絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法。該方法包括：提供N型摻雜的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底具有第一表面及與第一表面相對的第二表面；N型摻雜半導(dǎo)體襯底的靠近第一表面的區(qū)域，以形成緩沖層；P型摻雜半導(dǎo)體襯底的靠近第一表面的區(qū)域，以形成集電極層，其中集電極層的深度小于緩沖層的深度；提供支撐襯底，并在第一表面將支撐襯底鍵合至半導(dǎo)體襯底；從第二表面減薄半導(dǎo)體襯底；在第二表面制備絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)；去除支撐襯底，以露出集電極層；以及在集電極層上制備絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層。根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法能與現(xiàn)有的常規(guī)工藝兼容，無需專用的設(shè)備，大大降低了成本。
【專利說明】絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶體管及其制備方法，具體地，涉及一種絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極型晶體管是一種常見的功率型半導(dǎo)體器件，其是大電流開關(guān)主流器件之一。絕緣柵雙極型晶體管的制備過程包括正面結(jié)構(gòu)的制備和背面結(jié)構(gòu)的制備。通常地，現(xiàn)有的制備方法主要有兩種:第一種是先在半導(dǎo)體襯底的背面制備緩沖層再制備正面結(jié)構(gòu)。這種工藝中，半導(dǎo)體襯底一般減薄到200μπι以下后再制備正面結(jié)構(gòu)，這對正面結(jié)構(gòu)制備過程中的生產(chǎn)線要求很高，需要專門的薄片流通設(shè)備；第二種是先在較厚的半導(dǎo)體襯底上完成正面結(jié)構(gòu)再制備緩沖層以及背面結(jié)構(gòu)，這需要專門的高能離子注入設(shè)備或特殊元素注入,注入能量高達(dá)I?8MeV。上述兩種方法對生產(chǎn)設(shè)備要求都很高，制造成本高。
[0003]因此，有必要提出一種絕緣柵雙極型晶體管及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法。該方法包括:提供N型摻雜的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面及與所述第一表面相對的第二表面；N型摻雜所述半導(dǎo)體襯底的靠近所述第一表面的區(qū)域，以形成緩沖層；P型摻雜所述半導(dǎo)體襯底的靠近所述第一表面的區(qū)域，以形成集電極層，其中所述集電極層的深度小于所述緩沖層的深度；提供支撐襯底，并在所述第一表面將所述支撐襯底鍵合至所述半導(dǎo)體襯底；從所述第二表面減薄所述半導(dǎo)體襯底；在所述第二表面制備所述絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)；去除所述支撐襯底，以露出所述集電極層；以及在所述集電極層上制備所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層。
[0005]優(yōu)選地，所述支撐襯底的厚度與減薄后的所述半導(dǎo)體襯底厚度之和構(gòu)造為使其能夠在線流通。
[0006]優(yōu)選地，去除所述支撐襯底的步驟還包括去除預(yù)定厚度的所述集電極層。
[0007]優(yōu)選地,所述預(yù)定厚度為0.2?5 μ m。
[0008]優(yōu)選地，去除所述支撐襯底的方法為先減薄后刻蝕。
[0009]優(yōu)選地，所述絕緣柵雙極型晶體管為平面柵型絕緣柵雙極型晶體管或溝槽柵型絕緣柵雙極型晶體管。
[0010]優(yōu)選地，所述方法在制備所述正面結(jié)構(gòu)之前還包括對所述第二表面進(jìn)行表面平坦化處理。
[0011]優(yōu)選地，所述緩沖層厚度為2?100 μ m。
[0012]優(yōu)選地，所述緩沖層是通過離子注入形成的，注入劑量為I X 112?I X 117離子數(shù)/ cm2。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種絕緣柵雙極型晶體管。所述絕緣柵雙極型晶體管為按照上述任一種方法制備形成。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法采用鍵合的方式在制備正面結(jié)構(gòu)之前將支撐襯底鍵合至半導(dǎo)體襯底的第一表面，因此在隨后的制備過程中，即使半導(dǎo)體襯底需要根據(jù)工藝要求進(jìn)行減薄，支撐襯底與半導(dǎo)體襯底構(gòu)成的整體仍然具有足夠的厚度，方便正面結(jié)構(gòu)的制備。該制備方法能夠與現(xiàn)有的常規(guī)的工藝兼容，工藝簡單、效率高、無需專用的設(shè)備，大大降低了工藝成本。
