[发明专利]一种具有非对称原胞的IGBT器件及制备方法

权利要求书

1.一种具有非对称原胞的IGBT器件，包括P型收集极（24），P型收集极（24）顶部设有N型衬底（23），N型衬底（23）上设有多个沟槽（22），沟槽（22）的侧壁和底部均设有栅氧化层，其特征在于：一个沟槽（22）的一半部分属于有效原胞（201），另一半部分属于虚拟原胞（202），沟槽（22）底部的栅氧化层（221）的厚度和虚拟原胞（202）中沟槽（22）侧壁的栅氧化层（221）的厚度均大于有效原胞（201）中沟槽（22）侧壁的栅氧化层（221）的厚度，沟槽（22）内设有多晶硅层（222），相邻两个沟槽（22）之间设有P型井（26），P型井（26）中设有重掺杂P型区（28）和重掺杂N型区（27），重掺杂N型区（27）属于有效原胞（201），重掺杂P型区（28）一半属于有效原胞（201），另一半属于虚拟原胞（202），沟槽（22）顶部设有层间隔离层（25），层间隔离层（25）上设有接触孔（29），层间隔离层（25）外覆盖有收集极金属层（21）；

所有沟槽（22）的大小均相同；

所述沟槽（22）底部的栅氧化层（221）的厚度和虚拟原胞（202）中沟槽（22）侧壁的栅氧化层（221）的厚度均大于有效原胞（201）中沟槽（22）侧壁的栅氧化层（221）的厚度通过以下方式实现：对有效原胞（201）中沟槽（22）侧壁进行氮元素注入，对沟槽（22）底部和虚拟原胞（202）中沟槽（22）侧壁不进行氮元素注入，然后再在有效原胞（201）中沟槽（22）侧壁、沟槽（22）底部和虚拟原胞（202）中沟槽（22）侧壁生成栅氧化层（221）。

2.制备权利要求1所述的具有非对称原胞的IGBT器件的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：在终端区进行环注入、场氧化层的生长和刻蚀；

S2：在原胞区生成N型衬底（23）；

S3：对N型衬底（23）刻蚀出多个沟槽（22）；

S4：对有效原胞（201）中沟槽（22）侧壁进行氮元素注入；

S5：在有效原胞（201）中沟槽（22）侧壁、沟槽（22）底部和虚拟原胞（202）中沟槽（22）侧壁上生长栅氧化层（221）；

S6：进行多晶硅层（222）沉积，然后将沟槽（22）以外的多晶硅层（222）刻蚀干净；

S7：在相邻两个沟槽（22）之间进行P型井（26）的注入和退火；

S8：在P型井（26）中形成重掺杂P型区（28）和重掺杂N型区（27），重掺杂N型区（27）属于有效原胞（201），重掺杂P型区（28）一半属于有效原胞（201），另一半属于虚拟原胞（202）；

S9：在沟槽（22）顶部沉积层间隔离层（25）；

S10：在层间隔离层（25）上刻蚀出接触孔（29），相邻两个沟槽（22）之间有一个接触孔（29）；

S11：在层间隔离层（25）表面沉积收集极金属层（21）；

S12：在收集极金属层（21）表面和终端区均沉积钝化层，然后将收集极金属层（21）表面的钝化层移除，仅保留终端区的钝化层；

S13：在N型衬底（23）底部生成P型收集极（24）。

3.根据权利要求2所述的制备具有非对称原胞的IGBT器件的方法，其特征在于：所述步骤S4中，氮元素注入的方向与沟槽（22）对称轴之间的夹角为20°~75°。

4.根据权利要求2所述的制备具有非对称原胞的IGBT器件的方法，其特征在于：所述步骤S4中，氮元素的浓度为2×10¹³~1×10¹⁵atom/cm²，能量为30KeV~60KeV。