改善半导体器件接触孔形貌的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种改善半导体器件接触孔形貌的方法。
【背景技术】
[0002]绝缘棚■双极型晶体管(InsulatedGate Bipolar Transistor, IGBT)是由双极型三极管(BJT)和绝缘栅型场效应管(MOSFET)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，其中BJT —般采用能工作在高电压和高电流下的巨型晶体管(Giant Transistor,GTR)也即电力晶体管；IGTB兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。
[0003]对于IGBT工艺来讲，形成良好的接触孔形貌对器件的可靠性有很大改善。尤其是更小节距(pitch)的器件，较差的接触孔形貌有可能会导致金属填充性差，电流在器件分布不均匀，最终导致产品失效。
[0004]如图1所示，是IGBT结构示意图；包括一 N型衬底1，在N型衬底I上可以形成N型外延层la，也可以N型外延层Ia为N型衬底I的一部分；在衬底I上形成有多晶娃栅2，在多晶硅栅2和衬底I之间隔离有栅氧化层3。在衬底I的表面形成有P阱4，在P阱4表面形成有由N型重掺杂区组成的发射区6和由P型重掺杂区组成的P阱引出区5。在衬底正面形成有层间膜8。接触孔7穿过层间膜8和底部的区域如发射区6和P阱引出区5接触。在衬底I的背面形成有由N型重掺杂区组成的N型场终止层9，在N型场终止层9的背面形成有P型注入层10，P型注入层10做为集电区。背面金属层11引出集电极。
[0005]现有IGBT器件接触孔的制造方法包括如下步骤:
[0006]步骤一、在半导体衬底表面依次形成一层USG层和一层BPSG层，如USG层的厚度为2000埃，BPSG层的厚度为9000埃；由所述USG层和所述BPSG层叠加形成层间膜。
[0007]步骤二、进行BPSG层的退火回流，如退火回流的温度为950摄氏度，时间为30分钟。
[0008]步骤三、采用光刻工艺定义出接触孔窗口。
[0009]步骤四、对层间膜进行湿法腐蚀形成接触孔的顶部区域，所述湿法腐蚀的深度如为2000埃。
[0010]步骤五、对层间膜进行干法刻蚀将剩余的层间膜刻蚀掉形成接触孔的底部区域。
[0011]由底部区域和顶部区域叠加形成形成接触孔。
[0012]如图2所示，是现有方法形成的IGBT的接触孔的电镜照片；可知，在接触孔的顶部区域即虚线框101所示区域形成有尖峰，该尖峰是由于对顶部区域进行湿法刻蚀过程中会产生横向刻蚀，使得湿法刻蚀和干法刻蚀形成的顶部区域和底部区域的连接位置处形成尖峰，该尖峰的存在会产生尖峰电场，对产品的可靠性带来不利影响。
【发明内容】
[0013]本发明所要解决的技术问题是提供一种改善半导体器件接触孔形貌的方法，能使接触孔形貌圆滑，消除尖峰结构，提高器件的可靠性。
[0014]为解决上述技术问题，本发明提供的改善半导体器件接触孔形貌的方法包括如下步骤:
[0015]步骤一、在需要形成接触孔的半导体衬底表面依次形成一层USG层和一层BPSG层，由所述USG层和所述BPSG层叠加形成层间膜，在对所述BPSG层进行退火回流前进行如下步骤二至步骤四。
[0016]步骤二、采用光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出接触孔窗口。
[0017]步骤三、以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述层间膜进行湿法腐蚀形成接触孔的顶部区域，所述湿法腐蚀的深度小于所述BPSG层的厚度，所述湿法腐蚀的宽度大于所述接触孔窗口的宽度。
[0018]步骤四、以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述湿法腐蚀后的所述层间膜进行干法刻蚀形成所述接触孔的底部区域，所述干法刻蚀将所述湿法腐蚀后所述接触孔窗口区域内剩余的所述层间膜全部去除，所述干法刻蚀的宽度等于所述接触孔窗口宽度。
[0019]由所述底部区域和所述顶部区域叠加形成形成一个底部宽度等于所述接触孔窗口宽度、顶部宽度大于所述接触孔窗口宽度的接触孔。
[0020]步骤五、去除所述第一光刻胶图形并进行所述BPSG层的退火回流，通过所述BPSG层的退火回流使所述接触孔的顶部区域形成一圆滑结构且消除所述顶部区域和所述底部区域的接触位置处的尖峰。
[0021]进一步的改进是，半导体器件为IGBT器件。
[0022]进一步的改进是，所述接触孔窗口定义出所述IGBT器件的栅极引出区或发射区引出区。
[0023]进一步的改进是，所述USG层的厚度为2000埃，所述BPSG层的厚度为9000埃。
[0024]进一步的改进是，步骤三的所述湿法腐蚀的深度为4000埃。
[0025]进一步的改进是，步骤五中所述BPSG层的退火回流的温度为950°C、时间为30分钟。
[0026]本发明在形成USG和BPSG叠加形成的层间膜后先不进行BPSG退火回流，而是相进行接触孔光刻定义以及湿法刻蚀和干法刻蚀，利用湿法刻蚀形成的接触孔的顶部区域宽度较底部区域的宽度大的结构特征，对这种结构进行退火回流后，顶部区域会因为BPSG的回流而形成一圆滑结构且能消除顶部区域和底部区域的接触位置处的尖峰，最终能提高器件的可靠性。
[0027]同时，本发明仅是将退火回流工艺和刻蚀工艺的顺序进行变换即可实现，另外，根据圆滑结构的需要还能调节湿法刻蚀的深度，并不需要增加其它的工艺成本，所以本发明成本低。
【附图说明】
[0028]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0029]图1是IGBT结构示意图；
