绝缘栅双极型晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。该方法包括：提供N型掺杂的半导体衬底，该半导体衬底具有第一表面及与第一表面相对的第二表面；N型掺杂半导体衬底的靠近第一表面的区域，以形成缓冲层；P型掺杂半导体衬底的靠近第一表面的区域，以形成集电极层，其中集电极层的深度小于缓冲层的深度；提供支撑衬底，并在第一表面将支撑衬底键合至半导体衬底；从第二表面减薄半导体衬底；在第二表面制备绝缘栅双极型晶体管的正面结构；去除支撑衬底，以露出集电极层；以及在集电极层上制备绝缘栅双极型晶体管的集电极金属层。根据本发明专利技术的绝缘栅双极型晶体管的制备方法能与现有的常规工艺兼容，无需专用的设备，大大降低了成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体晶体管及其制备方法，具体地，涉及一种。
技术介绍
绝缘栅双极型晶体管是一种常见的功率型半导体器件，其是大电流开关主流器件之一。绝缘栅双极型晶体管的制备过程包括正面结构的制备和背面结构的制备。通常地，现有的制备方法主要有两种:第一种是先在半导体衬底的背面制备缓冲层再制备正面结构。这种工艺中，半导体衬底一般减薄到200μπι以下后再制备正面结构，这对正面结构制备过程中的生产线要求很高，需要专门的薄片流通设备；第二种是先在较厚的半导体衬底上完成正面结构再制备缓冲层以及背面结构，这需要专门的高能离子注入设备或特殊元素注入,注入能量高达I?8MeV。上述两种方法对生产设备要求都很高，制造成本高。 因此，有必要提出一种，以解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法。该方法包括:提供N型掺杂的半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；N型掺杂所述半导体衬底的靠近所述第一表面的区域，以形成缓冲层；P型掺杂所述半导体衬底的靠近所述第一表面的区域，以形成集电极层，其中所述集电极层的深度小于所述缓冲层的深度；提供支撑衬底，并在所述第一表面将所述支撑衬底键合至所述半导体衬底；从所述第二表面减薄所述半导体衬底；在所述第二表面制备所述绝缘栅双极型晶体管的正面结构；去除所述支撑衬底，以露出所述集电极层；以及在所述集电极层上制备所述绝缘栅双极型晶体管的集电极金属层。 优选地，所述支撑衬底的厚度与减薄后的所述半导体衬底厚度之和构造为使其能够在线流通。 优选地，去除所述支撑衬底的步骤还包括去除预定厚度的所述集电极层。 优选地,所述预定厚度为0.2?5 μ m。 优选地，去除所述支撑衬底的方法为先减薄后刻蚀。 优选地，所述绝缘栅双极型晶体管为平面栅型绝缘栅双极型晶体管或沟槽栅型绝缘栅双极型晶体管。 优选地，所述方法在制备所述正面结构之前还包括对所述第二表面进行表面平坦化处理。 优选地，所述缓冲层厚度为2?100 μ m。 优选地，所述缓冲层是通过离子注入形成的，注入剂量为I X 112?I X 117离子数/ cm2。 根据本专利技术的另一个方面，还提供一种绝缘栅双极型晶体管。所述绝缘栅双极型晶体管为按照上述任一种方法制备形成。 根据本专利技术的绝缘栅双极型晶体管的制备方法采用键合的方式在制备正面结构之前将支撑衬底键合至半导体衬底的第一表面，因此在随后的制备过程中，即使半导体衬底需要根据工艺要求进行减薄，支撑衬底与半导体衬底构成的整体仍然具有足够的厚度，方便正面结构的制备。该制备方法能够与现有的常规的工艺兼容，工艺简单、效率高、无需专用的设备，大大降低了工艺成本。 在
技术实现思路
中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 以下结合附图，详细说明本专利技术的优点和特征。 【附图说明】 本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施方式及其描述，用来解释本专利技术的原理。在附图中， 图1为根据本专利技术一个实施例的绝缘栅双极型晶体管的制备方法的流程示意图；以及 图2-图10是根据图1所示的方法制备绝缘栅双极型晶体管过程中所获得的半导体器件结构的示意图。 【具体实施方式】 接下来，将结合附图更加完整地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的实施例。但是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。 应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其他元件或层时，其可以直接地在其他元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其他元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其他元件或层时，则不存在居间的元件或层。在附图中，为了清楚起见，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。