Brevet FR3081610A1 — publié le 20191129

Description Titre de l'invention : PROCÉDÉ DE MODIFICATION DU STIR DE BORD D'UN SILICIUM SUR ISOLANT PAR PELLICULAGE [moi] DOMAINE [0002] La présente invention concerne la fabrication d'un SOI (silicium sur isolant, technologie qui consiste à introduire une couche d'oxyde enfoui entre un silicium supérieur et un substrat de support), et prévoit plus particulièrement un procédé de modification du STIR (planéité locale) du bord du SOI par pelliculage. [0003] CONTEXTE [0004] Dans l'art antérieur, avec le développement continu des technologies de traitement du silicium en Chine ces dernières années, les individus ont accordé de plus en plus d'attention à la qualité de traitement et aux procédés de détection dans le cadre du traitement des plaquettes. Les tests de qualité au cours du traitement sont devenus très importants. La détection de plusieurs paramètres géométriques importants qui caractérisent les paramètres de traitement des plaquettes, comme la courbure, l'épaisseur et la variation d'épaisseur totale, et les procédés de détection, attirent particulièrement l'attention des fabricants de plaquettes de silicium et des fabricants de dispositifs. Des systèmes de détection de plaques hautement automatisés ont été introduits de manière constante. Par exemple, ADE, TENCOR, TROPEL et SILTEC, aux États-Unis, ont développé des systèmes de détection automatique qui peuvent répondre aux attentes des utilisateurs en matière de détection de plaquettes, comme le système de détection de plaquettes de type 700 de ADE. Le système est une structure modulaire et peut également mesurer plusieurs paramètres tels que la courbure (TIR), l'épaisseur (FPD), et la variation d'épaisseur totale (LSL) en plus de la courbure, de l'épaisseur et de la variation d'épaisseur totale de la plaquette. Le système peut également effectuer différentes détections sur la résistivité, le type de dopage, l'inspection de la luminosité de surface et similaires, est hautement automatisé, et possède une capacité de traitement de 60 plaquettes par heure. Il existe également le système de détection de plaquettes à tri automatique de type 900 de TROPEL, qui est considéré comme étant le seul système de détection de plaquettes automatique qui dispose d'autant de fonctions de détection. Lors du traitement des plaquettes, la nécessité de détection des plaquettes et le degré d'application varient selon les fabricants. [0005] Il est donc nécessaire de prévoir un procédé qui présente une forme opérabilité et qui soit capable de modifier de manière flexible le STIR de bord du SOI. [0006] RÉSUMÉ [0007] Un objectif de la présente invention est de prévoir un procédé de modification d'un 2 STIR de bord d'un SOI par pelliculage. [0008] La présente invention prévoit un procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage, qui comprend : l'utilisation d'une plaquette de silicium comme matière première, et la réalisation d'une oxydation, d'une injection, d'une liaison, d'une séparation et d'un pelliculage, dans cet ordre; dans lequel : les exigences techniques quant au pelliculage sont les suivantes : la surface avant et la surface arrière du SOI ne peuvent pas être rayées pendant le processus de pelliculage à l'aide d'un dispositif de pelliculage ; lorsque le dispositif adsorbe la plaquette de silicium, la plaquette de silicium ne peut pas être déposée ; l'épaisseur requise d'un film bleu est de 0 à 0,5 mm, et le film bleu généralement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs peut être utilisé ; le film est appliqué sur la surface arrière de la plaquette de silicium ; à ce point, le film existe sur la surface arrière de la plaquette de silicium ; puis la couche d'oxyde sur le bord de la surface avant de la plaquette de silicium est retirée à l'aide d'acide fluorhydrique concentré (à ce moment, le film existe sur la surface arrière de la plaquette de silicium, et, ainsi, la surface arrière du SOI n'est pas endommagée) ; le film situé