半導(dǎo)體功率器件及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體功率器件及其制造方法，所述制造方法包括：提供形成有半導(dǎo)體功率器件的晶圓，其中所述半導(dǎo)體功率器件包括位于正面最上層的鈍化層和位于背面最下層的集電極層；在所述半導(dǎo)體功率器件的鈍化層上形成PI層；在形成有PI層的所述半導(dǎo)體功率器件的背面的集電極層上形成背面金屬層。這樣其可以明顯改善本發(fā)明中的半導(dǎo)體功率器件在CP測(cè)試時(shí)的打火現(xiàn)象，在封裝后考核時(shí)漏電也會(huì)穩(wěn)定，后續(xù)的高溫考核可以正常進(jìn)行。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體功率器件及其制造方法 【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體設(shè)計(jì)及制造【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種高壓功率器件及其的制造 方法。 【【背景技術(shù)】】
[0002] 目前有很多種半導(dǎo)體功率器件，比如IGBT(InsulatedGateBipolar Transistor，簡(jiǎn)稱(chēng)IGBT)，它們通常都具有鈍化層。現(xiàn)有半導(dǎo)體功率器件的鈍化層一般采用 二氧化硅結(jié)合氮化硅的結(jié)構(gòu)。對(duì)于采用這種普通鈍化層的高壓半導(dǎo)體功率器件，在其進(jìn)行 晶圓探針（ChipTest，簡(jiǎn)稱(chēng)CP)測(cè)試經(jīng)常過(guò)發(fā)生打火現(xiàn)象，而在封裝后的考核時(shí)漏電不穩(wěn) 定，導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行高溫考核。
[0003] 因此，有必要提供一種改進(jìn)的技術(shù)方案來(lái)克服上述問(wèn)題。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0004] 本發(fā)明的目的在于之一在于提供一種半導(dǎo)體功率器件，其在CP測(cè)試時(shí)的打火現(xiàn) 象可以得到明顯改善，在其封裝后考核時(shí)漏電也會(huì)穩(wěn)定，后續(xù)的高溫考核可以正常進(jìn)行。
[0005] 本發(fā)明的目的在于之二在于提供一種半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其在其制得的 半導(dǎo)體功率器件進(jìn)行CP測(cè)試時(shí)可以明改善打火現(xiàn)象，在所述半導(dǎo)體功率器件封裝后考核 時(shí)漏電也會(huì)穩(wěn)定，后續(xù)的高溫考核可以正常進(jìn)行。
[0006] 為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體功率器件的 制造方法，其包括：提供形成有半導(dǎo)體功率器件的晶圓，其中所述半導(dǎo)體功率器件包括位于 正面最上層的鈍化層和位于背面最下層的集電極層；在所述半導(dǎo)體功率器件的鈍化層上形 成PI層；在形成有PI層的所述半導(dǎo)體功率器件的背面的集電極層上形成背面金屬層。
[0007] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述在所述半導(dǎo)體功率器件的鈍化層上覆蓋PI 層包括：在所述鈍化層上形成PI層；通過(guò)光刻、蝕刻在所述PI層上得到所述PI層的相應(yīng)圖 形；固化所述PI層。
[0008] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，在機(jī)臺(tái)清洗前，執(zhí)行背面金屬層形成步驟。
[0009] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述半導(dǎo)體功率器件還包括：具有第一表面和 第二表面的第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底；形成于所述襯底上的第一表面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電類(lèi)型的基區(qū) 和第二導(dǎo)電類(lèi)型的場(chǎng)限環(huán)；形成于所述基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；位于所述襯底的 第一表面上的柵極氧化層；位于所述柵極氧化層上的多晶硅柵極；覆蓋所述柵極氧化層、 多晶硅柵極和所述場(chǎng)限環(huán)的介質(zhì)層；和覆蓋所述介質(zhì)層并與所述發(fā)射區(qū)和基區(qū)電性連接的 正面金屬電極；其中所述鈍化層位于所述正面金屬電極的上層，所述集電極層位于所述襯 底的第二表面?zhèn)取?br> [0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體功率器件，其包括：具有第一表 