晶圆顶针及其形成方法与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆顶针及其形成方法。

背景技术：

在半导体制造工艺中，晶圆(wafer)的制造对工艺要求非常高，整个工艺过程可分为许多个制程，每个制程都会涉及到晶圆的放置，通常是通过对应的支撑装置来满足各制程的需要。

当制程中需要对晶圆靠近支撑装置的一面进行工艺处理时，例如晶圆表面的外延生长，在现有技术中，通常会使用到晶圆顶针。如图1所示，具有晶圆顶针2的支撑装置1，通过晶圆顶针2支撑晶圆3，支撑装置1通过在晶圆顶针2的底部的升降结构使晶圆3实现上升与下降，从而可对晶圆3的支撑所在面进行工艺处理。但是，现有技术的晶圆顶针容易引发颗粒物问题，在晶圆顶针在支撑台中上升与下降过程中由于相互摩擦会产生颗粒物，这些颗粒物可能会影响工艺处理中的晶圆。

因此，如何提供一种减少颗粒物产生的晶圆顶针是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种晶圆顶针及其形成方法，解决晶圆顶针产生颗粒物的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种晶圆顶针，所术晶圆顶针用于支撑晶圆，所述晶圆顶针包括顶针本体和接触层，所述顶针本体包括支撑杆和位于所述支撑杆上的支撑头，所述接触层位于所述顶针本体表面上，所述接触层为立方碳化硅层。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述接触层的表面粗糙度在0.5um以下。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述顶针本体的材料为单晶硅。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述顶针本体的表层形成有硅化物层。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述支撑杆上具有沟槽。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述支撑头的投影面积大于所述支撑杆的投影面积，所述支撑头远离所述支撑杆的一侧为球面。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述顶针本体为一体成型结构。

可选的，在所述晶圆顶针中，所述晶圆顶针用于化学气相沉积腔体中或原子层沉积腔体中，所述晶圆顶针的数量为多个。

本发明还提供一种晶圆顶针的形成方法，包括：

提供一顶针本体；

通过沉积工艺在所述顶针本体上形成立方碳化硅层，所述沉积工艺采用的材料包括三氯氢硅、丙烷和氢气。

可选的，在所述晶圆顶针的形成方法中，所述沉积工艺的工艺条件为：0.05torr～1torr，1000℃～1200℃。

本发明提供的晶圆顶针及其形成方法，晶圆顶针用于支撑晶圆，晶圆顶针包括顶针本体和位于所述顶针本体表面上的接触层，所述接触层为立方碳化硅，使晶圆顶针具有较佳的表面粗糙度并且更佳耐磨和耐腐蚀，可适应于外延生长工艺的需要，并可在支撑装置中的升降过程中减少晶圆顶针产生的颗粒物，保证生产产品的品质。

附图说明

图1为现有技术中具有晶圆顶针的支撑装置的结构剖视图；

图2为本发明实施例的晶圆顶针的结构示意图；

图3a-图3d为本发明实施例的晶圆顶针的支撑杆的截面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

如图2所示，本发明提供的一种晶圆顶针，所述晶圆顶针用于支撑晶圆，所述晶圆顶针包括顶针本体和接触层，所述顶针本体包括支撑杆20和位于所述支撑杆20上的支撑头10，所述接触层位于所述顶针本体表面上，所述接触层为立方碳化硅(3c-sic)层。为了减少摩擦可能带来的不良影响，所述接触层的表面粗糙度在0.5um以下，可防止晶圆顶针与晶圆之间产生刮擦损伤，并使晶圆顶针在支撑装置中的升降过程减少颗粒物的产生，可以理解的是，表面粗糙度越小则效果更佳，对于某些产品要求更高的工艺可采用表面粗糙度在0.1um以下的接触层。

