CN102280483A - 一种栅源侧台保护的功率器件及其制造方法 - Google Patents

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一种栅源侧台保护的功率器件及其制造方法，包括金属底层、硅片、栅氧层、多晶硅层、热氧化层、热氧化侧台，所述硅片被热氧化作为栅氧化层，其中多晶硅层下方生长第一氮化硅层作为多晶硅下保护层，生长多晶硅充任栅极导电层；所述热氧化生成多晶硅层上面二氧化硅层再生长第二氮化硅层作为多晶硅上保护层；所述热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台。本发明具有结构简单，制造方便，成本低和产品易保证的诸多优点，利用氮化硅在氧气气氛下氧化速率远低于硅或者多晶硅的氧化速率的特点能使栅极和源极能够有效地短路，具有非常好的绝缘性能，大大的提高制造成品率。

Description

一种栅源侧台保护的功率器件及其制造方法
技术领域
本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种栅源侧台保护的功率器件及其制造方法。 
背景技术
现有的功率器件VDMOS是一种栅极电压控制，多子参入导电的器件，他具有驱动电路简单，开关速度快，易于集成等优点。VDMOS的设计是数万至百万的单包并联以达到需要的电流能力。对于VDMOS的结构，栅极是通过多晶硅导电加入电信号，源极通过铝导电加入电信号。栅极和源极间需要绝缘隔离，从而在栅极可以相对源极加正电压信号时源极的电流可以通过沟道到漏极从而产生电流。
以前的VDMOS的制造工艺中对于栅源的绝缘办法是在栅源之间淀积二氧化硅SiO2，再通过光刻的方法将栅源之间的隔离层形成。这样的制造工艺中淀积的二氧化硅SiO2致密性差，在腐蚀的过程中容易造成栅极和源极之间的淀积二氧化硅SiO2层被去掉。这样一来栅极和源极就不能形成绝缘，造成了栅极和源极短路，使器件失效。由于VDMOS的电流能力特别是大电流的VDMOS器件需要很多单包并联（几十安培电流的VDMOS的单包数达到几十万个），因此在制造过程中栅极和源极的短路是造成器件失效的重要原因。除致使VDMOS功率器件的工作可靠性较差外，还因生产工序多而复杂，产品成本居高不下，因而经济性和实用性均较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种栅源侧台保护功率器件及其制造方法。以解决现有技术所存在的制造成品率底，器件易失效等技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种栅源侧台保护功率器件，包括金属底层、硅片、栅氧层、多晶硅层、热氧化层、热氧化侧台，所述硅片被热氧化作为栅氧化层，其中多晶硅下方生长第一氮化硅层作为多晶硅下保护层，该多晶硅层充任栅极导电层；所述多晶硅层上表面通过热氧化生成二氧化硅层，在二氧化硅层上生长第二氮化硅层作为多晶硅层上保护层，光刻多晶硅区形成栅极导电层，所述栅区由二氧化硅层、第二氮化硅层及多晶硅层形成的环形区构成；所述多晶硅层侧部通过热氧化形成隔离栅极和源极的热氧化侧台。
作为优选，所述栅氧层的厚度为400～700埃；第一氮化硅层的厚度为600～800埃；多晶硅层厚度为9500～11000埃；热氧化层（即二氧化硅隔离层）的厚度为3500～6500埃；第二氮化硅层厚度为600～1000埃。
作为优选，所述源区由位于氮化硅、热氧化侧台外围的环形区构成，源电极的源区还包括一N+导电区，光刻及腐蚀掉源区的二氧化硅及氮化硅形成源极的导电窗口。
作为优选，所述的晶体管功率器件中，所述晶体管功率器件为VDMOS功率器件。
作为优选，所述热氧化生产栅氧层的氧化温度为800～1200℃。
作为优选，所述本发明一种栅源侧台保护功率器件及其制造方法，包括如下步骤：
（1）、首先将已经做完导电结构及终端结构的硅片通过热氧化的方法生成一层栅氧层；
（2）、在栅氧层上以淀积的方法生长第一氮化硅层作为多晶硅的下保护层；
（3）、生长多晶硅层作为栅电极；
（4）、热氧化生长的多晶硅层，形成二氧化硅层；
（5）、在二氧化硅层上方生长第二氮化硅层作为多晶硅层的上保护层；
（6）、光刻及腐蚀掉多晶硅区并由此向下呈现出凹状的预定栅区范围区域，从而使多晶硅层形成栅极导电层；
（7）、热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台；
（8）、光刻及腐蚀掉源区区域范围内残留的的二氧化硅、多晶硅及氮化硅，暴露源区形成源极的导电窗口；
（9）、VDMOS功率器件制作成功。
本发明具有结构简单，制造方便，成本低和产品易保证的诸多优点，利用氮化硅在氧气气氛下氧化速率远低于硅或者多晶硅的氧化速率的特点，将多晶硅层的下面及上面生长一层氮化硅层，作为多晶硅层的保护层。多晶硅层侧壁暴露，通过热氧化形成热氧化侧台将多晶硅导电的栅极和源极隔离，从而能使栅极和源极能够有效地短路，具有非常好的绝缘性能，大大的提高制造成品率。具有很强的经济性和实用性。
附图说明
图1是本发明实施例的内部结构示意图。
图2是本发明的工艺流程框图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。
实施例1
