CN102543728A - 功率三极管芯片薄片制造方法 - Google Patents

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王友铸
杨晓智
李建球
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Abstract

本发明适用于芯片加工领域，提供了一种功率三极管芯片薄片制造方法，包括如下步骤：在芯片加工正面金属电极形成后，用减薄设备对芯片背面进行减薄处理；将所述芯片背面注入浓磷，并进行背面加热退火处理；对所述芯片背面进行金属化处理。本发明的制造方法材料成本低廉，可以大幅缩短生产周期，节能降耗。

Description

功率三极管芯片薄片制造方法
技术领域
本发明涉及三极管加工技术，尤其涉及一种功率三极管芯片薄片制造方法。
背景技术
在功率三极管芯片制造过程中，一直沿用传统工艺加工：三重扩散工艺和外延工艺。三重扩散工艺流程如图1A～图1D所示，其使用500um左右厚度的单晶材料片，其包括的工艺有N+预扩、N+主扩、N+氧化，磨抛——一次氧化、光刻、基区扩散(注入)、发射区光刻、发射区扩散(注入)、引线孔光刻、正面金属蒸发、正面金属光刻、背面金属蒸发、测试、划片等。三重扩散的目的是背面掺杂，为背面金属化形成良好的欧姆接触，其芯片材料较厚，材料成本偏高；加工流程时间长，高温(1250℃以上)控制周期长(三重扩散时间一周左右)，工艺过程中不稳定因素多，容易造成与理想值偏差大问题大，因此加工占用的设备成本高、能耗高，从而产生成本损耗高、时间损耗长。外延流程如图2A～图2C，使用材料为200um左右的单面抛光重掺杂单晶材料片，其工艺流程主要包括：外延、一次氧化、光刻、基区扩散(注入)、发射区光刻、发射区扩散(注入)、引线孔光刻、正面金属蒸发、正面金属光刻、背面金属蒸发、测试、划片等。虽然该工艺周期较短，但由于外延过程材料昂贵，外延工艺控制要求严格，因此由于加工成本高，除在集成电路和MOSFET方面应用一些外，在功率三极管方面应用很少。
综上可知，现有的三极管芯片制作工艺在实际使用上，显然存在不便与缺陷，所以有必要加以改进。
发明内容
针对上述的缺陷，本发明的目的在于提供一种功率三极管芯片薄片制造方法，其可以缩短生产周期、节能降耗。
为了实现上述目的，本发明提供一种功率三极管芯片薄片制造方法，包括如下步骤：
在芯片加工正面金属电极形成后，用减薄设备对芯片背面进行减薄处理；
将所述芯片背面注入浓磷，并进行背面加热退火处理；
对所述芯片背面进行金属化处理。
根据本发明的薄片制造方法，所述对所述芯片背面进行金属化处理步骤包括：将芯片背面用氢氟酸进行擦拭腐蚀，去除背面的氧化层。
根据本发明的薄片制造方法，所述对所述芯片背面进行金属化处理步骤之后进一步包括：对芯片背面进行清洗处理，然后对芯片背面进金属蒸发处理、测试和划片。
根据本发明的薄片制造方法，所述将所述芯片背面进行加热退火处理步骤中，所述芯片背面通过红外加热设备进行加热。
根据本发明的薄片制造方法，所述芯片进行减薄处理后的厚度为70um～100um。
本发明通过用减薄研磨设备对芯片背面进行减薄，以保证芯片的N-区厚度，然后对芯片背面注入浓磷，通过重掺杂使得芯片背面电阻率低，导电性增强。再将注入浓磷的芯片背面表面通过红外加热设备，对芯片背面进行加热退火，使得注入的磷能够分布均匀，同时修复注入产生的晶格损伤，最后对芯片进行金属化处理。借此本发明的制作工艺节能降耗，可以在大缩短生产周期。
附图说明
图1A～图1D是现有技术的三极管芯片的三重扩散工艺的加工结构流程图；
图2A～图2C是现有技术的三极管芯片的外延工艺的加工结构流程图；
图3是本发明的薄片制造方法的方法流程图；
图4A～图4D是本发明的薄片制造方法的加工结构流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图3，本发明提供了一种三极管芯片的薄片制造方法，其具体包括如下步骤：
步骤S301，在芯片加工正面金属电极形成后，用减薄设备对芯片背面进行减薄处理。本发明的工艺采用的原始材料为250um左右厚度的N-单晶芯片圆片(如图4A所示)，在三极管结构制程完毕(如图4B所示)，即经过一次氧化、光刻、基区扩散(注入)、发射区光刻、发射区扩散(注入)、引线孔光刻、正面金属蒸发、正面金属光刻等一系列处理之后，用减薄研磨设备对芯片背面进行减薄(如图4C所示)，减薄处理后的厚度在70um～100um不等，借此可以保证芯片的N-区厚度，进而保障芯片所能承受的电压，当然，本发明中芯片减薄后的具体厚度根据产品的需求而定，这与三极管芯片面积和型号有关，芯片面积大一些，芯片电压要求高一些的，则芯片厚一些；芯片面积小一些，芯片电压要求低一些的，则芯片厚度薄一些。
步骤S302，将所述芯片背面注入浓磷，并进行背面加热退火处理。经过研磨减薄之后的芯片，再经过清洗处理干净后，用离子注入机对芯片背面进行浓磷注入，通过重掺杂使得芯片背面电阻率低，导电性增强，可以使芯片背面与后来的背面金属形成良好的欧姆接触，作为集电极C的接触点用。同时，注入后的芯片背面表面通过红外加热设备，对芯片背面进行加热退火，使得注入的磷能够分布均匀，同时修复注入产生的晶格损伤。
步骤S303，对所述芯片背面进行金属化处理。退火完毕后，对芯片背面进行背面金属化处理，将芯片背面用氢氟酸(HF酸)进行擦拭腐蚀，去除背面的氧化层(SiO2)，最终形成如图4D所示结构。该步骤完成后可以对芯片背面进行清洗处理，然后进行正常的背面金属蒸发处理、测试、划片等操作。
综上所述，本发明通过用减薄研磨设备对芯片背面进行减薄，以保证芯片的N-区厚度，然后对芯片背面注入浓磷，通过重掺杂使得芯片背面电阻率低，导电性增强。再将注入浓磷的芯片背面表面通过红外加热设备，对芯片背面进行加热退火，使得注入的磷能够分布均匀，同时修复注入产生的晶格损伤，最后对芯片进行金属化处理。借此本发明的制作工艺节能降耗，可以在大缩短生产周期。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种功率三极管芯片薄片制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
在芯片加工正面金属电极形成后，用减薄设备对芯片背面进行减薄处理；
将所述芯片背面注入浓磷，并进行背面加热退火处理；
对所述芯片背面进行金属化处理。
2.根据权利要求1所述的薄片制造方法，其特征在于，所述对所述芯片背面进行金属化处理步骤包括：将所述芯片背面用氢氟酸进行擦拭腐蚀，去除所述芯片背面的氧化层。
3.根据权利要求2所述的薄片制造方法，其特征在于，所述对所述芯片背面进行金属化处理步骤之后进一步包括：对所述芯片背面进行清洗处理，然后对所述芯片背面进行金属蒸发处理、测试和划片。
4.根据权利要求1所述的薄片制造方法，其特征在于，所述将所述芯片背面进行加热退火处理步骤中，所述芯片背面通过红外加热设备进行加热。
5.根据权利要求1所述的薄片制造方法，其特征在于，所述芯片进行减薄处理后的厚度为70um～100um。
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