CN110571152A - 一种igbt背面电极缓冲层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于半导体器件领域,提供了一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,包括以下步骤:在惰性气体氛围中,将钛酸酯醇溶液制备在IGBT晶圆背面上,形成TiO2前驱体薄膜;然后通过在空气中进行加热后处理,使TiO2前驱体薄膜变成致密非晶TiO2薄膜,最后在IGBT晶圆背面的致密非晶TiO2薄膜上制备其它电极。本发明工艺过程简单,具有低温、低成本、可工业化大规模生产的优点,可以广泛应用于IGBT生产领域。
Description
技术领域
本发明涉功率半导体领域,具体涉及绝缘栅双极晶体管(IGBT)背面电极缓冲层的一种简易制备方法。
背景技术
IGBT作为当前最热门的新型电力电子器件之一,在进行功率变换时,能够提高用电效率和质量,具有高效节能和绿色环保的特点,是解决能源短缺问题和降低碳排放的关键支撑技术。广泛应用于工业、4C(通信、计算机、消费电子、汽车电子)、航空航天、国防军工等传统产业领域以及轨道交通、新能源、智能电网、新能源汽车等战略性新兴产业领域。基于IGBT如此广阔的应用需求,有必要从结构设计,工艺优化,背面电极材料选择等方方面面对其进行优化。
在背面电极材料方面,导电率高的透明氧化物(通常为TiO2或ZnO)作为背面电极材料作为硅与金属层的缓冲层是一种极大的创新,既可以有效解决欧姆接触问题,也可以有效解决各种材料接触分层的问题。
目前制备TiO2或ZnO薄膜,一种方法是采用磁控溅射、脉冲激光沉积等工艺复杂、成本高的物理方法,限制了大规模生产。另一种方法是先合成TiO2或ZnO纳米颗粒,再分散配成溶液,但此方法不仅增加了工艺的复杂性,而且合成的纳米颗粒的均匀性很难控制,成膜性较差。另外物理法制备薄膜对衬底有一定要求,难于实现柔性器件的生产。这些问题限制了其大规模应用。
发明内容
为适应半导体器件领域的实际需求,本发明克服现有技术存在的不足,所要解决的技术问题为提供一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,包括以下步骤:在惰性气体氛围中,将钛酸酯醇溶液制备在IGBT晶圆背面上,形成TiO2前驱体薄膜;然后通过在空气中进行加热后处理,使TiO2前驱体薄膜变成致密非晶TiO2薄膜,最后在IGBT晶圆背面的致密非晶TiO2薄膜上制备其它电极。
所述的一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,具体包括以下步骤:
S1、对IGBT晶圆背面进行清洗烘干备用;
S2、在IGBT晶圆背面上制备一层致密的非晶TiO2薄膜,其具体制备步骤包括:
S201、将钛酸酯在惰性气体氛围中配制成钛酸酯醇溶液,并将钛酸酯醇溶液在惰性气体氛围中搅拌一段时间;
S202、在惰性气体氛围中,将搅拌完成后的钛酸酯溶液制备在IGBT晶圆背面,使IGBT晶圆背面形成TiO2前驱体薄膜;
S203、将背面形成TiO2前驱体薄膜的IGBT晶圆放置到空气中的加热板上进行后处理,使TiO2前驱体薄膜处理成为致密非晶TiO2薄膜;
S204、将背面带有致密非晶TiO2薄膜的IGBT晶圆放置到惰性气体氛围中备用;
S3、在IGBT晶圆背面的致密非晶TiO2薄膜上完成其它电极的制备。
所述步骤S201中,所述钛酸酯为钛酸乙酯,钛酸异丙酯,或钛酸四丁酯,钛酸酯醇溶液的浓度体积比的范围为1~60v/v%,搅拌时间为0.1~200小时。
所述步骤S202中,通过旋涂仪将钛酸酯溶液在惰性气体氛围中制备在IGBT晶圆背面,所述旋涂仪的转速为300~3000转/分钟。
所述步骤S203中,加热板的温度为300℃,加热时间为1~5s。
所述致密非晶TiO2薄膜的厚度为2~200nm,其通过控制旋涂速率来控制膜厚。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果:本发明提供了一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其工艺过程简单,具有低温、低成本、可工业化大规模生产的优点,可以广泛应用于IGBT生产制备领域。
附图说明
图1为本发明实施例制备的IGBT背面电机的结构示意图;
图中,层1为TiO2薄膜层,层2为铝电极结构,层3为钛电极结构,层4为镍电极结构,层5为银电极结构。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例和附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例;基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,具体包括以下步骤:
S1、预处理:对IGBT晶圆背面进行清洗烘干备用。
S2、在预处理完成后的IGBT晶圆背面上旋涂制备一层致密的非晶TiO2薄膜,下面介绍制备非晶TiO2薄膜的具体步骤。
S201、将钛酸酯在惰性气体氛围中配制成钛酸酯醇溶液,并将配制好的钛酸酯醇溶液在惰性气体氛围中搅拌一段时间。
其中,所述钛酸酯可以为钛酸乙酯,钛酸异丙酯,或钛酸四丁酯,钛酸酯醇溶液的浓度体积比的范围为1~60v/v%,钛钛酸酯溶液是指钛酸乙酯,或者钛酸异丙酯,或钛酸四丁酯的醇溶液(乙醇,异丙醇,丁醇),本实施例中,各种配比范围为溶液配比均不高于50%。搅拌时间为0.1~200小时。
S202、通过旋涂仪将搅拌完成后的钛酸酯溶液在惰性气体氛围中旋涂在IGBT晶圆背面,使IGBT晶圆背面形成TiO2前驱体薄膜,其中,旋涂仪的转速为300~3000转/分钟。
除了旋涂制备、还可以通过喷墨打印,或者卷对卷印刷的方式在IGBT晶圆背面上制备TiO2前驱体薄膜。
S203、将背面形成TiO2前驱体薄膜的IGBT晶圆放置到空气中的加热板上进行后处理,使TiO2前驱体薄膜处理成为致密非晶TiO2薄膜。
具体地,本实施例中,后处理是指将器件放在已加热到300度的加热板上进行加热,加热时间1~5秒,即使TiO2前驱体薄膜处理成为致密非晶TiO2薄膜。此外,本实施例中,致密非晶TiO2薄膜的厚度为2~200nm,薄膜厚度可以通过旋涂仪的旋涂速率来进行控制和调节。
S204、将背面带有致密非晶TiO2薄膜的IGBT晶圆放置到惰性气体氛围中备用;
S3、在IGBT晶圆背面的致密非晶TiO2薄膜上完成其它电极的制备。
如图1所示,为IGBT背面电极的结构示意图;其中,层1即为本发明制备的致密非晶TiO2薄膜,其作为IGBT晶圆的硅基底与金属层的缓冲层,既可以有效解决欧姆接触问题,也可以有效解决各种材料接触分层的问题。此外,本发明提供的制备方法工艺过程简单,具有低温、低成本、可工业化大规模生产的优点,可以广泛应用于IGBT生产制备领域。
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:在惰性气体氛围中,将钛酸酯醇溶液制备在IGBT晶圆背面上,形成TiO2前驱体薄膜;然后通过在空气中进行加热后处理,使TiO2前驱体薄膜变成致密非晶TiO2薄膜,最后在IGBT晶圆背面的致密非晶TiO2薄膜上制备其它电极。
2.根据权利要求1所述的一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
S1、对IGBT晶圆背面进行清洗烘干备用;
S2、在IGBT晶圆背面上制备一层致密的非晶TiO2薄膜,其具体制备步骤包括:
S201、将钛酸酯在惰性气体氛围中配制成钛酸酯醇溶液,并将钛酸酯醇溶液在惰性气体氛围中搅拌一段时间;
S202、在惰性气体氛围中,将搅拌完成后的钛酸酯溶液制备在IGBT晶圆背面,使IGBT晶圆背面形成TiO2前驱体薄膜;
S203、将背面形成TiO2前驱体薄膜的IGBT晶圆放置到空气中的加热板上进行后处理,使TiO2前驱体薄膜处理成为致密非晶TiO2薄膜;
S204、将背面带有致密非晶TiO2薄膜的IGBT晶圆放置到惰性气体氛围中备用;
S3、在IGBT晶圆背面的致密非晶TiO2薄膜上完成其它电极的制备。
3.根据权利要求1所述的一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其特征在于,所述步骤S201中,所述钛酸酯为钛酸乙酯,钛酸异丙酯,或钛酸四丁酯,钛酸酯醇溶液的浓度体积比的范围为1~60v/v%,搅拌时间为0.1~200小时。
4.根据权利要求2所述的一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其特征在于,所述步骤S202中,通过旋涂仪将钛酸酯溶液在惰性气体氛围中制备在IGBT晶圆背面,所述旋涂仪的转速为300~3000转/分钟。
5.根据权利要求2所述的一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其特征在于,所述步骤S203中,加热板的温度为300℃,加热时间为1~5s。
6.根据权利要求2所述的一种IGBT背面电极缓冲层的制备方法,其特征在于,所述致密非晶TiO2薄膜的厚度为2~200nm,其通过控制旋涂速率来控制膜厚。
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