sur la surface arrière du SOI est retiré par du SC1 concentré ; ensuite, un lavage est effectué par du SC1 et du SC2 (selon une norme industrielle), le STIR de bord du SOI est testé par un dispositif de type 9600, et, à ce point, le STIR est inférieur à 0,3 [um. La résistivité et l'orientation cristalline de la plaquette de silicium (matière première) sont choisies selon les besoins réels. [0009] le procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage présente les exigences techniques préférées suivantes. [0010] L'oxydation comprend les étapes qui consistent à : oxyder une surface latérale de la plaquette de silicium (matière première) afin d'obtenir la plaquette de silicium avec une couche d'oxyde, puis à effectuer un nettoyage afin d'éliminer les contaminants de surface, à tester l'état des particules de surface, une épaisseur de la couche d'oxyde et d'autres paramètres de la plaquette de silicium avec la couche d'oxyde à l'aide d'un dispositif de test, et à choisir la plaquette de silicium qui correspond aux exigences. [0011] L'injection comprend les étapes qui consistent à : injecter du H+ dans la plaquette de silicium avec une couche d'oxyde à la profondeur souhaitée d'un produit ; injecter selon les conditions d'injection spécifiques, c'est-à-dire les exigences relatives à l'énergie, à la dose, à la taille du faisceau et à l'angle, et, après l'injection, effectuer un nettoyage selon les exigences suivantes : en utilisant de l'acide sulfurique concentré et du SC1 et du SC2 pour le nettoyage ; afin d'éliminer les contaminants de surface, tester les particules de surface, les paramètres géométriques et d'autres paramètres de la plaquette de silicium avec la couche d'oxyde à l'aide d'un dispositif de test, et choisir la plaquette de silicium qui respecte les conditions (les conditions ne peuvent pas être unifiées, en raison des différents produits). 3 [0012] Le processus de liaison comprend les étapes qui consistent à: préparer une autre plaquette de silicium, qui est une plaquette d'oxyde ou une plaquette polie, choisir une résistivité et une orientation cristalline de l'autre plaquette de silicium selon les exigences, après le nettoyage de la surface de l'autre plaquette de silicium afin d'éliminer une couche d'oxyde naturelle de surface et les contaminants de couche de surface, tester l'état des particules de surface de la plaquette de silicium à l'aide du dispositif de test, et lier la plaquette de silicium qui respecte les exigences (des produits différents possèdent des exigences différentes en termes de particules et ne peuvent pas fournir de données spécifiques) à la plaquette de silicium soumise à l'injection, à l'aide d'une certaine durée d'activation pour les deux plaquettes, et effectuer un recuit à basse température à 100 à 350°C sur la plaquette liée obtenue, de façon à obtenir la plaquette liée avec l'injection. [0013] Le processus de séparation comprend : le placement de la plaquette liée dans une machine de séparation, et le traitement avec le processus de séparation suivant : l'augmentation de la température de la plaquette de silicium dans une cavité jusqu'à 100 à 200°C, et le maintien de la température pendant 10 à 30 minutes ; le déclenchement d'une tête de commande magnétique à micro-ondes pour procéder à la séparation pendant 1 à 10 minutes, et l'obtention d'un produit de SOI après la séparation. [0014] L'exigence spécifique relative au recuit à basse température est que celui-ci est effectué après la liaison et avant la séparation, et qu'une température pour le recuit à basse température est de 100 à 300°C pendant 2 à 5 heures. [0015] Le principe de conception et les avantages de la présente invention sont les suivants. [0016] 1. Dans la présente invention, la plaquette de silicium est soumise à une oxydation, une injection, une liaison, un recuit à basse température et similaires afin d'obtenir une plaquette de silicium liée. Puis la plaquette liée est séparée à l'aide de la technologie de séparation