一种半导体器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种半导体器件及其制作方法，该半导体制作方法包括：提供第一衬底；在所述第一衬底的表面形成第一阱区；在所述第一阱区中形成第二阱区；提供第二衬底，所述第二衬底导电类型与所述第一衬底导电类型相同；在所述第二衬底的表面形成第三阱区；将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合。该方法采取背面直接键合的方式，形成高压逆阻IGBT，所形成的器件能够实现高压反向耐压，且制作工艺与传统IGBT制造工艺兼容，工艺简单，可实施性强，克服了现有技术中高压逆阻IGBT制作困难、成本高昂等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体制造
，具体涉及一种半导体器件及其制作方法。
技术介绍
双向阻断能力的半导体器件，以IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor)又称作绝缘栅双极型晶体管为主要代表。逆阻型IGBT(ReverseBlockingIGBT,RB-IGBT)是在传统穿通型IGBT基础上演化而来的一种新型的IGBT器件，和传统的IGBT相比，逆阻型IGBT具有反向阻断能力，正、反向均可承受电压，被广泛应用于矩阵变换器、中点箝位拓扑和T型变换器中。附图1为常见的RB-IGBT结构，现有的RB-IGBT的制作过程为(以附图1RB-IGBT为例)：在P型衬底1上外延一定厚度的N-外延层2作为N-漂移区；在该N-漂移区上形成P-阱区3和n+源区4；在该N-漂移区上通过扩散形成终端结构，所述终端结构包括n+截止环6，p+场限环5和P+隔离沟槽8；在该RB-IGBT的正面和背面分别形成正面电极7和背面电极(背面电极图中未画出)。目前常用的制造逆阻型IGBT终端的技术为扩散隔离、沟槽隔离、V型凹槽隔离和混合隔离等，现有的逆阻型IGBT的制作方法中，实现高反向耐压较为困难，而且会造成成本的激增、产品性能的降低。以扩散隔离和沟槽隔离为例，扩散隔离采用硼的深扩散，扩散从正面一直扩散到预定的深度(通常贯穿整个芯片厚度)；沟槽隔离利用沟槽刻蚀形成沟槽，然后以较小的倾斜角进行硼离子注入。但是对于扩散隔离来说，其扩散的深度和时间的平方根呈正比，因此需要很大的热预算(200um深度需扩散约1周)，对于高压器件是不现实的，并且由于横向扩散增加了芯片的尺寸，会造成芯片面积的浪费。沟槽隔离要实现高深宽比刻蚀和侧墙离子注入难度都很大；而且随着电压等级的提升，n漂移区变得越来越厚，工艺难度加大。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种半导体器件及其制作方法，以克服现有技术双向阻断能力的半导体器件中的上述缺陷。本专利技术提供一种半导体器件的制作方法，包括：提供第一衬底；在所述第一衬底的表面形成第一阱区；在所述第一阱区中形成第二阱区；提供第二衬底，所述第二衬底导电类型与所述第一衬底导电类型相同；在所述第二衬底的表面形成第三阱区；将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合。可选地，将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合包括：分别对所述第一衬底和所述第二衬底进行表面清洁处理；在室温下对所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行预键合；在小于1000℃的温度条件下对经过预键合的所述第一衬底和所述第二衬底继续进行键合。可选地，在300℃～450℃温度条件下对经过预键合的所述第一衬底和所述第二衬底继续进行键合。可选地，将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合包括：分别对所述第一衬底和所述第二衬底进行表面进行亲水性预处理；在室温下对所述第一衬底和所述第二衬底进行键合；然后对键合后的所述第一衬底和所述第二衬底在1000℃高温下进行退火。可选地，还包括：在所述第一衬底的非键合表面沉积金属层，并对所述金属层进行图形化，形成第一衬底表面电极；在所述第二衬底的非键合表面沉积金属层，并对所述金属层进行图形化，形成第二衬底电极。可选地，所述方法还包括：在所述第一衬底的表面形成终端；在所述第二衬底的表面形成终端。可选地，在所述第一衬底的表面形成终端包括：从所述第一衬底的与所述阱在一侧的表面对所述第一衬底进行离子注入或掺杂，以在所述第一衬底的表面形成与所述第一衬底导电类型相反的多个掺杂区；在所述第二衬底的表面形成终端包括：从所述第二衬底的与所述阱在一侧的表面对所述第二衬底进行离子注入或掺杂，以在所述第二衬底的表面形成与所述第二衬底导电类型相反的多个掺杂区。