[发明专利]绝缘栅双极型晶体管芯片制造方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及半导体电力电子器件制造领域，尤其是涉及一种绝缘栅双极型晶体管芯片制造方法及一种绝缘栅双极型晶体管芯片制造方法装置。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)器件是当前国际上新型电力电子器件中最重要的代表性器件之一，广泛应用于电机控制、工业调速、家用电器、照明、网络通信、计算机、汽车电子、国防、航空航天等多个领域，是现代电力电子技术的基础核心器件。

IGBT是一个包括设计、制造、封装(含模块)、测试、应用等在内的一个完整的产业链，其中IGBT芯片的加工制造是产业链中最重要的环节之一。目前，国际上IGBT器件的主流设计技术大都采用NPT(非穿通型，Non-punch-through)或SPT(软穿通型，Soft-punch-through)结构，而与之相对应的通行IGBT芯片制造方法都是先完成芯片已抛光的正面的全部工艺，然后再完成减薄、注入、退火、背金等未抛光的背面加工工艺。然而由于减薄后的硅片(即硅衬底)已非常薄(如中低压IGBT器件，要求硅衬底厚度必须减薄到70～150um甚至更薄)，导致后续的背面注入、退火、背金、清洗等一系列加工过程中极易产生硅衬底的变形、翘曲、破片等严重影响产品良率和加工效率的问题，从而大大增加了IGBT芯片的制造难度。

除此之外，芯片背面的P型离子深结注入还必须要有专用高能大束流离子注入机才能完成，且注入后的P型离子注入层中的杂质，如硼、砷、磷等元素的激活也是一个技术难点。

现有技术中，为解决上述技术问题并完成相应的工艺加工，需要购置价格高昂的超薄片减薄机、高能大束流离子注入机等专业设备，还需要有专门用于超薄片处理的工夹具和传送系统，也就是说，现有的IGBT芯片制造方法的实现难度较大，会耗费大量的资源。

现以具体工艺为例进行说明，具体处理流程请参见图1：

步骤101、准备硅衬底；

步骤102、对硅衬底的正面进行P阱注入及P阱扩散操作；

步骤103、对进行P阱注入及P阱扩散操作后的正面进行氧化层腐蚀、沟槽腐蚀、栅氧化、多晶溅积与腐蚀、源扩散、接触孔腐蚀及金属与钝化层溅积；

步骤104、对硅衬底的背面进行研磨与抛光、P型离子注入与退火、及金属层溅积、合金操作，生成IGBT芯片。

如图1所示流程，步骤101在实施时，准备一个如图2所示的硅衬底。步骤102在实施时，在图2所示的硅衬底上进行P阱注入及P阱扩散操作，P阱注入及P阱扩散是半导体杂质注入或扩散的一种具体实例，进行P阱注入及P阱扩散操作后的硅衬底如图3所示。步骤103在实施时，对进行P阱注入及P阱扩散操作后的正面进行腐蚀、栅氧化、多晶溅积、源扩散、接触孔腐蚀及金属与钝化层溅积操作后，操作后的硅衬底及其正面的附加层如金属与钝化层，如图4所示，其中，金属为铝，在P阱注入及P阱扩散区域设置了源区、沟槽以及保护环，当然也可以不设置沟槽，本例中使用设置沟槽的硅衬底。步骤104在实施时，如图5所示，在硅衬底的背面进行研磨与抛光后，增加了P型离子注入层与金属层(与正面的金属层区分，也叫背金层)，本例中，背金层为钛Ti/镍Ni/银Ag背金层。

发明内容

本发明实施例提供了一种绝缘栅双极型晶体管芯片制造方法，用于解决现有技术提供的IGBT芯片制造方法影响产品良率和加工效率，实现难度较大，会耗费大量的资源的问题，该方法包括：

在对硅衬底中已研磨或抛光的正面进行半导体杂质注入或扩散操作；

对所述硅衬底未研磨或抛光的背面进行研磨或抛光；并

在背面研磨或抛光后的硅衬底的背面增加电阻率不高于预设电阻率值的衬底支撑片或支撑层；

对背面增加有所述衬底支撑片或支持层的硅衬底的正面进行腐蚀处理；

控制背面增加的所述衬底支撑片或支持层向硅衬底进行扩散，在硅衬底中生成P型离子扩散层；

对生成P型离子扩散层的衬底支撑片或支持层进行外层封装处理，生成绝缘栅双极型晶体管芯片。

较佳的，对背面增加有所述衬底支撑片或支持层的硅衬底的正面进行腐蚀处理，包括：

对背面增加有所述衬底支撑片或支持层的硅衬底的正面依次进行氧化层腐蚀、沟槽腐蚀、栅氧化、多晶溅积与腐蚀、源扩散、接触孔腐蚀及金属与钝化层溅积处理。

较佳的，所述对生成P型离子扩散层的衬底支撑片或支持层进行外层封装处理，包括：

对生成P型离子扩散层的衬底支撑片或支持层依次进行研磨或抛光，以及金属层溅积、合金操作。