用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法和半导体器件技术

本发明专利技术公开了一种用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法和半导体器件，其中所述方法用于制作具有沟槽结构的半导体器件，方法包括以下步骤：在硅片的背面制作背封；形成应力缓冲层，应力缓冲层覆盖第一沟槽的底面和侧壁，并覆盖第一金属层的上表面；在应力缓冲层的上表面进行HDP淀积，形成第一金属间介质层；在第一金属间介质层的上表面进行PETEOS淀积，形成第二金属间介质层；应力缓冲层、第一金属间介质层和第二金属间介质层构成金属间介质层。本发明专利技术能够有效降低硅片的翘曲度，保证沟槽完整填充，避免传片、滑片甚至碎片的风险，提高半导体器件制作的良率。

Methods and semiconductor devices for groove filling and warpage control of silicon wafers

【技术实现步骤摘要】
用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法和半导体器件
本专利技术属于半导体器件制造
，尤其涉及一种用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法和半导体器件。
技术介绍
在具有沟槽结构的半导体器件的制造过程中，硅片容易发生翘曲。图1-6示出了一种0.35微米BiCMOS(一种半导体器件工艺)器件的制造流程。图1为硅片101，作为衬底基片。如图2所示，在硅片101的正面形成层间介质层102，层间介质层102为二氧化硅。然后，参照图3，制作第一金属层103，并对第一金属层103图形化，刻蚀形成第一沟槽104。然后，先进行HDP(highdensityplasma，高密度等离子体)淀积，再进行PETEOS(等离子体增强正硅酸乙脂)淀积，然后进行CMP(ChemicalMechanicalPolishing，化学机械抛光)，如图4所示，形成金属间介质层105，金属间介质层105填充第一沟槽104。接下来，如图5所示，制作第二金属层106，并对第二金属层106图形化，刻蚀形成第二沟槽107。最后，参照图6，制作钝化层108。图1-6仅仅是一种示意的表征，实际制作过程中，硅片101会发生如图7所示的向上翘曲。硅片101的翘曲度与层间介质层102、第一金属层103、金属间介质层105、第二金属层106、钝化层108的厚度有关。层间介质层102、第一金属层103、金属间介质层105、第二金属层106、钝化层108的厚度越大，硅片101翘曲度越大。翘曲度是指硅片处于没有受到夹持状态下的中心面与参考面之间的最大距离与最小距离之差。翘曲度依据ASTMStdF-657-80(美国材料与试验协会的一种标准试验方法)测量。功率器件通常要求相对较厚的层间介质层、金属间介质层、金属层、钝化层，例如，层间介质的厚度层达3微米，金属层的厚度达2微米。厚的介质层带来的问题就是硅片翘曲度比较大，从而影响后续的光刻、刻蚀、薄膜淀积等工艺。并且，较厚的金属层会导致在进行HDP层淀积，并填充沟槽时，容易出现缝隙。也就是说，厚的层间介质层和金属层导致在进行HDP层淀积的时候出现以下问题：第一，厚的层间介质层和金属层容易产生很大的应力，从而硅片翘曲度很大。在薄膜淀积尤其是像HDP对硅片翘曲度和硅片背面颗粒(particle)要求很高的工艺而言，很容易在传片及HDP工艺过程中出现报警，硅片滑片甚至碎片的风险。硅片翘曲也容易导致在HDP过程中背面冷却不均匀或者不充分从而出现金属层融化现象。第二，厚的金属层导致金属间介质层厚度相应增加，同时也会导致沟槽填充更加困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术中的在制作具有沟槽结构的半导体器件时，硅片翘曲较严重，为沟槽填充带来困难，影响半导体器件良率的缺陷，提供一种用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法和半导体器件。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：一种用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，方法用于制作具有沟槽结构的半导体器件，半导体器件包括第一金属层、第二金属层、金属间介质层，金属间介质层设置于第一金属层和第二金属层之间，第一金属层设置有第一沟槽，金属间介质层包括第一填充部，第一填充部填充第一沟槽；方法包括以下步骤：在硅片的背面制作背封；形成应力缓冲层，应力缓冲层覆盖第一沟槽的底面和侧壁，并覆盖第一金属层的上表面；在应力缓冲层的上表面进行HDP淀积，形成第一金属间介质层；在第一金属间介质层的上表面进行PETEOS淀积，形成第二金属间介质层；应力缓冲层、第一金属间介质层和第二金属间介质层构成金属间介质层。较佳地，形成应力缓冲层之后，硅片的弯曲度的绝对值不大于100微米。弯曲度是指硅片处于没有受到夹持或置于真空吸盘上的状态下，整个硅片凹或凸的程度。弯曲度的单位是微米，可以依据ASTMStdF-534-84(美国材料与试验协会的一种标准试验方法)测量。较佳地，形成应力缓冲层的步骤包括：进行PETEOS淀积，以形成应力缓冲层。较佳地，背封为氧化物和氮化物的复合膜层。较佳地，复合膜层的厚度不大于10微米。较佳地，在硅片的背面制作背封的步骤之后，方法还包括以下步骤：在硅片的正面制作层间介质层；在层间介质层的上表面制作第一金属层。较佳地，层间介质层的厚度为2-5微米；第一金属层的厚度为1-3微米。较佳地，在形成第二金属间介质层之后，方法还包括以下步骤：对第二金属间介质层进行化学机械抛光。较佳地，在对第二金属间介质层进行化学机械抛光的步骤之后，方法还包括以下步骤：制作第二金属层，第二金属层包括第二沟槽；制作钝化层，钝化层包括第二填充部，第二填充部填充第二沟槽。