IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法技术

本发明专利技术公开了一种IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法，该方法在成长完栅极氧化层后，循环进行低温多晶硅的淀积和高温多晶硅的淀积，直至将沟槽填满。本发明专利技术利用不同温度下成长的多晶硅应力不同的特点，在沟槽内交替进行低温、高温多晶硅的填充，将不同应力的多晶硅复合膜叠加在一起，从而改善了IGBT栅极沟槽在多晶硅填充后的应力，同时解决了IGBT器件中的翘曲度问题，保证了后续工艺流程的正常作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及ー种IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法。
技术介绍
IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)是一种电压控制的双极性MOS (metal oxide semiconductor,金属-氧化物-半导体)复合型器件,这种器件同时具有双极结型功率晶体管和功率MOSFET的主要优点输入阻抗高、输入驱动功率小、导通电阻小、电流容量大、开关速度快等。IGBT结构为一种带有MOS栅控制的双极晶体管的垂直结构，其中控制MOS栅为垂直沟槽结构，因此需要在沟槽中填充多晶硅作栅极。与传统的栅极沟槽结构产品不同的是，为了有更好的耐压以及可靠性特性，IGBT器件使用的硅片衬底为FZ (区熔法制备)硅片。但是，由于FZ硅片的易变形特点与较深的IGBT器件沟槽深度，导致在多晶硅填充后产生了极大的应カ问题，严重影响了后续的流程。在IGBT器件的MOS栅沟槽中填充多晶硅的常规方法如图1所示，在制作完成栅极氧化层I后，进行多晶硅的淀积，将MOS栅极沟槽填充完全。由于沟槽中填充的多晶硅是作为MOS栅极的，因此在多晶硅填充后不希望有细缝或者小孔产生，这ー要求导致了沟槽内填充的多晶硅在高温下没有可释放应力的空间，从而加剧了沟槽中的应カ问题，致使FZ硅片在多晶填充后的翘曲度变差，并且在金属淀积后加剧了翘曲问题，使得最終无法进行后续光刻步骤
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供ー种IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法，该方法简单，适合量产，且对器件电学特性的影响很小。为解决上述技术问题，本专利技术的IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法，在成长完栅极氧化层后，循环进行低温多晶硅的淀积和高温多晶硅的淀积，直至将沟槽填满。所述多晶硅可以是掺杂多晶硅，也可以是非掺杂多晶硅。多晶硅的总淀积次数为2 10次，并且各层高温多晶硅叠加后的厚度为沟槽内淀积的多晶硅总厚度的1/3 1/2。本专利技术利用不同温度下成长的多晶硅应力不同的特点，在沟槽内交替进行低温、高温多晶硅的填充，将不同应カ的多晶硅复合膜叠加在一起，从而改善了多晶硅填充后的应力。同吋，由于为低、高温复合填充，在后续高温后的应カ仍然可以得到良好的控制(如图3所示的退火后的应カ結果)，高、低温的掺杂多晶硅应力可以得到完全抵消，最終完全解决了 IGBT器件中的由沟槽掺杂多晶硅填充带来的翘曲度问题，保证了后续エ艺流程的正常作业。附图说明图1是IGBT制造エ艺中，MOS栅沟槽的常规填充方法示意图。图2本专利技术实施例的IGBT器件MOS栅沟槽的填充方法示意图。图3是本专利技术实施例的掺杂多晶硅的成膜温度与成膜后及退火后的应カ的关系图。图中附图标记说明如下1:栅氧化层2:掺杂多晶硅3、5 :低温掺杂多晶娃4 高温掺杂多晶硅具体实施例方式为对本专利技术的
技术实现思路
、特点与功效有更具体的了解，现结合图示的实施方式，详述如下请參阅图2所示，本实施例的IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法，其具体步骤如下步骤1，先利用现有エ艺在IGBT器件的MOS栅极沟槽内壁淀积ー层厚度为10()A 2000A的栅氧化层1，如图2 (a)所示。步骤2，在较低的温度下，在沟槽中已经淀积的栅氧化层I上利用化学气相淀积方法成长ー层低温掺杂多晶硅3 (厚度为沟槽内填充的多晶硅总厚度的1/3)，如图2 (b)所示。淀积的温度为 500°C 580°C,压カ为300mtorr 800mtorr。步骤3，提高炉管温度，在低温掺杂多晶硅3上同样利用化学气相淀积方法成长ー层厚度为总厚度1/3的高温掺杂多晶硅4，如图2 (c)所示。淀积的温度为580°C 640°C，压カ为 3OOmtorr 8OOmtorr。步骤4，降低炉管温度，在高温掺杂多晶硅4上再淀积ー层低温掺杂多晶硅5，将沟槽填满，如图2 (d)所示。淀积的温度和压カ的范围同步骤2。上述各步骤中，掺杂多晶硅的掺杂元素为磷或硼。低温、高温掺杂多晶硅的成膜温度可以通过如下方法得到在裸硅基片上，保持压力固定不变(本实施例是300 800mtorr)，对不同成膜温度下生长的掺杂多晶硅在成膜后及退火后表现的应力进行测量，得出成膜及退火后的应カ与成膜温度的关系图(图3)。通过该关系图，可以较好地选取高、低温掺杂多晶硅的应カ进行匹配，使最终叠加的掺杂多晶硅应カ降至最小。本文档来自技高网...

【技术保护点】
IGBT栅极沟槽多晶硅的填充方法，其特征在于，在成长完栅极氧化层后，循环进行低温多晶硅的淀积和高温多晶硅的淀积，直至将沟槽填满。

【技术特征摘要】
1.1GBT栅极沟槽多晶硅的填充方法，其特征在于，在成长完栅极氧化层后，循环进行低温多晶硅的淀积和高温多晶硅的淀积，直至将沟槽填满。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多晶硅为掺杂多晶硅，掺杂元素为磷或硼。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述低温多晶硅的淀积温度为5OCTC 58CTC,淀积压力为 3O...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘继全，孙勤，李琳松，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：