本發(fā)明屬于半導(dǎo)體加工制造領(lǐng)域，特別適用于半導(dǎo)體芯片加工工藝中的表面平坦化工藝，更具體的說，涉及一種先進(jìn)的溝槽肖特基的表面平坦化工藝。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，功率半導(dǎo)體器件在電源轉(zhuǎn)換領(lǐng)域具有無可替代的作用，尤其是溝槽型半導(dǎo)體功率器件，由于它們擁有極低的正向?qū)▔航怠?yōu)異的反向恢復(fù)特性、大幅降低的芯片價(jià)格，受到市場的廣泛認(rèn)可。然而，其加工工藝要求極其苛刻。由于硅片表面溝槽的存在，首先，由于光刻膠的回流特性，在溝槽拐角處的光刻膠厚度比無溝槽處的厚度顯著降低，導(dǎo)致對后續(xù)刻蝕工藝的刻蝕選擇比提升，在某些情況下甚至?xí)?dǎo)致介質(zhì)產(chǎn)生刻蝕缺陷；其次，由于溝槽深度以及寬度的變化，會導(dǎo)致刻蝕時(shí)介質(zhì)的刻蝕速率產(chǎn)生變化，導(dǎo)致介質(zhì)膜厚極差變大，圖形線條變化加大；最后，由于溝槽處表面介質(zhì)的起伏，會導(dǎo)致后續(xù)正面金屬化接觸電阻變大，在某些情況下甚至?xí)霈F(xiàn)金屬空洞。綜合以上幾種因素，導(dǎo)致溝槽型半導(dǎo)體功率器件表面加工工藝難度顯著增加。因此有必要開發(fā)新的溝槽肖特基表面平坦化工藝。

傳統(tǒng)表面平坦化工藝包括多種方式，其中一種利用光刻膠進(jìn)行平坦化的過程，包括，光刻勻膠，光刻膠回刻，介質(zhì)刻蝕，光刻膠剝離。對于溝槽肖特基使用傳統(tǒng)表面平坦化工藝，由于溝槽的存在，以及光刻膠的回流特性，會使溝槽頂部的光刻膠厚度顯著低于芯片其余位置處的光刻膠厚度；由于刻蝕負(fù)載效應(yīng)的存在，這會導(dǎo)致平坦化后芯片表面的介質(zhì)刻蝕厚度極差顯著擴(kuò)大，在溝槽臺階頂部甚至?xí)霈F(xiàn)介質(zhì)刻蝕缺陷。本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種顯著提高臺階處的光刻膠厚度、提高介質(zhì)刻蝕后的溝槽肖特基表面平整度、同時(shí)顯著抑制刻蝕負(fù)載效應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種半導(dǎo)體芯片溝槽肖特基表面平坦化加工工藝，其能夠顯著提高溝槽臺階處的光刻膠厚度、抑制刻蝕負(fù)載效應(yīng)、同時(shí)降低介質(zhì)刻蝕厚度極差，減小刻蝕缺陷的形成。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是一種半導(dǎo)體芯片的溝槽肖特基表面平坦化加工工藝，其包括第一次光刻勻膠，第一次光刻膠回刻，第二次光刻勻膠，第二次光刻膠回刻，介質(zhì)刻蝕，光刻膠剝離，所述第一次光刻膠勻膠和所述第二次光刻膠勻膠的光刻膠厚度為0.5～5.0um；所述第一次光刻膠回刻厚度為所述光刻膠厚度1.0～1.4倍；所述第二次光刻膠回刻厚度為的為所述光刻膠厚度0.7～1.1倍。

所述第一次光刻膠回刻和所述第二次光刻膠回刻均采用干法刻蝕工藝。

所述干法刻蝕工藝為等離子體刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕或聚焦離子刻蝕。

在所述第一次光刻膠回刻前后增加單次或多次烘烤過程及冷卻過程。

所述烘烤溫度75～130℃，時(shí)間3～300秒。

所述冷卻過程為自然冷卻或冷板冷卻，所述冷板冷卻溫度20～30℃，冷卻時(shí)間30s～30min。

本發(fā)明的半導(dǎo)體芯片溝槽肖特基表面平坦化工藝，通過增加一次光刻勻膠及光刻回刻，便能夠顯著提高溝槽臺階處的光刻膠厚度，抑制刻蝕負(fù)載效應(yīng)，提高溝槽肖特基的表面平整度，提高產(chǎn)品加工質(zhì)量。在某些情況下，因光刻膠在溝槽臺階處的厚度顯著低于無溝槽區(qū)域的光刻膠厚度，采用傳統(tǒng)勻膠工藝甚至需要增加一次光刻、刻蝕來彌補(bǔ)光刻膠厚度降低帶來的負(fù)面作用。本發(fā)明的溝槽肖特基表面平坦化工藝，僅增加光刻膠回刻以及一次光刻勻膠過程。

附圖說明

圖1，本發(fā)明溝槽肖特基表面平坦化工藝流程示意圖。

具體實(shí)施方式

針對上述技術(shù)方案，現(xiàn)舉一較佳實(shí)施例并結(jié)合圖示進(jìn)行具體說明。本發(fā)明的溝槽肖特基表面平坦化工藝方法，依次主要包括第一次光刻勻膠、第一次光刻膠回刻、第二次光刻勻膠、第二次光刻膠回刻、介質(zhì)刻蝕、光刻膠剝離。

