[發(fā)明專利]一種IGBT器件的平坦化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010760664.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN112086354B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京晶亦精微科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/331
• 分類號(hào): H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 北京三聚陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11250
• 代理人: 馬吉蘭

本發(fā)明提供一種IGBT器件的平坦化方法，首先通過第一研磨去除部分多晶硅以暴露第一絕緣層，然后通過第二研磨主要去除部分第一絕緣層使其與第二絕緣層的上表面平齊，隨后通過第三研磨主要去除第二絕緣層的上表面的多晶硅以暴露第二絕緣層，即各個(gè)研磨過程均做到了有針對(duì)性的研磨，同時(shí)各個(gè)研磨過程配合在線終點(diǎn)檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)各個(gè)研磨終點(diǎn)的控制，避免出現(xiàn)過拋和未充分研磨的情況，從而保證了平坦化處理后得到的第一絕緣層與第二絕緣層的上表面平齊，實(shí)現(xiàn)了對(duì)晶圓表面形貌均一性的精準(zhǔn)控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種IGBT器件的平坦化方法。

背景技術(shù)

IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)又稱作絕緣柵雙極型晶體管，是目前最具代表性的電力電子器件。IGBT是由BJT(雙極結(jié)型晶體三極管)和MOS(絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件,具有自關(guān)斷的特征，因此同時(shí)具有BJT器件與MOS器件的優(yōu)點(diǎn)，如電壓控制開關(guān)、工作頻率高、驅(qū)動(dòng)控制電路簡單和雙極導(dǎo)電等。IGBT器件具有自關(guān)斷的特征，其導(dǎo)通時(shí)可以看做導(dǎo)線，斷開時(shí)當(dāng)做開路。IGBT器件的控制區(qū)為柵區(qū)，附于其上的電極稱為柵極(即門極G)。IGBT的開關(guān)作用是通過加正向柵極電壓形成溝道使IGBT導(dǎo)通。反之，加反向門極電壓消除溝道，切斷基極電流，使IGBT關(guān)斷。

在IGBT器件門極的制備過程中，首先在襯底(1)表面形成氮化硅層；然后去除部分氮化硅以暴露部分襯底，通過光刻在暴露的襯底上形成第一溝槽(2)，并對(duì)第一溝槽(2)進(jìn)行熱氧化以形成第一絕緣層(4)，且第一絕緣層(4)的厚度高于所述第一溝槽(2)的深度；隨后去除剩余氮化硅以暴露另一部分襯底，通過光刻在暴露的襯底上形成第二溝槽(3)，且第二溝槽(3)的深度大于第一溝槽(2)，對(duì)第二溝槽(3)進(jìn)行熱氧化以形成第二絕緣層(5)，第二絕緣層(5)僅位于第一溝槽(2)的底部和側(cè)壁，且第一絕緣層(4)與第二絕緣層(5)連通；最后進(jìn)行多晶硅層的沉積，并通過研磨工藝對(duì)上述步驟得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研磨，以對(duì)IGBT器件進(jìn)行平坦化處理。即，該研磨步驟的待研磨物質(zhì)包括多晶硅和絕緣層的部分物質(zhì)。

一般采用化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical?Mechanical?Planarization，簡稱CMP)進(jìn)行研磨處理。采用化學(xué)機(jī)械拋光的基本原理是將待拋光工件在一定的下壓力及拋光液的存在下，相對(duì)于一個(gè)拋光墊作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),借助磨粒的機(jī)械磨削及化學(xué)氧化劑的腐蝕作用來完成對(duì)工件表面的材料去除,并獲得光潔表面。然而，采用化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)圓晶進(jìn)行研磨時(shí)，其研磨效果受到多種因素的共同影響，如不同的被研磨物質(zhì)適用于不同的拋光液、研磨頭轉(zhuǎn)速及壓力等，因此常規(guī)的化學(xué)機(jī)械拋光并不適用于在同一研磨過程中同時(shí)去除具有較大厚度的多種物質(zhì)。在IGBT器件的平坦化處理過程中常規(guī)的化學(xué)機(jī)械拋光導(dǎo)致晶圓表面的形貌差異較大，存在部分區(qū)域出現(xiàn)過拋，而部分區(qū)域未被充分研磨的情況，從而對(duì)晶圓中IGBT器件的均一性及性能產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有IGBT器件的平坦化工藝導(dǎo)致晶圓表面出現(xiàn)較大的形貌差異，對(duì)晶圓中IGBT器件的均一性及性能產(chǎn)生不利影響的缺陷，從而提供一種IGBT器件的平坦化方法。

為此,本發(fā)明提供一種IGBT器件的平坦化方法，包括以下步驟：

對(duì)圓晶以第一轉(zhuǎn)速、第一壓力并使用第一研磨液進(jìn)行第一研磨，所述第一研磨液對(duì)第一絕緣層與多晶硅層的選擇比為(0.9-1)：1，并通過在線終點(diǎn)檢測(cè)對(duì)研磨過程進(jìn)行檢測(cè)，至第一絕緣層暴露后停止研磨；

對(duì)圓晶以第二轉(zhuǎn)速、第二壓力并使用第二研磨液進(jìn)行第二研磨，所述第二研磨液對(duì)第一絕緣層與多晶硅層的選擇比為1:(0-0.02)，并通過在線終點(diǎn)檢測(cè)對(duì)研磨過程進(jìn)行檢測(cè)，至所述第一絕緣層與所述第二絕緣層的上表面平齊后停止研磨；

對(duì)圓晶以第三轉(zhuǎn)速、第三壓力并使用第三研磨液進(jìn)行第三研磨，所述第三研磨液對(duì)第一絕緣層與多晶硅層的選擇比為(0-0.02):1，并通過在線終點(diǎn)檢測(cè)對(duì)研磨過程進(jìn)行檢測(cè)，研磨停止時(shí)僅第二溝槽(3)內(nèi)填充有多晶硅；