[发明专利]IGBT沟槽型栅极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种具有较低应力的IGBT沟槽型栅极的制造方法。

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器件，由于其独特的高压高电流的工作环境，其沟槽式晶闸管要求较大尺寸的沟槽栅极。随着终端客户对器件的性能要求的提升，器件所需要的沟槽愈来愈深，由此带来的沟槽式栅极的应力愈发突出。严重的应力将导致硅片翘曲度增加，导致整个IGBT工艺流程特别是光刻设备面临传送难题，甚至可能导致硅片无法流片或发生碎片事件。

如下表所示，是为硅片在制造工艺流程中各步骤中检测的硅片翘曲的曲率半径的数据。投片时硅片曲率半径为332米，而到金属层工艺时，硅片的曲率半径已经达到15米。图1A所示即为硅片的翘曲，图1B为局部放大图，显示沟槽顶部由于硅片内应力引起的内凹变型。

  工艺步骤  硅片曲率半径(米)  投片  332  沟槽刻蚀  -266  栅极氧化层  -251  栅极多晶硅  32  金属前介质层  22  最后金属层  15

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT沟槽栅极的制造方法，生长的沟槽栅极具有较低的内应力，改善硅片的翘曲度，避免工艺流程中的传送问题。

为解决上述问题，本发明所述的一种IGBT沟槽栅极的制造方法，包含如下的工艺步骤：

第1步，在沟槽内生长一层栅氧化层。

第2步，采用LPCVD法淀积第一层多晶硅。

第3步，对第一层多晶硅进行回刻，打开沟槽的开口。

第4步，对沟槽剩余的缝隙间采用LPCVD法填充缓冲层。

第5步，对缓冲层进行回刻，将硅片表面以及沟槽顶部的缓冲层刻蚀干净，同时沟槽内的缝隙间保留有一定的缓冲层。

第6步，采用LPCVD法淀积第二层多晶硅，多晶硅将缝隙的缓冲层包裹且与第一层多晶硅连接形成整体构成栅极。

进一步地，所述第2步及第6步中LPCVD炉管沉积多晶硅的温度为450～700℃。

进一步地，所述第2步及第6步中LPCVD炉管沉积多晶硅的压力为10～1000Pa。

进一步地，所述第2步中淀积的第一层多晶硅的厚度为使沟槽内剩余水平方向空隙间距为

进一步地，所述第3步中多晶硅回刻使用部分回刻，保留的多晶硅厚度为

进一步地，所述第4步中缓冲层淀积的次数为1～5次。

进一步地，所述第4步中沉积的缓冲层是二氧化硅，或者是HTO型氧化物，或者是其他低应力的膜，成膜方法不仅限于LPCVD法，成膜温度为700～900℃，成膜压力为10～1000Pa。

进一步地，所述第5步中回刻后保留的缓冲层厚度为

本发明所述的IGBT沟槽栅极的制造方法，通过两次淀积沟槽栅多晶硅，在第一层多晶硅之后引入缓冲层，减少了多晶硅膜的收缩效应，降低了硅片的内应力，改善了硅片的翘曲度，避免了工艺流程中由于硅片翘曲引起的传送问题。两次淀积的多晶硅形成一个整体构成沟槽整体栅极，保证了器件的电性连接。

附图说明

图1A是硅片的翘曲示意图；