一种半导体器件制备方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件制备方法，通过激光退火对衬底背面的第一导电类型掺杂层进行局部退火，利用激光退火后退火区域比未进行退火区域的抗刻蚀能力强的特性，可以基于激光退火区域和未进行激光退火区域的抗刻蚀差异性，仅刻蚀掉第一导电类型掺杂层中未进行退火的区域进行刻蚀以在该区域形成凹槽，最后通过在衬底的背面注入第二导电类型离子并进行激光退火，从而能在衬底背面形成凹凸结构的第一导电类型集电极层和第二导电类型集电极层。该方法有效避免了光刻工艺并降低了碎片率，极大的提高了背面图形化半导体器件的制备效率并降低了制造成本。并降低了制造成本。并降低了制造成本。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体器件制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种半导体器件制备方法。

技术介绍

[0002]随着应用领域对功率半导体器件性能要求的不断提高，通常需要对功率半导体器件进行背面图形化工艺，以形成P型和N型交错分布的掺杂区域。现有技术中对功率半导体器件进行背面图形化工艺，需要在晶圆上完成正面元胞结构后，先在晶圆整个背面进行P型掺杂，再通过涂覆光刻胶、曝光、显影等步骤后，在局部区域进行N型掺杂。该方法中需要进行光刻工艺，增加了制造成本，且对于低压芯片，由于晶圆厚度较薄，在光刻过程中存在高碎片风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：如何提高背面图形化半导体器件的制备效率，降低碎片风险和制造成本。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种半导体器件制备方法，其包括：
[0005]提供衬底，所述衬底的正面设置有元胞结构；
[0006]在所述衬底的背面注入第一导电类型离子，以在所述衬底背面形成第一导电类型掺杂层，所述第一导电类型掺杂层包括间隔设置的第一区域和第二区域；
[0007]对所述第一区域的所述第一导电类型掺杂层进行激光退火；
[0008]沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行刻蚀，以在所述衬底背面形成凹槽；
[0009]沿所述衬底背面注入第二导电类型离子，并进行激光退火，从而在所述第一区域形成第一导电类型集电极层，在所述凹槽显露的所述衬底中形成第二导电类型集电极层。
[0010]可选的，注入的所述第二导电类型离子的浓度小于注入的所述第一导电类型离子的浓度。
[0011]可选的，沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行刻蚀，以在所述衬底背面形成凹槽，包括：
[0012]采用酸性溶液沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行湿法刻蚀，以至少去除所述第二区域的所述第一导电类型掺杂层在所述衬底背面形成凹槽。
[0013]可选的，所述采用酸性溶液沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行湿法刻蚀，包括：
[0014]采用硝酸、氢氟酸、醋酸、硫酸和磷酸中至少两种酸性溶液的混合溶液沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行湿法刻蚀。
[0015]可选的，其特征在于，所述第二导电类型集电极层的推进深度与所述凹槽的深度之和大于所述第一导电类型集电极层的推进深度。
[0016]可选的，在所述衬底的背面注入第一导电类型离子之前还包括：对所述衬底的背
面进行减薄。
[0017]可选的，沿所述衬底背面注入第二导电类型离子，并进行激光退火之后，还包括：
[0018]从所述衬底背面进行质子注入，以在所述衬底内远离所述衬底背面一侧形成缓冲层，所述缓冲层覆盖所述第一导电类型集电极层和所述第二导电类型集电极层；
[0019]在所述衬底背面一侧形成填充所述凹槽并覆盖所述第一导电类型集电极层和所述第二导电类型集电极层的金属电极。
[0020]可选的，所述半导体器件制备方法还包括：提供正面设置有FRD元胞结构的所述衬底，位于所述衬底背面的所述第一导电类型掺杂层包括间隔设置的所述第一区域和所述第二区域，其中，所述第一区域在平行于所述衬底表面方向上的长度大于所述第二区域的长度。
[0021]可选的，所述方法还包括：提供正面设置有IGBT元胞结构的所述衬底，位于所述衬底背面的所述第一导电类型掺杂层包括间隔设置的所述第一区域和所述第二区域，其中，所述第一区域在平行于所述衬底表面方向上的长度小于所述第二区域的长度。
