翘曲度与热处理策略之间对应关系，建立数据库，以在获得晶圆x方向和y方向的翘曲度后，直接从数据库中调取对应的热处理区域的位置、形状、面积和热处理参数，适用于产线批量调节晶圆翘曲度。
61.但是，当不确定晶圆的翘曲类型，或晶圆发生复杂的翘曲变形时，例如晶圆产生m型翘曲变形，那么仅根据晶圆在x方向和y方向的翘曲度无法知悉晶圆在不同区域的变形方向和变形量，因此无法确定热处理策略。此时需要获取晶圆在不同方向上的翘曲变形分布，通过晶圆在不同方向上的翘曲变形分布，能更加准确地确定调节层的热处理策略。
62.本技术的一些实施例中，在提供晶圆之后，获取晶圆的应变分布图，根据应变分布图，确定晶圆在不同方向上的翘曲度。应变分布图能清楚看到晶圆不同区域的变形方向、变形量等变形情况，从而可以确定晶圆在不用方向上的翘曲变形分布和翘曲度。因此，获取晶圆的应变分布图，能更加准确的确定晶圆不同区域的热处理策略。可以理解的是，通过晶圆的应变分布图确定晶圆在不同方向上的翘曲度的方式虽是一种较优的实施方式，但本技术不以此为限，本领域技术人员可以通过现有或将有的其他手段获取晶圆在不同方向上的翘曲度，在此不再赘述。
63.高能束热处理是指将高能束定向作用在材料表面，使其产生物理、化学或相结构的改变，从而达到材料表面改性的目的。高能束的热源通常包括激光、电子束、离子束、电火花等。本技术中，高能束热处理包括激光退火、离子束退火或电子束退火中的任意一种。
64.高能束的束斑尺寸小，可对微区进行局部热处理，同时也可通过叠加扫描法进行较大面积热处理，因此热处理面积可根据需要任意调节；高能束热处理的可控性好，可任意调节热处理的温度、保温时间。本技术中，在调节层采用高能束热处理，可实现只对调节层的某一区域进行热处理，也可实现对调节层的不同区域采用不同的热处理参数，以在调节层不同区域内产生不同的应力，进而选择性地调节晶圆在一个方向、多个方向或一个区域的翘曲度。并且，高能束在材料表面上的功率密度高、作用时间极其短暂、加热速度快、冷却速度快，在调节层采用高能束热处理具有时间短，热积累少，对器件性能影响少的优点。此外，相比于刻蚀工艺形成特定图形以选择性调节晶圆不同方向的翘曲度的方式，本技术中采用高能束热处理调节层局部区域的方式，操作步骤简单、成本较低，并且操作灵活，可随时改变热处理区域的位置和面积，以于短时间内建立翘曲度与热处理区域位置、面积和热处理参数之间对应关系。
65.本技术实施例中，优选地，采用对调节层的不同区域采用不同的热处理参数进行激光退火。激光退火应用较为成熟，通过调节入射激光的光斑尺寸、能量密度、脉冲宽度和波长等参数可改变对调节层热处理深度、热处理温度、热处理时间等，从而可以对调节层的不同区域采用不同的热处理参数进行激光退火，使不同区域产生不同大小的应力，更加可控的调节晶圆的翘曲。
66.本技术实施例中，热处理参数包括但不限于热处理温度和热处理时间。在热处理使材料从非晶态转变为晶态的过程中，热处理温度和热处理时间影响结晶方式、结晶速度，而使晶化后的材料获得不同的晶粒尺寸，伴随产生不同大小的应力，能更加准确地调节晶圆在一个方向或某一区域的翘曲度。
67.此外，还需说明的是，本步骤中，根据晶圆在不同方向上的翘曲度，采用不同的热处理参数对调节层的不同区域进行高能束热处理包括多种实施方式：
68.一实施方式中，根据晶圆在不同方向上的翘曲度，对调节层中的每个区域均进行高能束热处理，其中，至少部分区域采用的热处理参数不同于除该部分区域外的其它区域的热处理参数，以使该部分区域和其它区域产生不同大小的应力，从而选择性地降低晶圆不同区域的翘曲度。所述热处理参数包括热处理温度和热处理时间。因此，可以是，至少部分区域采用的热处理时间不同于除该部分区域外的其它区域的热处理时间；或者，至少部分区域采用的热处理温度不同于除该部分区域外的其它区域的热处理温度；或者，至少部分区域采用的热处理温度和时间不同于除该区域外的其它区域的热处理温度和时间。
