[发明专利]一种IGBT的制造方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及半导体设计及制造技术领域，特别涉及一种IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管）的制造方法。

【背景技术】

IGBT是由BJT（Bipolar Junction Transistor，双极结型晶体管）和MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管）组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点，具有工作频率高，控制电路简单，电流密度高，通态压低等特点，广泛应用于功率控制领域。在实际应用中，IGBT很少作为一个独立器件使用，尤其在感性负载的条件下，IGBT需要一个快恢复二极管续流。因此，现有的绝缘栅双极晶体管产品，一般采用并联一个续流二极管（Freewheeling diode，简称FWD）以保护IGBT。为了降低成本，并联的续流二极管可以集成在IGBT芯片内，即具有内置二极管或反向导通的IGBT。

常见的反向导通的IGBT需要减薄后双面光刻制备出背面P+集电极区的注入窗口。这种方案的缺点主要有两个方面：第一、需要有减薄晶圆流通能力，特别是对于常见的1200V以下的IGBT，其厚度在200um以下，对薄片流通工艺要求很高；第二、需要专门的双面曝光机对晶圆曝光。此外，现有的反向导通的IGBT通常采用背面两次光刻技术。

因此，有必要提供一种改进的技术方案来克服上述问题。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种IGBT的制造方法，其与现有的常规工艺兼容，工艺简单、效率高、无需专用的设备大大降低工艺成本。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，本发明提供一种IGBT的制造方法，其包括：提供具有第一表面和第二表面的第一导电类型的半导体晶片，在所述半导体晶片的第一表面上进行杂质注入以形成第一导电类型或第二导电类型的导电层；在所述第一导电类型或第二导电类型的导电层的表面形成间隔的凹槽；在所述凹槽内填充第二导电类型或第一导电类型的半导体材料以形成通道，其中所述通道的导电类型与所述导电层的导电类型不同，此时所述通道和所述导电层间隔交错排布；在所述导电层和通道上形成氧化层；在所述氧化层上键合衬底半导体晶片;自所述半导体晶片的第二表面减薄所述半导体晶片，并将减薄后的第一导电类型的半导体晶片作为漂移区；基于所述漂移区形成所述IGBT的正面结构；去除所述衬底半导体晶片；去除所述氧化层；在所述通道和导电层上形成背面金属电极，该背面金属电极与所述通道和导电层电性接触。

作为本发明的一个优选的实施例，提供的所述半导体晶片的厚度为200-700um，电阻率为5～500Ω*cm。

作为本发明的一个优选的实施例，在所述半导体晶片的第一表面上注入导电层的注入剂量为1E13～1E20cm^-2，能量为30～200KEV。

作为本发明的一个优选的实施例，通过光刻、蚀刻工艺在所述第一导电类型或第二导电类型的导电层的表面形成间隔的凹槽。

作为本发明的一个优选的实施例，所述凹槽的深度为0.5～50um。

作为本发明的一个优选的实施例，在填充第二导电类型或第一导电类型的半导体材料后，通过高温步骤使填充的半导体材料变成单晶硅，随后通过化学机械抛光工艺平整所述衬底的第一表面。

作为本发明的一个优选的实施例，通过热氧化或CVD方式在所述导电层及通道上形成氧化层，所述氧化层的厚度为0.01-5um。

作为本发明的一个优选的实施例，在所述氧化层上键合的所述衬底半导体晶片的厚度为50-650um。

作为本发明的一个优选的实施例，在基于所述漂移区形成所述IGBT的正面结构前，所述制造方法还包括：

通过CMP或湿法腐蚀方式平坦对所述减薄的所述半导体晶片的第二表面。

作为本发明的一个优选的实施例，所述衬底半导体晶片的厚度和所述键合形成的漂移区的厚度的和为正常流通半导体晶片厚度。

与现有技术相比，本发明中IGBT的制造方法，首先完成IGBT的背面的相互间隔的集电极区和通道的制作，之后在半导体晶片第二表面上制备IGBT的正面结构，在正面结构完成后仅需要做减薄和背面金属化步骤，对薄片流通能力没有特殊要求，更不需要双面曝光机设备。

【附图说明】