晶圆的加工方法及晶圆

技术领域

本申请涉及半导体芯片制造技术领域，特别涉及一种晶圆的加工方法及晶圆。

背景技术

目前，在半导体功率器件制造领域，用于P+保护环的杂质掺杂方式主要有离子注入掺杂与CSD涂覆掺杂。离子注入掺杂方式掺杂杂质分布均匀，掺杂杂质浓度不受固溶度限制，浓度可控且重复性较好，但注入机台通常故障率较高，维护时间长导致产能受限，不利于制品大批量作业需求。CSD涂覆掺杂方式通过在晶圆表面涂覆掺杂源并经扩散炉预淀积，再进行后处理及主扩散后，P+保护环可同样掺杂期望的杂质浓度。且涂源机与扩散炉故障率较低，单机台产能高。

预淀积工艺是一种晶圆加工工艺，其利用高温下杂质由高浓度向低浓度位置扩散原理，使表面杂质进入晶圆浅层区域。预淀积工艺主要受杂质的扩散率以及杂质在晶圆材料中的最大固溶度影响，二者均随温度的升高而升高，即进入晶圆的杂质浓度与温度存在直接相关性。现有技术中，对于CSD涂覆掺杂方式，在进舟过程中，掺杂源便与反应气体开始进行掺杂反应，然而，进舟步骤扩散炉的炉口敞开，炉口位置温度损失较大，导致炉口区域与炉尾区域温度差异较大，这就导致了炉口区域到炉尾区域的掺杂浓度差异，最终反映为工艺结束后晶圆方块电阻差异。

发明内容

为了减小炉口区域到炉尾区域的掺杂浓度差异，以减小预淀积后的晶圆方块电阻差异，本申请提供了一种晶圆的加工方法及晶圆。

根据本申请实施例的一方面，公开了一种晶圆的加工方法，包括：

对待加工的晶圆作预处理，所述预处理包括在晶圆表面涂覆掺杂源；

在设定的进舟温度下，将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔，并往所述炉腔内通入反应气体；

根据设定的工艺温度对所述炉腔进行升温处理，以升高所述炉腔内的温度，其中所述工艺温度为自所述炉腔的炉口区域向所述炉腔的炉尾区域降低，所述掺杂源在所述工艺温度下与所述反应气体发生掺杂反应；

在设定的所述工艺温度下维持第一时长；

对所述炉腔进行降温处理，以降低所述炉腔内的温度；

将晶圆从所述炉腔内取出。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的工艺温度比所述炉中区域对应的工艺温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的工艺温度比所述炉尾区域对应的工艺温度高第二温度梯度；其中，所述第一温度梯度等于所述第二温度梯度。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的工艺温度比所述炉中区域对应的工艺温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的工艺温度比所述炉尾区域对应的工艺温度高第二温度梯度；其中，所述第一温度梯度的取值范围为3℃～7℃，所述第二温度梯度的取值范围为3℃～7℃。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的工艺温度比所述炉中区域对应的工艺温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的工艺温度比所述炉尾区域对应的工艺温度高第二温度梯度；其中，所述第一温度梯度等于所述第二温度梯度，所述第一温度梯度的取值范围为3℃～7℃，所述第二温度梯度的取值范围为3℃～7℃。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的工艺温度比所述炉中区域对应的工艺温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的工艺温度比所述炉尾区域对应的工艺温度高第二温度梯度；其中，所述炉口区域对应的工艺温度为968℃～972℃，所述炉中区域对应的工艺温度为963℃～967℃，所述炉尾区域对应的工艺温度为958℃～962℃。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的工艺温度比所述炉中区域对应的工艺温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的工艺温度比所述炉尾区域对应的工艺温度高第二温度梯度；其中，所述工艺温度为根据在所述炉腔内不同区域工艺结束后的晶圆的方块电阻调整。

在一种示例性实施例中，所述进舟温度设置为所述炉腔内各区域均相同。

在一种示例性实施例中，所述进舟温度设置为自所述炉腔的炉口区域向所述炉腔的炉尾区域降低。

在一种示例性实施例中，在将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔之后，根据设定的工艺温度对所述炉腔进行升温处理之前，所述加工方法还包括：

以所述设定的进舟温度为目标温度，持续第二时长；

在根据设定的工艺温度对所述炉腔进行升温处理之后，在设定的所述工艺温度下维持第一时长之前，所述加工方法还包括：

以所述设定的工艺温度为目标温度，持续第三时长。

本申请的实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：

本申请的加工方法，首先对待加工的晶圆作包括在晶圆表面涂覆掺杂源的预处理，再将晶圆送入扩散炉的炉腔，并往炉腔内通入反应气体，而后根据设定的工艺温度对炉腔进行升温处理，设定的工艺温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，并在设定的工艺温度下维持第一时长，之后，对炉腔进行降温处理，最后将晶圆从炉腔内取出。掺杂源在设定的工艺温度下能够与反应气体发生掺杂，通过设置炉口区域往炉尾区域工艺温度降低，可以修正由于进舟过程中炉口区域的实际温度低所导致的不同位置间掺杂反应差异，减小工艺结束后的掺杂浓度差异，进而使晶圆间方块电阻基本一致。

