[發明專利]一種IGBT晶圓的接觸孔成形工藝

在審

• 申請號: 202011336884.X
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112447518A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 嚴立巍;符德榮;文鍾
• 申請（專利權）人: 紹興同芯成集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/768;H01L29/739
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發明公開一種IGBT晶圓的接觸孔成形工藝，包括以下步驟：S1、通過LPCVD在做好深溝槽閘極的IGBT晶圓正面面沉積Si₃N₄層，再以異向性干蝕刻Si₃N₄層形成深溝槽閘極側壁的Si₃N₄墊片；S2、然后在晶圓正面沉積ILD層；S3、干蝕刻ILD層進行開孔，形成自上而下逐漸變窄的緩坡狀接觸孔；S4、通過濺鍍厚膜Al，Al在接觸孔中完整的填充，形成IGBT的Emittor結構。本發明利用Si₃N₄側壁墊片在深溝槽閘級結構邊緣形成完美的絕緣保護，觸孔蝕刻時可自動對準形成緩坡狀接觸孔，使接觸孔與深溝槽閘級之間的距離可縮到最小，同時配合Al厚膜濺鍍溫度控制，形成完美的Al厚膜填充的Emittor結構。

技術領域

本發明涉及IGBT晶圓封裝領域，具體的是一種IGBT晶圓的接觸孔成形工藝。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，簡稱IGBT)兼有MOSFET器件的高輸入阻抗和電力晶體管(即巨型晶體管，Giant Transistor，簡稱GTR)的高速開關特性的優點，被廣泛應用到交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。

溝槽柵IGBT芯片技術由于將溝道由橫向轉化為縱向，有效消除平面柵溝道中的JFET效應，使溝道密度不再受芯片表面積限制，從而提高元胞密度并大幅度提升芯片電流密度，因此在中低壓應用領域逐漸取代了平面柵技術。為了進一步提升溝槽柵IGBT芯片的功率密度，IGBT芯片生產商紛紛推出精細溝槽設計，通過先進光刻技術和工藝制程，降低槽寬，縮小槽間距，從而增加MOS溝道密度，提升芯片電流密度。然而隨著溝槽柵IGBT芯片的精細化程度越來越高，金屬接觸孔的尺寸也越來越小，從而使得金屬接觸窗口的形成工藝以及金屬填孔工藝難度越來越大。

目前，在做接觸窗口蝕刻時，接觸孔太接近溝槽閘極邊緣會造成漏電的問題，遠離溝槽閘極邊緣會導致晶圓表面積利用率低；同時，當接通孔小于0.2um時，Al厚膜填充時容易在接通孔內部形成空洞(如圖5所示)，在電流大的工作狀態中，會影響元件電子遷移的穩定性。

發明內容

為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種IGBT晶圓的接觸孔成形工藝，利用Si₃N₄(氮化硅)側壁墊片在深溝槽閘級結構邊緣形成完美的絕緣保護，觸孔蝕刻時可自動對準形成緩坡狀接觸孔，使接觸孔與深溝槽閘級之間的距離可縮到最小，同時配合Al厚膜濺鍍溫度控制，形成完美的Al厚膜填充的Emittor結構。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種IGBT晶圓的接觸孔成形工藝，包括以下步驟：

S1、通過LPCVD在做好深溝槽閘極的IGBT晶圓正面面沉積Si₃N₄層，再以異向性干蝕刻Si₃N₄層形成深溝槽閘極側壁的Si₃N₄墊片；

S2、然后在晶圓正面沉積ILD層；

S3、干蝕刻ILD層進行開孔，形成自上而下逐漸變窄的緩坡狀接觸孔；

S4、通過濺鍍厚膜Al，Al在接觸孔中完整的填充，形成IGBT的Emittor結構。

進一步優選地，步驟S2中ILD層的沉積方法為LPCVD、APCVD和PECVD的一種。

進一步優選地，ILD層底層為無摻雜的電介質，ILD層上層為摻雜P的電介質。

進一步優選地，緩坡狀接觸孔的側壁傾斜角度為75-85°。