[发明专利]用于沟槽填充和控制硅片翘曲度的方法和半导体器件

说明书

本发明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。

技术领域

本发明属于半导体器件制造技术领域，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。

背景技术

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(high density plasma，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(Chemical Mechanical Polishing，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ASTM Std F-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。

发明内容

本发明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。

本发明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；