半導(dǎo)體設(shè)備用襯底以及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種能夠利用將紅色光或者紅外光用于檢測襯底的有無的半導(dǎo)體制造裝置而無弊病地進(jìn)行處理的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底、以及該襯底的制造方法。本申請的技術(shù)方案涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的特征在于具有：襯底(10)；防透金屬和該襯底的材料相混合的反應(yīng)層(12)，其設(shè)置在該襯底的背面，該防透金屬與該襯底相比，紅色光或者紅外光的透過率低；以及金屬薄膜層(14)，其形成在該反應(yīng)層的背面，材料與該防透金屬相同。
【專利說明】
半導(dǎo)體設(shè)備用襯底以及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及例如用于制成半導(dǎo)體設(shè)備的襯底以及該襯底的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了在半導(dǎo)體襯底上制作具有晶體管、電阻、以及電容器等的電路，對襯底實(shí)施各種各樣的處理。例如，利用半導(dǎo)體制造裝置在襯底上形成金屬薄膜或者絕緣膜，或者利用曝光裝置將抗蝕劑圖案化。
[0003]在對襯底實(shí)施各種各樣的處理的晶圓工藝中，由半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)的襯底識別傳感器，對襯底的有無進(jìn)行檢測。在Si襯底或者GaAs襯底的有無的檢測中，利用這些襯底吸收(或者反射)紅色光或者紅外光的性質(zhì)。具體地說，在紅色光或者紅外光射入至傳感器時，識別為無襯底。另外，在紅色光或者紅外光被襯底吸收而不射入至傳感器時，識別為具有襯底。
[0004]近年，在功率設(shè)備或者高頻設(shè)備，有時使用與Si相比帶隙較寬的SiC或者GaN等化合物半導(dǎo)體襯底。由于SiC或者GaN對于紅色光或者紅外光是透明的，因此不能夠利用紅色光或者紅外光檢測襯底的有無。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中，公開了利用設(shè)置在襯底的端部的全反射面對紅色光等進(jìn)行反射。
[0006]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010-141124號公報
[0007]在Si襯底或者GaAs襯底等的處理所用的半導(dǎo)體制造裝置中，利用紅色光或者紅外光對襯底的有無進(jìn)行檢測。如果為了檢測對于紅色光或者紅外光透明的襯底而構(gòu)建新的檢測系統(tǒng)則成本變高。因此，優(yōu)選利用根據(jù)紅色光或者紅外光檢測襯底的有無的已有半導(dǎo)體制造裝置，處理對于這些光透明的襯底。但是，在專利文獻(xiàn)I公開的技術(shù)中，因?yàn)樵谝r底的端部設(shè)置全反射面，所以存在在襯底中央部不能夠檢測襯底的有無的問題。
[0008]能夠想到在對于紅色光或者紅外光透明的襯底的背面?zhèn)?，形成紅色光或者紅外光的透過率低的Cr、W、Al等金屬薄膜層，實(shí)現(xiàn)襯底的檢測。但是，在反復(fù)進(jìn)行熱處理、干蝕刻、濕蝕刻、以及藥液處理等的過程中，有時該金屬薄膜層剝落、或者被蝕刻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于，提供一種能夠利用將紅色光或者紅外光用于檢測襯底的有無的半導(dǎo)體制造裝置而無弊病地進(jìn)行處理的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底、以及該襯底的制造方法。
[0010]本申請的技術(shù)方案涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的特征在于，具有:襯底;防透金屬和該襯底的材料相混合的反應(yīng)層，其設(shè)置在該襯底的背面，該防透金屬與該襯底相比，紅色光或者紅外光的透過率低；以及金屬薄膜層，其形成在該反應(yīng)層的背面，材料與該防透金屬相同。
[0011]本申請的技術(shù)方案涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法的特征在于，具有下述工序:在襯底的背面，形成與該襯底相比紅色光或者紅外光的透過率低的金屬薄膜層的工序；以及反應(yīng)工序，對該襯底和該金屬薄膜層進(jìn)行加熱，使該金屬薄膜層的材料擴(kuò)散至該襯底，形成該襯底的材料和該金屬薄膜層的材料相混合的反應(yīng)層。
[0012]發(fā)明的效果
[0013]根據(jù)本發(fā)明，通過使金屬薄膜層的成分?jǐn)U散至襯底，從而能夠抑制金屬薄膜層的剝落以及蝕刻。
【附圖說明】
[0014]圖1是實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。
[0015]圖2是表示襯底的有無的檢測方法的圖。
[0016]圖3是實(shí)施方式2涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。
[0017]圖4是實(shí)施方式3涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。
[0018]圖5是實(shí)施方式4涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。
[0019]標(biāo)號的說明
[0020]10襯底，12反應(yīng)層，14金屬薄膜層，16傳感器，20半導(dǎo)體層，22絕緣膜，30蝕刻保護(hù)膜，40追加金屬薄膜層。
【具體實(shí)施方式】