[0015]在
【發(fā)明內(nèi)容】
中引入了一系列簡化形式的概念，這將在【具體實(shí)施方式】部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本
【發(fā)明內(nèi)容】
部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
[0016]以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
[0018]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法的流程示意圖；以及
[0019]圖2-圖10是根據(jù)圖1所示的方法制備絕緣柵雙極型晶體管過程中所獲得的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]接下來，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0021]應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其他元件或?qū)訒r(shí)，其可以直接地在其他元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其他元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其他元件或?qū)訒r(shí)，則不存在居間的元件或?qū)印Ｔ诟綀D中，為了清楚起見，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。并且使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法的流程示意圖。圖2-圖10是根據(jù)圖1所示的方法制備絕緣柵雙極型晶體管過程中所獲得的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的示意圖。通過圖1所示的方法可以最終形成根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管200 (如圖9所示)或根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的絕緣柵雙極型晶體管200’(如圖10所示)。下面將結(jié)合圖2-圖10對圖1所示的制備方法進(jìn)行詳細(xì)介紹，并同時(shí)說明最終形成的絕緣柵雙極型晶體管200和200，的結(jié)構(gòu)。
[0023]首先，步驟S110，如圖2所示，提供N型摻雜的半導(dǎo)體襯底210，該半導(dǎo)體襯底210
具有第一表面和與第一表面相對的第二表面。
[0024]N型摻雜的半導(dǎo)體襯底210可以為硅。其摻雜濃度由所設(shè)計(jì)的絕緣柵雙極型晶體管的耐壓決定。半導(dǎo)體襯底210的摻雜濃度越高，電阻率越低，從而由該半導(dǎo)體襯底210形成的絕緣柵雙極型晶體管的耐壓越低。一般而言，半導(dǎo)體襯底210的摻雜濃度滿足使半導(dǎo)體襯底210的電阻率在5?500ohm.cm范圍內(nèi)。半導(dǎo)體襯底210的部分區(qū)域在隨后的制備過程中可以用來形成絕緣柵雙極型晶體管的其他結(jié)構(gòu)層，例如漂移層270 (如圖7-圖10所示)。此外，半導(dǎo)體襯底210在隨后的工藝過程中需要被減薄，以使最終形成的絕緣柵雙極型晶體管的厚度符合實(shí)際要求。在執(zhí)行減薄工藝之前，半導(dǎo)體襯底210的主要作用還包括在后續(xù)工藝中支撐其上的功能層，因此，厚度以方便在線流通為準(zhǔn)。
[0025]進(jìn)一步，步驟S120，如圖3所示，N型摻雜半導(dǎo)體襯底210的靠近第一表面的區(qū)域，以形成緩沖層220。應(yīng)當(dāng)注意，這里所說的第一表面是指半導(dǎo)體襯底210中背面結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的表面，在圖中為下表面。此外，這里所說的“第一表面”以及下文中的“第二表面”并不欲指向具體的表面，其只是指明相對位置關(guān)系，例如，就圖2-10所示的擺放狀態(tài)而言，在制作絕緣柵雙極型晶體管的各個(gè)步驟所獲得的器件中，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。緩沖層220的摻雜濃度高于半導(dǎo)體襯底210中用來形成漂移層270 (如圖7-圖10所示)的部分，按照泊松方程，可以使電場強(qiáng)度在該緩沖層220迅速中止。