[发明专利]一种FS‑IGBT的制备方法

摘要

本发明提供一种在厚硅片上制备FS‑IGBT的方法，用以解决中低压FS‑IGBT制备过程中，薄硅片带来的制备工艺复杂、难度大，硅片翘曲、变形、碎片，硅片的大小受到限制、良品率低、成本高，难以实现产业化的问题，以及在后续晶圆的划片和芯片的封装中由于薄硅片带来的巨大技术挑战。选取轻掺杂的FZ硅作为第一硅片、和重掺杂的CZ硅或FZ硅作为第二硅片，首先在第一硅片的背面制作N型FS层、P型透明集电区，再将第一、二硅片键合，然后减薄第一硅片、制作正面结构，最后减薄第二硅片、再通过刻蚀、淀积金属、化学机械抛光形成集电极；即制备得FS‑IGBT。

主权项

一种FS‑IGBT的制备方法，包括以下步骤：第一步：选取两片N型单晶硅片作为第一硅片和第二硅片，其中第一硅片为厚度300～500微米的轻掺杂的FZ硅，掺杂浓度为1013～1014个/cm3，用以形成FS‑IGBT的漂移区；第二硅片为厚度300～500微米的重掺杂的CZ硅或FZ硅，掺杂浓度为1019～1020个/cm3，用以形成FS‑IGBT的背部N+区；第二步：在第一硅片的背面通过离子注入N型杂质并退火制作FS‑IGBT的N型FS层，形成的FS层的厚度为2～5微米，离子注入能量为40keV～500keV，注入剂量为1013～1014个/cm2，退火温度为1150‑1200℃，退火时间为60～300分钟；第三步：在第一硅片的背面再通过离子注入P型杂质并退火制作FS‑IGBT的P型透明集电区，形成的P型集电区的厚度为0.5～2微米，离子注入能量为30keV～100keV，注入剂量为1013～1014个/cm2，退火温度为1150‑1200℃，退火时间为0～60分钟；第四步：采用键合技术将第一硅片背面与第二硅片正面键合在一起形成第三硅片，键合温度为300～600℃，通过键合技术形成的第三硅片的第一硅片一侧为正面，第二硅片一侧为背面；第五步：减薄第三硅片正面至原第一硅片厚度为30～80微米，即减薄漂移区；第六步：通过光刻、氧化、离子注入、退火和淀积工艺在经过减薄的第三硅片正面制作FS‑IGBT的正面结构，包括元胞MOS结构和终端结构,其中，P型体区和终端场限环的结深为2～3微米，离子注入能量为40keV～120keV，注入剂量为1013～1014个/cm2，退火温度为1100～1150℃，退火时间为30～150分钟；第七步：减薄第三硅片背面至原第二硅片厚度为50～100微米，即减薄背部N+区；第八步：采用光刻和刻蚀，在经过减薄后的第三硅片背面刻槽至P型透明集电区；第九步：淀积金属，填充沟槽并覆盖整个第三硅片背面至厚度为2～4微米；第十步：采用化学机械抛光平坦化背面淀积的金属，形成集电极；即制备得FS‑IGBT。