本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)：

絕緣柵雙極晶體管(Insulate-Gate Bipolar Transistor，IGBT)是由巨型晶體管(Giant Transistor，GTR)和金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor，MOSFET)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，具有工作頻率高，控制電路簡(jiǎn)單，電流密度高，通態(tài)壓低等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

絕緣柵雙極晶體管的集電極的載流子注入效率和抽取效率很大程度上決定著器件的導(dǎo)通壓降和開(kāi)關(guān)特性?，F(xiàn)有技術(shù)中通常通過(guò)增加所述絕緣柵雙極晶體管的集區(qū)的摻雜濃度來(lái)提高載流子注入效率，從而降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降，但是較高的集區(qū)的摻雜濃度不利于器件關(guān)斷時(shí)載流子的抽取速度，導(dǎo)致器件的關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)。同樣的，如果降低所述絕緣柵雙極晶體管的集區(qū)的摻雜濃度，器件的關(guān)斷時(shí)間會(huì)降低，但導(dǎo)通壓降會(huì)增加。

因此，如何在不增加器件的關(guān)斷時(shí)間的同時(shí)降低導(dǎo)通壓降，或在不增加器件的導(dǎo)通壓降的同時(shí)降低器件關(guān)斷時(shí)間成為研究人員的努力方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法，以實(shí)現(xiàn)在不增加器件的關(guān)斷時(shí)間的同時(shí)降低器件的導(dǎo)通壓降，或在不增加器件的導(dǎo)通壓降的同時(shí)降低器件的關(guān)斷時(shí)間，或同時(shí)降低器件的關(guān)斷時(shí)間和導(dǎo)通壓降的目的。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了如下技術(shù)方案：

一種絕緣柵雙極晶體管，包括：

第一摻雜類(lèi)型的襯底；

位于所述襯底正面的正面結(jié)構(gòu)；

位于所述襯底背面的集區(qū)，所述集區(qū)包括并列設(shè)置于所述襯底背面的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)；

位于所述集區(qū)背離所述襯底一側(cè)的集電極；

所述第一集區(qū)的禁帶寬度與所述襯底的禁帶寬度相同，所述第二集區(qū)的禁帶寬度高于或低于所述襯底的禁帶寬度。

可選的，所述第二集區(qū)的形成材料為第一預(yù)設(shè)材料或第二預(yù)設(shè)材料；其中，

所述第一預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度；

所述第二預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度。

可選的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，所述第一預(yù)設(shè)材料為碳化硅或非晶硅或砷化鎵；

所述第二預(yù)設(shè)材料為鍺化硅或鍺。

可選的，還包括：

位于所述集區(qū)背離所述集電極一側(cè)的緩沖層。

可選的，所述正面結(jié)構(gòu)包括：

位于所述襯底正面內(nèi)部的第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)；

位于所述基區(qū)內(nèi)的第一摻雜類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；

位于所述發(fā)射區(qū)表面的發(fā)射極；

位于所述襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于相鄰發(fā)射極之間；

所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述襯底表面的柵介質(zhì)層，位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層，位于所述柵電極層內(nèi)的柵電極以及位于所述柵電極層表面的柵極氧化層。

一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法，包括：

提供第一摻雜類(lèi)型的襯底；

在所述襯底的正面形成所述絕緣柵雙極晶體管的正面結(jié)構(gòu)；

在所述襯底的背面形成并列排布的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)，所述第一集區(qū)的禁帶寬度與所述襯底的禁帶寬度相同，所述第二集區(qū)的禁帶寬度高于或低于所述襯底的禁帶寬度；

在所述集區(qū)表面形成所述絕緣柵雙極晶體管的集電極。

可選的，所述在所述襯底的背面形成并列排布的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)包括：

在所述襯底的背面形成覆蓋所述襯底背面的第一預(yù)設(shè)材料層或第二預(yù)設(shè)材料層；

對(duì)所述第一預(yù)設(shè)材料層或第二預(yù)設(shè)材料層進(jìn)行刻蝕，形成第二集區(qū)；

在所述襯底的背面相鄰所述第二集區(qū)的區(qū)域形成第一集區(qū)；

所述第一預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度；

所述第二預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度。

可選的，當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，所述第一預(yù)設(shè)材料為碳化硅或非晶硅或砷化鎵；

所述第二預(yù)設(shè)材料為鍺化硅或鍺。

可選的，所述在所述襯底的正面形成所述絕緣柵雙極晶體管的正面結(jié)構(gòu)之后，在所述襯底的背面形成并列排布的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)之前還包括：

