本發明涉及半導體,尤其涉及一種半導體結構的形成方法。
背景技術:
1、rc-igbt(reverse?conducting?igbt,反向導通絕緣柵雙極型晶體管),是將絕緣柵雙極型晶體管(igbt)與二極管(frd)集成在同一芯片上的技術,通過內置快恢復二極管實現雙向導通功能,廣泛應用于電力電子設備中以提升功率密度并減小體積。
2、rc-igbt?代表了功率半導體技術高度集成化的發展方向。它通過巧妙的芯片級設計,將傳統方案中兩顆芯片的功能合二為一,實現了小型化、低成本化和高性能化的完美結合。但芯片本身的設計和制造工藝變得更加復雜,因此,需要優化rc-igbt芯片的制造工藝過程。
技術實現思路
1、本發明解決的技術問題是提供一種半導體結構的形成方法,以優化rc-igbt芯片的制造工藝過程。
2、為解決上述技術問題,本發明技術方案提供一種半導體結構的形成方法,包括:提供襯底,所述襯底包括第一器件區和第二器件區,所述襯底包括相對的第一面和第二面,所述襯底內具有第一摻雜區;在所述第一器件區形成第一器件結構,所述第一器件結構包括:位于所述第一器件區內的柵極結構和位于第一器件區的發射極;在所述第二器件區形成第二器件結構,所述第二器件結構包括陽極,所述發射極和所述陽極位于所述第一面;在所述襯底第一面形成保護層,所述保護層的厚度高于所述發射極和所述陽極的頂部表面;以所述保護層為結構支持,減薄所述襯底第二面;減薄所述襯底第二面之后,在所述第一器件區形成集電極;在所述第二器件區形成陰極,所述集電極和所述陰極位于所述第二面。
3、可選的,在所述襯底第一面形成保護層的方法包括:在所述襯底第一面涂抹保護材料層;對所述保護材料層進行熱固化,形成所述保護層。
4、可選的,所述保護層的材料包括有機材料,所述有機材料包括聚酰亞胺。
5、可選的,形成所述第一器件結構,還包括:在所述第一器件區內形成體區,所述第一面暴露出所述體區表面,所述體區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相反,所述柵極結構自所述第一面貫穿所述體區延伸到第一摻雜區;在所述第一器件區形成發射極。
6、可選的,在所述第二器件區形成第二器件結構,還包括:在所述第二器件區內形成陽極區,所述第一面暴露出所述陽極區表面,所述陽極區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相反;在所述第二器件區形成陽極,所述發射極和所述陽極位于所述第一面。
7、可選的,在所述第一器件區形成發射極,在所述第二器件區形成陽極,包括:在所述體區內形成發射區,所述發射區與所述柵極結構相鄰,所述發射區的導電類型與所述體區的導電類型相反;在所述發射區上形成第一電極層,所述第一電極層與所述發射區電連接,所述第一電極層還延伸到所述第二器件區并與陽極區電連接,所述發射極包括發射區和位于發射區上的第一電極層,所述陽極包括陽極區和位于陽極區上的第一電極層。
8、可選的,所述保護層的厚度高于所述發射極和所述陽極的頂部表面,包括:所述保護層的頂部表面與所述第一電極層的頂部表面之間的高度差至少為所述第一電極層的厚度。
9、可選的,所述發射區內的離子摻雜濃度大于第一摻雜區內的離子摻雜濃度。
10、可選的,還包括:在所述體區內形成體接觸區,所述第一面暴露出所述體接觸區,所述體接觸區的導電類型與所述體區的導電類型相同,所述體接觸區內的離子摻雜濃度大于體區內的離子摻雜濃度。
11、可選的,在所述襯底第一面形成保護層之前,還包括:在體接觸區上形成第一金屬層,所述第一金屬層與所述體接觸區電連接;在柵極結構上形成第二金屬層,所述第二金屬層與所述柵極結構電連接。
12、可選的,在所述第一器件區形成集電極,在所述第二器件區形成陰極,包括:在所述第一器件區的第一摻雜區內形成集電區,所述集電區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相反;在第二器件區的第一摻雜區內形成陰極區,所述陰極區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相同;在集電區上和陰極區上形成第二電極層,所述第二電極層與所述集電區電連接,所述第二電極層與所述陰極區電連接,所述集電極包括集電區和位于集電區上的第二電極層,所述陰極包括陰極區和位于陰極區上的第二電極層。
13、可選的,所述集電區內的離子摻雜濃度大于所述第一摻雜區內的離子摻雜濃度;所述陰極區內的離子摻雜濃度大于所述第一摻雜區內的離子摻雜濃度。
14、可選的,在第一摻雜區內形成集電區和陰極區之前,還包括:在第一摻雜區內形成緩沖區,所述緩沖區位于所述集電區和陰極區與第一摻雜區之間,所述緩沖區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相同,所述緩沖區內的離子摻雜濃度大于所述第一摻雜區內的離子摻雜濃度,且小于所述集電區內的離子摻雜濃度。
15、可選的,形成所述柵極結構的方法包括:在第一器件區內形成柵極溝槽,所述柵極溝槽自襯底第一面貫穿所述體區延伸到第一摻雜區;在所述柵極溝槽側壁表面和底部表面形成柵介質層;在柵介質層上形成柵極層。
16、可選的,所述體區和所述陽極區同步形成,所述體區內的離子摻雜濃度與所述陽極區內的離子摻雜濃度相同。
17、可選的,所述體區內的離子摻雜濃度與所述陽極區內的離子摻雜濃度不同。
18、可選的,所述第一摻雜區的導電類型包括n型,所述體區的導電類型包括p型。
19、與現有技術相比,本發明的技術方案具有以下有益效果:
20、本發明的半導體結構的形成方法,采用保護層作為襯底第二面工藝制程的機械結構支撐,在襯底第二面工藝制程之后,能夠去除和不去除,從而能夠簡化襯底第二面工藝流程,避免了引入粘合膠殘留的問題,并減小了碎片率,在不去除保護層時能夠降本增效,同時縮短了工藝周期,提高了生產效率。
