場終止絕緣柵雙極型晶體管的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種場終止絕緣柵雙極型晶體管（FS-IGBT）的制備方法，屬于絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）【技術(shù)領(lǐng)域】。該制備方法包括以下步驟：提供用于制備場終止絕緣柵雙極型晶體管的、并在其背面完成場終止層摻雜的晶片；在所述晶片的背面上形成保護(hù)層；對所述晶片的正面完成正面工藝流程；去除所述保護(hù)層；以及在所述場終止層上形成背電極。該制備方法能防止FS層在正面工藝流程中被局部破壞，從而有利于提高FS-IGBT的性能和成品率。
【專利說明】場終止絕緣柵雙極型晶體管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及場終止(Field Stop，F(xiàn)S) IGBT，尤其涉及一種在晶片背面形成保護(hù)層以實現(xiàn)對IGBT的場終止層進(jìn)行保護(hù)的IGBT制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT是一種常見的功率型器件，其中包括一種FS-1GBT。在FS-1GBT的常規(guī)制備方法中，通常是先在晶片(wafer)的背面形成FS層之后、再按照常規(guī)的IGBT正面工藝流程來進(jìn)行流片，最后在其背面的FS層之上形成背電極(例如用作集電極)；正面工藝流程中工藝復(fù)雜、步驟繁多，晶片背面的FS層容易在正面工藝流程的流片過程中受到損傷，例如，表面劃傷，從而對FS層造成局部破壞。這種破壞不但會降低FS-1GBT的制備成品率，也會對FS-1GBT的性能造成負(fù)面影響。
[0003]因此，在FS-1GBT的制備過程中對其背面FS層實現(xiàn)良好保護(hù)一直是本領(lǐng)域迫切需要解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，在FS-1GBT的制備過程對其背面FS層實現(xiàn)良好保護(hù)。
[0005]為實現(xiàn)以上目的或者其他目的，本發(fā)明提供一種場終止絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其包括以下步驟:
提供用于制備場終止絕緣柵雙極型晶體管的、并在其背面完成場終止層摻雜的晶片； 在所述晶片的背面上形成保護(hù)層；
對所述晶片的正面完成正面工藝流程；
去除所述保護(hù)層；以及 在所述場終止層上形成背電極。
[0006]優(yōu)選地，所述保護(hù)層為多晶硅保護(hù)層。
[0007]按照本發(fā)明一實施例的制備方法，其中，保護(hù)層同時形成在所述晶片的正面上，在所述晶片的背面上形成保護(hù)層之后，去除所述晶片的正面上的保護(hù)層。
[0008]按照本發(fā)明一實施例的制備方法，其中，所述場終止層摻雜采用離子注入摻雜方式。
[0009]進(jìn)一步，在所述晶片的背面上形成保護(hù)層之后，對所述場終止層摻雜進(jìn)行推阱工藝以形成場終止層。
[0010]優(yōu)選地，所述場終止層的摻雜濃度范圍為1E12離子/cm3至1E19離子/cm3 優(yōu)選地，在所述晶片的背面形成有用于防止離子注入對半導(dǎo)體襯底晶格損傷。
[0011]優(yōu)選地，所述多晶硅保護(hù)層通過低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)方法形成。
[0012]優(yōu)選地，所述多晶硅保護(hù)層的厚度范圍為100納米至2000納米。
[0013]優(yōu)選地，所述保護(hù)層的去除采用干法刻蝕方法。[0014]進(jìn)一步，完成所述正面工藝流程至少地完成正面的隔離介質(zhì)層制備。
[0015]本發(fā)明的技術(shù)效果是，制備過程所使用的保護(hù)層實現(xiàn)了在正面工藝流程中對場截止層的保護(hù)，防止FS層在正面工藝流程中被局部破壞，從而有利于提高FS-1GBT的性能和成品率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]從結(jié)合附圖的以下詳細(xì)說明中，將會使本發(fā)明的上述和其他目的及優(yōu)點更加完全清楚，其中，相同或相似的要素采用相同的標(biāo)號表示。
[0017]圖1是按照本發(fā)明一實施例的FS-1GBT制備方法的流程示意圖。
