成长低应力IGBT沟槽型栅极的方法技术

本发明专利技术公开了一种成长低应力IGBT沟槽型栅极的方法，包括：1）在硅片的正面和背面上，分别沉积保护膜；2）在硅片背面进行第一沟槽刻蚀；3）在硅片背面沉积第一沟槽封口膜；4）在硅片正面进行第二沟槽刻蚀；5）在硅片正面沉积第二沟槽封口膜；6）去除硅片背面的第一沟槽封口膜和保护膜，以及去除硅片正面的第二沟槽封口膜和保护膜；7）在硅片的沟槽侧壁和底部以及硅片表面成长栅极氧化层，并在栅极氧化层表面沉积多晶硅，填充满沟槽，从而形成IGBT沟槽型栅极。本发明专利技术能改善硅片翘曲度，形成低应力IGBT沟槽型栅极，避免工艺流程中的传送问题。

【技术实现步骤摘要】
成长低应力IGBT沟槽型栅极的方法
本专利技术涉及一种半导体领域中的栅极的成长方法，特别是涉及一种射频横向扩散晶体管无缺陷深场氧隔离的成长方法。
技术介绍
在半导体各类器件结构中，沟槽式晶闸管由于其特殊的通道特性和电学特征被广泛运用于各类功率器件，特别是IGBT（InsulatedGateBipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）器件，由于其独特的高压高电流的工作环境，沟槽式晶闸管要求较大尺寸的沟槽栅极。随着终端客户对器件的性能要求的提升，器件所需要的沟槽愈来愈深，由此带来的沟槽式栅极的应力愈发突出。IGBT沟槽栅极氧化层成长完成后，之后一步沉积多晶硅作为栅极，由于多晶硅本身很大的正应力，将导致硅片翘曲度增加（如表1所示的IGBT工艺流程中的硅片曲率半径），导致整个IGBT工艺流程特别光刻设备面临传送难题，甚至可能导致硅片无法流片或发生碎片事件。表1IGBT工艺流程曲率半径工艺步骤硅片曲率半径（米）投片332沟槽刻蚀-266栅极氧化层-251栅极多晶硅32
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种成长低应力IGBT沟槽型栅极的方法。通过该方法可改善硅片翘曲度，形成低应力IGBT沟槽型栅极，并避免IGBT工艺流程特别光刻设备面临的传送难题。为解决上述技术问题，本专利技术的成长IGBT沟槽型栅极（低应力IGBT沟槽型栅极）的方法，包括步骤：1）在硅片的正面和背面上，分别沉积保护膜；2）翻转硅片，使得硅片背面朝上，在硅片背面进行第一沟槽刻蚀；3）在硅片背面沉积第一沟槽封口膜，使步骤2）刻蚀的第一沟槽被封口；4）翻转硅片，使得硅片正面朝上，在硅片正面进行第二沟槽刻蚀；5）在硅片正面沉积第二沟槽封口膜，使步骤4）刻蚀的第二沟槽被封口；6）去除硅片背面的第一沟槽封口膜和保护膜，以及去除硅片正面的第二沟槽封口膜和保护膜；7）在硅片的沟槽侧壁和底部以及硅片表面成长栅极氧化层，并在栅极氧化层表面沉积多晶硅，填充满沟槽，从而形成IGBT沟槽型栅极。所述步骤1）中，沉积的方法包括：通过热氧方式或化学气相沉积（CVD）法进行沉积；保护膜的材质包括：热氧化膜和各类化学气相沉积（CVD）膜，其中，热氧化膜包括：二氧化硅膜等，各类化学气相沉积膜包括：常压化学气相沉积膜、亚常压化学气相沉积膜和等离子增强化学气相沉积膜，如各类化学气相沉积膜包括：二氧化硅膜和氮化硅膜等；保护膜的厚度为1000埃～20000埃，优选为5000埃。所述步骤2）中，第一沟槽是通过刻蚀硅片背面沉积的保护膜至硅片表面下一预定深度所形成的。所述步骤3）中，沉积的方法包括：各种化学气相沉积法，其中，优选为等离子增强常压化学气相沉积（CVD）沉积法；第一沟槽封口膜的材质包括：各类化学气相沉积（CVD）膜，其中，各类化学气相沉积膜包括：二氧化硅膜和氮化硅膜等；第一沟槽封口膜的厚度为5000埃～50000埃，优选为10000埃。