由于本發(fā)明的光刻勻膠及光刻回刻、介質(zhì)刻蝕、光刻膠剝離等均為現(xiàn)有技術(shù)，因此，在本實(shí)施例中對各個(gè)步驟進(jìn)行簡單描述。在帶有溝槽肖特基的表面未平坦化的半導(dǎo)體芯片1上進(jìn)行光刻膠勻膠制作。第一次光刻膠勻膠2及第二次光刻膠勻膠4的加工工藝，主要包括：熱板烘烤，通常的烘烤溫度為70～150℃，更具體的烘烤溫度為75～130℃，時(shí)間3～300秒，更具體的時(shí)間為10～60秒；增粘劑涂覆，增粘劑的主要成分通常為含量90％～99.9999％的六甲基二硅胺，涂覆溫度為70～130℃，時(shí)間為10～60秒；冷板冷卻，溫度20～30℃，冷卻時(shí)間為10～120秒；光刻膠旋涂，使用設(shè)備一次完成滴膠以及旋轉(zhuǎn)涂布動作，通常的滴膠量為0.1～20毫升/片，在真空狀態(tài)下將硅片固定在轉(zhuǎn)子上，通過轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)將多余的光刻膠甩掉，同時(shí)在硅片表面形成厚度均勻的光刻膠，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速通常為1000～10000轉(zhuǎn)每分鐘，使光刻膠厚度保持在0.5～5.0um之間。雖然第一次光刻膠勻膠厚度與第二次光刻膠勻膠厚度范圍相同，但是第一次光刻膠勻膠厚度與第二次光刻膠勻膠厚度不同，該厚度由半導(dǎo)體芯片溝槽寬度及深度決定。比如：第一次光刻膠勻膠厚度為1.1um，第二次光刻膠勻膠厚度2.0um。對涂覆好的光刻膠再次進(jìn)行熱板烘烤，烘烤溫度與時(shí)間與上述烘烤條件相同；緊接著進(jìn)行冷板冷卻，冷板冷卻條件與上述冷板條件相同。

在第一次光刻膠勻膠和第二次光刻膠勻膠工藝后，分別進(jìn)行第一次光刻膠回刻3和第二次光刻膠回刻5的加工工藝制作。光刻膠回刻工藝，可以使用等離子體刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕或聚焦離子刻蝕等多種方式的干法刻蝕，在本實(shí)例中采用等離子體干法刻蝕工藝進(jìn)行光刻膠回刻。等離子體刻蝕通常的刻蝕氣體為cf4、chf3、c4f8、c2f6、sf6、hbr、cl2、o2、he、ar中的一種或幾種的組合,現(xiàn)列舉其中一種組合：刻蝕氣體采用cf4、o2的混合氣體，其中cf4流量10～60ml/min，o2流量10～40ml/min，真空壓力10mtorr～2torr，射頻功率50～5000w，電極間距0.5～10cm，刻蝕時(shí)間1～20min。第一次光刻膠回刻厚度為光刻膠厚度1.0～1.4倍；第二次光刻膠回刻厚度為的為光刻膠厚度0.7～1.1倍。通過在原有工藝基礎(chǔ)上增加第二次光刻膠勻膠及第二次光刻膠回刻，可以增加溝槽臺階處的光刻膠厚度，提高介質(zhì)刻蝕后的溝槽肖特基表面平整度。

介質(zhì)刻蝕6，使用干法刻蝕工藝，根據(jù)刻蝕介質(zhì)的不同可以選擇不同的刻蝕氣體，通常的刻蝕氣體為cf4、chf3、c4f8、c2f6、sf6、hbr、cl2、nf3、bcl3、o2、he、ar中的一種或幾種的組合,例如：使用sf6、cl2、he組合刻蝕多晶硅，sf6流量10～200ml/min，cl2流量10～200ml/min，he流量10～200ml/min，真空壓力10mtorr～2torr，射頻功率50～5000w，電極間距0.5～10cm。

光刻膠剝離可以使用干法去膠、濕法去膠或它們的組合形式，干法去膠可以使用如下氣氛組合cf4、o2，其中cf4流量10～200ml/min，o2流量10～200ml/min，真空壓力10mtorr～2torr，射頻功率50～5000w，電極間距0.5～10cm，刻蝕時(shí)間20～200min；濕法去膠可以使用一定比例的硫酸、雙氧水以及水的混合液體，例如體積比1:1～5:1～20，溫度60～150℃，時(shí)間15～60min，也可以是其他形式的濕法去膠。通過光刻膠剝離，得到最終的帶有溝槽肖特基的表面平坦化后的半導(dǎo)體芯片7。

在本發(fā)明的第一次光刻膠回刻前后可以根據(jù)需求增加相應(yīng)的烘烤及冷卻，烘烤可以是熱板、烘箱、紫外線等方式，溫度70～180℃，時(shí)間2～60min；冷卻可以使用冷板或者自然冷卻的方式，冷板的溫度通常為20～30℃，時(shí)間30s～30min。

本發(fā)明溝槽肖特基表面平坦化工藝與傳統(tǒng)表面平坦化工藝相比，僅增加一次光刻膠勻膠以及一次光刻膠回刻加工工即可顯著提高溝槽臺階處的光刻膠厚度，抑制刻蝕負(fù)載效應(yīng)，提高溝槽肖特基的表面平整度。