本专利技术还提供一种半导体器件，半导体器件包括第一金属层、第二金属层、金属间介质层，金属间介质层设置于第一金属层和第二金属层之间，第一金属层设置有第一沟槽，金属间介质层包括第一填充部，第一填充部填充第一沟槽；半导体器件采用本专利技术的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法制造。本专利技术的积极进步效果在于：本专利技术能够有效降低硅片的翘曲度，保证沟槽完整填充，避免传片、滑片甚至碎片的风险，提高半导体器件制作的良率。附图说明图1为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程中的硅片的示意图。图2为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程中的制作层间介质层的步骤的示意图。图3为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程中的制作第一金属层的步骤的示意图。图4为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程中的制作金属间介质层的步骤的示意图。图5为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程中的制作第二金属层的步骤的示意图。图6为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程中的制作钝化层的步骤的示意图。图7为现有技术的用于制作具有沟槽结构的半导体器件的流程制作的半导体器件的硅片的翘曲状态的示意图。图8为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的流程图。图9为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作背封的步骤的示意图。图10本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作背封的步骤之后的硅片的翘曲状态的示意图。图11为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作层间介质层的步骤的示意图。图12为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作第一金属层的步骤的示意图。图13为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作应力缓冲层的步骤的示意图。图14为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作第一金属间介质层的步骤的示意图。图15为本专利技术的一较佳实施例的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法的制作第二金属间介质层的步骤的示意图。图16为本专利技术的一较佳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，其特征在于，所述方法用于制作具有沟槽结构的半导体器件，所述半导体器件包括第一金属层、第二金属层、金属间介质层，所述金属间介质层设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间，所述第一金属层设置有第一沟槽，所述金属间介质层包括第一填充部，所述第一填充部填充所述第一沟槽；/n所述方法包括以下步骤：/n在所述硅片的背面制作背封；/n形成应力缓冲层，所述应力缓冲层覆盖所述第一沟槽的底面和侧壁，并覆盖所述第一金属层的上表面；在所述应力缓冲层的上表面进行HDP淀积，形成第一金属间介质层；在所述第一金属间介质层的上表面进行PETEOS淀积，形成第二金属间介质层；所述应力缓冲层、所述第一金属间介质层和所述第二金属间介质层构成所述金属间介质层。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，其特征在于，所述方法用于制作具有沟槽结构的半导体器件，所述半导体器件包括第一金属层、第二金属层、金属间介质层，所述金属间介质层设置于所述第一金属层和所述第二金属层之间，所述第一金属层设置有第一沟槽，所述金属间介质层包括第一填充部，所述第一填充部填充所述第一沟槽；
所述方法包括以下步骤：
在所述硅片的背面制作背封；
形成应力缓冲层，所述应力缓冲层覆盖所述第一沟槽的底面和侧壁，并覆盖所述第一金属层的上表面；在所述应力缓冲层的上表面进行HDP淀积，形成第一金属间介质层；在所述第一金属间介质层的上表面进行PETEOS淀积，形成第二金属间介质层；所述应力缓冲层、所述第一金属间介质层和所述第二金属间介质层构成所述金属间介质层。


2.如权利要求1所述的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，其特征在于，形成所述应力缓冲层之后，所述硅片的弯曲度的绝对值不大于100微米。


3.如权利要求1所述的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，其特征在于，所述形成应力缓冲层的步骤包括：进行PETEOS淀积，以形成所述应力缓冲层。


4.如权利要求1所述的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，其特征在于，所述背封为氧化物和氮化物的复合膜层。


5.如权利要求4所述的用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法，其特征在于，所述复合膜层的厚度不大于10微米。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜毅林，刘龙平，
申请(专利权)人：上海先进半导体制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31