à micro-ondes de façon à former la structure SOI. Le film est appliqué sur la surface arrière du SOI. La couche d'oxyde sur le bord de la surface avant est retirée avec de l'acide fluorhydrique concentré. À ce point, la couche d'oxyde sur la couche arrière reste, et le film est à nouveau retiré afin d'obtenir le SOI qui présente un STIR inférieur à 0,3 [um. Le processus est normalement effectué par chanfreinage, si bien que le STIR est relativement élevé. La couche d'oxyde sur le bord est retirée à l'aide de l'application d'un film bleu, et le STIR est relativement faible. [0017] 2. Le procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage selon la présente invention présente un bien meilleur effet technique que la technologie de chanfreinage. Le STIR du SOI soumis au processus de chanfreinage est relativement élevé et est de 0,5 [um ou plus. La présente invention remplace le processus de chan-freinage, et le STIR obtenu pour le SOI est meilleur. [0018] 3. Le procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage convient 4 pour la production industrielle et peut être utilisé pour la production par lots. L'invention remplace le processus de chanfreinage par la technologie de pelliculage, afin d'améliorer le rendement et la capacité de production. [0019] En comparaison avec l'art antérieur, la présente invention présente un bien meilleur effet technique, et devrait offrir des valeurs économiques et sociales relativement élevées. Brève description des dessins [0020] FIG. 1 est un organigramme d'un procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage. [0021] FIG. 2 est un organigramme d'un exemple comparatif dans l'art antérieur. Description des modes de réalisation [0022] Mode de réalisation 1 [0023] Un procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage, comprend : l'utilisation d'une plaquette de silicium comme matière première, et la réalisation d'une oxydation, d'une injection, d'une liaison, d'une séparation et d'un pelliculage, dans cet ordre; dans lequel : les exigences techniques quant au pelliculage sont les suivantes : la surface avant et la surface arrière du SOI ne peuvent pas être rayées pendant le processus de pelliculage à l'aide d'un dispositif de pelliculage ; lorsque le dispositif adsorbe la plaquette de silicium, la plaquette de silicium ne peut pas être déposée ; l'épaisseur requise d'un film bleu est de 0 à 0,5 mm, et le film bleu généralement utilisé dans l'industrie des semi-conducteurs peut être utilisé ; le film est appliqué sur la surface arrière de la plaquette de silicium ; à ce point, le film existe sur la surface arrière de la plaquette de silicium ; puis une couche d'oxyde de bord sur la surface avant de la plaquette de silicium est retirée à l'aide d'acide fluorhydrique concentré (à ce moment, le film existe sur la surface arrière de la plaquette de silicium, et, ainsi, la surface arrière du SOI n'est pas endommagée) ; le film situé sur la surface arrière du SOI est retiré par du SC1 concentré ; ensuite, un lavage est effectué par du SC1 et du 5C2 (selon une norme industrielle), le STIR de bord du SOI est testé par un dispositif de type 9600, et, à ce point, le STIR est inférieur à 0,3 [Lm. La résistivité et l'orientation cristalline de la plaquette de silicium (matière première) sont choisies selon les besoins réels. [0024] Dans le liquide de nettoyage au SC1, le rapport eau ammoniaquée/peroxyde d'hydrogène/eau est de 1:1:5 à 1:2:7. [0025] Dans le liquide de nettoyage au 5C2, le rapport chlorure d'hydrogène/peroxyde d'hydrogène/eau est de 1:1:6 à 1:2:8. [0026] La concentration en chlorure d'hydrogène est de 37%, la concentration en eau am- moniaquée est de 27%, et la concentration en peroxyde d'hydrogène est de 30%. [0027] Le processus d'oxydation comprend les étapes qui consistent à: oxyder une surface latérale de la plaquette de silicium (matière première) afin d'obtenir la plaquette de silicium avec une couche d'oxyde, puis à effectuer un nettoyage afin d'éliminer les