一种晶圆加工方法、设备及半导体器件制造方法与流程

1.本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶圆加工方法、设备及半导体器件制造方法。


背景技术：

2.玻璃钝化工艺是在半导体芯片表面附着一层含有玻璃成分的钝化膜，以保护芯片pn结的冶金结面。
3.目前，广泛使用的台面玻璃钝化方式主要包括电泳法、刀刮法和光阻法。其中，电泳法是将带有沟槽的硅片放置于电泳液中进行超声和电泳，以在沟槽表面形成玻璃钝化层；刀刮法是将配置好的玻璃浆采用人工刀刮的方式均匀涂覆在带有沟槽的硅片表面，以形成玻璃钝化层；光阻法是将玻璃粉与光刻胶均匀混合形成玻璃胶，通过匀胶、曝光、显影的方法，实现将玻璃胶选择性地涂覆在芯片的有效区域。然而，随着用户对生产效率、生产成本及生产良率的要求逐步提高，电泳法进行玻璃钝化的工艺复杂且玻璃粉浪费严重，生产成本高；刀刮法进行玻璃钝化得到的产品一致性较低，且会在芯片表面残留玻璃点，影响后续工艺，降低产品良率；光阻法进行玻璃钝化，对光刻胶性能要求较高，工艺复杂且生产成本高。
4.因此，如何提高玻璃钝化工艺的生产效率和生产良率，降低生产成本，成为行业内亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明提供一种晶圆加工方法、设备及半导体器件制造方法，以简化制备工艺，提高生产效率，降低生产成本。
6.根据本发明的一方面，提供了一种晶圆加工方法，包括：
7.提供一晶圆；其中，所述晶圆包括至少一个待加工表面，所述待加工表面包括待加工区域；不同所述待加工表面的所述待加工区域在所述晶圆上的正投影重合；
8.在所述待加工表面进行离子注入与扩散，形成pn结；
9.对所述待加工表面进行图形化，在所述待加工区域形成沟槽；其中，所述沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面；
10.在所述沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层。
11.可选地，所述对所述待加工表面进行图形化，在所述待加工区域形成沟槽，包括：
12.在所述待加工表面涂覆光刻胶并进行曝光与显影，形成光刻胶层；其中，所述光刻胶层暴露所述待加工区域；
13.将所述晶圆置于硅腐蚀液中，对所述晶圆的所述待加工区域进行刻蚀，形成所述沟槽。
14.可选地，所述在所述沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层，包括：
15.采用自动点胶机，识别所述晶圆上的目标定位点，并控制点胶针头按照预设移动
路径向相应所述沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃胶层；
16.以预设固化方式对所述玻璃胶层进行固化，烧结形成所述玻璃钝化层。
17.可选地，所述预设固化方式包括紫外固化或热固化。
18.可选地，所述烧结形成所述玻璃钝化层，包括：
19.对所述玻璃胶层进行烧结去胶；
20.对经烧结去胶的所述玻璃胶层烧结熔化，形成所述玻璃钝化层。
21.可选地，所述对所述玻璃胶层进行烧结去胶，包括：
22.在第一气体氛围中，对所述玻璃胶层在第一烧结温度范围内以恒定温度进行烧结，直至达到第一烧结时间范围；
23.所述对经烧结去胶的所述玻璃胶层烧结熔化，包括：
24.在第二气体氛围中，对经烧结去胶的所述玻璃胶层在第二烧结温度范围内以恒定温度进行烧结，直至达到第二烧结时间范围。
25.可选地，所述第一气体氛围包括氧气氛围，所述第二气体氛围包括氮气与氧气的混合氛围；
26.所述第一烧结温度范围为300～500℃，所述第二烧结温度范围为800～850℃；
27.所述第一烧结时间范围为10～30分钟，所述第二烧结时间范围为15～40分钟。
28.可选地，所述待加工表面还包括：非待加工区域；
29.所述晶圆加工方法，还包括：
30.在所述待加工表面形成金属引线层；其中，所述金属引线层设置于所述非待加工区域。
31.根据本发明的另一方面，提供了一种晶圆加工设备，用于执行如第一方面任意实施例所述的晶圆加工方法。
32.根据本发明的另一方面，还提供了一种半导体器件制造方法，包括如第一方面任意实施例所述的晶圆加工方法。
33.本发明实施例提供的晶圆加工方法，通过在晶圆的待加工表面以相应导电类型的离子进行离子注入与扩散，在晶圆中形成pn结。对待加工表面进行图形化，在晶圆的待加工区域形成沟槽，从而形成半导体器件的台面结构；其中，沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面。通过在相应沟槽中直接填充适量玻璃胶，形成玻璃钝化层，实现在晶圆的待加工表面选择性形成玻璃钝化层，从而有效简化了制备工艺，提高了生产效率，且使用的玻璃胶不存在不必要的浪费，降低了生产成本。
