[发明专利]一种硅片键合式IGBT器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种硅片键合式IGBT器件及其制作方法。该IGBT器件包括正面结构和背面结构，正面结构和背面结构实现在两片硅片上，两片硅片采用键合的方式构成完整一体的IGBT器件，两片硅片的键合接触面处均设有专门的接触面结构,接触面结构由金属接触层和终端结构组成，金属接触层位于中间位置，终端结构设于金属接触层四周对所述金属接触层进行保护。本发明提供了一种采用键合方式制作的IGBT器件及其制作方法，在将要键合的两片硅片上，分别制作终端结构和金属接触层，其中终端结构可以抑制漏电流和提高器件耐压，而两层金属层接触相接触，能够构成较好的键合，主要的空穴‑电子复合可以发生在此处，能够克服前述器件性能不佳的问题。

技术领域

本发明涉及电子器件领域，具体涉及一种硅片键合式IGBT器件及其制作方法。

背景技术

IGBT(绝缘栅双极晶体管)是一种复合式的半导体功率器件，在电能控制和能源有效应用的领域有着广泛的应用。由于复合式的器件，需要对很薄的硅晶圆片的正反两面进行加工，所以工艺上的难度非常大，几乎所有的背面加工都要涉及到专用设备和专用工艺；其中的重点是器件背面、制作深N型场阻止区所需要的高能离子注入，该步骤及其后的退火，工艺难度都很大，设备也都昂贵。

为了回避加工制造上的难点，曾经提出过键合式IGBT的器件方案(英文简称为SDB-IGBT，即Silicon Direct Bonding-IGBT)，也就是分别在两片硅片上制作IGBT器件的正面和反面结构，然后将两片硅片键合起来，构成完整的IGBT。然而，由于此案是直接和简单的键合，两硅片的界面处并不涉及额外的器件结构，采用该方案所制备的IGBT电学性能比较差，因此只存在于理论研究及实验室中而无法够投入实用。

传统IGBT器件正面结构是N沟道MOS晶体管，背面结构为PN结(即，二极管)，两者构成复合式的器件。当MOS管导通时，电子流开始流动；在器件内部，电子流遇到来自下方二极管的空穴流，二者产生复合导致电子被大量消耗掉；于是会产生持续的电子需求量，形成MOS管持续通过大的电流；这是这种复合型器件比较紧要的工作原理，也就是说两个部分可以相互促进，形成正反馈，迅速形成大的电流通路。而传统的直接键合IGBT由于键合面质量不理想，总会存在各种各样的缺陷，导致较大的漏电流和器件耐压不足，所以很难得到实际的应用。

综上，如何提供一种硅片键合式IGBT器件，在回避传统IGBT中背面和薄片加工的难点并降低制造门槛和成本的基础上，从根本上提升键合式IGBT器件的性能，改善其应用的可靠性，并使其具备综合性优势，已经成为亟需解决的问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的一系列缺陷，本发明的目的在于针对上述问题，提供一种采用键合方式制作的IGBT器件，其特征在于，包括正面结构1和背面结构8，其特征在于，正面结构1和背面结构8实现在两片硅片上，两片硅片采用键合的方式构成完整一体的IGBT器件，两片硅片的键合接触面处均设有专门的接触面结构,接触面结构由金属接触层3和终端结构组成，金属接触层3位于中间位置，终端结构设于金属接触层3四周对所述金属接触层3进行保护。

优选的，终端结构由P+掺杂的保护环4和SiO2氧化层9构成，金属接触层3和SiO2氧化层9均经过化学机械抛光，其表面之间平齐无台阶。

优选的，所述终端结构还包括场板结构，用于改善键合接触面的漏电特性。

优选的，两片硅片的键合接触面结构相互对位套准。

本发明的目的还在于提供一种采用键合方式制作的IGBT器件的制作方法，其步骤包括：

S1):制作IGBT器件的正面结构1

在硅片的正面制作VDMOS器件结构，即完成IGBT器件的正面结构1；