成長高可靠性igbt金屬連接的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種成長高可靠性IGBT金屬連接的方法，包括：1）刻蝕硅襯底，形成溝槽；2）成長柵極氧化層，沉積多晶硅，形成IGBT溝槽型柵極；3）在柵極氧化層和多晶硅表面上，沉積層間介質(zhì)層；4）在層間介質(zhì)層表面上，通過光刻完成金屬連接層槽的形成；5）濕法刻蝕層間介質(zhì)層，使層間介質(zhì)層形成一具有斜度的界面；6）干法刻蝕層間介質(zhì)層和柵極氧化層，直至接觸到硅襯底，完成金屬連接層槽的刻蝕；7）對層間介質(zhì)層進(jìn)行退火回流，形成金屬連接層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明能避免后續(xù)IGBT器件在工作環(huán)境容易積聚的尖端電荷導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險(xiǎn)，確保了IGBT器件的工作穩(wěn)定性。
【專利說明】成長高可靠性1(38了金屬連接的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體領(lǐng)域中的成長金屬連接的方法，特別是涉及一種成長高可靠性I⑶!'金屬連接的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體各類器件結(jié)構(gòu)中，溝槽式晶閘管由于其特殊的通道特性和電學(xué)特征被廣泛運(yùn)用于各類功率器件，特別是1681 ( 111811181:6(1 6社6 011)0181- 1^51118181:01'，絕緣柵雙極型晶體管)器件。由于溝槽式晶閘管獨(dú)特的高壓高電流的工作環(huán)境，溝槽式晶閘管要求較大尺寸的溝槽柵極，但其特定的溝槽結(jié)構(gòu)導(dǎo)致后續(xù)金屬前介質(zhì)層存在凹角，界面尖銳。如
低壓化學(xué)氣相沉積)保型性導(dǎo)致的溝槽頂部凹缺角(如圖1所示正常工藝流程存在凹缺角),后續(xù)幾0 (層間介質(zhì))層將繼續(xù)保型持續(xù)此形貌(如圖2所示正常工藝流程存在凹缺角),這會(huì)引起叩81器件在工作環(huán)境容易積聚的尖端電荷導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險(xiǎn)，惡化了 1(?丁器件的工作穩(wěn)定性。
[0003]因此，隨著終端客戶對器件的性能要求的提升，溝槽的形貌對器件的高壓特性和可靠性越發(fā)關(guān)鍵，對金屬前介質(zhì)層的半導(dǎo)體工藝要求更加緊迫。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種成長高可靠性叩81 (絕緣柵雙極型晶體管)金屬連接的方法。通過該方法可避免叩81'器件在工作環(huán)境容易積聚的尖端電荷導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險(xiǎn)，改善1681器件的可靠性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的成長1(^81金屬連接的方法，即成長高可靠性1(?丁金屬連接的方法，包括步驟:
[0006]1)刻蝕硅襯底，形成溝槽；
[0007]2)在溝槽側(cè)壁和底部以及硅襯底表面成長柵極氧化層，并在柵極氧化層表面沉積多晶硅，填充滿溝槽，并經(jīng)柵極刻蝕，形成1681溝槽型柵極；
[0008]3)在柵極氧化層和多晶硅表面上，沉積層間介質(zhì)(10))層；
[0009]4)在層間介質(zhì)層表面上，通過光刻工藝，完成金屬連接層槽的形成；
[0010]5)濕法刻蝕層間介質(zhì)層，使層間介質(zhì)層形成一具有斜度的界面，且該具有斜度的界面的頂部直至溝槽頂部的凹陷口處；
[0011]6)干法刻蝕層間介質(zhì)層和柵極氧化層，直至接觸到硅襯底，完成金屬連接層槽的刻蝕；
[0012]7)對層間介質(zhì)層進(jìn)行退火回流，形成界面圓滑的金屬連接層結(jié)構(gòu)。
[0013]所述步驟2)中，成長柵極氧化層的方法包括:使用擴(kuò)散爐管成長柵極氧化層的方法。
[0014]所述步驟3)中，沉積的方法包括:常壓化學(xué)氣相淀積(八?(^0)和次常壓化學(xué)汽相沉積(3八)；層間介質(zhì)層的材質(zhì)包括:硼磷娃玻璃(1301-0-1)11081)110-8111081:6-812188,8？86?0
[0015]所述步驟5)中，濕法刻蝕中的藥液包括:常規(guī)的濕法刻蝕藥液，優(yōu)選為氫氟酸系藥液。
[0016]所述步驟7)中，退火回流的工藝條件為:在擴(kuò)散爐管進(jìn)行退火回流，退火回流的溫度為930?9701，時(shí)間為20?40分鐘。
[0017]本發(fā)明通過合理化(30111:21(31:工藝中的干法刻蝕、濕法刻蝕、退火等工藝，最終形成界面圓滑的結(jié)構(gòu)，消除了現(xiàn)有工藝所存在的凹陷缺角，能避免后續(xù)1(^81器件在工作環(huán)境容易積聚的尖端電荷導(dǎo)致的可靠性風(fēng)險(xiǎn)，確保了 1681器件的工作穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0019]圖1是常規(guī)工藝金屬連接層形貌的321圖；
