[发明专利]半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造方法。

背景技术

即使当施加反向电压时，反向阻断IGBT（RB-IGBT：反向阻断绝缘栅双极晶体管）也必需确保与正向阻断性能相等的反向阻断性能以保证击穿电压。为了确保反向阻断性能，在反向阻断IGBT中通过扩散层（在下文中称为分离层）来形成pn结，该扩散层在与主表面垂直的方向上穿过半导体芯片并且使半导体芯片的侧面与漂移层分离。反向阻断半导体器件的反向击穿电压由pn结维持。

接着，将描述反向阻断IGBT的制造（制备）方法（在下文中称为第一制造方法）。图8至12是示出根据现有技术制成的反向阻断IGBT的截面图，并且示出扩散来自杂质源（液体扩散源）的施加到半导体晶片上的掺杂剂以形成分离层的方法（施加和扩散方法）。首先，如图8所示，通过热氧化方法使用掺杂剂掩模在n型半导体晶片1的正面形成厚度为例如约2.5μm的氧化膜2。

接着，如图9所示，通过光刻选择性地去除氧化膜2以形成开口3，从而形成分离层。接着，如图10所示，将硼（B）源4施加到氧化膜2上，以使硼源4设置在开口3中。接着，将半导体晶片1插入扩散炉，并且在高温（例如，1300°C）下长时间（例如，100小时）地执行热扩散工艺。通过热扩散工艺将硼源4的硼从氧化膜2的开口3扩散到半导体晶片1中以形成p型扩散层，该p型扩散层是半导体晶片1的正面的表面层中的厚度为例如约数百微米的分离层5。

接着，如图11所示，去除硼源4和氧化膜2，并且在半导体晶片1的正面形成反向阻断IGBT的正面元件结构（未示出）。接着，半导体晶片1的背面接地，直至露出分离层5以使半导体晶片1减薄。接着，如图12所示，在半导体晶片1的接地背面形成包括p⁺集电极区6和集电电极的背面元件结构。接着，沿着在分离层5的中心形成的切割线将半导体晶片1切割成切割芯片。以此方式，完成在该芯片的侧面具有分离层5的反向阻断IGBT。

接着，将描述反向阻断IGBT的另一种制造方法（在下文中称为第二制造方法）。图13至16是示出根据现有技术制成的反向阻断IGBT的另一示例的截面图，并且示出将杂质离子注入半导体晶片且使其扩散以形成分离层的方法。首先，如图13所示，通过热氧化方法使用掺杂剂掩模在n型半导体晶片11的正面形成厚度为例如约1μm的氧化膜12。

接着，如图14所示，通过光刻选择性地去除氧化膜12以形成开口13，从而形成分离层。接着，如图15所示，使用氧化膜12作为掩模将硼离子14注入半导体晶片11。所注入的离子14的剂量可以是例如约1×10⁵cm^-2。接着，如图16所示，将半导体晶片11插入扩散炉，并且在高温（例如，1300°C）下长时间（例如，100小时）地执行热扩散工艺。通过热扩散工艺扩散注入半导体晶片11的硼以形成p型扩散层，该p型扩散层是半导体晶片11的正面的表面层中的厚度为例如约数百微米的分离层15。

接着，去除用于离子注入的氧化膜12，并且在半导体晶片11的正面形成反向阻断IGBT的正面元件结构（未示出）。接着，与以上所述的第一制造方法类似，半导体晶片11的背面接地，直至露出分离层15（参见图11）。接着，如图12所示，与第一制造方法类似，在半导体晶片11（在图12中由附图标记1表示）的接地背面形成p⁺集电极区6和集电电极，并且沿着切割线（未示出）切割半导体晶片11。以此方式，完成在该芯片的侧面具有分离层15（在图12中由附图标记5表示）的反向阻断IGBT。

近年来，已提出了使用蚀刻在半导体晶片中形成凹槽且在该凹槽的侧壁上形成分离层、由此制造反向阻断IGBT的方法。另外，已提出了以下方法。其中形成有构成半导体芯片的正面结构和背面结构的薄半导体晶片通过双面胶带附连到支承基板。通过各向异性湿法蚀刻在薄半导体晶片中形成用作划线的沟槽，从而露出晶面。通过离子注入以及低温退火或激光退火在沟槽的侧面形成用于维持反向击穿电压的分离层，从而使其与作为背面扩散层的p集电极区接触且延伸到正面侧。接着，在不过度或不欠缺的情况下进行激光切割以清晰地切割分离层下方的集电电极。接着，从集电电极剥离双面胶带以获取半导体芯片。以此方式，形成反向阻断半导体器件（例如，参见以下专利文献1）。