[0018]圖2至圖7是對應(yīng)于圖1所示實施例的方法流程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的一些，旨在提供對本發(fā)明的基本了解，并不旨在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其他實現(xiàn)方式。因此，以下【具體實施方式】以及附圖僅是對本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。
[0020]在附圖中，為了清楚起見，夸大了層和區(qū)域的厚度，并且，由于刻蝕引起的圓潤等形狀特征未在附圖中示意出。
[0021 ] 本文中，用于制備FS-1GBT的晶圓中，其背面定義為用于形成FS層的一面，其正面定義為至少用于形成FS-1GBT的柵端的一面。
[0022]在描述中，使用方向性術(shù)語(例如“上”、“下”、“底面”和“底部”等)以及類似術(shù)語描述的各種實施方式的部件表示附圖中示出的方向或者能被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的方向。這些方向性術(shù)語用于相對的描述和澄清，而不是要將任何實施例的定向限定到具體的方向或定向。
[0023]圖1所示為按照本發(fā)明一實施例的FS-1GBT制備方法的流程示意圖。圖2至圖7所示為對應(yīng)于圖1所示實施例的方法流程的結(jié)構(gòu)變化示意圖。在如圖所示的實施例中，以垂直于晶片表面并從晶片的背面指向晶片的正面的方向定義為z方向，平行于晶片表面并以柵端之下的溝道方向定義為X方向。以下結(jié)合圖1至圖7對本發(fā)明實施例的光刻方法進(jìn)行說明。
[0024]首先，步驟S10，提供用于制備FS-1GBT的、并在其背面完成FS層摻雜的晶片。如圖2所示，晶片100為N-摻雜的半導(dǎo)體襯底，其摻雜濃度為欲形成的IGBT的漂移層的摻雜濃度，因此，晶片100的摻雜濃度范圍選擇為8E12離子/cm3至1E13離子/cm3，例如為9E12離子/cm3。晶片100的背面上需要離子注入摻雜以形成FS層，在該實施例中，為防止背面離子注入造成半導(dǎo)體襯底晶格損傷，在晶片100的背面形成薄氧化層120。具體地，可能不可避免地同時在晶片100的正面也形成薄氧化層120(如圖所示)，在其他實施例中，也可以采用特定工藝，使在晶片背面形成薄氧化層120的同時，在晶片的正面并不形成薄氧化層120。薄氧化層120的厚度范圍為IOnm至IOOOnm (例如為lOOnm，其厚度較薄，因此難以實現(xiàn)背面保護(hù)作用。通過在晶片100的背面離子注入，形成相對高摻雜的FS層110a，在其后的步驟中，F(xiàn)S層IlOa中的雜質(zhì)通過推阱工藝被激活。
[0025]進(jìn)一步，步驟S20，在晶片背面上沉積形成多晶硅保護(hù)層并對FS層摻雜進(jìn)行推阱。如圖3所示，在晶片背面形成多晶硅保護(hù)層130，其可以通過各種薄膜沉積工藝形成，例如，通過LPCVD。具體地，其厚度范圍為IOOnm至2000nm，例如為500nm。在該實施例中，進(jìn)一步還對FS層IlOa進(jìn)行了推阱工藝，從而最終形成FS層110，多晶硅保護(hù)層130形成在薄氧化層120之上，可以對FS層110實現(xiàn)保護(hù)作用。FS層110的摻雜濃度范圍可以為1E12離子/cm3至1E19離子/cm3，例如為1E18離子/cm3。
[0026]需要理解的是，在該實施例中，晶片背面沉積形成多晶硅保護(hù)層130時，不可避免地在晶片的正面也形成了多晶硅保護(hù)層130，正面的多晶硅保護(hù)層130并未實現(xiàn)保護(hù)作用。在其他實施例中，也可以采用特定沉積工藝，使在晶片背面沉積形成多晶硅保護(hù)層130的同時，在晶片的正面并不形成多晶硅保護(hù)層130。
[0027]進(jìn)一步，步驟S30，去除晶片的正面上形成的多晶硅層和薄氧化層。如圖4所示，晶片的正面的多晶硅層130和薄氧化層120并不能在其后的工藝過程中起保護(hù)作用，因此，在此步驟中將它們?nèi)コ?，以暴露半?dǎo)體襯底準(zhǔn)備進(jìn)行正面工藝。在該實施例中，多晶硅層130和薄氧化層120可以采用干法刻蝕去除。
[0028]進(jìn)一步，步驟S40，對晶片的正面完成正面工藝流程。如圖5所示，在晶片的正面至少地制備形成P-體區(qū)140、發(fā)射極150、柵介質(zhì)層160、多晶娃柵電極170以及隔離介質(zhì)層180 (用于實現(xiàn)發(fā)射電極(即正面的隔離介質(zhì)層，圖中未示出)與多晶硅柵電極的電隔離)，從而完成正面工藝流程。在該實施例中，正面工藝流程至少地完成隔離介質(zhì)層180，從而在其后的背面工藝中，對正面的器件表面的損壞作用小。
