一種igbt深溝槽光刻工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種IGBT深溝槽光刻工藝，屬于微電子領(lǐng)域。本發(fā)明為解決深溝槽底部圖形刻蝕不充分等問題，提供一種IGBT深溝槽光刻工藝，依次包括以下步驟：(1)在襯底表面和深溝槽內(nèi)涂上有機材料，有機材料不溶于顯影液，且能被刻蝕；(2)除去襯底表面的有機材料，使剩余的有機材料填充在深溝槽內(nèi)；(3)在襯底表面和有機材料表面涂上光刻膠；(4)使光刻膠曝光；(5)用顯影液除去位于深溝槽上方的光刻膠；(6)對深溝槽內(nèi)的有機材料及深溝槽底部的晶圓進行刻蝕；(7)除去襯底表面的光刻膠，完成IGBT深溝槽的光刻。本發(fā)明的有益效果是，通過在IGBT深溝槽內(nèi)預(yù)填充一種有機材料可以實現(xiàn)深溝槽底部充分、規(guī)則的刻蝕。
【專利說明】 一種IGBT深溝槽光刻工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種IGBT深溝槽光刻工藝，屬于微電子領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體技術(shù)使用的光刻工藝是和照相比較接近的一種多步驟的圖形轉(zhuǎn)移過程。首先是在掩模板上形成所需要的圖形，之后通過光刻工藝把所需要的圖形轉(zhuǎn)移到晶圓表面的每一層。
[0003]具體步驟為:1.涂膠，將晶圓表面涂一層光刻膠。2.曝光，光刻膠是一種感光物質(zhì)，分兩種，一種叫正膠，被曝光的部分發(fā)生自身性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的變化，會可溶于顯影液。另一種叫負膠，與正膠相反，未曝光的部分可溶于顯影液。3.顯影，用顯影液將曝光過的光刻膠溶解然后用水沖掉。4.刻蝕，用刻蝕劑把襯底和晶圓表面沒有被光刻膠蓋住的部分去掉，圖形就從掩模板上轉(zhuǎn)移到了晶圓上。如果曝光不充分或者顯影不良，曝光后的區(qū)域在顯影后還有殘膠，就會阻擋住刻蝕及晶圓上圖形的形成。
[0004]IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor:絕緣柵雙極型晶體管)的結(jié)構(gòu)如圖2，其普遍使用深溝槽及厚光刻膠，現(xiàn)在技術(shù)的曝光區(qū)域線寬比較大，溝槽底部仍可以曝光。但是當(dāng)技術(shù)要求變高，線寬比較小的時候，深溝槽底部會曝光不充分或顯影不良，阻擋住刻蝕及圖形在晶圓上的形成。IGBT結(jié)構(gòu)中使用深溝槽(2~4 Mm)和厚光刻膠(2~3 Mm)，會導(dǎo)致如下問題(如圖3):
1.光線到溝槽底部時容易發(fā)生散射或者在光刻膠及襯底側(cè)壁發(fā)生反射，導(dǎo)致底部得不到充分曝光。
[0005]2.需要比較多的顯影液來溶解深溝槽和厚光刻膠，深溝槽底部得不到足夠的顯影液。
[0006]3.深溝槽底部的刻蝕速度比頂部差，底部圖形刻蝕不充分?？涛g到晶圓上的圖形不是正規(guī)矩形，而是梯形。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的是IGBT深溝槽內(nèi)刻蝕效果差、不充分的技術(shù)問題。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種IGBT深溝槽光刻工藝，依次包括以下步驟:
(1)在襯底表面和深溝槽內(nèi)涂上有機材料，所述有機材料不溶于顯影液，且能被刻蝕；
(2)除去襯底表面的有機材料，使剩余的有機材料填充在深溝槽內(nèi)；
(3)在襯底表面和有機材料表面涂上光刻膠；
(4)使光刻膠曝光；
(5)用顯影液除去位于深溝槽上方的光刻膠；
(6)對深溝槽內(nèi)的有機材料及深溝槽底部的晶圓進行刻蝕；
(7)除去襯底表面的光刻膠，完成IGBT深溝槽的光刻。
[0009]進一步地，所述有機材料的蝕刻方法與光刻膠的蝕刻方法不同。
[0010]進一步地，所述有機材料為負膠。
[0011]本發(fā)明預(yù)先在襯底中的深溝槽內(nèi)填充一種有機材料，然后在襯底表面及深溝槽內(nèi)的有機材料表面涂上一層光刻膠，再曝光，去除深溝槽上部的光刻膠，再進行刻蝕，除去有機材料和深溝槽下方的襯底以及部分晶圓，在晶圓上得到所需要的圖形。所述有機材料可以為一類不與光發(fā)生反應(yīng)，也不溶于顯影液的材料；也可以是一類與光發(fā)生反應(yīng)，但是反應(yīng)后不能溶于顯影液的材料。顯然，上述兩類有機材料都要能被刻蝕掉，上述第二類材料能與光發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后不能溶于顯影液的，其性質(zhì)與負膠相同，只需能被刻蝕的負膠，就可以應(yīng)用在本發(fā)明的光刻方法中。由于第二類材料需要與光反應(yīng)，可控程度不高，故優(yōu)選第一類不與光發(fā)生反應(yīng)，也不溶于顯影液的材料應(yīng)用于本光刻方法中。
[0012]本發(fā)明提供兩種填充深溝槽的方法:
1.在涂正膠前，先預(yù)填充另一種有機材料，這種材料不與光發(fā)生反應(yīng)，不溶于顯影液。
