IGBT結構及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種IGBT結構及其制備方法，制備方法包括如下步驟：提供一個底層結構；在層間介質層上光刻形成第一光刻膠圖形層，進行刻蝕以形成接觸孔；去除第一光刻膠圖形層，并依次形成保護層；在保護層的上方沉積耐壓介質材料層并光刻形成第二光刻膠圖形層；對耐壓介質材料層進行刻蝕，以形成耐壓介質結構；去除第二光刻膠圖形層和保護層，以暴露出有源區或多晶硅層，耐壓介質結構的下方仍保留部分保護層；沉積金屬連接層，并形成鈍化層以保護金屬連接層。本發明專利技術通過調整接觸孔和耐壓介質結構的形成順序，消除了耐壓介質結構引發的晶圓翹曲對于接觸孔形成工藝的不良影響；通過引入保護層，避免了形成耐壓介質結構的過程影響接觸孔結構。孔結構。孔結構。

【技術實現步驟摘要】
IGBT結構及其制備方法


[0001]本專利技術涉及半導體制造
，特別是涉及一種IGBT結構及其制備方法。

技術介紹

[0002]IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)即絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT和MOS組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件。IGBT具有自關斷、驅動功率小且飽和壓降低的特征，適用于耐壓600V以上的電源管理系統。其中，特高壓IGBT的應用電壓高于1000V，對于器件的耐壓提出的很大的挑戰。
[0003]目前，為了實現特高壓IGBT的耐壓特性，在器件介質層中引入了摻雜介質層構成的耐壓結構。此類結構能夠通過調節器件電場分布，改善器件的擊穿特性。
[0004]然而，摻雜介質層構成的耐壓結構的設計圖形一般在晶圓面內具有非均勻分布，這將導致晶圓的翹曲度不良，從而影響后續工藝的正常進行。例如，接觸孔光刻對于光刻工藝的精度以及晶圓翹曲度有較高要求，如因引入耐壓結構而導致晶圓異常翹曲，就將使晶圓無法正常流片。
[0005]因此，有必要提出一種新的IGBT結構及其制備方法，解決上述問題。

