CN104377130B - 成长高可靠性igbt金属连接的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种成长高可靠性IGBT金属连接的方法，包括：1）刻蚀硅衬底，形成沟槽；2）成长栅极氧化层，沉积多晶硅，形成IGBT沟槽型栅极；3）在栅极氧化层和多晶硅表面上，沉积层间介质层；4）在层间介质层表面上，通过光刻完成金属连接层槽的形成；5）湿法刻蚀层间介质层，使层间介质层形成一具有斜度的界面；6）干法刻蚀层间介质层和栅极氧化层，直至接触到硅衬底，完成金属连接层槽的刻蚀；7）对层间介质层进行退火回流，形成金属连接层结构。本发明能避免后续IGBT器件在工作环境容易积聚的尖端电荷导致的可靠性风险，确保了IGBT器件的工作稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体领域中的成长金属连接的方法，特别是涉及一种成长高可靠性IGBT金属连接的方法。
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（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）器件。由于沟槽式晶闸管独特的高压高电流的工作环境，沟槽式晶闸管要求较大尺寸的沟槽栅极，但其特定的沟槽结构导致后续金属前介质层存在凹角，界面尖锐。如LPCVD（低压化学气相沉积）保型性导致的沟槽顶部凹缺角（如图1所示正常工艺流程存在凹缺角），后续ILD（层间介质）层将继续保型持续此形貌（如图2所示正常工艺流程存在凹缺角），这会引起IGBT器件在工作环境容易积聚的尖端电荷导致的可靠性风险，恶化了IGBT器件的工作稳定性。
因此，随着终端客户对器件的性能要求的提升，沟槽的形貌对器件的高压特性和可靠性越发关键，对金属前介质层的半导体工艺要求更加紧迫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种成长高可靠性IGBT（绝缘栅双极型晶体管）金属连接的方法。通过该方法可避免IGBT器件在工作环境容易积聚的尖端电荷导致的可靠性风险，改善IGBT器件的可靠性。
为解决上述技术问题，本发明的成长IGBT金属连接的方法，即成长高可靠性IGBT金属连接的方法，包括步骤：
1）刻蚀硅衬底，形成沟槽；
2）在沟槽侧壁和底部以及硅衬底表面成长栅极氧化层，并在栅极氧化层表面沉积多晶硅，填充满沟槽，并经栅极刻蚀，形成IGBT沟槽型栅极；
3）在栅极氧化层和多晶硅表面上，沉积层间介质（ILD）层；
4）在层间介质层表面上，通过光刻工艺，完成金属连接层（Contact）槽的形成；
5）湿法刻蚀层间介质层，使层间介质层形成一具有斜度的界面，且该具有斜度的界面的顶部直至沟槽顶部的凹陷口处；
6）干法刻蚀层间介质层和栅极氧化层，直至接触到硅衬底，完成金属连接层槽的刻蚀；
7）对层间介质层进行退火回流，形成界面圆滑的金属连接层（Contact）结构。
所述步骤2）中，成长栅极氧化层的方法包括：使用扩散炉管成长栅极氧化层的方法。
所述步骤3）中，沉积的方法包括：常压化学气相淀积（APCVD）和次常压化学汽相沉积（SACVD）；层间介质层的材质包括：硼磷硅玻璃（boro-phospho-silicate-glass，BPSG）。
所述步骤5）中，湿法刻蚀中的药液包括：常规的湿法刻蚀药液，优选为氢氟酸系药液。
所述步骤7）中，退火回流的工艺条件为：在扩散炉管进行退火回流，退火回流的温度为930～970℃，时间为20～40分钟。
本发明通过合理化contact工艺中的干法刻蚀、湿法刻蚀、退火等工艺，最终形成界面圆滑的contact结构，消除了现有工艺所存在的凹陷缺角，能避免后续IGBT器件在工作环境容易积聚的尖端电荷导致的可靠性风险，确保了IGBT器件的工作稳定性。
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是常规工艺金属连接层（Contact）形貌的SEM图；
图2是图1的放大图。
图3是形成IGBT沟槽型栅极的示意图；
图4是沉积层间介质层后的示意图；
图5是形成金属连接层槽的示意图；
图6是湿法刻蚀后的示意图；
图7是干法刻蚀后的示意图；
图8是退火回流后的示意图；
图9是采用本发明的方法所形成的硅片形貌图（SEM图）；
图10是图9的局部放大图。
图中附图标记说明如下：
1为硅衬底，2为栅极氧化层，3为多晶硅，4为层间介质层，5为光刻胶定义的金属连接层（Contact）槽，6为金属连接层。
具体实施方式
本发明的成长高可靠性IGBT金属连接的方法，包括步骤：
