一种低压IGBT器件的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低压IGBT器件的制备方法，包括如下步骤：S1.在晶圆的正面完成IGBT正面结构；S2.将步骤S1得到的晶圆的背面减薄至第一厚度；S3.在所述步骤S2得到的晶圆的背面形成缓冲层；S4.将步骤S3得到的晶圆的背面减薄至最终厚度；S5.在步骤S4得到的晶圆的背面形成阳极层，在阳极层上沉积金属，形成集电极。本发明专利技术在较厚片厚下进行高温过程可避免产生过大翘曲而带来碎片风险，降低碎片率；且从背面进行质子注入可以避免对IGBT的正面结构造成损伤，从而提高产品质量。从而提高产品质量。从而提高产品质量。

【技术实现步骤摘要】
一种低压IGBT器件的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种低压IGBT器件的制备方法，属于半导体制造


技术介绍

[0002]绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由MOSFET和双极型晶体管复合而成的一种器件，其输入极为MOSFET，输出极为PNP晶体管。因此，可以把IGBT看作是MOS输入的达林顿管。IGBT既具有MOSFET器件电压驱动、高耐压且驱动简单、开关速度快的优点，同时又具有双极型器件电流能力强、且导通压降低的优点，因而在现代电力电子技术中得到了越来越广泛的应用。
[0003]IGBT的制备包括衬底的形成，正面工艺和背面工艺。在IGBT制备工艺中，首先通过正面工艺形成正面的PN结、栅电极和发射极图形，然后是背面的研磨和腐蚀、并形成背面缓冲层、阳极层和集电极。依照器件的结构和应用的电压等级的不同，最终减薄之后的Si衬底厚度也各不相同。
[0004]常规低压IGBT通常在背面减薄后，通过背面质子注入及炉管退火来激活质子，形成IGBT的缓冲层/场截止层/软穿通层结构。由于低压IGBT片厚较薄，750V IGBT厚度通常为60-90μm。如此薄的片厚在高温过程中极易产生翘曲，并大幅增加接下来工艺步骤中的碎片风险。
[0005]在减薄前，从正面通过高能质子注入及热过程可形成缓冲层/场截止层/软穿通层，可避免薄片经历过多热过程，从而降低碎片率。但正面注入会对IGBT正面结构造成注入损伤，且没有足够的热预算对损伤进行修复。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对现有技术的问题，提供一种低压IGBT器件的制备方法，在完成IGBT正面工艺后，对晶圆进行第一次减薄至一个设定的片厚。然后进行背面高能质子注入以及炉管退火，形成背面缓冲层/场截止层/软穿通层。之后再进行第二次背面减薄至最终片厚。接着完成低热预算阳极工艺以及金属沉积等工艺。在较厚片厚下进行高温过程可避免产生过大翘曲而带来碎片风险，降低碎片率；且从背面进行质子注入可以避免对IGBT的正面结构造成损伤，从而提高产品质量。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供一种低压IGBT器件的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1.在晶圆的正面完成IGBT正面结构；
[0009]S2.将步骤S1得到的晶圆的背面减薄至第一厚度；
[0010]S3.在所述步骤S2得到的晶圆的背面形成缓冲层；
[0011]S4.将步骤S3得到的晶圆的背面减薄至最终厚度；
[0012]S5.在步骤S4得到的晶圆的背面形成阳极层，在阳极层上沉积金属，形成集电极。
[0013]根据本专利技术的优选实施方式，所述晶圆可以是任意种类的晶圆，例如N或P型晶圆。
[0014]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S1包括：在硅晶圆的正面进行一系列工艺
IGBT工艺，一般包括：形成N阱、P阱，刻蚀沟槽，形成栅氧，沉积多晶硅并回刻形成栅极，N+源区注入，介质层沉积，发射极接触孔刻蚀，沉积金属形成发射极。
[0015]根据本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1包括如下步骤：
[0016]在晶圆基片上表面形成第一氧化层；
[0017]将N型杂质注入到所述晶圆基片中，并使其扩散第一结深形成N阱；
[0018]将P型杂质注入到所述N阱中，并使其扩散第二结深形成P阱；
[0019]在晶圆基片上形成有源沟槽和陪栅沟槽；
[0020]去除剩余的所述第一氧化层，并在所述P阱上表面、所述有源沟槽和所述虚栅沟槽内表面形成第二氧化层；