69.另一实施方式中，根据晶圆在不同方向上的翘曲度，在调节层的不同区域分别采用不同的热处理参数，以在每个区域内产生不同的应力，不同程度地降低晶圆每个区域的翘曲度。所述热处理参数包括热处理温度和热处理时间。因此，可以是，在调节层的不同区域采用不同的热处理温度对调节层进行高能束处理；或者，在调节层的不同区域采用不同的热处理时间对调节层进行高能束处理；或者，在调节层的不同区域采用不同的热处理温度和时间对调节层进行高能束处理。
70.另一实施方式中，根据晶圆在不同方向上的翘曲度，在所述调节层上确定待调节区域，对所述调节层的所述待调节区域进行高能束热处理，对所述调节层的除所述待调节区域外的其它区域不进行高能束处理，以单独改变所述待调节区域内的调节层的应力分布，从而降低晶圆在某一方向或某一区域的翘曲度。
71.本技术实施例中待调节区域的数量可以是一个，也可以是多个，具体可根据晶圆的翘曲度合理设置。
72.本技术实施例对不同待调节区域采用不同的热处理参数进行高能束热处理可以是在调节层上确定多个待调节区域，对多个待调节区域内的调节层采用相同的热处理参数进行高能束处理。也可以是，在所述调节层上确定多个待调节区域，对多个所述待调节区域中的至少一个待调节区域采用不同于其他待调节区域的热处理参数进行高能束热处理。还可以是，在所述调节层上确定多个待调节区域，对多个所述待调节区域分别采用不同热处理参数进行高能束热处理。
73.需要说明的是，为降低晶圆在某一方向的翘曲度，在调节层中确定待调节区域时，不仅要参考晶圆在该方向上的翘曲变形分布，也要参考晶圆在其它方向上的翘曲变形分布，以避免热处理后降低了该方向的翘曲度，但是却导致其它区域的翘曲度增加，不利于降低晶圆整体的翘曲度。在一实施例中，可以使用仿真软件确认待调节区域的位置、面积以及热处理参数。具体地，在建模后，将调节层的材料、材料特性(晶化温度、晶化前后的晶格参数等)以及热处理参数与材料特性之间的关系(如热处理温度与晶粒尺寸之间的关系等)导入仿真软件，其中，热处理参数与材料特性之间的关系可通过多次实验获得；再将晶圆在不同方向的翘曲度或晶圆的应变分布图导入至仿真软件中；以及将晶圆在一个方向、一个区域或多个方向的期望翘曲度值导入仿真软件。在将上述必要参数导入仿真软件，通过仿真软件分析可以根据上述参数获得待调节区域的位置、面积以及热处理参数。如此，先通过仿真获得待调节区域的参数和热处理参数，再实验调节这些参数，能够提高调节的可控性和调节效率，使本技术提供的调节晶圆翘曲度的方法适用于产线批量调节晶圆翘曲度。下面，结合2a-2f所对应的实施例提供的调节晶圆翘曲度的方法在执行过程中的晶圆剖面图，对本技术实施例提供的方法作进一步详细的说明。
74.首先，请参考图2a，提供在不同方向上存在翘曲的晶圆，所述晶圆包括形成功能结构的正面、及与所述正面相对的背面。
75.这里，晶圆可以是任意制程后获得的晶圆。
76.所述晶圆具体可以包括衬底101以及依次位于衬底101上的叠层结构和帽盖层104。这里，功能结构包括叠层结构和帽盖层104。
77.所述衬底101例如为半导体衬底，其可以包括至少一个单质半导体材料(例如为硅(si)衬底、锗(ge)衬底)、至少一个iii-v化合物半导体材料、至少一个ii-vi化合物半导体材料、至少一个有机半导体材料或者在本领域已知的其他半导体材料。在一实施例中，所述衬底101为硅晶圆。
