IGBT器件的形成方法及IGBT器件与流程

本发明属于半导体制造，尤其涉及一种igbt器件的形成方法及igbt器件。

背景技术：

1、绝缘栅双极晶体管（insulated gate bipolar transistor，igbt）是在金属氧化物场效应晶体管和双极晶体管基础上发展起来的一种新型复合功率器件。igbt器件同时具有双极结型功率晶体管和功率mosfet的主要优点：输入阻抗高、输入驱动功率小、导通电阻小、电流容量大、开关速度快等，使得igbt成为电力电子系统能量控制和转换的重要开关元器件之一，它的性能好坏直接影响着电力电子系统的转换效率、体积和重量。

2、igbt芯片有三个电极，分别是栅极、发射极和集电极。发射极和栅极位于芯片的正面，而集电极位于芯片的背面。来自外电路的栅极信号施加到栅极焊点上，然后通过栅极总线传输到各个元胞的栅极，从而控制每个元胞的开启。

3、在现有igbt芯片的制造过程中，受限于减薄机台以及减薄工艺，igbt芯片通常较厚，限制了igbt芯片体积的进一步缩小，且在igbt晶圆的背面容易出现破片等缺陷。

技术实现思路

1、针对相关技术中存在的至少一个不足之处，本申请提供了一种igbt器件的形成方法及igbt器件，可以减少减薄过程中的缺陷，使得igbt器件可以减薄至更薄。

2、本申请第一方面提供一种igbt器件的形成方法，包括以下步骤：

3、提供一第一晶圆；

4、在第一晶圆的一侧表面制作mosfet，形成有mosfet的表面为第一晶圆的正面，背离正面的另一面为第一晶圆的背面；

5、提供一第二晶圆；

6、在第二晶圆的一侧表面形成硬掩模层，形成有硬掩模层的一侧为第二晶圆的第一侧，背离第一侧的另一侧为第二晶圆的第二侧；

7、对硬掩模层进行图形化以形成图形化的硬掩模层；

8、移除第二晶圆位于第二侧的至少一部分；

9、将第一晶圆的正面和第二晶圆的第二侧进行键合连接，以使第二晶圆覆盖在第一晶圆正面的mosfet之上；

10、移除第一晶圆的背面的至少一部分；

11、对第一晶圆的背面执行离子注入和退火工艺；

12、基于图形化的硬掩模层，对第二晶圆的第二侧执行刻蚀工艺以形成打开至mosfet的沟槽；

13、对第一晶圆执行背面金属化工艺。

14、在第一方面的一些实施例中，在第一晶圆的正面形成有介电层，在第一晶圆和第二晶圆键合的过程中，介电层与第二晶圆的第二侧的表面键合连接。

15、在第一方面的一些实施例中，在对硬掩模层进行图形化的过程中，在硬掩模层的表面涂布光刻胶，通过光刻曝光和显影对光刻胶进行图形化，基于图形化的光刻胶对硬掩模层进行刻蚀形成图形化的硬掩模层。

16、在第一方面的一些实施例中，第一晶圆和第二晶圆通过熔融键合工艺进行连接，键合温度为150~600℃。

17、在第一方面的一些实施例中，移除第二晶圆位于第二侧的至少一部分至第二晶圆的厚度为50~700μm。

18、在第一方面的一些实施例中，在第一晶圆和第二晶圆键合后，移除第一晶圆的背面的至少一部分至第一晶圆的厚度为10~500μm。

19、在第一方面的一些实施例中，在对第二晶圆的第二侧执行刻蚀工艺形成沟槽的过程中，采用干法刻蚀或湿法刻蚀，刻蚀深度为50~700μm。

20、在第一方面的一些实施例中，硬掩模层的材料为sin、氧化物、掺氮碳化硅、aln或al2o3中的至少一种。

21、本申请第二方面提供一种根据第一方面任一项所述的igbt器件的形成方法所形成的igbt器件。

22、在第二方面的一些实施例中，该igbt器件包括：

23、第一晶圆，其正面形成有mosfet；

24、第二晶圆，其包括第一侧和第二侧，第一侧与第一晶圆的正面键合连接；

25、沟槽，其由第二晶圆的第二侧打开至mosfet；

26、背面金属，其形成在第一晶圆的背面；

27、其中，igbt器件的厚度为50~1200μm。

28、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

29、（1）本申请至少一个实施例所提供的igbt器件的形成方法，通过提供第二晶圆用于与形成有mosfet的第一晶圆键合连接，为第一晶圆的减薄提供有效支撑，能够在较薄厚度时防止破片等缺陷产生。

30、（2）本申请至少一个实施例所提供的igbt器件的形成方法，在键合前对第二晶圆进行减薄，可以有效避免在键合后进行减薄而出现边缘解键合的缺陷，简化了键合后工序，且降低了对刻蚀设备的要求；

31、（3）本申请至少一个实施例所提供的igbt器件，整体igbt器件可以减薄至更薄50~1200μm，无需再进行解键合，提高了igbt器件的质量。

技术特征：

1.一种igbt器件的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，在所述第一晶圆的正面形成有介电层，在所述第一晶圆和所述第二晶圆键合的过程中，所述介电层与所述第二晶圆的第二侧的表面键合连接。

3.根据权利要求1所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，在对所述硬掩模层进行图形化的过程中，在所述硬掩模层的表面涂布光刻胶，通过光刻曝光和显影对所述光刻胶进行图形化，基于图形化的光刻胶对所述硬掩模层进行刻蚀形成所述图形化的硬掩模层。

4.根据权利要求3所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，所述第一晶圆和所述第二晶圆通过熔融键合工艺进行连接，键合温度为150~600℃。

5.根据权利要求1所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，移除所述第二晶圆位于所述第二侧的至少一部分至所述第二晶圆的厚度为50~700μm。

6.根据权利要求1所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，在所述第一晶圆和所述第二晶圆键合后，移除所述第一晶圆的所述背面的至少一部分至所述第一晶圆的厚度为10~500μm。

7.根据权利要求1所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，在对所述第二晶圆的所述第二侧执行刻蚀工艺形成所述沟槽的过程中，采用干法刻蚀或湿法刻蚀，刻蚀深度为50~700μm。

8.根据权利要求1所述的igbt器件的形成方法，其特征在于，所述硬掩模层的材料为sin、氧化物、掺氮碳化硅、aln或al2o3中的至少一种。

9.一种根据权利要求1-8任一项所述的igbt器件的形成方法所形成的igbt器件。

10.根据权利要求9所述的igbt器件，其特征在于，包括：

技术总结
本发明涉及一种IGBT器件的形成方法及IGBT器件，属于半导体制造技术领域，其中，IGBT器件的形成方法包括：在第一晶圆的正面制作MOSFET；在第二晶圆的第一侧的表面形成硬掩模层，另一侧为第二侧；对硬掩模层进行图形化；移除第二晶圆位于第二侧的至少一部分；将第一晶圆的正面和第二晶圆的第二侧进行键合连接；移除第一晶圆的背面的至少一部分；对第一晶圆的背面执行离子注入和退火工艺；基于图形化的硬掩模层，对第二晶圆的第二侧执行刻蚀工艺以形成打开至MOSFET的沟槽；对第一晶圆执行背面金属化工艺。该IGBT器件的形成方法可以减少减薄过程中的缺陷，使得最终IGBT器件可以做到更薄。

技术研发人员：苏昀兴,吕昆谚,黄任生,颜天才,杨列勇,陈为玉,张天仪
受保护的技术使用者：物元半导体技术（青岛）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6