contaminants de surface, à tester l'état des particules de surface, une épaisseur de la couche d'oxyde et d'autres paramètres de la plaquette de silicium avec la couche d'oxyde à l'aide d'un dispositif de test, et à choisir la plaquette de silicium qui correspond aux exigences. [0028] Le processus d'injection comprend les étapes qui consistent à: injecter du H+ dans la plaquette de silicium avec une couche d'oxyde à la profondeur souhaitée d'un produit ; injecter selon les conditions d'injection spécifiques, c'est-à-dire les exigences relatives à l'énergie, à la dose, à la taille du faisceau et à l'angle, et, après l'injection, effectuer un nettoyage selon les exigences suivantes : en utilisant de l'acide sulfurique concentré et du SC1 et du SC2 pour le nettoyage ; afin d'éliminer les contaminants de surface, tester les particules de surface, les paramètres géométriques et d'autres paramètres de la plaquette de silicium avec la couche d'oxyde à l'aide d'un dispositif de test, et choisir la plaquette de silicium qui respecte les conditions (les conditions ne peuvent pas être unifiées, en raison des différents produits). [0029] Le processus de liaison comprend les étapes spécifiques qui consistent à préparer une autre plaquette de silicium, qui est une plaquette d'oxyde ou une plaquette polie, choisir une résistivité et une orientation cristalline de l'autre plaquette de silicium selon les exigences, après le nettoyage de la surface de l'autre plaquette de silicium afin d'éliminer une couche d'oxyde naturelle de surface et les contaminants de couche de surface, tester l'état des particules de surface de la plaquette de silicium à l'aide du dispositif de test, et lier la plaquette de silicium qui respecte les exigences (des produits différents possèdent des exigences différentes en termes de particules et ne peuvent pas fournir de données spécifiques) à la plaquette de silicium soumise à l'injection, à l'aide d'une certaine durée d'activation pour les deux plaquettes, et effectuer un recuit à basse température à 100 à 350°C sur la plaquette liée obtenue, de façon à obtenir la plaquette liée avec l'injection. [0030] Le processus de séparation comprend : le placement de la plaquette liée dans une machine de séparation, et le traitement avec le processus de séparation suivant : l'augmentation de la température de la plaquette de silicium dans une cavité jusqu'à 100 à 200°C, et le maintien de la température pendant 10 à 30 minutes ; le déclenchement d'une tête de commande magnétique à micro-ondes pour procéder à la séparation pendant 1 à 10 minutes, et l'obtention d'un produit de SOI après la séparation. [0031] L'exigence spécifique relative au recuit à basse température est que celui-ci est effectué après la liaison et avant la séparation, et qu'une température pour le recuit à basse température est de 100 à 300°C pendant 2 à 5 heures. 6 [0032] Le principe de conception et les avantages de la présente invention sont les suivants. [0033] 1. Dans la présente invention, la plaquette de silicium est soumise à une oxydation, une injection, une liaison, un recuit à basse température et similaires afin d'obtenir une plaquette de silicium liée. Puis la plaquette liée est séparée à l'aide de la technologie de séparation à micro-ondes de façon à former la structure SOI. Le film est appliqué sur la surface arrière du SOI. La couche d'oxyde sur le bord de la surface avant est retirée avec de l'acide fluorhydrique concentré. À ce point, la couche d'oxyde sur la couche arrière reste, et le film est à nouveau retiré afin d'obtenir le SOI qui présente un STIR inférieur à 0,3 [Lm. Le processus est normalement effectué par chanfreinage, si bien que le STIR est relativement élevé. La couche d'oxyde sur le bord est retirée à l'aide de l'application d'un film bleu, et le STIR est relativement faible. [0034] 2. Le procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage selon la présente invention présente un bien meilleur effet technique que la technologie