面和第二表面的第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底；形成于所述襯底上的第一表面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電類(lèi)型的 基區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的場(chǎng)限環(huán)；形成于所述基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；位于所述襯 底的第一表面上的柵極氧化層；位于所述柵極氧化層上的多晶硅柵極；覆蓋所述柵極氧化 層和多晶硅柵極和所述場(chǎng)限環(huán)的介質(zhì)層；位于所述介質(zhì)層上的與所述發(fā)射區(qū)和基區(qū)電性連 接的正面金屬電極；位于所述正面金屬電極上的鈍化層；形成于所述鈍化層上的PI層；形 成于所述襯底的第二表面?zhèn)鹊乃黾姌O層；和形成于所述集電極層下方的并與所述集電 極層電性連接的背面金屬極。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體功率器件的制造方法包括：步 驟一、提供第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底；步驟二、生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層；步驟三、通過(guò)光刻、刻蝕形成有源 區(qū)；步驟四、在有源區(qū)的第一表面上形成柵極氧化層；步驟五、在所述柵極氧化層上形成多 晶硅柵極；步驟六、通過(guò)光刻、刻蝕、離子注入、推阱形成所述基區(qū)和所述場(chǎng)限環(huán)；步驟七、 通過(guò)光刻、離子注入在所述基區(qū)形成所述發(fā)射區(qū)；步驟八、生長(zhǎng)形成介質(zhì)層；步驟九、通過(guò) 光刻、刻蝕形成接觸孔；步驟十、淀積正面金屬層以形成正面金屬電極；步驟十一、淀積鈍 化層；步驟十二、自所述襯底的第二表面開(kāi)始減薄所述襯底；步驟十三、在減薄后的襯底的 第二表面進(jìn)行離子注入形成所述集電極層；步驟十四、在所述鈍化層上覆蓋PI層；步驟 十五、在所述集電極層上積淀背面金屬層以形成背面金屬電極。
[0012] 作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述在所述鈍化層上覆蓋PI層包括：在所述鈍 化層上形成PI層；通過(guò)光刻、蝕刻在所述PI層上得到所述PI層的相應(yīng)圖形；固化所述PI 層。
[0013] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明中半導(dǎo)體功率器件及其制造方法，所述半導(dǎo)體功率器件 的正面鈍化層外覆蓋有一層PI層，這樣其可以明顯改善本發(fā)明中的半導(dǎo)體功率器件在CP 測(cè)試時(shí)的打火現(xiàn)象，在封裝后考核時(shí)漏電也會(huì)穩(wěn)定，后續(xù)的高溫考核可以正常進(jìn)行。 【【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】】
[0014] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它 的附圖。其中：
[0015] 圖1為本發(fā)明中的半導(dǎo)體功率器件的制造方法在一個(gè)實(shí)施例中的流程圖；
[0016] 圖2至圖4為圖1中的制造方法的各個(gè)制造工序得到半導(dǎo)體功率器件的縱剖面示 意圖。 【【具體實(shí)施方式】】
[0017] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0018] 此處所稱(chēng)的"一個(gè)實(shí)施例"或"實(shí)施例"是指可包含于本發(fā)明至少一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式中 的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說(shuō)明書(shū)中不同地方出現(xiàn)的"在一個(gè)實(shí)施例中"并非均指同一 個(gè)實(shí)施例，也不是單獨(dú)的或選擇性的與其他實(shí)施例互相排斥的實(shí)施例。
[0019] 圖1為本發(fā)明中的半導(dǎo)體功率器件的制造方法100在一個(gè)實(shí)施例中的流程圖。如 圖1所示，所述制造方法100包括如下步驟。
[0020] 步驟110、結(jié)合圖2所示，提供形成有半導(dǎo)體功率器件30的晶圓。
