專利名稱：帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
IGBT ·(Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)、FRD (FastRecovery Diode,快恢復(fù)二極管)等都是帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件。IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管)是一種大功率的電力電子器件，特別是大于1200伏以上的IGBT，需要增加背面場(chǎng)阻擋層提高耐壓，減少空穴的發(fā)射效率，降低拴鎖效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)?，F(xiàn)在業(yè)界內(nèi)主要是4寸或6寸的晶片在作IGBT，由于本身基片厚度就很薄，沒(méi)有大的工藝風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于8寸晶片由于工藝設(shè)備允許進(jìn)的基片厚度較厚，而帶場(chǎng)阻擋層的IGBT的特性要求背面的場(chǎng)阻擋層要在距離晶片表面200微米到500微米深?，F(xiàn)有的帶場(chǎng)阻擋層的IGBT的制造方法是，當(dāng)晶片做完正面工藝后，根據(jù)耐壓等特性的要求，把晶片磨到所需的厚度，然后背面注入N型雜質(zhì)的離子(如磷或砷等)，由于此時(shí)器件正面已有AL等金屬材料，在采用普通的退火技術(shù)時(shí)采用的溫度一般不能高于500攝氏度，注入的阻斷層離子被激活的效率不高，所以之后需要通過(guò)高溫退火來(lái)激活，采用激光退火能大大提聞效率，但成本很聞;申請(qǐng)?zhí)枮?01010164106. 7的中國(guó)專利申請(qǐng)，提供了一種具有場(chǎng)截止構(gòu)造的IGBT的制造方法，如圖I、圖2所示，在基片做完正面工藝后，再進(jìn)行基片背面減薄，然后進(jìn)行在基片背面用離子注入或擴(kuò)散方法，將與硅基片導(dǎo)電類型相同的雜質(zhì)導(dǎo)入基片中，形成N+場(chǎng)截止層(圖I)或P+場(chǎng)截止層(圖2)，然后在硅基片背面表層將與硅基片導(dǎo)電類型相反的雜質(zhì)導(dǎo)入基片中，形成P+集電區(qū)(圖I)或N+集電區(qū)(圖2)，最后進(jìn)行退火或者推進(jìn)高溫?zé)崽幚怼?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，解決了機(jī)臺(tái)處理薄片能力的限制，使機(jī)臺(tái)能在保持硅片的厚度的情況下做完正面工藝，能把場(chǎng)阻擋層做到離大尺寸晶片上表面較深處，成本低。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟一 .在硅片背面刻蝕出所需深度的槽或孔；二.從所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)高摻雜的多晶硅；三.從所述硅片背面的槽或孔里進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間推阱，形成背面場(chǎng)阻擋層；四.將硅片反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，進(jìn)行半導(dǎo)體器件的常規(guī)正面工藝；五·硅片正面工藝做完后，將硅片背面減薄，留下所需的場(chǎng)阻擋層，然后進(jìn)行拋光；
六.在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面集電極載流子注入和退火；七.作硅片背面的金屬工藝，形成集電極接觸金屬。所述硅片厚度可以大于等于500微米。所述槽或孔的深度可以大于等于20微米。所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)的高摻雜的多晶硅濃度可以大于每立方厘米10的19次方個(gè)載流子。步驟一中，可以在硅片背面成長(zhǎng)氧化硅膜，然后將硅片正面保護(hù)好，進(jìn)行背面場(chǎng)阻擋層圖形的曝光，然后將硅片背面進(jìn)行氧化硅膜的刻蝕，刻蝕到硅表面；然后利用氧化硅膜作為阻擋層，對(duì)硅進(jìn)行刻蝕，在硅片背面刻蝕出所需厚度的槽或孔，去除所述氧化硅膜。可以是，步驟二中，所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)的高摻雜的多晶硅為N型，步驟 六中，在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面P型集電極載流子注入。可以是，步驟二中，所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)的高摻雜的多晶硅為P型，步驟六中，在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面N型集電極載流子注入。步驟三中，可以進(jìn)行溫度高于950攝氏度，時(shí)間長(zhǎng)于I小時(shí)的推阱，形成背面場(chǎng)阻擋層。步驟三中，可以進(jìn)行溫度高于1100攝氏度，時(shí)間長(zhǎng)于5小時(shí)的推講，形成背面場(chǎng)阻擋層。步驟四中，將硅片反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，可以進(jìn)行垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的常規(guī)正面工藝。所述帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件可以是絕緣柵雙極型晶體管。所述帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件可以是快恢復(fù)二極管。本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)將需要高溫推阱的場(chǎng)阻擋層制造步驟提前到器件的加工工藝前段，在硅片正面工藝后不再需要高溫推阱工藝，不會(huì)影響正面鋁等金屬工藝的形成，放大了該場(chǎng)阻擋層形成工藝的靈活性和可調(diào)性，易于獲得能滿足不同需求的新的場(chǎng)阻擋層結(jié)構(gòu)，由于沒(méi)有采用激光退火等高成本技術(shù)，使工藝能以好的性價(jià)比得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也解決了機(jī)臺(tái)處理薄片能力的限制，在做好了背面場(chǎng)阻擋層后，能在保持硅片的厚度的情況下做完正面工藝，省掉了機(jī)臺(tái)改造的成本，同時(shí)又能把場(chǎng)阻擋層做到離8寸晶片上表面200微米深。