[发明专利]IGBT背面金属化退火的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，特别是指一种IGBT背面金属化退火的工艺方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件,兼有MOSFET的高输入阻抗和GTR的低导通压降两方面的优点。其具有电压控制、输入阻抗大、驱动功率小、导通电阻小、开关损耗低等多中优异特性，被广泛应用于中、大功率电力电子系统非常适合应用于直流电压为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。

IGBT是一种背面引出器件，如图1所示，是一种普通的IGBT的剖面示意图，其中包括：N型衬底1，沟槽型栅极2，栅氧化层3，P阱4，P型重掺杂区5，N型重掺杂区6，金属连线7，介质层8，重掺杂的N型场终止层9，背面P型注入层10,背面金属层11。其是利用现有的工艺包括：正面工艺完成，背面减薄及离子注入，90秒1:100DHF dip，形成背面金属，350度以上炉管烘烤等步骤。能够形成良好的背面金属接触对降低导通电压非常重要。尤其是在新型的FS型IGBT产品上，由于背面的硼离子注入剂量基本上在1x10¹²～1x10¹³的水平，注入浓度低，会导致和背面金属铝的接触电阻过大的问题。

通常可以使用背面炉管工艺来解决接触电阻过大的问题，因为炉管的高温处理可以使得背面金属铝和硅之间形成更好更紧密的接触。但是，未优化的炉管工艺也会带来背面金属剥离的问题。背面金属是由Al、Ti、Ni、Ag形成的复合层，炉管高温使得复合层中的金属银的结晶粒度变大，氧会通过细小的缝隙到达金属Ni的表面使之氧化，使Ni和Ag的附着力变小，导致Ag脱落。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种IGBT背面金属化退火的工艺方法，解决背面金属剥离脱落的问题。

为解决上述问题，本发明所述的IGBT背面金属化退火的工艺方法，包含如下的步骤：

第一步，在正面工艺完成之后，进行背面减薄、离子注入及退火工艺；

第二步，进行90秒1:100缓冲氢氟酸清洗；

第三步，形成Al、Ti、Ni、Ag的背面金属；

第四步，将硅片与硅片背面紧贴，采用350摄氏度60分钟的常压炉管工艺。

进一步地，所述第一步中，退火工艺采用激光退火。

进一步地，所述第三步中，背面金属各层的厚度为Al 1800～2200埃，Ti 1800～2200埃，Ni 1800～2200埃,Ag 7200～8800埃。

进一步地，所述第四步中，采用常压的氮气氛围进行350摄氏度60分钟的炉管工艺，硅片与硅片之间是背靠背紧贴，中间不留空隙。

本发明所述的IGBT背面金属化退火的工艺方法，保证在炉管工艺中硅片背面之间没有缝隙，在常压氮气氛围中进行，硅片在加热过程中没有接触环境气体，能够在保证背面金属较低接触电阻的同时避免了金属剥离脱落的问题。

附图说明

图1是普通IGBT的剖面结构示意图。

图2是本发明硅片退火示意图。

图3是本发明工艺流程图。

附图标记说明

N型衬底1，沟槽型栅极2，栅氧化层3，P阱4，P型重掺杂区5，N型重掺杂区6，金属连线7，介质层8，重掺杂的N型场终止层9，背面P型注入层10,背面金属层11。

具体实施方式

本发明所述的IGBT背面金属化退火的工艺方法，适用于非TAIKO工艺的所有IGBT产品，不适用于TAIKO工艺的晶圆。

本工艺方法包含如下的步骤：

第一步，选择合适的衬底完成正面图形工艺，包括元胞区和耐压保护环区。正面工艺完成之后，对硅片背面进行减薄、背面离子注入以及背面激光退火工艺。

第二步，进行90秒一比一百的缓冲氢氟酸清洗硅片背面。

第三步，淀积背面金属，即形成Al、Ti、Ni以及Ag的背面金属。典型的厚度分别对应为2000埃、2000埃、2000埃、8000埃。

第四步，对硅片采用350摄氏度60分钟的常压炉管工艺，工艺过程中采用氮气氛围。硅片与硅片之间是两两背靠背紧贴在一起地放在石英舟上，背靠背的两片硅片放在石英舟上的同一个刻槽内，如图2所示，保证紧贴的背面之间没有缝隙，在高温过程中硅片背面不会接触到环境气体。