功率MOS晶体管中接触孔隔离层的制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种功率MOS晶体管中接触孔隔离层的制备方法。
背景技术
在半导体集成电路中，典型的功率MOS晶体管接触孔隔离层的结构有两种，图1所示为一种，另一种如图2所示。功率MOS晶体管中接触孔隔离层结构与形貌对器件性能至关重要，它不但在工艺上影响后续金属填充，而且在电性能上也影响工作特性，再者对后道的封装也有很大影响。好的接触孔结构与形貌决定了好的器件性能。图1和图2为传统的两种接触孔隔离层结构与形貌。当器件内有深槽接触孔与高台阶同时存在时，这两种传统工艺都不能完全满足工艺要求：
如图1所示的结构，当MOS管有深槽接触孔并且其特征尺寸较小时，为了保证金属能很好的填充，传统方法通常为用1500埃的未掺杂玻璃加上4200埃左右的硼磷玻璃(简称：BPSG)再加上钨塞来解决的。但是当器件中同时存在高台阶时，4200埃厚的BPSG(含硼量为7.1％(摩尔百分比)，磷含量为4.8％(摩尔百分比))回流后并不能使台阶梯度变缓，故在台阶间造成了钨残留。为解决这种缺陷，通常用图2中所示的方法。
为了解决台阶间钨残留问题，传统上用加厚BPSG层并提高其硼磷含量以得到好的回流效果来使得高台阶变平缓，这样就避免了钨残留。但是这种方法又引入两个新问题：
(1)台阶侧边的隔离层太薄，很容易造成漏电；
(2)深槽接触孔收口，形成瓶口状，不利于金属填充。
可见上述两种传统工艺都不能完全解决具有深槽接触孔与高台阶同时存在所带来的工艺问题。
【发明内容】
本发明要解决的技术问题是提供一种功率MOS晶体管中接触孔的制备方法，其能改善同时存在高台阶和深沟槽的情况下接触孔的隔离层和接触孔的形貌。
为解决上述技术问题，本发明的功率MOS晶体管中接触孔隔离层的制备方法，在功率MOS晶体管的源区形成之后，包括如下步骤：
1)淀积一层厚度在2500-4000埃之间的未掺杂玻璃；
2)接着淀积硼磷玻璃，之后进行热处理使所述硼磷玻璃回流，再回刻所述硼磷玻璃至预定厚度；
3)利用光刻工艺在所述硼磷玻璃上定义出接触孔的位置；
4)湿法刻蚀所述接触孔位置处的硼磷玻璃；
5)干法刻蚀硼磷玻璃、未掺杂玻璃以及预定厚度的硅衬底，形成接触孔。
本发明的功率MOS晶体管中接触孔的制备方法，用于在高台阶和深槽同时存在下的功率MOS晶体管中，其利用隔离层未掺杂的玻璃(USG)回流不变形原理，增加其厚度来解决高台阶边角处隔离层较薄问题；利用隔离层硼磷玻璃(BPSG)回流后的平坦性与其厚度以及硼磷含量有关原理，增厚并提高硼磷含量，回流后使高台阶平坦化较好，解决高台阶间钨回刻残留问题；利用硼磷玻璃二次回流后形貌与其厚度有关原理，第一次回流后回刻到一定厚度并加上湿法刻蚀，来解决深槽接触孔瓶口效应问题，第二次回流可使接触孔开口圆滑，利于后续的金属填充。
【附图说明】
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为一种现有方法制备的功率MOS晶体管的结构示意图；
图2为另一种现有方法制备的功率MOS晶体管的结构示意图；
图3为采用本发明的方法制备的功率MOS晶体管的结构示意图；
图4为实施本发明的制备方法中光刻定义接触孔位置后的结构示意图；
图5为实施本发明的制备方法中湿法刻蚀硼磷玻璃后的结构示意图；
图6为实施本发明的制备方法中刻蚀接触孔后的结构示意图；
图7为本发明的制备方法流程示意图。
【具体实施方式】
通过采用本发明的功率MOS晶体管中接触孔隔离层的制备方法，在相同的外部条件下，不仅在工艺上解决隔离层以及金属填充问题，而且可以使得器件工作特性显著提高。
本发明的功率MOS晶体管中接触孔隔离层的制备方法，在功率MOS晶体管的源区形成之后，包括如下步骤(见图7)：
1)淀积一层厚度在2500-4000埃之间的未掺杂的玻璃，淀积可采用常压化学气相淀积法进行；
2)接着淀积硼磷玻璃(厚度可为9000埃，比原有方法要厚)，之后进行热处理使所述硼磷玻璃回流，再回刻所述硼磷玻璃至预定厚度(在一具体实施例中可为1500-3000埃之间)，淀积硼磷玻璃可采用等离子体化学气相淀积(PECVD)，热处理的温度可为900-1000度之间，时间约为20-40分钟，回刻可采用湿法刻蚀；其中硼磷玻璃中硼的含量可为9.8％(摩尔百分比)，磷的含量可为5.4％(摩尔百分比)，增加硼和磷的含量可提高硼磷玻璃的回流性能。
3)利用光刻工艺(包括涂光刻胶，曝光和显影等)，在所述硼磷玻璃上定义出接触孔的位置(见图4)；
4)湿法刻蚀掉所述接触孔位置处的硼磷玻璃(湿法刻蚀硼磷玻璃的厚度可为1000-2000埃之间)，可全部刻完，也可留一些，因湿法刻蚀的各向同性，湿法刻蚀之后地形貌如图5所示；
5)刻蚀剩余的硼磷玻璃、未掺杂的玻璃以及预定厚度的硅衬底，形成深槽型的接触孔(见图6)，该刻蚀过程通常采用干法刻蚀。
后续工艺与传统功率MOS晶体管器件制成工艺完全一致。在本发明的制备方法中，刻蚀完接触孔后，还可增加硼磷玻璃的第二次回流处理过程，使接触孔开口更圆滑，利于后续的金属填充。
采用本发明的制备方法的具体实施中，具体的主要工艺条件为：未掺杂玻璃2500-4000埃，硼磷玻璃(其中硼9.8％(摩尔百分比)，磷5.4％(摩尔百分比))9000埃，回刻到1500-3000埃左右，湿法刻蚀接触孔位置处的硼磷玻璃1500埃。在用扫描电镜观察上述样品，发现器件中的高台阶消失；台阶侧边的隔离层足够厚；深槽接触孔上的瓶口状消失，形貌良好。