[发明专利]一种IGBT晶圆的接触孔成形工艺

说明书

本发明公开一种IGBT晶圆的接触孔成形工艺，包括以下步骤：S1、通过LPCVD在做好深沟槽闸极的IGBT晶圆正面面沉积Si₃N₄层，再以异向性干蚀刻Si₃N₄层形成深沟槽闸极侧壁的Si₃N₄垫片；S2、然后在晶圆正面沉积ILD层；S3、干蚀刻ILD层进行开孔，形成自上而下逐渐变窄的缓坡状接触孔；S4、通过溅镀厚膜Al，Al在接触孔中完整的填充，形成IGBT的Emittor结构。本发明利用Si₃N₄侧壁垫片在深沟槽闸级结构边缘形成完美的绝缘保护，触孔蚀刻时可自动对准形成缓坡状接触孔，使接触孔与深沟槽闸级之间的距离可缩到最小，同时配合Al厚膜溅镀温度控制，形成完美的Al厚膜填充的Emittor结构。

技术领域

本发明涉及IGBT晶圆封装领域，具体的是一种IGBT晶圆的接触孔成形工艺。

背景技术

绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)兼有MOSFET器件的高输入阻抗和电力晶体管(即巨型晶体管，Giant Transistor，简称GTR)的高速开关特性的优点，被广泛应用到交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

沟槽栅IGBT芯片技术由于将沟道由横向转化为纵向，有效消除平面栅沟道中的JFET效应，使沟道密度不再受芯片表面积限制，从而提高元胞密度并大幅度提升芯片电流密度，因此在中低压应用领域逐渐取代了平面栅技术。为了进一步提升沟槽栅IGBT芯片的功率密度，IGBT芯片生产商纷纷推出精细沟槽设计，通过先进光刻技术和工艺制程，降低槽宽，缩小槽间距，从而增加MOS沟道密度，提升芯片电流密度。然而随着沟槽栅IGBT芯片的精细化程度越来越高，金属接触孔的尺寸也越来越小，从而使得金属接触窗口的形成工艺以及金属填孔工艺难度越来越大。

目前，在做接触窗口蚀刻时，接触孔太接近沟槽闸极边缘会造成漏电的问题，远离沟槽闸极边缘会导致晶圆表面积利用率低；同时，当接通孔小于0.2um时，Al厚膜填充时容易在接通孔内部形成空洞(如图5所示)，在电流大的工作状态中，会影响元件电子迁移的稳定性。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种IGBT晶圆的接触孔成形工艺，利用Si₃N₄(氮化硅)侧壁垫片在深沟槽闸级结构边缘形成完美的绝缘保护，触孔蚀刻时可自动对准形成缓坡状接触孔，使接触孔与深沟槽闸级之间的距离可缩到最小，同时配合Al厚膜溅镀温度控制，形成完美的Al厚膜填充的Emittor结构。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种IGBT晶圆的接触孔成形工艺，包括以下步骤：

S1、通过LPCVD在做好深沟槽闸极的IGBT晶圆正面面沉积Si₃N₄层，再以异向性干蚀刻Si₃N₄层形成深沟槽闸极侧壁的Si₃N₄垫片；

S2、然后在晶圆正面沉积ILD层；

S3、干蚀刻ILD层进行开孔，形成自上而下逐渐变窄的缓坡状接触孔；

S4、通过溅镀厚膜Al，Al在接触孔中完整的填充，形成IGBT的Emittor结构。

进一步优选地，步骤S2中ILD层的沉积方法为LPCVD、APCVD和PECVD的一种。

进一步优选地，ILD层底层为无掺杂的电介质，ILD层上层为掺杂P的电介质。

进一步优选地，缓坡状接触孔的侧壁倾斜角度为75-85°。