IGBT制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
IGBT器件的制作方法及IGBT器件


[0001]本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种
IGBT
器件的制作方法及
IGBT
器件
。

技术介绍

[0002]近年来绝缘栅双极型晶体管（
Insulated Gate Bipolar Transistor
，简称“IGBT”）技术发展很快，已成为电力电子领域最重要的大功率主流器件之一
。
最早
IGBT
种类有穿通型（
punch through
，简称“PT”）和非穿通型（
non
‑
punch through
，简称“NPT”）
。
近年发展起来场终止（
Field stop
，简称“FS”）结构的
IGBT
，其中
FS
区是
N
型掺杂区，比
IGBT
中的
N
‑
区掺杂浓度高，其作用是高压下电场强度在该层迅速减少实现电场终止
。FS
型
IGBT
的导通压降或导通损耗低
、
导通压降温度系数为正，便于大功率的并联使用
。
[0003]目前，制作
FS
型
IGBT
器件的最常用方法是：首先在硅衬底正面上制作
MOSFET
器件，然后用研磨的方法从硅片背面去掉制作
MOSFET/>时留下的残留层部分硅衬底
。
研磨部分硅衬底的目的是使最终硅片厚度达到设计所需值
,
获得理想击穿电压和开关特性等
。
然后，用离子注入机分别从硅片的背面注入
N
型和
P
型杂质，采用热退火或者激光退火激活注入的杂质，形成
FS
区和集电极区（
P
型区）
。
[0004]然而，由于
IGBT
晶圆本身较薄，现有的研磨加工需采用专门订制的薄片机台对
IGBT
晶圆的背面进行研磨，成本高，而且在背面薄片工艺中容易产生如破片等缺陷，使得工艺稳定性较差，产品的良率受到影响
。

技术实现思路

[0005]针对相关技术中存在的至少一个不足之处，本专利技术提供了一种
IGBT
器件的制作方法及
IGBT
器件，在进行背面减薄时，不需要订制薄片机台进行减薄，可以节省机台成本，并且不容易出现破片等缺陷，提高工艺的稳定性
。
[0006]本申请第一方面提供一种
IGBT
器件的制作方法，包括以下步骤：提供一用于制作
IGBT
器件的第一晶圆；对第一晶圆执行
IGBT
正面工艺，以在第一晶圆的正面形成金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管；在第一晶圆的正面形成具有第一孔隙率的第一非晶硅层；提供一第二晶圆；在第二晶圆的表面形成具有第二孔隙率的第二非晶硅层，第二孔隙率与第一孔隙率不同；将第一晶圆的第一非晶硅层和第二晶圆的第二非晶硅层相对地键合在一起，以将第一晶圆和第二晶圆连接在一起形成晶圆组合；对晶圆组合中的第一晶圆的背面执行
IGBT
背面工艺；将第一晶圆和第二晶圆分离，以将第二晶圆移除
。
[0007]在本申请第一方面的一些实施例中，第一孔隙率与第二孔隙率的差值大于等于
30%。
[0008]在本申请第一方面的一些实施例中，第一孔隙率小于等于
20%
，且第二孔隙率大于
50%。
[0009]在本申请第一方面的一些实施例中，通过直接键合
、
熔融键合或疏水键合将第一晶圆和第二晶圆键合连接
。
[0010]在本申请第一方面的一些实施例中，第一晶圆和第二晶圆键合的温度为
100~200℃。
[0011]在本申请第一方面的一些实施例中，通过机械剥离或去离子水清洗将第一晶圆和第二晶圆分离
。
[0012]在本申请第一方面的一些实施例中，第二晶圆的厚度为
50~800
μ
m。
[0013]在本申请第一方面的一些实施例中，在第一晶圆的正面形成第一非晶硅层后，还包括对第一非晶硅层进行刻蚀的步骤，通过刻蚀形成贯通至金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管的通孔
。
[0014]本申请第二方面提供一种根据上述任一项所述的
IGBT
器件的制作方法制作而成的
IGBT
器件
。
[0015]在本申请第二方面的一些实施例中，该
IGBT
器件包括：第一晶圆，其具有正面和背面；形成在第一晶圆的正面的金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管；形成在金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管之上的第一非晶硅层；形成在第一晶圆的背面的场终止区
、
集电极区以及金属层
。
[0016]与现有技术相比，本申请的优点和积极效果在于：（1）本申请至少一个实施例所提供的
IGBT
器件的制作方法，在进行
IGBT
背面工艺之前，利用分别形成在第一晶圆表面和第二晶圆表面的具有两种不同孔隙率的非晶硅层实现两个晶圆的键合和分离，在执行减薄工艺时，不需要再特意订制薄片机台进行减薄，可以节省机台成本；此外，分离后的第二晶圆不会被破坏，可以重复利用，节约材料和成本；（2）本申请至少一个实施例所提供的
IGBT
器件的制作方法，在进行减薄时，由于第二晶圆作为承载晶圆对第一晶圆进行支撑，不容易出现破片等缺陷，可以增加背面工艺（例如离子植入
、
退火等工艺）的稳定性；（3）本申请至少一个实施例所提供的
IGBT
器件，
IGBT
器件的厚度可以做到更薄，大尺寸
IGBT
器件的芯片厚度可以减薄至
100
μ
m
以下，有效地解决了大功率器件的散热问题
。
附图说明
[0017]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：图1为本申请所提供的
IGBT
器件的制作方法的流程图；图2为本申请所提供的
IGBT
背面工艺的流程图；图
3a~
图
3h
为根据本申请所提供的
IGBT
器件的制作方法的一个实施例的各步骤中
IGBT
器件的剖面图；图
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
IGBT
器件的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一用于制作
IGBT
器件的第一晶圆；对所述第一晶圆执行
IGBT
正面工艺，以在所述第一晶圆的正面形成金属
‑
氧化物
‑
半导体场效应晶体管；在所述第一晶圆的正面形成具有第一孔隙率的第一非晶硅层；提供一第二晶圆；在所述第二晶圆的表面形成具有第二孔隙率的第二非晶硅层，所述第二孔隙率与所述第一孔隙率不同；将所述第一晶圆的所述第一非晶硅层和所述第二晶圆的所述第二非晶硅层相对地键合在一起，以将所述第一晶圆和所述第二晶圆连接在一起形成晶圆组合；对所述晶圆组合中的所述第一晶圆的背面执行
IGBT
背面工艺；将所述第一晶圆和所述第二晶圆分离，以将所述第二晶圆移除
。2.
根据权利要求1所述的
IGBT
器件的制作方法，其特征在于，所述第一孔隙率与所述第二孔隙率的差值大于等于
30%。3.
根据权利要求2所述的
IGBT
器件的制作方法，其特征在于，所述第一孔隙率小于等于
20%
，且所述第二孔隙率大于
50%。4.
根据权利要求1所述的
IGBT
器件的制作方法，其特征在于，通过直接键合
、
熔融键合或疏水键合将所述第一晶圆和所述第二晶圆键合连接
。5.
根据权利要求4所述的
IGBT<...

【专利技术属性】
技术研发人员：任世强，吕昆谚，黄任生，颜天才，杨列勇，
申请(专利权)人：物元半导体技术青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：