[0021]參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底和該襯底的制造方法進(jìn)行說明。對相同或相應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的標(biāo)號，有時省略重復(fù)的說明。
[0022]實(shí)施方式I
[0023]圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底具有襯底10。襯底10例如由SiC或者GaN等對于紅色光或者紅外光透明的材料所形成。在襯底10的背面設(shè)置有反應(yīng)層12。反應(yīng)層12是與襯底10相比紅色光或者紅外光的透過率低的防透金屬和襯底1的材料相混合的層。
[0024]在反應(yīng)層12的背面形成有金屬薄膜層14。金屬薄膜層14由與上述的防透金屬相同的材料所形成。金屬薄膜層14例如由包含Ni的合金或者Ni所形成。包含Ni的合金例如是附0、祖？6、附]?0、祖11、或者附1
[0025]對本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法進(jìn)行說明。首先，在襯底10的背面，形成紅色光或者紅外光的透過率低于襯底10的金屬薄膜層14。金屬薄膜層14例如利用蒸鍍法或者濺射法而形成。
[0026]接著，實(shí)施反應(yīng)工序。在反應(yīng)工序中，對襯底10和金屬薄膜層14進(jìn)行加熱，使金屬薄膜層14的材料擴(kuò)散至襯底10，形成襯底10的材料和金屬薄膜層14的材料相混合的反應(yīng)層
12。襯底10和金屬薄膜層14優(yōu)選利用快速熱退火法等加熱至大于或等于850°C。
[0027]對這樣完成的襯底，反復(fù)實(shí)施用于在襯底上形成半導(dǎo)體元件的熱處理、干蝕刻、濕蝕刻、以及藥液處理等。而且，在進(jìn)行襯底的操作(輸送)或者定位等時，向有襯底的地方或者無襯底的地方照射紅色光或者紅外光，檢測襯底的有無。圖2是表示襯底的有無的檢測方法的圖。作為紅色光或者紅外光的光線15射入至襯底并被金屬薄膜層14反射。這種情況下，由于光線15不射入至傳感器16，因此識別為在半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)存在襯底。另一方面，在光線15射入至傳感器16的情況下識別為在半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)無襯底。
[0028]但是，僅利用蒸鍍法、濺射法、或者化學(xué)氣相生長法形成金屬薄膜層(Cr、W、Ar等)，金屬薄膜層相對于襯底的附著力較弱。在晶圓工藝中，如果金屬薄膜層剝落、或者被蝕刻，則變得不能檢測襯底的有無，會引起襯底識別錯誤。為了防止這種情況，在本發(fā)明的實(shí)施方式I中，使金屬薄膜層14的成分?jǐn)U散至襯底10而形成了反應(yīng)層12。反應(yīng)層12會提高襯底10與金屬薄膜層14的附著力。利用反應(yīng)層12，能夠防止金屬薄膜層14剝落、或者被蝕刻的情況。因此，能夠利用將紅色光或者紅外光用于檢測襯底的有無的半導(dǎo)體制造裝置而無弊病地進(jìn)行處理。
[0029]本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，由于在襯底10的背面整體形成有反應(yīng)層12以及金屬薄膜層14，因此既可以使紅色光或者紅外光射入至襯底的端部，也可以射入至襯底的中央部。
[0030]本發(fā)明的實(shí)施方式I涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的特征在于，利用反應(yīng)層12防止了金屬薄膜層14的剝落等。在不失該特征的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種各樣的變形。例如，也可以在襯底10上形成(透明的)襯底或者半導(dǎo)體層。此外，關(guān)于下述的實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底和該襯底的制造方法，由于與實(shí)施方式I的共同點(diǎn)多，因此以與實(shí)施方式I的不同點(diǎn)為中心進(jìn)行說明。
[0031]實(shí)施方式2
[0032]圖3是實(shí)施方式2涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。該襯底具有:半導(dǎo)體層20，其形成在襯底10的表面；以及絕緣膜22，其形成在半導(dǎo)體層20的表面。絕緣膜22例如是SiN膜或者S1膜。
[0033]對實(shí)施方式2涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法進(jìn)行說明。在反應(yīng)工序之前，在襯底10的表面形成半導(dǎo)體層20，在半導(dǎo)體層20的表面形成絕緣膜22。絕緣膜22利用化學(xué)氣相生長法或者濺射法而形成。然后，實(shí)施反應(yīng)工序。在反應(yīng)工序中由于襯底會變?yōu)楦邷?，因此有可能會發(fā)生半導(dǎo)體層20的變質(zhì)，但是利用絕緣膜22能夠防止半導(dǎo)體層20的變質(zhì)。由此，即使是在反應(yīng)工序之前在襯底10上形成有半導(dǎo)體層20的情況下，也能夠通過設(shè)置絕緣膜22而防止半導(dǎo)體層20的變質(zhì)。
[0034]實(shí)施方式3
[0035]圖4是實(shí)施方式3涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。該襯底在金屬薄膜層14的背面具有蝕刻保護(hù)膜30。蝕刻保護(hù)膜30由SiC、Hf02、Zn02、或者貴金屬所形成。貴金屬例如是Au、Pt、或者Pd。蝕刻保護(hù)膜30在晶圓工藝的蝕刻工序中難以被蝕刻。
[0036]蝕刻保護(hù)膜30是在金屬薄膜層14的背面，利用真空蒸鍍法、濺射法、化學(xué)氣相生長法、或者ALD法而形成的。既可以在反應(yīng)工序之前形成蝕刻保護(hù)膜30，也可以在反應(yīng)工序之后形成蝕刻保護(hù)膜30。
