制造包括介電結構的半導體器件的方法
【專利摘要】本發明涉及制造包括介電結構的半導體器件的方法。介電層沉積在襯底的工作表面上，其中介電層包含聚合物或由聚合物構成。部分地固化所述介電層。使用化學機械拋光工藝去除所述部分地固化的介電層的一部分。然后繼續固化所述部分地固化的介電層的剩余部分以形成介電結構。所述部分地固化的介電層在化學機械拋光期間示出高去除速率。利用提供在空腔中的所述介電層的剩余部分，可以高效的方式提供高體積絕緣結構。
【專利說明】制造包括介電結構的半導體器件的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及制造包括介電結構的半導體器件的方法。
【背景技術】
[0002]半導體器件包括延伸到半導體襯底中的絕緣結構。絕緣結構可通過將空腔刻蝕到半導體襯底中并用絕緣材料如介電聚合物填充該空腔來形成。可使用常規方法來填充空腔多達幾微米的寬度。
[0003]希望提供進一步的提供具有介電結構的半導體器件的方法。
【發明內容】
[0004]根據涉及制造半導體器件的方法的實施例，介電層沉積在襯底的工作表面上，其中該介電層包括介電聚合物。介電層被部分地固化。部分地固化的介電層的一部分使用化學機械拋光工藝去除。部分地固化的介電層的剩余部分被進一步固化以形成介電結構。
[0005]根據另一個實施例，從工作表面延伸到襯底中的空腔被形成。填充空腔的介電層被沉積。該介電層包括介電聚合物。介電層被部分地固化。部分地固化的介電層在空腔外部的部分使用化學機械拋光工藝去除。部分地固化的介電層的剩余部分被進一步固化以形成介電結構。
[0006]本領域技術人員在閱讀下面的詳細描述并且看到附圖后將認識到額外的特征和優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]附圖被包括以提供對本發明的進一步理解并且被合并到本說明書中以及組成本說明書的一部分。附圖圖示了本發明的實施例并且與描述一起用來解釋本發明的原理。本發明的其它實施例和預期的優點將容易地被理解，因為參照下面的詳細描述它們變得更好理解。附圖的元件相對于彼此不一定成比例。相似的參考數字指定對應類似的部分。
[0008]圖1A是包括空腔的半導體襯底的示意剖視圖，用于圖示根據實施例的制造半導體器件的方法。
[0009]圖1B是在提供輔助層之后的圖1A的半導體襯底的示意剖視圖。
[0010]圖1C是在沉積包含介電聚合物或由介電聚合物構成的介電層之后的圖1B的半導體襯底的示意剖視圖。
[0011]圖1D是在化學機械拋光介電層、構造輔助層和提供金屬化層之后的圖1C的半導體襯底的剖視圖。
[0012]圖2是圖示作為介電聚合物的固化水平的函數的去除速率的示意圖。
[0013]圖3是圖示作為熱預算的函數的固化水平的示意圖。
[0014]圖4是圖不涉及網格狀空腔的實施例的半導體襯底的一部分上的不意俯視圖。
[0015]圖5是從圖4的半導體襯底得到的半導體器件的示意剖視圖。[0016]圖6A是包括空腔的半導體襯底的示意剖視圖，用于圖示根據在進一步固化之前提供介電聚合物的凹洼或“凹陷”的實施例的制造半導體器件的方法。
[0017]圖6B是在拋光之后的圖6A的半導體襯底的示意剖視圖。
[0018]圖6C是在進一步固化介電聚合物之后的圖6B的半導體襯底的剖視圖。
[0019]圖7A是包括空腔的半導體襯底的示意剖視圖，用于圖示根據在進一步固化已拋光的部分地固化的介電層的介電聚合物之后提供進一步化學機械拋光工藝的實施例的制造半導體器件的方法。
[0020]圖7B是在進一步固化已拋光的部分地固化的介電層的介電聚合物之后的圖7A的半導體襯底的剖視圖。
[0021]圖7C是在拋光進一步固化的介電聚合物之后的圖7B的半導體襯底的剖視圖。