78.所述叠层结构包括若干交替层叠的介质层102和牺牲层103。所述介质层102的材料包括但不限于硅氧化物、硅氮化物层、硅氮氧化物等介质材料；在一实施例中，所述介质层102为二氧化硅层(sio2)。所述牺牲层103，也可以称作伪栅极层，其材料包括但不限于硅氮化物(sin)；在后续工艺中，通过栅极隔槽去除牺牲层103，在牺牲层103的位置填充栅极金属，形成栅极层。在一实施例中，所述介质层102的材料为sio2，所述牺牲层103的材料为sin，从而形成的叠层结构可以称为no叠层。
79.进一步地，还可在所述叠层结构内形成贯穿叠层结构并延伸至衬底101的沟道孔结构，沟道孔结构用于形成垂直堆叠的存储单元串。沟道孔结构包括沿沟道孔的侧壁到中心依次形成于沟道孔侧壁的电荷存储结构、沟道层和绝缘芯。其中，沟道层的材料包括但不限于多晶硅，绝缘芯的结构包括但不限于氧化硅。电荷存储结构包括沿沟道孔的侧壁到中心依次形成于沟道孔侧壁的阻挡层、电荷存储层和隧穿层。其中，阻挡层和隧穿层的材料包括但不限于氧化硅或氮氧化硅，电荷存储层的材料包括但不限于氮化硅。
80.还可在所述叠层结构中形成贯穿叠层结构的栅极隔槽，并于栅线隔槽内填充氮化硅、氧化硅或氮氧化硅等材料形成共源极，所述栅极隔槽可将三维存储器结构分隔成独立的存储块。另外，在形成栅极隔槽后，可基于述栅极隔槽将牺牲层103刻蚀，并在牺牲层103的位置填充栅极金属，形成栅极层。
81.此外，还可在叠层结构上形成互连层，以形成存储阵列芯片。互连层包括互连金属层、形成于互连金属层之间的金属间介质层，连接互连金属层的通孔互连结构以及形成于互连金属层的键合触点。
82.在所述叠层结构上形成帽盖层104。当叠层结构上形成有互连层时，在叠层结构上形成互连层，在互连层上形成帽盖层104。这里，功能结构包括叠层结构、互连层和帽盖层104。
83.所述帽盖层104覆盖所述叠层结构，为刻蚀工艺和/或化学平坦化工艺提供辅助作用，如可作为刻蚀停止层和/或化学平坦化工艺的停止层。所述帽盖层104的材料可与介质层102的材料相同，也可不同，一实施例中，所述帽盖层104和介质层102的材料均为氧化硅，但帽盖层104的厚度大于介质层102的厚度。
84.参考图2b，将所述晶圆的背面朝上放置。
85.本技术实施例中将晶圆背面朝上放置，以便于后续形成调节层105，以及对调节层105的待调节区域进行高能束热处理。
86.参见图2c，在所述晶圆的背面形成调节层105。
87.这里，可以采用原子层沉积工艺在晶圆背面沉积调节层105。采用原子层沉积工艺获得的调节层105均匀、同质且内应力较小，以在建立晶圆翘曲变形分布与调节层105热处理策略的对应关系时，减少调节层105的不均匀度以及不均匀分布的内应力对这种对应关系的干扰。所述热处理策略包括待调节区域的位置、形状、面积和热处理参数，所述热处理参数包括热处理温度和热处理时间。
88.需要说明的是，在一些实施例中，在晶圆背面沉积调节层105的同时，也可在晶圆正面同步沉积保护层106，即同时在晶圆的背面形成调节层105，以及在晶圆背面形成保护层106。
89.所述保护层106覆盖晶圆的正面，可以保护晶圆正面的功能结构。所述保护层106的内应力很小，对晶圆的翘曲度几乎无影响。保护层106在后续调节完晶圆的翘曲度后，可采用刻蚀工艺或化学机械平坦工艺去除。帽盖层104作为刻蚀停止层或化学机械平坦停止层，能阻止去除保护层106时损伤晶圆正面的功能结构。
90.参见图2d，根据晶圆在不同方向上的翘曲度，在所述调节层105中确定待调节区域1051，并对调节层105的待调节区域1051内进行高能束热处理。
