小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，包括衬底，衬底上形成有第一导电类型的体型层，在衬底上形成有沟槽，沟槽上形成有栅氧化层，在栅氧化层上形成填满沟槽的多晶硅层，栅极沟槽之间的衬底上形成有目标深度的掺杂阱，掺杂阱为第二导电类型；形成于沟槽之间的掺杂阱上方的接触孔，形成于接触孔底部的金属硅化物层；形成于接触孔之间的层间介质层，覆盖层间介质层的层间势垒层，覆盖层间势垒层的金属导电层

【技术实现步骤摘要】
小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别是涉及一种小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管及其制造方法
。

技术介绍

[0002]随着
IGBT(
绝缘栅双极晶体管
)
元胞尺寸的不断缩小，平面型的接触孔
(
如图1所示
)
被垂直型的接触孔
(
如图2所示
)
替代
。
但是随着
IGBT
元胞尺寸的进一步缩小，比如
0.8um pitch size(
元胞尺寸尺寸
)
的
IGBT
，其中沟槽宽度占
0.5um
，留给接触孔刻蚀的区域面积
<0.15um
，刻蚀
Si
获得开口
0.1um
以下，深度大于
n+
阱的接触孔是非常困难的，并且沟槽和接触孔之间的套刻问题也会加剧
。
[0003]为解决上述问题，需要提出一种新型的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管及其制造方法
。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管及其制造方法，用于解决现有技术中随着
IGBT(
绝缘栅双极晶体管
)
元胞尺寸的不断缩小，平面型的接触孔被垂直型的接触孔孔替代
。
但是随着<br/>IGBT
元胞尺寸的进一步缩小，留给接触孔刻蚀的区域面积较小，刻蚀深度大于
n+
阱的接触孔是非常困难的，并且沟槽和接触孔之间的套准问题也会加剧的问题
。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，包括：
[0006]衬底，所述衬底上形成有第一导电类型的体型层，在所述衬底上形成有沟槽，所述沟槽上形成有栅氧化层，在所述栅氧化层上形成有填满所述沟槽的栅极多晶硅层，所述沟槽之间的所述衬底上形成有目标深度的掺杂阱，所述掺杂阱为第二导电类型；
[0007]形成于所述栅极多晶硅层上的金属硅化物阻挡层，所述层间介质层
、
所述栅氧化层上形成有位于所述沟槽之间且位于所述掺杂阱上方的接触孔；
[0008]形成于所述接触孔底部的金属硅化物层；
[0009]形成于所述接触孔之间的层间介质层；
[0010]覆盖所述层间介质层的层间势垒层；
[0011]覆盖所述层间势垒层的金属导电层
。
[0012]优选地，所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅
(SOI)
衬底
。
[0013]优选地，所述金属硅化物阻挡层的材料为氮化物
。
[0014]优选地，所述金属硅化物由
NiPt
合金退火形成
。
[0015]优选地，所述金属硅化物由
Co
退火形成
。
[0016]优选地，所述层间介质层的材料为二氧化硅
。
[0017]优选地，所述导电金属层的材料为铝铜合金
。
[0018]优选地，所述层间势垒层的材料包括
Ti
和
TiN。
[0019]本专利技术提供一种上述小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管的制造方法，包括：
[0020]步骤一
、
提供衬底，所述衬底上形成有第一导电类型的体型层，在所述衬底上形成有沟槽，所述沟槽及所述衬底上形成有栅氧化层，在所述栅氧化层上形成填满所述沟槽的栅极多晶硅层，所述沟槽之间的所述衬底上形成有目标深度的掺杂阱，所述掺杂阱为第二导电类型；
[0021]步骤二
、
在所述栅极多晶硅层
、
所述栅氧化层上形成金属硅化物阻挡层；
[0022]步骤三
、
在所述金属硅化物阻挡层上形成光刻胶层，光刻打开光刻胶层使得除栅极多晶硅层上方外的所述金属硅化物阻挡层裸露，刻蚀去除裸露的所述金属硅化物阻挡层及其下方的所述栅氧化层，使得其下方的所述衬底裸露，以定义出接触孔；
[0023]步骤四
、
在所述接触孔的底部形成金属硅化物；
[0024]步骤五
、
形成覆盖所述金属硅化物阻挡层
、
所述金属硅化物层的层间介质层，之后利用光刻
、
刻蚀使得所述层间介质层保留在所述接触孔之间；
[0025]步骤六
、
形成覆盖所述层间介质层的层间势垒层，之后形成覆盖所述层间势垒层的导电金属层
。
[0026]优选地，步骤一中的所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅
(SOI)
衬底
。
[0027]优选地，步骤一中的所述刻蚀为湿法刻蚀
。
[0028]优选地，步骤二中的所述金属硅化物阻挡层的材料为氮化物
。
[0029]优选地，步骤三中所述刻蚀的方法为干法刻蚀
。
[0030]优选地，步骤四中形成所述金属硅化物的方法包括：在所述衬底
、
所述金属硅化物阻挡层上形成金属材料层；在所述金属材料层上形成保护层；利用退火在裸露的所述衬底上形成所述金属硅化物；去除剩余的所述保护层
、
所述金属材料层
。
[0031]优选地，步骤四中的所述金属材料层的材料为
NiPt
合金
。
[0032]优选地，步骤四中的所述金属材料层的材料为
Co。
[0033]优选地，步骤四中的所述退火为两次，所述退火的温度小于
700℃。
[0034]优选地，步骤五中的所述层间介质层的材料为二氧化硅
。
[0035]优选地，步骤六中的所述层间势垒层的材料包括
Ti
和
TiN。
[0036]优选地，步骤六中的所述导电金属层的材料为铝铜合金
。
[0037]如上所述，本专利技术的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管及其制造方法，具有以下有益效果：
[0038]本专利技术采用金属硅化物技术实现小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管的平面型欧姆接触，其中空穴电流和电子电流需要分别通过体型层和掺杂阱形成电流
。
通过平面型金属硅化物欧姆接触可以减小绝缘栅双极晶体管的有源区电阻和接触电阻，另一方面避免了传统注入
BF2
形成欧姆接触导致的金属硅化物管道缺陷效应，减少了绝缘栅双极晶体管的漏电；除此之外，利用沟道绝缘栅双极晶体管制作平面型金属硅化物接触孔无需对于小元胞尺寸
(
元胞尺寸尺寸
&lt;1.0um)
绝缘栅双极晶体管
0.1um
关键尺寸的接触孔进行超过
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于，包括：衬底，所述衬底上形成有第一导电类型的体型层，在所述衬底上形成有沟槽，所述沟槽上形成有栅氧化层，在所述栅氧化层上形成有填满所述沟槽的栅极多晶硅层，所述沟槽之间的所述衬底上形成有目标深度的掺杂阱，所述掺杂阱为第二导电类型；形成于所述栅极多晶硅层上的金属硅化物阻挡层，所述金属硅化物阻挡层
、
所述栅氧化层上形成有位于所述沟槽之间且位于所述掺杂阱上方的接触孔；形成于所述接触孔底部的金属硅化物层；形成于所述接触孔之间的层间介质层；覆盖所述层间介质层的层间势垒层；覆盖所述层间势垒层的金属导电层
。2.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述衬底包括块状半导体衬底或绝缘体上硅
(SOI)
衬底
。3.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述金属硅化物阻挡层的材料为氮化物
。4.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述金属硅化物由
NiPt
合金退火形成
。5.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述金属硅化物由
Co
退火形成
。6.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述层间介质层的材料为二氧化硅
。7.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述导电金属层的材料为铝铜合金
。8.
根据权利要求1所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管，其特征在于：所述层间势垒层的材料包括
Ti
和
TiN。9.
根据权利要求1至7仍一项所述的小元胞尺寸的绝缘栅双极晶体管的制造方法，其特征在于，至少包括：步骤一
、
提供衬底，所述衬底上形成有第一导电类型的体型层，在所述衬底上形成有沟槽，所述沟槽及所述衬底上形成有栅氧化层，在所述栅氧化层上形成填满所述沟槽的栅极多晶硅层，所述沟槽之间的所述衬底上形成有目标深度的掺杂阱，所述掺杂阱为第二导电类型；步骤二
、
在所述栅极多晶硅层
、
所述栅氧化层上形成金属硅化物阻挡层；步骤三
、
在所述金属硅化物阻挡层上形成光刻胶层，光刻打开光刻胶层使得除栅极多晶硅层上方外的所述金属硅化物阻挡层裸露，刻蚀去除裸露的所述金属硅化物阻挡层及其下方的所述栅氧化层，使得其下方的所述衬底裸露，以定义出接触孔；步骤四
、
在所述接触孔的底部形...

【专利技术属性】
技术研发人员：许洁，王力，张鹏，潘嘉，杨继业，张瑞祥，解金珠，
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：