图1是本发明实施例的内部结构示意图，图2是本发明的工艺流程框图。由图1结合图2可知，栅源侧台保护功率器件，主要包括金属底层10、硅片8、热氧化栅氧层7、多晶硅层4、二氧化硅层2、热氧化侧台5。
所述硅片8作为衬底层被热氧化生长栅氧化层7和多晶硅层4，在多晶硅层4下方生长第一氮化硅层6作为多晶硅层4下保护层，该多晶硅层4充任栅极导电层31。
其中栅区由二氧化硅层2及多晶硅层4形成的环形区构成，多晶硅层4表面热氧化生成二氧化硅层2，用于隔离所述栅电极和源电极，二氧化硅层2上方再生长第二氮化硅层1作为多晶硅层4上保护层，防止在光刻、腐蚀等工艺过程中所述二氧化硅层2和所述多晶硅层4受到损害，具有良好的保护作用，并且确保了所述二氧化硅层2的绝缘性能。
所述多晶硅层4的侧部通过热氧化形成隔离栅极3和源极9的热氧化侧台5，光刻及腐蚀掉源区区域范围内的的二氧化硅层2及第一氮化硅层6、第二氮化硅层1形成源极9的N+导电窗口，其中源区由位于第一氮化硅层6、热氧化侧台5外围的环形区构成。
实施例1
本实施例提供了一种栅源侧台保护的功率器件的制造方法，其制造方法包括如下步骤：
（1）、首先将已经做完导电结构及终端结构的硅片通过热氧化的方法生成一层栅氧层，热氧化温度为800°，栅氧层的厚度为400埃；
（2）、在栅氧层上以淀积的方法生长氮化硅层作为多晶硅层的下保护层，第一氮化硅层的厚度为600埃；
（3）、生长多晶硅层作为栅电极，多晶硅层厚度为9500埃；
（4）、热氧化生长的多晶硅层，形成二氧化硅层，二氧化硅层2厚度为3500埃；
（5）、在二氧化硅层上方生长第二氮化硅层作为多晶硅层的上保护层，第二氮化硅层厚度为600埃；
（6）、光刻及腐蚀掉多晶硅区并由此向下呈现出凹状得预定栅区范围区域，从而使多晶硅层形成栅极导电层；
（7）、热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台；
（8）、光刻及腐蚀掉源区区域范围内残留的的二氧化硅层、多晶硅层及氮化硅层，暴露源区形成源极的导电窗口；
（9）、VDMOS功率器件制作成功。
实施例2
（1）、首先将已经做完导电结构及终端结构的硅片通过热氧化的方法生成一层栅氧层，热氧化温度为1000°，栅氧层的厚度为450埃；
（2）、在栅氧层上以淀积的方法生长第一氮化硅层作为多晶硅层的下保护层，第一氮化硅层的厚度为650埃；
（3）、生长多晶硅层作为栅电极，多晶硅层厚度为10000埃；
（4）、热氧化生长的多晶硅层，形成二氧化硅层，二氧化硅层2厚度为5000埃；
（5）、在二氧化硅层上方生长第二氮化硅层作为多晶硅层的上保护层，第二氮化硅层厚度为800埃；
（6）、光刻及腐蚀掉多晶硅区并由此向下呈现出凹状得预定栅区范围区域，从而使多晶硅层形成栅极导电层；
（7）、热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台；
（8）、光刻及腐蚀掉源区区域范围内残留的的二氧化硅层、多晶硅层及氮化硅层，暴露源区形成源极的导电窗口；
（9）、VDMOS功率器件制作成功。
实施例3
（1）、首先将已经做完导电结构及终端结构的硅片通过热氧化的方法生成一层栅氧层，热氧化温度为1100°，栅氧层的厚度为600埃；
（2）、在栅氧层上以淀积的方法生长第一氮化硅层作为多晶硅层的下保护层，第一氮化硅层的厚度为700埃；
（3）、生长多晶硅层作为栅电极，多晶硅层厚度为9500埃；
（4）、热氧化生长的多晶硅层，形成二氧化硅层，二氧化硅层2厚度为5500埃；
（5）、在二氧化硅层上方生长第二氮化硅层作为多晶硅层的上保护层，第二氮化硅层厚度为900埃；
（6）、光刻及腐蚀掉多晶硅区并由此向下呈现出凹状得预定栅区范围区域，从而使多晶硅层形成栅极导电层；
（7）、热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台；
（8）、光刻及腐蚀掉源区区域范围内残留的的二氧化硅层、多晶硅层及氮化硅层，暴露源区形成源极的导电窗口；
（9）、VDMOS功率器件制作成功。
实施例4
（1）、首先将已经做完导电结构及终端结构的硅片通过热氧化的方法生成一层栅氧层，热氧化温度为1200°，栅氧层的厚度为700埃；
（2）、在栅氧层上以淀积的方法生长第一氮化硅层作为多晶硅层的下保护层，第一氮化硅层的厚度为900埃；
（3）、生长多晶硅层作为栅电极，多晶硅层厚度为11000埃；
（4）、热氧化生长的多晶硅层，形成二氧化硅层，二氧化硅层2厚度为6500埃；
（5）、在二氧化硅层上方生长第二氮化硅层作为多晶硅层的上保护层，第二氮化硅层厚度为1000埃；
（6）、光刻及腐蚀掉多晶硅区并由此向下呈现出凹状得预定栅区范围区域，从而使多晶硅层形成栅极导电层；
（7）、热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台；
（8）、光刻及腐蚀掉源区区域范围内残留的的二氧化硅层、多晶硅层及氮化硅层，暴露源区形成源极的导电窗口；
（9）、VDMOS功率器件制作成功。
应当应理解的是，对本领域普通技术人员来说，以上所述仅为本发明较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神原则之内，所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的包含范围之内。

