[發明專利]一種逆導FS?IGBT的制備方法

在審

• 申請號: 201710599649.3
• 申請日: 2017-07-21
• 公開（公告）號: CN107180758A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發明（設計）人: 陳萬軍;劉亞偉;夏云;劉承芳;陶宏;劉杰;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L29/739
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙)51232
• 代理人: 孫一峰

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體的說是涉及一種逆導FS-IGBT的制備方法。

背景技術

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是一種兼具MOS場效應和雙極型晶體管復合的新型功率電力器件，它兼具MOSFET器件易于驅動、控制簡單、開關速度快的優點，又具有功率晶體管導通壓降低，通態電流大，損耗小的優點，在功率開關器件中日益扮演者越來越重要的角色。而該類功率器件在作為開關器件的使用的時候都會反向并聯一個續流二極管，因此在IGBT模塊化封裝中，常常會在IGBT芯片旁邊再放置一個續流二極管芯片，以滿足使用目的。隨著對IGBT工作原理的進一步研究以及工藝水平的不斷提高，人們發現可以將反向續流二極管集成在同一個IGBT芯片上，即制備IGBT時同時將反向續流二極管制備在同一硅片上，正向加電壓是作為IGBT使用，反向加電壓時作為續流二極管使用，將續流二極管和IGBT制備在一起的器件一般稱為反向導通絕緣柵雙極型晶體管(RC-IGBT),該方法可以節約50％的芯片面積，提高集成度，同時節省封裝費用，降低功耗。

但是對于中低壓FS-IGBT，其芯片厚度較薄，如1700V FS-IGBT器件在制備過程中需要將硅片減薄至200um以下，若將續流二極管和FS-IGBT集成在一起，即使使用專用的薄片工藝設備，在減薄后的晶圓背面制作背面結構也極易造成硅片碎片，成品率低，并且該工藝所用的晶圓尺寸將會受到限制，不利于該類芯片的產業化。

發明內容

本發明要解決的，就是針對上述中低壓逆導FS-IGBT制備中存在的問題，提出一種無需專用的薄片工藝設備，制備該類功率芯片的方法。

本發明的技術方案為：

如圖1所示，一種逆導FS-IGBT制備方法，包括以下步驟：

A.在一塊N型半導體硅片1上通過離子注入N型雜質并推結形成場截止層2，厚度約5um，注入劑量10¹²～10¹³個/cm2,退火溫度1150～1200℃，退火時間90～300分鐘。

B.在A步所形成的FS層上通過光刻刻蝕，間隔注入N型雜質與P型雜質，注入劑量為10¹²～10¹³個/cm2，退火溫度450℃，退火時間30～90分鐘使其在表面形成P型區3與N型區4交割的結構，推結深度約為1-2um。

C.在B步所形成的P型區與N型區交割的結構上淀積厚度約1um的二氧化硅層5。

D.另取一塊N型或P型硅片6，與C步形成二氧化硅層表面鍵合，使兩個硅片鍵合在一起，鍵合溫度300～1100℃，稱另取的硅片一側表面為背面，原硅片一側為正面。

E.翻轉硅片，減薄硅片至設計厚度，并在減薄后的表面上完成IGBT正面工藝：包括：形成柵氧化層7、多晶硅層8、P阱9、N+發射區10、BPSG層11及正面金屬層12。

F.翻轉硅片，減薄硅片背面至氧化層，使用濕法刻蝕完全去除背面氧化層，并對裸露出的P型區與N型區交割的結構進行適當減薄清洗，隨后淀積背面金屬層，形成集電極。

本發明制備方法的關鍵點在于，工藝第B步中,所形成的P型區與N型區交割的結構，是在FS層上通過離子注入并推結形成的，結深約為1-2um；工藝第b步中,為保證所形成的P型區與N型區與后續步驟中淀積的金屬層形成良好的歐姆接觸，其表面摻雜濃度約為1018～1019個/cm3；工藝第C步中，所形成的二氧化硅層應為淀積形成，不宜采用熱氧化工藝，以免侵蝕已經形成的P型區與N型區交割的結構；工藝第D步中，用以鍵合的重摻雜硅片的厚度，應根據實際工藝要求確定，以保證該硅片能在線上流通；

本發明的有益效果為，使用本發明的制備方法，芯片在制備過程中在較厚的硅片上進行，無需專用的薄片工藝設備，能有有效的避免芯片在制備過程中由于硅片過薄引起的硅片翹曲、碎片等問題，提高器件的良品率，加快該類產品的產業化進程。

附圖說明

圖1是實施例中本發明制備方法的工藝流程圖

圖2是實施例中本發明逆導FS-IGBT的結構圖

圖3是實施例本發明的工藝流程中一塊N型硅片示意圖

圖4是實施例本發明的工藝流程中在N型硅片上制作FS層的示意圖

圖5是實施例本發明的工藝流程中在FS層上制作P/N交隔區的示意圖

圖6是實施例本發明的工藝流程中在交隔區上淀積二氧化硅層的示意圖

圖7是實施例本發明的工藝流程中在二氧化硅層上完成兩硅片鍵合的結構圖