專(zhuān)利名稱(chēng)：避免金屬尖角的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體領(lǐng)域中改善金屬尖角的方法，特別是涉及一種避免金屬尖角的方法。
背景技術(shù)：
絕緣柵雙極型晶體管(InsolatedGate Bipolar Transistor, IGBT)是由 MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為M0SFET，輸出極為PNP晶體管，它綜合了這兩種器件的優(yōu)點(diǎn)，既具有MOSFET器件驅(qū)動(dòng)功率小和開(kāi)關(guān)速度快的優(yōu)點(diǎn)，又具有雙極型器件飽和壓降低而容量大的優(yōu)點(diǎn)，因而，在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。在IGBT的后續(xù)金屬導(dǎo)線(xiàn)制作過(guò)程中，由于前層的溝槽的存在，導(dǎo)致金屬導(dǎo)線(xiàn)在溝槽的邊緣極容易形成尖角形貌，即在局部高低差的區(qū)域會(huì)形成一種很尖的角存在，如圖1中標(biāo)注7所示。這種尖角的存在，對(duì)產(chǎn)品后續(xù)耐高壓性能方面會(huì)有極大影響，在高壓下極容易造成尖端放電，從而導(dǎo)致器件失效。所以這種尖角必須要進(jìn)行避免。目前改善方法有進(jìn)行關(guān)鍵尺寸的控制使其變大從而避過(guò)溝槽邊緣區(qū)域，但是這種方法需要改變下面器件的設(shè)計(jì)，使其繞過(guò)金屬導(dǎo)線(xiàn)覆蓋的區(qū)域，因?yàn)樵诮饘俑采w下會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)進(jìn)而對(duì)器件性能造成影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種避免金屬尖角的方法，通過(guò)利用一次高選擇比的濕法刻蝕在原來(lái)的高低差區(qū)域形成另外一個(gè)高低差，從而避開(kāi)原來(lái)尖角可能出現(xiàn)的地方，進(jìn)而去除形成尖角的可能性，從而解決了金屬導(dǎo)線(xiàn)尖角導(dǎo)致的尖端放電問(wèn)題。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的避免金屬尖角的方法，包括步驟:(I)在硅基板上成長(zhǎng)若干層氧化膜；(2)刻蝕形成溝槽形貌；(3)成長(zhǎng)金屬連線(xiàn)；(4)金屬連線(xiàn)刻蝕。所述步驟(I)中，氧化膜包括:在硅基板上成長(zhǎng)的若干層不同刻蝕速率的第一氧化膜、第二氧化膜或能實(shí)現(xiàn)第二氧化膜相同功能的介質(zhì)膜；其中，這些不同速率可以通過(guò)氧化膜的不同的摻雜濃度(如3% 5% )、不同的成長(zhǎng)溫度(如300 700攝氏度)，以及不同的成長(zhǎng)壓力(如O-SOOTorr)等方式進(jìn)行控制。第一氧化膜的厚度為10000 40000埃，包括:成長(zhǎng)溫度為300 700攝氏度的摻
雜濃度為3 % 4%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜，或者若干層濃度范圍為3 % 4%的亞常壓磷摻雜氧化膜或高密度等離子增強(qiáng)磷摻雜氧化膜疊加而成。第二氧化膜，是在第一氧化膜上成長(zhǎng)的、具有第一氧化膜對(duì)第二氧化膜選擇比為I: 2左右的一層成長(zhǎng)溫度為300 700攝氏度、摻雜濃度為4% 5%的亞常壓磷摻雜氧化膜，第二氧化膜的厚度為1000 10000埃。
能實(shí)現(xiàn)第二氧化膜相同功能的介質(zhì)膜，是在濕法刻蝕下，具有較高的選擇比的介質(zhì)膜，厚度為1000 10000埃,包括:氮化膜,氮氧化膜。所述步驟(2)中，采用濕法進(jìn)行刻蝕；溝槽形貌要求最上面一層第二氧化膜或介質(zhì)膜進(jìn)行橫向刻蝕，刻蝕量視金屬導(dǎo)線(xiàn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵尺寸，以及套刻狀況而定。所述步驟(3)中，金屬連線(xiàn)的厚度取決于制程需求，如該步驟中，成長(zhǎng)的方法可為:通過(guò)金屬濺射方式，沉積一層厚度為I 5微米的金屬連線(xiàn)。所述步驟(4)中，采用干法或濕法，進(jìn)行刻蝕，形成金屬連線(xiàn)。