[发明专利]一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及功率半导体芯片技术领域，公开了一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，该晶体管中包括衬底，衬底上设有集电极层和器件层，器件层在衬底上的投影包括至少两个相对的侧边与集电极层在衬底上投影的边缘具有设定距离，器件层外表面包覆有介质层，介质层背离器件层一侧形成有发射极键合金属层，集电极层背离衬底一侧位于器件层以外区域内设有集电极键合金属层。上述晶体管中，当对晶体管通电时，电子依次经过发射极键合金属层、器件层、集电极层、集电极键合金属层，实现电流导通，从而电流的通过路径不经过衬底，使得晶体管中可以采用较厚的衬底来承载超薄器件层，不需要采用超薄的减薄工艺和相关的复杂步骤，降低了制造成本以及制造难度。

技术领域

本发明涉及功率半导体芯片技术领域，特别涉及一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法。

背景技术

以电场截止型结构的绝缘栅双极型晶体管FS-IGBT(Field Stop Insulated GateBipolar Transistor)是目前技术最先进的IGBT器件，由于其通过增加N型半导体层结构，使得器件的电场分布呈现截止(Field Stop)，从而减小了N型耐压层的厚度，降低了器件的导通压降和功率损耗。其性能较其他PT-IGBT、NPT-IGBT结构有很大幅度的提升，逐渐成为IGBT领域的主流设计；现有技术中FS-IGBT的结构如图1所示，包括发射极键合金属层05、介质层04、器件层03、集电极层02和集电极键合金属层06。

但在制程技术上，为了能达到场截止的这种特性，必须将衬底层的厚度研磨到非常薄，给整个FS-IGBT芯片的制造造成了非常大的难度。

发明内容

本发明提供了一种绝缘栅双极型晶体管及其制备方法，绝缘栅双极型晶体管在通电时，电流通过器件层后经集电极层输入至集电极键合金属层中，实现电流的导通，避免了电流通过衬底，从而不再需要将衬底进行研磨，降低了制造成本以及制造难度。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种晶体管，包括衬底，所述衬底上设有集电极层，所述集电极层背离所述衬底的一侧设有器件层，所述器件层在所述衬底上的投影面积小于所述集电极层在所述衬底上的投影面积，且所述器件层在所述衬底上的投影包括至少两个相对的侧边与所述集电极层在所述衬底上的投影的边缘具有设定距离，且所述器件层的外表面包覆有介质层，所述介质层背离所述器件层的一侧形成有发射极键合金属层，所述集电极层背离所述衬底的一侧位于所述器件层以外的区域内设有集电极键合金属层。

上述晶体管中，衬底上依次设置有集电极层和器件层，且器件层在衬底上的投影面积小于集电极层在衬底上的投影面积，并且器件层在衬底上的投影存在至少两个相对的侧边与集电极在衬底上的投影的边缘存在设定距离，使得集电极背离衬底的一侧的部分表面露出，以便于在集电极露出的表面上设置集电极键合金属层，以使集电极键合金属层与集电极电连接；在器件层的外表面包覆设置介质层，实现了对器件层的绝缘处理，使得当器件层中通过电流时，电流可定向向集电极方向流出，即当对本晶体管进行通电时，电流经过金属层输入至器件层中，并经器件层输入至集电极层中，最后由集电极层输入至集电极键合金属层中，通过集电极键合金属层将电流输出，从而电流的导通路径不经过衬底，使得在对晶体管的制备过程中可以采用较厚的单晶硅衬底来承载超薄器件层，防止超薄器件层在制备及封装过程中损伤，提高晶体管可靠性，不需要采用超薄的减薄工艺和相关的复杂步骤，从而简化了晶体管的制备工艺，降低了制造成本以及制造难度。

优选地，所述器件层包括依次设置于所述集电极层背离所述衬底一侧的场截止层和器件耐压层。

优选地，所述器件耐压层背离所述衬底的一侧形成有元器件区域。

优选地，所述设定距离大于零。

优选地，所述设定距离的范围为小于或等于400微米。

优选地，所述介质层沿垂直于所述衬底的方向形成的侧壁的厚度范围为大于或等于1微米。