具有內(nèi)置二極管的igbt器件背面工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工藝方法，尤其是一種具有內(nèi)置二極管的IGBT器件背面工藝，屬于IGBT器件背面處理的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT 結(jié)合了功率 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect- Transistor,金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)及功率晶體管的優(yōu)點，具有工作頻率高，控制電路簡單，電流密度高，通態(tài)壓低等特點，廣泛應(yīng)用于功率控制領(lǐng)域。在實際應(yīng)用中，IGBT很少作為一個獨立器件使用，尤其在感性負載的條件下，IGBT需要一個快恢復(fù)二極管續(xù)流。因此現(xiàn)有的IGBT產(chǎn)品，一般采用反并聯(lián)一個二極管以起到續(xù)流作用，保護IGBT器件。
[0003]為降低成本，反并聯(lián)的二極管可以集成在IGBT芯片內(nèi)，即集成反并聯(lián)二極管的IGBT或具有內(nèi)置二極管的IGBT。公開號為CN202796961U的文件公開了一種具有內(nèi)置二極管的IGBT，具體結(jié)構(gòu)可以參考公開文件中的附圖4，其中，在IGBT器件的背面采用背面P型和N型交替平行分布的形式，以形成內(nèi)置二極管；正面條形元胞與背面條形相垂直，形成背面與正面結(jié)構(gòu)的自對準，通過背面P型和N型的比例分配，粗略的調(diào)整器件性能。目前，對于制備背面P型與N型時，只能用條形圖案，并且圖形的控制精度要求較為粗略，適用的器件方案較為有限，不具有普適性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有內(nèi)置二極管的IGBT器件背面工藝，其工藝步驟簡單，能實現(xiàn)背面光刻工藝達到或接近正面光刻工藝的控制能力，背面加工精度高，對背面圖形沒有特定限制，有利于實現(xiàn)更多的背面圖形方案，支持多樣的器件背面圖形優(yōu)化設(shè)計。
[0005]按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種具有內(nèi)置二極管的IGBT器件背面工藝，所述IGBT器件背面工藝包括如下步驟:
a、提供制備IGBT器件所需的晶圓，在所述晶圓的晶圓正面進行所需的正面工藝，以在晶圓的晶圓正面得到所需的正面元胞結(jié)構(gòu)，所述正面元胞結(jié)構(gòu)包括正面金屬層以及金屬層套刻對位標記；
b、對上述晶圓的晶圓背面進行減薄，以使得減薄后得到晶圓的厚度不大于300μπι;
c、對上述晶圓的晶圓背面進行所需的初次背面離子注入，并在離子注入后的晶圓背面上涂覆光刻膠層；
d、提供用于對上述晶圓背面上涂覆的光刻膠層進行光刻的光刻機，所述光刻機包括上曝光臺以及位于所述上曝光臺下方的下曝光臺，上曝光臺上設(shè)有用于掩膜版對準的上基準標記，在下曝光臺上設(shè)有用于晶圓對準的下基準標記；所述下基準標記與上基準標記在豎直方向上同軸分布，在下曝光臺上還設(shè)有用于捕捉金屬層套刻對位標記的背面感應(yīng)器；
e、將上述晶圓的晶圓背面朝上并置于下曝光臺與上曝光臺間，旋轉(zhuǎn)晶圓，以通過背面感應(yīng)器捕捉晶圓上的notch區(qū)，以確定notch區(qū)坐標；
f、利用背面感應(yīng)器捕捉晶圓的金屬層套刻對位標記，以確定金屬層套刻對位標記的中心坐標，并根據(jù)上述notch區(qū)坐標、金屬層套刻對位標記的中心坐標以及下基準標記確定晶圓的位置；