34.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是根据本发明实施例提供的一种晶圆加工方法的流程示意图；
37.图2是根据本发明实施例提供的又一种晶圆加工方法的流程示意图；
38.图3是根据本发明实施例提供的又一种晶圆加工方法的流程示意图；
39.图4是根据本发明实施例提供的又一种晶圆加工方法的流程示意图。
具体实施方式
40.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
41.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
42.本发明实施例提供一种晶圆加工方法。图1为本发明实施例提供的一种晶圆加工方法的流程示意图。如图1所示，该晶圆加工方法具体包括如下步骤：
43.s110、提供一晶圆；其中，晶圆包括至少一个待加工表面，待加工表面包括待加工区域；不同待加工表面的待加工区域在晶圆上的正投影重合。
44.示例性地，晶圆的导电类型可以是p型，也可以是n型。对于单面器件结构，将晶圆的其中一个表面作为待加工表面；对于双面器件结构，则将晶圆的两个表面均作为待加工表面，在本发明实施例中对此不作限制。晶圆的待加工表面上包括待加工区域，用于加工形成玻璃钝化结构。不同待加工表面的待加工区域关于晶圆表面对称，即不同待加工表面的待加工区域在晶圆上的正投影完全重合。
45.s120、在待加工表面进行离子注入与扩散，形成pn结。
46.其中，对晶圆的待加工表面以不同导电类型的离子进行离子注入并扩散，从而在晶圆内形成具有一定结深的pn结。示例性地，若晶圆的导电类型为p型，则进行离子注入的离子的导电类型为n型；若晶圆的导电类型为n型，则进行离子注入的离子的导电类型为p型。
47.s130、对待加工表面进行图形化，在待加工区域形成沟槽；其中，沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面。
48.其中，pn结的冶金结面为p型半导体与n型半导体的交界面。示例性地，采用图形化工艺，暴露待加工表面的待加工区域，保护待加工区域以外的部分。对待加工区域进行刻蚀得到沟槽，从而形成半导体器件的台面结构。沟槽底部暴露晶圆的未掺杂区域，沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面。
49.s140、在沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层。
50.示例性地，玻璃胶为玻璃粉与粘性胶水的混合物，其中，选用的胶水为具有适当粘
度的可固化胶水即可，无需采用光刻胶或其他特定的胶水制备玻璃胶，从而降低了制备成本。在相应的沟槽中直接填充适量玻璃胶，从而在待加工表面选择性形成玻璃钝化层，有效简化了制备工艺且对使用的玻璃胶不会造成不必要的浪费，提高了生产效率。并且玻璃钝化层由沟槽边缘延伸至待加工表面，可充分保护暴露的pn结冶金结面。
51.本发明实施例提供的晶圆加工方法，通过在晶圆的待加工表面以相应导电类型的离子进行离子注入与扩散，在晶圆中形成pn结。对待加工表面进行图形化，在晶圆的待加工区域形成沟槽，从而形成半导体器件的台面结构；其中，沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面。通过在相应沟槽中直接填充适量玻璃胶，形成玻璃钝化层，实现在晶圆的待加工表面选择性形成玻璃钝化层，从而有效简化了制备工艺，提高了生产效率，且使用的玻璃胶不存在不必要的浪费，降低了生产成本。
52.可选地，图2是本发明实施例提供的又一种晶圆加工方法的流程示意图。在上述实施例的基础上，如图2所示，该晶圆加工方法包括：
53.s210、提供一晶圆；其中，晶圆包括至少一个待加工表面，待加工表面包括待加工区域；不同待加工表面的待加工区域在晶圆上的正投影重合。
54.s220、在待加工表面进行离子注入与扩散，形成pn结。
55.s230、在待加工表面涂覆光刻胶并进行曝光与显影，形成光刻胶层；其中，光刻胶层暴露待加工区域。
56.示例性地，光刻胶可采用正性光刻胶，也可采用负性光刻胶。对待加工表面涂覆的光刻胶进行曝光与显影，从而暴露晶圆的待加工区域，形成光刻胶层。
57.s240、将晶圆置于硅腐蚀液中，对晶圆的待加工区域进行刻蚀，形成沟槽。
58.示例性地，将涂覆有光刻胶层的晶圆浸入硅腐蚀液中，通过硅腐蚀液对光刻胶层暴露的待加工区域的硅进行腐蚀，从而形成具有一定深度的沟槽，以暴露晶圆中pn结的冶金结面。
59.s250、在沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层。
