具有場終止結(jié)構(gòu)的igbt背面多晶硅保護(hù)層的去除方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT背面多晶硅保護(hù)層的去除方法。該方法包括熱氧化在所述IGBT背面的多晶硅保護(hù)層直到氧化終止于位于所述多晶硅保護(hù)層之上的柵氧層以形成二氧化硅層，以及利用干法刻蝕去除所形成的二氧化硅層以及柵氧層。本發(fā)明所述的保護(hù)層去除方法更易于控制。
【專利說明】具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT背面多晶硅保護(hù)層的去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝，尤其涉及對(duì)具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT結(jié)構(gòu)的背面多晶硅保護(hù)層的去除工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]IGBT(絕緣柵極雙極型晶體管)是由雙極型三極管和絕緣型場效應(yīng)管組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，具有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，驅(qū)動(dòng)功率小而飽和壓降低。因此，IGBT非常適合應(yīng)用于直流電壓為600V及以上的變流系統(tǒng)如交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。
[0003]IGBT的制造工藝中，F(xiàn)S (場終止)結(jié)構(gòu)的IGBT背面的二氧化硅(Si02)層和多晶硅保護(hù)層的去除是在整個(gè)制造工藝的后端工序中通過背面硅濕法腐蝕(SEZ)去除。這種常規(guī)的去除方法由于是在已經(jīng)形成了正面金屬層的后端工序中進(jìn)行，因此存在金屬沾污風(fēng)險(xiǎn)。此外，由于SEZ是腐蝕硅的，所以在去除Si02層時(shí)易于因控制不到位而腐蝕到形成的場終止層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT背面多晶硅保護(hù)層的去除方法。該方法包括熱氧化所述IGBT背面的多晶硅保護(hù)層直到氧化終止于位于所述多晶硅保護(hù)層之上的柵氧層，以形成二氧化硅層，以及利用干法刻蝕去除所形成的二氧化硅層以及柵氧層。
[0005]本發(fā)明還提供一種具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT背面多晶硅保護(hù)層的去除方法，其中，所述方法包括步驟:a)熱氧化部分所述多晶硅保護(hù)層，以形成二氧化硅層；b)利用干法刻蝕去除所形成的二氧化硅層；c)重復(fù)所述步驟a)和b)，直到所述步驟a)中熱氧化過程終止于位于所述多晶硅保護(hù)層之上的柵氧層；以及利用干法刻蝕去除最后形成的二氧化硅層以及所述柵氧層。
[0006]本發(fā)明還提供一種形成IGBT結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括按照上述方法去除多晶硅保護(hù)層和柵氧層，并且通過在去除了去除多晶硅保護(hù)層和柵氧層的面進(jìn)行離子注入形成P+層以及在所形成的P+層上淀積金屬形成層。
[0007]按照本發(fā)明所述的方法，多晶硅保護(hù)層的去除避免了金屬沾污風(fēng)險(xiǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1示意的是帶背面保護(hù)層的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0009]圖2示意的是已經(jīng)將多晶硅保護(hù)層12氧化為SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0010]圖3示意的是已經(jīng)刻蝕了 SiO2層13及柵氧層11的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0011]圖4示意的是包括P+層14和金屬層15的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0012]圖5示意的是帶背面保護(hù)層的IGBT結(jié)構(gòu)。[0013]圖6示意的是圖5所示的IGBT結(jié)構(gòu)中的部分多晶硅保護(hù)層12被熱氧化為SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0014]圖7示意的是已去除了圖6中的SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0015]圖8示意的是圖所示的結(jié)構(gòu)再經(jīng)歷了多次熱氧化后最后的多晶硅保護(hù)層12熱氧化形成最后的SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0016]圖9示意的是圖5所示的結(jié)構(gòu)中的柵氧層11和多晶硅保護(hù)層12已被去除的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0017]圖10示意的是圖9中的IGBT結(jié)構(gòu)形成了 P+層14和金屬層15后的IGBT結(jié)構(gòu)。【具體實(shí)施方式】
[0018]現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解到，以下只是結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的主旨進(jìn)行非限制性的說明，本發(fā)明所主張的范圍由所附的權(quán)利要求確定，任何不脫離本發(fā)明精神的修改、變更都應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
[0019]在本文以下的描述中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的層。
[0020]示例 I
