[发明专利]半导体器件的制备方法

说明书

本发明提供一种半导体器件的制备方法，包括：在晶圆第一表面的沟槽内壁形成场氧化层，在晶圆的第一表面和第二表面沉积掺杂多晶硅层，并在选定温度下同时对两表面的掺杂多晶硅层进行氧化和退火工艺，氧化特定厚度的掺杂多晶硅层形成多晶硅氧化层，然后去除第一表面上的多晶硅氧化层及部分掺杂多晶硅层，至沟槽内掺杂多晶硅层的厚度符合器件性能要求。本发明在晶圆两表面沉积一定厚度的掺杂多晶硅层，对特定厚度的掺杂多晶硅层进行氧化的同时对掺杂多晶硅层进行退火，通过控制退火温度和氧化厚度，调节深沟槽晶圆在沟槽延伸方向和沟槽排列方向的翘曲度差异及深沟槽晶圆的整体翘曲度，解决了300mm晶圆上实现大规模量产深沟槽产品的瓶颈问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件的制备方法。

背景技术

在分离栅高压器件（SGT）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）、硅通孔（TSV）等器件生产中都会用到深沟槽工艺。沟槽深度一般要求大于5微米，深宽比大于10，在深沟槽工艺的器件制造过程中，如图1所示，需要在深沟槽110中沉积高温热氧化或者高温热氧化搭配化学气相沉积工艺生长的场氧111，例如为二氧化硅，然后沉积多晶硅112作为场板或者栅极。由于二氧化硅和多晶硅的热膨胀系数不一样，沟槽底部及沟槽侧壁在沟槽延伸方向D1和沟槽排列D2方向上的膨胀效果不一样，如图2和图3所示，使晶圆产生严重的翘曲，并且在沟槽延伸方向和沟槽排列方向上的翘曲程度差异很大，这种差异的存在会使晶圆翘曲成一个马鞍型。这种翘曲的存在导致的问题有：1）机械手臂搬送过程中产生滑片使晶圆破裂；2）真空吸附工艺平台无法实现对晶圆的良好吸附而无法进行后续工艺作业，尤其在光刻工艺中，还会严重影响光刻精度和对准精度；3）在批量生产的清洗机台中，翘曲度太大，加上清洗溶液的表面张力作用，会使临近的晶圆重叠在一起，从而无法进行后续作业。这种现象在300mm晶圆上尤其严重。因此，如何改善晶圆的翘曲度，特别是调整不同方向上翘曲度的差异问题，是深沟槽类产品批量生产过程中的主要瓶颈之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体器件的制备方法，改善深沟槽晶圆的翘曲度，尤其是改善晶圆在沟槽延伸方向和沟槽排列方向的翘曲度差异过大的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种半导体器件的制备方法，包括：

提供晶圆，所述晶圆具有相对的第一表面和第二表面；

在所述第一表面形成沟槽；

在所述沟槽的内壁和所述第二表面形成场氧化层；

在所述第一表面和所述第二表面沉积掺杂多晶硅层，使所述沟槽上的掺杂多晶硅层高出所述第一表面第一设定厚度；

对所述第一表面和所述第二表面的掺杂多晶硅层在选定温度下同时进行氧化和退火工艺，氧化特定厚度的所述掺杂多晶硅层形成多晶硅氧化层，且氧化和退火工艺后所述沟槽上的掺杂多晶硅层高出所述第一表面第二设定厚度；

去除所述第一表面上的多晶硅氧化层及部分掺杂多晶硅层，至所述沟槽内掺杂多晶硅层的厚度符合器件性能要求。

可选的，在所述沟槽的内壁和所述晶圆的第二表面形成第一氧化层之后，所述第一表面和所述第二表面沉积掺杂多晶硅层之前，还包括：

测量所述晶圆在沟槽延伸方向和沟槽排列方向的翘曲度；

根据测量结果计算晶圆在所述沟槽延伸方向和所述沟槽排列方向需要调节的翘曲度，及晶圆在所述沟槽延伸方向和所述沟槽排列方向的翘曲度差值；

根据所述翘曲度和所述翘曲度差值，确定所述选定温度及所述特定厚度，使选定温度下氧化和退火工艺形成的特定厚度的多晶硅氧化层达到同时解决深沟槽晶圆在沟槽延伸方向与沟槽排列方向的翘曲度差异过大和晶圆整体翘曲度过大的问题。

可选的，所述氧化和退火工艺同步进行，所述选定温度为950℃~1150℃。