1.一種半導體結構的形成方法,其特征在于,包括:
2.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,在所述襯底第一面形成保護層的方法包括:在所述襯底第一面涂抹保護材料層;對所述保護材料層進行熱固化,形成所述保護層。
3.如權利要求2所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述保護層的材料包括有機材料,所述有機材料包括聚酰亞胺。
4.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,形成所述第一器件結構,還包括:在所述第一器件區內形成體區,所述第一面暴露出所述體區表面,所述體區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相反,所述柵極結構自所述第一面貫穿所述體區延伸到第一摻雜區;在所述第一器件區形成發射極。
5.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,在所述第二器件區形成第二器件結構,還包括:在所述第二器件區內形成陽極區,所述第一面暴露出所述陽極區表面,所述陽極區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相反;在所述第二器件區形成陽極,所述發射極和所述陽極位于所述第一面。
6.如權利要求5所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,在所述第一器件區形成發射極,在所述第二器件區形成陽極,包括:在所述體區內形成發射區,所述發射區與所述柵極結構相鄰,所述發射區的導電類型與所述體區的導電類型相反;在所述發射區上形成第一電極層,所述第一電極層與所述發射區電連接,所述第一電極層還延伸到所述第二器件區并與陽極區電連接,所述發射極包括發射區和位于發射區上的第一電極層,所述陽極包括陽極區和位于陽極區上的第一電極層。
7.如權利要求6所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述保護層的厚度高于所述發射極和所述陽極的頂部表面,包括:所述保護層的頂部表面與所述第一電極層的頂部表面之間的高度差至少為所述第一電極層的厚度。
8.如權利要求6所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述發射區內的離子摻雜濃度大于第一摻雜區內的離子摻雜濃度。
9.如權利要求6所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,還包括:在所述體區內形成體接觸區,所述第一面暴露出所述體接觸區,所述體接觸區的導電類型與所述體區的導電類型相同,所述體接觸區內的離子摻雜濃度大于體區內的離子摻雜濃度。
10.如權利要求9所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,在所述襯底第一面形成保護層之前,還包括:在體接觸區上形成第一金屬層,所述第一金屬層與所述體接觸區電連接;在柵極結構上形成第二金屬層,所述第二金屬層與所述柵極結構電連接。
11.如權利要求1所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,在所述第一器件區形成集電極,在所述第二器件區形成陰極,包括:在所述第一器件區的第一摻雜區內形成集電區,所述集電區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相反;在第二器件區的第一摻雜區內形成陰極區,所述陰極區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相同;在集電區上和陰極區上形成第二電極層,所述第二電極層與所述集電區電連接,所述第二電極層與所述陰極區電連接,所述集電極包括集電區和位于集電區上的第二電極層,所述陰極包括陰極區和位于陰極區上的第二電極層。
12.如權利要求11所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述集電區內的離子摻雜濃度大于所述第一摻雜區內的離子摻雜濃度;所述陰極區內的離子摻雜濃度大于所述第一摻雜區內的離子摻雜濃度。
13.如權利要求11所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,在第一摻雜區內形成集電區和陰極區之前,還包括:在第一摻雜區內形成緩沖區,所述緩沖區位于所述集電區和陰極區與第一摻雜區之間,所述緩沖區的導電類型與所述第一摻雜區的導電類型相同,所述緩沖區內的離子摻雜濃度大于所述第一摻雜區內的離子摻雜濃度,且小于所述集電區內的離子摻雜濃度。
14.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,形成所述柵極結構的方法包括:在第一器件區內形成柵極溝槽,所述柵極溝槽自襯底第一面貫穿所述體區延伸到第一摻雜區;在所述柵極溝槽側壁表面和底部表面形成柵介質層;在柵介質層上形成柵極層。
15.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述體區和所述陽極區同步形成,所述體區內的離子摻雜濃度與所述陽極區內的離子摻雜濃度相同。
16.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述體區內的離子摻雜濃度與所述陽極區內的離子摻雜濃度不同。
17.如權利要求4所述的半導體結構的形成方法,其特征在于,所述第一摻雜區的導電類型包括n型,所述體區的導電類型包括p型。