IGBT器件背面工艺方法及IGBT器件技术

本发明专利技术提供了IGBT器件背面工艺方法及IGBT器件。该方法包括：在形成背面金属层之前，利用含有氨水和双氧水的清洗液对IGBT器件的背面进行清洗的步骤。通过该清洗步骤可以有效去除前面工序引入的有机粘污和颗粒，大大降低了背面金属脱落的几率，且增加该清洗步骤后，IGBT饱和电压均匀性也明显改善。

【技术实现步骤摘要】
IGBT器件背面工艺方法及IGBT器件
本专利技术涉及半导体
，具体的，涉及IGBT器件背面工艺方法及IGBT器件。
技术介绍
目前，随着新能源汽车的高速发展，IGBT和FRD等功率半导体器件的需求也越来越大。功率半导体器件与IC类产品的一个显著区别就是芯片背面作为一个电极使用，因此在功率半导体器件晶圆加工过程中就需要比较复杂的背面工艺过程。在整个背面工艺过程中，一个常见的问题就是背面金属脱落，而且一般要到封装过程的划片工艺后才能被发现。从背面金属蒸镀工艺到划片工艺一般有1周以上的时间，一旦发生批次性异常，受影响的晶圆多达几百甚至上千片，严重影响IGBT模块的生产并造成巨大浪费。背面金属脱落按照发生严重程度分为片状和点状。片状背面金属脱落发生时，芯片背面金属整片脱落，导致无法进行焊接；点状金属脱落发生时，芯片背面出现微小面积的金属脱落，不影响焊接，但是根据实际验证发现，存在点状背面金属脱落的芯片焊接成模块后，在同样的温升情况下，电流输出能力小约40A。因此解决背面金属脱落从降低成本和提高可靠性两个方面都非常重要。然而，目前关于背面金属脱落的相关研究仍有待深入。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。本专利技术是基于专利技术人的以下发现而完成的：专利技术人经过大量研究发现，IGBT器件背面金属脱落发生在硅与背面金属层之间，其脱落的原因是背面金属和Si之间结合强度不足，究其根本原因主要和Si界面状态有关，硅界面出现有机粘污或者颗粒会使背面金属和Si之间无法形成良好接触以致结合强度不足从而导致背面金属在后续划片过程中脱落。基于上述发现，专利技术人提出了明确的解决方案：即在形成背面金属之前保持Si界面的清洁并保证形成背面金属的过程不引入新的污染源，可以有效降低Si和金属脱落的风险。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种有效降低背面金属脱落几率的IGBT器件背面工艺。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种IGBT器件背面工艺方法。根据本专利技术的实施例，在形成背面金属层之前，利用含有氨水和双氧水的清洗液对IGBT器件的背面进行清洗。专利技术人惊喜地发现，通过该清洗步骤可以有效去除前面工序引入的有机粘污和颗粒，大大降低了背面金属脱落的几率，且增加该清洗步骤后，IGBT饱和电压均匀性也明显改善。在本专利技术的另一方面，本专利技术提供了一种IGBT器件。根据本专利技术的实施例，该IGBT器件是利用前面所述的工艺方法制备的。本领域技术人员可以理解，前面所述的IGBT器件背面工艺方法的全部特征和优点均适用于该IGBT器件，在此不再一一赘述。附图说明图1显示了根据本专利技术实施例的IGBT器件背面工艺方法的流程示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。在本专利技术的一个方面，本专利技术提供了一种IGBT器件背面工艺方法。根据本专利技术的实施例，在形成背面金属层之前，利用含有氨水和双氧水的清洗液对IGBT器件的背面进行清洗。专利技术人惊喜地发现，通过该清洗步骤可以有效去除前面工序引入的有机粘污和颗粒，大大降低了背面金属脱落的几率，且增加该清洗步骤后，IGBT饱和电压均匀性也明显改善。根据本专利技术的实施例，可以根据晶圆背面可能形成的有机粘污、颗粒的具体种类和含量等调节氨水和双氧水的用量。在本专利技术的一些实施例中，含有氨水和双氧水的清洗液可以为体积比为(1-3)：(1-3)：(2-8)的氨水、双氧水和水的混合液。在本专利技术的一个具体示例中，含有氨水和双氧水的清洗液可以为体积比为1：1：5的氨水、双氧水和水的混合液。由此，可以快速、高效的去除晶圆背面的有机粘污和颗粒等污染物，清洗效果理想，使得后续形成的背面金属层与硅衬底结合力强，不易脱落，且获得的IGBT饱和电压均匀性好。根据本专利技术的实施例，可以采用的氨水和双氧水的浓度可以根据清洗需要灵活选择。在本专利技术的一些实施例中，采用的氨水的体积浓度可以为28-30％，双氧水的体积浓度可以为30-32％。由此，能够进一步提高清洗效果，降低背面金属脱落的几率，提高IGBT器件的饱和电压均匀性。根据本专利技术的实施例，上述清洗步骤是在22-30摄氏度下进行的。