首页 / 专利库 / 表面处理和涂层 / 真空镀膜 / 化学气相沉积 / 原子层沉积 / 一种改善半导体晶片翘曲的方法

一种改善半导体晶片翘曲的方法

阅读:42发布:2023-01-25

专利汇可以提供一种改善半导体晶片翘曲的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 半导体 制备技术领域,更确切的说,本发明涉及一种改善 半导体晶片 翘曲 的方法。首先于一已电 镀 铜 的 晶圆 基材背面进行清洁操作;然后在所述的晶圆基材背面生长应 力 薄层;接着对所得的晶圆表面进行化学机械 研磨 平坦化去除多余金属;最后在所述晶圆的 电镀 铜表面淀积阻挡层获得完整的铜互连结构。本发明解决了晶片的翘曲问题,提高晶片良率,且工艺简单,生产效率高,成本低。,下面是一种改善半导体晶片翘曲的方法专利的具体信息内容。

1.一种改善半导体晶片翘曲的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、于一已电晶圆基材背面进行清洁操作;
步骤2、在步骤1中所述的晶圆基材背面生长一层应薄层;
步骤3、对步骤2所得的晶圆表面进行化学机械研磨去除多余金属;
步骤4、在所述晶圆的电镀铜表面淀积阻挡层。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述清洁操作采用湿化学清洗法、干法刻蚀等离子体表面处理法。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述湿化学清洗法包括,化学液酸洗法,刷洗法及声波清洗法。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述应力薄层为氮化材质制成。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的应力薄膜的厚度为10-200nm。
6.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的应力薄层为拉应力薄层或压应力薄层。
7.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述的应力薄膜的生长方式为化学气相沉积、炉管生长或原子层沉积。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述应力薄层采用紫外线光照射处理进行应力加强处理。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述阻挡层为SiN, SiC, SiOC, SiOCN, SiCN的其中一种阻挡层。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤2的应力薄层生长之后,采用退火处理。

说明书全文

一种改善半导体晶片翘曲的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种半导体制备技术领域,更确切的说,本发明涉及一种改善半导体晶片翘曲的方法。

背景技术

[0002] 晶圆是指半导体集成电路制作所用的硅晶片,由于其形状为圆形,故称为晶圆;在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构,而成为有特定电性功能之IC产品。晶圆的原始材料是硅,化硅矿石经由电弧炉提炼,盐酸氯化,并经蒸馏后,制成了高纯度的多晶硅,其纯度高达99.999999999%。晶圆制造厂再把此多晶硅融解,再于融液里种入籽晶,然后将其慢慢拉出,以形成圆柱状的单晶硅晶棒,由于硅晶棒是由一颗晶面取向确定的籽晶在熔融态的硅原料中逐渐生成,此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过切段,滚磨,切片,抛光,激光刻包装后,即成为积体电路工厂的基本原料——硅晶圆片。随着半导体工业的不断进步,晶圆的尺寸越来越大,结构日趋复杂。由此产生了一系列技术难题。其中,晶片翘曲就是一个非常常见的问题。首先,晶片的尺寸越大,则在同样应状态下产生的翘曲绝对量就越大。而且器件的结构越复杂,所用的薄膜种类和层数就越多,因此应力经过多层薄膜的叠加后,情况更为复杂,所能产生的应力强度也越来越大。因此,晶片翘曲的问题也日趋严重。而随着器件的小型化和工艺寸尺的不断缩小,光刻等工艺对晶片的整体平整度要求越来越高。
[0003] 特别在半导体集成电路制造后段制程中,电铜(ECP)薄膜是一种晶粒细小的不稳定状态薄膜,经过退火再结晶产生较大的收缩和拉应力,会引起晶圆的翘曲变形。特别是对于超厚顶层金属(UTM)的制造,厚度会达3um或3um以上,晶圆会形成严重的翘曲变形。严重的翘曲变形可能会造成晶圆在后续制程中报废:影响光刻的精确度,晶圆无法被后续机台载入,或在机台载入传输过程中无法吸附导致掉落摔碎,或由于严重翘曲,导致应力过大而开裂。总而言之,晶片的翘曲给集成电路制造带来相当大的困难,严重影响产品良率。
于是,找寻有效简单的消除晶片翘曲显得尤为重要。
[0004] 随着对集成电路性能要求的不断提升,先进制程中广泛采用的是铜的大士革结构互连和12甚至18英寸的大尺寸单晶硅晶片,而铜互连和大尺寸晶片产生的翘曲尤为突出。 公开号为CN101728316A的中国专利“具有低翘曲度的半导体晶片的制作方法”中公开了一种采用两次退火工艺进行消除应力翘曲的方法。但是,该专利的应用领域主要在制程金属互连中进行。对于半导体集成电路制作中的铜制程金属互连相关的改善半导体晶片翘曲的办法,由于电镀生长的铜金属层具有自我退火和再结晶效应,产生的应力翘曲效应也远大于铝制程。所以仅仅依靠退火已经不能消除翘曲效应。如果使用多次退火来强化应力释放作用,那么多次退火伴生的热效应将严重影响硅片上的器件性能。此外,退火工艺时间都较长,多次退火将极大地降低生产效率和产能,影响性能和良率。
[0005] 因此,有必要找寻一种适合多种制程尤其适合铜制程的消除晶片翘曲的方法。