为了减少材料上的影响，所述顶针本体的材料为单晶硅，单晶硅可以做到较高的纯度，通过采用与晶圆相同的材质，从而可避免在工艺过程中引入其它元素物质。

可选的，所述顶针本体的表层形成有硅化物层，可将表层的单晶硅形成其它更稳定的硅化物层，例如，可通过与氧气反应形成二氧化硅层，二氧化硅的化学性质比较稳定，不跟水反应和一般酸反应，也可通过与氮气反应形成氮化硅层，氮化硅具有热稳定性高和抗氧化能力强等优良性能，当然，也可以形成多种不同物质的混合的硅化物层，例如，硅化物层既包含二氧化硅也包含氮化硅的组合物等，即其它硅的化合物混合组成，同样具有较佳的稳定性。

从形状上出发，所述支撑头10的投影面积大于所述支撑杆20的投影面积，所述支撑头10远离所述支撑杆20的一面为球面，支撑头10用于直接接触支撑起晶圆，当球面的支撑头10进行支撑时，具有较小的接触面积，在成规格的球面与晶圆接触时也不容易产生刮擦等问题。可以理解的是，支撑头的投影面积大于支撑杆的投影面积在本发明中是指沿支撑杆的轴向方向的投影面积的大小比对，也就是在支撑头的最大径向横截面的面积大于支撑杆的最大径向横截面的面积。

如图3a-3d所示，所述支撑杆20上具有沟槽21，也就是对支撑杆的结构进行进一步处理，通过开设沟槽21可以减小在支撑装置中升降时的摩擦面积，从而可能减少颗粒物的产生，沟槽21可通过多种形式来实现，可形成各种开槽、孔洞以及形成其它缺失部分的形状，从而达到减少摩擦面积的目的，在图3a-3d中图示了部分实施方式，其中a为b的俯视图，对于其它等同或相似的起同样作用的结构也在本发明的保护范围内。

可选的，所述顶针本体为一体成型结构，通过一体成型结构来减少在生产过程中可能引入的其它元素，从而防止带来的不良影响，一体成型可通过cnc等加工方式实现。

在本实施例中，所述晶圆顶针用于化学气相沉积(cvd，chemicalvapordeposition)腔体中或原子层沉积(ald，atomiclayerdeposition)腔体中，所述晶圆顶针的数量为多个，在化学气相沉积或原子层沉积的工艺中，也就是可将多个晶圆顶针设置在支撑装置中，通过晶圆顶针来支撑晶圆并实现对晶圆支撑所在面的工艺要求，在其它的实施例中，同样可以实现通过多个晶圆顶针对晶圆起到支撑的作用，从而对晶圆的支撑所在面进行相关的工艺。

本发明还提供一种晶圆顶针的形成方法，所述晶圆顶针的形成方法包括：提供一顶针本体；

通过沉积工艺在所述顶针本体上形成立方碳化硅层，所述沉积工艺采用的材料包括三氯氢硅、丙烷和氢气。

为了形成立方碳化硅，所述沉积工艺的工艺条件为：0.05torr～1torr，1000℃～1200℃，例如，可以在1000℃、1100℃或1200℃以及0.05torr、0.1torr、0.2torr、0.5torr、0.8torr或1torr等的环境下，通过上述材料在在顶针本体表面上形成立方碳化硅，从而可提高晶圆顶针耐磨和耐腐蚀的特性。

在本发明中，将立方碳化硅层的接触层覆盖在顶针本体上，立方碳化硅又表示为β-sic，其与金刚石接近，表面粗糙度及抛光性能远超白刚玉和α-sic(黑碳化硅和绿碳化硅)，在1600℃以上温度时β-sic仍具有超高的强度，β-sic具有优良的热导率和低膨胀系数，使得其在加热和冷却过程中受到的热应力很小，较佳的应用于支撑进行外延生长的晶圆，从而满足半导体工艺中各种不同的环境的需要。

本发明提供的晶圆顶针及其形成方法，晶圆顶针用于支撑晶圆，晶圆顶针包括顶针本体和位于所述顶针本体表面上的接触层，所述接触层为立方碳化硅，使晶圆顶针具有较佳的表面粗糙度并且更佳耐磨和耐腐蚀，可适应于外延生长工艺的需要，并可在支撑装置中的升降过程中减少晶圆顶针产生的颗粒物，保证生产产品的品质。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。