[0020]圖2是圖1的放大圖。
[0021]圖3是形成I⑶！'溝槽型柵極的示意圖；
[0022]圖4是沉積層間介質(zhì)層后的示意圖；
[0023]圖5是形成金屬連接層槽的示意圖；
[0024]圖6是濕法刻蝕后的示意圖；
[0025]圖7是干法刻蝕后的示意圖；
[0026]圖8是退火回流后的示意圖；
[0027]圖9是采用本發(fā)明的方法所形成的硅片形貌圖(321圖)；
[0028]圖10是圖9的局部放大圖。
[0029]圖中附圖標(biāo)記說明如下:
[0030]1為娃襯底，2為柵極氧化層,3為多晶娃,4為層間介質(zhì)層,5為光刻膠定義的金屬連接層槽，6為金屬連接層。

【具體實(shí)施方式】
[0031]本發(fā)明的成長高可靠性I⑶！'金屬連接的方法，包括步驟:
[0032]1)通過常規(guī)干刻工藝，刻蝕硅襯底1，形成溝槽；
[0033]2)按照常規(guī)工藝，制作形成叩81溝槽型柵極，即在溝槽側(cè)壁和底部以及硅襯底1表面，使用普通擴(kuò)散爐管成長柵極氧化層2，并在柵極氧化層2表面沉積多晶硅3，填充滿溝槽，并經(jīng)柵極刻蝕，形成工⑶!'溝槽型柵極，并且該柵極的頂部呈凹陷形狀(如圖3所示)；
[0034]3)采用常壓化學(xué)氣相淀積(仙(^0)和次常壓化學(xué)汽相沉積法，在柵極氧化層2和多晶娃3表面上,沉積層間介質(zhì)(10))層4 (如圖4所不)；
[0035]其中，層間介質(zhì)層4的材質(zhì)可為硼磷娃玻璃8？86?0
[0036]4)在層間介質(zhì)層4表面上，通過常規(guī)光刻工藝，完成金屬連接層槽5的形成(如圖5所示)；
[0037]5)采用常規(guī)的濕法氧化硅刻蝕藥液，優(yōu)選為冊(氫氟酸)系藥液，進(jìn)行濕法刻蝕層間介質(zhì)層4，利用濕法刻蝕的等向性在層間介質(zhì)層4的垂直和水平方向同時(shí)刻蝕，最終使層間介質(zhì)層形成一具有斜度的界面，且該具有斜度的界面的頂部直至溝槽頂部(柵極的頂部)的凹陷口處(如圖6所示)；
[0038]6)采用常規(guī)的干法刻蝕，對層間介質(zhì)層4和柵極氧化層2進(jìn)行刻蝕，直至接觸到硅襯底1，最終完成金屬連接層槽5的刻蝕(如圖7所示)；
[0039]7)在擴(kuò)散爐管內(nèi)，以溫度930?9701 (優(yōu)選為950。0的條件下，對層間介質(zhì)層4進(jìn)行退火回流20?40分鐘(優(yōu)選為30分鐘),形成界面圓滑的金屬連接層6⑴如仏巧)結(jié)構(gòu)(如圖8所示
[0040]按照上述操作，能形成如圖9-10所示的硅片形貌，即界面圓滑的金屬連接層6結(jié)構(gòu)。因此，本發(fā)明能避免常規(guī)工藝所存在的尖銳界面，降低了后續(xù)器件在工作環(huán)境中所可能引發(fā)的尖端放電現(xiàn)象，改善1681器件的可靠性。
【權(quán)利要求】
1.一種成長IGBT金屬連接的方法，其特征在于，包括步驟: 1)刻蝕硅襯底,形成溝槽； 2)在溝槽側(cè)壁和底部以及硅襯底表面成長柵極氧化層，并在柵極氧化層表面沉積多晶硅，填充滿溝槽，并經(jīng)柵極刻蝕,形成IGBT溝槽型柵極； 3)在柵極氧化層和多晶硅表面上，沉積層間介質(zhì)層； 4)在層間介質(zhì)層表面上，通過光刻工藝，完成金屬連接層槽的形成； 5)濕法刻蝕層間介質(zhì)層，使層間介質(zhì)層形成一具有斜度的界面，且該具有斜度的界面的頂部直至溝槽頂部的凹陷口處； 6)干法刻蝕層間介質(zhì)層和柵極氧化層，直至接觸到硅襯底，完成金屬連接層槽的刻蝕； 7)對層間介質(zhì)層進(jìn)行退火回流，形成界面圓滑的金屬連接層結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟2)中，成長柵極氧化層的方法包括:使用擴(kuò)散爐管成長柵極氧化層的方法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟3)中，沉積的方法包括:常壓化學(xué)氣相淀積和次常壓化學(xué)汽相沉積； 層間介質(zhì)層的材質(zhì)包括:硼磷硅玻璃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟5)中，濕法刻蝕中的藥液為氫氟酸系藥液。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟7)中，退火回流的工藝條件為:在擴(kuò)散爐管進(jìn)行退火回流，退火回流的溫度為930?970°C，時(shí)間為20?40分鐘。
【文檔編號】H01L21/331GK104377130SQ201310359631
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月16日
【發(fā)明者】李琳松 申請人:上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司