根据本申请实施例的一方面，公开了一种晶圆的加工方法，包括：

对待加工的晶圆作预处理，所述预处理包括在晶圆表面涂覆掺杂源；

在设定的进舟温度下，将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔，并往所述炉腔内通入反应气体，其中，所述进舟温度为自所述炉腔的炉口区域向所述炉腔的炉尾区域降低，所述掺杂源在所述进舟温度下与所述反应气体发生掺杂反应；

根据设定的工艺温度对所述炉腔进行升温处理，以升高所述炉腔内的温度；

在设定的所述工艺温度下维持第一时长；

对所述炉腔进行降温处理，以降低所述炉腔内的温度；

将晶圆从所述炉腔内取出。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的进舟温度比所述炉中区域对应的进舟温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的进舟温度比所述炉尾区域对应的进舟温度高第二温度梯度；其中，所述第一温度梯度的取值范围为30℃～40℃，所述第二温度梯度的取值范围为45℃～55℃。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的进舟温度比所述炉中区域对应的进舟温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的进舟温度比所述炉尾区域对应的进舟温度高第二温度梯度；其中，所述炉口区域对应的进舟温度为695℃～705℃，所述炉中区域对应的进舟温度为660℃～670℃，所述炉尾区域对应的进舟温度为610℃～620℃。

在一种示例性实施例中，所述炉腔包括所述炉口区域、所述炉尾区域以及位于所述炉口区域与所述炉尾区域之间的炉中区域，所述炉口区域对应的进舟温度比所述炉中区域对应的进舟温度高第一温度梯度，所述炉中区域对应的进舟温度比所述炉尾区域对应的进舟温度高第二温度梯度；其中，所述进舟温度为根据在所述炉腔内不同区域工艺结束后的晶圆的方块电阻调整。

在一种示例性实施例中，所述工艺温度设置为所述炉腔内各区域均相同。

在一种示例性实施例中，所述工艺温度设置为自所述炉腔的炉口区域向所述炉腔的炉尾区域降低。

在一种示例性实施例中，在将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔之后，根据设定的工艺温度对所述炉腔进行升温处理之前，所述加工方法还包括：

以设定的升温起始温度为目标温度，持续第二时长，其中，所述升温起始温度基于所述设定的进舟温度确定；

在根据设定的工艺温度对所述炉腔进行升温处理之后，在设定的所述工艺温度下维持第一时长之前，所述加工方法还包括：

以所述设定的工艺温度为目标温度，持续第三时长。

本申请的实施例提供的技术方案至少包括以下有益效果：

本申请的加工方法，首先对待加工的晶圆作包括在晶圆表面涂覆掺杂源的预处理，再在设定的进舟温度下将晶圆送入扩散炉的炉腔，进舟温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，并往炉腔内通入反应气体，而后根据设定的工艺温度对炉腔进行升温处理，并在设定的工艺温度下维持第一时长，之后，对炉腔进行降温处理，最后将晶圆从炉腔内取出。掺杂源在进舟温度下能够与反应气体发生掺杂，通过设置炉口区域往炉尾区域工艺温度降低，缩小进舟过程中炉口区域到炉尾区域间的实际温度差异，减小工艺结束后的掺杂浓度差异，进而使晶圆间方块电阻基本一致。

根据本申请实施例的一方面，公开了一种晶圆，该晶圆采用前述的加工方法获得。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并于说明书一起用于解释本申请的原理。

图1示意性地示出了一实施例中工艺过程温度曲线示意图。

图2示出本申请实施例一提供的晶圆的加工方法的流程示意图。

图3示出本申请实施例一晶圆进舟场景示意图。

图4为本申请实施例一炉口、炉中、炉尾的工艺温度示意图。

图5示出本申请实施例二的整体工艺步骤图。

图6示出本申请实施例三提供的晶圆的加工方法的流程示意图。

图7为本申请实施例三炉口、炉中、炉尾的温度示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。

在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

目前，6英寸及以下半导体功率器件，如功率二极管，通常采用CSD涂覆掺杂方式进行大批量量产作业。CSD涂覆掺杂方式通过将表面涂覆有掺杂源的晶圆送入扩散炉的炉腔内，在反应气体氛围中升温至设定的工艺温度。利用高温下杂质由高浓度向低浓度位置扩散原理，使表面杂质进入晶圆浅层区域。通过调整工艺温度与工艺时间，可以固定掺杂杂质浓度。

