一种功率器件的制造方法及功率器件与流程

本发明涉及半导体芯片制造工艺技术领域，尤其是一种半导体功率器件的制造方法及功率器件。

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和提高器件的散热性能是功率场效应晶体管供应商提高竞争力的关键技术手段。

目前采用的解决方法之一就是研磨减薄，硅片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硅片在制造、测试、封装和运送的过程中有足够的强度。在硅片上的器件正面结构制作完成后，需要对硅片进行背面减薄，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)使用的薄片制作工艺都是先制作正面结构(包括正面金属电 极)后，再进行减薄，最后制作器件背面结构。这种方法在制作背面结构时，正面结构已经全部完成。为了防止正面结构受到破坏，背面工艺的工艺温度通常不能超过400℃，否则正面金属形貌和器件结构会受到影响，导致器件性能和可靠性下降。

2)硅片减薄以后，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

技术实现要素：

基于上述问题，本发明提供一种功率器件的制造方法及功率器件，通过在工艺过程中将制作功率器件的衬底放置在支撑片上，同时作业，从而增加了衬底的强度。

根据本发明的一个方面，提供一种功率器件的制造方法，所述方法包括：

S1、在衬底的第一表面制备所述功率器件的背面结构；

S2、在所述背面结构上制备第一氧化层；

S3、将具有第二氧化层的支撑片结合到所述第一氧化层，所述第一氧化层与所述第二氧化层键合在一起，所述第一氧化层的材料与第二氧化层的材料相同；

S4、对所述衬底的没有制备所述背面结构的第二表面进行研磨减薄；

S5、在减薄后的第二表面制备所述功率器件的正面结构；

S6、依次将所述支撑片、第二氧化层和第一氧化层去除，并在所述背面结构上制备金属层。

其中，所述衬底为硅片。

其中，所述第一氧化层为氧化硅层，所述氧化硅层通过对硅片进行热氧化制成。

其中，所述支撑片与所述衬底的材料相同。

其中，所述第二氧化层通过对所述支撑片进行热氧化制备而成。

其中，所述支撑片通过研磨的方法去除。

根据本发明的另一个方面，提供一种功率器件，其特征在于，所述功率器件使用上述方法制成。

本发明所述的一种功率器件的制造方法及功率器件，在制作功率器件的衬底放置在支撑片上，先制作器件背面结构，这样背面结构制作过程中的工艺温度不会受到限制，能够提高器件性能，另外，本发明使用与衬底相同的材料作为支撑片，可以提高衬底的强度，降低了工艺中的碎片率，降低了器件制造成本。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：

图1示出了本发明的一种功率器件的制造的方法的流程图。

图2到图7示出了本发明一个实施例的功率器件的制造方法的工艺示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的实施例进行详细描述。

图1示出了本发明的一种功率器件的制造的方法的流程图。图2到图7示出了本发明一个实施例的功率器件的制造方法的工艺示意图。

参照图1，在本发明的一个实施例中，提供一种功率器件的制造方法，该方法包括步骤：

S1、在衬底的第一表面制备所述功率器件的背面结构。

在制造功率器件过程中，首先根据功率器件的类型、功能等特点选择特定的衬底，目前常用的衬底是硅片，其硅片的掺杂浓度可以根据制作的功率器件具体设定。另外，硅片的晶向、掺杂类型也可以根据功率器件的类型决定。另外，衬底也可以使用其他材料如氮化镓 (GaN)来制备。

如图2所示，在本实施例中，对于制备功率器件的背面结构的过程不做具体的限定，在衬底10上制备背面结构20的制作工艺根据制备的功率器件的类型具体设定，并使用现有的功率器件的制作工艺进行针对性的制备，在此处不详细介绍。

S2、在所述背面结构上制备第一氧化层。

如图3所示，在背面结构20制备完成后，为了防止在制备其他结构过程中损坏背面结构20，在其表面生成第一氧化层30，以保护背面结构20，此处第一氧化层30的厚度可以根据背面结构的具体形状来设定。

S3、将具有第二氧化层的支撑片结合到所述第一氧化层，所述第一氧化层与所述第二氧化层键合在一起，所述第一氧化层的材料与第二氧化层的材料相同；

如图4所示，在背面结构20上生成第一氧化层30后，为了在制备正面结构时对衬底的减薄过程中不会损坏衬底，在背面结构上结合支撑片50来进行支撑。在结合支撑片50时，为了更加牢固，在支撑片50的表面制备第二氧化层40，然后将第一氧化层30和第二氧化层40结合。另外，支撑片选择与衬底相同的材料制成，如可以使用与衬底掺杂相同的硅片，第二氧化层通过对所述支撑片进行热氧化制备而成，从而可以将第一氧化层与第二氧化层直接键合在一起，而不需要额外的粘结材料。

S4、对所述衬底的没有制备所述背面结构的第二表面进行研磨减薄。

在背面结构上结合支撑片50后，进行正面结构的制备，由于在制作过程中，为了制作过程中不损坏衬底，一般衬底的厚度都会比实际需要的厚，因此在制备正面结构之前，对制备正面结构的表面进行减薄，在本实施例中使用研磨的方式进行减薄，同时，其他的减薄方法 同样使用与本申请。

在本实施例，如图5所示，由于衬底有支撑片的支撑，因此研磨过程中衬底的强度得到保证，其对硅片衬底的减薄可以达到100um以内，完全可以满足大部分功率器件的厚度要求。

S5、在减薄后的第二表面制备所述功率器件的正面结构。

如图6所示，在减薄后的衬底上进行正面结构60的制备，与背面结构相同，在本发明的实施例中不对正面结构的制备工艺进行限定，每种功率器件的正面结构的制备需要使用对应的工艺进行制备，此处不再详述。

S6、依次将所述支撑片、第二氧化层和第一氧化层去除，并在所述背面结构上制备金属层。

在正面结构制备完成后，将背面结构上的第一氧化层、第二氧化层和支撑片去除，在本实施例中，可以使用研磨的方式去除支撑片，由于背面结构上部由氧化层的保护，因此可以对支撑片进行研磨减薄，直至完全去除而不会损害背面结构。

将支撑片50去除后，将第二氧化层40和第一氧化层30去除，然后在背面机构上制备金属层70，如图7所示，从而完成功率器件的制备。

在本发明的另一个实施例中，提供一种功率器件，该功率器件通过上述的方法制成。

本发明所述的一种功率器件的制造方法及功率器件，在制作功率器件的衬底放置在支撑片上，先制作器件背面结构，这样背面结构制作过程中的工艺温度不会受到限制，能够提高器件性能，另外，本发明使用与衬底相同的材料作为支撑片，可以提高衬底的强度，降低了工艺中的碎片率，降低了器件制造成本。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。