用于晶圆的两层LTO背面密封制造技术

本发明专利技术提供一种用于晶圆的两层ＬＴＯ背面密封。这两层ＬＴＯ背面密封包括具有第一主面和第二主面的低应力ＬＴＯ层，该低应力ＬＴＯ层的第一主面与该晶圆的一个主面相邻。所述两层ＬＴＯ背面密封进一步包括具有第一主面和第二主面的高应力ＬＴＯ层，该高应力ＬＴＯ层的第一主面与该低应力ＬＴＯ层的第二主面相邻。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种使用低压等离子体增强化学汽相淀积(LPPECVD)来用于晶圆背面密封的低温氧化物(LTO)淀积的工艺，并且特别是涉及两层LTO背面密封。自动掺杂是在用于外延淀积的硅晶圆中发生的问题。在外延工艺的热循环期间，高掺杂(p+)硅衬底通过衬底的背面扩散出掺杂剂原子，导致晶圆正面上的无意识的过掺杂效应。这在晶圆的边缘是最明显的。这导致外延掺杂剂分布中的不均匀性在大多数器件制造者的容限之外。晶圆上的背面层减小了自动掺杂效应。使用各种技术来淀积SiO2层。这些技术可以大致分为大气压和低压应用，并进一步分为在化学汽相淀积(CVD)中利用等离子体点燃(等离子体增强PE)的各种工艺，这利用了硅的热解表面催化以及氧承载气体。模糊或外延模糊是由不均匀表面构图(微粗糙度)或由表面或邻近表面不完美的致密浓度产生的非局部化光散射。半导体晶圆应该具有低的外延模糊或着没有外延模糊。膜应力是影响晶圆上的膜的压缩力或张力。具有高膜应力的晶圆层比具有低膜应力的晶圆层更容易发生翘曲。一种已有的系统在晶圆背面上提供一个LTO层。然而，制造的该层通常比500nm厚，并且没有解决晶圆正面上的模糊和晶圆翘曲的问题。广泛地讲，在一个方案中，本专利技术包括用于晶圆的两层LTO背面密封，该晶圆具有第一主面和第二主面，这两层背面密封层包括具有第一主面和第二主面的低应力LTO层，所述低应力LTO层的第一主面与晶圆的一个主面相邻；和具有第一主面和第二主面的高应力LTO层，所述高应力LTO层的第一主面与所述低应力LTO层的第二主面相邻。广义上讲，在另一方案中，本专利技术包括形成用于具有两个主面的晶圆的两层LTO背面密封的方法，该方法包括如下步骤形成具有第一主面和第二主面的低应力LTO层，其第一主面位于晶圆的一个主面上，并且在所述低应力LTO层的第二主面上形成具有第一主面和第二主面的高应力LTO层。广义上讲，在另一方案中，本专利技术包括pp+硅外延晶圆，包括p+衬底第一主面和第二主面；具有第一主面和第二主面的低应力LTO层，其中所述低应力LTO层的第一主面与p+衬底的第一主面相邻；和具有第一主面和第二主面的高应力LTO氧化硅层，所述高应力LTO氧化硅层的第一主面与所述低应力LTO层的第二主面相邻。广义上讲，在再一个方案中，本专利技术包括nn+硅外延晶圆，包括n+衬底第一主面和第二主面；具有第一主面和第二主面的低应力LTO层，其中所述低应力LTO层的第一主面与n+衬底的第一主面相邻；和具有第一主面和第二主面的高应力LTO氧化硅层，所述高应力LTO氧化硅层的第一主面与所述低应力LTO层的第二主面相邻。下面将参照附图通过例子来介绍本专利技术的优选形式的晶圆，但这并非用来作为限定性的，其中附图说明图1表示具有两层LTO背面密封的硅晶圆；和图2表示在晶圆正面上淀积外延层之后的具有LTO背面密封的硅晶圆。图1表示具有形成背面密封的两个LTO层的硅晶圆。衬底1是掺杂的(p型或n型)硅。层2是利用高硅烷(SiH4)流使用高功率下的高频RF形成的低应力LTO层。在高功率下使用高和低频RF在层2上淀积层3，从而提供一个高密度高应力LTO层，该LTO层在随后的清洗工艺期间具有较低的蚀刻速度。所述低应力LTO层2控制晶圆的几何形状，以使晶圆的翘曲最小化。该低应力LTO层还用于在外延期间改善边缘模糊。所述高应力LTO层具有高密度，并因此具有低刻蚀速度。因为只有少量的高应力LTO层可用于刻蚀，所以这允许背面密封在随后的清洗工艺期间保持低应力LTO层。所述低应力LTO层同样具有高淀积速度，这意味着高的产量。具有低刻蚀速度的高应力LTO层可以降低制造成本。LTO等离子体工艺通常使用N2来用于稀释、N2O作为载氧气体、并且使用SiH4来作为载硅气体。在等离子体状态下，这些化合物被分解成它们各自的离子成分，并且通过耦合到反应室的高功率下的高频RF来使更易移动的电子加速，以撞击该等离子体。在等离子体中的正离子和置于接地的加热部件上的晶圆之间存在小的负电压。这个电位差将离子朝向晶圆表面加速，在那里所述离子形成一个二氧化硅(SiO2)层。