緩沖層220可以通過在半導(dǎo)體襯底210中的靠近第一表面的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行離子注入或預(yù)擴(kuò)來形成。N型摻雜的摻雜劑可以為P或As。為了使摻雜劑能夠在半導(dǎo)體襯底210中形成期望的結(jié)深，可以進(jìn)一步對其進(jìn)行推阱。推阱溫度和時(shí)間可以根據(jù)緩沖層220的厚度以及濃度確定。優(yōu)選地，緩沖層220可以通過離子注入來形成，其注入劑量為IXlO12?IXlO17離子數(shù)/cm2。根據(jù)待形成的絕緣柵雙極型晶體管的具體應(yīng)用情況，注入劑量可以在上述范圍內(nèi)合理地選擇注入劑量。由上所述，緩沖層220具有電場中止的作用，因此緩沖層220不能太薄，太薄會(huì)導(dǎo)致電場中止作用不足，同時(shí)緩沖層220也不能太厚，太厚會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)通壓降升高。優(yōu)選地，緩沖層220的厚度可以為2?100 μ m。緩沖層220的厚度在該范圍內(nèi)既可以滿足電場中止作用，又不會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)通壓降過高。同樣地，根據(jù)待形成的絕緣柵雙極型晶體管的具體應(yīng)用情況，緩沖層220的厚度可以在上述范圍內(nèi)合理地選擇注入劑量。
[0026]進(jìn)一步，步驟S130，如圖4所示，P型摻雜半導(dǎo)體襯底210靠近第一表面的區(qū)域，以形成集電極層230。具體而言，執(zhí)行P型摻雜的區(qū)域位于第一表面與緩沖層220之間，也即形成后的集電極層230的深度小于緩沖層220的深度。P型摻雜在緩沖層220內(nèi)靠近第一表面的區(qū)域進(jìn)行。P型摻雜同樣可以通過離子注入或預(yù)擴(kuò)的方式進(jìn)行，摻雜元素可以為B。摻雜濃度可以根據(jù)待形成的絕緣柵雙極型晶體管的具體應(yīng)用情況進(jìn)行合理選擇。在下文一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，為了方便正面結(jié)構(gòu)的制備需要在半導(dǎo)體襯底210的第一表面鍵合支撐襯底。并且正面結(jié)構(gòu)制備完成之后需要將支撐襯底去除,而在去除支撐襯底的過程可能會(huì)去除一部分集電極層230，因此在該優(yōu)選實(shí)施例中，集電極層230的最初摻雜厚度可以略大于最終欲形成的集電極層230的厚度，即在最初摻雜的過程中就留出相應(yīng)的多余部分以使最終形成的絕緣柵雙極型晶體管200或200’(參見圖9或10)的集電極層230的厚度滿足要求。
[0027]進(jìn)一步，步驟S140，如圖5所示，提供支撐襯底240，并在第一表面將支撐襯底240鍵合至半導(dǎo)體襯底210。在半導(dǎo)體襯底210的與第一表面相對的第二表面(圖中所示的上表面)上需要形成絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)，并且該正面結(jié)構(gòu)與緩沖層220之間的距離應(yīng)當(dāng)在限定的范圍內(nèi)，然而通?？缮虡I(yè)獲得的半導(dǎo)體襯底210的厚度大于限定的距離范圍，因此如下文將要解釋的，需要對半導(dǎo)體襯底210進(jìn)行減薄。但是，過薄的尺寸要求生產(chǎn)線具有薄片通線能力，這將導(dǎo)致生產(chǎn)成本的嚴(yán)重增加。本發(fā)明提供的方法通過提供支撐襯底240有效地解決了該問題。支撐襯底240主要起到對薄片的支撐作用，因此，其可以由任何能夠支撐較薄的半導(dǎo)體襯底210 (參見圖6中的減薄后的半導(dǎo)體襯底210)且能夠在后續(xù)工藝中方便其去除的材料制成，例如硅。優(yōu)選地，支撐襯底240的厚度與隨后減薄后的半導(dǎo)體襯底210的厚度之和構(gòu)造為使其能夠在線流通。也即在隨后的制備過程中，由于有支撐襯底240的存在，使得每一步形成的半導(dǎo)體器件的厚度都能夠方便在線流通，而無需要求設(shè)備具有特殊的薄片通線能力。
[0028]支撐襯底240可以通過鍵合的方式連接至半導(dǎo)體襯底210的第一表面。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，可以將支撐襯底240的一個(gè)表面拋光之后進(jìn)行表面清潔處理，并在室溫下將其與半導(dǎo)體襯底210進(jìn)行預(yù)鍵合，再經(jīng)高溫鍵合使二者成為一個(gè)整體。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，還可以先對支撐襯底240表面進(jìn)行親水性預(yù)處理，然后在室溫下對將支撐襯底240與半導(dǎo)體襯底210進(jìn)行鍵合。為了達(dá)到最終的鍵合強(qiáng)度，還可以進(jìn)一步經(jīng)高溫退火。支撐襯底240主要用于支撐半導(dǎo)體襯底210，在隨后的制備工藝過程中，即使半導(dǎo)體襯底210按照工藝要求需要被減薄，由于支撐襯底240的存在，半導(dǎo)體襯底210和支撐襯底240的整體結(jié)構(gòu)厚度較厚，因此也能夠方便正面結(jié)構(gòu)的制備。