在该温度条件下进行清洗，条件温和，易于实现，不会对IGBT器件的功能产生负面影响，能够进一步提高清洗效果，有利于降低背面金属脱落的几率，提高IGBT器件的饱和电压均匀性。同时该温度范围不需要加热或制冷措施，节省能耗，经济性好。根据本专利技术的实施例，上述清洗进行的时间可以根据实际清洗状况灵活调整。在本专利技术的一些实施例中，上述清洗步骤进行的时间可以为8-10分钟。在该时间范围内能够保证达到理想的清洗效果，不会因时间过短而清洗不彻底，也不会因时间过长而浪费时间、精力。根据本专利技术的实施例，参照图1，上述IGBT背面工艺方法可以包括以下步骤：(1)提供正面工艺完成的IGBT晶圆。根据本专利技术的实施例，该步骤中提供的IGBT晶圆可以为本领域任何已知的IGBT晶圆，其制备工艺可以为本领域任何已知的工艺方法，本领域技术人员可以根据需要进行选择。(2)对IGBT晶圆进行厚度减薄。根据本专利技术的实施例，将衬底厚度减薄，可以降低器件导通电阻，降低器件工作时的发热量，提供产品性能和可靠性。在本专利技术的一些实施例中，可以通过以下步骤进行厚度减薄：(2-1)在IGBT晶圆正面贴膜；(2-2)对步骤(2-1)中得到的IGBT晶圆的背面进行研磨；以及(2-3)对步骤(2-2)中得到的IGBT晶圆的背面进行腐蚀。在IGBT晶圆正面贴膜可以有效保护正面图形不再后续研磨过程中受到损坏。根据本专利技术的实施例，贴膜的具体种类不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，只要能够实现上述功能，可以为本领域任何已知的薄膜。例如，在本专利技术的一些实施例中，可以采用的包括但不限于蓝膜、UV膜等。由此，操作方便，成本较低，且效果较佳。研磨的主要目的是将衬底厚度减薄，研磨后厚度一般为50-300微米，不过本领域技术人员可以理解，研磨后的厚度可以根据不同产品进行相应调整。对IGBT晶圆的背面进行腐蚀的目的是用化学的方法消除产品研磨产生的应力和硅颗粒残留，一般腐蚀厚度范围为0.5～20微米。经过上述步骤处理后，晶圆具有合适的厚度和表面状态，器件导通电阻和工作时的发热量较低，产品性能和可靠性较佳。(3)对步骤(2)得到的IGBT晶圆进行背面离子注入。在该步骤中，可以本领域任何已知的注入方法和设备进行离子注入，本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本专利技术的一些实施例中，可以使用离子注入机台，在晶圆背面形成P型结构，掺杂离子一般为硼，注入剂量范围可以为1E11～1E13。由此，能够实现良好的使用性能。(4)对步骤(3)得到的IGBT晶圆进行注入离子激活。由此能够有效将注入的离子激活，实现较好的使用性能。根据本专利技术的实施例，将注入离子进行激活的方式不受特别限制，本领域技术人员可以根据需要进行选择。在本专利技术的一些实施例中，可以通过高温激活、快速退火、激光退火等方式将注入离子激活，该工艺主要使注入离子进行激活，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种IGBT器件背面工艺方法，其特征在于，在形成背面金属层之前，利用含有氨水和双氧水的清洗液对IGBT器件的背面进行清洗。

【技术特征摘要】
1.一种IGBT器件背面工艺方法，其特征在于，在形成背面金属层之前，利用含有氨水和双氧水的清洗液对IGBT器件的背面进行清洗。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含有氨水和双氧水的清洗液为体积比为(1-3)：(1-3)：(2-8)的氨水、双氧水和水的混合液。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氨水的体积浓度为28-30％，双氧水的体积浓度为30-32％。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗是在22-30摄氏度下进行的。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述清洗的时间为8-10分钟。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，包括：(1)提供正面工艺完成的IGBT晶圆；(2)对所述IGBT晶圆进行厚度减薄；(3)对步骤(2)得到的IGBT晶圆进行背面离子注入；(4)对步骤(3)得到的IGBT晶圆进行注入离子激活；(5)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永辉，陈湛，王艳春，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44