圖1示出了帶背面保護(hù)層的IGBT結(jié)構(gòu)。如圖1所示，該IGBT結(jié)構(gòu)包括表面鈍化層1、金屬層2、介質(zhì)層3、多晶娃層4、棚氧層5、P+層6、N+層7、P_body層8、漂移區(qū)9 ;場終止層10、柵氧層11 ;多晶硅保護(hù)層12。根據(jù)該實(shí)施例，熱氧化多晶硅保護(hù)層12使其全部成為SiO2，在此，熱氧化采用常規(guī)的熱氧化方法，例如采用常壓氧化方式或高壓氧化方式，由于柵氧層11 (其為SiO2形成的氧化介質(zhì)層)的阻擋作用，對(duì)多晶硅保護(hù)層12的氧化會(huì)因多晶硅被氧化完而接觸到柵氧層11終止。圖2示意的是已經(jīng)將多晶硅保護(hù)層12氧化為SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，在將多晶硅保護(hù)層12氧化為SiO2層13后，便采用干法刻蝕去除所形成的SiO2層13以及在圖1中已經(jīng)形成的柵氧層11，在此，干法刻蝕可以是等離子體刻蝕、離子束打磨或反應(yīng)離子刻蝕(RIE)。圖3示出了已經(jīng)刻蝕了 SiO2層13及柵氧層11的IGBT結(jié)構(gòu)。隨后，通過背面離子注入形成P+層，再采用例如蒸發(fā)沉積的方法淀積背面金屬，從而形成整個(gè)器件結(jié)構(gòu)，形成P+層的離子例如為硼等三價(jià)離子。圖4示出了包括P+層14和金屬層15的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0021]如上所述的方法中，采用熱氧化法將多晶硅保護(hù)層氧化為二氧化硅層，這與常規(guī)的SEZ法相比，就不會(huì)出現(xiàn)腐蝕到場終止層10的問題，而且由于對(duì)多晶硅保護(hù)層12的氧化以及SiO2層13和柵氧層11的去除是在金屬層形成之前，所以也避免了金屬沾污的風(fēng)險(xiǎn)。
[0022]示例 2
與圖1 一樣，圖5示出了帶背面保護(hù)層的IGBT結(jié)構(gòu)。如圖所示，該IGBT結(jié)構(gòu)包括表面純化層1、金屬層2、介質(zhì)層3、多晶娃層4、棚氧層5、P+層6、N+層7、Pbody層8、漂移區(qū)9 ；場終止層10、柵氧層11 ;多晶硅保護(hù)層12。根據(jù)該實(shí)施例，將部分多晶硅保護(hù)層12熱氧化為SiO2,在此，熱氧化采用常規(guī)的熱氧化方法，例如采用常壓氧化方式或高壓氧化方式；圖6示出了部分多晶硅保護(hù)層12被熱氧化為SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。接著，通過干法刻蝕刻蝕掉SiO2層13，在此，干法刻蝕可以是等離子體刻蝕、離子束打磨或反應(yīng)離子刻蝕(RIE)，圖7示意了已去除SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)，與圖5所示的IGBT結(jié)構(gòu)相比，圖7中的IGBT結(jié)構(gòu)的多晶硅保護(hù)層12變得薄些。再次將圖7所示結(jié)構(gòu)中的多晶硅保護(hù)層12部分熱氧化為SiO2層13，然后通過干法刻蝕去除5102層，如此反復(fù)直到剩余的最后的多晶硅保護(hù)層12被熱氧化，由于柵氧層11 (其為SiO2形成的氧化介質(zhì)層)的阻擋作用，對(duì)剩余的多晶硅保護(hù)層12的氧化會(huì)因多晶硅被氧化完而接觸到柵氧層11終止。圖8示出了最后的多晶硅保護(hù)層12熱氧化形成最后的SiO2層13的IGBT結(jié)構(gòu)。通過干法刻蝕去除該最后的SiO2層13以及柵氧層11，形成如圖9所示的與圖5所示的結(jié)構(gòu)相比不包括柵氧層11和多晶硅保護(hù)層12的IGBT結(jié)構(gòu)。隨后，通過背面離子注入形成P+層，再采用例如蒸發(fā)沉積的方法淀積背面金屬，從而形成整個(gè)器件結(jié)構(gòu)，形成P+層的離子例如為硼等三價(jià)離子。圖10示出了包括P+層14和金屬層15的IGBT結(jié)構(gòu)。
[0023]與示例I類似，與常規(guī)的SEZ法相比，示例中的方法采用熱氧化法將多晶硅保護(hù)層氧化為二氧化硅層，從而避免了腐蝕到場終止層10的問題；且于對(duì)多晶硅保護(hù)層12的氧化以及SiO2層13和柵氧層11的去除是在金屬層形成之前，所以也避免了金屬沾污的風(fēng)險(xiǎn)。
[0024]示例2的方法因采用多次氧化多次干法刻蝕，對(duì)于具有較厚多晶硅保護(hù)層的結(jié)構(gòu)而言更為適用。
[0025]總而言之，本發(fā)明采用熱氧化的方式使背面的多晶硅逐步轉(zhuǎn)化為二氧化硅，由于SiO2的阻擋作用，在多晶硅保護(hù)層的氧化便終止于背面氧化層。隨后采用干法刻蝕的方式去除背面SiO2,既可以與常規(guī)IGBT工藝兼容，節(jié)約成本，又可以保證背面FS層不被刻蝕，確保FS層有足夠的厚度，這樣能夠很好的保證器件的性能參數(shù)不受影響。上述背面指的是形成金屬層15的那一面，背面SiO2即上文描述的SiO2層13。
【權(quán)利要求】
1.一種具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT背面多晶硅保護(hù)層的去除方法，其特征在于，所述方法包括: 熱氧化所述IGBT背面的多晶硅保護(hù)層，直到氧化終止于位于所述多晶硅保護(hù)層之上的柵氧層，以形成二氧化硅層 '及 利用干法刻蝕去除所形成的二氧化硅層以及柵氧層。
2.一種具有場終止結(jié)構(gòu)的IGBT背面多晶硅保護(hù)層的去除方法，其特征在于，所述方法包括步驟: a)熱氧化部分所述多晶硅保護(hù)層，以形成二氧化硅層； b)利用干法刻蝕去除所形成的二氧化硅層； c)重復(fù)所述步驟a)和b)，直到所述步驟a)中熱氧化過程終止于位于所述多晶硅保護(hù)層之上的柵氧層；以及 利用干法刻蝕去除最后形成的二氧化硅層以及所述柵氧層。
3.一種形成IGBT結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，所述方法包括按照權(quán)利要求1或2所述的方法去除多晶硅保護(hù)層和柵氧層，以及 通過在去除了多晶硅保護(hù)層和柵氧層的面進(jìn)行離子注入形成P+層， 在所形成的P+層上淀積金屬形成層。
【文檔編號(hào)】H01L21/331GK103578972SQ201210260773
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月26日
【發(fā)明者】芮強(qiáng), 張碩, 王根毅, 鄧小社 申請(qǐng)人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司