[0029]進(jìn)一步，步驟S150，如圖6所示，從與第一表面相對的第二表面對半導(dǎo)體襯底210進(jìn)行減薄。優(yōu)選地，減薄之后的半導(dǎo)體襯底210的厚度一般為10?600 μ m，例如可以為500 μ m。該第二表面用來形成絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)。減薄的厚度可以根據(jù)絕緣柵雙極型晶體管的具體設(shè)計(jì)厚度以及原始半導(dǎo)體襯底210的厚度而定。
[0030]優(yōu)選地，對半導(dǎo)體襯底210進(jìn)行減薄之后在制備正面結(jié)構(gòu)之前還可以采用例如機(jī)械平坦化方法、化學(xué)機(jī)械拋光等方式對半導(dǎo)體襯底210的第二表面進(jìn)行平坦化處理。平坦化處理之后，半導(dǎo)體襯底210擁有較平滑的第二表面，使得后續(xù)的正面結(jié)構(gòu)的制備更方便，提聞廣品質(zhì)量。
[0031]進(jìn)一步，步驟S160，如圖7所示，在第二表面制備絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)250。
[0032]優(yōu)選的，正面結(jié)構(gòu)250可以包括P+體區(qū)251、N+發(fā)射區(qū)252、發(fā)射極金屬層256、柵介電層253、柵極材料層254以及層間介電層255。根據(jù)正面結(jié)構(gòu)250的不同結(jié)構(gòu)，絕緣柵雙極型晶體管可以包括平面柵型絕緣柵雙極型晶體管(如圖9所示)和溝槽柵型絕緣柵雙極型晶體管(如圖10所示)兩種結(jié)構(gòu)。下面將分別介紹這兩種結(jié)構(gòu)的正面結(jié)構(gòu)250及其制備。
[0033]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的平面柵型絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)。下面以該實(shí)施例為例來說明平面柵型絕緣柵雙極型晶體管的詳細(xì)的正面結(jié)構(gòu)。當(dāng)然平面柵型絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)不限于圖7所示，其還可以具有未示出的其他形式。如圖7所示，柵介電層253形成在半導(dǎo)體襯底210的第二表面上，其可以通過氧化生長形成。柵介電層253的上面覆蓋有一層?xùn)艠O材料層254，柵極材料層254可以由諸如多晶硅的材料形成。柵介電層253和柵極材料層254共同形成了該種晶體管的柵極。P+體區(qū)251在半導(dǎo)體襯底210內(nèi)位于柵極的兩側(cè)，P+體區(qū)251可以通過在半導(dǎo)體襯底210的第二表面構(gòu)圖執(zhí)行N型摻雜形成。N+發(fā)射區(qū)252在半導(dǎo)體襯底210內(nèi)位于柵極兩側(cè)，且由P+體區(qū)251所包圍，其同樣可以通過構(gòu)圖執(zhí)行N型摻雜形成。在其他實(shí)施例中，可以僅在柵極的一側(cè)設(shè)置P+體區(qū)251和N+發(fā)射區(qū)252。N+發(fā)射區(qū)252的上表面連接有發(fā)射極金屬層256，且發(fā)射極金屬層256與發(fā)射區(qū)252的上表面全部直接接觸,發(fā)射極金屬層256上偏置的電信號可以輸入至發(fā)射區(qū)252。作為示例，發(fā)射極金屬層256還可以覆蓋整個(gè)柵極。發(fā)射極金屬層256可以由諸如Al的具有較高導(dǎo)電率的金屬材料形成。在此情況下，柵極材料層254與發(fā)射極金屬層256之間設(shè)置有層間介電層255,以實(shí)現(xiàn)柵極材料層254與發(fā)射極金屬層256之間的電性隔離。層間介電層255可以米用BPSG (硼磷娃玻璃；boro-phospho_silicate-glass)材料形成。平面柵型絕緣柵雙極型晶體管200制備工藝簡單，擊穿特性好。