de chanfreinage. Le STIR du SOI soumis au processus de chanfreinage est relativement élevé et est de 0,5 [Lm ou plus. La présente invention remplace le processus de chan-freinage, et le STIR obtenu pour le SOI est meilleur. [0035] 3. Le procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage convient pour la production industrielle et peut être utilisé pour la production par lots. L'invention remplace le processus de chanfreinage par la technologie de pelliculage, afin d'améliorer le rendement et la capacité de production. [0036] En comparaison avec l'art antérieur, la présente invention présente un bien meilleur effet technique, et devrait offrir des valeurs économiques et sociales relativement élevées. [0037] Mode de réalisation 2 [0038] Pour un procédé de modification d'un STIR de bord d'un SOI par pelliculage (comme illustré sur la figure 1, le contenu de la case de grande taille en bas à gauche de la figure correspond aux principales innovations de la présente invention), l'explication spécifique est la suivante. [0039] 1. Une plaquette de silicium de type P de 20 cm dont l'orientation cristalline peut être de ou est utilisée, et la résistivité est choisie entre un dopage léger et une forte résistance. [0040] 2. Une couche d'oxyde (dioxyde de silicium) est préparée sur la plaquette de silicium : une oxydation est effectuée sur la surface d'un côté de la plaquette de silicium à l'étape 1 (ou les deux plaquettes peuvent être oxydées selon les conditions réelles du processus) ; la plaquette de silicium avec la couche d'oxyde est obtenue (le dioxyde de silicium est utilisé comme couche d'oxyde du SOI) ; l'oxydation est effectuée par un processus conventionnel, et l'épaisseur de la couche d'oxyde préparée (oxyde de silicium) est >0 à 3000 nm. La plaquette de silicium préparée avec la couche 7 d'oxyde est successivement nettoyée avec du SC1 et du SC2 afin d'éliminer les contaminants sur la surface de la plaquette de silicium. Ensuite, un dispositif de test est utilisé pour mesurer l'état des particules de la surface de la plaquette de silicium, et le dispositif de test est utilisée pour tester l'épaisseur et différents autres paramètres (comme les particules de la couche d'oxyde de silicium, et les paramètres électriques) de l'oxyde de silicium, et la plaquette de silicium souhaitée est choisie pour les étapes suivantes. [0041] 3. La plaquette de silicium ou la plaquette polie avec la couche d'oxyde est soumise à une injection, et la profondeur d'injection est déterminée selon les exigences. [0042] 4. Une plaquette nue de 20 cm dont la résistivité et l'orientation cristalline sont choisies selon les exigences est sélectionnée. Un nettoyage superficiel avec du DHF, du SC1 et du SC2 est effectué dans cet ordre afin d'éliminer une couche d'oxyde naturelle et les éventuels contaminants de surface. Le dispositif de test est utilisé pour tester l'état des particules de la surface de la plaquette de silicium, et la plaquette de silicium qui respecte les exigences est choisie. [0043] 5. Processus de liaison : la plaquette de silicium injectée avec des ions d'hydrogène à l'étape 3 est liée à la plaquette de silicium qui respecte les exigences à l'étape 4, et une certaine durée d'activation est requise. Ensuite, un recuit à basse température est effectué pendant une certaine durée de recuit, et la température de recuit est contrôlée entre 100 et 350°C. Après le recuit, la plaquette liée qui a subi une injection est obtenue. [0044] 6. Une séparation par micro-ondes est effectuée sur la plaquette liée : la technologie de séparation par micro-ondes de Shenyang Silicon-Based Technology Co., Ltd., est adoptée, et le programme de processus de séparation souhaité est choisi afin de séparer la plaquette liée. Le produit SOI est obtenu. [0045] 7. Processus de pelliculage : Une plaquette de SOI de 20 cm est obtenue à l'étape 6. La surface arrière de la plaquette de silicium est recouverte avec un dispositif de pelliculage professionnel, puis une