[发明专利]改善半导体器件内应力的方法及半导体器件

权利要求书

1.一种改善半导体器件内应力的方法,包括：

获取衬底，所述衬底包括基底和器件层；

量测所述衬底的第一内应力；

在所述衬底上沉积第一层薄膜；

测量所述第一层薄膜的第二内应力；所述第二内应力的绝对值大于等于所述第一内应力的绝对值，所述衬底和所述第一层薄膜的伸缩趋势相反；

在所述第一层薄膜上沉积第二层薄膜，所述第二层薄膜和所述第一层薄膜的伸缩趋势相反；

在所述衬底上沉积第一层薄膜包括：在所述衬底上沉积第一层薄膜过程中实时测量所述衬底上第一层薄膜的内应力，直至测量得到的第一层薄膜的内应力的绝对值大于或等于所述第一内应力的绝对值；或，在所述衬底上沉积第一层薄膜后测量第一层薄膜的内应力，当第一层薄膜的内应力的绝对值小于所述第一内应力的绝对值时，继续增加第一层薄膜的厚度，直至第一层薄膜的内应力的绝对值大于或等于所述第一内应力的绝对值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层薄膜与所述第二层薄膜为同一种材料的薄膜。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一层薄膜和所述第二层薄膜均为氮化硅薄膜。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底上沉积第一层薄膜的步骤包括：

在第一射频功率以及第一反应气体与第二反应气体为第一流量比值的条件下，在所述衬底上沉积第一层薄膜；

所述在所述第一层薄膜上沉积第二层薄膜的步骤包括：

在第二射频功率以及第一反应气体与第二反应气体为第二流量比值的条件下，在所述衬底上沉积第二层薄膜；

其中，所述第一射频功率小于所述第二射频功率，和/或所述第一流量比值小于所述第二流量比值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一反应气体与所述第二反应气体分别为硅烷和氨气，所述第一射频功率大于等于400瓦且小于等于800瓦，且所述第一流量比值大于等于0.5且小于等于1.5；所述第二射频功率大于等于800瓦且小于等于1500瓦，且所述第二流量比值大于等于1.5且小于等于3。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述硅烷的流量大于等于200标准毫升每分钟且小于等于1500标准毫升每分钟，所述氨气的流量大于等于200标准毫升每分钟且小于等于1000标准毫升每分钟。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层薄膜的内应力为热应力，所述第二层薄膜的内应力为本征应力。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层薄膜的内应力为张应力，所述第二层薄膜的内应力为压应力。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一层薄膜的内应力大于等于100兆帕且小于等于400兆帕，所述第二层薄膜的第二内应力大于等于-400兆帕且小于等于-100兆帕。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一层薄膜的厚度大于等于30纳米且小于等于200纳米，所述第二层薄膜的厚度大于等于100纳米且小于等于600纳米。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法是在大于等于250摄氏度且小于等于450摄氏度的工艺温度，以及大于等于4托且小于等于5托的腔室压力下沉积的所述第一层薄膜和所述第二层薄膜。

12.根据权利要求1-11任一项所述的方法，其特征在于，通过测量所述衬底、所述第一层薄膜和所述第二层薄膜的翘曲度来获得对应的内应力。

13.一种半导体器件，包括衬底，其特征在于，所述半导体器件还包括权利要求1-12任一项方法所述的第一层薄膜和第二层薄膜形成的结构。

14.根据权利要求13所述的半导体器件，其特征在于，所述第一层薄膜和所述第二层薄膜形成的结构为所述半导体器件顶部的氮化硅层。