[0021] 在一個(gè)實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體功率器件30可以為絕緣柵雙極型晶體管 IGBT(InsulatedGateBipolarTransistor，簡(jiǎn)稱(chēng)IGBT)。在步驟 110 中提供的半導(dǎo)體功率 器件30的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)制造完成，此時(shí)所述半導(dǎo)體功率器件30包括：具有第一表面和第二 表面的第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底1 ;形成于所述襯底1上的第一表面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電類(lèi)型的基區(qū) 5和第二導(dǎo)電類(lèi)型的場(chǎng)限環(huán)6 ;形成于所述基區(qū)5內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型的發(fā)射區(qū)12 ;位于所述 襯底1的第一表面上的柵極氧化層3 ;位于所述柵極氧化層3上的多晶硅柵極4 ;覆蓋所述 柵極氧化層3、多晶硅柵極4和所述場(chǎng)限環(huán)6的介質(zhì)層7 ;覆蓋所述介質(zhì)層8并與所述發(fā)射 區(qū)12和基區(qū)5電性連接的正面金屬電極8 (作為發(fā)射極);位于所述正面金屬電極8上的鈍 化層9 ;形成于所述襯底1的第二表面?zhèn)鹊乃黾姌O層10。
[0022] 步驟120,結(jié)合圖3所示，在所述半導(dǎo)體功率器件20的鈍化層9上覆蓋 PI(polyimide,聚酰亞胺膠）層11。
[0023] 具體的，可以先在所述鈍化層9上形成PI層，比如厚度為Sum;隨后通過(guò)光刻、蝕 刻在所述PI層上得到所述PI層的相應(yīng)圖形；最后在一定溫度下（比如300攝氏度-400攝 氏度）進(jìn)行PI層的固化。
[0024] 步驟130,結(jié)合圖4所示，在覆蓋有PI層11的所述半導(dǎo)體功率器件30的背面的集 電極層10上形成與所述集電極層10電性接觸的背面金屬層14 (作為集電極)。
[0025] 由于正面形成了 PI層，在背面金屬層制作的時(shí)候會(huì)引起污染，因此在機(jī)臺(tái)清洗 (PM)前，再執(zhí)行背面金屬層形成步驟。這樣，在進(jìn)行完背面金屬層后馬上就可以對(duì)所述機(jī)臺(tái) 進(jìn)行清洗，以避免引起污染。
[0026] 由于在本發(fā)明中的半導(dǎo)體功率器件中增加了PI層11，可以明顯改善其在CP測(cè)試 時(shí)的打火現(xiàn)象，在封裝后考核時(shí)漏電也會(huì)穩(wěn)定，后續(xù)的高溫考核可以正常進(jìn)行。
[0027] 在一個(gè)具體的實(shí)施例中，結(jié)合圖2-4所示，本發(fā)明中提出的半導(dǎo)體功率器件的制 造方法的一種具體實(shí)現(xiàn)。該半導(dǎo)體功率器件的制造方法包括：
[0028] 步驟一、提供第一導(dǎo)電類(lèi)型（比如N型）的襯底1。
[0029] 步驟二、生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層，其厚度為300A?2WA。
[0030] 步驟三、通過(guò)光刻、刻蝕形成有源區(qū)A-A。
[0031] 步驟四、在有源區(qū)的第一表面上形成柵極氧化層3,厚度為500 A?I500八。
[0032] 步驟五、在所述柵極氧化層3上形成多晶硅柵極4, 4000人?丨5000八。
[0033] 步驟六、通過(guò)光刻、刻蝕、離子注入（比如P型)、推阱形成所述基區(qū)5和所述場(chǎng)限 環(huán)6, P型雜質(zhì)注入的劑量1E12?lE16cnT2,能量為20KEV?IMEV ;推阱的溫度為1100? 1250C，時(shí)間為 20min ?lOOOmin。
[0034] 步驟七、通過(guò)光刻、離子注入、退火在所述基區(qū)形成所述發(fā)射區(qū)12, N型雜質(zhì)的注 入劑量1E14?1E16,能量為20KEV?IMEV CnT2 ;退火溫度為800?1000C，時(shí)間為IOmin? IOOOmin0
[0035] 步驟八、生長(zhǎng)形成介質(zhì)層7,厚度：6000 A?20000八。
[0036] 步驟九、通過(guò)光刻、刻蝕形成接觸孔。
[0037] 步驟十、淀積正面金屬層以形成正面金屬電極8,厚度約為2um?6um。
[0038] 步驟^--、淀積鈍化層9。
[0039] 步驟十二、自所述襯底1的第二表面開(kāi)始減薄所述襯底。
[0040] 步驟十三、在減薄后的襯底的第二表面進(jìn)行離子注入（比如P型）形成所述集電 極層10。
[0041] 步驟十四、在所述鈍化層9上覆蓋PI層11 ;具體的，在所述鈍化層上形成PI層； 通過(guò)光刻、蝕刻在所述PI層上得到所述PI層的相應(yīng)圖形；在一定溫度下進(jìn)行PI層的固化。
[0042] 步驟十五、在所述集電極層10上積淀背面金屬層以形成背面金屬電極14。
[0043] 在進(jìn)行完步驟十五后，進(jìn)行機(jī)臺(tái)清洗。
[0044] 上述實(shí)施例中的第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型。在其他實(shí)施例中，第 一導(dǎo)電類(lèi)型可以更改為P型，第二導(dǎo)電類(lèi)型可以更改為N型。
[0045] 需要指出的是，熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】所做的任何改動(dòng) 均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)的范圍。相應(yīng)地，本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限 于前述【具體實(shí)施方式】。
【權(quán)利要求】
