[發(fā)明專利]一種低壓IGBT器件的制備方法

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• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN113053746A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚堯;羅海輝;肖強;羅湘;何逸濤;丁杰;劉葳;劉武平;馮宇;卜毅
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲中車時代半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/331
• 分類號: H01L21/331;H01L21/263;H01L29/739
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;康志梅

本發(fā)明公開了一種低壓IGBT器件的制備方法，包括如下步驟：S1.在晶圓的正面完成IGBT正面結(jié)構(gòu)；S2.將步驟S1得到的晶圓的背面減薄至第一厚度；S3.在所述步驟S2得到的晶圓的背面形成緩沖層；S4.將步驟S3得到的晶圓的背面減薄至最終厚度；S5.在步驟S4得到的晶圓的背面形成陽極層，在陽極層上沉積金屬，形成集電極。本發(fā)明在較厚片厚下進行高溫過程可避免產(chǎn)生過大翹曲而帶來碎片風(fēng)險，降低碎片率；且從背面進行質(zhì)子注入可以避免對IGBT的正面結(jié)構(gòu)造成損傷，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低壓IGBT器件的制備方法，屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由MOSFET和雙極型晶體管復(fù)合而成的一種器件，其輸入極為MOSFET，輸出極為PNP晶體管。因此，可以把IGBT看作是MOS輸入的達林頓管。IGBT既具有MOSFET器件電壓驅(qū)動、高耐壓且驅(qū)動簡單、開關(guān)速度快的優(yōu)點，同時又具有雙極型器件電流能力強、且導(dǎo)通壓降低的優(yōu)點，因而在現(xiàn)代電力電子技術(shù)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

IGBT的制備包括襯底的形成，正面工藝和背面工藝。在IGBT制備工藝中，首先通過正面工藝形成正面的PN結(jié)、柵電極和發(fā)射極圖形，然后是背面的研磨和腐蝕、并形成背面緩沖層、陽極層和集電極。依照器件的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用的電壓等級的不同，最終減薄之后的Si襯底厚度也各不相同。

常規(guī)低壓IGBT通常在背面減薄后，通過背面質(zhì)子注入及爐管退火來激活質(zhì)子，形成IGBT的緩沖層/場截止層/軟穿通層結(jié)構(gòu)。由于低壓IGBT片厚較薄，750V IGBT厚度通常為60-90μm。如此薄的片厚在高溫過程中極易產(chǎn)生翹曲，并大幅增加接下來工藝步驟中的碎片風(fēng)險。

在減薄前，從正面通過高能質(zhì)子注入及熱過程可形成緩沖層/場截止層/軟穿通層，可避免薄片經(jīng)歷過多熱過程，從而降低碎片率。但正面注入會對IGBT正面結(jié)構(gòu)造成注入損傷，且沒有足夠的熱預(yù)算對損傷進行修復(fù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種低壓IGBT器件的制備方法，在完成IGBT正面工藝后，對晶圓進行第一次減薄至一個設(shè)定的片厚。然后進行背面高能質(zhì)子注入以及爐管退火，形成背面緩沖層/場截止層/軟穿通層。之后再進行第二次背面減薄至最終片厚。接著完成低熱預(yù)算陽極工藝以及金屬沉積等工藝。在較厚片厚下進行高溫過程可避免產(chǎn)生過大翹曲而帶來碎片風(fēng)險，降低碎片率；且從背面進行質(zhì)子注入可以避免對IGBT的正面結(jié)構(gòu)造成損傷，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種低壓IGBT器件的制備方法，包括如下步驟：

S1.在晶圓的正面完成IGBT正面結(jié)構(gòu)；

S2.將步驟S1得到的晶圓的背面減薄至第一厚度；

S3.在所述步驟S2得到的晶圓的背面形成緩沖層；

S4.將步驟S3得到的晶圓的背面減薄至最終厚度；

S5.在步驟S4得到的晶圓的背面形成陽極層，在陽極層上沉積金屬，形成集電極。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述晶圓可以是任意種類的晶圓，例如N或P型晶圓。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述步驟S1包括：在硅晶圓的正面進行一系列工藝IGBT工藝，一般包括：形成N阱、P阱，刻蝕溝槽，形成柵氧，沉積多晶硅并回刻形成柵極，N+源區(qū)注入，介質(zhì)層沉積，發(fā)射極接觸孔刻蝕，沉積金屬形成發(fā)射極。

根據(jù)本發(fā)明的具體實施方式，所述步驟S1包括如下步驟：

在晶圓基片上表面形成第一氧化層；

將N型雜質(zhì)注入到所述晶圓基片中，并使其擴散第一結(jié)深形成N阱；