在进舟过程中，掺杂源便可以蒸汽的形式充斥于炉腔内并向杂质浓度更低的晶圆内部扩散，此时掺杂源与反应气体开始进行掺杂反应，此后随着温度升高，持续进行掺杂反应，进入晶圆的杂质数量逐渐增加。然而，进舟步骤扩散炉的炉口敞开，炉口位置温度损失较大，在相同的设置温度下，越靠近炉口的位置保温效果越差，那实际温度就越低，越靠近炉尾的位置保温效果越好，那实际温度就越高，在进舟步骤和升温步骤，炉口和炉尾的温度偏差很大，这就导致了炉口区域到炉尾区域的掺杂浓度差异，最终反映为工艺结束后晶圆方块电阻差异较大。

为解决现有技术工艺结束后晶圆方块电阻差异较大的问题，申请人想到在升温至设定的工艺温度前增加稳定步骤，以在升温前修正一部分温度偏差，同时避免炉腔口中尾区域升温时斜率偏差过大；另外，在主工艺之前增加稳定步骤，使炉腔内各区域的温度达到设定的工艺温度，保证主工艺步骤炉腔内各区域的温度一致。

该方式虽然一定程度上能够减小预淀积后的晶圆方块电阻差异，但是，进舟步骤炉口和炉尾的温度偏差很大，短暂的稳定步骤仅能修正小部分温度偏差，最终进舟步骤和升温步骤的前半段，炉口和炉尾的温度偏差仍然高达80～90℃以上(如图1所示)，这就不可避免的导致炉腔不同位置间初始掺杂浓度(主工艺步骤之前的掺杂浓度)具有较大差异。在一实施例中，增加稳定步骤后，实验得出工艺结束后不同作业位置间监控片方块电阻数据如下表一所示：

表一

如表一所示，在炉口区域的监控片方块电阻的均值为29.3Ω，在炉中区域的监控片方块电阻的均值为29.1Ω，在炉尾区域的监控片方块电阻的均值只有27.7Ω。从表一可以看出，炉尾区域的晶圆方块电阻较炉口区域和炉中区域整体偏低1-2Ω，晶圆方块电阻依然具有较大差异。

其中，温度越高，掺杂反应越强，监控片浅层的掺杂浓度越高，监控片表面的方块电阻越低；反之，温度越低，掺杂反应越弱，监控片浅层的掺杂浓度越低，监控片表面的方块电阻越高。

其中，监控片是一种代替产品实现某个制程数据量测及监控的方法。

为此，申请人进一步提出了本申请的晶圆的加工方法，以减小炉口区域到炉尾区域的掺杂浓度差异，从而减小预淀积后的晶圆方块电阻差异。

实施例一

图2示出本申请实施例一提供的晶圆的加工方法的流程示意图。

参阅图2所示，本申请实施例提供了一种晶圆的加工方法，包括预处理步骤、进舟步骤、升温步骤、主工艺步骤(也即，预淀积步骤)、降温步骤以及出舟步骤，分别对应于以下步骤S210至步骤S260：

步骤S210，对待加工的晶圆作预处理，预处理包括在晶圆表面涂覆掺杂源。

步骤S220，在设定的进舟温度下，将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔，并往炉腔内通入反应气体。

步骤S230，根据设定的工艺温度对炉腔进行升温处理，以升高炉腔内的温度，其中工艺温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，掺杂源在工艺温度下与反应气体发生掺杂反应。

步骤S240，在设定的工艺温度下维持第一时长。

步骤S250，对炉腔进行降温处理，以降低炉腔内的温度。

步骤S260，将晶圆从炉腔内取出。

下面，对各个步骤进行详细说明。

在步骤S210中，对待加工的晶圆作预处理包括：首先，在晶圆表面涂覆掺杂源，具体可以采用旋涂工艺，在晶圆表面均匀涂覆一定厚度的掺杂源；之后，对涂覆掺杂源的晶圆进行烘干处理以去除掺杂源中的有机溶剂，获得预处理后的晶圆。

掺杂源可以是硼源，在该实施例中，掺杂源为B30乳胶源。

在步骤S220中，将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔包括：首先，将预处理后的晶圆放在石英舟内，由于CSD涂覆均为正面涂覆掺杂源，故将预处理后的晶圆呈面对面摆放在石英舟内，可以使掺杂杂质面对面互补扩散，保证片与片之间杂质分布的均匀性；之后，将石英舟依次放置于硅桨之上，如图3所示；再通过驱动装置，例如步进电机等将放置有石英舟的硅桨送入扩散炉的炉腔，从而将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔。