[0022]圖8A是包括空腔的半導體襯底的示意剖視圖，用于圖示根據在第一化學機械拋光工藝之后提供多步驟拋光工藝的實施例的制造半導體器件的方法。
[0023]圖8B是在進一步固化已拋光的部分地固化的介電層的介電聚合物之后的圖8A的半導體襯底的剖視圖。
[0024]圖SC是在進一步化學機械拋光工藝之后的圖SB的半導體襯底的剖視圖。
[0025]圖9A是根據另一個實施例的制造半導體器件的方法的示意流程圖。
[0026]圖9B是根據進一步實施例的提供關于針對拋光工藝的替代方案的綜覽的示意流程圖。
【具體實施方式】
[0027]在下面的詳細描述中，參照形成本描述一部分的附圖，在其中通過圖示的方式示出了可實踐本發明的具體實施例。要理解的是，在不脫離本發明范圍的情況下，可利用其它實施例并且可進行結構或邏輯上的改變。例如，針對一個實施例圖示或描述的特征可用在其它實施例上或與其它實施例聯合使用以產生再進一步的實施例。意圖是本發明包括這樣的修改和變化。使用具體語言描述實例，這不應當解釋為限制所附權利要求的范圍。附圖不是按比例的并且僅用于說明性的目的。為了清楚，如果沒有另外的說明，在不同附圖中相同的元件或制造工藝已由相同的參考指定。
[0028]術語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是開放的并且這些術語指示所說明的元件或特征的存在但并不排除額外的元件或特征。冠詞“一”、“一個”和“該”旨在包括復數以及單數，除非上下文另外清楚地指示。
[0029]圖1A示出襯底100，其包括半導體襯底120，一個半導體元件105的至少部分形成在半導體襯底120中。半導體襯底120可是預加工的單晶半導體襯底，例如單晶硅晶片，SiC.GaN.GaAs晶片或絕緣體上硅晶片。半導體襯底120可包括摻雜和無摻雜的區段、外延半導體層和先前制作的絕緣結構。在下面中，半導體襯底120被稱為半導體襯底，不論任何非半導體部分的存在。
[0030]半導體元件105可是二極管或晶體管，例如功率場效應晶體管或舉例來說由設置在單元陣列中的多個晶體管單元形成的IGBT (絕緣柵雙極晶體管)。半導體襯底120可包括形成邏輯電路、驅動器電路、處理器電路或存儲器電路的進一步半導體元件105。在圖示的實施例中，半導體元件105是具有高P摻雜的陽極區122和η摻雜的中心區125的二極管。襯底100可包括提供在半導體襯底120的第一表面121上的進一步層。
[0031]光刻工藝可被用于圖案化硬掩膜(例如來自TEOS (正硅酸乙酯))。使用硬掩膜作為刻蝕掩膜，可形成從襯底100的工作表面101延伸到襯底100中的至少一個空腔102。根據實施例，空腔102延伸到半導體襯底120中。由刻蝕工藝引起的在晶體結構中的損害可由在半導體襯底120上形成犧牲氧化物的熱氧化工藝修復。在提供空腔用于形成邊緣終止結構的地方，受主通過空腔102的底部和/或側壁可被注入并且受主被激活以增加在邊緣區域中的阻斷能力。
[0032]其它實施例可提供從襯底100的工作表面101延伸到提供在半導體襯底120的第一表面121以上的一個或多個層中的空腔102。空腔102可形成在襯底100的工作表面101和半導體襯底120的第一表面121之間或可延伸到半導體襯底120中。例如，襯底100包括半導體襯底120和在半導體襯底120的第一表面121的第一部分中的進一步層。該進一步層可使第一表面121的第二部分不被覆蓋以形成一個或多個空腔102。
