沟槽式器件晶圆的制备方法及沟槽式器件晶圆技术

本申请提供一种沟槽式器件晶圆的制备方法及沟槽式器件晶圆，应用于半导体制造技术领域，包括：步骤1：在晶圆的背面形成晶背沟槽，晶背沟槽与晶圆的正面沟槽的结构相同；步骤2：在晶圆的正面沟槽和晶背沟槽中淀积多晶硅，使多晶硅在晶圆的正面和反面形成相反方向的应力；步骤3：通过背面磨片工艺去除背面沟槽。通过在晶圆背面刻蚀形成沟槽；向沟槽进行多晶硅填充并结晶，该结晶硅在硅片正面和反面形成相反方向的应力；通过减薄工艺去除背面图形，过程简单，成本较低，重复性好。重复性好。重复性好。

【技术实现步骤摘要】
沟槽式器件晶圆的制备方法及沟槽式器件晶圆


[0001]本申请涉及半导体制造
，具体涉及一种沟槽式器件晶圆的制备方法及沟槽式器件晶圆。

技术介绍

[0002]与平面型器件相比，沟槽型器件由于可以减小尺寸、提高功能密度、提高集成度及其优良性能而在半导体领域发挥着重要作用。因此在半导体功率器件结构中，沟槽式晶体管由于优异的电学特性被越来越广泛的应用于各类功率器件中。例如，沟槽电容器(Trench Capacitor)可以通过增加沟槽深度来增加单位面积的电容；沟槽型金属氧化物场效应晶体管(Trench MOSFET)因沟道是垂直的，与垂直导电双扩散金属氧化物场效应晶体管(VerticalDouble
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diffused MOSFET，VDMOSFET)结构进行对比，可进一步提高沟道密度，降低导通电阻中的结型场效应晶体管(Junction Field
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Effect Transistor，JFET)电阻和栅漏电荷密度；随着绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)向更高电压更大电流方向发展，沟槽栅场终止(Trench FS)结构的IGBT在相同电流能力的情况下，较与平面栅场终止(Planner FS)结构的IGBT占用更小的芯片面积；沟槽型肖特基势垒二极管(Trench Schottky Barrier Diode，TSBD)在肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode，SBD)的基础上，利用沟槽结构将PN结势垒进一步推向器件内部，可充分提高反向阻断能力。
[0003]随着硅基板尺寸的增大、晶圆厚度的减小、沟槽密度的增加(即单位芯片面积内开槽面积变大)、以及器件所需的沟槽深度越来越深，由于沟槽型分立器件的本身特点，晶圆加工过程中出现明显的翘曲，沟槽式多晶硅栅极应力问题逐渐凸显。硅基板的曲率半径容易在沟槽中多晶硅淀积和再结晶之后明显变小，晶圆凹凸及应力不均衡的问题导致后续无法采用光刻、刻蚀、氧化等方式在器件正面进行精细工艺。不同程度的翘曲会带来不同程度的在线问题。可能会导致晶圆因翘曲产生的光刻对准偏差问题；器件电性能参数方面，也会因为整片应力问题可能发生漏电等异常，造成芯片良率低和器件本身可靠性低的问题；严重时会带来后续流片过程中设备传送问题，硅片因设备机械手臂报警无法往下流片，或出现晶元胞表面裂纹或硅片直接在腔体内应力碎片。
[0004]因此，需要一种新的能够改善高密度深沟槽器件应力的技术方案。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本说明书实施例提供一种沟槽式器件晶圆的制备方法及沟槽式器件晶圆，解决现有技术中在晶圆加工过程中出现的翘曲问题，导致后续无法采用光刻、刻蚀、氧化等方式在器件正面进行精细工艺，以及造成的芯片良率低和器件本身可靠性低的技术问题。
[0006]本说明书实施例提供以下技术方案：
[0007]本说明书实施例提供一种沟槽式器件晶圆的制备方法，包括：
[0008]步骤1：在晶圆的背面形成晶背沟槽，晶背沟槽与晶圆的正面沟槽的结构相同；
[0009]步骤2：在晶圆的正面沟槽和晶背沟槽中淀积多晶硅，使多晶硅在晶圆的正面和反面形成相反方向的应力；
[0010]步骤3：通过背面磨片工艺去除背面沟槽。
[0011]优选地，正面沟槽和晶背沟槽的开口具有倾斜角。
[0012]优选地，倾斜角为88度到90度。
[0013]优选地，步骤1，包括：
[0014]步骤11：在晶圆的正面淀积正硅酸乙酯层，得到第一半导体器件；
[0015]步骤12：将第一半导体器件翻转，使晶圆的背面朝上；
[0016]步骤13：在晶圆的背封层的表面生长氧化层；
[0017]步骤14：在氧化层上涂布光刻胶，利用器件沟槽层次光刻版在晶圆的背面进行光刻盲曝，并通过刻蚀打开并贯通氧化层，形成氧化层窗口；
