半导体结构及半导体结构的形成方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构及半导体结构的形成方法。

背景技术：

1、随着技术发展遵循摩尔定律，三维集成电路(3d ic)越来越受到研究人员的关注。现有的三维集成电路的发展方向已从水平面转向垂直面，如3d存储器、3d硅通孔和单片3d等。

2、由于沉积在晶圆上的不同堆叠材料之间的热膨胀系数(cte)不匹配，随着温度的降低，薄膜和晶圆以不同的速率收缩，在晶圆内产生的残余应力使得晶圆向上或向下弯曲，晶圆出现翘曲。

3、晶圆的弯曲或者翘曲如果过大或者不同方向上的翘曲差异将会导致晶圆加工受到限制甚至使得晶圆无法在同一机台上进行加工，增加器件制造成本。

4、因此，改善晶圆的翘曲是持续需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种半导体结构及半导体结构的形成方法，以改善晶圆的翘曲。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供晶圆，所述晶圆包括功能面和非功能面；在所述功能面表面形成功能层结构；获取所述晶圆的翘曲情况；根据所述翘曲情况，在所述非功能面表面形成外延应力层，所述外延应力层产生的应力方向与所述晶圆翘曲产生的应力方向相反。

3、可选的，所述晶圆的翘曲情况包括：所述晶圆向非功能面弯曲，或者所述晶圆向功能面弯曲。

4、可选的，所述晶圆向功能面弯曲时，所述非功能面表面具有拉应力；所述外延应力层具有压应力。

5、可选的，所述外延应力层的材料包括：碳硅。

6、可选的，所述晶圆向非功能面弯曲时，所述非功能面表面具有压应力；所述外延应力层具有拉应力。

7、可选的，所述外延应力层的材料包括：硅锗。

8、可选的，根据所述翘曲情况，在所述非功能面表面形成外延应力层，包括：获取所述晶圆的翘曲度；若所述晶圆的翘曲度在第一预设值范围内，则形成具有第一应力的外延应力层；若所述晶圆的翘曲度在第二预设值范围内，则形成具有第二应力的外延应力层，所述第二预设值范围大于所述第一预设值范围，所述第二应力大于所述第二应力。

9、可选的，所述第一预设值范围为小于200微米；所述第二预设值范围为200微米至500微米。

10、可选的，所述晶圆向非功能面弯曲，所述外延应力层的材料包括硅锗；具有第一应力的外延应力层中锗元素的质量范围小于具有第二应力的外延应力层中锗元素的质量范围。

11、可选的，具有第一应力的外延应力层中锗元素的质量范围为5％～10％；具有第二应力的外延应力层中锗元素的质量范围为10％～25％。

12、可选的，形成具有第一应力的外延应力层的工艺包括第一外延生长工艺，所述第一外延生长工艺的参数包括：反应气体包括硅烷和锗烷，所述硅烷和锗烷的流速比范围为10:1～20:1；形成具有第二应力的外延应力层的工艺包括第二外延生长工艺，所述第二外延生长工艺的参数包括：反应气体包括硅烷和锗烷，所述硅烷和锗烷的流速比范围为4:1～10:1。

13、可选的，所述晶圆向功能面弯曲，所述外延应力层的材料包括碳硅；具有第一应力的外延应力层中碳元素的质量范围小于具有第二应力的外延应力层中碳元素的质量范围。

14、可选的，具有第一应力的外延应力层中碳元素的质量范围为1％～1.5％；具有第二应力的外延应力层中碳元素的质量范围为1.5％～2％。

15、可选的，形成具有第一应力的外延应力层的工艺包括第一外延生长工艺，所述第一外延生长工艺的参数包括：反应气体包括新戊硅烷和sich6，所述新戊硅烷和sich6的流速比范围为75:1～100:1；形成具有第二应力的外延应力层的工艺包括第二外延生长工艺，所述第二外延生长工艺的参数包括：反应气体包括新戊硅烷和sich6，所述新戊硅烷和sich6的流速比范围为50:1～75:1。

16、可选的，在所述非功能面表面形成初始应力层之前，还包括：在功能层结构表面形成保护层。

17、可选的，还包括：获取所述晶圆的翘曲情况，所述晶圆的翘曲度在预设范围内。

18、相应地，本发明技术方案还提供一种半导体结构，包括：晶圆，所述晶圆包括功能面和非功能面；位于所述功能面表面的功能层结构；位于所述非功能面表面的外延应力层，所述外延应力层产生的应力方向与所述晶圆翘曲产生的应力方向相反，所述晶圆的翘曲度在预设范围内。

19、可选的，所述晶圆的翘曲情况包括：所述晶圆向非功能面弯曲，或者所述晶圆向功能面弯曲。

20、可选的，所述晶圆向功能面弯曲时，所述非功能面表面具有拉应力；所述外延应力层具有压应力。

21、可选的，所述外延应力层的材料包括碳硅。

22、可选的，所述晶圆向非功能面弯曲时，所述非功能面表面具有压应力；所述外延应力层具有拉应力。

23、可选的，所述外延应力层的材料包括：硅锗。

24、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

25、本发明的形成方法，通过在非功能面表面形成外延应力层，所述外延应力层产生的应力方向与所述晶圆翘曲产生的应力方向相反，能够对晶圆表面的应力进行中和抵消，使得晶圆的翘曲情况得到改善，使得晶圆的翘曲度满足预设范围。