[0033]空腔102可具有至少10微米的寬度，例如至少50微米。根據實施例，空腔102的寬度至少是60微米。空腔102的深度可至少是10微米，例如至少50微米。根據實施例，空腔102的深度至少是70微米。根據另一個實施例，空腔102可是一個孔，其中孔的開口可具有帶有或不帶有圓角的大約圓形或多邊形的開口，例如六邊形、矩形或方形開口。根據另一個實施例，空腔102是長度顯著大于其寬度的槽狀結構。在空腔102的側壁和工作表面101之間的傾斜角α，β可具有0°和180°之間的值，例如60°。根據實施例，傾斜角α，β可大約為90°。根據進一步的實施例，空腔102是圓周槽并且環繞形成于半導體襯底120的臺面部分中的元件區域中的(一個或多個)半導體元件，其中臺面部分被分配給單個半導體管芯。在芯片邊緣和空腔102之間的芯片區域的外圍區中可提供η+摻雜的場停止層123。
[0034]根據其它實施例，空腔102形成在襯底100的切口區域中，在切口區域處襯底100被鋸開或被激光或等離子切割以從襯底100得到多個半導體管芯。
[0035]圖1B示出輔助層161，其以保形的方式沉積在包括空腔102的工作表面101上。輔助層161裝襯空腔102。半導體表面的預處理以及輔助層或鈍化層的沉積可以保證表面態的密度變得足夠小的方式來完成。輔助層161可是阻斷離子擴散進入或離開半導體襯底120的擴散阻擋層，或者是支持在后面沉積在半導體襯底120上的材料附著的附著層。輔助層161也可有效的作為在后面的刻蝕或CMP (化學機械拋光)停止層。根據實施例，輔助層161是單個層或者是層堆疊并且包括無定形類金剛石碳層、碳化硅層、氧化硅層和氮化硅層中的至少一個。在沉積在輔助層161上或輔助層161以上的層是光敏的情況下，在層的曝光期間，輔助層161可起抗反射涂層的作用。與在半導體襯底120的第一表面121以上的層中的空腔102相關的實施例也可提供輔助層161以裝襯空腔102。
[0036]如圖1C所示，介電層169沉積在工作表面101上，例如在輔助層161上。為保證介電層169的良好附著，工作表面101或輔助層161可以適當的方式進行預處理。例如，在預處理步驟中，附著促進劑可沉積在工作表面101上或輔助表面161上。沉積的介電層169填充空腔102。介電層169可包括介電聚合物或由介電聚合物構成，介電聚合物如苯并環丁烯、聚降冰片烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對二甲苯基、環氧樹脂、硅玻璃或硅樹脂。
[0037]根據實施例，介電層169可包括不具有任何添加劑或包含一個或多個添加劑的苯并環丁烯、聚降冰片烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯的一個或多個。根據其它實施例，介電層169可包含(舉例來說)硅。根據實施例，介電聚合物包含苯并環丁烯BCB作為主要組分。BCB示出僅僅低收縮率，是有效的濕氣阻擋層，并且示出高介電場強度和高熱穩定性兩者。例如，介電聚合物是作為Cyclotene?散布的產品之一。
[0038]介電層169可使用印刷工藝(例如絲網印刷、模板印刷或噴墨印刷)或通過使用一步驟或多步驟旋涂工藝來沉積。對于多步驟旋涂工藝，可旋涂第一子層，并且在旋涂和部分地固化進一步的子層之前至少部分地固化第一子層。
[0039]空腔102的無空隙和完全填充通常導致過量的材料沉積在工作表面101上。例如，對于在5_X5_的芯片尺寸上填充具有大約60微米寬度和大約70微米深度的圓周空腔102，一些20到30微米的過量材料沉積在有源芯片區域中，其中靠近芯片邊緣區域，空腔102的填充減小過量材料的厚度。
[0040]沉積的介電層169的過量材料的至少一部分使用化學機械拋光工藝去除，其中表面被平面化。根據實施例，過量材料被完全去除，使得介電層169的剩余僅保持在空腔102內。根據另一個實施例，介電層169被平面化并且變薄為具有預定厚度的絕緣層。絕緣層可使提供在絕緣層上的傳導結構和提供在半導體襯底中的第一傳導結構電絕緣。開口可形成在絕緣層中以電連接提供在絕緣層上的傳導結構和提供在半導體襯底中的第二傳導結構。