扩散炉可以是采用立式扩散炉，也可以是采用卧式扩散炉。在图3所示实施例中，采用卧式扩散炉，其中，位于两端的石英舟外侧放置散流装置，以及石英舟靠近硅桨的一侧放置挡片，以保证气流均匀性。

在将放置有石英舟的硅桨送入扩散炉的炉腔，从而将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔的过程中，往炉腔内通入反应气体，使反应气体均匀充斥炉腔中，避免在主工艺步骤再通入反应气体导致掺杂杂质的均匀性差。在该实施例中，是从扩散炉的尾部通入反应气体。

反应气体包括氮气(N2)和氧气，氧气具体为液态氧(LO2)。其中，氧气与掺杂源发生掺杂反应，氮气不参与掺杂反应，氮气作为惰性气体，可以起到保压作用。当掺杂源为B30乳胶源，掺杂反应的化学反应式为：B

掺杂源在设定的进舟温度下能够与反应气体发生掺杂反应，使掺杂杂质掺杂在晶圆的浅层。也即，在将晶圆送入扩散炉的炉腔的过程中，掺杂源与反应气体便开始进行掺杂反应。详细地，硼在温度达到600℃时，便以蒸汽的形式充斥于炉腔内并向杂质浓度更低的晶圆内部扩散。

在该实施例中，设定的进舟温度为600℃～650℃。也即，在步骤S220中，在600℃～650℃的进舟温度下，将涂覆有B30乳胶源的晶圆送入扩散炉的炉腔，并往炉腔内通入氮气和氧气。

在该实施例中，设定的进舟温度为炉腔内各区域均相同，当然，设定的进舟温度也可以为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低。

图4为本申请实施例一炉口、炉中、炉尾的工艺温度示意图。

如图4所示，在步骤S230中，工艺温度设立温度梯度，划分为炉口区域、炉中区域、炉尾区域共三个区域分别进行控温，其中，炉口区域对应的工艺温度比炉中区域对应的工艺温度高第一温度梯度，炉中区域对应的工艺温度比炉尾区域对应的工艺温度高第二温度梯度。在该实施例中，划分为三个区域分别进行控温，温度控制策略简单，当然，在其它实施例中，也可以划分为更多的区域分别进行控温，例如，划分为四个区域、五个区域分别进行控温，还可以是仅划分为两个区域分别进行控温。

第一温度梯度可以是等于第二温度梯度，也可以是第一温度梯度大于第二温度梯度，还可以是第二温度梯度大于第一温度梯度。在该实施例中，第一温度梯度等于第二温度梯度。

详细地，第一温度梯度的取值范围为3℃～7℃，示例性地，第一温度梯度可以为3℃，此时，炉口区域对应的工艺温度比炉中区域对应的工艺温度高3℃；第一温度梯度可以为5℃，此时，炉口区域对应的工艺温度比炉中区域对应的工艺温度高5℃；第一温度梯度可以为7℃，此时，炉口区域对应的工艺温度比炉中区域对应的工艺温度高7℃。

第二温度梯度的取值范围为3℃～7℃，示例性地，第二温度梯度可以为3℃，此时，炉中区域对应的工艺温度比炉尾区域对应的工艺温度高3℃；第二温度梯度可以为5℃，此时，炉中区域对应的工艺温度比炉尾区域对应的工艺温度高5℃；第二温度梯度可以为7℃，此时，炉中区域对应的工艺温度比炉尾区域对应的工艺温度高7℃。

对于P+保护环的杂质掺杂，CSD涂覆掺杂方式工艺温度选择为900℃～1100℃，在此高温环境下，方块电阻变化对温度非常敏感，3℃～7℃的温度梯度便能够修正由于进舟步骤和升温步骤等步骤中炉尾区域向炉口区域实际温度降低所导致的不同位置间掺杂反应差异。

未采用本申请进行优化的工艺温度数据和本申请优化后的工艺温度数据如下表二所示。

表二

如表二所示，在该实施例中，炉口区域对应的工艺温度为968℃～972℃，炉中区域对应的工艺温度为963℃～967℃，炉尾区域对应的工艺温度为958℃～962℃。也即是，相对于采用本申请进行优化前的工艺温度，采用本申请优化后炉口区域对应的工艺温度升高约5℃，炉中区域对应的工艺温度保持不变，炉尾区域对应的工艺温度降低约5℃。

