防止多层外延生长时背面形成多晶颗粒的方法及背封结构

摘要

本发明提供一种防止多层外延生长时背面形成多晶颗粒的方法及背封结构，其中，该方法包括步骤：提供半导体衬底，该半导体衬底系用于多层离子注入、多层外延生长形成超结结构；在该半导体衬底的背面形成第一背封保护层，该第一背封保护层为正硅酸乙酯层；在该第一背封保护层的表面形成第二背封保护层。本发明在原背封保护层的基础上，增加一层新的较硬的背封保护层，避免了多次外延生长和其他工艺造成背封结构损伤，从而不会为下次外延生长提供生长核，杜绝了在晶圆片背面形成多晶颗粒。该新增的背封保护层在外延生长时，整个背面都可均匀地生长外延层，使衬底所在的晶圆片背面始终能够保持平整，不影响光刻等后续工艺，提升了良率和在线产量。

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，具体来说，本发明涉及一种防止多层外延 生长时晶圆片背面形成多晶颗粒的方法以及背封结构。

背景技术

随着功率晶体管的工作电压的提高，进一步提高大功率晶体管的特性，超结 的概念被提出。使用超结结构的导通电阻只有相同面积的传统功率晶体管的20%。 而且其输出电容，输入电容也同步降低，工作频率特性得到提高。

超结结构的实现一般有两种途径：一种是使用多层注入、多层外延的技术形 成超结的方案；另一种是使用深沟槽刻蚀加外延填充生长形成超结的方案。

对于上述第一种途径，在多层外延的生长过程中，由于多次的外延生长和其 他工艺过程容易造成背封保护层（一般为TEOS，正硅酸乙酯）损伤，因此损伤部 分所裸露的衬底下表面会在下一次的外延生长过程中提供了生长核，从而形成多晶 颗粒。根据外延生长的厚度，多晶颗粒可以生长到几个微米到几十个微米，严重影 响了后续工艺，特别是光刻，造成低良率甚至无法在线流片。

具体来说，衬底背面的多晶颗粒使得整个晶圆片背面不平整，在采用真空吸 附的方式粘取晶圆片时，导致晶圆表面存在一定程度的翘曲。在光刻工艺中，这会 使局部焦距发生变化，从而引起线宽改变、图像失真，无法完成曝光。情况严重时， 甚至造成吸不住晶圆片，无法将其固定住。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止多层外延生长时晶圆片背面形成 多晶颗粒的方法以及背封结构，避免外延生长过程中因背封损伤而产生多晶颗粒。

为解决上述技术问题，本发明提供一种防止多层外延生长时背面形成多晶颗 粒的方法，包括步骤：

A.提供一半导体衬底，所述半导体衬底系用于多层离子注入、多层外延生长 形成超结结构；

B.在所述半导体衬底的背面形成一第一背封保护层，所述第一背封保护层为 正硅酸乙酯层；

C.在所述第一背封保护层的表面形成一第二背封保护层。

可选地，所述第一背封保护层为低温氧化的正硅酸乙酯层。

可选地，所述第二背封保护层为不掺杂的多晶硅层。

可选地，在上述步骤B之前，所述方法还包括步骤：

A1.在所述半导体衬底的背面形成一吸杂多晶硅层。

可选地，所述吸杂多晶硅层为非掺杂的吸杂多晶硅层。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种防止多层外延生长时背面形成多晶 颗粒的背封结构，包括：

半导体衬底，用于多层离子注入、多层外延生长形成超结结构；

第一背封保护层，位于所述半导体衬底的背面，所述第一背封保护层为正硅 酸乙酯层；

第二背封保护层，位于所述第一背封保护层的表面。

可选地，所述第一背封保护层为低温氧化的正硅酸乙酯层。

可选地，所述第二背封保护层为不掺杂的多晶硅层。

可选地，所述背封结构还包括：

吸杂多晶硅层，位于所述半导体衬底的背面和所述第一背封保护层之间。

可选地，所述吸杂多晶硅层为非掺杂的吸杂多晶硅层。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过在强度有限、容易造成损伤的原背封保护层的基础上，增加一层 新的较硬的背封保护层，避免了在形成超结结构的过程中多次的外延生长和其他工 艺流程造成背封结构损伤的问题，从而不会为下一次的外延生长过程提供生长核， 也就杜绝了在晶圆片背面形成多晶颗粒。