[0013]2.在涂正膠前，先預(yù)填負膠，將深溝槽內(nèi)的負膠曝光，用顯影液去掉負膠上方曝光區(qū)域的正膠，曝光過的負膠仍留在深溝槽內(nèi)，這種負膠能夠被刻蝕。
[0014]上述兩種方法都可以將襯底的深溝槽預(yù)填充，然后在預(yù)填充上面在涂正膠，需要曝光的只是正膠的深度，底部能夠得到充分曝光，需要的顯影液也不多。正膠上標(biāo)準(zhǔn)圖形形成以后，將預(yù)填充去掉然后刻蝕，確?？涛g的角度也是標(biāo)準(zhǔn)的，在晶圓上也能形成標(biāo)準(zhǔn)圖形。同理，上述正膠也可以用負膠，只需更換掩膜板遮擋光線的位置。
[0015]本發(fā)明的有益效果是，通過在IGBT深溝槽內(nèi)預(yù)填充一種有機材料可以實現(xiàn)深溝槽底部充分、規(guī)則的刻蝕。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1表示本發(fā)明提供的IGBT深溝槽光刻工藝流程圖。
[0017]圖2表示IGBT的結(jié)構(gòu)圖。
[0018]圖3表示現(xiàn)有技術(shù)中IGBT深溝槽的光刻工藝。

【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0020]實施例1
由于制作IGBT器件過程中，需要對器件襯底上的深溝槽進行光刻，使深溝槽底部的晶圓能夠刻蝕出一定的圖形，本實施例提供了一種新的深溝槽光刻工藝，預(yù)先在深溝槽內(nèi)填充有機材料，其它工藝均為現(xiàn)有技術(shù)，如圖1所示，具體步驟依次為:
(1)用旋轉(zhuǎn)涂膠機，以轉(zhuǎn)速850轉(zhuǎn)每分鐘的速度，在襯底表面和深溝槽內(nèi)涂上一層有機材料；所述有機材料為日本尼桑(Nissan)公司的GF52，其主要成分也是聚合物樹脂，但是沒有光刻膠所含的可交聯(lián)的功能團，曝光后不發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，所以不會被顯影液溶掉。；
(2)除去硅襯底表面的有機材料，使剩余的有機材料填充在深溝槽內(nèi)；
(3)在硅襯底表面和有機材料表面涂一層4微米的美國羅門哈斯SEPR955正膠；
(4)用掩膜板遮擋住硅襯底上方的光刻膠SEPR955，使深溝槽上方的光刻膠SEPR955曝光;
(5)用顯影液除去位于深溝槽上方的已曝光的光刻膠SEPR955; (6)對深溝槽內(nèi)的有機材料GF52及深溝槽底部的硅襯底用含氟的氣體CF4(也可用C2F2)進行刻蝕，這些含氟的氣體可以將GF52及襯底上的二氧化硅一起刻蝕，硅襯底上由未曝光的光刻膠保護而不被刻蝕；
(7)硅刻蝕完成后，刻蝕用高溫氧氣或者硫酸加雙氧水都可以除去硅襯底表面未曝光的光刻膠SEPR955，完成IGBT深溝槽的光刻。
[0021]另用日本尼桑(Nissan)公司的IP3100代替GF52同樣也可以實現(xiàn)上述工藝。
[0022]實施例2
本實施例繼續(xù)提供了一種深溝槽光刻工藝，使用負膠來填充深溝槽，具體步驟依次為:
(1)在二氧化娃襯底表面和深溝槽內(nèi)涂上負膠，此負膠為富士公司(fujifilm)生產(chǎn)的SG6200負膠，此負膠曝光后不溶于顯影液，但是能夠被刻蝕；
(2)使深溝槽內(nèi)及上方的SG6200負膠曝光，用顯影液除去二氧化硅襯底表面的未曝光的負膠，從而使負膠填充在深溝槽內(nèi)；
(3)在二氧化硅襯底表面和有機材料表面涂一層美國羅門哈斯SEPR955正膠；
(4)用掩膜板遮擋住二氧化硅襯底上方的SEPR955正膠，使深溝槽上方的SEPR955正膠曝光；
(5)用顯影液除去位于深溝槽上方的已曝光的光刻膠SEPR955膠3微米；
(6)對深溝槽內(nèi)的SG6200負膠及深溝槽底部的晶圓用氟化銨與氫氟酸按體積比20:1的混合溶液刻蝕，二氧化硅襯底表面由未曝光的光刻膠保護而不被刻蝕；
(7)最后，用高溫氧氣去除二氧化硅襯底表面未曝光的光刻膠SEPR955，完成IGBT深溝槽的光刻。
[0023]經(jīng)測試分析，上述兩種刻蝕工藝得到的刻蝕圖形均符合要求，其中實施例2中填充負膠，導(dǎo)致步驟(2)中的去除負膠還需要曝光的步驟，實施例1中的步驟相對簡單易行。
【權(quán)利要求】
1.一種IGBT深溝槽光刻工藝，依次包括以下步驟: (1)在襯底表面和深溝槽內(nèi)涂上有機材料，所述有機材料不溶于顯影液，且能被刻蝕； (2)除去襯底表面的有機材料，使剩余的有機材料填充在深溝槽內(nèi)； (3)在襯底表面和有機材料表面涂上光刻膠； (4)使光刻膠曝光； (5)用顯影液除去位于深溝槽上方的光刻膠； (6)對深溝槽內(nèi)的有機材料及深溝槽底部的晶圓進行刻蝕； (7)除去襯底表面的光刻膠，完成IGBT深溝槽的光刻。
2.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述有機材料的蝕刻方法與光刻膠的蝕刻方法不同。
3.如權(quán)利要求1所述的工藝，其特征在于，所述有機材料為負膠。
【文檔編號】H01L21/331GK104505339SQ201410848051
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月31日
【發(fā)明者】宋里千, 黃建偉, 羅海輝, 陳輝 申請人:株洲南車時代電氣股份有限公司