采用表二优化后的工艺温度进行晶圆的加工，使用监控片验证，得出工艺结束后不同作业位置间监控片方块电阻数据如下表三所示。

表三

如表三所示，在炉口区域的监控片方块电阻的均值为29.1Ω，在炉中区域的监控片方块电阻的均值为29.2Ω，在炉尾区域的监控片方块电阻的均值为29.3Ω。从表三可以看出，通过建立工艺温度梯度，使工艺温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，可以修正由于进舟步骤和升温步骤等步骤中炉口区域到炉尾区域实际温度差异所导致的不同位置间浓度差异，使工艺结束后炉内片间掺杂浓度保持基本一致。

其中，工艺温度为根据在炉腔内不同位置作业后的晶圆的方块电阻调整，也即，根据在炉腔内不同位置的监控片的方块电阻调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的工艺温度，以获得前述的工艺温度梯度以及最终采用的工艺温度，如表二。

在加工过程中，在炉口区域、炉中区域、炉尾区域分别设置监控片，在工艺结束后，检测监控片上的方块电阻，确认炉口/炉中/炉尾间方块电阻差异，并进行重复性验证以固化差异；针对方块电阻差异，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域所对应的工艺温度，建立合适的温度梯度，以解决进舟步骤以及升温步骤等步骤中炉尾温度偏高炉口温度偏低所导致的不同位置间方块电阻差异问题。

需要说明的是，在设定的进舟温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低的实施例中，相对于进舟温度为炉腔内各区域均相同的实施例，炉口区域到炉尾区域之间的温度偏差较小，因此，第一温度梯度和第二温度梯度可以设置得更小，但由于进舟步骤同样需要设置温度梯度，会增加工艺制程管控难度。

在步骤S240中，在设定的工艺温度下维持第一时长，第一时长可以是30分钟～120分钟。也即，在设定的工艺温度下维持30分钟～120分钟。在此过程中，掺杂源与反应气体发生掺杂反应，使掺杂杂质掺杂在晶圆的浅层。

在达到第一时长之后，可以直接进入降温步骤，也即进入步骤S250。

在步骤S250中，对炉腔进行降温处理，降低炉腔内的温度至设定的出舟温度，以避免在工艺温度下直接出舟晶圆温度骤变导致晶圆发生变形。

其中，出舟温度可以是等于进舟温度。示例性地，设定的出舟温度为600℃～650℃。

在步骤S260中，将晶圆从炉腔内取出。也即，通过驱动装置，例如步进电机等将放置有石英舟的硅桨送出扩散炉的炉腔，从而将晶圆从炉腔内取出。此时，即完成预淀积工艺，也即完成本申请的加工过程。

实施例二

图5示出本申请实施例二的整体工艺步骤图。

参阅图5所示，本申请实施例二提供的晶圆的加工方法，在进舟步骤之后升温步骤之前，以及升温步骤之后主工艺步骤之前，分别设置稳定步骤。也即，该实施例的晶圆的加工方法包括预处理步骤、进舟步骤、稳定步骤、升温步骤、稳定步骤、主工艺步骤(也即，预淀积步骤)、降温步骤以及出舟步骤。

其中，在进舟步骤与升温步骤之间的稳定步骤，以设定的进舟温度为目标温度，持续第二时长，以在升温前修正一部分温度偏差，同时避免炉腔口中尾区域升温时斜率偏差过大。

示例性地，炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的进舟温度为650℃，在该稳定步骤，在第二时长内，以650℃为目标温度，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度，使炉口区域、炉中区域、炉尾区域的实际温度尽可能接近于650℃，从而修正由于进舟步骤炉口敞开导致的炉口区域与炉尾区域的温度差异。

示例性地，炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的进舟温度为630℃，在该稳定步骤，在第二时长内，以630℃为目标温度，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度，使炉口区域、炉中区域、炉尾区域的实际温度尽可能接近于630℃，从而修正由于进舟步骤炉口敞开导致的炉口区域与炉尾区域的温度差异。

其中，该第二时长可以根据实际情况灵活设置，在该实施例中，第二时长为5分钟～10分钟。

其中，在升温步骤与主工艺步骤之间的稳定步骤，以设定的工艺温度为目标温度，持续第三时长，以修正升温后的温度过冲，同时缩小区域间温度偏差，这样后续主工艺步骤的温度梯度可以设置得小一些，便于保证工艺制程的稳定。此外，针对于特定的方块电阻，各个步骤的工艺条件一般都是固化的，如29±3Ω的方块电阻，主工艺步骤的工艺条件为965℃的工艺温度和60分钟的工艺时间，在日常的工艺过程无法随意改动，该稳定步骤的设置，可以进行参数超差调整，例如调整时间等。

需要说明的是，以设定的工艺温度为目标温度，持续第三时长，即，针对于炉口区域，以炉口区域对应的工艺温度为目标温度，持续第三时长；针对于炉中区域，以炉中区域对应的工艺温度为目标温度，持续第三时长；针对于炉尾区域，以炉尾区域对应的工艺温度为目标温度，持续第三时长。这样，在主工艺步骤之前，便将炉口区域、炉中区域、炉尾区域调整为对应的工艺温度。

