CN104779157B - 一种场阻型igbt的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种场阻型IGBT的制备方法，包括如下步骤：将含有场阻层和漂移层的第一晶圆与单侧表面具有多孔硅氧化层的第二晶圆粘在一起，使第一晶圆的场阻层与第二晶圆的多孔硅氧化层结合；将第一晶圆的漂移层的厚度减薄；将减薄后的第一晶圆的漂移层表面进行加工；将第一晶圆和第二晶圆剥离；在第一晶圆的场阻层表面加工出集电极。本发明的优点在于：1、不需要厚外延，不需要高能离子注入；2、场阻层的厚度可以得到精确地保证。
Description
技术领域
本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种场阻型IGBT的制备方法。
背景技术
绝缘栅双极型晶体管(IGBT)，它是八十年代初诞生，九十年代迅速发展起来的新型复合电力电子器件。1980年之后国际上主流的半导体功率器件由可控硅发展为更先进的IGBT。
IGBT通常有三种结构，穿通型IGBT、非穿通型IGBT和场阻型IGBT，其中，穿通型IGBT的结构特点是重掺杂P型衬底和外延工艺，正向导通时少子大注入，故通常需要少子寿命控制；薄漂移区，低饱和压降；电场穿通整个漂移区到N+缓冲层；非穿通型IGBT的结构特点是集电极是采用P型离子注入，不需要外延工艺；通常不需要寿命控制；电场不穿通整个漂移区；场阻型IGBT的结构特点是集电极采用P型离子注入；不需要外延工艺；薄漂移区，低饱和压降；场阻层终止电场扩展。与穿通型IGBT和非穿通型IGBT相比，场阻型IGBT具有低的开关损耗、低的导通损耗以及易于并联等优点，因此成为了目前IGBT的发展方向。
目前，场阻型IGBT的制备方法主要有背面高能离子注入工艺和晶圆粘片工艺，背面高能离子注入工艺是在完成晶圆正面工艺后，将晶圆减薄，将高能离子注入，然后进行退火，其缺点是高能离子注入较困难；晶圆粘片工艺是将两片晶圆粘接在一起，其中一片晶圆事先外延好场阻层，然后减薄，将场阻层暴露出来，其缺点在减薄后很难控制场阻层的厚度，同时，传统的粘片方式，最大的问题是晶圆之间可能存在气泡。
发明内容
本发明的目的在于提供一种场阻型IGBT的制备方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：
一种场阻型IGBT的制备方法，包括如下步骤：
将含有场阻层和漂移层的第一晶圆与单侧表面具有多孔硅氧化层的第二晶圆粘在一起，使第一晶圆的场阻层与第二晶圆的多孔硅氧化层结合；
将第一晶圆的漂移层的厚度减薄；
将减薄后的第一晶圆的漂移层表面进行正面工艺；
将第一晶圆和第二晶圆剥离；
在第一晶圆的场阻层表面加工出集电极。
作为优选方案，所述第一晶圆的制备方法是在一块晶圆的单侧表面外延出一层N型层，所述N型层作为场阻层，未进行外延的另一侧表面作为漂移层，所述场阻层的厚度为1～99um。
作为优选方案，所述第二晶圆的制备方法是在一块晶圆的单侧表面先制备出一多孔硅层，然后再对所述多孔硅层进行氧化，形成多孔硅氧化层，所述多孔硅氧化层的厚度为1～100um。
作为优选方案，将所述第一晶圆的漂移层厚度减薄的方法为机械研磨抛光法。
作为优选方案，将减薄后的第一晶圆的漂移层表面的正面工艺具体操作为：
P型体和N+注入推进；
沟槽刻蚀；
栅氧化和多晶硅沉积；
介质沉积；
接触孔刻蚀；
正面金属化；
硅片正面钝化。
作为优选方案，将第一晶圆和第二晶圆剥离的方法是用化学法腐蚀掉多孔硅氧化层。
作为优选方案，所述集电极的加工方法是在第一晶圆的场阻层表面注入P型杂质。
作为优选方案，所述化学法为通过滴加氢氟酸来腐蚀多孔硅氧化层。
本发明的优点在于：
1、外延厚度较薄，为1～99um，不需要高能离子注入；
2、场阻层的厚度由场阻层外延的精度保证，在随后的加工过程中不会变化；
3、用多孔硅氧化层材料作为衬底材料，可以有效避免气泡的出现。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅局限于实施例。
实施例1场阻型IGBT的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、取一块晶圆，在该晶圆的一侧表面外延出一层N型层，将该N型层做为场阻层，使场阻层的厚度为2um，这样的厚度不需要厚外延工艺，也不需要高能离子的注入，未进行外延的另一层做为漂移层，将该晶圆记为第一晶圆，备用；再取一块晶圆，在该晶圆的一侧表面先制备出一层多孔硅，然后对该多孔硅层进行氧化，形成1～10um厚的多孔硅氧化层，将该晶圆记为第二晶圆，将第一晶圆与第二晶圆粘结在一起，使第一晶圆的场阻层与第二晶圆的多孔硅氧化层结合，以多孔硅氧化层作为界面可以有效避免气泡的出现；
步骤二、利用抛光的方法将第一晶圆的漂移层减薄至需要的厚度，此厚度取决于器件的反向击穿电压；
步骤三、将减薄后的第一晶圆的漂移层表面先进行P型体和N+注入推进；然后进行沟槽刻蚀，再进行栅氧化和多晶硅沉积；接下来进行二氧化硅的介质沉积；进而进行接触孔刻蚀；然后再进行正面金属化；最后进行硅片正面钝化，本步骤中的各种方法均为常规方法；
步骤四、将多孔硅氧化层用氢氟酸腐蚀掉，使第一晶圆与第二晶圆剥离；
步骤五、在第一晶圆的场阻层表面通过注入P型离子的方法制备出集电极；