[0041]通常有機介電聚合物僅示出導致長處理時間的低拋光速率。例如，使用基于硅石的漿液，在250°C的溫度完全固化的苯并環丁烯具有160-240nm/min (納米/分鐘)的去除速率。因此,去除20-30微米的過量材料需要1.5到2小時的處理時間。此外，必須每10分鐘調節拋光墊，因為消融的材料粘合到拋光墊。
[0042]根據實施例，介電層169在執行化學機械拋光工藝之前僅部分地固化。根據實施例，部分固化提供至少40%和至多70%的固化水平。例如，部分固化提供至少50%的固化水平。根據另一個實施例，部分固化提供至多60%的固化水平。發明人可以示出對于充分固化的BCB、僅弱固化的BCB、和整 個未固化的BCB，CMP的去除速率是相當低的。在固化水平40%和70%之間的小范圍內，CMP去除速率顯著增加，其中例如50%的固化水平指示50%的可用交聯被實際地交聯。
[0043]可使用紅外光譜法來監視固化反應的程度。例如，對于Cyclotene?聚合物，可以估算在ΙδΟΟοπ 1波數和在1475CHT1波數的吸收率以確定固化水平。
[0044]空腔102外部的部分地固化的介電層169的一部分使用化學機械拋光工藝去除。由于部分地固化的介電聚合物的去除速率高，20-30微米的過量層可在少于3分鐘內去除。
[0045]在拋光之后，在空腔102內的介電層169的剩余部分可被進一步固化到多于80%的固化水平，例如接近100%。根據實施例，剩余部分可完全固化。然后，光刻工藝可被用于圖案化輔助層161，具體來說，用于在提供金屬化層的區中去除輔助層161以接觸襯底100。可使用等離子刻蝕工藝來圖案化輔助層161。根據與在半導體襯底120的第一表面121以上的一個或多個層中的空腔102相關的實施例，介電層169的剩余部分填充在襯底100的工作表面101和半導體襯底120的第一表面121之間的一個或多個層中的空腔102。
[0046]然后，可在襯底100的前側上提供金屬化層。可圖案化金屬化層以形成陽極金屬化110并可選地形成邊緣金屬化112。在陽極電極110和邊緣構造112之間，圓周絕緣結構160從在空腔102中的固化的介電層169形成。進一步介電層可被提供在工作表面101以上，例如從聚酰亞胺提供。根據另一個實施例，空腔102外部的介電層169的其它固化部分可形成進一步介電層。在背部，半導體襯底120可被變薄并且在變薄后可注入高摻雜的陰極層129。背部金屬化可提供在高摻雜的陰極層129上。最后，通過鋸開、激光切割或等離子切割，半導體襯底120可被分離成單個半導體器件。
[0047]圖1D示出由如圖1A至IC圖示的工藝產生的功率二極管。根據圖示的實施例，半導體襯底120是具有53Wcm比電阻的125微米厚度的η摻雜硅。P摻雜的陽極區122具有大約6微米的穿入深度和IX IO17CnT3的表面摻雜濃度。在芯片邊緣可提供溝道停止區域123。根據實施例，溝道停止區域123是電連接到η襯底的P+摻雜區域。根據另一個實施例，溝道停止區域123是η+摻雜的。在芯片邊緣和圓周絕緣結構160的外邊緣之間的溝道停止區域123可具有I X IO18CnT3的表面摻雜濃度和大約6微米的深度。在半導體襯底120的背部上的η+陰極區129在2微米的寬度上可具有3.5Χ IO15CnT3的摻雜濃度。根據另一個實施例，場停止區可直接鄰接陰極區129提供，其具有1.3 X IO14Cm-3的最大摻雜濃度和10微米的寬度。圓周絕緣結構160可具有60微米的寬度和70微米的深度，并且適合在反方向中阻斷高于大約1830V的體積擊穿電壓。
