通过降低晶圆翘曲度提高BSI工艺稳定性的方法与流程

通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法
技术领域
1.本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法。


背景技术：

2.bsi(backside illuminated cis背照式图像传感器)是将硅片减薄后，在光电二极管背面搭建cf及微透镜，光线由背面射入，增大了光电元件感光面积，减少了光线经过布线时的损失，可以大幅提高cis(接触式图像传感器)在弱光环境下的感光能力；
3.晶圆翘曲度是晶圆在未紧贴状态下，通常以晶圆背面未参考平面，测量的晶圆表面距离参考平面的最小值和最大值之间的偏差，偏差包括凹形和图形的情况，凹形弯曲度为负值，凸形弯曲度为正值；一般以微米(μm)表示。
4.晶圆由于物料和工艺条件的不同，在不同的工艺阶段具有不同的翘曲度。由于bsi工艺如键合、光刻和刻蚀对晶圆翘曲度很敏感，工艺窗口较窄，在大量产流片中会发生晶圆出现残次品的现象或者无法吸附作业的情况，如光刻涂胶显影轨道机台遇到晶圆翘度度值过大会造成机械手臂和冷板真空吸附异常报警，存在掉片或破片宕机风险，无法满足量产需求，影响生产效率和风险。


技术实现要素：

5.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，用于解决现有技术中bsi工艺如键合、光刻和刻蚀对晶圆翘曲度很敏感，工艺窗口较窄，在大量产流片中会发生晶圆出现残次品的现象或者无法吸附作业的情况，存在掉片或破片宕机风险，无法满足量产需求，影响生产效率和风险的问题。
6.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，包括：
7.步骤一、提供衬底、光刻机台和沉积机台；
8.步骤二、利用所述沉积机台在所述衬底上生成多层薄膜层，使得所述衬底的晶圆翘曲度符合所述光刻机台的预设范围。
9.优选地，步骤一中的所述衬底为硅衬底。
10.优选地，步骤一中的所述沉积机台为化学气相沉积机台。
11.优选地，步骤一中的所述光刻机台的预设范围为-200至150微米。
12.优选地，步骤二中的所述薄膜层包括键合氧化层和硬掩膜层。
13.优选地，步骤二中利用所述沉积机台调节所述薄膜层生成时的频率和能量参数改变其应力，使得所述晶圆翘度度减小。
14.优选地，步骤二中所述薄膜层的应力为-1000至600mpa。
15.如上所述，本发明的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，具有以下有益效果：
16.本发明通过调整键合氧化层和硬掩膜层来增加薄膜应力，从而有效改善晶圆翘曲度。本发明不涉及设备的更换和生产线更新，而是仅在原有设备和工艺基础上优化工艺，提高了bsi工艺窗口，工艺稳定性得到显著提升。
附图说明
17.图1显示为本发明的工艺流程示意图；
18.图2显示为本发明的实施例示意图。
具体实施方式
19.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
20.请参阅图1，本发明提供一种通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，包括：
21.步骤一，提供衬底、光刻机台和沉积机台，光刻机台用于对衬底进行光刻，沉积机台用于在衬底上淀积形成薄膜层，现有技术中的光刻机台包括光刻涂胶显影轨道机台，在遇到晶圆翘度度值过大会造成机械手臂和冷板真空吸附异常报警，存在掉片或破片宕机风险，无法满足量产需求；
22.在一种可选的实施方式中，步骤一中的衬底为硅衬底，在传统cmos感光元件中，感光二极管位于电路晶体管后方，进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式cmos就是将它掉转方向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量。
23.在一种可选的实施方式中，步骤一中的沉积机台为化学气相沉积机台，可用于例如键合氧化层、硬掩膜层的生成。
24.在一种可选的实施方式中，步骤一中的光刻机台的预设范围为-200至150微米，由现有技术中光刻涂胶显影轨道机台无掉片或破片宕机风险的晶圆翘曲度接受范围决定。
25.步骤二，利用沉积机台在衬底上生成多层薄膜层，使得衬底的晶圆翘曲度符合光刻机台的预设范围。
26.在一种可选的实施方式中，步骤二中的薄膜层包括键合氧化层和硬掩膜层，键合氧化层通常可由原子气相沉积形成。
27.在一种可选的实施方式中，请参阅图2，通过对该产品的晶圆翘曲值进行监控，同时对各道工艺中薄膜淀积前后的晶圆翘曲值进行监控，得到晶圆翘曲值趋势表。
28.通过调整各薄膜层成型过程中的能量，在机台能力范围内增加薄膜应力，通过监控条件改变前后的缺陷、套准以及厚度等数据时候与基准组(bsl)匹配，通过监控各道光刻和刻蚀是否出现晶圆残次以及实际翘曲值大小是否已降值机台可接受范围内，由图2中数据可知，在分别增加键合氧化层和硬掩膜层的应力，相对于基准组的数据，均能够减少晶圆翘曲度，可以得到通过增加键合氧化层和硬掩膜层应力的大小可以减小晶圆翘曲度，优选为同时增加键合氧化层和bmg hm的应力。
29.在一种可选的实施方式中，步骤二中利用沉积机台调节薄膜层生成时的频率和能
量参数改变其应力，使得晶圆翘度度减小。
30.在一种可选的实施方式中，步骤二中薄膜层的应力为-1000至600mpa。
31.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
32.综上所述，本发明通过调整键合氧化层和硬掩膜层来增加薄膜应力，从而有效改善晶圆翘曲度。本发明不涉及设备的更换和生产线更新，而是仅在原有设备和工艺基础上优化工艺，提高了bsi工艺窗口，工艺稳定性得到显著提升。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
33.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。


技术特征：
1.一种通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于，至少包括：步骤一、提供衬底、光刻机台和沉积机台；步骤二、利用所述沉积机台在所述衬底上生成多层薄膜层，使得所述衬底的晶圆翘曲度符合所述光刻机台的预设范围。2.根据权利要求1所述的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于：步骤一中的所述衬底为硅衬底。3.根据权利要求1所述的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于：步骤一中的所述沉积机台为化学气相沉积机台。4.根据权利要求1所述的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于：步骤一中的所述光刻机台的预设范围为-200至150微米。5.根据权利要求1所述的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于：步骤二中的所述薄膜层包括键合氧化层和硬掩膜层。6.根据权利要求1所述的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于：步骤二中利用所述沉积机台调节所述薄膜层生成时的频率和能量参数改变其应力，使得所述晶圆翘度度减小。7.根据权利要求6所述的通过降低晶圆翘曲度提高bsi工艺稳定性的方法，其特征在于：步骤二中所述薄膜层的应力为-1000至600mpa。

技术总结
本发明提供一种通过降低晶圆翘曲度提高BSI工艺稳定性的方法；利用沉积机台在衬底上生成多层薄膜层，使得衬底的晶圆翘曲度符合光刻机台的预设范围。本发明通过调整键合氧化层和硬掩膜层来增加薄膜应力，从而有效改善晶圆翘曲度。本发明不涉及设备的更换和生产线更新，而是仅在原有设备和工艺基础上优化工艺，提高了BSI工艺窗口，工艺稳定性得到显著提升。工艺稳定性得到显著提升。工艺稳定性得到显著提升。


技术研发人员：赵春山 周振 张武志 曹亚民 周维
受保护的技术使用者：上海华力集成电路制造有限公司
技术研发日：2022.05.07
技术公布日：2022/9/9