一种功率器件及其制作方法与流程

本发明涉及半导体芯片制造领域，更具体涉及一种功率器件及其制作方法。

背景技术：

对于功率器件来说，有两个极为重要的参数,一个是导通电阻,另一个是击穿电压，对应用而言希望导通电阻尽可能的小，而击穿电压越高越好。功率器件为了承受高电压，需要采用很厚的低掺杂外延层。通过增加外延层厚度或减小外延层的掺杂浓度，可以提高击穿电压，但这样做的同时却提高了导通电阻，不利于降低器件导通时的功率损耗。由此可见，很难对这两个参数同时进行优化。

目前的直流/直流转换效率一般在80％～90％的范围，有近一半的功耗损失产生在功率场器件上，这些由器件功耗损失的一部分原因在于导通电阻转换成为焦耳热，导致器件升温。如何尽可能地降低导通电阻、降低散热量，同时不降低器件的耐压性成为功率场效应晶体管的技术难题。

目前采用的解决方法之一就是减薄功率器件的衬底，衬底上的器件的功能有效区域的厚度一般为5至100um，但这个厚度实际上只占用了整个晶圆厚度的一小部分，其余厚度的衬底只是为了保证衬底在制造、测试、封装和运送的过程中有足够的强度。

现有技术中，在衬底上的器件正面结构制作完成后，需要对衬底进行背面减薄，使其达到所需的厚度，一些种类的功率器件，还要在背面减薄后，继续在背面制作背面结构，然后制作金属层，紧接着从背面引出电极。目前常用的功率器件薄片的制作方法主要不足有两点：

1、衬底减薄以后，强度下降，导致制作工艺过程中碎片率升高，提高了器件的制造成本，同时限制了衬底的最小厚度，影响了器件的性能；

2、在制作工艺过程中将衬底放置在支撑片上，这样可以增加衬底强度，但增加工艺难度，也增大了器件制造成本。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何实现对功率器件的衬底减薄的同时降低制作过程的碎片率、消除对衬底最小厚度的限制以及降低制作成本。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种功率器件制作方法，所述方法包括以下步骤：

S1、于衬底的一面上制作功率器件的正面结构，对所述衬底的另一面进行减薄，并且不对所述衬底另一面的边缘进行减薄处理；

S2、于所述衬底的另一面的减薄部位制作所述功率器件的背面结构；

S3、切除所述衬底的未减薄区域。

优选地，所述步骤S1中，在进行所述减薄处理之前，用树脂或光刻胶覆盖所述正面结构，进行保护。

优选地，所述步骤S1中，利用研磨轮对所述衬底进行减薄处理。

优选地，所述步骤S1中，对所述衬底进行减薄处理之后，进行腐蚀操作，以消除由于研磨形成的机械伤口的应力作用。

优选地，利用氢氟酸和强氧化酸的混合液进行所述腐蚀操作。

优选地，制作所述背面结构之前，去除所述正面结构覆盖的所述树脂或光刻胶。

优选地，所述正面结构位于所述衬底的一面的对应与所述减薄区域的位置。

优选地，所述衬底为硅晶片。

优选地，所述步骤S3中，使用切片法切除所述衬底的未减薄区域。

本发明还公开了一种功率器件，所述功率器件为利用上述方法制作形成。

(三)有益效果

本发明提供了一种功率器件及其制作方法，本发明在功率器件的衬底减薄过程中，对衬底边缘不进行减薄，从而使衬底边缘的厚度较厚，提高了衬底的强度，降低了工艺中的碎片率，消除了对衬底最小厚度的限制，同时本发明的技术方案无需使用支撑片，工艺简单，生产成本低，并且能够满足器件性能要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明功率器件的衬底减薄方法流程图；

图2a、2b是利用本发明的方法中步骤S1进行操作后的衬底的结构示意图；

图2c为利用本发明的方法中步骤S1进行操作后的衬底的俯视图；

图3是利用本发明的方法中步骤S2进行操作后的衬底的结构示意图；

图4是利用本发明的方法中步骤S3进行操作后的衬底的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

本发明公开了一种功率器件的制作方法，如图1所示，所述方法 包括以下步骤：

S1、于衬底2的一面上制作功率器件的正面结构1，对所述衬底2的另一面进行减薄，并且不对所述衬底2另一面的边缘4进行减薄处理，如图2a、2b以及2c所示；

本步骤中，在进行所述减薄处理之前，用树脂或光刻胶覆盖所述正面结构1，用于对所述正面结构1进行保护；除使用所述树脂或光刻胶外还可以使用其他一切可以用于保护电子器件的膜状物进行保护；

本步骤中，利用但不限于使用研磨轮对所述衬底进行减薄处理；

本步骤中，对所述衬底2进行减薄处理之后，要进行腐蚀操作，这是因为研磨会造成机械伤口，机械伤口的应力容易导致衬底变形，利用腐蚀操作，对研磨后的衬底的背面进行处理，使背面变得粗糙，释放上述应力，使衬底不易发生变形。

优选地，所述腐蚀操作利用氢氟酸和强氧化酸的混合液进行腐蚀，也可以用其他适合的溶液进行腐蚀；

S2、于所述衬底2的另一面的减薄部位制作所述功率器件的背面结构3，如图3所示；

在制作所述背面结构3之前，优选地，去除所述正面结构1覆盖的所述树脂或光刻胶。

S3、切除所述衬底的未减薄区域4，如图4所示。

所述正面结构1位于所述衬底2的一面的对应与所述减薄区域的位置，这样在去除衬底2边缘的时候不会对正面区域1的器件造成伤害，优选地，所述正面结构1以及所述背面结构3的器件距所述衬底未减薄的边缘一定的距离，更有利于保护所述正面结构1以及所述背面结构3的器件。所述衬底未减薄区域4器件不使用。

优选地，所述衬底2为硅晶片，可以为其他一切可以用做衬底2的材料；所述硅晶片的晶向、掺杂类型不做限制，根据器件类型决定。

所述步骤S3中，使用但不限于使用切片法切除所述衬底的未减薄区域4。

本发明还公开了一种功率器件，所述功率器件为利用上述方法制作形成。

本发明针对现有工艺中硅片衬底减薄以后，晶片强度下降，导致工艺过程中碎片率升高，提高了器件的制造成本，同时限制了硅片的最小厚度影响了器件的性能的问题，提出了解决方案，本发明无需使用支撑片，工艺简单，生产成本低，通过在减薄过程中对硅片边缘不进行减薄，从而使硅片边缘厚度较厚，提高了硅片的强度，降低了工艺中的碎片率，降低了器件制造成本，同时硅片的绝大部分面积正常减薄，满足器件性能要求。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。