[0048]在圖2中的圖用納米每分鐘給出作為苯并環丁烯的固化水平的函數的CMP去除速率。菱形給出由發明人得到的對于在0%、45%、48%、50%、55%、60%、70%和75%固化水平的實驗結果。對實驗結果應用高斯擬合算法得到曲線200。根據圖，對于40%以下的低固化水平和70%以及更高的高固化水平兩者，CMP去除速率低。在大約45%和65%之間的固化水平范圍內，CMP去除速率顯著增加。在至少50%和至多60%的固化水平可得到最高的CMP去除速率。在55%的固化水平，觀測到17微米/分鐘的CMP去除速率。固化水平是已交聯的分子和可用分子總數之間的比率。CMP去除速率使用基于具有30%的固體含量并且ph值為
2.5的Klebosol?30HB50的漿液以8psi的下壓力、67rpm的臺速度和73rpm的載體速度來確定。
[0049]圖3是給出作為沿縱坐標的所應用的攝氏度溫度和沿橫坐標的所應用的時間的函數的固化水平的圖。對于圖2中示出的實驗結果，使用190°C的溫度針對期望的固化水平需要的應用時間得到固化水平。例如，為得到大約50%的固化水平，半導體襯底以190°C回火一小時。
[0050]圖4涉及空腔102在襯底100的工作表面中形成網格的實施例。網格沿切口區域延伸，切口區域被提供用于分離從相同的襯底100形成的半導體管芯150。在網格的網孔中，半導體元件105器件形成在半導體管芯150中。
[0051]圖5涉及由使來自圖4的襯底100的半導體管芯150單一化而產生的半導體管芯150。沿著半導體管芯150的邊緣，圓周絕緣結構160圍繞半導體元件形成于其中的半導體管芯150的中心區。前部金屬化110形成在半導體管芯150的襯底100的工作表面101上并且背部金屬化190形成在工作表面101相對側的表面。輔助層161 (例如類金剛石碳層)形成在襯底100和圓周絕緣結構160之間。
[0052]圓周絕緣結構160形成用于至少部分地在半導體管芯150的垂直深度中減少電場強度的邊緣終止以便節省用于橫向邊緣終止的芯片空間。根據圖示的實施例，圓周絕緣結構160的側壁平行于邊緣并且垂直于工作表面101。根據其它實施例，側壁可具有關于工作表面101的傾斜角。舉例來說，傾斜角可在25度和65度之間。雖然在圖5中圖示的實施例涉及沿著半導體管芯150的邊緣的絕緣結構，但是如在圖1D中圖示的其它實施例提供相對邊緣偏移的圓周絕緣結構160。根據其它實施例，圓周絕緣結構在芯片的邊角上可具有圓形形狀從而減少在這個區域中的過量電場強度。
[0053]圖6A到6C涉及提供過度拋光部分地固化的介電層169的實施例。圖6A示出沉積在輔助層161上并且填充在半導體襯底120中的空腔102的介電層169。介電層169被部分地固化。介電層169可包括介電聚合物或由介電聚合物構成，介電聚合物如苯并環丁烯、聚降冰片烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚對二甲苯基、環氧樹脂、硅玻璃或硅樹脂。例如，介電層169可包括不具有任何添加劑或包含一個或多個添加劑的苯并環丁烯、聚降冰片烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯中的一個或多個。根據其它實施例，介電層169可包含，舉例來說，硅。根據實施例，介電聚合物包含苯并環丁烯BCB作為主要組分。
[0054]空腔102可為靠近形成在半導體襯底120中的半導體管芯的芯片邊緣提供的圓周空腔并且在5mmX5mm的芯片尺寸上可具有大約60微米的寬度和大約70微米的深度。一些20到30微米的過量材料沉積在有源芯片區域中以可靠地填充空腔102。靠近芯片邊緣區域，空腔102的填充可局部地減小過量材料的厚度。
