專利名稱：高壓垂直擴散場效應管及其制法的制作方法
技術領域：
本發明提供了一種方法，適用于制造高壓垂直擴散MOS場效應(VDMOS)晶體管。
本發明屬于半導體器件技術領域。
VDMOS晶體管從七十年代中期以來，有了巨大發展，擊穿電壓從幾十伏到上千伏，導通電流從一百毫安到幾十安培，種類很多。但是它的基本制造技術沒有變化，仍然是在低阻N+的硅單晶襯底上生長一層高阻N-外延層，然后在外延層上進行雙擴散制作而成。
申請前解剖了美國IR，MOTOROLA，GERCA三家大公司的各類VDMOS晶體管，其擊穿電壓從100伏到950伏。查閱了1978-1988年有關半導體器件的各類刊物-SOLIDSTATETECHNOLOGY，SOLID-STATEELECTRONICS，ELECTRONDEVICES，ELECTRONDEVICELETTERS，IEDM，電子材料，日經マイクロデパイス等。還檢索了德溫特國際電子專利IEP1980-1988年有關分立器件U12類別的專利摘要，機檢了國際專利分類IPC有關半導體分立器件及制造技術部分，1963-1987年以THIN及以VDMOS為關鍵詞的全部專利文獻，沒有看到不在外延片上而是直接在單晶片上制造VDMOS晶體管的報導。美國專利VS4145-700，US4366-495，US4455-565，西德專利DE3331-329所公開的VDMOS晶體管，基本結構如圖七所示，都是在N+9硅單晶襯底片上生長N-10外延層，然后在N-10外延層上用雙擴散方法制造而成。其中，N-10外延層起支撐電壓的作用，N+9襯底起減小導通電阻的作用。但是采用這種方法制造高壓VDMOS晶體管，需要生長很厚的高阻外延層。例如制作漏-源擊穿電壓400伏的高壓VDMOS晶體管，其外延層厚度需要40μ以上，電阻率高達15-20ΩCM，制作50-60μ，電阻率高達20-30ΩCM。擊穿電壓越高，所需外延層厚度越厚，電阻率越高。生長很厚的高阻外延層，不僅難度大，成本高，而且外延層質量總不如單晶片好。
本發明的目的在于采用一種方法，不用外延片，直接在高阻N-單晶片上制造VDMOS晶體管，通過晶片減薄工藝和薄片加工工藝降低VDMOS晶體管的導通電阻。
本發明用的晶片減薄工藝和薄片加工工藝與已有技術不同，已有技術是把帶有管芯的硅片正面用白蠟粘在貼片盤上進行單面研磨，減薄后的硅片直接進行清洗除蠟，背面淀積金屬如鍍鎳、濺金、蒸鋁等合金后劃片，也可以不經過淀積金屬及合金化直接劃分。這種對薄硅片直接進行加工的方法，限制了硅片減薄的程度，如果硅片被減得過薄，很容易在加工時破碎，因此，一般只把硅片減至200-300μ。歐洲專利EP127-989僅減薄到180μ。
本發明同已有技術不同的地方在于不是對被減薄的帶有管芯的硅片直接加工，而是把薄硅片同底托片粘接在一起形成復合片，對復合片進行加工。經過劃分，薄硅片被分割成許多小管芯片。這時能可把小管芯片同底托片分開，按常規工藝加工。本發明的具體方法是在不長外延層的高阻硅單晶片上用雙擴散工藝制造VDMOS管，隨后晶片減薄和薄片加工。其過程是a.把帶有管芯的硅片正面同底托片粘在一起形成復合片，把復合片的底托片這一面粘到貼片盤上。
b.對硅片背面進行單面研磨，當硅片減薄到所需厚度時，取下復合片。
c.如果對管芯背面與底盤之間的接觸電阻要求阻值很小，則可清洗后，對復合片的薄硅片背面淀積金屬如蒸鋁、蒸金。如果對接觸電阻的阻值要求不嚴，則可省去這道工序。
d.把復合片的薄硅片背面同另一底托片粘在一起形成三層復合片。
e.把同薄硅片正面相貼接的底托片從三層復合片中取出。這時帶有管芯的薄硅片正面已露在外面。
f.劃分、把薄硅片劃成許多小管芯片。
g.把小管芯片同底托片分開。接著便可按常規工藝對小管芯片進行加工如合金化，粘接，鍵合，封管。
本發明的晶片減薄和薄片加工過程也可以是a.把帶有管芯的硅片正面直接粘到貼片盤上，對控片背面進行單面研磨。
b.當硅片減薄到所需厚度時，把底托片同硅片背面粘接在一起形成復合片。
c.把復合片從貼片盤上取下，這時帶有管芯的硅片正面已露在外面。
d.如果對管芯片與底盤之間的接觸電阻的阻值要求不嚴，則可直接劃片。如果對接觸電阻要求阻值很小則可把另一底托片同復合片的薄硅片正面粘在一起形成三重復合片。
e.把同薄硅片背面相粘接的底托片從三重復合片中取出，露出薄硅片的背面。
f.清洗后，對復合片的薄硅片背面淀積金屬，如蒸金、蒸鋁等。
接著，按照上一種方法的d、e、f、g項進行。