本發(fā)明利用在溝槽形成之后，采用高選擇比的濕法刻蝕，將第二氧化膜或介質(zhì)膜向兩側(cè)橫向刻蝕，形成一種高低差的形貌，這樣在不改變金屬層光罩的前提下，將原來(lái)的溝槽拐角的地方分別向兩側(cè)擴(kuò)大，進(jìn)而避免了原來(lái)金屬尖角出現(xiàn)的區(qū)域的形成，從而實(shí)現(xiàn)絕緣柵雙極型晶體管器件中金屬導(dǎo)線(xiàn)的無(wú)尖角化，保證沒(méi)有金屬尖端放電導(dǎo)致的器件失效問(wèn)題。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:圖1是由于高低差導(dǎo)致的金屬尖角示意圖；圖2是本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管溝槽結(jié)構(gòu)以及光刻圖形化斷面示意圖；圖3是本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管溝槽形成后用高選擇比濕法使最上面的一層第二氧化膜或介質(zhì)膜橫向刻蝕后的示意圖；圖4是本發(fā)明的濕法橫向刻蝕并去膠后的形貌示意圖；圖5是本發(fā)明的金屬沉積后的形貌示意圖；圖6是本發(fā)明的金屬層光刻圖形形成后的側(cè)面圖；圖7是本發(fā)明的最終形成的金屬形貌示意圖。圖中附圖標(biāo)記說(shuō)明如下:I為金屬連線(xiàn)2為480°C生長(zhǎng)的亞常壓磷摻雜5%氧化硅膜3為480°C生長(zhǎng)的亞常壓磷摻雜3.5%氧化硅膜4為380°C生長(zhǎng)的高密度等離子增強(qiáng)磷摻雜4%氧化硅5為480°C生長(zhǎng)的亞常壓磷摻雜3%氧化硅膜6為硅基板7為金屬尖角8為溝槽的光刻圖案9是光刻圖形
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的在絕緣柵雙極型晶體管制備中避免金屬尖角的方法，包括步驟:(I)在硅基板6上成長(zhǎng)若干層氧化膜，具體步驟如下:如圖2所示，在硅基板6上面使用不同的摻雜濃度、成膜溫度以及成膜方式，成長(zhǎng)如下的氧化膜:
①先使用亞常壓化學(xué)氣相沉積的方式，在200TO1T的壓力下，沉積一層I微米的480°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為3%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜5 (第一氧化膜)；②在步驟①的基礎(chǔ)上，使用高濃度等離子化學(xué)氣相沉積的方式，在IOmTorr的壓力下，成長(zhǎng)一層0.7微米的380°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為4%的高密度等離子增強(qiáng)磷摻雜氧化硅膜4(第一氧化膜)；③在步驟②的基礎(chǔ)上，采用亞常壓化學(xué)氣相沉積的方式，在200TO1T的壓力下，沉積一層I微米的480°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為3.5%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜3 (第一氧化膜)；④最后，再使用亞常壓化學(xué)氣相沉積的方式在200TO1T的壓力下，沉積一層
0.7 μ m的480°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為5%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜2 (第二氧化膜)。在成長(zhǎng)后的氧化膜基礎(chǔ)上，涂覆一層厚度4微米的光刻膠，然后通過(guò)曝光的方式形成溝槽的光刻圖案8;(2)使用BOE藥液或其他任何可以實(shí)現(xiàn)該功能的藥液，進(jìn)行濕法刻蝕，形成溝槽形貌(如圖3所示)；其中，溝槽形貌要求最上面一層第二氧化膜或介質(zhì)膜進(jìn)行橫向刻蝕，刻蝕量視金屬導(dǎo)線(xiàn)設(shè)計(jì)關(guān)鍵尺寸，以及套刻狀況而定，本實(shí)施例中第二氧化膜的橫向刻蝕量較第一氧化膜的橫向刻蝕量大一微米左右；在刻蝕過(guò)程中，由于480°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為5 %亞常壓磷摻雜氧化硅膜2與480°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為3.5%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜3有較高的選擇比(如2: I)，這樣在刻蝕過(guò)程中，直接會(huì)產(chǎn)生如圖3所示的形貌；(3)光刻膠去除后(如圖4所示)，通過(guò)金屬濺射的方式，成長(zhǎng)一層厚度為4微米的金屬連線(xiàn)I (如圖5所示)，涂上厚度為4微米的光刻膠，然后曝光，并形成光刻圖形9 (如圖6所示)；(4)采用干法刻蝕的方式，進(jìn)行金屬連線(xiàn)刻蝕，將光刻膠曝光區(qū)域的金屬刻完，形成金屬連線(xiàn)，結(jié)果如圖7所示。