[0034]圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的溝槽柵型絕緣柵型雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)250。同樣，溝槽柵型絕緣柵型雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)不限于圖10所示，其還可以具有未示出的其他形式。如圖10所示，半導(dǎo)體襯底210中形成有溝槽。溝槽的具體形狀及其大小是不受限制性的。溝槽可以通過構(gòu)圖刻蝕形成，在構(gòu)圖刻蝕過程中，可以采用氮化硅層作為掩膜層。包括柵介電層253和柵極材料層254的柵極形成在該溝槽內(nèi)。P+體區(qū)251和N+發(fā)射區(qū)252形成在溝槽兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底210中，且P+體區(qū)251包圍N+發(fā)射區(qū)252。如上所述地，P+體區(qū)251和N+發(fā)射區(qū)252構(gòu)圖摻雜來形成。該柵介電層253可以通過氧化生長形成。柵極材料層254的高度可以略低于柵極介電層253的高度。柵極材料層254可以通過填充多晶硅形成。N+發(fā)射區(qū)252上連接有發(fā)射極金屬層256，且與發(fā)射區(qū)252的上表面全部直接接觸。發(fā)射極金屬層256可以是諸如Al的具有較高導(dǎo)電率的金屬材料形成。作為示例，發(fā)射極金屬層256還可以覆蓋整個(gè)柵極。在此情況下，在發(fā)射極金屬層256與柵極材料層254之間還可以設(shè)置層間介電層255。優(yōu)選地，柵極的高度可以低于半導(dǎo)體襯底210的第二表面，以使溝槽的剩余部分由發(fā)射極金屬層256來填充，以增大N+發(fā)射區(qū)252與發(fā)射極金屬層256的接觸面積，進(jìn)而降低接觸電阻。溝槽柵型絕緣柵雙極型晶體管200’導(dǎo)通壓降相對較低，電流密度高。
[0035]需要理解的是，本發(fā)明不欲對絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)的具體制作工藝進(jìn)行限制，其可以采用現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)公開的任何工藝來形成，甚至可以采用將來改進(jìn)的制作工藝來形成及其形成的結(jié)構(gòu)。
[0036]進(jìn)一步，步驟S170，返回參照圖8，去除支撐襯底240，以露出集電極層230。以下的步驟將僅以制作平面柵型絕緣柵雙極型晶體管為例來說明本發(fā)明的原理，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，將以下步驟應(yīng)用到溝槽柵型絕緣柵型雙極型晶體管無需克服技術(shù)障礙。支撐襯底240并不是絕緣柵雙極型晶體管的必要結(jié)構(gòu)，只是在正面結(jié)構(gòu)250的制備過程中起到支撐作用。因此，在制備絕緣柵雙極型晶體管的背面結(jié)構(gòu)的集電極金屬層260之前，需要去除支撐襯底240。
[0037]優(yōu)選地，可以通過先減薄后刻蝕的方式去除支撐襯底240。該方法操作簡單，且在刻蝕前先將支撐襯底預(yù)先減薄一定厚度可以減小刻蝕的刻蝕量，提高效率。
[0038]優(yōu)選地，去除支撐襯底的步驟還包括去除預(yù)定厚度的集電極層230。半導(dǎo)體襯底210與支撐襯底240鍵合，可能會(huì)使半導(dǎo)體襯底210產(chǎn)生沾污，因此通過去除預(yù)定厚度的集電極層230可以減小甚至消除鍵合導(dǎo)致的沾污。同時(shí)去除預(yù)定厚度的集電極層230還可以保證支撐襯底240全部被去除。
[0039]如上文所述的，上述被去除的預(yù)定厚度的集電極層230可以在步驟S130中在半導(dǎo)體襯底210靠近第一表面區(qū)域執(zhí)行P型摻雜過程中通過增大摻雜能量而是P型摻雜劑分布在半導(dǎo)體襯底210中相對較深的區(qū)域內(nèi)，這樣即使去除預(yù)定厚度的集電極層230也不會(huì)影響最終形成的絕緣柵雙極型晶體管的集電極層230的厚度。優(yōu)選地，上述的預(yù)定厚度可以為0.2?5 μ m,例如可以為I μ Hlo預(yù)定厚度在該范圍內(nèi)可以減小甚至消除鍵合導(dǎo)致的沾污，同時(shí)又不會(huì)因?yàn)轭A(yù)定厚度過厚而導(dǎo)致刻蝕的量過大。