實施例1為制作擊穿電壓為600伏的VDMOS晶體管，選用20ΩCM的N-〔100〕硅單晶片，片厚500μ，用常規雙擴散工藝完成器件制備，接著進行晶片減薄和薄片加工，具體作法是a.把經雙面磨過的另一2mm厚的硅片3作為1號底托片，用白蠟2作粘接劑，同帶有管芯的硅片1的正面粘接在一起，組成復合片。用502膠4把1號底托片3粘到貼片盤5上，對硅片1的背面進行單面研磨。
b.當把帶有管芯的硅片1減到80μ時，用刀片割開502膠4，把復合片從貼片盤5上取下。用高純水沖洗復合片，用無水乙醇脫水，冷風吹干，放入蒸發臺對硅片1的背面冷蒸鋁6，鋁層厚1μ。
c.把經雙面磨的另一500μ厚的硅片8作為2號底托片，用502膠7作粘接劑同硅片1的背面粘接在一起組成三層復合片。
d.把三層復合片放入80℃的烘箱內烘10分鐘，白蠟2受熱熔化，把1號底托片3從三層復合片中取出來，剩下由薄硅片1的背面同2號底托片8粘接而成的復合片。
e.把復合片放進四氯化碳中煮沸2遍，每遍10分鐘，在丙酮中超聲清洗2遍，每遍3分鐘，充分除蠟。然后進行劃片，劃片深度90μ，把薄硅片1劃成許多小管芯片。
f.用高純水沖洗復合片，進甩干機甩干，進合金爐，爐管中通N2，爐溫430℃，合金化時間30分鐘。502膠6受熱分解化氣，復合片離解成許多小芯片和2號底托片8，同時，芯片背面已合金化。隨后，便可按照常規工藝進行粘接、壓焊、封管。
實施例2基本作法同實施例1。不同之處有二點其一是把帶有管芯的薄硅片1同2號底托片8粘接在一起的粘接劑不是502膠，而是白蠟。其二是在劃片后，復合片沖高純水并甩干后，不是直接進合金爐，而是放進四氯化碳中蒸沸2遍，每遍10分鐘。接著在丙酮中超聲清洗2遍，每遍3分鐘，使小管芯同2號底托片8分離、同時充分除蠟，然后進合金爐。
實施例3其晶片減薄和薄片加工的作法是a.把帶有管芯的硅片背面用白蠟直接粘在貼片盤上進行單面研磨，當硅片減薄到80μ時，把貼片盤放進80℃烘箱內烘20分鐘。把厚1mm的硅片作為3號底托片，用白蠟作粘接劑，把3號底托片同薄硅片的背面粘接在一起。組成復合片，把復合片從貼片盤上取下。
b.把復合片和作為1號底托片的2mm厚的硅片放進80℃的烘箱內，10分鐘后用白蠟作為粘接劑把1號底托片同復合片中帶有管芯的硅片正面粘接在一起，形成三層復合片。
c.把3號底托片從三層復合片中取出，剩下由薄硅片同1號底托片粘接在一起的復合片，這時，薄硅片的背面已露在外面。
d.用浸有100號汽油的棉花擦復合片外面的白蠟在丙酮中超聲清洗2遍，每遍3分鐘，以充分除凈復合片外面的白蠟。放入HF∶H2O＝1∶10的稀氫氟酸溶液中浸泡1分鐘，漂掉硅片背面的氧化層，用高純水沖清，無水乙醇脫水，冷風吹干、放入蒸發臺對帶有管芯的薄硅片背面冷蒸鋁。以后的工藝步驟按實施例一的C.d.e.f項進行。
用減薄晶片制造高壓VDMOS晶體管的方法，與已有技術相比-可提高晶體管的高壓性能，降低成本，提高成品率。
圖1.把由帶有管芯的硅片正面與1號底托片粘接而成的復合片粘在貼片盤上。
1帶有管芯的硅片，正面朝下。
2白蠟31號底托片4502膠5貼片盤圖2.硅片背面蒸鋁6鋁層圖3.三層復合片7502膠82號底托片圖4.從三層復合片中取出1號底托片3圖5.劃片圖6.合金時、小芯片與底托片離解圖7.傳統VDMOS晶體管結構9N+硅單晶襯底10N-外延層11N+擴散區12P型擴散區13柵氧14多晶
15柵電極16源電極17漏電極圖8.本發明的VDMOS晶體管結構18N-硅單晶片
權利要求
1.一種高壓垂直擴散MOS場效應晶體管的制造方法，其特征在于a.用不長外延層的高阻硅單晶片作為基片；b.在完成管芯工藝后，通過晶片減薄和薄片加工，降低晶體管的導通電阻。
2.根據權利要求1所述的高壓垂直擴散MOS場效應晶體管的制造方法，其晶片減薄和薄片加工工藝的特征在于把帶有管芯的硅單晶片同底托片粘接成復合片，對復合片進行加工。
3.根據權利要求1所述的高壓垂直MOS場效應管的制造方法，其特征在于，把帶有管芯的薄硅片同底托片粘接在一起形成復合片的粘接劑是白蠟、502膠。
4.根據權利要求1、2、3所述的方法，制造的高壓垂直擴散MOS場效應晶體管。
全文摘要
一種高壓垂直擴散場效應管的制作方法，屬半導體器件技術領域已有技術是在低阻N
文檔編號H01L21/302GK1040707SQ8810615
公開日1990年3月21日 申請日期1988年8月25日 優先權日1988年8月25日
發明者李思敏 申請人:北京市半導體器件研究所