[发明专利]用于抛光半导体衬底的边缘的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于抛光半导体衬底的边缘的设备、用于这种设备的抛光垫以及用于再生包括突出的残留形貌(topography)的半导体衬底的表面的方法，其中所述半导体衬底包括在所述衬底的外围区域中由包括离子注入步骤的层转移所产生的突出的残留形貌。

背景技术

图1所示的所谓的Smart Cut^TM(智能剥离)工艺提供了高质量的绝缘体上硅(SOI)衬底。在该工艺期间，称为操作衬底(handle substrate)101和供体衬底(donor substrate)103的两个衬底，通常是硅片，经历一定数量的工序步骤以将具有给定厚度的供体衬底103的层转移到操作衬底101之上。在该工艺期间，通常在供体衬底103上生成氧化层105(例如通过热氧化作用或氧化物的沉积作用)以稍后形成SOI结构的氧化埋层(BOX)，并且应用离子注入步骤以形成限定待转移的层的预定分裂区域107。随后，源衬底103特别是经粘接而利用范德瓦耳斯力附接到操作衬底101，以得到源-操作化合物109。在机械和/或热处理时，半导体层111和氧化埋层113一起在预定分裂区域107发生分离，以使该两个层转移到操作衬底101之上而获得所希望的绝缘体上硅结构115。

供体衬底101的剩余部分117，也称为底片，能作为新的供体衬底或操作衬底在Smart Cut^TM式工艺中再循环并且再使用。该Smart Cut^TM式SOI制造工艺由于再循环工艺而具有重大经济效益。实际上，该工艺提供了对于诸如硅片的原料的最优化利用。

如图1所示，底片具有在边缘区域中呈现突出的残留物119a和119b的特征形貌，该特征形貌与由于初始的晶片103和/或101的边缘的形状而没有发生层转移的区域相对应。突出的区域119a和119b实际上属于在横截面中所见为一个基本上环形的残留物。突出的残留物119a和119b之间的底片117的表面具有第一内部区域121，在该第一内部区域121上发生分离以提供操作衬底109上的转移层111，并且该第一内部区域121具有相当粗糙的表面，与标准硅片的1-3比较，具有由AFM测量的接近于60-70RMS的粗糙度值。具有突出的残留物119a和119b的剩余部分117的边缘实际上具有斜面形状并且还包括从内部区域121所见为台阶状的结构123，该台阶状的结构123包括氧化埋层125的剩余部分和在离子注入的预定分裂区域129的剩余部分之上的非转移硅127。底片117的边缘131和背部133由此也被氧化物覆盖。

底片117的台阶123通常具有大约1.000-10.000的硅和100-10.000的二氧化硅的厚度，并且具有1-2mm量级的沿横向的宽度w。

在将底片117作为供体衬底103或操作衬底101再使用之前，需要除去突出的残留形貌119a和119b。例如从EP1156531A1和US7,402,520B2已知这样做的方法。通常，下列工艺用于除去突出的残留形貌：再生工艺以脱氧步骤开始，以除去剩余部分117的边缘上的突出的残留形貌的顶部上的以及剩余部分117的侧部131和背部133上的氧化层125。例如能利用高频浴实现脱氧，其中酸消耗氧化层125、131以及133。随后，执行衬底1的边缘区域的第一抛光步骤以至少部分除去突出的硅部分127和注入残留物。然后执行双侧抛光(DSP)步骤以改善内部区域121的表面粗糙度而且进一步沿突出的残留形貌119a和119b的方向除去台阶123。在DSP工艺期间，除去了大约10μm(衬底的每一侧上5μm)的衬底。最后，为在剩余部分117的前表面上获得适当的表面粗糙度，执行化学机械抛光步骤(CMP)。

突出的硅部分119a和119b的去除实际上不能用CMP工艺来执行，就这种高材料去除而言，再生衬底的几何形状会退化。使用DSP，能保持所希望的几何性质，这是因为晶片经受浮式抛光。实际上，在DSP的情况下，晶片浮在两个抛光垫之间，而在CMP的情况下，晶片在背部固定到支架，这在抛光期间可能导致机械约束并且从而导致平面度退化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改良的再生工艺和执行所述改良的再生工艺的设备，以使具有大量材料去除的双侧抛光步骤不再使用。