示例性地，炉口区域对应的工艺温度为970℃，在该稳定步骤，以970℃为目标温度，调整炉口区域的温度，使炉口区域的实际温度尽可能接近于970℃；炉中区域对应的工艺温度为965℃，在该稳定步骤，以965℃为目标温度，调整炉中区域的温度，使炉中区域的实际温度尽可能接近于965℃；炉尾区域对应的工艺温度为960℃，在该稳定步骤，以960℃为目标温度，调整炉尾区域的温度，使炉尾区域的实际温度尽可能接近于960℃。

示例性地，炉口区域对应的工艺温度为968℃，在该稳定步骤，以968℃为目标温度，调整炉口区域的温度，使炉口区域的实际温度尽可能接近于968℃；炉中区域对应的工艺温度为963℃，在该稳定步骤，以963℃为目标温度，调整炉中区域的温度，使炉中区域的实际温度尽可能接近于963℃；炉尾区域对应的工艺温度为958℃，在该稳定步骤，以958℃为目标温度，调整炉尾区域的温度，使炉尾区域的实际温度尽可能接近于958℃。

其中，该第三时长可以根据实际情况灵活设置，在该实施例中，第三时长为5分钟～10分钟。

预处理步骤、进舟步骤、升温步骤、主工艺步骤、降温步骤以及出舟步骤可以参阅上述实施例一中的描述，在此不再赘述。

实施例三

图6示出本申请实施例三提供的晶圆的加工方法的流程示意图。

参阅图6所示，本申请实施例提供了一种晶圆的加工方法，包括预处理步骤、进舟步骤、升温步骤、主工艺步骤(也即，预淀积步骤)、降温步骤以及出舟步骤，分别对应于以下步骤S610至步骤S660：

步骤S610，对待加工的晶圆作预处理，预处理包括在晶圆表面涂覆掺杂源。

步骤S620，在设定的进舟温度下，将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔，并往炉腔内通入反应气体，其中，进舟温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，掺杂源在进舟温度下与反应气体发生掺杂反应。

步骤S630，根据设定的工艺温度对炉腔进行升温处理，以升高炉腔内的温度。

步骤S640，在设定的工艺温度下维持第一时长。

步骤S650，对炉腔进行降温处理，以降低炉腔内的温度。

步骤S660，将晶圆从炉腔内取出。

下面，对各个步骤进行详细说明。

在步骤S610中，对待加工的晶圆作预处理包括：首先，在晶圆表面涂覆掺杂源，具体可以采用旋涂工艺，在晶圆表面均匀涂覆一定厚度的掺杂源；之后，对涂覆掺杂源的晶圆进行烘干处理以去除掺杂源中的有机溶剂，获得预处理后的晶圆。

掺杂源可以是硼源，在该实施例中，掺杂源为B30乳胶源。

在步骤S620中，将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔包括：首先，将预处理后的晶圆放在石英舟内，由于CSD涂覆均为正面涂覆掺杂源，故将预处理后的晶圆呈面对面摆放在石英舟内，可以使掺杂杂质面对面互补扩散，保证片与片之间杂质分布的均匀性；之后，将石英舟依次放置于硅桨之上，参阅图3所示；再通过驱动装置，例如步进电机等将放置有石英舟的硅桨送入扩散炉的炉腔，从而将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔。

扩散炉可以是采用立式扩散炉，也可以是采用卧式扩散炉。如图3所示实施例中，采用卧式扩散炉，其中，位于两端的石英舟外侧放置散流装置，以及石英舟靠近硅桨的一侧放置挡片，以保证气流均匀性。

在将放置有石英舟的硅桨送入扩散炉的炉腔，从而将预处理后的晶圆送入扩散炉的炉腔的过程中，往炉腔内通入反应气体，使反应气体均匀充斥炉腔中，避免在主工艺步骤再通入反应气体导致掺杂杂质的均匀性差。在该实施例中，是从扩散炉的尾部通入反应气体。

反应气体包括氮气(N2)和氧气，氧气具体为液态氧(LO2)。其中，氧气与掺杂源发生掺杂反应，氮气不参与掺杂反应，氮气作为惰性气体，可以起到保压作用。当掺杂源为B30乳胶源，掺杂反应的化学反应式为：B

掺杂源在设定的进舟温度下能够与反应气体发生掺杂反应，使掺杂杂质掺杂在晶圆的浅层。也即，在将晶圆送入扩散炉的炉腔的过程中，掺杂源与反应气体便开始进行掺杂反应。详细地，硼在温度达到600℃时，便以蒸汽的形式充斥于炉腔内并向杂质浓度更低的晶圆内部扩散。

