CN103035520A - Igbt器件的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种IGBT器件的制作方法，在IGBT分离器件的金属层沉积之前，在已经形成的器件结构的硅片背面形成具有正应力的膜。本发明能有效抵消厚金属层的应力，改善硅片的翘曲度，使后续金属层的光刻与刻蚀能正常实施。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种低应力IGBT（绝缘栅双极型晶体管）器件的制作方法。
背景技术
在半导体各类器件结构中，沟槽式晶闸管由于其特殊的通道特性和电学特征被广泛运用于各类功率器件。特别是IGBT器件，由于其独特的高压高电流的工作环境，其沟槽式IGBT器件要求较大尺寸的沟槽式栅极。随着终端客户对器件性能要求的提升，器件所需要的沟槽愈来愈深，由此带来的沟槽式栅极的应力愈发突出。
IGBT器件的制作工艺流程中各步骤的曲率半径如表1所示，
| 工艺步骤 | 硅片曲率半径(米) |
| 投片 | 332 |
| 沟槽刻蚀 | -266 |
| 栅极氧化层 | -251 |
| 栅极多晶硅 | 107 |
| 金属前介质层 | 45 |
| 金属前介质层回流 | 147 |
| 最后金属层 | 27.4 |
表1
根据表1可以看出，通过对器件沟槽形貌的合理调整，优化前道相关工艺步骤，可以有效地改善沟槽式栅极沉积后的曲率半径，有效增大硅片曲率半径。但是由于IGBT分离器件需要很厚的金属层，当IGBT分离器件的制作进入到最后金属层沉积时，在沉积最后金属层前不进行背面工艺处理，最后金属层沉积后，厚金属层将产生非常大的正应力，导致无论前面工艺步骤如何改善沟槽式栅极沉积后的曲率半径都无法克服厚金属层的应力恶化，严重的应力将导致硅片翘曲度增加，使得后续金属层光刻与刻蚀工艺面临传送难题，甚至可能导致硅片无法流片或发生碎片事件（参见图1所示）。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种IGBT器件的制作方法，能有效抵消厚金属层的应力，改善硅片的翘曲度，使后续金属层的光刻与刻蚀能正常实施。
为解决上述技术问题，本发明的IGBT器件的制作方法是采用如下技术方案实现的：
在IGBT分离器件的金属层沉积之前，在已经形成的器件结构的硅片背面形成具有正应力的膜。
本发明通过在IGBT分离器件的金属层沉积之前，对硅片进行背面工艺处理，在硅片背面形成与后续需要形成的金属层同样是正应力的膜，这样可以有效抵消后续金属层的应力，最终改善硅片的翘曲度，同时有效保护硅片正面器件，有效解决了后续金属层光刻与刻蚀工艺的传送问题。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有工艺方法制作的硅片，存在严重的翘曲切片图；
图2是在硅片上沉积金属前介质层的示意图；
图3是在硅片的正面成长保护膜的示意图；
图4是在硅片的背面成长正应力膜的示意图；
图5是去除硅片正面的保护膜的示意图。
具体实施方式
在本发明的一实施例中所述IGBT器件的制作方法包括如下步骤：
第一步，结合图2所示，在制作IGBT分离器件的硅片上依次进行沟槽刻蚀，在沟槽中形成栅极氧化层，再用多晶硅（即栅极多晶硅）填充满沟槽。在已经形成的IGBT分离器件部分结构的硅片上端面（即硅片正面），沉积金属前介质层1。
第二步，结合图3所示，在所述金属前介质层1的上端沉积一层保护膜2，该保护膜2能有效防止实施后续背面工艺步骤时可能对器件正面产生刮伤。所述保护膜2，一般为常压CVD（化学气相沉积）膜，也可是其它CVD方式的膜，膜厚为
优选采用
第三步，结合图4所示，翻转硅片，在硅片背面沉积一层具有正应力的膜3，该具有正应力的膜3应具有足够的厚度，以抵消后续金属层的正应力。所述具有正应力的膜3，一般为亚常压CVD膜；也可是其它CVD方式的正应力的膜。
第四步，结合图5所示，翻转硅片，使用单面湿法刻蚀或双面湿法刻蚀方法去除硅片正面的保护膜2，以消除之前实施第三步时对器件正面的影响。
第五步，最后回到正常工艺流程，进行后续的金属前介质层1刻蚀和金属层沉积。
由于在硅片背面形成了具有正应力的膜3，将有效抵消硅片正面金属层的应力，改善金属层沉积后的硅片曲率半径，解决金属层光刻和刻蚀工艺的传送难题。
采用本发明的方法与现有工艺方法在金属层沉积后的硅片曲率半径对比，本发明的方法的曲率半径比现有工艺方法绝对值大，有效改善了硅片翘曲，如表2所示。
| 方案 | 曲率半径(米) |
| 目前工艺 | 27.4 |
| 发明工艺 | 40 |
表2
在上述实施例中，硅片背面的具有正应力的膜3是在金属前介质层1沉积后实施的，在具体实施时，可以在金属层沉积前的任何IGBT分离器件制作工艺步骤中进行硅片背面的具有正应力的膜3的沉积；但是，在沉积具有正应力的膜3时需要先在硅片正面形成保护膜2。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种绝缘栅双极型晶体管IGBT器件的制作方法，其特征在于：在IGBT分离器件的金属层沉积之前，在已经形成的器件结构的硅片背面形成具有正应力的膜。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述具有正应力的膜可以在金属前介质层沉积后形成，也可以在金属层沉积前的任何工艺步骤中形成。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在形成所述具有正应力的膜之前，在硅片的正面已完成的器件结构的上端沉积一层保护膜。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述保护膜为常压化学气相沉积膜，膜厚为
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于：在形成所述具有正应力的膜后，采用单面湿法刻蚀或双面湿法刻蚀将所述保护膜去除。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述具有正应力的膜为亚常压化学气相沉积膜。
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