[0055]執行化學機械拋光工藝，其完全去除空腔102外部的過量材料并且使介電層169的剩余部分留在空腔102內。化學機械拋光工藝過度拋光在空腔102中的介電聚合物，使得在拋光工藝之后，在空腔102中的介電聚合物具有凹陷或凹洼表面162。選擇“凹陷”的量(即表面162的凹洼程度)以補償在空腔102中的介電聚合物的剩余部分在固化期間的膨脹。在空腔102中的介電層的剩余部分被進一步固化。
[0056]圖6C示出在進一步固化之后的半導體襯底。因為已經選擇“凹陷”的量以補償介電聚合物在固化期間的膨脹，由進一步固化的在空腔102中的介電聚合物產生的絕緣結構160的表面大約是平的并且大約與輔助層161的表面齊平。
[0057]圖7A到7C涉及提供多于一個化學機械拋光工藝的實施例。圖7A對應于圖6A。執行可去除多于過量材料的一半(例如至少90%)的第一化學機械拋光工藝。根據在圖7B中示出實施例，在至少0.5微米(例如至少I微米和至多2微米)的余留過量材料168的厚度時終止第一拋光工藝。然后介電聚合物被進一步固化到至少90%的固化水平，例如大約
100% ο
[0058]圖7B示出進一步固化的剩余過量材料168。在半導體襯底120的有源芯片區域中，剩余過量材料168的表面被平面化。在另一個方面，在進一步固化期間，介電聚合物可膨脹，使得在空腔102以上的剩余過量材料168中產生突起167。突起167可具有凸出形狀或梯形形狀。在70微米的空腔102深度時，突起167的高度可達到5微米。
[0059]突起167干擾由變薄的過量材料提供的剩余絕緣層的平面度。關于完全去除過量材料以使得介電層169的剩余部分僅保持在空腔102內的實施例，在隨后的光刻工藝中突起167阻礙光刻膠的旋涂。光刻膠可累積在突起167附近，使得可產生不均勻的光刻膠層。不均勻的光刻膠層在厚區中不可完全地曝光。而且，不均勻的光刻膠層不可完全地封閉或可具有對隨后的工藝(例如刻蝕或離子注入)來說太薄的部分。
[0060]執行進一步的化學機械拋光工藝以使突起167變平。根據實施例，進一步化學機械拋光工藝可完全地去除過量材料168以使得剩余介電聚合物專門填充空腔102。根據另一個實施例，進一步化學機械拋光工藝使過量材料平面化以使得過量材料168形成均勻厚度層。[0061]進一步化學機械拋光工藝可以第一下壓力開始并以第二不同的下壓力結束。根據實施例，第一下壓力可超過第二下壓力至少第二下壓力的25%。例如，第一下壓力可是Spsi而第二下壓力可是6psi或更少,例如4psi或可具有4psi和6psi之間的任何其它值。
[0062]從開始值起始，朝向進一步化學機械拋光工藝的結束并且在拋光達到輔助層161或半導體襯底120之前，下壓力可被連續地減小。進一步拋光工藝去除膨脹的介電聚合物的突起部分。
[0063]圖7C示出半導體襯底120和在進一步拋光工藝之后產生的絕緣結構160。絕緣結構160的表面是平的，并且能避免由破壞來自介電聚合物的大塊產生的空隙。
[0064]臺和載體的旋轉速度在第二化學機械拋光工藝期間可保持恒定。根據其它實施例，臺和載體之間的第一相對旋轉速度可用在進一步化學機械拋光工藝的起始，并且從第一相對旋轉速度偏離至少較低值的百分之十的第二相對旋轉速度可用在進一步化學機械拋光工藝的結束。
[0065]例如，載體和臺之間的更高的相對旋轉速度在拋光工藝的結束可減少缺陷密度并且可增強平面化。其它實施例可提供時變的旋轉速度用于增加對從氮化硅、氮氧化硅或氧化硅提供的輔助層的選擇性。普雷斯頓定律根據等式(I)給出了作為下壓力P、載體和臺之間的相對旋轉速度V、普雷斯頓系數k和實驗確定的系數α，β的函數的去除速率r:
(I) r=k- Pa- 。
[0066]對于氮化硅和氧化硅，系數α，β大約是“1”，指示去除速率與下壓力和相對旋轉速度的大約線性相關性。另一方面，介電聚合物的去除速率受旋轉速度影響僅到低程度。因此，對于介電聚合物(諸如BCB)，化學腐蝕工藝優于機械腐蝕工藝，使得通過減少下壓力以及臺和載體之間的相對旋轉速度可以增加介電聚合物(在一個方面)和氧化硅以及氮化硅(在另一個方面)之間的刻蝕選擇性。