g、利用上基準標記將掩膜版與上曝光臺進行對準，在掩模版與上曝光臺對準后，比對掩膜版上掩膜版套刻對位標記的中心坐標與金屬層套刻對位標記的中心坐標，根據(jù)金屬層套刻對位標記的中心坐標以及掩膜版上掩膜版套刻對位標記的中心坐標，對晶圓的位置進行校正，以使得晶圓與掩膜版的精準對位；
h、利用掩膜版對晶圓背面上的光刻膠層進行曝光顯影，并在曝光顯影后，對晶圓背面進行所需的二次背面離子注入，所述二次背面離子注入的離子導(dǎo)電類型與初次背面離子注入的離子導(dǎo)電類型相反；
1、去除上述晶圓背面的光刻膠層，并在退火后激活載流子，以得到所需分布于晶圓背面的二極管；
j、在上述晶圓背面設(shè)置所需的背面金屬層。
[0006]所述晶圓的材料包括硅，金屬層套刻對位標記的形狀包括十字形、方形、圓形、三角形、菱形、五角形、六邊形或八邊形。
[0007]所述步驟b包括如下步驟:
bl、在得到正面元胞結(jié)構(gòu)的晶圓正面貼藍膜，并對所述晶圓的背面采用化學(xué)機械研磨方式的初次減薄；
b2、去除上述貼在晶圓正面的藍膜，并在晶圓正面鍵合玻璃基片，并對晶圓的背面通過化學(xué)機械研磨方式進行二次減薄，以使得減薄后晶圓的總厚度不超過300 μπι。
[0008]所述玻璃基片的折射率為1.5-1.8，反射率為4%~81.6%。
[0009]所述步驟b包括如下步驟:
S1、在得到正面元胞結(jié)構(gòu)的晶圓正面貼藍膜，并在所述晶圓的晶圓背面設(shè)置背面減薄夾持裝置；
s2、對上述晶圓的背面進行減薄，以使得減薄后晶圓的總厚度不超過300 μπι。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點:在上曝光臺上設(shè)置上基準標記，在下曝光臺上設(shè)置下基準標記以及背面感應(yīng)器，利用上基準標記實現(xiàn)對掩膜版的對準，利用背面感應(yīng)器對notch區(qū)的捕捉，實現(xiàn)對晶圓的初步對位，利用notch區(qū)坐標、金屬層套刻對位標記以及下基準標記能確定晶圓的位置，利用掩膜版套刻對位標記的中心坐標與金屬層套刻對位標記的中心坐標間的對應(yīng)關(guān)系，能實現(xiàn)掩膜版與晶圓的精確對位，利用掩膜版能對晶圓背面上的光刻膠進行曝光顯影，即能得到晶圓背面的N摻雜區(qū)域、P摻雜區(qū)域的位置與形狀等，能實現(xiàn)背面光刻工藝達到或接近正面光刻工藝的控制能力，背面加工精度高，對背面圖形沒有特定限制，有利于實現(xiàn)更多的背面圖形方案，支持多樣的器件背面圖形優(yōu)化設(shè)計，安全可靠。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明對背面對準光刻的示意圖。
[0012]圖2為本發(fā)明對背面對準光刻的另一種實施示意圖。
[0013]附圖標記說明:l-notch區(qū)、2-上基準標記、3_下基準標記、4_掩膜版、5_晶圓正面、6-金屬層套刻對位標記、7-藍膜、8-玻璃基片、9-晶圓背面、10-背面感應(yīng)器、11-掩膜版套刻對位標記、12-上曝光臺、13-下曝光臺、14-背面減薄夾持裝置以及15-晶圓。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]為了能實現(xiàn)背面光刻工藝達到或接近正面光刻工藝的控制能力，背面加工精度高，對背面圖形沒有特定限制，有利于實現(xiàn)更多的背面圖形方案，支持多樣的器件背面圖形優(yōu)化設(shè)計，本發(fā)明IGBT器件背面工藝包括如下步驟:
a、提供制備IGBT器件所需的晶圓15，在所述晶圓15的晶圓正面5進行所需的正面工藝，以在晶圓15的晶圓正面5得到所需的正面元胞結(jié)構(gòu)，所述正面元胞結(jié)構(gòu)包括正面金屬層以及金屬層套刻對位標記6 ；
