载体和用于处理载体的方法
【技术领域】
[0001]各种实施例总体上涉及载体和用于处理载体的方法。
【背景技术】
[0002]一般地，被形成在例如载体(具有在约几十微米的范围内的厚度)上的薄芯片或超薄芯片在微电子、微系统、生物医学以及其它领域中可以有各种应用。进一步地，可以利用各种工艺以在载体中提供电隔离区域。常用的工艺可以允许例如形成所谓的绝缘体上硅(SOI)结构或者悬空硅(SON)结构，其中薄硅区域可以与载体的其余部分电隔离。绝缘体上硅技术可以包括例如在载体内形成隐埋氧化物层并且由此在隐埋氧化物层之上提供电隔离的薄硅区域。通过应用所谓的硅中空白空间技术可以提供悬空硅结构。然而，首先将常用工艺应用于制造电隔离载体区域可能例如需要高成本以用于在载体中提供特定结构，并且其次复杂的工艺可能易于出错，从而导致例如缺陷结构。
【发明内容】
[0003]根据各种实施例，载体可以包括:与载体的表面间隔开的空心室；以及在空心室内连接设置在空心室之上的载体的第一区域与设置在空心室之下的载体的第二区域的支撑结构，其中支撑结构的表面的至少一部分与空心室的内表面间隔开，并且其中支撑结构包括电绝缘材料。
【附图说明】
[0004]在附图中，贯穿不同视图，同样的附图标记一般指的是相同的部分。附图不一定是按比例的，而是通常把重点放在图示本发明的原理上。在以下描述中，参照以下附图描述本发明的各种实施例，其中:
[0005]图1A示出了根据各种实施例的载体的示意性截面图或侧视图；
[0006]图1B示出了根据各种实施例的载体的示意性顶视图；
[0007]图1C示出了根据各种实施例的载体的示意性截面图或侧视图；
[0008]图1D示出了根据各种实施例的载体的示意性顶视图；
[0009]图1E至图1G分别示出了根据各种实施例的载体的示意性截面图或侧视图；
[0010]图1H示出了根据各种实施例的载体的扫描电子显微镜图像(SEM图像)以及空间移除载体区域的示意性图示；
[0011]图2A和图2B分别示出了根据各种实施例的支撑结构的示意性顶视图和对应截面图；
[0012]图3示出了根据各种实施例的用于处理载体的方法的示意性流程图；
[0013]图4A至图4C分别示出了根据各种实施例的在处理期间的载体的示意性截面图或侧视图；
[0014]图4D示出了根据各种实施例的在载体的处理期间的载体的扫描电子显微镜图像；
[0015]图4E和图4F分别示出了根据各种实施例的在处理期间的载体的示意性截面图或侧视图；
[0016]图4G示出了根据各种实施例的在载体的处理期间的载体的扫描电子显微镜图像；
[0017]图5A和图5B分别示出了根据各种实施例的在处理期间的六个处理阶段之后的载体的示意性截面图和对应顶视图；
[0018]图6A和图6B分别示出了根据各种实施例的在处理期间的载体的示意性截面图或侧视图；
[0019]图7示出了根据各种实施例的用于处理载体的方法的示意性流程图；以及
[0020]图8A至图SC分别示出了根据各种实施例的在处理期间的载体的示意性截面图或侧视图。
【具体实施方式】
[0021]以下详细描述涉及附图，其通过图示的方式示出了其中可实践本发明的具体细节和实施例。
[0022]本文中词语“示例性”用于意指“用作示例、实例或图示”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为相对于其它实施例或设计是优选的或有利的。