91.本技术中，通过对调节层105的待调节区域1051进行高能束热处理，以在调节层105的待调节区域1051产生较大的应力，使调节层105以及与调节层105相接的晶圆发生变形，从而选择性地调节晶圆在某一方向或某一区域的翘曲度。也即，本技术是通过调节层105的翘曲度改变而矫正晶圆的翘曲度。影响调节层105的翘曲度的因素包括调节层105的材料，调节层105的厚度，待调节区域1051的位置、形状、面积以及热处理参数。下面结合图3a-3d，图4a-4d，图5-图6说明在几种实施例中，上述影响调节层105翘曲度的因素对调节晶圆翘曲度的影响。
92.参见图3a和3b，图3a为本技术实施例提供的晶圆的应变分布图，图3b为该晶圆沿y方向的剖面示意图。所述晶圆具有沿y方向的正向翘曲，以及沿x方向的负向翘曲。对该晶圆在x方向和y方向的翘曲度测试，得到该晶圆在x方向的翘曲度为-10μm，在y方向的翘曲度为+15μm，翘曲度差值为+25μm。
93.这里以调节沿y方向的正向翘曲为例进行说明，在晶圆背面设置调节层105，所述调节层105的材料为非晶硅，非晶硅在非晶态向晶态转变的过程中伴随着较大的拉应力产生，这些拉应力使调节层105和与调节层105相连的晶圆发生变形，以调节晶圆的正向翘曲。
94.图3c为调节层中待调节区域的分布示意图。参见图3c，在调节层105内设置多个沿x方向延伸的条形待调节区域1051，多个所述条形待调节区域1051沿y方向间隔分布。
95.采用激光退火工艺对待调节区域1051进行热处理，使待调节区域1051内的非晶硅转变为多晶硅，并在待调节区域1051内产生较大的拉应力。沿y方向间隔分布的多个待调节区域1051产生的拉应力叠加，以使调节层105向远离晶圆的一侧翘曲变形，与调节层105相连的晶圆随调节层变形，而降低了晶圆沿y方向的正向翘曲。
96.图3d为经调节后晶圆沿y方向的剖面示意图。参见图3d，晶圆沿y方向的正向翘曲度明显降低。可见，本技术中采用激光退火工艺热处理调节层105的局域区域，可实现单独调节晶圆在y方向的翘曲度，从而降低晶圆在x方向和y方向的翘曲度差值。
97.需要说明的是，本实施例中，还可以提高热处理温度，以使多晶硅发生晶粒长大，晶粒间界面积变小，使体积收缩，拉应力增大，进一步降低晶圆沿y方向的翘曲度。还可以增
大条形待调节区域1051的宽度，以增大调节层105内的拉应力总和，进一步降低晶圆的翘曲度。还可以增加调节层105的厚度，以增大非晶硅晶化的体积，增加调节层105的拉应力总和，进一步降低晶圆的翘曲度。
98.图4a为本发明又一实施例提供的晶圆的应变分布图，图4b为该晶圆沿x方向的剖面示意图。参见图4a和图4b，所述晶圆沿中心到边缘方向先正向翘曲后负向翘曲，其中a区域内存在正向翘曲，b区域内存在负向翘曲。也即，沿x方向上，晶圆从中心到边缘先发生正向翘曲，后发生负向翘曲。本实施例中，在晶圆背面设置调节层105，所述调节层105选择从非晶态向晶态转变过程中产生压应力的材料，这些压应力使调节层105和与调节层105相连的晶圆发生变形，以调节晶圆的负向翘曲。
99.图4c为调节层中待调节区域的分布示意图。参见图4c，在调节层105内设置围绕晶圆中心的环形待调节区域1051，所述环形待调节区域1051至少对应晶圆的环形负向翘曲区域。
100.采用激光退火工艺对待调节区域1051进行热处理，待调节区域1051内的材料从非晶态转变为多晶态，并在待调节区域1051内产生较大的压应力，以使待调节区域1051的调节层105向靠近晶圆的一侧翘曲变形，与调节层105相连的晶圆随调节层105变形，而降低了晶圆的负向翘曲。
