3D NAND闪存制造中关于晶圆边缘缺陷的解决方案

发表时间：2026-03-22 12:27作者：半导体鱼塘

在晶圆边缘2-3mm区域有5个不同的区域，分别为：晶圆顶部边缘（Wafer Top Edge）、上斜面（Upper Bevel）、顶端（Apex）、下斜面（Bottom Bevel）和晶圆底部顶端（Wafer Bottom Edge）。

晶圆制造标准要求对于边缘斜面区域进行抛光，防止在这个区域出现晶圆的崩边（chipping）或开裂（cracking）。

在3D NAND闪存制造过程中，在边缘常常出现的缺陷有：剥落或颗粒缺陷，电弧，微掩模或针状缺陷。

剥落或颗粒是因为在工艺过程中，边缘薄膜沉积均一性差，刻蚀速率也不尽相同，导致边缘斜面或顶端的薄膜不能完全去除。因为应力等因素，在不同工艺的加热冷却条件下会发生剥落，产生颗粒，从而导致良率受到影响。

电弧是因为在边缘颗粒的影响，导致多层膜中裸露出不同的界面层，其中金属层具有“天线效应”，可以聚集等离子体中的电荷。这可能导致电弧放电，在这种情况下金山在高温下爆发性蒸发可能导致金属颗粒喷射到器件区，引起器件失效。这种电弧放电一般发生在等离子工艺中。

微掩模效应是因为在刻蚀区域出现微小的能起掩模作用的物质，从而导致在刻蚀的过程中存在着微小未刻蚀区域。在高深宽比刻蚀中，因为微掩模效应常常导致针状缺陷的出现。在3D NAND的工艺中，如果在边缘刻蚀的时候出现微掩模效应将导致这种缺陷。

要解决3D NAND制造过程中晶圆斜面缺陷的问题，给出的方案是边缘刻蚀。斜面刻蚀工艺用于去除晶圆边缘任何类型的薄膜，无论是介电薄膜、金属薄膜还是有机材料薄膜都可被去除。

在边缘刻蚀工艺中，通过顶板和底板保护晶圆的正面，只露出晶圆的边缘，对边缘的薄膜进行刻蚀。

刻蚀的过程中，氮气从中心流向晶圆边缘，保证边缘的颗粒被带走，不会残留在晶圆上。

来源半导体鱼塘

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