所述步骤4）中，第二沟槽是通过刻蚀硅片正面沉积的保护膜至硅片表面下一预定深度所形成的。所述步骤5）中，沉积的方法包括：各种化学气相沉积（CVD）法，其中，优选为等离子增强常压化学气相沉积法；第二沟槽封口膜的材质包括：各类化学气相沉积（CVD）膜，其中，各类化学气相沉积膜包括：二氧化硅膜和氮化硅膜等；第二沟槽封口膜的厚度为5000埃～50000埃，优选为10000埃，且第二沟槽封口膜与第一沟槽封口膜的厚度相同。所述步骤6）中，去除的方法包括：通过湿法刻蚀或干法刻蚀进行去除；其中，湿法刻蚀包括：双面湿法刻蚀和单面湿法刻蚀，优选为双面湿法刻蚀。所述步骤7）中，成长栅极氧化层的方法包括：利用炉管成长栅极氧化层的方法；其中，炉管包括：垂直式和水平式的炉管；栅极氧化层的厚度为500埃～5000埃，优选为1000埃；沉积多晶硅的方法包括：低压化学气相沉积法；多晶硅的厚度为2000埃～20000埃，优选为10000埃。本专利技术通过引入背面刻蚀工艺，在硅片背面形成与硅片正面相对称的沟槽，之后利用炉管成长栅极氧化层和沉积多晶硅的等向性，在硅片正面和背面形成相互对称的栅极，硅片应力可以正负抵降，从而能改善硅片翘曲度，形成低应力IGBT沟槽型栅极，并避免工艺流程中的传送问题。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1是现有正常单面沟槽工艺的形貌图（SEM图）；图2是图1的放大图；图3是在硅片的正面和背面沉积保护膜后的示意图；图4是硅片背面进行第一沟槽刻蚀后的示意图；图5是第一沟槽被封口后的示意图；图6是在硅片正面进行第二沟槽刻蚀后的示意图；图7是第二沟槽被封口后的示意图；图8是去除硅片背面和正面的封口膜和保护膜后的示意图；图9是成长栅极氧化层后的局部示意图；图10是沉积多晶硅后的局部示意图；图11是成长栅极氧化层和沉积多晶硅后的整体示意图；图12是采用本专利技术的方法形成的测试图形的硅片扫描电镜（SEM）图；图13是图12的局部放大图；图14是本专利技术双面沟槽工艺完成后背面沟槽的形貌图（SEM）。图15是图14的局部放大图。图中附图标记说明如下：1为硅片，21为硅片背面保护膜，22为硅片正面保护膜，31为第一沟槽，32为第二沟槽，41为第一沟槽封口膜，42为第二沟槽封口膜，51为栅极氧化层，52为多晶硅，5为栅极。具体实施方式本专利技术的低应力IGBT沟槽型栅极的方法，包括步骤：1）在IGBT工艺流程到达沟槽刻蚀步骤时，硅片1正面和背面都是硅片1裸露在外。先在硅片1的正面和背面上，通过热氧方式或化学气相沉积（CVD）法分别沉积保护膜，形成硅片背面保护膜21和硅片正面保护膜22（如图3所示）；本步骤中，保护膜的材质包括：热氧化膜和各类化学气相沉积膜，其中，热氧化膜包括：二氧化硅膜等，各类化学气相沉积膜包括：常压化学气相沉积膜、亚常压化学气相沉积膜和等离子增强化学气相沉积膜，如各类化学气相沉积膜包括：二氧化硅膜和氮化硅膜等；保护膜的厚度为1000埃～20000埃，优选为5000埃。其中，图3中的保护膜为常压化学气相沉积的二氧化硅膜。2）翻转硅片1，使得硅片1背面朝上，在硅片1背面进行第一沟槽31刻蚀（如图4所示）；其中，第一沟槽31是通过常规的刻蚀方法，刻蚀硅片1背面沉积的保护膜至硅片1表面下一预定深度所形成的。另外，步骤2）中，背面刻蚀工艺时，需保护硅片1正面免受刮伤和脏污。