一种低电弧放电高压电容器件及其制备方法与流程

本申请涉及半导体，特别是涉及一种低电弧放电高压电容器件及其制备方法。

背景技术：

1、高压电容作为功率半导体、射频模块等高压应用中的关键无源元件，其制造良率直接影响系统性能与成本。高压电容通常采用多层叠层结构，内部包含多层交替堆叠的金属电极和介质层，在晶圆边缘形成复杂的金属-介质界面。这种结构在追求高电容密度和小型化的同时，也引入了对等离子体工艺敏感的薄弱环节。电弧放电是等离子体刻蚀工艺中常见的严重缺陷，指在等离子体环境中由于电荷剧烈释放而在晶圆表面形成的局部高电流密度放电现象。其宏观表现为金属线路的熔毁，显微镜下呈现特征性的烧焦状或蠕虫状形貌，是导致产品直接报废和腔体颗粒污染的主要原因之一。在焊盘刻蚀工艺中，高射频功率和直流偏压是维持刻蚀速率和各向异性所必需的，但也直接加剧了等离子体的不稳定性。

2、现有技术主要通过优化刻蚀配方、降低功率、拆步刻蚀增加气体冲洗、取消光刻胶洗边等方式改善电弧问题，虽然可将电弧发生率从较高水平降至百分之一左右，但从量产过程中的机台参数监测来看，静电卡盘电流仍存在频繁波动现象，表明工艺过程中产生的电荷释放受阻，会在晶圆表面积累形成电子壳层，造成局部电场畸变，仍然存在电弧放电隐患。特别是晶圆边缘由于几何曲率小、电场集中、等离子体分布不均、晶背介质绝缘导致缺乏有效电荷释放通路等因素，始终是电弧放电的高发区域。现有改进方案均从正面工艺入手治标，未能从电荷泄放通路这一根本原因解决问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种低电弧放电高压电容器件及其制备方法。

2、第一方面，本申请公开了低电弧放电高压电容器件的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、提供初始晶圆，所述初始晶圆的晶圆背面衬底上方形成有氧化硅-氮化硅-氧化硅复合三层绝缘叠层；

4、对晶圆的背面进行选择性湿法刻蚀处理，通过刻蚀将背面完整的氧化硅-氮化硅-氧化硅复合三层绝缘叠层全部剥离，刻蚀终止于背面的多晶硅膜表层；

5、通过支撑构件将晶圆整体抬离设备承载台面，对背面完成介质剥离的晶圆实施悬空式等离子灰化处理，去除晶圆表面残留光刻胶与刻蚀衍生副产物；

6、对灰化后的晶圆进行槽式整体清洗，并同步对背面裸露多晶硅表层做表面钝化防护；

7、刻蚀过程中晶圆表面积累的静电荷由背面裸露多晶硅传导至设备静电卡盘导出。

8、进一步的，所述氧化硅-氮化硅-氧化硅复合三层绝缘叠层由上至下分别为厚度二百埃顶层二氧化硅氧化层、厚度三百埃的中间氮化硅层、厚度六百埃的底层二氧化硅氧化层，初始状态下形成夹层式电容结构束缚静电荷。

9、进一步的，所述对晶圆的背面进行选择性湿法刻蚀处理步骤中，包括采用含氢氟酸的湿法刻蚀药液对晶圆背面进行选择性湿法刻蚀处理，氢氟酸湿法刻蚀利用高选择比特性。

10、所述氢氟酸对二氧化硅、氮化硅的刻蚀速率高于对多晶硅、单晶硅的刻蚀速率。

11、进一步的，所述包括采用含氢氟酸的湿法刻蚀药液对晶圆背面进行选择性湿法刻蚀处理的刻蚀时长为一百八十秒。

12、进一步的，所述氢氟酸的浓度为49%。

13、进一步的，所述通过支撑构件将晶圆整体抬离设备承载台面的去胶工艺中采用顶针升起的处理方式。

14、另一方面，本申请还公开了一种低电弧放电高压电容器件，包括器件正面的高压电容叠层结构和半导体衬底，所述半导体衬底的背面介质层被完全去除，露出衬底背面的多晶硅层，所述多晶硅层作为电荷释放通路，用于在刻蚀工艺中释放表面积累电荷，抑制电弧放电发生。

15、进一步的，所述电容器件的正面为多层交替堆叠的金属电极和陶瓷介质层构成的高压电容结构。

16、上述低电弧放电高压电容器件及其制备方法实现了如下有益效果： 通过在焊盘刻蚀前增加晶背清洗工序，去除晶背介质层露出多晶硅，构建了低阻的电荷泄放通路，使刻蚀过程中产生的电荷能够顺畅通过静电卡盘释放，解决了电荷积累导致的局部电场畸变问题；静电卡盘电流保持完全平稳无波动，电弧放电发生率降至零，大幅提升产品良率，减少腔体颗粒污染；同时采用顶针升起式去胶工艺避免了晶背多晶硅的高温氧化损伤，保证了器件可靠性；整个方法仅增加一道晶背清洗工序，不改变正面刻蚀参数，与现有工艺完全兼容，改造成本低，易于量产导入。

1.一种低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，所述氧化硅-氮化硅-氧化硅复合三层绝缘叠层由上至下分别为厚度二百埃顶层二氧化硅氧化层、厚度三百埃的中间氮化硅层、厚度六百埃的底层二氧化硅氧化层，初始状态下形成夹层式电容结构束缚静电荷。

3.根据权利要求1所述的低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，所述对晶圆的背面进行选择性湿法刻蚀处理步骤中，包括采用含氢氟酸的湿法刻蚀药液对晶圆背面进行选择性湿法刻蚀处理，氢氟酸湿法刻蚀利用高选择比特性。

4.根据权利要求3所述的低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸对二氧化硅、氮化硅的刻蚀速率高于对多晶硅、单晶硅的刻蚀速率。

5.根据权利要求3所述的低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，所述包括采用含氢氟酸的湿法刻蚀药液对晶圆背面进行选择性湿法刻蚀处理的刻蚀时长为一百八十秒。

6.根据权利要求3所述的低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度为49%。

7.根据权利要求 1所述的低电弧放电高压电容器件的制备方法，其特征在于，所述通过支撑构件将晶圆整体抬离设备承载台面的去胶工艺中采用顶针升起的处理方式。

8.一种低电弧放电高压电容器件，其特征在于，所述电容器件为权利要求1～7任一制备方法制得。

9.根据权利要求8所述的低电弧放电高压电容器件，其特征在于，所述电容器件的正面为多层交替堆叠的金属电极和陶瓷介质层构成的高压电容结构。