gravure est effectuée avec de l'acide fluorhydrique concentré afin d'éliminer la couche d'oxyde sur le bord de la surface avant. Ensuite, à l'aide de SC1 concentré, le film situé sur la surface arrière de la plaquette de silicium est retiré. Ensuite, la plaquette de silicium est nettoyée (avec du SC1 et du SC2), et le SOI dont le STIR de bord est inférieur à 0,3 [Lm peut être obtenu. [0046] 8. Le SOI de 20 cm est obtenu à l'étape, et la plaquette de SOI est recyclée selon les réglementations de l'entreprise. [0047] Exemple comparatif [0048] 1. Une plaquette de silicium de type P de 20 cm dont l'orientation cristalline peut être de ou est utilisée, et la résistivité est choisie entre un dopage léger et une forte résistance. 8 [0049] 2. Une couche d'oxyde (dioxyde de silicium) est préparée sur la plaquette de silicium : une oxydation est effectuée sur la surface d'un côté de la plaquette de silicium à l'étape 1 (ou les deux plaquettes peuvent être oxydées selon les conditions réelles du processus) ; la plaquette de silicium avec la couche d'oxyde est obtenue (du SiO est utilisé comme couche BOX du SOI) ; l'oxydation est effectuée par un processus conventionnel, et l'épaisseur de la couche d'oxyde préparée (oxyde de silicium) est >0 à 3000 nm. La plaquette de silicium préparée avec la couche d'oxyde est successivement nettoyée avec du SC1 et du SC2 afin d'éliminer les contaminants sur la surface de la plaquette de silicium. Ensuite, un dispositif de test est utilisé pour mesurer l'état des particules de la surface de la plaquette de silicium, le dispositif de test est utilisé pour tester l'épaisseur de l'oxyde de silicium et différents autres paramètres (comme les particules de la couche d'oxyde de silicium, et les paramètres électriques), et la plaquette de silicium souhaitée est choisie pour les étapes suivantes. [0050] 3. La plaquette de silicium ou la plaquette polie avec la couche d'oxyde est soumise à une injection, et la profondeur d'injection est déterminée selon les exigences. [0051] 4. Une plaquette nue de 20 cm dont la résistivité et l'orientation cristalline sont choisies selon les exigences est sélectionnée. Le nettoyage superficiel avec du DHF, du SC1 et du SC2 est effectué dans cet ordre afin d'éliminer une couche d'oxyde naturelle et les éventuels contaminants de surface. Le dispositif de test est utilisé pour tester l'état des particules de la surface de la plaquette de silicium, et la plaquette de silicium qui respecte les exigences est choisie. [0052] 5. Processus de liaison : la plaquette de silicium injectée avec des ions d'hydrogène à l'étape 3 est liée à la plaquette de silicium qui respecte les exigences à l'étape 4, et une certaine durée d'activation est requise. Ensuite, un recuit à basse température est effectué pendant une certaine durée de recuit, et la température de recuit est contrôlée entre 100 et 350°C. Après le recuit, la plaquette liée qui a subi une injection est obtenue. [0053] 6. Une séparation par micro-ondes est effectuée sur la plaquette liée : la technologie de séparation par micro-ondes de Shenyang Silicon-Based Technology Co., Ltd., est adoptée, et le programme de processus de séparation souhaité est choisi afin de séparer les plaquettes liées. Le produit SOI est obtenu. [0054] 7. Processus de chanfreinage : le SOI de 20 cm est obtenu à l'étape, puis le chan- freinage est effectué afin d'éliminer la couche d'oxyde de bord. Cependant, en raison de la mauvaise précision d'un dispositif de chanfreinage et de la singularité de la plaquette de silicium de 20 cm, des encoches sont présentes. Les emplacements des encoches doivent être aplanis (exigences spéciales sur la base de silicium), si bien que le STIR de bord du SOI chanfreiné est supérieur à 0,3 [Lm, ce qui ne respecte pas les exigences de conception du produit. 9 [0055] 8. Le SOI de 20 cm est obtenu à l'étape, et la plaquette de SOI est recyclée selon les réglementations de l'entreprise. [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31