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明圖I是現(xiàn)有的一種具有場(chǎng)截止構(gòu)造的IGBT的制造方法流程圖；圖2是現(xiàn)有的另一種具有場(chǎng)截止構(gòu)造的IGBT的制造方法流程圖；圖3是本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法一實(shí)施例中，在硅片背面刻蝕出槽或孔示意圖；圖4是本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法一實(shí)施例中，硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)高摻雜N型多晶硅示意圖；圖5是本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法一實(shí)施例中，從硅片背面的槽或孔里進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間推阱后的示意圖6是本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法一實(shí)施例中，進(jìn)行常規(guī)正面工藝后的不意圖；圖7是本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法一實(shí)施例中，在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面P型集電極載流子注入和退火后的示意圖；圖8是本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法一實(shí)施例中，作硅片背面的金屬工藝，形成集電極接觸金屬后的示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的 制造方法一實(shí)施方式，包括以下步驟—.在娃片背面成長(zhǎng)氧化娃膜,較佳的,娃片厚度大于等于500微米,氧化娃膜厚度為5000-20000埃，然后將硅片正面保護(hù)好，進(jìn)行硅片背面場(chǎng)阻擋層圖形的曝光；二 .將硅片背面進(jìn)行氧化硅膜的刻蝕，刻蝕到硅表面；三.把光刻膠去掉，利用氧化硅膜作為阻擋層，對(duì)硅進(jìn)行刻蝕，在硅片背面刻蝕出所需深度的槽或孔，去除所述氧化硅膜，較佳的，所述槽或孔的深度大于等于20微米；四.從硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)高摻雜的多晶硅(N型或P型)，較佳的，所述多晶體濃度大于每立方厘米10的19次方個(gè)載流子；五.從硅片背面的槽或孔里進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間推阱，形成背面場(chǎng)阻擋層，較佳的，進(jìn)行溫度高于950度，時(shí)間長(zhǎng)于I小時(shí)的推阱；六.將硅片反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，進(jìn)行熟知的常規(guī)正面工藝。七.硅片正面工藝做完后，將硅片背面減薄，留下所需的場(chǎng)阻擋層，然后進(jìn)行拋光;八.在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面集電極載流子(P型或N型，與槽或孔里成長(zhǎng)聞慘雜的多晶娃相反)注入和退火；九.作硅片背面的金屬工藝，形成集電極接觸金屬，引出集電極。本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，適用于利用PIN薄層來(lái)承受反向電壓的半導(dǎo)體器件，所述帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件可以是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)、FRD (快恢復(fù)二極管)等。一實(shí)施例，制造耐壓1700V的帶場(chǎng)阻擋層的IGBT器件，如圖3到圖8所示，包括以下步驟一 .在厚度為725微米的8寸硅片I背面成長(zhǎng)5000-20000埃的氧化硅膜，然后將硅片I正面保護(hù)好，進(jìn)行硅片I背面場(chǎng)阻擋層圖形的曝光；硅片I背面場(chǎng)阻擋層圖形關(guān)鍵尺寸可以大于O. 5微米；二 .將硅片I背面進(jìn)行氧化硅膜的刻蝕，刻蝕到硅表面三.把光刻膠去掉，利用氧化硅膜作為阻擋層，對(duì)硅進(jìn)行刻蝕，在硅片I背面刻蝕出深度為20微米的槽或孔11，去除所述氧化硅膜，如圖3所示；四.從硅片I背面的槽或孔里11成長(zhǎng)高摻雜(如，體濃度大于每立方厘米10的19次方個(gè)載流子)的N型多晶娃12,如圖4所不；五.從硅片背面的槽或孔里進(jìn)行溫度高于1100攝氏度，時(shí)間長(zhǎng)于5小時(shí)的高溫長(zhǎng)時(shí)間推阱，使得阱的深度大于30微米，形成背面場(chǎng)阻擋層13，如圖5所示；