[0037]因?yàn)樵诰A工藝中多次地實(shí)施蝕刻處理，所以存在金屬薄膜層14由于該蝕刻處理而發(fā)生膜減少的可能。因此，在本發(fā)明的實(shí)施方式3中，在金屬薄膜層14的背面設(shè)置了蝕刻保護(hù)膜30。利用蝕刻保護(hù)膜30，能夠抑制由蝕刻處理引起的金屬薄膜層14的膜減少。
[0038]實(shí)施方式4
[0039]圖5是實(shí)施方式4涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的主視圖。在金屬薄膜層14的背面形成有追加金屬薄膜層40。追加金屬薄膜層40例如由W、Cr、或者Al所形成。由W、Cr、或者Al所形成的追加金屬薄膜層40與由包含Ni的合金或者Ni所形成的金屬薄膜層14相比對于紅色光或者紅外光的透過率較低。在追加金屬薄膜層40的背面形成有蝕刻保護(hù)膜30。蝕刻保護(hù)膜30由SiC、Hf02、Zn02、或者貴金屬所形成。
[0040]本發(fā)明的實(shí)施方式4涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法具有下述工序:在金屬薄膜層14的背面，由W、Cr、或者Al形成追加金屬薄膜層40的工序；以及在追加金屬薄膜層40的背面，由SiC、Hf02、Zn02、或者貴金屬形成蝕刻保護(hù)膜30的工序。這些工序既可以在反應(yīng)工序之前實(shí)施，也可以在反應(yīng)工序之后實(shí)施。
[0041]與金屬薄膜層14相比，追加金屬薄膜層40對于紅色光或者紅外光的透過率較低，因此能夠提高襯底的有無的檢測精度。也可以省略蝕刻保護(hù)膜30。此外，也可以將至此為止已說明的各實(shí)施方式涉及的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底以及半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法的特征適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行組合而使用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 具有: 襯底； 防透金屬和所述襯底的材料相混合的反應(yīng)層，其設(shè)置在所述襯底的背面，該防透金屬與所述襯底相比，紅色光或者紅外光的透過率低；以及 金屬薄膜層，其形成在所述反應(yīng)層的背面，材料與所述防透金屬相同。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 具有: 半導(dǎo)體層，其形成在所述襯底的表面；以及 絕緣膜，其形成在所述半導(dǎo)體層的表面。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 在所述金屬薄膜層的背面具有蝕刻保護(hù)膜，該蝕刻保護(hù)膜由SiC、Hf02、Zn02或者貴金屬所形成。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 在所述金屬薄膜層的背面具有追加金屬薄膜層，該追加金屬薄膜層由W、Cr或者Al所形成。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 在所述追加金屬薄膜層的背面具有蝕刻保護(hù)膜，該蝕刻保護(hù)膜由SiC、Hf02、Zn02或者貴金屬所形成。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 所述金屬薄膜層由包含Ni的合金或者Ni所形成。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底，其特征在于， 所述襯底由SiC或者GaN所形成。8.一種半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于， 具有下述工序: 在襯底的背面，形成與所述襯底相比紅色光或者紅外光的透過率低的金屬薄膜層的工序；以及 反應(yīng)工序，對所述襯底和所述金屬薄膜層進(jìn)行加熱，使所述金屬薄膜層的材料擴(kuò)散至所述襯底，形成所述襯底的材料和所述金屬薄膜層的材料相混合的反應(yīng)層。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于， 在所述反應(yīng)工序之前，具有下述工序:在所述襯底的表面形成半導(dǎo)體層，并在所述半導(dǎo)體層的表面形成絕緣膜。10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于， 具有下述工序: 在所述金屬薄膜層的背面，由3;[(:、!^02、21102或者貴金屬形成蝕刻保護(hù)膜。11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于， 具有下述工序: 在所述金屬薄膜層的背面，由W、Cr或者Al形成追加金屬薄膜層。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于，具有下述工序:在所述追加金屬薄膜層的背面，由3;[(:、!^02、21102或者貴金屬形成蝕刻保護(hù)膜。13.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于，所述金屬薄膜層由包含Ni的合金或者Ni所形成。14.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體設(shè)備用襯底的制造方法，其特征在于，所述襯底由SiC或者GaN所形成。
【文檔編號】H01L21/02GK105826167SQ201610045414
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年1月22日
【發(fā)明人】西口浩平
【申請人】三菱電機(jī)株式會社