[0023]关于沉积材料形成在侧面或表面之上或者在载体之上沉积一层所使用的词语“在…之上”，本文中可以用于意指，可以直接在暗指的侧面、表面或载体上(例如与其直接接触)形成沉积材料。关于沉积材料形成在侧面或表面之上或者在载体之上沉积层使用的词语“在…之上”，本文中可以用于意指，可以“间接地”在暗指的侧面、表面或载体上形成沉积材料，其中一个或多个另外的层被布置在暗指的侧面、表面或载体与沉积材料之间。
[0024]关于结构(或载体)的“横向”延伸、横向方向或者“横向地”相邻所使用的术语“横向”，本文中可以用于意指沿平行于载体表面的方向的延伸或者平行于载体表面的方向。这意指，载体表面(例如衬底表面或晶片表面)可以用作基准，通常称为载体的主处理表面(或者另一类型的载体的主处理表面)。进一步地，关于结构(或者例如腔、例如空心室的结构元件)的“宽度”所使用的术语“宽度”本文中可以用于意指结构的横向延伸。进一步地，关于结构(或者结构元件)的“高度”所使用的术语“高度”，本文中可以用于意指结构沿垂直于载体表面(例如垂直于载体的主处理表面)的方向的延伸。进一步地，关于凹部(或者结构元件)的深度所使用的术语“深度”，本文中可以用于意指凹部沿垂直于载体表面(例如垂直于载体的主处理表面)的方向的延伸。进一步地，“竖直”结构可以被称为在垂直于横向方向(例如垂直于载体的主处理表面)的方向上延伸的结构，并且“竖直”延伸可以被称为沿与横向方向垂直的方向的延伸(例如垂直于载体的主处理表面的延伸)。
[0025]关于沉积材料覆盖结构(或者结构元件)所使用的词语“覆盖”，本文中可以用于意指，沉积材料可以完全覆盖结构(或者结构元件)，例如覆盖结构的所有暴露侧面和表面。关于沉积材料覆盖结构(或者结构元件)所使用的词语“覆盖”，本文中可以用于意指，沉积材料可以至少部分地覆盖结构，例如材料可以至少部分地覆盖结构的暴露侧面和表面。
[0026]根据各种实施例，空心室可以例如还填充有材料，例如硅晶片中的空心室可以填充有或者部分填充有氧化硅。因此，关于“空心”室使用的术语“空心”本文中可以用于意指，空心室本身(例如腔、例如空隙、例如空心结构)可以没有材料。然而，空心室可以部分地填充有填充材料，或者可以完全填充有填充材料。关于这点，空心室可以部分地填充有或者完全填充有除提供空心室的材料外的另一种材料。
[0027]根据各种实施例，如本文中描述的，形成一层(例如沉积一层、沉积材料和/或应用构成层(layering)工艺)还可以包括:形成一层，其中该层可以包括各种子层，由此不同子层可以分别包括不同材料。换言之，各种不同子层可以被包括在层中，或者各种不同区域可以被包括在沉积层和/或沉积材料中。
[0028]根据各种实施例，如本文中描述的，用于处理载体的方法可以包括若干基本的半导体制造技术，它们可以在总体制造过程中被使用至少一次，或者在载体的处理期间被使用至少一次。以下对基本技术的描述应当被理解为说明示例，该技术可被包括在本文中描述的工艺中。示例性描述的基本技术可以不一定需要被解释为相比于其它技术或方法是优选或有利的，因为它们仅用于说明可以如何实践本发明的一个或多个实施例。为简洁起见，对示例性描述的基本技术的说明可以仅仅是简短概述，并且不应被认为是穷举式详述。
[0029]根据各种实施例，构成层工艺(或构成层)可以被包括在用于处理载体的方法或者本文中描述的另一工艺或方法中。根据各种实施例，在构成层工艺中，可以使用沉积技术将层沉积在表面之上(例如在载体之上，在晶片之上，在衬底之上，在另一层之上等)，沉积技术可以包括化学气相沉积(CVD或CVD工艺)和物理气相沉积(PVD或PVD工艺)(因此构成层工艺可以包括沉积材料)。根据各种实施例，取决于沉积层的特定功能，沉积层的厚度可以在几纳米直到几微米的范围内。进一步地，根据各种实施例，取决于层的相应特定功能，层可以包括电绝缘材料、半导电材料和导电材料中的至少一种。根据各种实施例，对PVD和CVD工艺的修改可以被用在用于处理载体的方法中，例如以用于沉积电绝缘层或者用导电材料填充空心结构。
