[发明专利]改善粘附性的方法

说明书

根据本发明，提供了一种改善半导体衬底与介电层之间的粘附性的方法，包括以下步骤：通过第一等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在所述半导体衬底上沉积二氧化硅粘附层；和通过第二PECVD工艺将所述介电层沉积到所述粘附层上；其中，在没有O₂或者以250sccm或更低的流速将O₂引入所述工艺的情况下，在包含原硅酸四乙酯(TEOS)的气体气氛中进行所述第一PECVD工艺。

技术领域

本发明涉及一种改善半导体衬底与介电层之间的粘附性的方法。该方法还涉及一种包括半导体衬底、介电层和二氧化硅粘附层的结构。

背景技术

有许多具有商业意义的工艺、结构和器件涉及在半导体衬底的表面上沉积介电层。一个实例是制造CIS(CMOS图像传感器)产品。在这些制造工艺中，对于TSV(穿透硅通孔)绝缘和通孔露出应用中的中介层钝化，需要通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)来沉积介电层。低温、高蚀刻速率的硅蚀刻工艺产生大量不需要的聚合副产物。这在TSV和通孔露出应用中尤其明显。在沉积任何绝缘层之前，需要除去聚合副产物。其中一个原因是聚合副产物的存在损害随后沉积的介电层的粘附性。去除副产物需要多个清洁步骤，包括O₂灰化和EKC聚合物剥离。这些工艺本身会导致其它残余物残留在硅表面上。这些残余物还会导致介电层的粘附性变差。

通常，在硅的薄化和蚀刻之前，将300mm的硅衬底粘合到玻璃载体衬底。用于粘合的胶粘剂具有不稳定的真空性能，需要在CVD沉积之前进行除气。然而，排气副产物可能会污染硅表面。这些方法污染硅表面是不期望的。污染的一个后果是随后沉积的介电层的粘附性受损。因此，可以看出，作为商业制造工艺的一部分，确保介电层充分粘附到半导体结构是具有挑战性的。

应当理解，除了上述的具体问题之外，无论半导体表面是否被污染，都存在改善介电层粘附到半导体衬底(诸如硅)的一般需求和需要。本发明至少在其一些实施方式中解决了这些问题、需求和需要。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种改善半导体衬底与介电层之间的粘附性的方法，包括以下步骤：

通过第一等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺在所述半导体衬底上沉积二氧化硅粘附层；和

通过第二PECVD工艺将所述介电层沉积到所述粘附层上；

其中，在没有O₂或者以250sccm或更低的流速将O₂引入所述工艺的情况下，在包含原硅酸四乙酯(TEOS)的气体气氛中进行所述第一PECVD工艺。

可以以100sccm或更小的流速，优选10sccm或更小的流速将O₂引入所述工艺中。最优选地，没有将O₂引入所述工艺中。

所述半导体衬底可以是硅。

所述粘附层沉积到其上的半导体衬底可以包括额外的非半导体特征件(feature)。所述非半导体特征件可以是金属特征件。例如，所述半导体衬底可以是具有铜或钨特征件在其上的部分金属化的硅衬底。通常，所述非半导体特征件仅构成小部分可用表面积。通常，所述非半导体特征件构成小于10％的所述半导体衬底的可用表面积。

所述半导体衬底可以包括所述粘附层沉积到其上的污染表面。

所述半导体衬底可以包括所述粘附层沉积到其上的表面，其中，所述表面是疏水的。

沉积到所述粘附层上的介电层可以是含硅材料。所述介电层可以是氮化硅、氧化硅或碳化硅。在所述介电层是氧化硅的情况下，所述介电层可以是使用合适的前体(诸如TEOS或硅烷)沉积的二氧化硅。

沉积到所述粘附层上的介电层可以是亲水的。