[發明專利]以貼片方式制造場終止型IGBT器件的方法

無效

• 申請號: 201110394436.X
• 申請日: 2011-12-02
• 公開（公告）號: CN103137474A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 顏樹范;張朝陽;李江華;房寶青;華光平
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種IGBT(Insulated?Gate?Bipolar?Transistor，絕緣柵雙極晶體管)器件的制造方法。

背景技術

IGBT器件由一個MOS晶體管和一個PNP雙極晶體管組成，也可看作是由一個VDMOS(Vertical?double?diffused?MOSFET，垂直雙擴散MOS晶體管)和一個二極管組成。

請參閱圖1，這是一種場終止型(Field?stop)IGBT器件的結構示意圖。硅片背面為金屬層14作為集電極，其上方具有p型重摻雜集電區4，再往上為n型重摻雜場阻斷區3，再往上為n型中低摻雜區1。在n型中低摻雜區1中具有p阱7。在p阱7中具有n型重摻雜源區8和p型重摻雜接觸區11。在n型中低摻雜區1之上具有柵氧化層5、層間介質9和接觸孔電極10。其中柵氧化層5的兩端在n型重摻雜源區8之上，接觸孔電極10在p型重摻雜接觸區11之上。柵氧化層5之上為多晶硅柵極6。層間介質9之上為金屬層12作為發射極，其與接觸孔電極10相連。

對于這種場終止型IGBT器件，目前的制造方法如圖2所示。

第1步，在n型中低摻雜的硅片1上制造硅片正面的結構，直至進行到淀積層間介質(ILD)這一步。所述硅片正面的結構包括離子注入形成的p阱7、n型重摻雜源區8、p型重摻雜接觸區11，淀積層間介質9等。

第2步，將n型中低摻雜的硅片1從背面減薄，一般剩余70μm左右。

第3步，在硅片1的背面以離子注入和退火工藝形成n型重摻雜場阻斷區3和p型重摻雜集電區4。

第4步，在硅片正面淀積金屬作為發射極12，在硅片背面淀積金屬作為集電極14。

之所以采用上述步驟，是因為硅片背面的阻斷區3必須注入雜質并進行高溫退火以激活雜質。而硅片正面的金屬層即發射極12無法承受退火工藝的高溫，因此硅片正面淀積金屬必須放到硅片背面形成阻斷區3之后進行。

上述方法在第2步后，整個硅片的厚度就降到70μm以下，這稱為極薄片。對極薄片的后續處理包括金屬淀積、光刻、干法刻蝕、離子注入、退火等步驟。

半導體制造廠商的通用設備都是用于處理標準厚度(一般為725μm)的硅片的，處理極薄片有較大的硅片破碎的風險。而重新購買可處理極薄片的設備，又會較大地增加成本并影響整體產能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種制造場終止型IGBT器件的新方法，該方法可以在安全和低風險的前提下制造場終止型IGBT器件。

為解決上述技術問題，本發明以貼片方式制造場終止型IGBT器件的方法為：

第1步，選擇區熔單晶硅的第一硅襯底和第二硅襯底，減薄第一硅襯底的厚度，在第二硅襯底的正面以離子注入和退火工藝形成n型重摻雜場阻斷區；

第2步，將第一硅襯底的背面和第二硅襯底的正面以鍵合工藝形成為一體；

第3步，在第一硅襯底的正面制造IGBT器件的正面結構，直至淀積正面金屬作為發射極；

第4步，將第二硅襯底從背面減薄，然后淀積背面金屬作為集電極。

本發明以貼片方式制造IGBT器件的方法，無需進行厚度在70μm以下的極薄片的生產工藝，從而有效減少薄片工藝的碎片幾率，并節約了購買新機臺設備的巨大成本。

附圖說明

圖1是場終止型IGBT器件的結構示意圖；

圖2是現有的一種制造場終止型IGBT器件的方法的示意圖；

圖3、圖4分別是本發明制造場終止型IGBT器件的方法的兩個實施例的示意圖。

圖中附圖標記說明：

1為n型中低摻雜區；3為n型重摻雜阻斷區；4為p型重摻雜集電區；5為柵氧化層；6為多晶硅柵極；7為p阱；8為n型重摻雜源區；9為層間介質；10為接觸孔電極；11為p型重摻雜接觸區；12為發射極；14為集電極；10為第一硅襯底；40為第二硅襯底。

具體實施方式

請參閱圖3，這是本發明以貼片方式制造場終止型IGBT器件的方法的第一實施例，其包括如下步驟：

第1步，選擇第一硅襯底10和第二硅襯底40，它們均為區熔單晶硅(FZ-Si)。所述第一硅襯底10優選為n型中低摻雜，摻雜濃度為1×10¹¹～1×10¹⁴原子每立方厘米，但也可以是無摻雜、p型摻雜等。所述第二硅襯底40優選為p型重摻雜，摻雜濃度為1×10¹⁶～1×10¹⁹原子每立方厘米，但也可以是無摻雜、n型摻雜等。