在LTO反应器中通常使用高频和低频RF功率，以便增强LPCVD工艺。高频RF功率用于通过加速电子而撞击等离子体，而低频RF功率用于增强要形成的层的致密化，这是因为它使较重的离子活动的时间更长。使用本专利技术的方法，形成一个具有双层LTO背面密封的晶圆，其中内层具有低应力，而外层具有高应力。内层的应力通常＜100Mpa，而外层的应力通常＜300Mpa。所述内层控制该晶圆的外延模糊和该晶圆的几何形状。所述外层控制湿式工作台清洗期间背面层的厚度减小。表1表示具有双层LTO背面密封的晶圆的一组制造步骤。 表一表1的步骤5示出了压力、时间、温度、高频RF功率、低频RF功率、N2、N2O和SiH4的优选范围，以便形成低应力LTO层。为了形成该低应力LTO层，需要高硅烷流、低功率的低频RF、高功率的高频RF和低压力。理想地，流速、功率、压力等选自表1中提供的范围。参数的这种组合产生高淀积速度(通常为5000-12000埃/分钟)，并导致低应力SiO2层。这一层通常是有缺陷的SiO2网状物。这层将保持晶圆在几乎无应力的状态下，并且改善了外延模糊程度。利用该层，通常可以使晶圆的外延模糊程度减小到0.1-1ppm。高功率下的高频RF产生高淀积速度和低膜应力。这个步骤中的低压有助于产生高淀积速度，如高硅烷速度那样。在晶圆上淀积低应力层导致外延淀积之后晶圆上的低弯曲和翘曲。这是用现有的单层LTO背面密封难以实现的，尤其是比500nm厚的那些。表1的步骤6示出了压力、时间、温度、高频RF功率、低频RF功率、N2、N2O和SiH4的优选范围，以便形成高应力LTO层。为了形成该高应力LTO层，需要高功率下的低频RF、更高的压力、和低硅烷流。理想地，流速、功率、压力等选自表1中提供的范围。步骤6中参数的组合将导致低淀积速度，并产生高密度LTO层。为了形成该高应力LTO层，选择低频RF功率使其比步骤5中的高，选择硅烷流使其低于步骤5中的硅烷流，并且选择压力使其比步骤5中的高。该高应力LTO层在湿式工作台工艺(该工艺涉及HF溶液)中具有低刻蚀速度，优选大约等于在步骤5中形成的低应力层的刻蚀速度的四分之一。高功率下的低频RF用于使离子移动加速，以便轰击该淀积层来形成一个具有低刻蚀速度的高应力、高密度层。高淀积压力有助于产生低淀积速度和具有高膜应力的高密度膜。低硅烷流也有助于产生低淀积速度和具有高应力的高密度膜。在用于形成所述LTO背面密封的工艺中，高频RF通常为13.56MHz，这是因为它是工业标准，但是也可以是任何合适的频率。低频RF通常在100kHz和600kHz之间。更典型地，所述低频RF为200kHz，这是因为它是工业标准，但是也可以是任何合适的频率。所述高应力和低应力LTO层的组合对可视边缘外延模糊的抑制效果远胜于现有的单层LTO背面密封器件。双层背面密封具有高淀积速度。这个速度理想地比现有的单层LTO背面密封大约高三倍，显示了两层背面密封在淀积中的时间效率。低应力和高应力LTO层的淀积是理想地连续等离子体工艺。这有助于在这两个LTO背面密封层之间形成网状物。在高应力和低应力层之间形成网本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于具有第一主面和第二主面的晶圆的两层ＬＴＯ背面密封，包括：具有第一主面和第二主面的低应力ＬＴＯ层，该低应力ＬＴＯ层的第一主面与该晶圆的一个主面相邻；和具有第一主面和第二主面的高应力ＬＴＯ层，该高应力ＬＴＯ层的第一主面与 该低应力ＬＴＯ层的第二主面相邻。

【技术特征摘要】
SG 2002-9-25 200205833-71.一种用于具有第一主面和第二主面的晶圆的两层LTO背面密封，包括具有第一主面和第二主面的低应力LTO层，该低应力LTO层的第一主面与该晶圆的一个主面相邻；和具有第一主面和第二主面的高应力LTO层，该高应力LTO层的第一主面与该低应力LTO层的第二主面相邻。2.根据权利要求1所述的晶圆，还包括一个在该晶圆和该低应力层之间的多晶硅层。3.一种用于在具有两个主面的晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，包括如下步骤形成具有第一主面和第二主面的低应力LTO层，其第一主面位于该晶圆的一个主面上，和形成具有第一主面和第二主面的高应力LTO层，该高应力LTO层的一个主面与该低应力LTO层的第二主面相邻。4.根据权利要求3所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括利用高频RF功率形成该低应力LTO层的步骤。5.