[发明专利]平面型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）技术领域，涉及平面型IGBT的制备方法以及采用该制备方法所制备形成的平面型IGBT，尤其涉及正面工艺基本在半导体衬底的正面完成、而背面工艺在半导体衬底背面生长的外延层中完成的平面型IGBT制备方法。

背景技术

IGBT是一种常见的功率型器件，其是大电流开关主流器件之一，广泛应用于高压大电流情况下，例如，应用于工作电压在1200V的情况下。

    IGBT中，按照栅极的结构类型，IGBT可以分为平面型IGBT和沟槽型IGBT，二者的结构特征及其相应特性为本领域技术人员所知悉。但是，这两种IGBT在制备的过程中，均包括正面工艺和背面工艺，其中，正面工艺主要用来完成IGBT的栅极（Gate，G）和发射极（Emitter，E）的制备，背面工艺主要用来完成IGBT的集电极（Collector，C）的制备。

    通常地，现有的平面型IGBT主要通过以下两种方法制备形成。

    第一种是，在单晶硅衬底上完成正面工艺，然后对衬底背面减薄、背面多次离子注入以引出形成集电极；这种方法不依赖于外延工艺，但是依赖于高能离子注入以及退火激活工艺过程，高能离子注入的设备成本高、工艺过程实现成本也比较高；并且，离子注入并退火形成的集电极区的掺杂源的激活率不高，进而导致IGBT的饱和特性不佳。

    第二种是，在单晶硅衬底上反型外延生长较厚的外延层，并在该外延层上完成正面工艺，然后在其背面对硅衬底减薄并形成集电极；这种方法采用外延工艺并且以外延层来主要制备IGBT（缓冲层以上均由外延层来形成），外延层比较厚并且对外延层的性能要求非常高（例如缺陷数目），常常因为外延层的质量不够好而导致IGBT性能变差（例如，过压承受能力和过电流承受能力差）或者成品率低。

    有鉴于此，为提高平面型IGBT的性能，有必要针对平面型IGBT提出一种新的制备方法。

发明内容

本发明的目的之一在于，提高平面型IGBT的性能。

本发明的又一目的在于，降低平面型IGBT的制备成本。

为实现以上目的或者其它目的，本发明提供以下技术方案。

按照本发明的一方面，提供一种平面型IGBT的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底的第一面上外延生长外延层；

在所述半导体衬底的第二面上制备形成所述平面型IGBT的栅极和发射极；

对所述外延层进行减薄以形成集电区；以及

在所述集电区上金属化以形成集电极。

按照本发明一优选实施例的制备方法，其中，所述平面型IGBT为平面型场截止IGBT；并且

所述外延生长步骤中，包括：

在所述半导体衬底的第一面上外延生长用于形成缓冲层的第一外延层；以及

在所述第一外延层上外延生长用于形成集电区的第二外延层。

在之前所述实施例的制备方法中，优选地，在对所述外延层进行减薄的步骤中，对所述第二外延层进行减薄。

在之前所述实施例的制备方法中，优选地，所述半导体衬底为N型掺杂，所述第一外延层为N型掺杂，所述第二外延层为P型掺杂。

在之前所述实施例的制备方法中，优选地，所述半导体衬底的掺杂浓度范围为1×10⁹离子/cm³至1×10¹⁵离子/cm³。

在之前所述实施例的制备方法中，优选地，所述第一外延层的掺杂浓度范围为1×10¹⁴离子/cm³至1×10²²离子/cm³，所述第一外延层的厚度范围为0.0001微米至100微米。

在之前所述实施例的制备方法中，优选地，所述第二外延层的掺杂浓度范围为1×10¹⁴离子/cm³至1×10²³离子/cm³，所述第二外延层的厚度范围为1微米至600微米。

在之前所述实施例的制备方法中，优选地，所述外延生长的温度范围为1100℃至1240℃。