[0030]根据各种实施例，化学气相沉积工艺(CVD工艺)可以包括各种修改，比如常压 CVD (APCVD)、低压 CVD (LPCVD)、超高真空 CVD (UHVCVD)、等离子体增强 CVD (PECVD)、高密度等离子体CVD (HDPCVD)、远程等离子增强CVD (RPECVD)、原子层沉积(ALD)、原子层CVD (ALCVD)、气相外延(VPE)、金属有机CVD (MOCVD)、混合物理CVD (HPCVD)等。根据各种实施例，构成层工艺可以进一步包括例如使用旋涂、喷涂等形成抗蚀剂层或者沉积抗蚀剂层。
[0031]根据各种实施例，图案化工艺(或者图案化)可以被包括在用于处理载体的方法或者本文中描述的另一工艺或方法中。图案化工艺可以包括例如移除表面层的选定部分和/或移除材料的选定部分。根据各种实施例，使用图案化工艺可以在载体或者载体的表面层中形成多个沟槽、凹部和/或孔洞。进一步地，使层图案化可以被用于形成例如掩模层的图案化层。因为可能涉及多个工艺，根据各种实施例，存在执行图案化工艺的各种可能性，其中各方面可以是:选择将被移除(例如使用至少一种光刻工艺)的表面层(或者材料或载体)的至少一部分；以及例如使用至少一种蚀刻工艺，移除表面层的选定部分。
[0032]根据各种实施例，各种光刻工艺可以被应用于生成掩模层(例如图案化的抗蚀剂层)，例如光刻、显微光刻或纳米光刻、电子束光刻、X射线光刻、紫外线光刻、远紫外线光亥IJ、干涉光刻等。光刻工艺可以包括以下各项的至少一个:初始清洁工艺、准备工艺、应用抗蚀剂(例如光刻胶)、使抗蚀剂曝光(例如使光刻胶曝光于光的图案)、使抗蚀剂显影(例如使用化学光刻胶显影剂使光刻胶显影)。
[0033]根据各种实施例，其可以被包括在光刻工艺中的初始清洁工艺或清洁工艺可以被应用于通过例如湿法化学处理从表面(例如从表面层、从载体、从晶片等)移除有机或无机污染物。根据各种实施例，清洁工艺(例如化学机械抛光(CMP))还可以被应用于从表面(例如从表面层、从载体或者从晶片等)移除氧化物层(例如薄的氧化硅层)。
[0034]根据各种实施例，应用金属化工艺可以进一步包括载体表面(晶片表面、衬底表面等)的平面化和/或包括在多级金属化工艺中的中间层的平面化(例如使用化学机械抛光)O
[0035]根据各种实施例，平面化工艺可以被应用，比如以降低表面粗糙度或者在包括具有不同高度的结构元件的载体或晶片表面的深度剖面中的降低的变化，因为一些工艺可能要求平坦的表面(平面表面)(例如高分辨率光刻)。根据各种实施例，随着所执行的构成层工艺和图案化工艺的数量的增加并且由于可能要求平面表面，平面化工艺可能是必要的。根据各种实施例，可以执行化学机械抛光工艺(CMP或CMP工艺)，其中该工艺可以是对载体(晶片、衬底、表面层等)的表面上的特定材料有选择性的。根据各种实施例，可以执行化学机械抛光工艺(CMP或CMP工艺)，其中该工艺可以是对载体(晶片、衬底、表面层等)的表面上的特定材料无选择性的。根据各种实施例，平面化工艺可以另外被包括在若干工艺中，例如在构成层工艺、图案化工艺等中。