根据权利要求4所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中所述高频RF的功率在200和1600瓦之间。6.根据权利要求4或5所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中所述高频RF的功率在300和1200瓦之间。7.根据权利要求4到6任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中在形成该低应力LTO层时使用的高频大约为13.56MHz。8.根据权利要求3到7任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括利用低压力形成该低应力LTO层的步骤。9.根据权利要求8所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中用于形成该低应力LTO层的压力在200和467Pa之间。10.根据权利要求3到9任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括利用高硅烷流速形成该低应力LTO层的步骤。11.根据权利要求10所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中用于形成该低应力LTO层的硅烷流在50和1000sccm之间。12.根据权利要求10或11所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中用于形成该低应力LTO层的硅烷流在100和600sccm之间。13.根据权利要求3到12任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括利用250和600℃之间的温度形成该低应力LTO层的步骤。14.根据权利要求13所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中用于形成该低应力LTO层的温度在300和450℃之间。15.根据权利要求3到14任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括在存在具有800和7000sccm之间的流速的N2的情况下形成该低应力LTO层的步骤。16.根据权利要求15所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中在形成该低应力LTO层时使用的N2流速在1000和4000sccm之间。17.根据权利要求3到16任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括在存在具有2000和18000sccm之间的流速的N2O的情况下形成该低应力LTO层的步骤。18.根据权利要求17所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中在形成该低应力LTO层时使用的N2O流速在3000和15000sccm之间。19.根据权利要求3到18任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括利用高功率下的高频RF功率形成该高应力LTO层的步骤。20.根据权利要求19所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中所述高频RF的功率在200和1600瓦之间。21.根据权利要求19或20所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中所述高频RF的功率在300和1200瓦之间。22.根据权利要求19到21任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，其中在形成该高应力LTO层时使用的高频为13.56MHz。23.根据权利要求3到22任何一项所述的在一个晶圆上形成两层LTO背面密封的方法，还包括利用高功率下的低频RF形成该高应力LTO层的步骤。24.根据权利要求23所述的在...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金星，欧文勤，
申请(专利权)人：硅电子股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]