按照上述步驟進(jìn)行操作，通過(guò)將480°C生長(zhǎng)的摻雜濃度為5%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜2向兩側(cè)橫向刻蝕，形成高低差形貌，使原來(lái)的溝槽拐角的地方分別向兩側(cè)擴(kuò)大，避免了金屬尖角7出現(xiàn)的區(qū)域的形成，實(shí)現(xiàn)了絕緣柵雙極型晶體管器件中金屬導(dǎo)線(xiàn)的無(wú)尖角化，解決了金屬導(dǎo)線(xiàn)尖角導(dǎo)致的尖端放電問(wèn)題，保證了器件的有效性。
權(quán)利要求
1.一種避免金屬尖角的方法，其特征在于，包括步驟: (1)在娃基板上成長(zhǎng)若干層氧化膜； (2)刻蝕形成溝槽形貌； (3)成長(zhǎng)金屬連線(xiàn)； (4)金屬連線(xiàn)刻蝕。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中，氧化膜包括:在硅基板上成長(zhǎng)的若干層不同刻蝕速率的第一氧化膜、第二氧化膜或能實(shí)現(xiàn)第二氧化膜相同功能的介質(zhì)膜； 其中，不同刻蝕速率能通過(guò)氧化膜的摻雜濃度、成長(zhǎng)溫度以及成長(zhǎng)壓力進(jìn)行控制； 所述第一氧化膜的厚度為10000 40000埃； 第二氧化膜，是在第一氧化膜上成長(zhǎng)的，厚度為1000 10000埃； 能實(shí)現(xiàn)第二氧化膜相同功能的介質(zhì)膜，厚度為1000 10000埃。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述不同刻蝕速率，通過(guò)氧化膜的3% 5%的摻雜濃度、300 700攝氏度的成長(zhǎng)溫度，以及0-800Torr的成長(zhǎng)壓力進(jìn)行控制。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述第一氧化膜，包括:成長(zhǎng)溫度為300 700攝氏度的、摻雜濃度為3% 4%的亞常壓磷摻雜氧化硅膜，或者若干層濃度范圍為3% 4%的亞常壓磷摻雜氧化膜或高密度等離子增強(qiáng)磷摻雜氧化膜疊加而成。
第二氧化膜，具有第一氧化膜對(duì)第二氧化膜選擇比為1: 2的一層成長(zhǎng)溫度為300 700攝氏度、摻雜濃度為4% 5%的亞常壓磷摻雜氧化膜； 能實(shí)現(xiàn)第二氧化膜相同功能的介質(zhì)膜，包括:氮化膜、氮氧化膜。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中，采用濕法進(jìn)行刻蝕； 其中，溝槽形貌要求最上面一層第二氧化膜或介質(zhì)膜進(jìn)行橫向刻蝕。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中，成長(zhǎng)的方法為:通過(guò)金屬濺射的方式，沉積一層厚度為I 5微米的金屬連線(xiàn)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(4)中，采用干法或濕法，進(jìn)行刻蝕，形成金屬連線(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種避免金屬尖角的方法，包括步驟1)在硅基板上成長(zhǎng)若干層氧化膜；2)刻蝕形成溝槽形貌；3)成長(zhǎng)金屬連線(xiàn)；4)金屬連線(xiàn)刻蝕。本發(fā)明通過(guò)將第二氧化膜或介質(zhì)膜向兩側(cè)橫向刻蝕，形成高低差形貌，將原來(lái)的溝槽拐角的地方分別向兩側(cè)擴(kuò)大，進(jìn)而避免了原來(lái)金屬尖角出現(xiàn)的區(qū)域的形成，從而實(shí)現(xiàn)絕緣柵雙極型晶體管器件中金屬導(dǎo)線(xiàn)的無(wú)尖角化，保證沒(méi)有金屬尖端放電導(dǎo)致的器件失效問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L21/3213GK103177957SQ20111043144
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者郁新舉 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司