[0036]根据各种实施例，抗蚀剂可以被应用于覆盖表面(例如表面层、载体或晶片等)。根据各种实施例，应用抗蚀剂可以包括旋涂或喷涂以生成抗蚀剂层。根据各种实施例，例如使用光或电子可以使抗蚀剂曝光(例如通过使抗蚀剂曝光于光的图案)，以将期望图案转印到抗蚀剂，其中期望图案可以由图案化光刻掩模(例如具有用于使抗蚀剂层曝光的图案化铬层的玻璃载体)限定。
[0037]根据各种实施例，光刻工艺可以包括使抗蚀剂显影(例如使用光刻胶显影剂使光刻胶显影)，以部分地移除抗蚀剂，以生成图案化抗蚀剂层(例如在表面层上或者在载体、晶片等上)。根据各种实施例，显影工艺可以包括如例如氢氧化钠或者四甲基氢氧化铵(TMAH，无金属离子的显影剂)的特殊的化学溶液(所谓的显影剂)。根据各种实施例，图案化抗蚀剂层可以在硬烘烤工艺(热处理，例如快速热处理)中被固化，从而实现更耐用的保护层以用于后续工艺。
[0038]独立于所描述的光刻工艺，在所谓的抗蚀剂剥离工艺中的期望处理阶段(例如在沟槽已被蚀刻或者载体已被图案化之后)可以完全(或部分地)移除抗蚀剂层或图案化抗蚀剂层。根据各种实施例，可以用化学方法和/或通过使用氧等离子体移除抗蚀剂。
[0039]应当注意的是，包括例如使抗蚀剂曝光以及使抗蚀剂显影的光刻工艺还可以被视为图案化工艺，其中通过光刻工艺可以生成图案化抗蚀剂层(软掩模或者抗蚀剂掩模)。进一步地，根据各种实施例，随后通过使用蚀刻工艺，图案可以从图案化抗蚀剂层被转印到在先沉积或生长的层，其中先前沉积或生长的层可以包括比如氧化物或氮化物(例如氧化硅，例如氮化硅)的硬掩模材料从而创建所谓的硬掩模。
[0040]根据各种实施例，可以被包括在图案化工艺中的蚀刻工艺可以被应用于从在先沉积层、生长的表面层或者从载体(或衬底，或晶片)等移除材料。根据各种实施例，硬掩模材料(例如氮化硅)的图案化层可以用作掩模，以用于像将凹部、沟槽或孔洞蚀刻或形成到载体或表面层中的期望位置处那样的工艺。进一步地，根据各种实施例，图案化光刻胶也可以用作掩模(所谓的软掩模)。通常可以关于比如化学稳定性或机械稳定性的特定需要来选择掩模材料，例如以保护区域不被蚀刻，或者以限定要在构成层工艺期间生成的结构元件的形状等。
[0041]根据各种实施例，在处理载体期间的一些阶段可能要求共形沉积的层或者可能要求共形沉积层(例如以用于形成在结构元件的侧壁之上的或者覆盖腔的内侧壁或表面的层)，这意指，层(或者形成层的材料)可以表现出沿与另一本体的界面的仅仅小的厚度变化，例如层可以表现出沿界面的形态的边缘、台阶或其它元素的仅仅小的厚度变化。根据各种实施例，诸如电镀、原子层沉积(ALD)或若干CVD工艺(例如ALCVD或LPCVD)之类的构成层工艺可以适于生成材料的共形层或共形沉积层。根据各种实施例，通过使用例如原子层沉积(ALD)工艺，具有高纵横比(例如大于5、例如大于10、例如大于20)的结构可以被共形覆盖有层或薄膜。进一步地，根据各种实施例，通过使用例如原子层沉积(ALD)工艺，腔或空心室的内表面(例如内侧壁)可以被(完全或部分地)覆盖有共形层或共形薄膜。换言之，使用原子层沉积可以允许用材料层(例如用共形材料层)涂覆腔或腔结构的内表面(例如内侧壁)，如果腔或腔结构可以具有至少一个开口，使得形成材料层的材料可以到达腔或腔结构的内部。进一步地，如果空心室具有至少一个开口，使用原子层沉积可以允许完全填充空心室。
[0042]根据各种实施例，如本文中描述的，载体(例如衬底、晶片等)可以由各种类型的半导体材料制成，包括硅、锗、III至V族或者例如包括聚合物的其它类型，虽然在另一实施例中，还可以使用其它合适的材料。在实施例中，晶片衬