26、进一步，所述晶圆向功能面弯曲时，所述非功能面表面具有拉应力，所述外延应力层具有压应力，所述外延应力层的材料包括碳硅。所述晶圆向非功能面弯曲时，所述非功能面表面具有压应力，所述外延应力层具有拉应力，所述外延应力层的材料包括硅锗。根据晶圆的翘曲情况设置外延应力层，使得外延应力层能够对晶圆表面的应力进行中和抵消，使得晶圆的翘曲情况得到改善，使得晶圆的翘曲度满足预设范围。

27、进一步，所述晶圆的翘曲度在第一预设值范围内，则形成具有第一应力的外延应力层；所述晶圆的翘曲度在第二预设值范围内，则形成具有第二应力的外延应力层，所述第二预设值范围大于所述第一预设值范围，所述第二应力大于所述第二应力。根据晶圆的翘曲度的具体情况分段设置外延应力层的应力，能够更好地对晶圆的翘曲度进行调整，使得晶圆的翘曲情况得到改善，使得晶圆的翘曲度满足预设范围。

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述晶圆的翘曲情况包括：所述晶圆向非功能面弯曲，或者所述晶圆向功能面弯曲。

3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述晶圆向功能面弯曲时，所述非功能面表面具有拉应力；所述外延应力层具有压应力。

4.如权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述外延应力层的材料包括：碳硅。

5.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述晶圆向非功能面弯曲时，所述非功能面表面具有压应力；所述外延应力层具有拉应力。

6.如权利要求5所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述外延应力层的材料包括：硅锗。

7.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，根据所述翘曲情况，在所述非功能面表面形成外延应力层，包括：获取所述晶圆的翘曲度；若所述晶圆的翘曲度在第一预设值范围内，则形成具有第一应力的外延应力层；若所述晶圆的翘曲度在第二预设值范围内，则形成具有第二应力的外延应力层，所述第二预设值范围大于所述第一预设值范围，所述第二应力大于所述第二应力。

8.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一预设值范围为小于200微米；所述第二预设值范围为200微米至500微米。

9.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述晶圆向非功能面弯曲，所述外延应力层的材料包括硅锗；具有第一应力的外延应力层中锗元素的质量范围小于具有第二应力的外延应力层中锗元素的质量范围。

10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，具有第一应力的外延应力层中锗元素的质量范围为5％～10％；具有第二应力的外延应力层中锗元素的质量范围为10％～25％。

11.如权利要求10所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成具有第一应力的外延应力层的工艺包括第一外延生长工艺，所述第一外延生长工艺的参数包括：反应气体包括硅烷和锗烷，所述硅烷和锗烷的流速比范围为10:1～20:1；形成具有第二应力的外延应力层的工艺包括第二外延生长工艺，所述第二外延生长工艺的参数包括：反应气体包括硅烷和锗烷，所述硅烷和锗烷的流速比范围为4:1～10:1。

12.如权利要求7所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述晶圆向功能面弯曲，所述外延应力层的材料包括碳硅；具有第一应力的外延应力层中碳元素的质量范围小于具有第二应力的外延应力层中碳元素的质量范围。

13.如权利要求12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，具有第一应力的外延应力层中碳元素的质量范围为1％～1.5％；具有第二应力的外延应力层中碳元素的质量范围为1.5％～2％。

14.如权利要求13所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成具有第一应力的外延应力层的工艺包括第一外延生长工艺，所述第一外延生长工艺的参数包括：反应气体包括新戊硅烷和sich6，所述新戊硅烷和sich6的流速比范围为75:1～100:1；形成具有第二应力的外延应力层的工艺包括第二外延生长工艺，所述第二外延生长工艺的参数包括：反应气体包括新戊硅烷和sich6，所述新戊硅烷和sich6的流速比范围为50:1～75:1。

15.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述非功能面表面形成初始应力层之前，还包括：在功能层结构表面形成保护层。

16.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，还包括：获取所述晶圆的翘曲情况，所述晶圆的翘曲度在预设范围内。

17.一种半导体结构，其特征在于，包括：

18.如权利要求17所述的半导体结构，其特征在于，所述晶圆的翘曲情况包括：所述晶圆向非功能面弯曲，或者所述晶圆向功能面弯曲。

19.如权利要求18所述的半导体结构，其特征在于，所述晶圆向功能面弯曲时，所述非功能面表面具有拉应力；所述外延应力层具有压应力。

20.如权利要求19所述的半导体结构，其特征在于，所述外延应力层的材料包括碳硅。

21.如权利要求18所述的半导体结构，其特征在于，所述晶圆向非功能面弯曲时，所述非功能面表面具有压应力；所述外延应力层具有拉应力。

22.如权利要求21所述的半导体结构，其特征在于，所述外延应力层的材料包括：硅锗。