60.可选地，图3是本发明实施例提供的又一种晶圆加工方法的流程示意图。在上述各实施例的基础上，如图3所示，该晶圆加工方法包括：
61.s310、提供一晶圆；其中，晶圆包括至少一个待加工表面，待加工表面包括待加工区域；不同待加工表面的待加工区域在晶圆上的正投影重合。
62.s320、在待加工表面进行离子注入与扩散，形成pn结。
63.s330、对待加工表面进行图形化，在待加工区域形成沟槽；其中，沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面。
64.s340、采用自动点胶机，识别晶圆上的目标定位点，并控制点胶针头按照预设移动路径向相应沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃胶层。
65.其中，晶圆上的目标定位点可设置在晶圆的边缘一周，以及待加工区域之间的间隔区域，以防止影响玻璃钝化层的制备。目标定位点可设置多个，以便于根据目标定位点对相应的沟槽进行精准定位。在沟槽中填充玻璃胶时，可通过自动点胶机拾取晶圆上的目标定位点，从而对晶圆上各待加工区域中的沟槽进行精准定位。按照预设移动路径控制点胶针头移动，依次向各沟槽填充玻璃胶，形成玻璃胶层。其中，预设移动路径可根据实际需要，由用户自行设定，例如：可以设定预设移动路径为沿相同方向依次对每排沟槽进行填充，或
者也可以设定预设移动路径为以“s”型首尾相接的方式对各沟槽进行填充，在此不作限制。自动点胶机的类型可包括阿基米德式滴胶泵点胶机和无接触式滴胶泵点胶机；点胶针头可以包括气动点胶阀和电动点胶阀，其中，气动点胶阀又可包括栓塞阀、顶针点胶阀、升降阀和喷雾点胶阀等。
66.s350、以预设固化方式对玻璃胶层进行固化，烧结形成玻璃钝化层。
67.示例性地，预设固化方式包括紫外固化或热固化。其中，对于由玻璃粉和紫外胶混合形成的玻璃胶，可采用紫外固化的预设固化方式对玻璃胶层进行固化；对于由玻璃粉和普通粘性胶混合形成的玻璃胶，则可采用热固化的预设固化方式对玻璃胶层进行固化，以降低沟槽内填充的玻璃胶的流动性，保证形成的玻璃胶层的均匀性。
68.可选地，在上述实施例的基础上，步骤s350中的烧结形成玻璃钝化层的方法，包括：
69.s3501、对玻璃胶层进行烧结去胶。
70.示例性地，对玻璃胶层通过烧结的方式进行去胶，其具体方法可包括：在第一气体氛围中，对玻璃胶层在第一烧结温度范围内以恒定温度进行烧结，直至达到第一烧结时间范围。示例性地，第一气体氛围包括氧气氛围，第一烧结温度范围为300～500℃，第一烧结时间范围为10～30分钟。在进行烧结去胶时，需对涂覆有玻璃胶层的晶圆进行加热，使温度逐渐上升至第一烧结温度范围内的某一特定温度，并在该特定温度下保温。对晶圆在恒定的特定温度下进行烧结，并烧结达到第一烧结时间范围内的一定时间，即完成对玻璃胶层的烧结去胶。
71.s3502、对经烧结去胶的玻璃胶层烧结熔化，形成玻璃钝化层。
72.示例性地，对玻璃胶层烧结去胶之后得到玻璃粉，再对玻璃粉进行烧结熔化，该过程也可称为烧玻璃。其具体方法可包括：在第二气体氛围中，对经烧结去胶的玻璃胶层在第二烧结温度范围内以恒定温度进行烧结，直至达到第二烧结时间范围。示例性地，第二气体氛围包括氮气与氧气的混合氛围，第二烧结温度范围为800～850℃，第二烧结时间范围为15～40分钟。同样地，在进行烧玻璃时，也需将晶圆升温至第二烧结温度范围内的某一特定温度，并在该特定温度下保温。将去胶后的晶圆在恒定的特定温度下烧结，且烧结时间达到第二烧结时间范围时，即完成玻璃粉的烧结熔化，最终在沟槽表面形成玻璃钝化层。
73.可选地，图4是本发明实施例提供的又一种晶圆加工方法的流程示意图。在上述各实施例的基础上，如图4所示，该晶圆加工方法包括：
74.s410、提供一晶圆；其中，晶圆包括至少一个待加工表面，待加工表面包括待加工区域；不同待加工表面的待加工区域在晶圆上的正投影重合。
75.s420、在待加工表面进行离子注入与扩散，形成pn结。
76.s430、对待加工表面进行图形化，在待加工区域形成沟槽；其中，沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面。
77.s440、在沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层。
78.s450、在待加工表面形成金属引线层；其中，金属引线层设置于非待加工区域。
79.其中，待加工表面还包括：非待加工区域。非待加工区域为晶圆上的沟槽以外的区域，通过在非待加工区域制备金属层，形成晶圆上各器件的金属引线以及接触金属，以实现各器件的功能。
