改善IGBT背面应力的方法与流程

本发明涉及集成电路设计制造领域，特别是指一种改善IGBT背面应力的方法。

背景技术：

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)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GTR的低导通压降两方面的优点。非常适合应用于直流电压为600V及以上的变流系统如交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。

普通的IGBT结构如图1所示，衬底1正面，即图1上半部为IGBT正面的栅极2，栅氧化层3，P阱4，正面金属连线7等。背面，即图1下半部为IGBT背面结构，包括缓冲层9，背面注入层10，以及背面金属层11。背面金属层是Al-Ti-Ni-Ag的复合层。

对于IGBT工艺来讲，厚度越薄，相应的导通压降和动态损耗都会降低。但是太薄的硅片在研磨处理中由于正面图形的特殊性会导致应力问题，严重时导致裂片。对于高可靠性的IGBT，需要在正面钝化层上覆盖聚酰亚胺(Polyimide)，如图2所示。由于聚酰亚胺厚度较大，在背面研磨中受力不均导致很大的应力，严重时背面可以看到明显的正面图形图案。硅片背面的应力主要集中在划片道区域，因为此处台阶最大，后续工艺中，特别是激光退火，由于激光退火会快速(微秒级)在局部产生升温和降温，应力变化特别大，硅片容易在划片道区裂开。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种改善IGBT应力的方法，解决硅片容易在划片区容易裂开的问题。

为解决上述问题，本发明所述的改善IGBT应力的方法，对于硅片正面钝化层上覆盖的聚酰亚胺，光刻及刻蚀图案化之后，在整个硅片表面覆盖蓝膜，然后再对蓝膜进行研磨使其表面平坦化。

所述蓝膜充分填充到聚酰亚胺刻蚀之后的凹陷及缝隙中，形成应力缓冲层。

本发明所述的改善IGBT背面应力的方法，包含的步骤为：

第1步，在硅片正面贴附蓝膜；

第2步，对硅片正面的蓝膜进行研磨；

第3步，进行硅片背面减薄工艺；

第4步，进行揭膜工艺，去除蓝膜；

第5步，湿法腐蚀硅片背面；

第6步，进行背面注入、激光退火及金属工艺。

进一步地，所述第1步，蓝膜的厚度为100～350μm。

进一步地，所述第1步，贴膜时，对蓝膜进行50～70℃加热，使蓝膜与硅片之间贴合更紧密，粘附性更好。

进一步地，所述第2步，研磨使蓝膜表面平整，减薄后的蓝膜的厚度为70～320μm。

进一步地，所述第3步，减薄厚度依产品需求确定。

进一步地，所述第4步，将蓝膜加热到40～60℃，再进行揭膜。

本发明所述的改善IGBT应力的方法，通过较软的蓝膜充分填充到硅片聚酰亚胺层的缝隙或图案凹陷区，形成应力缓冲层，减少在研磨过程中高台阶区域的应力，有效改善背面应力导致的裂片问题。

附图说明

图1是现有IGBT结构示意图。

图2是聚酰亚胺在划片槽区形貌。

图3是本发明贴附蓝膜的硅片。

图4是本发明蓝膜研磨之后的示意图。

附图标记说明

1是硅衬底，2是栅极，3是栅氧化层，4是P阱，5是P型重掺杂区，6是N型重掺杂区，7是金属连线，8是层间介质，9是N型场终止层，10是背面P型注入层，11是背面金属，12是聚酰亚胺，13是蓝膜。

具体实施方式

本发明所述的改善IGBT应力的方法，如图3及图4所示，对于硅片正面钝化层上覆盖的聚酰亚胺12，光刻及刻蚀图案化之后，在整个硅片表面贴附一层厚度为100～350μm的蓝膜13。所述蓝膜13充分填充到聚酰亚胺刻蚀、图案化之后的凹陷及缝隙中，较软的蓝膜贴附到硅片表面，其表面也随着聚酰亚胺的形貌发生凸起或者凹陷，表面存在起伏而不够平整。然后对蓝膜13进行研磨，使表面平坦，如图4所示，形成应力缓冲层。

本发明所述的改善IGBT背面应力的方法，包含的步骤为：

第1步，在硅片正面贴附蓝膜。贴附时将蓝膜加热到50～70℃，使蓝膜黏附层与硅片粘附性更佳，贴附的蓝膜厚度为100～350μm。

第2步，对硅片正面的蓝膜进行研磨，研磨量依具体产品的需求而定。一般研磨后保留的蓝膜厚度为70～320μm。

第3步，进行硅片背面减薄工艺。

第4步，进行揭膜工艺，去除蓝膜。揭膜时，先将蓝膜加热到40～60℃，更有利于揭膜。

第5步，湿法腐蚀硅片背面；

第6步，进行背面注入、激光退火及金属工艺。

本发明通过蓝膜充分填充到硅片聚酰亚胺层的缝隙或图案凹陷区，形成应力缓冲层，能有效改善背面应力导致的裂片问题。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。