可选地，在所述第一衬底的表面形成终端还包括：从所述第一衬底的与所述阱在一侧的表面对所述第一衬底进行离子注入或掺杂，以在所述第一衬底的表面形成与所述第一衬底导电类型相同的多个掺杂区；在所述第二衬底的表面形成终端包括：从所述第二衬底的与所述阱在一侧的表面对所述第二衬底进行离子注入或掺杂，以在所述第二衬底的表面形成与所述第二衬底导电类型相同的多个掺杂区。本专利技术还提供一种半导体器件，包括：漂移区，所述漂移区由第一衬底和第二衬底直接键合形成；第一阱区，所述第一阱区至少为两个，所述第一阱区形成在所述漂移区内靠近所述第一衬底表面一侧；第二阱区，所述第二阱区形成在所述第一阱区内，与所述第一阱区导电类型相反；第三阱区，所述第三阱区形成在所述漂移区内靠近所述第二衬底表面一侧。可选地，还包括：正面终端结构，所述正面终端结构形成在所述漂移区形成有所述第一阱区的表面；背面终端结构，所述背面终端结构形成在所述漂移区形成有所述第三阱区的表面。本专利技术提供的逆阻型元胞结构将传统IGBT与传统快恢复二极管(FastRecoveryDiode，FRD)采取背面直接键合的方式，形成高压逆阻IGBT，所形成的器件能够实现高压反向耐压，且制作工艺与传统IGBT制造工艺兼容，工艺简单，可实施性强，克服了现有技术中高压逆阻IGBT制作困难、成本高昂等问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中RB-IGBT的结构示意图；图2为RB-IGBT耐压电场分布图；图3为本申请实施例提供的半导体器件的制造方法流程示意图；图4为本申请实施例提供的半导体器件的结构示意图；图5为本申请又一实施例提供的半导体器件的结构示意图；。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。正如
技术介绍
部分所述，现有技术中比较难形成高压RB-IGBT。专利技术人研究发现，在RB-IGBT正反向耐压下，均呈现三角形电场，如附图2所示，附图2示意出了RB-IGBT的双向耐压电场分布示意图。其中，Y轴是漂移区的横向宽度，X轴是耐压电场强度，三角形的斜线表示N-阱区的掺杂浓度；其中实线三角形是反向耐压时的RB-IGBT耐压电场分布图，虚线三角形是正向耐压时RB-IGBT的耐压电场分布图，Y轴的指向是从pn结处向漂移区延伸，因此，对于正向耐压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底；在所述第一衬底的表面形成第一阱区；在所述第一阱区中形成第二阱区；提供第二衬底，所述第二衬底导电类型与所述第一衬底导电类型相同；在所述第二衬底的表面形成第三阱区；将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：提供第一衬底；在所述第一衬底的表面形成第一阱区；在所述第一阱区中形成第二阱区；提供第二衬底，所述第二衬底导电类型与所述第一衬底导电类型相同；在所述第二衬底的表面形成第三阱区；将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合包括：分别对所述第一衬底和所述第二衬底进行表面清洁处理；在室温下对所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行预键合；在小于1000℃的温度条件下对经过预键合的所述第一衬底和所述第二衬底继续进行键合。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在300℃～450℃温度条件下对经过预键合的所述第一衬底和所述第二衬底继续进行键合。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，将所述第一衬底未形成阱的表面和所述第二衬底未形成阱的表面进行键合包括：分别对所述第一衬底和所述第二衬底进行表面进行亲水性预处理；在室温下对所述第一衬底和所述第二衬底进行键合；然后对键合后的所述第一衬底和所述第二衬底在1000℃高温下进行退火。5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，还包括：在所述第一衬底的非键合表面沉积金属层，并对所述金属层进行图形化，形成第一衬底表面电极；在所述第二衬底的非键合表面沉积金属层，并对所述金属层进行图形化，形成第二衬底电极。6.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述第一衬底的表面...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘江，金锐，崔磊，王耀华，高明超，赵哿，吴鹏飞，张璧君，温家良，潘艳，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院有限公司，国家电网有限公司，国网河北省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11