另外，该新增的背封保护层在外延生长时，其整个背面都可均匀、平整地生 长外延层，使得衬底所在的晶圆片背面始终能够保持平整，不影响光刻等后续工艺， 提升了良率和在线产量。

附图说明

本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例 的描述而变得更加明显，其中：

图1至图3为本发明一个实施例的防止多层外延生长时晶圆片背面形成多晶 颗粒的工艺流程图；

图4为本发明一个实施例的防止多层外延生长时晶圆片背面形成多晶颗粒的 背封结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，在以下的描述中阐述了 更多的细节以便于充分理解本发明，但是本发明显然能够以多种不同于此描述的其 它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下根据实际应用情 况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本发明的保护范围。

防止多层外延生长时背面形成多晶颗粒的方法实施例

图1至图3为本发明一个实施例的防止多层外延生长时晶圆片背面形成多晶 颗粒的工艺流程图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，其并 非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本发明实际要求的保护范围 构成限制。

本实施例中的防止多层外延生长时背面形成多晶颗粒的方法主要包括步骤：

首先，如图1所示，提供一半导体衬底101，例如硅材料，该半导体衬底101 系用于多层离子注入、多层外延生长形成超结结构（未图示）。

然后，如图2所示，在该半导体衬底101的背面形成一第一背封保护层102， 该第一背封保护层102为正硅酸乙酯（TEOS）层。优选地，该第一背封保护层102 可以为低温氧化的正硅酸乙酯层。

最后，如图3所示，在该第一背封保护层102的表面形成一第二背封保护层 103。其中，该第二背封保护层103可以为不掺杂的多晶硅层。

图4为本发明一个实施例的防止多层外延生长时晶圆片背面形成多晶颗粒的 背封结构示意图。如图4所示，在上述实施例中执行图2所示的步骤之前，该方法 可以还包括在半导体衬底101的背面形成一吸杂多晶硅层104的步骤。优选地，该 吸杂多晶硅层104可以为非掺杂（undoped）的吸杂多晶硅层。

防止多层外延生长时背面形成多晶颗粒的背封结构实施例

本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表 示相同或近似的元件。

如图3所示，其是依照本发明的一种防止多层外延生长时背面形成多晶颗粒 的方法所形成的背封结构。该背封结构主要包括一半导体衬底101、一第一背封保 护层102和一第二背封保护层103。其中，半导体衬底101例如为硅材料，用于多 层离子注入、多层外延生长形成超结结构（未图示）。第一背封保护层102位于半 导体衬底101的背面，该第一背封保护层102为正硅酸乙酯（TEOS）层。优选地， 该第一背封保护层102为低温氧化的正硅酸乙酯层。第二背封保护层103位于第一 背封保护层102的表面。优选地，该第二背封保护层103为不掺杂的多晶硅层。

如图4所示，其是依照本发明的另一种防止多层外延生长时背面形成多晶颗 粒的方法所形成的背封结构。该背封结构与图3中所示的背封结构的不同之处在于 其还包括一吸杂多晶硅层104，位于半导体衬底101的背面和第一背封保护层102 之间。优选地，该吸杂多晶硅层104为非掺杂的吸杂多晶硅层。

本发明通过在强度有限、容易造成损伤的原背封保护层的基础上，增加一层 新的较硬的背封保护层，避免了在形成超结结构的过程中多次的外延生长和其他工 艺流程造成背封结构损伤的问题，从而不会为下一次的外延生长过程提供生长核， 也就杜绝了在晶圆片背面形成多晶颗粒。

另外，该新增的背封保护层在外延生长时，其整个背面都可均匀、平整地生 长外延层，使得衬底所在的晶圆片背面始终能够保持平整，不影响光刻等后续工艺， 提升了良率和在线产量。

本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领 域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此， 凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任 何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。