一种FS-IGBT背面电极的制备方法与流程

本发明涉及功率半导体，特别涉及一种fs-igbt背面电极的制备方法。

背景技术：

1、电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电能变换和控制电路方面大功率的电子器件。自从绝缘栅双极型晶体管(igbt)问世以来，因其驱动功率小而饱和压降低，在直流电压为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、牵引传动等领域得到广泛应用。

2、目前，被广泛应用的平面型igbt有三种常用的内部结构第一代的穿通型igbt、第二代的非穿通型igbt和第三代的场截止型igbt(fs-igbt)。场截止绝缘栅双极型晶体管。igbt发展主流是fs-igbt，在fs-igbt的制备工艺中，硅片(晶圆)厚度非常薄，厚度基本在一百多微米，复杂的背面工艺大大增加碎片、弯曲的概率，总体生产技术难度大、效率低、成本高。同时，在fs-igbt制备中的高能氢(质子)注入方法已被应用。但因为技术原因，高能氢注入方法的使用依然十分受限。

3、此外，伴随着移动智能终端、5g网络、物联网等新兴行业的发展，新型半导体分立器件将不断涌现，在替代原有市场应用的同时，将持续开拓新兴应用领域。为了使现有半导体分立器件能适应市场需求的快速变化，亟须提供一种fs-igbt背面电极的制备方法。

技术实现思路

1、本发明是利用氢离子注入的方式形成fs-igbt硅片背面n型缓冲层的方法，适用于任意结构深度、任意结构厚度的背面n型缓冲层形成，后处理温度较低，对后续电极制备工艺具有较高兼容性。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种fs-igbt背面电极的制备方法，包括，

3、对正面工艺完成的硅片的背面减薄、抛光和区注入后进行退火得到带有区集电极的硅片；

4、将所述带有区集电极的硅片进行质子辐照后进行再次退火得到背面缓冲层；

5、将带有区集电极和背面缓冲层的硅片表面进行镀金属以及烘烤完成fs-igbt背面电极的制备。

6、本发明也提供了另一种fs-igbt背面电极的制备方法，包括，

7、对正面工艺完成的硅片的背面减薄、抛光和区注入后进行退火得到带有区集电极的硅片；

8、将所述带有区集电极的硅片进行质子辐照得到带有质子辐照的硅片；

9、将带有区集电极和质子辐照的硅片的表面镀金属和烘烤完成fs-igbt背面电极的制备。

10、进一步地，所述区注入包括，注入硼离子。

11、进一步地，所述质子辐照的影响区域的宽度根据降能片厚度调节，

12、所述质子辐照的影响区域的宽度为5-50μm。

13、进一步地，所述质子辐照参数包括，质子束流能量为6-12mev，辐射剂量为1×1013-1×1015/cm2。

14、进一步地，所述质子辐照参数包括，质子束流能量为6-12mev，辐射剂量为5×1013-1×1015/cm2。

15、进一步地，所述退火参数包括，温度850-950℃，时间4-8h。

16、进一步地，所述再次退火参数包括，温度400-550℃，时间小于60min。

17、进一步地，所述镀金属，金属包括钛、镍或银。

18、进一步地，所述烘烤温度小于等于450℃。

19、相对于现有技术，本发明具有以下的有益效果：

20、本发明利用氢离子代替磷或砷离子制备缓冲层，减少了硅片背面工艺过程中超高温热处理的次数，同时退火温度较低，降低了硅片经过高温热冲击而引入的废片风险。

21、本发明缓冲层形成方式可仅通过调整降能片组合既能实现缓冲层宽度灵活调节，对高温退火的依赖性不高。

22、本发明的缓冲层形成方法所用的质子辐照工艺可实现批量化生产，提升晶圆制造效率；退火时间一般小于60min，降低晶圆制造时间成本；质子辐照后退火与后续工艺道次中被背面金属化最后的高温烘烤工艺可合并完成，具有较高工艺兼容性，同时进一步降低晶圆制造成本、提高效率。

23、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的步骤或流程来实现和获得。

技术特征：

1.一种fs-igbt背面电极的制备方法，其特征在于，包括，

2.一种fs-igbt背面电极的制备方法，其特征在于，包括，

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述区注入包括，注入硼离子。

4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述质子辐照的影响区域的宽度根据降能片厚度调节，

5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述质子辐照参数包括，质子束流能量为6-12mev，辐射剂量为1×1013-1×1015/cm2。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述质子辐照参数包括，质子束流能量为6-12mev，辐射剂量为5×1013-1×1015/cm2。

7.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述退火参数包括，温度850-950℃，时间4-8h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述再次退火参数包括，温度400-550℃，时间小于60min。

9.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述镀金属，金属包括钛、镍或银。

10.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述烘烤温度小于等于450℃。

技术总结
本发明公开了一种FS‑IGBT背面电极的制备方法，所述方法包括，对正面工艺完成的硅片的背面减薄、抛光和区注入后进行退火得到带有区集电极的硅片；将所述带有区集电极的硅片进行质子辐照得到带有质子辐照的硅片；将带有区集电极和质子辐照的硅片的表面镀金属和烘烤完成FS‑IGBT背面电极的制备。本发明缓冲层形成方式可仅通过调整降能片组合既能实现缓冲层宽度灵活调节，对高温退火的依赖性不高。本发明的缓冲层所用的质子辐照工艺可实现批量化生产，提升晶圆制造效率；退火时间小于60min，降低晶圆制造时间成本；质子辐照后退火与后续工艺道次中被背面金属化最后的高温烘烤工艺可合并完成，具有较高工艺兼容性，进一步降低晶圆制造成本、提高效率。

技术研发人员：王婉琳,吕银龙,葛涛
受保护的技术使用者：北京核力同创科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12