[0030]图2是现有方法形成的IGBT的接触孔的电镜照片；
[0031]图3是本发明实施例方法流程图；
[0032]图4是本发明实施例方法形成的IGBT的接触孔的电镜照片。
【具体实施方式】
[0033]如图3所示，是本发明实施例方法流程图；本发明实施例中以半导体器件为如图1所示的IGBT器件为例进行说明，用于形成图1中所示的接触孔7。本发明实施例改善半导体器件接触孔形貌的方法包括如下步骤:
[0034]步骤一、在需要形成接触孔的半导体衬底即图1所示的N型衬底I的表面依次形成一层USG层和一层BPSG层，由所述USG层和所述BPSG层叠加形成层间膜8，在对所述BPSG层进行退火回流前进行如下步骤二至步骤四。
[0035]本发明实施例中，所述USG层的厚度为2000埃，所述BPSG层的厚度为9000埃。
[0036]步骤二、采用光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出接触孔窗口。
[0037]本发明实施例中，所述接触孔窗口定义出所述IGBT器件的栅极2的引出区或发射区6的引出区。
[0038]步骤三、以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述层间膜8进行湿法腐蚀形成接触孔7的顶部区域，所述湿法腐蚀的深度小于所述BPSG层的厚度，所述湿法腐蚀的宽度大于所述接触孔窗口的宽度。
[0039]本发明实施例中，所述湿法腐蚀的深度为4000埃。
[0040]步骤四、以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述湿法腐蚀后的所述层间膜8进行干法刻蚀形成所述接触孔7的底部区域，所述干法刻蚀将所述湿法腐蚀后所述接触孔窗口区域内剩余的所述层间膜8全部去除，所述干法刻蚀的宽度等于所述接触孔窗口宽度。
[0041]由所述底部区域和所述顶部区域叠加形成形成一个底部宽度等于所述接触孔窗口宽度、顶部宽度大于所述接触孔窗口宽度的接触孔7。
[0042]步骤五、去除所述第一光刻胶图形并进行所述BPSG层的退火回流，通过所述BPSG层的退火回流使所述接触孔的顶部区域形成一圆滑结构且消除所述顶部区域和所述底部区域的接触位置处的尖峰。
[0043]本发明实施例中，所述BPSG层的退火回流的温度为950°C、时间为30分钟。
[0044]比较本发明实施例方法和【背景技术】中的现有方法可知，本发明实施例仅通过将BPSG的退火回流工艺放置到接触孔的湿法刻蚀和干法刻蚀之后即可实现；另外，还步骤三的湿法刻蚀的深度为4000埃，比现有方法中的2000埃要大，这样形成的顶部区域的宽度更大，退火回流后顶部会形成一个较大的弧形区域，更容易形成圆滑结构。
[0045]以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种改善半导体器件接触孔形貌的方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤一、在需要形成接触孔的半导体衬底表面依次形成一层USG层和一层BPSG层，由所述USG层和所述BPSG层叠加形成层间膜，在对所述BPSG层进行退火回流前进行如下步骤二至步骤四； 步骤二、采用光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出接触孔窗口 ； 步骤三、以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述层间膜进行湿法腐蚀形成接触孔的顶部区域，所述湿法腐蚀的深度小于所述BPSG层的厚度，所述湿法腐蚀的宽度大于所述接触孔窗口的宽度； 步骤四、以所述第一光刻胶图形为掩膜对所述湿法腐蚀后的所述层间膜进行干法刻蚀形成所述接触孔的底部区域，所述干法刻蚀将所述湿法腐蚀后所述接触孔窗口区域内剩余的所述层间膜全部去除，所述干法刻蚀的宽度等于所述接触孔窗口宽度； 由所述底部区域和所述顶部区域叠加形成形成一个底部宽度等于所述接触孔窗口宽度、顶部宽度大于所述接触孔窗口宽度的接触孔； 步骤五、去除所述第一光刻胶图形并进行所述BPSG层的退火回流，通过所述BPSG层的退火回流使所述接触孔的顶部区域形成一圆滑结构且消除所述顶部区域和所述底部区域的接触位置处的尖峰。2.如权利要求1所述的改善半导体器件接触孔形貌的方法，其特征在于:半导体器件为IGBT器件。3.如权利要求2所述的改善半导体器件接触孔形貌的方法，其特征在于:所述接触孔窗口定义出所述IGBT器件的栅极引出区或发射区引出区。4.如权利要求2所述的改善半导体器件接触孔形貌的方法，其特征在于:所述USG层的厚度为2000埃，所述BPSG层的厚度为9000埃。5.如权利要求4所述的改善半导体器件接触孔形貌的方法，其特征在于:步骤三的所述湿法腐蚀的深度为4000埃。6.如权利要求4所述的改善半导体器件接触孔形貌的方法，其特征在于:步骤五中所述BPSG层的退火回流的温度为950°C、时间为30分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种改善半导体器件接触孔形貌的方法，包括步骤：步骤一、依次形成一层USG层和一层BPSG层组成层间膜；步骤二、采用光刻工艺定义出接触孔窗口；步骤三、进行湿法腐蚀形成接触孔的顶部区域；步骤四、进行干法刻蚀形成接触孔的底部区域；步骤五、进行BPSG层的退火回流。本发明能使接触孔形貌圆滑，消除尖峰结构，提高器件的可靠性。
【IPC分类】H01L21/768
【公开号】CN105047602
【申请号】CN201510315335
【发明人】马彪
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月10日