101.图4d为经调节后晶圆沿x方向的剖面示意图，参见图4d，晶圆沿y方向的负向翘曲度明显降低。也意味着，晶圆的环形负向翘曲明显降低，进而使得晶圆的整体翘曲度降低。可见，本技术中采用激光退火工艺热处理调节层的局域区域，可实现单独调节晶圆某一区域的翘曲度。
102.需要说明的是，待调节区域1051的形状和面积设计不限于上述两种，待调节区域1051的形状和面积可根据晶圆的翘曲变形分布针对性设计，例如，待调节区域还可以设计成如图5-图6所示的形状。
103.图5为本发明实施例又一提供的调节层的待调节区域的分布示意图。参见图5，本实施例中，将调节层105的一大半区域设置为待调节区域1051，以降低待调节区域1051的翘曲度，从而改善晶圆的不对称翘曲变形。
104.图6为本发明实施例又一提供的调节层的待调节区域的分布示意图。参见图6，本实施例中，在调节层105的设计两个椭圆形待调节区域1051，以降低待调节区域1051的翘曲度，用于改善晶圆的不对称翘曲分布。
105.继续参见图2e，在调节完晶圆的翘曲度后，将晶圆翻转至正面朝上，以进行后续制程。
106.当晶圆正面存在伴随形成的保护层106时，参见图2f，依次去除保护层106和帽盖层104。对于去除保护层106的工艺，本技术不做限制，可以采用刻蚀工艺，也可以采用化学机械平坦工艺。在一实施例中，采用化学机械平坦工艺去除保护层106。对于去除帽盖层104的工艺，本技术亦不做限制，可以采用刻蚀工艺，也可以采用化学机械平坦工艺。在一实施例中，采用刻蚀工艺去除帽盖层104。
107.本技术提供的调节晶圆翘曲度的方法，通过在晶圆背面形成调节层105，对调节层105局部区域进行高能束热处理或对调节层105的不同区域采用不同的热处理参数进行高能束热处理。高能束的束斑尺寸小，可对微区进行局部热处理，同时也可通过叠加扫描法进
行较大面积热处理，因此热处理面积可根据需要任意调节；高能束热处理的可控性好，可任意调节热处理的温度、保温时间。本技术中，在调节层105采用高能束热处理，可实现只对调节层105的某一区域进行热处理，也可实现对调节层105的不同区域采用不同的热处理参数，以在调节层105不同区域内产生不同的应力，进而选择性地调节晶圆在一个方向、一个区域或多个方向的翘曲度。并且，高能束在材料表面上的功率密度高、作用时间极其短暂、加热速度快、冷却速度快，在调节层105采用高能束热处理具有时间短，热积累少，对器件性能影响少的优点。特别是在晶圆键合阶段，本技术提供的方法能通过选择性降低晶圆在某一方向的翘曲度，使得晶圆的翘曲度差值减小，进而扩大后续制程的工艺窗口，降低对制程设备的精度要求从而降低生产成本，并提高晶圆的键合良率。
108.本技术还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括晶圆和调节层。所述晶圆包括：形成功能结构的正面、及与所述正面相对的背面；所述调节层位于所述晶圆的背面，所述调节层包括调节区域和除所述调节区域以外的其它区域；其中，所述调节区域内的调节层呈晶态，所述其它区域的调节层呈非晶态。
109.这里，上述晶圆在不同方向上基本上不存在翘曲度差异。
110.本技术提供的半导体器件可以通过上述调节晶圆翘曲度的方法在晶圆的背面形成调节层，并在调节层内形成调节区域，所述调节区域对应于上述方法中的待调节区域，是由所述待调节区域经高能束热处理后得到的。
111.可以理解的是，在本技术一实施例中，所述调节层可以全部为晶态，但至少部分区域的晶粒尺寸不同于除该部分区域外的其它区域的晶粒尺寸，以使调节层的不同区域的应力不同，而调节晶圆在某一方向或某一区域的翘曲度。
112.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。