1）通过常规干刻工艺，刻蚀硅衬底1，形成沟槽；
2）按照常规工艺，制作形成IGBT沟槽型栅极，即在沟槽侧壁和底部以及硅衬底1表面，使用普通扩散炉管成长栅极氧化层2，并在栅极氧化层2表面沉积多晶硅3，填充满沟槽，并经栅极刻蚀，形成IGBT沟槽型栅极，并且该栅极的顶部呈凹陷形状（如图3所示）；
3）采用常压化学气相淀积（APCVD）和次常压化学汽相沉积（SACVD）法，在栅极氧化层2和多晶硅3表面上，沉积层间介质（ILD）层4（如图4所示）；
其中，层间介质层4的材质可为硼磷硅玻璃（boro-phospho-silicate-glass，BPSG）。
4）在层间介质层4表面上，通过常规光刻工艺，完成金属连接层（Contact）槽5的形成（如图5所示）；
5）采用常规的湿法氧化硅刻蚀药液，优选为HF（氢氟酸）系药液，进行湿法刻蚀层间介质层4，利用湿法刻蚀的等向性在层间介质层4的垂直和水平方向同时刻蚀，最终使层间介质层形成一具有斜度的界面，且该具有斜度的界面的顶部直至沟槽顶部（栅极的顶部）的凹陷口处（如图6所示）；
6）采用常规的干法刻蚀，对层间介质层4和栅极氧化层2进行刻蚀，直至接触到硅衬底1，最终完成金属连接层槽5的刻蚀（如图7所示）；
7）在扩散炉管内，以温度930～970℃（优选为950℃）的条件下，对层间介质层4进行退火回流20～40分钟（优选为30分钟），形成界面圆滑的金属连接层6（Contact）结构（如图8所示）。
按照上述操作，能形成如图9-10所示的硅片形貌，即界面圆滑的金属连接层6结构。因此，本发明能避免常规Contact工艺所存在的尖锐界面，降低了后续IGBT器件在工作环境中所可能引发的尖端放电现象，改善IGBT器件的可靠性。
Claims (5)
1.一种成长IGBT金属连接的方法，其特征在于，包括步骤：
1）刻蚀硅衬底，形成沟槽；
2）在沟槽侧壁和底部以及硅衬底表面成长栅极氧化层，并在栅极氧化层表面沉积多晶硅，填充满沟槽，并经栅极刻蚀，形成IGBT沟槽型栅极；
3）在栅极氧化层和多晶硅表面上，沉积层间介质层；
4）在层间介质层表面上，通过光刻工艺，完成金属连接层槽的形成；
5）湿法刻蚀层间介质层，使层间介质层形成一具有斜度的界面，且该具有斜度的界面的顶部直至沟槽顶部的凹陷口处；
6）干法刻蚀层间介质层和栅极氧化层，直至接触到硅衬底，完成金属连接层槽的刻蚀；
7）对层间介质层进行退火回流，形成界面圆滑的金属连接层结构。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）中，成长栅极氧化层的方法包括：使用扩散炉管成长栅极氧化层的方法。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中，沉积的方法包括：常压化学气相淀积和次常压化学汽相沉积；
层间介质层的材质包括：硼磷硅玻璃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤5）中，湿法刻蚀中的药液为氢氟酸系药液。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤7）中，退火回流的工艺条件为：在扩散炉管进行退火回流，退火回流的温度为930～970℃，时间为20～40分钟。
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| CN101202226A (zh) * | 2006-12-11 | 2008-06-18 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种改善金属前介质pmd填充特性的集成方法 |
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| CN101202226A (zh) * | 2006-12-11 | 2008-06-18 | 上海华虹Nec电子有限公司 | 一种改善金属前介质pmd填充特性的集成方法 |
| CN101330101A (zh) * | 2007-06-20 | 2008-12-24 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
| CN101983431A (zh) * | 2008-03-31 | 2011-03-02 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
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