Claims (6)

1.一种栅源侧台保护功率器件，包括金属底层、硅片、栅氧层、多晶硅层、热氧化层、热氧化侧台，其特征是，所述硅片被热氧化作为栅氧化层，其中多晶硅下方生长第一氮化硅层作为多晶硅下保护层，该多晶硅层充任栅极导电层；所述多晶硅层上表面通过热氧化生成二氧化硅层，在二氧化硅层上生长第二氮化硅层作为多晶硅层上保护层，光刻多晶硅区形成栅极导电层，所述栅区由二氧化硅层、第二氮化硅层及多晶硅层形成的环形区构成；所述多晶硅层侧部通过热氧化形成隔离栅极和源极的热氧化侧台。
2.根据权利要求1所述的一种栅源侧台保护功率器件，其特征是，所述栅氧层的厚度为400～700埃；氮化硅的厚度为600～800埃；多晶硅层厚度为9500～11000埃；热氧化层（即二氧化硅隔离层）的厚度为3500～6500埃多晶硅层上方的氮化硅层厚度为600～1000埃。
3.根据权利要求1所述的一种栅源侧台保护功率器件，其特征是，所述源区由位于氮化硅层、热氧化侧台外围的环形区构成，源电极的源区还包括一N+导电区，光刻及腐蚀掉源区的二氧化硅层及氮化硅层形成源极的导电窗口。
4.根据权利要求1所述一种栅源侧台保护功率器件，其特征是，所述的晶体管功率器件中，该晶体管功率器件为VDMOS功率器件。
5.根据权利要求4所述的一种栅源侧台保护的功率器件的制造方法，其特征是，所述热氧化生产栅氧层的氧化温度为800～1200℃。
6.一种栅源侧台保护的功率器件的制造方法，其特征是，包括如下步骤：
（1）、首先将已经做完导电结构及终端结构的硅片通过热氧化的方法生成一层栅氧层；
（2）、在栅氧层上以淀积的方法生长第一氮化硅层作为多晶硅的下保护层；
（3）、生长多晶硅层作为栅电极；
（4）、热氧化生长的多晶硅层，形成二氧化硅层；
（5）、在二氧化硅层上方生长第二氮化硅层作为多晶硅层的上保护层；
（6）、光刻及腐蚀掉多晶硅区并由此向下呈现出凹状的预定栅区范围区域，从而使多晶硅层形成栅极导电层；
（7）、热氧化多晶硅层侧部形成隔离栅极和源极的热氧化侧台；
（8）、光刻及腐蚀掉源区区域范围内残留的的二氧化硅、多晶硅及氮化硅，暴露源区形成源极的导电窗口；
（9）、VDMOS功率器件制作成功。
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