发明内容

[0006] 鉴于上述问题,本发明提供一种改善半导体晶片翘曲的方法,包括以下步骤:步骤1,于一已电镀铜的晶圆基材背面进行清洁操作;
步骤2,在步骤1中所述的晶圆基材背面生长一层应力薄层;
步骤3,对步骤2所得的晶圆表面进行化学机械研磨去除多余金属;
步骤4,在所述晶圆的电镀铜表面淀积阻挡层。
[0007] 上述的方法,其中,所述清洁操作采用湿化学清洗法、干法刻蚀等离子体表面处理法。
[0008] 上述的方法,其中,所述湿化学清洗法包括,化学液酸洗法,刷洗法及声波清洗法。
[0009] 上述的方法,其中,所述应力薄层为氮化硅材质制成。
[0010] 上述的方法,其中,所述的应力薄膜的厚度为10-200nm。
[0011] 上述的方法,其中,所述的应力薄层为拉应力薄层或压应力薄层。
[0012] 上述的方法,其中,所述的应力薄膜的生长方式为化学气相沉积、炉管生长或原子层沉积。
[0013] 上述的方法,其中,所述阻挡层为SiN, SiC, SiOC, SiOCN, SiCN的其中一种阻挡层。
[0014] 上述的方法,在所述步骤2的应力薄层生长之后,采用退火处理。
[0015] 上述的方法,其中,所述沟槽阻挡层的宽度大于所述沟槽的宽度。
[0016] 本发明改善半导体晶片翘曲的方法,优点在于:1.本发明改善半导体晶片翘曲的方法所提供的制备的晶圆背面无粘污,有利于背面颗粒缺陷降低,使晶片的良率获得提高。
[0017] 2.本发明改善半导体晶片翘曲的方法在实际生产中,工艺简单,生产效率高。
[0018] 3.本发明改善半导体晶片翘曲的方法在实际生产中,生产成本低。
[0019] 本领域的技术人员阅读以下较佳实施例的详细说明,并参照附图之后,本发明的这些和其他方面的优势无疑将显而易见。

附图说明

[0020] 参考所附附图,以更加充分的描述本发明的实施例。然而,所附附图仅用于说明和阐述,并不构成对本发明范围的限制。
[0021] 图1-3是本发明改善半导体晶片翘曲的方法的流程示意图。

具体实施方式

[0022] 参见图1-3所示,在本发明改善半导体晶片翘曲的方法中,1)于一已在阻挡层2上电镀铜1的晶圆基材3背面进行清洁操作;
2)随后在已经清洁过的晶圆基材3背面生长一层应力薄层4;
3)对经过2)处理后的所得的晶圆基材3表面进行化学机械研磨去除多余金属;
4)对已完成化学机械研磨的晶圆基材3的电镀铜5表面淀积新阻挡层6。
[0023] 如图1所示,这是一已在阻挡层2上电镀铜1的晶圆基材3,于该块晶片的背面进行清洁操作;在进行所述清洁操作时,可采用干法刻蚀、等离子体表面处理法或包括化学液酸洗法,刷洗法及超声波清洗法等的湿化学清洗法。
[0024] 图2中,在已完成清洁操作的晶圆基材3的背面生长应力薄层4;所述的应力薄层4由通过化学气相沉积、炉管生长或原子层沉积的氮化硅材质制成的拉应力薄层,且根据不同的不同需要将厚度控制在20-200nm之间。在生长完应力薄层4之后,先对应力薄层4进行半导体晶片进行一次退火处理以改善其塑性和韧性使化学成分均匀化并去除残余的应力以达到预期的物理性能。
[0025] 在图3中,对图2所得的晶片表面进行化学机械研磨平坦化去除多余金属得到经过化学机械研磨后的电镀铜5并在电镀铜5的表面淀积阻挡层6最终实施完本发明所提供的改善半导体晶片翘曲的方法;所述的阻挡层6为SiN阻挡层,通过淀积阻挡层6以使晶片隔绝外界的湿气和氧化,阻止电镀铜5的氧化和扩散。
[0026] 通过说明和附图,给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例,例如,本案是以SiN阻挡层及应力薄层采用的是氮化硅材质等,基于本发明精神,上述材质还可用其他物质的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例,然而,这些内容并不作为局限。
[0027] 对于本领域的技术人员而言,阅读上述说明后,各种变化和修正无疑将显而易见。因此,所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容,都应认为仍属本发明的意图和范围内。
相关专利内容
标题 发布/更新时间 阅读量
原子层沉积方法和原子层沉积设备 2020-05-12 340
原子层沉积装置和原子层沉积方法 2020-05-13 61
原子层沉积设备 2020-05-11 30
原子层沉积装置 2020-05-12 694
原子层沉积设备 2020-05-12 696
原子层沉积法 2020-05-12 59
原子层沉积方法 2020-05-11 525
原子层沉积方法 2020-05-11 314
原子层沉积设备 2020-05-11 163
原子层沉积装置 2020-05-13 807
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