[0029]需要理解的是，晶片的正面所形成的具體器件結(jié)構(gòu)不受本發(fā)明實施例限制，其具體工藝流程方法也不是限制性的。但是，晶片背面的保護(hù)層的具體材料的選擇需要考慮與正面工藝流程的兼容，例如，溫度參數(shù)、刻蝕選擇性等。在本發(fā)明實施例中，優(yōu)選地保護(hù)層采用多晶硅保護(hù)層130，多晶硅材料容易與正面工藝流程相兼容，例如，構(gòu)圖刻蝕柵介質(zhì)層160時，兩者之間具有良好的刻蝕選擇性。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以上啟示，在其他實施例中，也可以選擇其他材料用作晶片背面的保護(hù)層，例如，其還可以選擇為SiN材料。
[0030]進(jìn)一步，步驟S50，去除晶片背面的多晶硅保護(hù)層以及薄氧化層。如圖6所示，在多晶硅保護(hù)層130的保護(hù)作用完成以后，將其去除，在該實施例中，可以同時去除薄氧化層120。去除多晶硅保護(hù)層130可以采用干法刻蝕去除，從而盡量減小對FS層的損壞。
[0031]進(jìn)一步，步驟S60，在FS層上摻雜形成集電極層，并在其上形成背電極。如圖7所示，F(xiàn)S層110上被離子注入摻雜形成集電極層190，并在集電極層190上形成背電極金屬層195 (例如鋁金屬或合金)。集電極層190為相對高濃度的P型摻雜。
[0032]至此，基本地形成了 FS-1GBT。該在以上方法過程中，其中使用的多晶硅保護(hù)層130實現(xiàn)了在正面工藝流程中對FS層的保護(hù)，防止FS層被局部破壞，從而有利于提高FS-1GBT的性能和成品率。
[0033]以上例子主要說明了本發(fā)明的FS-1GBT的制備方法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
【權(quán)利要求】
1.一種場終止絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 提供用于制備場終止絕緣柵雙極型晶體管的、并在其背面完成場終止層摻雜的晶片； 在所述晶片的背面上形成保護(hù)層； 對所述晶片的正面完成正面工藝流程； 去除所述保護(hù)層；以及 在所述場終止層上形成背電極。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)層為多晶硅保護(hù)層。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，保護(hù)層同時形成在所述晶片的正面上，在所述晶片的背面上形成保護(hù)層之后，去除所述晶片的正面上的保護(hù)層。
4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述場終止層摻雜采用離子注入摻雜方式。
5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述晶片的背面上形成保護(hù)層之后，對所述場終止層摻雜進(jìn)行推阱工藝以形成場終止層。
6.如權(quán)利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，所述場終止層的摻雜濃度范圍為1E12 離子 /cm3 至 1E19 離子 /cm3。
7.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述晶片的背面形成有用于防止離子注入對半導(dǎo)體襯底晶格損傷。
8.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述多晶硅保護(hù)層通過低壓化學(xué)氣相沉積方法形成。
9.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述多晶硅保護(hù)層的厚度范圍為100納米至2000納米。
10.如權(quán)利要求1或3所述的制備方法，其特征在于，所述保護(hù)層的去除采用干法刻蝕方法。
11.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，完成所述正面工藝流程包括至少地完成正面的隔離介質(zhì)層制備。
【文檔編號】H01L21/331GK103578980SQ201210250435
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】張碩, 芮強(qiáng), 王根毅, 鄧小社 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司