技術實現思路

[0006]鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種IGBT結構及其制備方法，用于解決現有技術中因耐壓結構引發翹曲而無法正常流片等問題。
[0007]為實現上述目的及其它相關目的，本專利技術提供了一種IGBT結構的制備方法，包括如下步驟：
[0008]1)提供一個底層結構，所述底層結構包含：形成有源區的襯底、多晶硅層以及層間介質層；
[0009]2)在所述層間介質層上光刻形成第一光刻膠圖形層；以所述第一光刻膠圖形層作為刻蝕掩膜對所述層間介質層進行刻蝕并對所述底層結構進行刻蝕，以形成接觸孔；
[0010]3)去除所述第一光刻膠圖形層，并依次在所述接觸孔的側壁和底部以及所述層間介質層表面形成保護層；
[0011]4)在所述保護層的上方沉積耐壓介質材料層并在所述耐壓介質材料層上光刻形成第二光刻膠圖形層；以所述第二光刻膠圖形層作為刻蝕掩膜對所述耐壓介質材料層進行刻蝕，以形成耐壓介質結構；
[0012]5)去除所述第二光刻膠圖形層和所述保護層，以暴露出所述接觸孔底部的所述有源區或所述多晶硅層，所述耐壓介質結構的下方仍保留部分所述保護層；
[0013]6)在所述接觸孔及所述層間介質層表面沉積金屬連接層，并在所述金屬連接層表面形成鈍化層，以保護所述金屬連接層。
[0014]作為本專利技術的一種可選方案，所述層間介質層和所述保護層之間還形成有緩解所述保護層與所述襯底間應力的襯墊二氧化硅層。
[0015]作為本專利技術的一種可選方案，在步驟5)中，去除所述第二光刻膠圖形層和所述保護層后，還包括進一步去除下層的所述襯墊二氧化硅層，以徹底暴露出所述接觸孔底部的所述有源區或所述多晶硅層；所述耐壓介質結構下方仍保留部分襯墊二氧化硅層。
[0016]作為本專利技術的一種可選方案，去除所述襯墊二氧化硅層的方法包括HF濕法刻蝕或針對二氧化硅材料的等離子體干法刻蝕。
[0017]作為本專利技術的一種可選方案，所述耐壓介質結構在所述襯底上的投影與所述接觸孔在所述襯底上的投影不重合。
[0018]作為本專利技術的一種可選方案，所述襯底二氧化硅層的厚度為200nm
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500nm。
[0019]作為本專利技術的一種可選方案，所述保護層由氮化硅層構成；在步驟5)中通過熱磷酸濕法刻蝕或以CF4/CHF3作為刻蝕氣體的等離子體干法刻蝕去除所述氮化硅層。
[0020]作為本專利技術的一種可選方案，在形成所述金屬連接層和所述鈍化層后，還包括對所述襯底進行背面減薄、背面注入、背面退火和背面金屬化工藝的步驟。
[0021]本專利技術還提供了一種IGBT結構，包括：
[0022]包含自下而上依次層疊的形成有源區的襯底、多晶硅層和層間介質層的底層結構；
[0023]形成于所述層間介質層中的接觸孔，所述接觸孔的底部停止于所述有源區或所述多晶硅層上；
[0024]形成于所述層間介質層上方的保護層；
[0025]形成于所述保護層上方的耐壓介質結構。
[0026]作為本專利技術的一種可選方案，所述層間介質層和所述保護層之間還形成有襯墊二氧化硅層；所述襯墊二氧化硅層的分布形狀與所述耐壓介質結構對應。
[0027]如上所述，本專利技術提供的IGBT結構及其制備方法，具有以下有益效果：
[0028]本專利技術通過調整接觸孔和耐壓介質結構的形成順序，消除了耐壓介質結構引發的晶圓翹曲對于接觸孔形成工藝的不良影響；通過引入保護層，避免了形成耐壓介質結構的過程影響接觸孔結構，有助于改善工藝窗口，提高工藝良率。
附圖說明
[0029]圖1為本專利技術實施例中所提供的IGBT結構的制備方法的流程圖。
[0030]圖2為本專利技術實施例中所提供的襯底的示意圖。
[0031]圖3為本專利技術實施例中所提供的形成第一光刻膠圖形層的示意圖。
[0032]圖4為本專利技術實施例中所提供的形成接觸孔的示意圖。
[0033]圖5為本專利技術實施例中所提供的去除第一光刻膠圖形層的示意圖。
[0034]圖6為本專利技術實施例中所提供的形成襯墊二氧化硅層的示意圖。
[0035]圖7為本專利技術實施例中所提供的形成保護層的示意圖。
[0036]圖8為本專利技術實施例中所提供的形成耐壓介質材料層的示意圖。
[0037]圖9為本專利技術實施例中所提供的形成第二光刻膠圖形層的示意圖。
[0038]圖10為本專利技術實施例中所提供的形成耐壓介質結構的示意圖。
[0039]圖11為本專利技術實施例中所提供的去除第二光刻膠圖形層的示意圖。
[0040]圖12為本專利技術實施例中所提供的去除保護層的示意圖。
[0041]圖13為本專利技術實施例中所提供的去除襯墊二氧化硅層的示意圖。
[0042]元件標號說明
[0043]101
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襯底
[0044]102
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有源區
[0045]103
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多晶硅層
[0046]104
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層間介質層
[0047]105
?????????
第一光刻膠圖形層
[0048]106
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接觸孔
[0049]107
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襯墊二氧化硅層
[0050]108
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保護層
[0051]109
?????????
耐壓介質材料層
[0052]110
?????????
第二光刻膠圖形層
[0053]111
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耐壓介質結構
[0054]S1～S6<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種IGBT結構的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：1)提供一個底層結構，所述底層結構包含：形成有源區的襯底、多晶硅層以及層間介質層；2)在所述層間介質層上光刻形成第一光刻膠圖形層；以所述第一光刻膠圖形層作為刻蝕掩膜對所述層間介質層進行刻蝕并對所述底層結構進行刻蝕，以形成接觸孔；3)去除所述第一光刻膠圖形層，并依次在所述接觸孔的側壁和底部以及所述層間介質層表面形成保護層；4)在所述保護層的上方沉積耐壓介質材料層并在所述耐壓介質材料層上光刻形成第二光刻膠圖形層；以所述第二光刻膠圖形層作為刻蝕掩膜對所述耐壓介質材料層進行刻蝕，以形成耐壓介質結構；5)去除所述第二光刻膠圖形層和所述保護層，以暴露出所述接觸孔底部的所述有源區或所述多晶硅層，所述耐壓介質結構的下方仍保留部分所述保護層；6)在所述接觸孔及所述層間介質層表面沉積金屬連接層，并在所述金屬連接層表面形成鈍化層，以保護所述金屬連接層。2.根據權利要求1所述的IGBT結構的制備方法，其特征在于，所述層間介質層和所述保護層之間還形成有緩解所述保護層與所述襯底間應力的襯墊二氧化硅層。3.根據權利要求2所述的IGBT結構的制備方法，其特征在于，在步驟5)中，去除所述第二光刻膠圖形層和所述保護層后，還包括進一步去除下層的所述襯墊二氧化硅層，以徹底暴露出所述接觸孔底部的所述有源區或所述多晶硅層；所述耐壓介質結構下方仍保留部分襯墊二氧化硅層。4.根據權利要求3所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳建忠，黃文康，王歡，
申請(專利權)人：華潤微電子重慶有限公司，
類型：發明
國別省市：