步骤六、在集电极表面进行退火，然后用氢氟酸漂洗，在集电极表面上进行金属化蒸发，镀上一层AlTiNiAg层。
实施例2场阻型IGBT的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、取一块晶圆，在该晶圆的一侧表面外延出一层N型层，将该N型层做为场阻层，使场阻层的厚度为15um，这样的厚度不需要高能离子的注入，未进行外延的另一层做为漂移层，将该晶圆记为第一晶圆，备用；再取一块晶圆，在该晶圆的一侧表面先制备出一层多孔硅，然后对该多孔硅层进行氧化，形成10～50um厚的多孔硅氧化层，将该晶圆记为第二晶圆，将第一晶圆与第二晶圆粘结在一起，使第一晶圆的场阻层与第二晶圆的多孔硅氧化层结合，以多孔硅氧化层作为界面可以有效避免气泡的出现；
步骤二、利用抛光的方法将第一晶圆的漂移层减薄至需要的厚度，此厚度取决于器件的反向击穿电压；
步骤三、将减薄后的第一晶圆的漂移层表面先进行P型体和N+注入推进；然后进行沟槽刻蚀，再进行栅氧化和多晶硅沉积；接下来进行二氧化硅的介质沉积；进而进行接触孔刻蚀；然后再进行正面金属化；最后进行硅片正面钝化；本步骤中的各种方法均为常规方法；
步骤四、将多孔硅氧化层用氢氟酸腐蚀掉，使第一晶圆与第二晶圆剥离；
步骤五、在第一晶圆的场阻层表面通过注入P型离子的方法制备出集电极；
步骤六、在集电极表面进行激光退火，然后用氢氟酸漂洗，在集电极表面上进行金属化蒸发，镀上一层AlTiNiAg层，最后再进行退火。
实施例3场阻型IGBT的制备方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、取一块晶圆，在该晶圆的一侧表面外延出一层N型层，将该N型层做为场阻层，使场阻层的厚度为5um，这样的厚度不需要高能离子的注入，未进行外延的另一层做为漂移层，将该晶圆记为第一晶圆，备用；再取一块晶圆，在该晶圆的一侧表面先制备出一层多孔硅，然后对该多孔硅层进行氧化，形成50～100um厚的多孔硅氧化层，将该晶圆记为第二晶圆，将第一晶圆与第二晶圆粘结在一起，使第一晶圆的场阻层与第二晶圆的多孔硅氧化层结合，以多孔硅氧化层作为界面可以有效避免气泡的出现；
步骤二、利用机械研磨抛光的方法将第一晶圆的漂移层减薄至需要的厚度，此厚度取决于器件的反向击穿电压；
步骤三、将减薄后的第一晶圆的漂移层表面先进行P型体和N+注入推进；然后进行沟槽刻蚀，再进行栅氧化和多晶硅沉积；接下来进行二氧化硅的介质沉积；进而进行接触孔刻蚀；然后再进行正面金属化；最后进行硅片正面钝化；本步骤中的各种方法均为常规方法；
步骤四、将多孔硅氧化层用氢氟酸腐蚀掉，使第一晶圆与第二晶圆剥离；
步骤五、在第一晶圆的场阻层表面通过注入P型杂质的方法制备出集电极；
步骤六、在集电极表面进行快速退火，然后用氢氟酸漂洗，在集电极表面上进行金属化蒸发，镀上一层AlTiNiAg层，最后再进行退火。
本发明的优点在于：
1、外延厚度较薄，为1～99um，不需要高能离子注入；
2、场阻层的厚度由场阻层外延的精度保证，在随后的加工过程中不会变化；
3、用多孔硅材料作为衬底材料，可以有效避免气泡的出现。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。
Claims (7)
1.一种场阻型IGBT的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将含有场阻层和漂移层的第一晶圆与单侧表面具有多孔硅氧化层的第二晶圆粘在一起，使第一晶圆的场阻层与第二晶圆的多孔硅氧化层结合，所述第二晶圆的制备方法是在一块晶圆的单侧表面先制备出一多孔硅层，然后再对所述多孔硅层进行氧化，形成多孔硅氧化层；
将第一晶圆的漂移层的厚度减薄；
将减薄后的第一晶圆的漂移层表面进行正面工艺；
将第一晶圆和第二晶圆剥离；
在第一晶圆的场阻层表面加工出集电极；
所述第一晶圆的制备方法是在一块晶圆的单侧表面外延出一层N型层，所述N型层作为场阻层，未进行外延的另一侧表面作为漂移层，所述场阻层的厚度为1～99um。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述多孔硅氧化层的厚度为1～100um。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述第一晶圆的漂移层厚度减薄的方法为机械研磨抛光法。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将减薄后的第一晶圆的漂移层表面的正面工艺具体操作为：
P型体和N+注入推进；
沟槽刻蚀；
栅氧化和多晶硅沉积；
介质沉积；
接触孔刻蚀；
正面金属化；
硅片正面钝化。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将第一晶圆和第二晶圆剥离的方法是用化学法腐蚀掉多孔硅氧化层。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述集电极的加工方法是在第一晶圆的场阻层表面注入P型杂质。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述化学法为通过滴加氢氟酸来腐蚀多孔硅氧化层。
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