對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行減薄處理。

可選的，所述對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行減薄處理之后，在所述襯底背面形成所述絕緣柵雙極晶體管的集電極之前還包括：

在所述襯底背面內(nèi)部形成緩沖層。

可選的，所述在所述襯底的正面形成所述絕緣柵雙極晶體管的正面結(jié)構(gòu)包括：

在所述襯底表面內(nèi)形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)；

在所述基區(qū)內(nèi)形成第一摻雜類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；

在所述發(fā)射區(qū)的表面形成發(fā)射極；

在所述襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于相鄰發(fā)射極之間，包括：位于所述襯底表面的柵介質(zhì)層，位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層，位于所述柵電極層內(nèi)的柵電極以及位于所述柵電極層表面的柵極氧化層。

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法，其中，所述絕緣柵雙極晶體管的集區(qū)包括并列設(shè)置于所述襯底背面的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)；所述第二集區(qū)的禁帶寬度高于或低于所述襯底的禁帶寬度，所述第一集區(qū)的禁帶寬度等于所述襯底的禁帶寬度；由半導(dǎo)體理論可知，當(dāng)只有一個(gè)第二集區(qū)，且該第二集區(qū)的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度高的第二集區(qū)流向器件的發(fā)射極，從而降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降，而當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第一集區(qū)流向器件的集電極，從而達(dá)到不增加器件的關(guān)斷時(shí)間的目的；

當(dāng)只有一個(gè)第二集區(qū)，且該第二集區(qū)的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第二集區(qū)流向器件的集電極，從而降低器件的導(dǎo)通壓降的目的，而當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較高的第一集區(qū)流向器件的發(fā)射極，從而達(dá)到不增加器件的導(dǎo)通壓降的目的。

當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)第二集區(qū)，且一種第二集區(qū)的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度，另一種第二集區(qū)的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，可以達(dá)到同時(shí)降低器件的導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通時(shí)間的目的。

進(jìn)一步的，所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間還可以通過(guò)所述第二集區(qū)和第一集區(qū)的面積比來(lái)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間的選擇。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的截面結(jié)構(gòu) 示意圖；

圖3為本申請(qǐng)的又一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法的流程示意圖；

圖5為本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法的流程示意圖；

圖6為本申請(qǐng)的又一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法的流程示意圖；

圖7為本申請(qǐng)的再一個(gè)實(shí)施例提供的一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極晶體管，如圖1所示，包括：

第一摻雜類(lèi)型的襯底100；

位于所述襯底100正面的正面結(jié)構(gòu)200；

位于所述襯底100背面的集區(qū)300，所述集區(qū)300包括并聯(lián)設(shè)置于所述襯底100背面的第一集區(qū)301和至少一個(gè)第二集區(qū)302；

位于所述集區(qū)300背離所述襯底100一側(cè)的集電極400；

所述第一集區(qū)301的禁帶寬度與所述襯底100的禁帶寬度相同，所述第二集區(qū)302的禁帶寬度高于或低于所述襯底100的禁帶寬度。

附圖1中僅示出了一個(gè)第二集區(qū)302，本申請(qǐng)對(duì)所述第二集區(qū)302的數(shù)量并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。同樣的，所述第一集區(qū)301可以被多個(gè)第二集區(qū)302隔離，只要是與所述襯底100的禁帶寬度相同的集區(qū)300都稱(chēng)之為第一 集區(qū)301。

需要說(shuō)明的是，所述襯底100的種類(lèi)包括但不限于：?jiǎn)尉?、多晶或非晶體結(jié)構(gòu)的硅或鍺、碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合。但在本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述襯底100優(yōu)選為單晶結(jié)構(gòu)的硅襯底，本申請(qǐng)對(duì)所述襯底100的具體種類(lèi)并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

所述襯底100的摻雜濃度和厚度可以根據(jù)所述絕緣柵雙極晶體管的特性選擇，以N型硅襯底制備的絕緣柵雙極晶體管為例，絕緣柵雙極晶體管的擊穿電壓越高，N型材料的摻雜濃度要求越低，襯底100厚度要求越厚，本申請(qǐng)對(duì)所述襯底100的摻雜濃度和厚度的具體取值并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一摻雜類(lèi)型為N型，第二摻雜類(lèi)型為P型。但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第一摻雜類(lèi)型為P型，第二摻雜類(lèi)型為N型，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

