[發明專利]一種IGBT深溝槽光刻工藝

在審

• 申請號: 201410848051.X
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104505339A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 宋里千;黃建偉;羅海輝;陳輝
• 申請（專利權）人: 株洲南車時代電氣股份有限公司
• 主分類號: H01L21/027
• 分類號: H01L21/027;H01L21/312;H01L21/331;G03F7/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 盧宏

技術領域

本發明涉及一種IGBT深溝槽光刻工藝，屬于微電子領域。

背景技術

半導體技術使用的光刻工藝是和照相比較接近的一種多步驟的圖形轉移過程。首先是在掩模板上形成所需要的圖形，之后通過光刻工藝把所需要的圖形轉移到晶圓表面的每一層。

具體步驟為：1.涂膠，將晶圓表面涂一層光刻膠。2.曝光，光刻膠是一種感光物質，分兩種，一種叫正膠，被曝光的部分發生自身性質和結構的變化，會可溶于顯影液。另一種叫負膠，與正膠相反，未曝光的部分可溶于顯影液。3.顯影，用顯影液將曝光過的光刻膠溶解然后用水沖掉。4.刻蝕，用刻蝕劑把襯底和晶圓表面沒有被光刻膠蓋住的部分去掉，圖形就從掩模板上轉移到了晶圓上。如果曝光不充分或者顯影不良，曝光后的區域在顯影后還有殘膠，就會阻擋住刻蝕及晶圓上圖形的形成。

IGBT?(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor：絕緣柵雙極型晶體管)的結構如圖2，其普遍使用深溝槽及厚光刻膠，現在技術的曝光區域線寬比較大，溝槽底部仍可以曝光。但是當技術要求變高，線寬比較小的時候，深溝槽底部會曝光不充分或顯影不良，阻擋住刻蝕及圖形在晶圓上的形成。IGBT結構中使用深溝槽（2~4?μm）和厚光刻膠（2~3?μm），會導致如下問題（如圖3）：

1.光線到溝槽底部時容易發生散射或者在光刻膠及襯底側壁發生反射，導致底部得不到充分曝光。

2.需要比較多的顯影液來溶解深溝槽和厚光刻膠，深溝槽底部得不到足夠的顯影液。

3.深溝槽底部的刻蝕速度比頂部差，底部圖形刻蝕不充分。刻蝕到晶圓上的圖形不是正規矩形，而是梯形。

發明內容

本發明解決的是IGBT深溝槽內刻蝕效果差、不充分的技術問題。

本發明的技術方案是，提供一種IGBT深溝槽光刻工藝，依次包括以下步驟：

(1)在襯底表面和深溝槽內涂上有機材料，所述有機材料不溶于顯影液，且能被刻蝕；

(2)除去襯底表面的有機材料，使剩余的有機材料填充在深溝槽內；

(3)在襯底表面和有機材料表面涂上光刻膠；

(4)使光刻膠曝光；

(5)用顯影液除去位于深溝槽上方的光刻膠；

(6)對深溝槽內的有機材料及深溝槽底部的晶圓進行刻蝕；

(7)除去襯底表面的光刻膠，完成IGBT深溝槽的光刻。

進一步地，所述有機材料的蝕刻方法與光刻膠的蝕刻方法不同。

進一步地，所述有機材料為負膠。

本發明預先在襯底中的深溝槽內填充一種有機材料，然后在襯底表面及深溝槽內的有機材料表面涂上一層光刻膠，再曝光，去除深溝槽上部的光刻膠，再進行刻蝕，除去有機材料和深溝槽下方的襯底以及部分晶圓，在晶圓上得到所需要的圖形。所述有機材料可以為一類不與光發生反應，也不溶于顯影液的材料；也可以是一類與光發生反應，但是反應后不能溶于顯影液的材料。顯然，上述兩類有機材料都要能被刻蝕掉，上述第二類材料能與光發生反應，反應后不能溶于顯影液的，其性質與負膠相同，只需能被刻蝕的負膠，就可以應用在本發明的光刻方法中。由于第二類材料需要與光反應，可控程度不高，故優選第一類不與光發生反應，也不溶于顯影液的材料應用于本光刻方法中。

本發明提供兩種填充深溝槽的方法：

1.在涂正膠前，先預填充另一種有機材料，這種材料不與光發生反應，不溶于顯影液。

2.在涂正膠前，先預填負膠，將深溝槽內的負膠曝光，用顯影液去掉負膠上方曝光區域的正膠，曝光過的負膠仍留在深溝槽內，這種負膠能夠被刻蝕。

上述兩種方法都可以將襯底的深溝槽預填充，然后在預填充上面在涂正膠，需要曝光的只是正膠的深度，底部能夠得到充分曝光，需要的顯影液也不多。正膠上標準圖形形成以后，將預填充去掉然后刻蝕，確保刻蝕的角度也是標準的，在晶圓上也能形成標準圖形。同理，上述正膠也可以用負膠，只需更換掩膜板遮擋光線的位置。

本發明的有益效果是，通過在IGBT深溝槽內預填充一種有機材料可以實現深溝槽底部充分、規則的刻蝕。

附圖說明

圖1表示本發明提供的IGBT深溝槽光刻工藝流程圖。

圖2表示IGBT的結構圖。

圖3表示現有技術中IGBT深溝槽的光刻工藝。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。

實施例1