本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種IGBT結(jié)構(gòu)及其背面制造方法。

背景技術(shù)：

IGBT即絕緣柵雙極晶體管，是一種將MOSFET(金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)管)與BJT(雙極型晶體管)相結(jié)合的半導(dǎo)體功率器件，具有輸入阻抗高、開(kāi)關(guān)損耗小、速度快、電壓驅(qū)動(dòng)功率小等特點(diǎn)。IGBT縱向結(jié)構(gòu)主要分為穿通型和非穿通型，其中非穿通型結(jié)構(gòu)的通態(tài)壓降較大，這主要是由于硅片的厚度較厚。在保證耐壓的前提下，要盡量減小硅片的厚度，減小導(dǎo)通壓降。這就提高了對(duì)減薄后的薄片加工設(shè)備的精度要求，無(wú)形中加大了加工成本，且容易提高碎片率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在碎片率高的缺陷，提供一種IGBT結(jié)構(gòu)及其背面制造方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種IGBT結(jié)構(gòu)，包括N型硅襯底，所述N型硅襯底背面管芯區(qū)域刻蝕有凹槽，所述凹槽周圍突出N型硅襯底背面部分形成劃片槽；所述凹槽和劃片槽表面設(shè)置有P+集電區(qū)，所述的P+集電區(qū)表面設(shè)置有金屬層；所述的凹槽內(nèi)填充有金屬可焊材料。

進(jìn)一步地，所述的N型硅襯底正面設(shè)置有P-阱區(qū)，所述P-阱區(qū)內(nèi)設(shè)置有N+發(fā)射區(qū)，所述N型硅襯底上由下至上依次設(shè)置有柵氧層和多晶硅柵(多晶 硅柵位于柵氧層正上方，P-阱區(qū)位于N型硅襯底中且設(shè)置于兩個(gè)柵氧層之間，N+發(fā)射區(qū)位于P-阱區(qū)之中，且深度小于P-阱區(qū))，所述的柵氧層和多晶硅柵外部覆蓋有絕緣層，所述的絕緣層外部覆蓋有Al電極。

作為優(yōu)選，所述的金屬可焊材料為含錫合金等。

上述IGBT結(jié)構(gòu)的背面制造方法，步驟如下：

1)將N型硅襯底進(jìn)行背面減??；

2)將減薄后的N型硅襯底的背面管芯區(qū)域進(jìn)行挖槽刻蝕，形成凹槽；

3)將挖槽刻蝕后的N型硅襯底背面進(jìn)行硼離子注入、退火，形成P+集電區(qū)；

4)形成背面金屬層；

5)用金屬可焊材料填充管芯區(qū)域的凹槽。

進(jìn)一步地，步驟1)所述的背面減薄是在N型硅襯底正面加工完畢后進(jìn)行。

作為優(yōu)選，步驟1)所述的背面減薄是將N型硅襯底減薄至200μm；所述的挖槽刻蝕采用光刻刻蝕工藝，所述凹槽深度為50-150μm。

作為優(yōu)選，所述背面金屬層為Ti/Ni/Ag金屬層。

進(jìn)一步地，所述的硼離子注入能量范圍為30-60Kev，注入劑量范圍為1E13cm^-2-9E15cm^-2。

作為優(yōu)選，所述的金屬可焊材料填充管芯區(qū)域凹槽至與劃片槽齊平。

有益效果：本發(fā)明既減小了管芯區(qū)域的厚度，同時(shí)劃片槽的厚度不變，不會(huì)因?yàn)檎A過(guò)薄導(dǎo)致碎片，減小了碎片率。本發(fā)明在硅片減薄之后采用背面管芯區(qū)域的硅刻蝕技術(shù)，將管芯處開(kāi)設(shè)凹槽，既降低了對(duì)減薄后的薄片加工設(shè)備的要求，降低設(shè)備成本；從器件性能上來(lái)說(shuō)，又降低了器件的導(dǎo)通壓降， 減小通態(tài)損耗。同時(shí)管芯處凹槽填充金屬可焊材料，使封裝更加方便。

附圖說(shuō)明

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。

圖1是本發(fā)明IGBT結(jié)構(gòu)剖視圖；

圖2為本發(fā)明IGBT結(jié)構(gòu)背面工藝流程圖；

圖3為N型硅襯底片正面工藝加工完畢后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為刻蝕工藝完成后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為形成P+集電區(qū)后結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為形成背面金屬層后結(jié)構(gòu)示意圖；

其中:1.N型硅襯底，2.P-阱區(qū)，3.N+發(fā)射區(qū)，4.柵氧層，5.多晶硅柵，6.絕緣層，7.Al電極，8.P+集電區(qū)，9.金屬層，10.金屬可焊材料，11.劃片槽，12.凹槽。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

如圖1所示，一種IGBT結(jié)構(gòu)，包括N型硅襯底1，所述N型硅襯底1背面管芯區(qū)域刻蝕有凹槽12，所述凹槽12周圍突出N型硅襯底1背面部分形成劃片槽11；所述凹槽12和劃片槽11表面設(shè)置有P+集電區(qū)8，所述的P+集電區(qū)8表面設(shè)置有金屬層9；所述的凹槽12內(nèi)填充有金屬可焊材料10。

所述的N型硅襯底1正面設(shè)置有P-阱區(qū)2，所述P-阱區(qū)2內(nèi)設(shè)置有N+發(fā)射區(qū)3，所述N型硅襯底1上由下至上依次設(shè)置有柵氧層4和多晶硅柵5(多晶硅柵5位于柵氧層4正上方，P-阱區(qū)2位于N型硅襯底1中且設(shè)置于兩個(gè)柵 氧層4之間，N+發(fā)射區(qū)3位于P-阱區(qū)2之中，且深度小于P-阱區(qū)2)，所述的柵氧層4和多晶硅柵5外部覆蓋有絕緣層6，所述的絕緣層6外部覆蓋有Al電極7。

如圖2所示，上述IGBT結(jié)構(gòu)的背面制造方法，包括如下步驟：

1)將N型硅襯底1正面工藝加工完畢，加工完成后結(jié)構(gòu)如圖3所示；

2)用減薄設(shè)備將硅片進(jìn)行背面減薄，減薄至200μm左右；

3)采用光刻刻蝕工藝，刻蝕掉管芯區(qū)域的硅，形成凹槽12，刻蝕硅的深度范圍為50-150um，加工完成后結(jié)構(gòu)如圖4所示；

4)背面進(jìn)行硼離子注入、低溫退火工藝，注入能量范圍為30-60Kev，注入劑量范圍為1E13cm^-2-9E15cm^-2，形成P+集電區(qū)8，加工完成后結(jié)構(gòu)如圖5所示；

5)背面濺射Ti/Ni/Ag金屬，形成背面金屬層9，加工完成后結(jié)構(gòu)如圖6所示；

6)用金屬可焊材料10填充背面管芯區(qū)域的凹槽12，確保與劃片槽11齊平，加工完成后結(jié)構(gòu)如圖1所示。

應(yīng)當(dāng)理解，以上所描述的具體實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。由本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。