還需要說(shuō)明的是，當(dāng)所述絕緣柵晶體管只有一個(gè)第二集區(qū)302，且該第二集區(qū)302的禁帶寬度高于所述襯底100的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度高的第二集區(qū)302流向器件的發(fā)射極，從而降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降，而當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第一集區(qū)301流向器件的集電極400，從而達(dá)到不增加器件的關(guān)斷時(shí)間的目的；

當(dāng)所述絕緣柵晶體管只有一個(gè)第二集區(qū)302，且該第二集區(qū)302的禁帶寬度低于所述襯底100的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第二集區(qū)302流向器件的集電極400，從而降低器件的導(dǎo)通壓降的目的，而當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較高的第一集區(qū)301流向器件的發(fā)射極，從而達(dá)到不增加器件的導(dǎo)通壓降的目的。

當(dāng)所述絕緣柵晶體管有兩個(gè)或多個(gè)第二集區(qū)302，且一種第二集區(qū)302的禁帶寬度高于所述襯底100的禁帶寬度，另一種第二集區(qū)302的禁帶寬度低于所述襯底100的禁帶寬度時(shí)，可以達(dá)到同時(shí)降低器件的導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通時(shí)間的目的。

進(jìn)一步的，所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間還可以通過(guò)所 述第二集區(qū)302和第一集區(qū)301的面積比來(lái)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間的選擇。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二集區(qū)302的形成材料為第一預(yù)設(shè)材料或第二預(yù)設(shè)材料；其中，

所述第一預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度高于所述襯底100的禁帶寬度；

所述第二預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度低于所述襯底100的禁帶寬度。

當(dāng)所述襯底100為硅襯底時(shí)，所述第一預(yù)設(shè)材料為碳化硅或非晶硅或砷化鎵，由于這些材料的禁帶寬度高于所述硅襯底的禁帶寬度，可以降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降。

所述第二預(yù)設(shè)材料為鍺化硅或鍺，由于這些材料的禁帶寬度低于所述硅襯底的禁帶寬度，可以降低所述絕緣柵雙極晶體管的關(guān)斷時(shí)間。本申請(qǐng)對(duì)所述第一預(yù)設(shè)材料和第二預(yù)設(shè)材料的具體種類(lèi)并不做限定，具體視所述襯底100的具體材料而定。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，所述絕緣柵雙極晶體管還包括：

位于所述集區(qū)300背離所述集電極400一側(cè)的緩沖層500。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)所述襯底100為硅襯底，且摻雜類(lèi)型為N型時(shí)，通過(guò)向所述襯底100的背面注入氫、磷的方式形成所述緩沖層500；當(dāng)所述襯底100為硅襯底，且摻雜類(lèi)型為P型時(shí)，通過(guò)向所述襯底100的背面注入銅的方式形成所述緩沖層500。但本發(fā)明對(duì)形成所述緩沖層500的具體方式和具體注入粒子的種類(lèi)并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

還需要說(shuō)明的是，所述緩沖層500通過(guò)減少少數(shù)載流子的注入及提高開(kāi)關(guān)過(guò)程中的載流子復(fù)合速度，提高了所述絕緣柵雙極晶體管的關(guān)斷速度。并且因?yàn)樗鼍彌_層500的存在使得所述絕緣柵雙極晶體管的內(nèi)建電場(chǎng)更加穩(wěn)定，從而提升了所述絕緣柵雙極晶體管的擊穿電壓。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，如圖3所示，所述正面結(jié)構(gòu)200包括：

位于所述襯底100正面內(nèi)部的第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)204；

位于所述基區(qū)204內(nèi)的第一摻雜類(lèi)型的發(fā)射區(qū)203；

位于所述發(fā)射區(qū)203表面的發(fā)射極202；

位于所述襯底100表面的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于相鄰發(fā)射極202之間；

所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于所述襯底100表面的柵介質(zhì)層205，位于所述柵介質(zhì)層205表面的柵電極層206，位于所述柵電極層206內(nèi)的柵電極201以及位于所述柵電極層206表面的柵極氧化層207。

相應(yīng)的，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種絕緣柵雙極晶體管的制備方法，如圖4所示，包括：