[0022]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0023]应用本专利技术提供的半导体器件制备方法，通过激光退火对衬底背面的第一导电类型掺杂层进行局部退火，利用激光退火后退火区域比未进行退火区域的抗刻蚀能力强的特性，可以基于激光退火区域和未进行激光退火区域的抗刻蚀差异性，仅刻蚀掉第一导电类型掺杂层中未进行退火的区域，在该区域形成凹槽，最后通过在衬底的背面注入第二导电类型离子并进行激光退火，从而能在衬底背面形成凹凸结构的第一导电类型集电极层和第二导电类型集电极层。该方法有效避免了光刻工艺并降低了碎片率，极大的提高了背面图形化半导体器件的制备效率并降低了制造成本。
附图说明
[0024]通过结合附图阅读下文示例性实施例的详细描述可更好地理解本公开的范围。其中所包括的附图是：
[0025]图1示出了本专利技术实施例提供的一种半导体器件制备方法流程图；
[0026]图2示出了本专利技术实施例提供的正面设置有FRD元胞的衬底剖面结构示意图；
[0027]图3示出了形成有第一导电类型掺杂层的衬底剖面结构示意图；
[0028]图4(1)示出了对第一区域激光退火后的衬底剖面结构示意图；图4(2)示出了本专利技术实施例一提供的衬底背面俯视结构示意图；
[0029]图5示出了本专利技术实施例提供的湿法刻蚀后衬底剖面结构示意图；
[0030]图6示出了形成有第二导电类型掺杂层的衬底剖面结构示意图；
[0031]图7示出了本专利技术实施例一提供的半导体器件的剖面结示意图；
[0032]图8示出了本专利技术实施例提供的半导体器件和利用常规方法制备的半导体器件反向恢复特性比较图；
[0033]图9示出了本专利技术实施例一提供的另一半导体器件剖面结构示意图；
[0034]图10示出了本专利技术实施例二提供的一种半导体器件的剖面结构示意图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方法，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
[0036]随着应用领域对功率半导体器件性能要求的不断提高，通常需要对功率半导体器件进行背面图形化工艺，以形成P型和N型交错分布的掺杂区域。现有技术中对功率半导体器件进行背面图形化工艺，需要在晶圆上完成正面元胞结构后，先在晶圆整个背面进行P型掺杂，再通过涂覆光刻胶、曝光、显影等步骤后，在局部区域进行N型掺杂。该方法中需要进行光刻工艺，增加了制造成本，且对于低压芯片，由于晶圆厚度较薄，在光刻过程中存在高碎片风险。
[0037]有鉴于此，本申请提供了一种半导体器件制备方法，通过激光退火对衬底背面的第一导电类型掺杂层进行局部退火，利用激光退火后退火区域比未进行退火区域的抗刻蚀能力强的特性，可以基于激光退火区域和未进行激光退火区域的抗刻蚀差异性，仅刻蚀掉第一导电类型掺杂层中未进行退火的区域以在该区域形成凹槽，最后通过在衬底的背面注入第二导电类型离子并进行激光退火，从而能在衬底背面形成凹凸结构的第一导电类型集电极层和第二导电类型集电极层。该方法有效避免了光刻工艺并降低了碎片率，极大的提高了背面图形化半导体器件的制备效率并降低了制造成本。
[0038]实施例一
[0039]参见图1所示，图1示出了本专利技术实施例提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底的正面设置有元胞结构；在所述衬底的背面注入第一导电类型离子，以在所述衬底背面形成第一导电类型掺杂层，所述第一导电类型掺杂层包括间隔设置的第一区域和第二区域；对所述第一区域的所述第一导电类型掺杂层进行激光退火；沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行刻蚀，以在所述衬底背面形成凹槽；沿所述衬底背面注入第二导电类型离子，并进行激光退火，从而在所述第一区域形成第一导电类型集电极层，在所述凹槽显露的所述衬底中形成第二导电类型集电极层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，注入的所述第二导电类型离子的浓度小于注入的所述第一导电类型离子的浓度。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行刻蚀，以在所述衬底背面形成凹槽，包括：采用酸性溶液沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行湿法刻蚀，以至少去除所述第二区域的所述第一导电类型掺杂层在所述衬底背面形成凹槽。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用酸性溶液沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行湿法刻蚀，包括：采用硝酸、氢氟酸、醋酸、硫酸和磷酸中至少两种酸性溶液的混合溶液沿所述衬底背面对所述第一导电类型掺杂层进行湿法刻蚀。5.根据权利要求1至4...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚尧，罗海辉，何逸涛，罗湘，管佳宁，张鸿鑫，唐智慧，王梦洁，
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：