[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件的制造方法，尤其涉及一种能够从晶片的表面去除氢的半导体器件的制造方法。

背景技术

近来，随着信息和通信社会的快速发展，用于信息和通信的功率(power)半导体器件技术已经被公认为是各种系统(包括信息和通信系统)的自动控制、缩小化/轻盈化、低噪声、高可靠性和高能效的关键因素。此外，这些功率技术(power technologies)已经成为创造各种高增值高科技的电子设备和设施(诸如交通工具、家用电器、工业设备、工业设施以及SOC(社会间接资本)基础设施(电气铁路等等))的关键。

在利用半导体晶片制造功率器件的过程中，金属被沉积于晶片的背面上，并且一体使用。特别地，使用抛光和薄化晶片的工艺，以克服生热问题，改善功率器件的特性。然后，可以在晶片的背面上形成金属。在这种情况下，形成的金属的粘附力可能会变弱，而且金属膜可能还会有剥离(peeling)的问题。

为了克服这一问题，可能需要诸如离子束辐射、湿工艺、等离子体表面处理、UV受激准分子辐射、脉冲离子辐射等表面处理技术。在这些表面处理技术中，特别地，通过对晶片的表面撞击(striking)各种类型的能量和粒子(例如电子、原子、活性种(activated species)、离子、受激分子、受激原子等)，可以执行等离子体表面处理技术。由于这种物理碰撞(physical impact)，增加了表面粗糙度，并且因此增加了粘附力。另外，等离子体表面处理技术可以单独或者组合使用各种类型的气体，从而达到通过传统方法无法达到的各种表面特性。而且，因为这种等离子体表面处理技术是不使用水的干工艺，所以和其它现有的表面处理技术不同，它几乎不会造成环境污染。等离子体表面处理能够不改变材料的力学性质(诸如强度、弹性模量等)而仅仅改变表面特性。

硅和金属之间的粘附力受表面粘附力特性的影响。表面粘附力特性依次受诸如薄膜和衬底的成分、薄膜的类型、薄膜的结构、衬底的类型、衬底的形状、发生在界面处的接合种类、发生在界面处的其它现象(例如天然氧化物膜、反应物等等)、衬底的表面状态(例如表面粗糙度、有效面积等等)、存在于表面上的污染物(例如化学被吸收物(absorbate)、物理被吸收物、有机污染物等等)等变量的影响。

在这些变量中，薄膜和衬底的成分(材料)、薄膜的类型和结构、衬底的类型和形状是始终影响器件特性的重要因素，并且不是用于控制表面粘附力的可变选择。因此，应当通过开发控制衬底上的污染物、表面粗糙度、有效面积等的工艺来提高硅和金属之间的粘附力。

然而，作为上述等离子体表面处理的一个实例，如图1A至图1D所示，当将要利用氩(Ar)等离子体等进行表面处理时，如图1A所示的通过氩溅射保留在表面上的氩不会与诸如图1B所示的钛(Ti)和诸如图1C所示的铝(Al)等不同的金属起反应。这可能会导致如图1D所示的剥离效应(peeling effect)。

利用诸如炉内的热处理，通过氧化和去除表面的工艺，能够稍微地控制表面粗糙度。然而，如显示金属薄膜工艺中温度变化的图2中的曲线所示，形成背面金属的BEOL(Back-End-Of-Line，后段)工艺不能使用预高温工艺(pre-high temperature process)，其可能导致保留在表面上的氩等的不完全去除。

发明内容

实施例涉及一种半导体器件的制造方法，尤其涉及这样一种半导体器件的制造方法：在使晶片的背面经历研磨工艺之后，通过利用氢远程等离子体(HRP)和快速热工艺(RTP)来处理表面，将表面粗糙度控制到期望的程度，从而能够从晶片的表面去除氢。

实施例涉及一种半导体器件的制造方法：在使晶片的背面经历研磨工艺之后，通过利用氢等离子体和快速热工艺(RTP)来处理该晶片表面，将表面粗糙度控制到期望的程度，从该晶片表面去除氢，从而能够防止在晶片表面上发生剥离效应。

实施例涉及一种半导体器件的制造方法，该方法包括如下步骤：在晶片的背面执行研磨工艺；在执行研磨工艺之后，顺序地执行第一等离子体工艺和快速热工艺(rapid thermal process)；在执行快速热工艺之后，执行第二等离子体工艺；在执行第二等离子体工艺之后，执行金属薄膜工艺。

实施例还涉及一种装置，所述装置被配置为：在晶片的背面执行研磨工艺；在研磨工艺之后，顺序地执行第一等离子体工艺和快速热工艺；在快速热工艺之后，执行第二等离子体工艺；在第二等离子体工艺之后，执行金属薄膜工艺。

附图说明

图1A至图1D是显示通过氩(Ar)等离子体和金属薄膜工艺的剥离机制的视图。