1. 一種半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，其包括： 提供形成有半導(dǎo)體功率器件的晶圓，其中所述半導(dǎo)體功率器件包括位于正面最上層的 鈍化層和位于背面最下層的集電極層； 在所述半導(dǎo)體功率器件的鈍化層上形成PI層； 在形成有PI層的所述半導(dǎo)體功率器件的背面的集電極層上形成背面金屬層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，所述在所述半導(dǎo) 體功率器件的鈍化層上覆蓋PI層包括： 在所述鈍化層上形成PI層； 通過(guò)光刻、蝕刻在所述PI層上得到所述PI層的相應(yīng)圖形； 在一定溫度下進(jìn)行PI層的固化。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，在機(jī)臺(tái)清洗前，執(zhí) 行背面金屬層形成步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體功率 器件還包括： 具有第一表面和第二表面的第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底； 形成于所述襯底上的第一表面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電類(lèi)型的基區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的場(chǎng)限環(huán)； 形成于所述基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型的發(fā)射區(qū)； 位于所述襯底的第一表面上的柵極氧化層； 位于所述柵極氧化層上的多晶硅柵極； 覆蓋所述柵極氧化層、多晶硅柵極和所述場(chǎng)限環(huán)的介質(zhì)層；和 覆蓋所述介質(zhì)層并與所述發(fā)射區(qū)和基區(qū)電性連接的正面金屬電極； 其中所述鈍化層位于所述正面金屬電極的上層，所述集電極層位于所述襯底的第二表 面?zhèn)取?br> 5. -種半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，其包括： 具有第一表面和第二表面的第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底； 形成于所述襯底上的第一表面?zhèn)鹊牡诙?dǎo)電類(lèi)型的基區(qū)和第二導(dǎo)電類(lèi)型的場(chǎng)限環(huán)； 形成于所述基區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類(lèi)型的發(fā)射區(qū)； 位于所述襯底的第一表面上的柵極氧化層； 位于所述柵極氧化層上的多晶硅柵極； 覆蓋所述柵極氧化層和多晶硅柵極和所述場(chǎng)限環(huán)的介質(zhì)層； 位于所述介質(zhì)層上的與所述發(fā)射區(qū)和基區(qū)電性連接的正面金屬電極； 位于所述正面金屬電極上的鈍化層； 形成于所述鈍化層上的PI層； 形成于所述襯底的第二表面?zhèn)鹊乃黾姌O層；和 形成于所述集電極層下方的并與所述集電極層電性連接的背面金屬極。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，其包括： 步驟一、提供第一導(dǎo)電類(lèi)型的襯底； 步驟二、生長(zhǎng)場(chǎng)氧化層； 步驟三、通過(guò)光刻、刻蝕形成有源區(qū)； 步驟四、在有源區(qū)的第一表面上形成柵極氧化層； 步驟五、在所述柵極氧化層上形成多晶硅柵極； 步驟六、通過(guò)光刻、刻蝕、離子注入、推阱形成所述基區(qū)和所述場(chǎng)限環(huán)； 步驟七、通過(guò)光刻、離子注入在所述基區(qū)形成所述發(fā)射區(qū)； 步驟八、生長(zhǎng)形成介質(zhì)層； 步驟九、通過(guò)光刻、刻蝕形成接觸孔； 步驟十、淀積正面金屬層以形成正面金屬電極； 步驟十一、淀積鈍化層； 步驟十二、自所述襯底的第二表面開(kāi)始減薄所述襯底； 步驟十三、在減薄后的襯底的第二表面進(jìn)行離子注入形成所述集電極層； 步驟十四、在所述鈍化層上覆蓋PI層； 步驟十五、在所述集電極層上積淀背面金屬層以形成背面金屬電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，所述在所述鈍化 層上覆蓋PI層包括： 在所述鈍化層上形成PI層； 通過(guò)光刻、蝕刻在所述PI層上得到所述PI層的相應(yīng)圖形； 在一定溫度下進(jìn)行PI層的固化。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體功率器件的制造方法，其特征在于，在機(jī)臺(tái)清洗前，執(zhí) 行步驟十五。
【文檔編號(hào)】H01L21/331GK104332403SQ201310309853
【公開(kāi)日】2015年2月4日 申請(qǐng)日期:2013年7月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月22日
【發(fā)明者】鐘圣榮, 周東飛, 鄧小社, 王根毅 申請(qǐng)人:無(wú)錫華潤(rùn)上華半導(dǎo)體有限公司