[发明专利]绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶体管及其制备方法，具体地，涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。

背景技术

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，正面结构制备前需要将半导体衬底减薄到200μm以下，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1～8MeV。上述两种方法对生产设备要求都很高，制造成本高。

因此，有必要提出一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明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第一表面的区域，以形成缓冲层；在所述第一表面上形成氧化层；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；从所述第二表面对所述半导体衬底进行减薄；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及所述氧化层，以露出所述第一表面；以及在所述第一表面制备所述绝缘栅双极型晶体管的背面结构。

优选地，所述背面结构的制备包括：P型掺杂所述靠近所述第一表面的区域，并激活，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；以及在所述集电极层的表面上制备集电极金属层。

优选地，所述激活工艺包括低温退火、快速热退火或激光退火。

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，所述缓冲层是通过离子注入形成的，注入剂量为1×10¹²～1×10¹⁷离子数/cm²，所述缓冲层的厚度为2～100μm。

优选地，所述氧化层通过热氧化法或化学气相沉积法制备。

优选地，所述氧化层的厚度为

优选地，去除所述支撑衬底以及所述氧化层的步骤包括：通过先减薄后刻蚀的方式以所述氧化层为刻蚀终点地去除所述支撑衬底；以及通过刻蚀的方式去除所述氧化层。

根据本发明的另一个方面，还提供一种绝缘栅双极型晶体管。该绝缘栅双极型晶体管为按照上述方法制备形成。

根据本发明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。

在发明内容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。本发明内容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，详细说明本发明的优点和特征。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施方式及其描述，用来解释本发明的原理。在附图中，

图1为根据本发明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11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发明，附图中示出了本发明的实施例。但是，本发明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，并且将本发明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。