S101：提供第一摻雜類(lèi)型的襯底；

S102：在所述襯底的正面形成所述絕緣柵雙極晶體管的正面結(jié)構(gòu)；

S103：在所述襯底的背面形成并列排布的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)，所述第一集區(qū)的禁帶寬度與所述襯底的禁帶寬度相同，所述第二集區(qū)的禁帶寬度高于或低于所述襯底的禁帶寬度；

S104：在所述集區(qū)表面形成所述絕緣柵雙極晶體管的集電極。

需要說(shuō)明的是，所述襯底的種類(lèi)包括但不限于：?jiǎn)尉?、多晶或非晶體結(jié)構(gòu)的硅或鍺、碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合。但在本申請(qǐng)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述襯底優(yōu)選為單晶結(jié)構(gòu)的硅襯底，本申請(qǐng)對(duì)所述襯底的具體種類(lèi)并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

所述襯底的摻雜濃度和厚度可以根據(jù)所述絕緣柵雙極晶體管的特性選擇，以N型硅襯底制備的絕緣柵雙極晶體管為例，絕緣柵雙極晶體管的擊穿電壓越高，N型材料的摻雜濃度要求越低，襯底厚度要求越厚，本申請(qǐng)對(duì)所述襯底的摻雜濃度和厚度的具體取值并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述第一摻雜類(lèi)型為N型，第二摻雜類(lèi)型為P型。但在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，所述第一摻雜類(lèi)型為P型，第二摻雜類(lèi)型為N型，本發(fā)明對(duì)此并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

還需要說(shuō)明的是，當(dāng)所述絕緣柵晶體管只有一個(gè)第二集區(qū)，且該第二集區(qū)的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度高的第二集區(qū)流向器件的發(fā)射極，從而降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降，而當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第一集 區(qū)流向器件的集電極，從而達(dá)到不增加器件的關(guān)斷時(shí)間的目的；

當(dāng)所述絕緣柵晶體管只有一個(gè)第二集區(qū)，且該第二集區(qū)的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第二集區(qū)流向器件的集電極，從而降低器件的導(dǎo)通壓降的目的，而當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較高的第一集區(qū)流向器件的發(fā)射極，從而達(dá)到不增加器件的導(dǎo)通壓降的目的。

當(dāng)所述絕緣柵晶體管有兩個(gè)或多個(gè)第二集區(qū)，且一種第二集區(qū)的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度，另一種第二集區(qū)的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，可以達(dá)到同時(shí)降低器件的導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通時(shí)間的目的。

進(jìn)一步的，所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間還可以通過(guò)所述第二集區(qū)和第一集區(qū)的面積比來(lái)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間的選擇。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，所述在所述襯底的背面形成并列排布的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)包括：

S1031：在所述襯底的背面形成覆蓋所述襯底背面的第一預(yù)設(shè)材料層或第二預(yù)設(shè)材料層；

S1032：對(duì)所述第一預(yù)設(shè)材料層或第二預(yù)設(shè)材料層進(jìn)行刻蝕，形成第二集區(qū)；

S1033：在所述襯底的背面相鄰所述第二集區(qū)的區(qū)域形成第一集區(qū)；

所述第一預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度；

所述第二預(yù)設(shè)材料的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度。

當(dāng)所述襯底為硅襯底時(shí)，所述第一預(yù)設(shè)材料為碳化硅或非晶硅或砷化鎵，由于這些材料的禁帶寬度高于所述硅襯底的禁帶寬度，可以降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降。

所述第二預(yù)設(shè)材料為鍺化硅或鍺，由于這些材料的禁帶寬度低于所述硅襯底的禁帶寬度，可以降低所述絕緣柵雙極晶體管的關(guān)斷時(shí)間。本申請(qǐng)對(duì)所述第一預(yù)設(shè)材料和第二預(yù)設(shè)材料的具體種類(lèi)并不做限定，具體視所述襯底的具體材料而定。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例以形成一個(gè)第二集區(qū)為例進(jìn)行說(shuō)明，當(dāng)需要有多個(gè)第二集區(qū)時(shí)，只需要重復(fù)進(jìn)行步驟S1031和步驟S1032即可。

還需要說(shuō)明的是，在所述襯底的背面形成覆蓋所述襯底背面的第一預(yù)設(shè)材料層或第二預(yù)設(shè)材料層可選的工藝包括但不限于氣相沉積、外延生長(zhǎng)、熱蒸鍍和磁控濺射。本申請(qǐng)對(duì)此并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