并且使用相同的附图标记表示相同的元件。 根据本专利技术的一个方面，提供一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法。图1所示为根据本专利技术的绝缘栅双极型晶体管的制备方法的流程示意图。图2-图10是根据图1所示的方法制备绝缘栅双极型晶体管过程中所获得的半导体器件结构的示意图。通过图1所示的方法可以最终形成根据本专利技术一个实施例的绝缘栅双极型晶体管200 (如图9所示)或根据本专利技术的另一个实施例的绝缘栅双极型晶体管200’(如图10所示)。下面将结合图2-图10对图1所示的制备方法进行详细介绍，并同时说明最终形成的绝缘栅双极型晶体管200和200，的结构。 首先，步骤S110，如图2所示，提供N型掺杂的半导体衬底210，该半导体衬底210 具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。 N型掺杂的半导体衬底210可以为硅。其掺杂浓度由所设计的绝缘栅双极型晶体管的耐压决定。半导体衬底210的掺杂浓度越高，电阻率越低，从而由该半导体衬底210形成的绝缘栅双极型晶体管的耐压越低。一般而言，半导体衬底210的掺杂浓度满足使半导体衬底210的电阻率在5?500ohm.cm范围内。半导体衬底210的部分区域在随后的制备过程中可以用来形成绝缘栅双极型晶体管的其他结构层，例如漂移层270 (如图7-图10所示)。此外，半导体衬底210在随后的工艺过程中需要被减薄，以使最终形成的绝缘栅双极型晶体管的厚度符合实际要求。在执行减薄工艺之前，半导体衬底210的主要作用还包括在后续工艺中支撑其上的功能层，因此，厚度以方便在线流通为准。 进一步，步骤S120，如图3所示，N型掺杂半导体衬底210的靠近第一表面的区域，以形成缓冲层220。应当注意，这里所说的第一表面是指半导体衬底210中背面结构相对应的表面，在图中为下表面。此外，这里所说的“第一表面”以及下文中的“第二表面”并不欲指向具体的表面，其只是指明相对位置关系，例如，就图2-10所示的摆放状态而言，在制作绝缘栅双极型晶体管的各个步骤所获得的器件中，第一表面是指器件面向下的表面，而第二表面是指器件面向上的表面。缓冲层220的掺杂浓度高于半导体衬底210中用来形成漂移层270 (如图7-图10所示)的部分，按照泊松方程，可以使电场强度在该缓冲层220迅速中止。缓冲层220可以通过在半导体衬底210中的靠近第一表面的区域内进行离子注入或预扩来形成。N型掺杂的掺杂剂可以为P或As。为了使掺杂剂能够在半导体衬底210中形成期望的结深，可以进一步对其进行推阱。推阱温度和时间可以根据缓冲层220的厚度以及浓度确定。优选地，缓冲层220可以通过离子注入来形成，其注入剂量为IXlO12?IXlO17离子数/cm2。根据待形成的绝缘栅双极型晶体管的具体应用情况，注入剂量可以在上述范围内合理地选择注入剂量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供N型掺杂的半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面；N型掺杂所述半导体衬底的靠近所述第一表面的区域，以形成缓冲层；P型掺杂所述半导体衬底的靠近所述第一表面的区域，以形成集电极层，其中所述集电极层的深度小于所述缓冲层的深度；提供支撑衬底，并在所述第一表面将所述支撑衬底键合至所述半导体衬底；从所述第二表面减薄所述半导体衬底；在所述第二表面制备所述绝缘栅双极型晶体管的正面结构；去除所述支撑衬底，以露出所述集电极层；以及在所述集电极层上制备所述绝缘栅双极型晶体管的集电极金属层。

【技术特征摘要】
1.一种绝缘栅双极型晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法包括: 提供N型掺杂的半导体衬底，所述半导体衬底具有第一表面及与所述第一表面相对的第二表面； N型掺杂所述半导体衬底的靠近所述第一表面的区域，以形成缓冲层； P型掺杂所述半导体衬底的靠近所述第一表面的区域，以形成集电极层，其中所述集电极层的深度小于所述缓冲层的深度； 提供支撑衬底，并在所述第一表面将所述支撑衬底键合至所述半导体衬底； 从所述第二表面减薄所述半导体衬底； 在所述第二表面制备所述绝缘栅双极型晶体管的正面结构； 去除所述支撑衬底，以露出所述集电极层；以及 在所述集电极层上制备所述绝缘栅双极型晶体管的集电极金属层。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述支撑衬底的厚度与减薄后的所述半导体衬底厚度之和构造为使其能够在线流通。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，去除所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄璇，王根毅，邓小社，
申请(专利权)人：无锡华润上华半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32