[0067]圖8Α到8C涉及具有完全去除圖7Α的介電層169在空腔102外部的部分的第一化學機械拋光工藝的實施例。化學機械拋光工藝可是多步驟工藝:在拋光工藝的起始具有第一下壓力并且在拋光工藝的結束具有第二不同下壓力，其中第一下壓力可超過第二下壓力至少第二下壓力的25%。在化學機械拋光工藝的起始在臺和載體之間的相對旋轉速度與在化學機械拋光工藝的結束的相對旋轉速度可有至少較低值的10%的差別以便提高刻蝕選擇性。
[0068]圖8Α示出在空腔102內的圖7a的介電層168的剩余部分。介電聚合物被進一步固化到例如至少90%的固化水平，例如大約100%。介電聚合物在固化工藝期間可膨脹幾個百分比。
[0069]圖8B示出形成突起167的在空腔102中的膨脹的聚合物。執行進一步化學機械拋光工藝以使突起167變平。
[0070]圖8C示出在空腔102中形成絕緣結構160的變平的進一步固化的介電聚合物。
[0071]圖9A涉及制造集成電路的方法。包含聚合物或由聚合物構成的介電層被提供在襯底的工作表面上(902)。介電層被部分地固化(904)。部分地固化的介電層的一部分通過化學機械拋光工藝去除(906)。部分地固化的介電層的剩余部分被進一步固化(908)。在沉積介電層之前可提供從工作表面延伸到襯底中的空腔，使得介電層的剩余部分在空腔中形成絕緣結構。[0072]根據由圖9B的右手分支圖示的方法，部分地固化的介電層由一步驟或多步驟的化學機械拋光工藝處理(906a)。化學機械拋光工藝可或完全地或部分地去除在空腔外部的介電層部分并且可留下介電層的平表面。在進一步固化(908)期間，介電聚合物可膨脹并且可在空腔以上形成突起，該突起在進一步化學機械拋光工藝(910)中被去除，該進一步化學機械拋光工藝(910)可以包括兩步驟處理以完成在進一步化學機械拋光工藝的起始的高去除速率和在進一步化學機械拋光工藝的結束的高去除選擇性。
[0073]由圖9B的左手分支圖示的方法的化學機械拋光工藝(906b)從空腔外部完全去除部分地固化的介電層并且使在空腔內的介電聚合物的表面凹陷，產生填充空腔的介電聚合物的凹洼表面。可以確定凹陷的量(即凹洼的程度、量或深度)以補償介電聚合物的膨脹。在進一步固化(908)期間，介電聚合物膨脹并且膨脹材料補償凹陷，從而不用額外的拋光，在進一步固化之后產生由在空腔中的介電聚合物形成的絕緣結構的大約平的表面。
[0074]盡管具體的實施例在這里已經被圖示和描述，但本領域普通技術人員將理解的是，在不脫離本發明范圍的情況下，各種替代的和/或等價的實施方式可替換示出并描述的具體的實施例。本申請意圖覆蓋在這里討論的具體實施例的任何適應或變化。因此，意圖是本發明僅由權利要求及其等價物限定。
【權利要求】
1.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括: 提供從工作表面延伸到襯底中的空腔； 在工作表面上提供介電層，所述介電層包括介電聚合物并填充所述空腔； 部分地固化所述介電層； 使用化學機械拋光工藝去除所述部分地固化的介電層的一部分；以及 進一步固化所述介電層的剩余部分以形成介電結構。
2.根據權利要求1的方法，其中所述介電層的剩余部分形成在空腔中。
3.根據權利要求1的方法，其中所述空腔具有至少10微米的寬度。
4.根據權利要求1的方法，其中所述空腔形成在所述襯底的切口區域中。
5.根據權利要求1的方法，其中所述空腔形成為相對所述襯底的切口區域偏移。
6.根據權利要求1的方法，其中所述空腔是圍繞所述襯底的元件區域的圓周空腔。