具體地，晶圓15的材料可以為硅，晶圓正面5與晶圓背面9為晶圓15的兩個表面，在晶圓正面5可以實施常規(guī)的正面工藝，以得到正面元胞結(jié)構(gòu)，正面元胞結(jié)構(gòu)的具體實施結(jié)構(gòu)可以為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知的結(jié)構(gòu)，也可以根據(jù)需要進行選擇確定，具體選擇以及確定過程均為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。在正面金屬層上通過常規(guī)工藝得到金屬層套刻對位標記6，得到金屬層套刻對位標記6的具體實施過程此處不再贅述。所述金屬層套刻對位標記8的形狀包括十字形、方形、圓形、三角形、菱形、五角形、六邊形或八邊形。金屬層套刻對位標記8的具體形狀不限于上述列舉的形狀，圖1中示出了采用十字形的金屬層套刻對位標記8。此外，在晶圓正面5還能得到用于初步對位的notch區(qū)1，生成notch區(qū)I的具體過程也為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，不再贅述。
[0016]b、對上述晶圓15的晶圓背面9進行減薄，以使得減薄后得到晶圓15的厚度不大于 300 μm ；
為了能夠?qū)A15的晶圓背面9進行有效減薄，可以采用如下的兩種方式，具體為: 如圖1所示，所述步驟b包括如下步驟:
bl、在得到正面元胞結(jié)構(gòu)的晶圓正面5貼藍膜7，并對所述晶圓15的背面采用化學(xué)機械研磨方式的初次減??；
在晶圓正面5上貼藍膜7，是為了保護正面元胞結(jié)構(gòu)不被劃傷；在晶圓正面5上貼藍膜5的過程以及利用化學(xué)機械研磨對晶圓15的背面進行減薄的過程均為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。具體實施時，初次減薄后，能使得晶圓15的厚度從725 μπι減薄到400 μm，確保后續(xù)在晶圓15上鍵合玻璃基片8后，玻璃基片8與晶圓15的總厚度不超過晶圓15在初次減薄前的厚度。
[0017]b2、去除上述貼在晶圓正面5的藍膜7，并在晶圓正面5鍵合玻璃基片8，并對晶圓15的背面通過化學(xué)機械研磨方式進行二次減薄，以使得減薄后晶圓15的總厚度不超過300 μ mD
[0018]本發(fā)明實施例中，所述玻璃基片8的折射率為1.5-1.8，反射率為4%~81.6%。在晶圓正面5鍵合玻璃基片8后，能降低晶圓15碎片的風(fēng)險。減薄后晶圓15的總厚度是指晶圓15以及位于晶圓正面5的正面元胞結(jié)構(gòu)的總厚度不超過300 μπι。玻璃基片9作為臨時鍵合的載體，玻璃基片8鍵合在晶圓正面5的過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知。
[0019]如圖2所示，所述步驟b包括如下步驟: S1、在得到正面元胞結(jié)構(gòu)的晶圓正面5貼藍膜7，并在所述晶圓15的晶圓背面9設(shè)置背面減薄夾持裝置12 ；
本發(fā)明實施例中，背面減薄夾持裝置14可以采用現(xiàn)有常用的taiko (taiko是一種保護減薄晶圓15的鐵環(huán)裝置)，利用背面減薄堅持裝置14夾持晶圓15，能降低碎片風(fēng)險。
[0020]s2、對上述晶圓15的背面進行減薄，以使得減薄后晶圓15的總厚度不超過300 μ mD
[0021]在晶圓正面5貼藍膜7，筒式背面設(shè)置背面減薄夾持裝置12后，利用化學(xué)機械研磨的方式對晶圓15進行減薄，具體減薄過程此處不再贅述。
[0022]C、對上述晶圓15的晶圓背面9進行所需的初次背面離子注入，并在離子注入后的晶圓背面9上涂覆光刻膠層；
本發(fā)明實施例中，初次背面離子注入的類型可以為N型雜質(zhì)離子或P型雜質(zhì)離子，在晶圓背面9上涂覆光刻膠層的過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知，此處不再贅述。
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