CN107706096B - 一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品，该方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；或者不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。本申请通过结合背面研磨、背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法及产品。
背景技术
SiC作为近十几年来迅速发展的宽禁带半导体材料，与其它半导体材料，比如Si，GaN及GaAs相比，SiC材料具有宽禁带、高热导率、高载流子饱和迁移率、高功率密度等优点。SiC可以热氧化生成二氧化硅，使得SiC MOSFET及SBD等功率器件和电路的实现成为可能。自20世纪90年代以来，SiC MOSFET和SBD等功率器件已在开关稳压电源、高频加热、汽车电子以及功率放大器等方面取得了广泛的应用。
在SiC功率SBD及功率MOSFET器件中，衬底部分的电阻是整个器件导通阻抗中比重较大的一部分，特别是对于900V以下耐压的器件，衬底部分的电阻可达整个器件导通阻抗的20％以上。降低衬底部分电阻对于降低器件导通电阻，对优化芯片面积，降低器件成本，减小器件功率损耗有极其重要的意义。现有的主流技术是在正面器件工艺完成之后贴膜保护，然后使用DISCO，冈本等厂家的金刚石砂轮的减薄机对SiC晶圆衬底进行背面研磨减薄，需要将350um的SiC晶圆减薄到150um甚至更薄，能使衬底部分的电阻降低60％以上，同时降低了芯片的热阻，增强器件的高温可靠性。然而，由于SiC晶圆硬度和化学稳定性极高，使用金刚石砂轮减薄200um的SiC衬底层砂轮消耗成本高昂。同时，减薄到150um以下时，SiC晶圆的应力和损伤较高，wafer的Bow很大，工艺的可靠性和成品率降低，进一步减薄难度很大。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，该方法通过结合背面研磨、背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本。本发明的另一目的在于提供一种通过本发明的方法制备的产品。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，所述方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，表面注入浓度在5E18cm-3以上，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；或者不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。
进一步，所述深孔阵列由ICP，RIE或激光烧孔刻蚀工艺制作。
进一步，所述紫外激光退火的波长为200nm-400nm。
一种通过碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法所获得的产品，所述产品的背面设置有均匀间隔的深孔阵列；所述深孔阵列的深孔中填充有金属Ni或Ni与其他金属的合金。
进一步，所述深孔阵列中深孔的深度为1um-100um。
进一步，所述深孔阵列中深孔的直径为5um-50um。
进一步，所述深孔阵列中深孔的密度为50-16000个/cm2。
本发明具有以下有益技术效果：
本申请通过结合背面研磨、背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本；另一方面，传统的减薄方法在减薄到150um以后工艺难度增加，成品率下降，本发明所申请的新方案能继续有效降低衬底的导通电阻。
附图说明
图1为通过本发明的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法制备的产品的结构示意图。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
如图1所示，本发明提供了一种低成本的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，该方法结合背面研磨,背面深孔刻蚀和RTA或紫外激光退火工艺,可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本；假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度约为B；其中，A＝B+C；深孔刻蚀可以采用RIE，ICP或者是激光刻蚀；本发明的工艺方案在完成背面减薄和深孔刻蚀后的欧姆接触及退火工艺可采用两种不同方式：一种是先背面高浓度离子注入，表面注入浓度达5E18cm-3以上，然后通过紫外激光激活退火激活所注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；另外一种是不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触。其中，紫外激光退火的波长为200nm-400nm。
本发明还提供了一种通过碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法所获得的产品，该产品的背面设置有均匀间隔的深孔阵列5，该深孔阵列5位于芯片的SiC衬底4内，SiC衬底4的上方依次为SiC外延层3、芯片正面有源区2以及BP保护膜1，设置BP保护膜1的目的是为了在进行背面减薄退火等工艺时对芯片进行保护；SiC衬底4的下方为欧姆接触6以及被研磨减薄掉的部分7；深孔阵列5的深孔中填充有金属Ni或Ni与其他金属的合金；其他金属可以是Ti、Al、Ag、Au、Pt或Pd。
深孔阵列5中深孔的深度为1um-100um，深孔阵列5中深孔的直径为5um-50um。深孔阵列5中深孔的密度为50-16000个/cm2。
本申请通过在芯片背面设置均匀间隔的深孔阵列5可以在不研磨掉现有技术中所需厚度的情况下，依然可以达到降低衬底部分电阻的目的；例如，衬底片总厚度一般是350um，现有的方法如果要减薄到剩下150um，需要直接研磨掉200um，本申请的新方法只需要研磨150um，然后钻刻50um深的深孔阵列，然后在深孔中填充金属Ni或Ni与其他金属的合金即可，本申请不仅可以减少金刚石砂轮的耗量，降低工艺成本；而且，传统的减薄方法在减薄到150um以后工艺难度增加，成品率下降，本发明所申请的新方案能继续有效降低衬底的导通电阻。
上面所述只是为了说明本发明，应该理解为本发明并不局限于以上实施例，符合本发明思想的各种变通形式均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，其特征在于，所述方法为：假设原来设计需要减薄掉目标值为A，首先采用金刚石砂轮研磨减薄掉厚度C，然后采用深孔刻蚀在背面蚀刻出均匀间隔的深孔阵列，孔的深度为B；其中，A＝B+C；在完成背面减薄和深孔刻蚀后制备欧姆接触，其方法为：先背面高浓度离子注入，表面注入浓度在5x1018 cm-3以上，然后通过紫外激光激活退火激活注入离子，再蒸发或溅射金属形成欧姆接触；或者不做背面离子注入，直接蒸发或溅射一层金属Ni或Ni与其他金属的合金，然后通过RTA或紫外激光退火使金属与背面的SiC间直接形成欧姆接触；所述深孔阵列中深孔的深度为1μm-100μm。
2.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，其特征在于，所述深孔阵列由ICP，RIE或激光烧孔刻蚀工艺制作。
3.根据权利要求1所述的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法，其特征在于，所述紫外激光退火的波长为200nm-400nm。
4.一种权利要求1-3任一所述的碳化硅功率芯片背面减薄和制备欧姆接触的方法所获得的产品，其特征在于，所述产品的背面设置有均匀间隔的深孔阵列；所述深孔阵列的深孔中填充有金属Ni或Ni与其他金属的合金。
5.根据权利要求4所述的产品，其特征在于，所述深孔阵列中深孔的直径为5μm-50μm。
6.根据权利要求4所述的产品，其特征在于，所述深孔阵列中深孔的密度为50-16000个/cm2。
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Effective date of registration: 20240118 Address after: 231200, 9th Floor, Building A12, Phase II of Gongtou Liheng Plaza, Intersection of Innovation Avenue and Fanhua Avenue, Economic Development Zone Expansion Zone, Feixi County, Hefei City, Anhui Province Applicant after: Xinhe Semiconductor (Hefei) Co.,Ltd. Address before: Room 203-1, North 2nd Floor, Building 2, Software Park, North Side of Cluster Road, Xuzhou City, Jiangsu Province, 221000 Applicant before: Jiangsu Zifeng Intellectual Property Service Co.,Ltd. |
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