[0018]步骤15：以氧化层窗口为刻蚀窗口刻蚀晶圆的背面的硅，形成晶背沟槽，得到第二半导体器件。
[0019]优选地，步骤1，还包括：
[0020]步骤16：将第二半导体器件翻转，使晶圆的背面朝下；
[0021]步骤17：清洗第二半导体器件正面和背面的是氧化层；
[0022]步骤18：重复执行步骤11到步骤17，直至在晶圆的正面形成符合电性能参数要求的正面沟槽。
[0023]优选地，步骤11，包括：通过等离子体增强化学气相沉积法在晶圆的正面淀积生成预设厚度的正硅酸乙酯层。
[0024]优选地，预设厚度为2000埃到10000埃。
[0025]优选地，步骤12，包括：将第一半导体器件翻转，使晶圆的背面朝上，正面朝下。
[0026]优选地，步骤13，包括：在晶圆的背封层的表面上沉积硬质掩膜层。
[0027]优选地，步骤14，包括：对硬质掩模层的预设区域进行干法刻蚀，直到露出晶圆，在硬质掩膜层中形成倒梯形的图形。
[0028]优选地，步骤15，包括：在氧化层窗口的对应区域，以倒梯形的硬质掩膜层为掩膜，采用干法刻蚀，在背封层上形成晶背沟槽。
[0029]优选地，步骤17，包括：通过湿法作用将背面和正面的氧化物去除。
[0030]优选地，步骤1中，通过晶圆的器件正面沟槽层次光刻版在晶圆的背面形成晶背沟槽。
[0031]本说明书实施例中还提供一种沟槽半导体器件晶圆，通过上述的沟槽式器件晶圆的制备方法制备得到。
[0032]与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：在晶圆背面刻蚀形成沟槽；向沟槽进行多晶硅填充并结晶，该结晶硅在硅片正面和反面形成相反方向的应力；通过减薄工艺去除背面图形，过程简单，成本较低，重复性好；解决了晶圆凹凸及应力不均衡的问题导致后续无法采用光刻、刻蚀、氧化等方式在器件正面进行精细工艺的技术问题；可以改善器件电性能参数方面，不会发生整片应力问题可能发生漏电等异常，造成芯片良率低和器件本身可靠性低的问题；减少流片过程中设备
传送问题，硅片因设备机械手臂报警无法往下流片，或出现晶元胞表面裂纹或硅片直接在腔体内应力碎片。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
[0034]图1是本申请实施例提供的一种硅基板的结构示意图；
[0035]图2是本申请实施例提供的一种背面挖槽的示意图；
[0036]图3是本申请实施例提供的另一种背面挖槽的示意图；
[0037]图4是本申请实施例提供的一种沟槽裂纹的示意图；
[0038]图5是本申请实施例提供的一种梭状Trench晶胞的示意图；
[0039]图6a是本申请实施例提供的一种使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沟槽式器件晶圆的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：在晶圆的背面形成晶背沟槽，所述晶背沟槽与所述晶圆的正面沟槽的结构相同；步骤2：在所述晶圆的所述正面沟槽和所述晶背沟槽中淀积多晶硅，使所述多晶硅在所述晶圆的正面和反面形成相反方向的应力；步骤3：通过背面磨片工艺去除所述背面沟槽。2.根据权利要求1所述的沟槽式器件晶圆的制备方法，其特征在于，所述正面沟槽和所述晶背沟槽的开口具有倾斜角。3.根据权利要求2所述的沟槽式器件晶圆面应力的制备方法，其特征在于，所述倾斜角为88度到90度。4.根据权利要求1所述的沟槽式器件晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤1，包括：步骤11：在晶圆的正面淀积正硅酸乙酯层，得到第一半导体器件；步骤12：将所述第一半导体器件翻转，使所述晶圆的背面朝上；步骤13：在晶圆的背封层的表面生长氧化层；步骤14：在所述氧化层上涂布光刻胶，利用器件沟槽层次光刻版在所述晶圆的背面进行光刻盲曝，并通过刻蚀打开并贯通氧化层，形成氧化层窗口；步骤15：以所述氧化层窗口为刻蚀窗口刻蚀所述晶圆的背面的硅，形成晶背沟槽，得到第二半导体器件。5.根据权利要求4所述的沟槽式器件晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤1，还包括：步骤16：将所述第二半导体器件翻转，使所述晶圆的背面朝下；步骤17：清洗所述第二半导体器件正面和背面的是氧化层；步骤18：重复执行步骤11到步骤17，直至在所述晶圆的正面形成符合电性能参数要求的正面沟槽。6.根据权利要求4所述的沟槽式器件晶圆的制备方法，其特征在于，所述步骤11，...

【专利技术属性】
技术研发人员：左月，陆金，
申请(专利权)人：上海积塔半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：