在该实施例中，设定的进舟温度为600℃～650℃。也即，在步骤S620中，在600℃～650℃的进舟温度下，将涂覆有B30乳胶源的晶圆送入扩散炉的炉腔，并往炉腔内通入氮气和氧气。

在该实施例中，设定的进舟温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，炉口、炉中、炉尾的进舟温度示意图如图7所示。参阅图7所示，进舟温度设立温度梯度，划分为炉口区域、炉中区域、炉尾区域共三个区域分别进行控温，其中，炉口区域对应的进舟温度比炉中区域对应的进舟温度高第一温度梯度，炉中区域对应的进舟温度比炉尾区域对应的进舟温度高第二温度梯度。在该实施例中，划分为三个区域分别进行控温，温度控制策略简单，当然，在其它实施例中，也可以划分为更多的区域分别进行控温，例如，划分为四个区域、五个区域分别进行控温，还可以是仅划分为两个区域分别进行控温。

第一温度梯度可以是等于第二温度梯度，也可以是第一温度梯度大于第二温度梯度，还可以是第二温度梯度大于第一温度梯度。在该实施例中，第一温度梯度小于第二温度梯度。

详细地，第一温度梯度的取值范围为30℃～40℃，示例性地，第一温度梯度可以为30℃，此时，炉口区域对应的进舟温度比炉中区域对应的进舟温度高30℃；第一温度梯度可以为35℃，此时，炉口区域对应的进舟温度比炉中区域对应的进舟温度高35℃；第一温度梯度可以为40℃，此时，炉口区域对应的进舟温度比炉中区域对应的进舟温度高40℃。

第二温度梯度的取值范围为45℃～55℃，示例性地，第二温度梯度可以为45℃，此时，炉中区域对应的进舟温度比炉尾区域对应的进舟温度高45℃；第二温度梯度可以为50℃，此时，炉中区域对应的进舟温度比炉尾区域对应的进舟温度高50℃；第二温度梯度可以为55℃，此时，炉中区域对应的进舟温度比炉尾区域对应的进舟温度高55℃。

炉口区域与炉中区域进舟步骤热量损失较大，将炉口区域与炉中区域设定进舟温度与炉尾区域相差较大，可以修正由于进舟步骤炉口区域与炉中区域热量损失大导致的温度偏差，减小炉口区域到炉尾区域实际温度差异所导致的不同位置间掺杂反应差异。

未采用本申请进行优化的工艺温度数据和本申请优化后的工艺温度数据如下表四所示。

表四

如表四所示，在该实施例中，炉口区域对应的进舟温度为695℃～705℃，炉中区域对应的进舟温度为660℃～670℃，炉尾区域对应的进舟温度为610℃～620℃。也即是，相对于采用本申请进行优化前的进舟温度，采用本申请优化后炉口区域对应的进舟温度升高约50℃，炉中区域对应的进舟温度升高约15℃，炉尾区域对应的进舟温度降低约35℃。

采用表四优化后的工艺温度进行晶圆的加工，使用监控片验证，得出工艺结束后不同作业位置间监控片方块电阻数据如下表五所示。

表五

如表五所示，在炉口区域的监控片方块电阻的均值为29.0Ω，在炉中区域的监控片方块电阻的均值为29.1Ω，在炉尾区域的监控片方块电阻的均值为29.1Ω。从表五可以看出，通过建立进舟温度梯度，使进舟温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低，可以修正由于进舟步骤炉口区域与炉中区域热量损失大导致的温度偏差，减小炉口区域到炉尾区域实际温度差异，使得温度偏差不高于20℃(如图7所示)，使工艺结束后炉内片间掺杂浓度保持基本一致。

其中，进舟温度为根据在炉腔内不同位置作业后的晶圆的方块电阻调整，也即，根据在炉腔内不同位置的监控片的方块电阻调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的进舟温度，以获得前述的进舟温度梯度以及最终采用的进舟温度，如表四。

在加工过程中，在炉口区域、炉中区域、炉尾区域分别设置监控片，在工艺结束后，检测监控片上的方块电阻，确认炉口/炉中/炉尾间方块电阻差异，并进行重复性验证以固化差异；针对方块电阻差异，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域所对应的进舟温度，建立合适的温度梯度，以解决进舟步骤炉口区域与炉中区域热量损失大导致的温度偏差所导致的不同位置间方块电阻差异问题。

对于P+保护环的杂质掺杂，CSD涂覆掺杂方式工艺温度选择为900℃～1100℃，因此，在步骤S630中，工艺温度为900℃～1100℃，且该实施例设定的工艺温度为炉腔内各区域均相同，具体设定为965℃。也即，在步骤S630中，以965℃作为目标温度，对炉腔进行升温处理，以升高炉腔内的温度至965℃。

