[发明专利]一种具有非对称原胞的IGBT器件及制备方法

说明书

本发明公开了一种具有非对称原胞的IGBT器件及制备方法，包括P型收集极，P型收集极顶部设有N型衬底，N型衬底上设有多个沟槽，沟槽的侧壁和底部均设有栅氧化层，一个沟槽的一半部分属于有效原胞，另一半部分属于虚拟原胞，沟槽底部的栅氧化层的厚度和虚拟原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度均大于有效原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度，沟槽内设有多晶硅层，相邻两个沟槽之间设有P型井，P型井中设有重掺杂P型区和重掺杂N型区，重掺杂N型区属于有效原胞，重掺杂P型区一半属于有效原胞，另一半属于虚拟原胞，沟槽顶部设有层间隔离层，层间隔离层上设有接触孔，层间隔离层外覆盖有收集极金属层。本发明能在减小米勒电容同时保持器件导通压降不变。

技术领域

本发明涉及IGBT器件，特别是涉及一种具有非对称原胞的IGBT器件及制备方法。

背景技术

现有技术中的IGBT器件的结构如图1所示，有效原胞和虚拟原胞(dummy原胞)呈对称分布，沟槽底部的栅氧化层的厚度、虚拟原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度以及有效原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度均相同。沟槽超出P型井的部分作为器件积累区，器件积累区的长度与器件导通压降及米勒电容密切相关，器件积累区长度减小，米勒电容会减小，而器件导通压降则会增大。然而，从应用角度来看，希望器件导通压降和米勒电容越小越好。因此，现有技术中的IGBT器件无法实现减小米勒电容的同时保持器件导通压降不变。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种具有非对称原胞的IGBT器件及制备方法，能够实现减小米勒电容的同时保持器件导通压降不变。

技术方案：本发明所述的具有非对称原胞的IGBT器件，包括P型收集极，P型收集极顶部设有N型衬底，N型衬底上设有多个沟槽，沟槽的侧壁和底部均设有栅氧化层，一个沟槽的一半部分属于有效原胞，另一半部分属于虚拟原胞，沟槽底部的栅氧化层的厚度和虚拟原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度均大于有效原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度，沟槽内设有多晶硅层，相邻两个沟槽之间设有P型井，P型井中设有重掺杂P型区和重掺杂N型区，重掺杂N型区属于有效原胞，重掺杂P型区一半属于有效原胞，另一半属于虚拟原胞，沟槽顶部设有层间隔离层，层间隔离层上设有接触孔，层间隔离层外覆盖有收集极金属层。

进一步，所有沟槽的大小均相同。

进一步，所述沟槽底部的栅氧化层的厚度和虚拟原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度均大于有效原胞中沟槽侧壁的栅氧化层的厚度通过以下方式实现：对有效原胞中沟槽侧壁进行氮元素注入，对沟槽底部和虚拟原胞中沟槽侧壁不进行氮元素注入，然后再在有效原胞中沟槽侧壁、沟槽底部和虚拟原胞中沟槽侧壁生成栅氧化层。

制备本发明所述的具有非对称原胞的IGBT器件的方法，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；

S3：对N型衬底刻蚀出多个沟槽；

S4：对有效原胞中沟槽侧壁进行氮元素注入；

S5：在有效原胞中沟槽侧壁、沟槽底部和虚拟原胞中沟槽侧壁上生长栅氧化层；

S6：进行多晶硅层沉积，然后将沟槽以外的多晶硅层刻蚀干净；

S7：在相邻两个沟槽之间进行P型井的注入和退火；

S8：在P型井中形成重掺杂P型区和重掺杂N型区，重掺杂N型区属于有效原胞，重掺杂P型区一半属于有效原胞，另一半属于虚拟原胞；

S9：在沟槽顶部沉积层间隔离层；

S10：在层间隔离层上刻蚀出接触孔，相邻两个沟槽之间有一个接触孔；

S11：在层间隔离层表面沉积收集极金属层；