[發明專利]碳化硅溝槽半導體器件

有效

• 申請號: 201110231060.0
• 申請日: 2011-08-12
• 公開（公告）號: CN102376751A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: R.西米尼克;M.特羅伊
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/36;H01L29/78
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曲寶壯;王洪斌

背景技術

碳化硅（SiC）是具有很多應用所需屬性的半導體材料。SiC的所需屬性包括意味著SiC器件可以在高頻操作的高的最大電子速度、允許SiC器件容易耗散過量熱的高的熱導以及允許SiC器件在高電壓電平操作的高的擊穿電場。

關于SiC中的高擊穿電場，滿足SiC溝槽半導體器件的柵極電介質的可靠性方面的需求是具有挑戰性的。

對于能夠滿足這些需求的溝槽半導體器件存在需求。

由于這些和其他原因，需要本發明。

發明內容

根據半導體器件的一個實施例，器件包括碳化硅半導體本體。溝槽在第一表面延伸到碳化硅半導體本體中且柵極電介質和柵電極形成在溝槽內。第一導電類型的本體區鄰接溝槽的側壁，本體區經由包括比本體區具有更高最大摻雜劑濃度的本體接觸區電耦合到接觸。第一導電類型的擴展區經由本體區電耦合到接觸，其中擴展區沿著垂直于第一表面的垂直方向的最大摻雜劑濃度高于本體區沿著垂直方向的最大摻雜劑濃度。第一表面和擴展區的底面之間的距離大于第一表面和溝槽的底面之間的距離。

根據半導體器件的另一實施例，半導體器件包括碳化硅半導體本體。溝槽在第一表面延伸到碳化硅半導體本體中。柵極電介質、柵電極和導電區形成在溝槽內，導電區與柵電極電絕緣。第一導電類型的本體區鄰接溝槽的底面和一部分側壁，本體區經由溝槽的底面電耦合到導電區。第二導電類型的源極區鄰接溝槽的底面，源極區經由溝道的底面電耦合到導電區。第一導電類型的擴展區在第一表面形成。該器件還包括第二導電類型的漂移區，其中漂移區的一部分布置在擴展區和本體區之間且鄰接溝槽的側壁。

當閱讀下面的詳細描述且參考附圖時，本領域技術人員將意識到附加特征和優點。

附圖說明

附圖被包括以提供實施例的進一步理解，附圖結合到本說明書中且構成本說明書的一部分。附圖示出實施例且與說明一起用于解釋實施例的原理。將容易意識到其他實施例和實施例的很多潛在優點，因為通過參考下面的詳細描述，它們將變得更好地理解。附圖的元件不必彼此相對地按比例繪制。相似的參考標號指示相應的類似部分。

從參考附圖的下面的描述將顯見實施例的特征和優點。附圖不必按比例繪制，而是重點強調原理。各種示出的實施例的特征可以以任意方式組合，除非它們彼此排斥。

圖1說明根據一個實施例包括擴展區的SiC溝槽半導體器件的一部分的剖面圖。

圖2是說明沿著圖1中說明的SiC溝槽半導體器件的線A-A’的垂直方向的摻雜劑分布的圖示。

圖3說明根據另一實施例包括擴展區的上部的SiC溝槽半導體器件的一部分的剖面圖，該擴展區的上部具有比擴展區的下部更小的寬度。

圖4是說明根據一個實施例沿著圖3中示出的SiC溝槽半導體器件的線A-A’的垂直方向的摻雜劑分布的圖示。

圖5說明根據又一實施例的SiC溝槽半導體器件的一部分的剖面圖，該SiC溝槽半導體器件包括擴展區和在溝道的底面的電流伸展區。

圖6說明根據一個實施例的SiC溝槽半導體器件的一部分的剖面圖，該SiC溝槽半導體器件包括鄰接溝槽的下部的本體區和源極區以及在前表面上形成的擴展區。

具體實施方式

圖1示出SiC溝槽金屬氧化物半導體場效應晶體管（溝槽MOSFET）100的一部分。溝槽MOSFET?100包括SiC半導體本體105，該半導體本體105具有例如在正面的第一表面106以及例如在背面的第二表面107，該第二表面107與該第一表面106相對。

至少一個溝槽110在第一表面106延伸到半導體本體105中。介電結構115覆蓋溝槽110的底面和側壁。覆蓋溝槽110的側壁的部分介電結構115用作SiC溝槽MOSFET?100的柵極電介質。作為示例，介電結構可以包括通過在溝槽110的側壁熱氧化SiC材料形成的熱SiO₂。

柵電極120鄰接溝槽110內的介電結構115。柵電極120可以通過諸如摻雜半導體材料（例如，諸如p型多晶硅的摻雜多晶硅）以及金屬或金屬合金（諸如Ni、Ag或W）的導電材料之一或其組合形成。