[0021]在所述有源沟槽和所述虚栅沟槽内填充多晶硅，形成沟槽栅极和沟槽陪栅；
[0022]对所述有源沟槽和所述陪栅沟槽内的多晶硅进行刻蚀，使得所述有源沟槽和所述陪栅沟槽内的多晶硅最高点低于所述晶圆基片上表面预设高度差；
[0023]在所述沟槽栅极之间的所述P阱上表面的第一预设位置注入N型杂质，形成第三结深的N+区，所述N+区与所述沟槽栅极接触；
[0024]在所述晶圆基片上表面以及所述沟槽栅极和沟槽陪栅上形成绝缘介质层；
[0025]刻蚀所述沟槽栅极之间的N+区上方的第二预设位置的绝缘介质层，形成发射极接触窗口；在晶圆表面沉积金属形成发射极。
[0026]根据本专利技术的优选实施方式，所述晶圆的直径为6英寸至12英寸；所述第一厚度＝IGBT器件的最终厚度+高能质子的注入深度之和-阳极深度。
[0027]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤S3包括：
[0028]对所述步骤S2得到的晶圆的背面进行高能质子注入及炉管退火处理，形成背面缓冲层。
[0029]根据本专利技术的优选实施方式，所述高能质子包括高能H质子。
[0030]根据本专利技术的优选实施方式，所述高能质子的注入深度由IGBT电压等级确定。一般来说，750V对应的深度为45-75μm，1200V对应的深度为80-120μm，1700V对应的深度为130-190μm。
[0031]根据本专利技术的优选实施方式，所述退火处理的工艺条件包括：温度350-450℃，时间10min-10h，例如在400℃处理1h。
[0032]由于第一次减薄后的厚度相对于于最终片厚较厚，炉管退火对晶圆翘曲造成的影响有限，因此可以改善晶圆的翘曲。
[0033]根据本专利技术的优选实施方式，步骤S5包括：
[0034]5A.在步骤S4得到的晶圆的背面进行低热预算阳极工艺，形成阳极层；
[0035]5B.在阳极层上沉积金属，形成集电极。
[0036]根据本专利技术的优选实施方式，所述步骤5A中包括：
[0037]在步骤S4得到的晶圆的背面进行阳极注入以及激光退火处理，形成阳极层。
[0038]根据本专利技术的优选实施方式，所述减薄工艺包括常规减薄工艺和/或Taiko减薄工艺。
[0039]根据本专利技术的优选实施方式，所述常规减薄工艺是指无taiko环的整面减薄。
[0040]根据本专利技术的另一个方面，提供了根据上述的方法制备得到的低压IGBT器件。
[0041]根据本专利技术的优选实施方式，所述低压IGBT器件为沟槽栅结构和/或平面栅结构。
[0042]根据本专利技术的优选实施方式，所述低压IGBT器件的电压等级小于3300V，厚度小于375μm。
[0043]根据本专利技术的另一个方面，提供了上述低压IGBT器件在在汽车、风电、光伏、工业传动或家电等领域中的应用。
[0044]本专利技术的优点及有益效果如下：
[0045]1、晶圆减薄至最终片厚后所进行工艺热预算非常低，可有效控制IGBT的应力及翘曲，降低碎片率，尤其可降低8-12英寸等大尺寸晶圆的碎片率。
[0046]2、从背面进行高能质子注入可以避免对IGBT的正面结构造成损伤，从而提高产品质量。
[0047]3、工艺简单，实施方便。
[0048]4、可通过合并正本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压IGBT器件的制备方法，包括如下步骤：S1.在晶圆的正面完成IGBT正面结构；S2.将步骤S1得到的晶圆的背面减薄至第一厚度；S3.在所述步骤S2得到的晶圆的背面注入高能质子形成缓冲层；S4.将步骤S3得到的晶圆的背面减薄至最终厚度；S5.在步骤S4得到的晶圆的背面形成阳极层，在阳极层上沉积金属，形成集电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述晶圆直径为6英寸至12英寸，所述第一厚度＝IGBT器件的最终厚度+高能质子的注入深度之和-阳极深度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S3包括：对所述步骤S2得到的晶圆的背面进行高能质子注入及炉管退火处理，形成背面缓冲层。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，步骤S5包括：5A.在步骤S4得到的晶圆的背...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚尧，罗海辉，肖强，罗湘，何逸涛，丁杰，刘葳，刘武平，冯宇，卜毅，
申请(专利权)人：株洲中车时代半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：