[0040]最后，步驟S180，參見圖9，在集電極層230上制備絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層260，以形成完整的絕緣柵雙極型晶體管200或200’。集電極金屬層260覆蓋在集電極層230上，集電極金屬層260上的偏置的電信號可以輸入至集電極層230上。優(yōu)選地，該金屬層260可以通過蒸發(fā)或?yàn)R射的方法制備形成。通過蒸發(fā)或?yàn)R射的方式制備金屬層可以嚴(yán)格控制金屬層的厚度以及各層成分。該金屬層可以為Al/Ti/Ni/Ag的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其中Al、T1、N1、Ag由上至下依次排布設(shè)置。此外，該金屬層也可以為Ti/Ni/Ag的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，T1、N1、Ag由上至下依次排布設(shè)置。另外，該金屬層還可以為Al/V/Ni/Ag的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，其中Al、V、N1、Ag由上至下依次排布設(shè)置。當(dāng)然，該金屬層還可以為其他的金屬或者金屬復(fù)合層結(jié)構(gòu)。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種絕緣柵雙極型晶體管200、200’。其中絕緣柵雙極型晶體管200、200’為按照如上所述的方法制備形成。通過上述方法制備的絕緣柵雙極型晶體管200、200’制備工藝簡單、無需專用的設(shè)備、大大降低了工藝成本。
[0042]綜上所述，本發(fā)明提供的絕緣柵雙極型晶體管的制備方法采用鍵合的方式在制備正面結(jié)構(gòu)之前將支撐襯底240鍵合至半導(dǎo)體襯底210的第一表面，因此在隨后的制備過程中，即使半導(dǎo)體襯底210需要根據(jù)工藝要求進(jìn)行減薄，支撐襯底240與半導(dǎo)體襯底210構(gòu)成的整體仍然具有足夠的厚度，方便正面結(jié)構(gòu)的制備。該制備方法能夠與現(xiàn)有的常規(guī)的工藝兼容，工藝簡單、效率高、無需專用的設(shè)備，大大降低了工藝成本。
[0043]本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
【權(quán)利要求】
1.一種絕緣柵雙極型晶體管的制備方法，其特征在于，所述方法包括: 提供N型摻雜的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有第一表面及與所述第一表面相對的第二表面； N型摻雜所述半導(dǎo)體襯底的靠近所述第一表面的區(qū)域，以形成緩沖層； P型摻雜所述半導(dǎo)體襯底的靠近所述第一表面的區(qū)域，以形成集電極層，其中所述集電極層的深度小于所述緩沖層的深度； 提供支撐襯底，并在所述第一表面將所述支撐襯底鍵合至所述半導(dǎo)體襯底； 從所述第二表面減薄所述半導(dǎo)體襯底； 在所述第二表面制備所述絕緣柵雙極型晶體管的正面結(jié)構(gòu)； 去除所述支撐襯底，以露出所述集電極層；以及 在所述集電極層上制備所述絕緣柵雙極型晶體管的集電極金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述支撐襯底的厚度與減薄后的所述半導(dǎo)體襯底厚度之和構(gòu)造為使其能夠在線流通。
3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，去除所述支撐襯底的步驟還包括去除預(yù)定厚度的所述集電極層。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)定厚度為0.2?5 μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，去除所述支撐襯底的方法為先減薄后刻蝕。
6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述絕緣柵雙極型晶體管為平面柵型絕緣柵雙極型晶體管或溝槽柵型絕緣柵雙極型晶體管。
7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述方法在制備所述正面結(jié)構(gòu)之前還包括對所述第二表面進(jìn)行表面平坦化處理。
8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述緩沖層厚度為2?100μ m。
9.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述緩沖層是通過離子注入形成的，注入劑量為I X 112?I X 117離子數(shù)/cm2。
10.一種絕緣柵雙極型晶體管，其特征在于，所述絕緣柵雙極型晶體管為按照如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述方法制備形成。
【文檔編號】H01L21/683GK104425249SQ201310389136
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】黃璇, 王根毅, 鄧小社 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司