当然，设定的工艺温度也可以为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低。

在步骤S640中，在设定的工艺温度下维持第一时长，第一时长可以是30分钟～120分钟。也即，在设定的工艺温度下维持30分钟～120分钟。在此过程中，掺杂源与反应气体发生掺杂反应，使掺杂杂质掺杂在晶圆的浅层。

在达到第一时长之后，可以直接进入降温步骤，也即进入步骤S650。

在步骤S650中，对炉腔进行降温处理，降低炉腔内的温度至设定的出舟温度，以避免在工艺温度下直接出舟晶圆温度骤变导致晶圆发生变形。

其中，出舟温度可以是等于进舟温度。示例性地，设定的出舟温度为600℃～650℃。

在步骤S660中，将晶圆从炉腔内取出。也即，通过驱动装置，例如步进电机等将放置有石英舟的硅桨送出扩散炉的炉腔，从而将晶圆从炉腔内取出。此时，即完成预淀积工艺，也即完成本申请的加工过程。

需要说明的是，在设定的工艺温度为自炉腔的炉口区域向炉腔的炉尾区域降低的实施例中，相对于工艺温度为炉腔内各区域均相同的实施例，第一温度梯度和第二温度梯度可以设置得更小，但由于主工艺步骤同样需要设置温度梯度，会增加工艺制程管控难度。

实施例四

再请参阅图5所示，本申请实施例四提供的晶圆的加工方法，在进舟步骤之后升温步骤之前，以及升温步骤之后主工艺步骤之前，分别设置稳定步骤。也即，该实施例的晶圆的加工方法包括预处理步骤、进舟步骤、稳定步骤、升温步骤、稳定步骤、主工艺步骤(也即，预淀积步骤)、降温步骤以及出舟步骤。

其中，在进舟步骤与升温步骤之间的稳定步骤，以设定的升温起始温度为目标温度，持续第二时长，以在升温前修正炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度偏差，同时避免炉腔口中尾区域升温时斜率偏差过大。

升温起始温度基于设定的进舟温度确定。升温起始温度可以是炉尾区域对应的进舟温度，也可以是炉中区域对应的进舟温度，还可以是炉尾区域对应的进舟温度，还可以是根据炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的进舟温度进行运算获得。

示例性地，炉口区域对应的进舟温度为695℃～705℃，炉中区域对应的进舟温度为660℃～670℃，炉尾区域对应的进舟温度为610℃～620℃，在该稳定步骤，在第二时长内，以695℃～705℃为目标温度，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度，使炉口区域、炉中区域、炉尾区域的实际温度尽可能接近于695℃～705℃。

示例性地，炉口区域对应的进舟温度为695℃～705℃，炉中区域对应的进舟温度为660℃～670℃，炉尾区域对应的进舟温度为610℃～620℃，在该稳定步骤，在第二时长内，以660℃～670℃为目标温度，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度，使炉口区域、炉中区域、炉尾区域的实际温度尽可能接近于660℃～670℃。

其中，该第二时长可以根据实际情况灵活设置，在该实施例中，第二时长为5分钟～10分钟。

其中，在升温步骤与主工艺步骤之间的稳定步骤，以设定的工艺温度为目标温度，持续第三时长，以修正升温后的温度过冲，此外，针对于特定的方块电阻，各个步骤的工艺条件一般都是固化的，如29±3Ω的方块电阻，主工艺步骤的工艺条件为965℃的工艺温度和60分钟的工艺时间，在日常的工艺过程无法随意改动，该稳定步骤的设置，可以进行参数超差调整，例如调整时间等。

示例性地，炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的工艺温度为970℃，在该稳定步骤，以970℃为目标温度，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度，使炉口区域、炉中区域、炉尾区域的实际温度尽可能接近于970℃。这样，在主工艺步骤之前，便将炉口区域、炉中区域、炉尾区域调整为对应的工艺温度。

示例性地，炉口区域、炉中区域、炉尾区域对应的工艺温度为965℃，在该稳定步骤，以965℃为目标温度，调整炉口区域、炉中区域、炉尾区域的温度，使炉口区域、炉中区域、炉尾区域的实际温度尽可能接近于965℃。这样，在主工艺步骤之前，便将炉口区域、炉中区域、炉尾区域调整为对应的工艺温度。

其中，该第三时长可以根据实际情况灵活设置，在该实施例中，第三时长为5分钟～10分钟。

预处理步骤、进舟步骤、升温步骤、主工艺步骤、降温步骤以及出舟步骤可以参阅上述实施例三中的描述，在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实施方式后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围执行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。