在所述襯底的背面相鄰所述第二集區(qū)的區(qū)域形成第一集區(qū)可選的工藝包括但不限于離子注入、磁控濺射、外延生長(zhǎng)和熱蒸鍍。本申請(qǐng)對(duì)此并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施例中，如圖6所示，在所述襯底的背面形成并列排布的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)之前還包括：

S1023：對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行減薄處理。

對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行減薄處理的目的是保證襯底的厚度符合器件的要求。由于進(jìn)行減薄處理的具體流程已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，本申請(qǐng)?jiān)诖瞬蛔鲑樖觥?/p>

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的又一個(gè)實(shí)施例中，如圖7所示，所述對(duì)所述襯底的背面進(jìn)行減薄處理之后，在所述襯底背面形成所述絕緣柵雙極晶體管的集電極之前還包括：

S10231：在所述襯底背面內(nèi)部形成緩沖層。

需要說(shuō)明的是，當(dāng)所述襯底為硅襯底，且摻雜類(lèi)型為N型時(shí)，通過(guò)向所述襯底的背面注入氫、磷的方式形成所述緩沖層；當(dāng)所述襯底硅襯底，且摻雜類(lèi)型為P型時(shí)，通過(guò)向所述襯底的背面注入銅的方式形成所述緩沖層。但本發(fā)明對(duì)形成所述緩沖層的具體方式和具體注入粒子的種類(lèi)并不做限定，具體視實(shí)際情況而定。

還需要說(shuō)明的是，所述緩沖層通過(guò)減少少數(shù)載流子的注入及提高開(kāi)關(guān)過(guò)程中的載流子復(fù)合速度，提高了所述絕緣柵雙極晶體管的關(guān)斷速度。并且因?yàn)樗鼍彌_層的存在使得所述絕緣柵雙極晶體管的內(nèi)建電場(chǎng)更加穩(wěn)定，從而提升了所述絕緣柵雙極晶體管的擊穿電壓。

在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述在所述襯底的正面形成所述絕緣柵雙極晶體管的正面結(jié)構(gòu)包括：

S1021：在所述襯底表面內(nèi)形成第二摻雜類(lèi)型的基區(qū)；

S1022：在所述基區(qū)內(nèi)形成第一摻雜類(lèi)型的發(fā)射區(qū)；

S1023：在所述發(fā)射區(qū)的表面形成發(fā)射極；

S1024：在所述襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于相鄰發(fā)射極之間，包括：位于所述襯底表面的柵介質(zhì)層，位于所述柵介質(zhì)層表面的柵電極層，位于所述柵電極層內(nèi)的柵電極以及位于所述柵電極層表面的柵極氧化層。

綜上所述，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種絕緣柵雙極晶體管及其制備方法，其中，所述絕緣柵雙極晶體管的集區(qū)包括并列設(shè)置于所述襯底背面的第一集區(qū)和至少一個(gè)第二集區(qū)；所述第二集區(qū)的禁帶寬度高于或低于所述襯底的禁帶寬度，所述第一集區(qū)的禁帶寬度等于所述襯底的禁帶寬度；由半導(dǎo)體理論可知，當(dāng)只有一個(gè)第二集區(qū)，且該第二集區(qū)的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度高的第二集區(qū)流向器件的發(fā)射極，從而降低所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降，而當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第一集區(qū)流向器件的集電極，從而達(dá)到不增加器件的關(guān)斷時(shí)間的目的；

當(dāng)只有一個(gè)第二集區(qū)，且該第二集區(qū)的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，當(dāng)器件關(guān)斷時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較低的第二集區(qū)流向器件的集電極，從而降低器件的導(dǎo)通壓降的目的，而當(dāng)器件工作時(shí)，載流子更容易通過(guò)禁帶寬度較高的第一集區(qū)流向器件的發(fā)射極，從而達(dá)到不增加器件的導(dǎo)通壓降的目的。

當(dāng)有兩個(gè)或多個(gè)第二集區(qū)，且一種第二集區(qū)的禁帶寬度高于所述襯底的禁帶寬度，另一種第二集區(qū)的禁帶寬度低于所述襯底的禁帶寬度時(shí)，可以達(dá)到同時(shí)降低器件的導(dǎo)通壓降和導(dǎo)通時(shí)間的目的。

進(jìn)一步的，所述絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間還可以通過(guò)所述第二集區(qū)和第一集區(qū)的面積比來(lái)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)絕緣柵雙極晶體管的導(dǎo)通壓降和關(guān)斷時(shí)間的選擇。

本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例， 而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。