一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品，该方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；或者不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。本申请通过结合背面研磨、背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本。

A method and product for reducing the back of the silicon carbide power chip and preparing the ohm contact

The invention discloses a method for preparing silicon carbide power chip backside ohmic contact thinning and the preparation and the product, the method is: assume that the original design requires thinning out the target for A, the diamond wheel grinding thinning out the thickness of C, and then the deep etched hole array of evenly spaced in the back etching holes the depth is about B; A = B+C; the preparation of ohmic contact in backside thinning and deep etching, the method is as follows: first, on the back of high concentration of ion implantation, followed by UV laser annealing activation activated by ion implantation, re evaporation or sputtering metal forming ohmic contact; or do bsii alloy, direct evaporation or sputtering a layer of metal Ni or Ni and other metal, and metal and on the back of the SiC direct ohmic contact through RTA or UV laser annealing. This application can reduce the consumption of diamond grinding wheel by combining back grinding, deep hole etching on the back and RTA or UV laser annealing process, and reduce the process cost.

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品
本专利技术涉及半导体器件
，具体涉及一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品。
技术介绍
SiC作为近十几年来迅速发展的宽禁带半导体材料，与其它半导体材料，比如Si，GaN及GaAs相比，SiC材料具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率、高功率密度等优点。SiC可以热氧化生成二氧化硅，使得SiCMOSFET及SBD等功率器件和电路的实现成为可能。自20世纪90年代以来，SiCMOSFET和SBD等功率器件已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。在SiC功率SBD及功率MOSFET器件中，衬底部分的电阻是整个器件导通阻抗中比重较大的一部分，特别是对于900V以下耐压的器件，衬底部分的电阻可达整个器件导通阻抗的20％以上。降低衬底部分电阻对于降低器件导通电阻，对优化芯片面积，降低器件成本，减小器件功率损耗有极其重要的意义。现有的主流技术是在正面器件工艺完成之后贴膜保护，然后使用DISCO，冈本等厂家的金刚石砂轮的减薄机对SiC晶圆衬底进行背面研磨减薄，需要将350um的SiC晶圆减薄到150um甚至更薄，能使衬底部分的电阻降低60％以上，同时降低了芯片的热阻，增强器件的高温可靠性。然而，由于SiC晶圆硬度和化学稳定性极高，使用金刚石砂轮减薄200um的SiC衬底层砂轮消耗成本高昂。同时，减薄到150um以下时，SiC晶圆的应力和损伤较高，wafer的Bow很大，工艺的可靠性和成品率降低，进一步减薄难度很大。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，该方法通过结合背面研磨、背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本。本专利技术的另一目的在于提供一种通过本专利技术的方法制备的产品。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，所述方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，表面注入浓度在5E18cm-3以上，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；或者不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。进一步，所述深孔阵列由ICP，RIE或激光烧孔刻蚀工艺制作。进一步，所述紫外激光退火的波长为200nm-400nm。一种通过碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法所获得的产品，所述产品的背面设置有均匀间隔的深孔阵列；所述深孔阵列的深孔中填充有金属Ni或Ni与其他金属的合金。进一步，所述深孔阵列中深孔的深度为1um-100um。进一步，所述深孔阵列中深孔的直径为5um-50um。进一步，所述深孔阵列中深孔的密度为50-16000个/cm2。本专利技术具有以下有益技术效果：本申请通过结合背面研磨、背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本；另一方面，传统的减薄方法在减薄到150um以后工艺难度增加，成品率下降，本专利技术所申请的新方案能继续有效降低衬底的导通电阻。附图说明图1为通过本专利技术的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法制备的产品的结构示意图。具体实施方式下面，参考附图，对本专利技术进行更全面的说明，附图中示出了本专利技术的示例性实施例。然而，本专利技术可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本专利技术全面和完整，并将本专利技术的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。如图1所示，本专利技术提供了一种低成本的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，该方法结合背面研磨,背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本；假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；深孔刻蚀可以采用RIE，ICP或者是激光刻蚀；本专利技术的工艺方案在完成背面减薄和深孔刻蚀后的欧姆接触及退火工艺可采用两种不同方式：一种是先背面高浓度离子注入，表面注入浓度达5E18cm-3以上，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；另外一种是不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。其中，紫外激光退火的波长为200nm-400nm。本专利技术还提供了一种通过碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法所获得的产品，该产品的背面设置有均匀间隔的深孔阵列5，该深孔阵列5位于芯片的SiC衬底4内，SiC衬底4的上方依次为SiC外延层3、芯片正面有源区2以及BP保护膜1，设置BP保护膜1的目的是为了在进行背面减薄退火等工艺时对芯片进行保护；SiC衬底4的下方为欧姆接触6以及被研磨减薄掉的部分7；深孔阵列5的深孔中填充有金属Ni或Ni与其他金属的合金；其他金属可以是Ti、Al、Ag、Au、Pt或Pd。深孔阵列5中深孔的深度为1um-100um，深孔阵列5中深孔的直径为5um-50um。深孔阵列5中深孔的密度为50-16000个/cm2。本申请通过在芯片背面设置均匀间隔的深孔阵列5可以在不研磨掉现有技术中所需厚度的情况下，依然可以达到降低衬底部分电阻的目的；例如，衬底片总厚度一般是350um，现有的方法如果要减薄到剩下150um，需要直接研磨掉200um，本申请的新方法只需要研磨150um，然后钻刻50um深的深孔阵列，然后在深孔中填充金属Ni或Ni与其他金属的合金即可，本申请不仅可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本；而且，传统的减薄方法在减薄到150um以后工艺难度增加，成品率下降，本专利技术所申请的新方案能继续有效降低衬底的导通电阻。上面所述只是为了说明本专利技术，应该理解为本专利技术并不局限于以上实施例，符合本专利技术思想的各种变通形式均在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，其特征在于，所述方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，表面注入浓度在5E18cm

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，其特征在于，所述方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，表面注入浓度在5E18cm-3以上，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；或者不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。2.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，其特征在于，所述深孔阵...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁俊，黄兴，倪炜江，张敬伟，李明山，牛喜平，徐妙玲，窦娟娟，耿伟，
申请(专利权)人：北京世纪金光半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11