[发明专利]一种栅源侧台保护的晶体管功率器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及，尤其涉及的是一种栅源侧台保护的晶体管功率器件及其制造方法。

背景技术

现有技术中，现有的功率器件IGBT是一种栅极电压控制，二种载流子参入导电的器件，他具有驱动电路简单，电流能力大，易于集成等优点。IGBT的设计是数万至百万的单包并联已达到需要的电流能力。

由于IGBT的正向电流是从源电极通过源区N+流过沟道再流向漏极，其寄生的NPNP结构很容易闭锁，导致电流能力降低。为了提高闭锁能力要尽量减少N+区的大小或浓度。对于IGBT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IGBT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IGBT的电流能力特别是大电流的IGBT器件需要很多单包并联(几十安培电流的IGBT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。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种对栅源具有保护作用，防止短路，增加栅源绝缘性能，结构简单，工艺也较简单，产率较高的栅源侧台保护的晶体管功率器件及其制造方法。

本发明的技术方案如下：一种栅源侧台保护的晶体管功率器件，包括硅片、栅氧化层、多晶硅层、栅电极、源电极、漏电极和栅源绝缘层，其中；所述栅源绝缘层包括二氧化硅层、第一氮化硅层、第二氮化硅层和热氧化侧台层；所述二氧化硅层沉积在所述多晶硅层上，并且，所述第一氮化硅层设置在所述二氧化硅上，作为所述多晶硅的上保护层；所述第二氮化硅层设置在所述多晶硅层的下表面，作为所述多晶硅层的下保护层；所述热氧化侧台层设置在所述栅电极和源电极之间，用于侧台隔离所述栅电极和所述源电极。

应用于上述技术方案，所述的晶体管功率器件中，所述晶体管功率器件为IGBT功率器件。

应用于上述各个技术方案，所述的晶体管功率器件中，所述多晶硅层的厚度为9000-12000埃，所述二氧化硅层的厚度为4000-7000埃，所述上保护层的厚度为400-800埃，所述下保护层的厚度为600-1000埃。

应用于上述各个技术方案，所述的晶体管功率器件中，所述多晶硅层的厚度为10000埃，所述二氧化硅层的厚度为5000埃，所述上保护层的厚度为600埃，所述下保护层的厚度为800埃。

应用于上述各个技术方案，所述的晶体管功率器件中，所述源电极的源区还包括一N+导电区，用于形成所述源电极的导电窗口。

应用于上述各个技术方案，一种栅源侧台保护的晶体管功率器件的制造方法，包括如下步骤：A、在所述硅片热氧化生长栅氧，形成所述栅氧化层；B、生长第一氮化硅作为所述多晶硅层的下保护层；C、生长多晶硅层，并热氧化所述多晶硅层，沉积二氧化硅层；D、生长第二氮化硅作为所述多晶硅的上保护层；E、光刻，形成所述栅电极，并且，热氧化多晶硅层形成隔离所述栅电极和所述源电极的热氧化侧台层；F、形成所述源电极和所述漏电极；G、形成所述晶体管功率器件。

应用于上述各个技术方案，所述的制造方法中，步骤A具体执行：采用900-1100度的热氧化温度，热氧化生长栅氧，形成所述栅氧化层。

应用于上述技术方案，所述的制造方法中，步骤A具体执行：采用1000度的热氧化温度，热氧化生长栅氧，形成所述栅氧化层。

应用于上述技术方案，所述的制造方法中，步骤F之后，还执行步骤F1：注入N+形成所述源电极源区的N+导电区。

应用于上述技术方案，所述的制造方法中，步骤F1之后，还执行步骤F2：光刻及腐蚀掉源电极中源区的二氧化硅、氮化硅和表面N+导电区，形成所述源电极的导电窗口。