80.本发明实施例还提供一种晶圆加工设备。该晶圆加工设备用于执行上述任意实施例中所述的晶圆加工方法。其中，该晶圆加工设备中包括自动点胶设备。自动点胶设备用于自动识别晶圆上的目标定位点，并在相应的沟槽内进行点胶。该晶圆加工设备可达到较高的定位精度，采用该晶圆加工设备可直接实现在晶圆上的特定沟槽区域选择性涂覆玻璃胶，简化了玻璃钝化的工艺流程，提高了生产效率，且避免了玻璃胶的不必要浪费，降低了生产成本。
81.本发明实施例还提供一种半导体器件制造方法。该半导体器件制造方法包括上述各实施例所述的晶圆加工方法，具有与上述各实施例所述的晶圆加工方法相同的有益效果。
82.上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种晶圆加工方法，其特征在于，包括：提供一晶圆；其中，所述晶圆包括至少一个待加工表面，所述待加工表面包括待加工区域；不同所述待加工表面的所述待加工区域在所述晶圆上的正投影重合；在所述待加工表面进行离子注入与扩散，形成pn结；对所述待加工表面进行图形化，在所述待加工区域形成沟槽；其中，所述沟槽侧面边缘暴露pn结的冶金结面；在所述沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层。2.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述对所述待加工表面进行图形化，在所述待加工区域形成沟槽，包括：在所述待加工表面涂覆光刻胶并进行曝光与显影，形成光刻胶层；其中，所述光刻胶层暴露所述待加工区域；将所述晶圆置于硅腐蚀液中，对所述晶圆的所述待加工区域进行刻蚀，形成所述沟槽。3.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述在所述沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层，包括：采用自动点胶机，识别所述晶圆上的目标定位点，并控制点胶针头按照预设移动路径向相应所述沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃胶层；以预设固化方式对所述玻璃胶层进行固化，烧结形成所述玻璃钝化层。4.根据权利要求3所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述预设固化方式包括紫外固化或热固化。5.根据权利要求3所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述烧结形成所述玻璃钝化层，包括：对所述玻璃胶层进行烧结去胶；对经烧结去胶的所述玻璃胶层烧结熔化，形成所述玻璃钝化层。6.根据权利要求5所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述对所述玻璃胶层进行烧结去胶，包括：在第一气体氛围中，对所述玻璃胶层在第一烧结温度范围内以恒定温度进行烧结，直至达到第一烧结时间范围；所述对经烧结去胶的所述玻璃胶层烧结熔化，包括：在第二气体氛围中，对经烧结去胶的所述玻璃胶层在第二烧结温度范围内以恒定温度进行烧结，直至达到第二烧结时间范围。7.根据权利要求6所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述第一气体氛围包括氧气氛围，所述第二气体氛围包括氮气与氧气的混合氛围；所述第一烧结温度范围为300～500℃，所述第二烧结温度范围为800～850℃；所述第一烧结时间范围为10～30分钟，所述第二烧结时间范围为15～40分钟。8.根据权利要求1所述的晶圆加工方法，其特征在于，所述待加工表面还包括：非待加工区域；所述晶圆加工方法，还包括：在所述待加工表面形成金属引线层；其中，所述金属引线层设置于所述非待加工区域。9.一种晶圆加工设备，其特征在于，用于执行如权利要求1-8中任一项所述的晶圆加工
方法。10.一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的晶圆加工方法。

技术总结
本发明公开了一种晶圆加工方法、设备及半导体器件制造方法。该晶圆加工方法包括：提供一晶圆；其中，晶圆包括至少一个待加工表面，待加工表面包括待加工区域；不同待加工表面的待加工区域在晶圆上的正投影重合；在待加工表面进行离子注入与扩散，形成PN结；对待加工表面进行图形化，在待加工区域形成沟槽；其中，沟槽侧面边缘暴露PN结的冶金结面；在沟槽中填充玻璃胶，形成玻璃钝化层。本发明实施例的技术方案可有效简化制备工艺，提高生产效率，降低生产成本。产成本。产成本。


技术研发人员：孙江涛 祖显文
受保护的技术使用者：马鞍山市槟城电子有限公司
技术研发日：2023.08.16
技术公布日：2023/10/20