7.根據權利要求1的方法，進一步包括在沉積所述介電層之前在所述工作表面上提供輔助層。
8.根據權利要求7的方法，其中所述輔助層是單個層或者是層堆疊并且包括從選自包含下列材料的組的材料提供的至少一個層:無定形類金剛石碳、碳化娃、氮化娃和氧化娃。
9.根據權利要求1的方法，其中所述部分地固化提供至少40%和至多70%的固化水平。
10.根據權利要求1的方法，其中所述部分地固化提供至少50%的固化水平。
11.根據權利要求1的方法，其中所述部分地固化提供至多60%的固化水平。
12.根據權利要求1的方法，其中所述聚合物是苯并環丁烯。
13.根據權利要求1的方法，其中所述聚合物包含硅。
14.根據權利要求1的方法，其中在所述化學機械拋光工藝期間使用酸性漿液。
15.根據權利要求1的方法，其中所述介電層的剩余部分的所述進一步固化提供至少80%的固化水平。
16.根據權利要求1的方法，其中所述介電聚合物包括添加劑。
17.根據權利要求1的方法，其中所述介電聚合物是Cyclotene?。
18.根據權利要求1的方法，其中所述介電層的剩余部分形成在空腔中并且在所述工作表面以上。
19.根據權利要求1的方法，其中所述化學機械拋光工藝去除所述部分地固化的介電層在空腔外部的部分并且使介電層的剩余部分留在空腔內。
20.根據權利要求 19的方法，其中化學機械拋光工藝使在空腔內的所述介電層的剩余部分的表面凹陷一定的量以補償在所述空腔中的所述剩余部分的膨脹，使得在所述進一步固化之后，在所述空腔內的介電層的所述剩余部分的所述表面是平的。
21.根據權利要求19的方法，其中 在化學機械拋光工藝的起始施加的第一下壓力超過在化學機械拋光工藝的結束施加的第二下壓力至少所述第二下壓力的25%。
22.根據權利要求19的方法，其中 在化學機械拋光工藝的起始使用臺和載體之間的第一相對旋轉速度并且在化學機械拋光工藝的結束使用第二相對旋轉速度，所述第二相對旋轉速度從所述第一旋轉速度偏離至少較低值的10%。
23.根據權利要求19的方法，包括 在進一步固化所述介電層的所述剩余部分之后的進一步化學機械拋光工藝。
24.根據權利要求23的方法，其中 在所述進一步化學機械拋光工藝的起始施加的第一下壓力超過在進一步化學機械拋光工藝的結束施加的第二下壓力至少所述第二下壓力的25%。
25.根據權利要求23的方法，其中 在進一步化學機械拋光工藝的起始使用臺和載體之間的第一相對旋轉速度并且在進一步化學機械拋光工藝的結束使用第二相對旋轉速度，所述第二相對旋轉速度從所述第一旋轉速度偏離至少較低值的10%。
26.根據權利要求1的方法，其中所述襯底包括半導體襯底。
27.一種制造半導體器件的方法，所述方法包括 在襯底的工作表面上提供包括介電聚合物的介電層； 部分地固化所述介電層； 使用化學機械拋光工藝去除所述部分地固化的介電層的一部分；以及 進一步固化所述介電層的剩余部分以形成介電結構。
28.根據權利要求27的方法，進一步包括 在提供所述介電層之前提供從工作表面延伸到襯底中的空腔，其中所述介電層的所述剩余部分形成在所述空腔中。
29.根據權利要求27的方法，進一步包括 在提供所述介電層之前在半導體襯底的第一表面的第一部分中提供進一步層以形成所述襯底，其中所述介電層的剩余部分形成在所述第一表面的不被進一步層覆蓋的第二部分中。
【文檔編號】H01L21/3105GK103578969SQ201310333223
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月2日 優先權日:2012年8月3日
【發明者】M.J.哈特爾, P.S.科赫, D.施勒格爾, G.施密特, R.施特拉澤 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司