六.將硅片反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，利用類似于VDMOS (垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的已熟知的常規(guī)正面工藝流程，完成器件形成的正面工藝，包括柵氧和多晶硅電極形成，P阱，N+源形成；包覆所述多晶硅電極的層間介質(zhì)膜，接觸孔形成，P+接觸注入層形成，源金屬電極形成和多晶電極形成，如圖6所示，在硅片正面形成場(chǎng)截止環(huán)注入?yún)^(qū)I、P型保護(hù)環(huán)注入?yún)^(qū)2、源3、P正引出注入4、P型體區(qū)5、槽7、N型耐壓區(qū)8 ；七.硅片正面工藝做完后，將硅片背面減薄，留下所需的場(chǎng)阻擋層13，然后進(jìn)行拋光。八.在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面P型集電極載流子注入和退火 ，形成P型集電極層9,如圖7所示；九.硅片背面進(jìn)行金屬的蒸鍍或者物理濺射，作硅片背面的金屬工藝，形成集電極接觸金屬10，引出集電極，如圖8所示。本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)將需要高溫推阱的場(chǎng)阻擋層制造步驟提前到器件的加工工藝前段，在硅片正面工藝后不再需要高溫推阱工藝，不會(huì)影響正面鋁等金屬工藝的形成，放大了該場(chǎng)阻擋層形成工藝的靈活性和可調(diào)性，易于獲得能滿足不同需求的新的場(chǎng)阻擋層結(jié)構(gòu)，由于沒(méi)有采用激光退火等高成本技術(shù)，使工藝能以好的性價(jià)比得以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也解決了機(jī)臺(tái)處理薄片能力的限制，在做好了背面場(chǎng)阻擋層后，能在保持硅片的厚度的情況下做完正面工藝，省掉了機(jī)臺(tái)改造的成本，同時(shí)又能把場(chǎng)阻擋層做到離8寸晶片上表面200微米深。
權(quán)利要求
1.一種帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟一.在硅片背面刻蝕出所需深度的槽或孔；二.從所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)高摻雜的多晶硅；三.從所述硅片背面的槽或孔里進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間推阱，形成背面場(chǎng)阻擋層；四.將硅片反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，進(jìn)行半導(dǎo)體器件的常規(guī)正面工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述步驟四之后還包括以下步驟五·硅片正面工藝做完后，將硅片背面減薄，留下所需的場(chǎng)阻擋層，然后進(jìn)行拋光；六.在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面集電極載流子注入和退火；七.作硅片背面的金屬工藝，形成集電極接觸金屬。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述硅片厚度大于等于500微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述槽或孔的深度大于等于20微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)的高摻雜的多晶硅濃度大于每立方厘米10的19次方個(gè)載流子。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，步驟一中，在硅片背面成長(zhǎng)氧化硅膜，然后將硅片正面保護(hù)好，進(jìn)行背面場(chǎng)阻擋層圖形的曝光，然后將硅片背面進(jìn)行氧化硅膜的刻蝕，刻蝕到硅表面；然后利用氧化硅膜作為阻擋層，對(duì)硅進(jìn)行刻蝕，在硅片背面刻蝕出所需厚度的槽或孔，去除所述氧化硅膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，步驟二中，所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)的高摻雜的多晶硅為N型，步驟六中，在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面P型集電極載流子注入。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，步驟二中，所述硅片背面的槽或孔里成長(zhǎng)的高摻雜的多晶硅為P型，步驟六中，在硅片背面場(chǎng)阻擋層上作硅片背面N型集電極載流子注入。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，步驟三中，進(jìn)行溫度高于950攝氏度，時(shí)間長(zhǎng)于I小時(shí)的推阱，形成背面場(chǎng)阻擋層。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，步驟三中，進(jìn)行溫度高于1100攝氏度，時(shí)間長(zhǎng)于5小時(shí)的推阱，形成背面場(chǎng)阻擋層。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，步驟四中，將硅片反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，進(jìn)行垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的常規(guī)正面工藝。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件是絕緣柵雙極型晶體管。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件是快恢復(fù)二極管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，包括以下步驟在硅片背面刻蝕出所需深度的槽或孔；從槽或孔里成長(zhǎng)高摻雜的多晶硅；從槽或孔里進(jìn)行高溫長(zhǎng)時(shí)間推阱；進(jìn)行半導(dǎo)體器件的常規(guī)正面工藝；將硅片背面減薄，留下所需的場(chǎng)阻擋層。本發(fā)明的帶場(chǎng)阻擋層的半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)將需要高溫推阱的場(chǎng)阻擋層制造步驟提前到器件的加工工藝前段，在硅片正面工藝后不再需要高溫推阱工藝，易于獲得能滿足不同需求的新的場(chǎng)阻擋層結(jié)構(gòu)，解決了機(jī)臺(tái)處理薄片能力的限制，使機(jī)臺(tái)能在保持硅片的厚度的情況下做完正面工藝，能把場(chǎng)阻擋層做到離大尺寸晶片上表面較深處，成本低。
文檔編號(hào)H01L21/331GK102931081SQ20111023080
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者張帥, 王海軍 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司