3）通过化学气相沉积法，在硅片1背面上沉积第一沟槽封口膜41，使步骤2）刻蚀的第一沟槽31被封口（如图5所示），避免后续工艺的传送问题；其中，第一沟槽封口膜41的材质包括：各类化学气相沉积膜；该化学气相沉积膜包括：二氧化硅膜和氮化硅膜等；第一沟槽封口膜41的厚度为5000埃～50000埃，优选为10000埃。图5中的第一沟槽封口膜41是经等离子增强常压化学气相沉积（CVD）沉积法沉积的二氧化硅膜。4）翻转硅片1，使得硅片1正面朝上，在硅片1正面进行第二沟槽32刻蚀（如图6所示）；第二沟槽32是通过常规的刻蚀方法，刻蚀硅片1正面沉积的保护膜至硅片1表面下一预定深度所形成的。5）通过化学气相沉积（CVD）法，在硅片1正面沉积第二沟槽封口膜42，使步骤4）刻蚀的第二沟槽32被封口（如图7所示）；其中，第二沟槽封口膜42的材质包括：各类化学气相沉积（CVD）膜；该化学气相沉积膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成长IGBT沟槽型栅极的方法，其特征在于，包括步骤：1）在硅片的正面和背面上，分别沉积保护膜；2）翻转硅片，使得硅片背面朝上，在硅片背面进行第一沟槽刻蚀；3）在硅片背面沉积第一沟槽封口膜，使步骤2）刻蚀的第一沟槽被封口；4）翻转硅片，使得硅片正面朝上，在硅片正面进行第二沟槽刻蚀；5）在硅片正面沉积第二沟槽封口膜，使步骤4）刻蚀的第二沟槽被封口；6）去除硅片背面的第一沟槽封口膜和保护膜，以及去除硅片正面的第二沟槽封口膜和保护膜；7）在硅片的沟槽侧壁和底部以及硅片表面成长栅极氧化层，并在栅极氧化层表面沉积多晶硅，填充满沟槽，从而形成IGBT沟槽型栅极。

【技术特征摘要】
1.一种成长IGBT沟槽型栅极的方法，其特征在于，包括步骤：1)在硅片的正面和背面上，分别沉积保护膜；2)翻转硅片，使得硅片背面朝上，在硅片背面进行第一沟槽刻蚀；3)在硅片背面沉积第一沟槽封口膜，使步骤2)刻蚀的第一沟槽被封口；4)翻转硅片，使得硅片正面朝上，在硅片正面进行第二沟槽刻蚀；5)在硅片正面沉积第二沟槽封口膜，使步骤4)刻蚀的第二沟槽被封口；6)去除硅片背面的第一沟槽封口膜和保护膜，以及去除硅片正面的第二沟槽封口膜和保护膜；7)在硅片的所述第一沟槽和所述第二沟槽的侧壁和底部以及硅片表面成长栅极氧化层，并在栅极氧化层表面沉积多晶硅，填充满所述第一沟槽和所述第二沟槽，从而形成IGBT沟槽型栅极。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，沉积的方法包括：通过热氧方式或化学气相沉积法进行沉积；保护膜的材质包括：热氧化膜和化学气相沉积膜；其中，热氧化膜包括：二氧化硅膜；化学气相沉积膜包括：常压化学气相沉积膜、亚常压化学气相沉积膜、等离子增强化学气相沉积膜；保护膜的厚度为1000埃～20000埃；所述步骤2)中，第一沟槽是通过刻蚀硅片背面沉积的保护膜至硅片表面下一预定深度所形成的。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1)中，化学气相沉积膜包括：二氧化硅膜和氮化硅膜；保护膜的厚度为5000埃。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3)中，沉积的方法包括：化学气相沉积法；第一沟槽封口膜的材质包括：化学气相沉膜，其中，化学气相沉积膜包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琳松，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31