[發明專利]SiC半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110281178.4
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102403338A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 山本敏雅;杉本雅裕;高谷秀史;森本淳;副島成雅;石川剛;渡邊行彥
• 申請（專利權）人: 株式會社電裝;豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/36
• 分類號: H01L29/36;H01L29/78;H01L21/265;H01L21/336
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

技術領域

本發明涉及一種具有溝槽柵極結構的碳化硅半導體器件以及制造碳化硅半導體器件的方法。

背景技術

近來，用碳化硅(即SiC)制造功率器件以便獲得高的電場擊穿強度。由于SiC半導體器件具有高的電場擊穿強度，所以器件能夠控制大電流。因此，可以將所述器件用于各種領域。例如，在汽車工業領域中，可以使用該器件控制混合動力車輛(即HV)、電動車輛(即EV)、燃料電池車輛(FCV)等中的電動機。

在SiC半導體器件中，為了讓大電流流動，增加溝道密度是有效的。在硅晶體管中，溝槽柵極型MOSFET能夠流動大電流。SiC半導體器件能夠具有溝槽柵極結構。例如，在對應于US2009/0236612的JP-A-2009-231545中，描述了溝槽柵極型SiC半導體器件。

不過，當在SiC襯底中形成溝槽柵極型MOSFET時，出現了如下困難。

在形成柵極氧化物膜時，損傷和/或雜質保留在SiC襯底的表面部(portion)中。在先前的過程期間在襯底中引入了損傷和雜質。具體而言，溝槽蝕刻過程中導致的損傷可能仍然保留在溝槽蝕刻過程中形成的溝槽的側壁上。在損傷保留在側壁上時，電流可能通過損傷泄露。因此，為了去除損傷，可以執行氫蝕刻過程和/或犧牲氧化過程。

不過，高雜質濃度區中的氧化速率高，使得高雜質濃度區被迅速氧化。因此，在去除損傷并進行犧牲氧化過程直到完全去除損傷時，具有高雜質濃度并形成于溝槽肩部(即溝槽的開口側的角落)的源極區中的表面濃度不維持為高濃度。具體而言，與源電極之間的接觸部的濃度不維持在高濃度。因此，接觸電阻增大。

例如，為了增大源極區的濃度以高于接觸部，通過離子注入方法形成深處位置設置的源極區的一部分(part)，使用磷(即，P)，通過離子注入方法形成淺位置處設置的源極區的另一部分，使得淺位置處源極區的濃度高于深位置處源極區的濃度。例如，淺位置處源極區的濃度為1×10²⁰cm^-3。在這一制造過程中，淺位置處源極區的接觸部的雜質濃度高于深位置處源極區的接觸部，從而減小了接觸電阻。不過，淺位置處源極區的所述部分被快速氧化效應氧化，之后，在去除犧牲氧化膜后去除淺位置處源極區的所述部分。因此，可以去除源極區中具有高雜質濃度的所述部分。因此，源極區和源電極之間的接觸部不提供高雜質濃度部，因此，接觸電阻增大。此外，源極區的厚度被減薄，從而減小了電流路徑的截面積。因此，進一步減小了電阻。

不僅在通過利用兩種不同離子，例如氮和磷的方法形成源極區的情況下，而且在通過利用同一種離子的方法形成源極區(使得源極區在淺位置處的部分雜質濃度高于源極區在深位置處的部分)的情況下，都可能出現類似的困難。此外，不僅在溝槽柵極型MOSFET的情況下，而且在溝槽柵極型IGBT的情況下都出現了類似困難。在這里，通過犧牲氧化方法去除損傷。或者，在通過氫蝕刻方法去除損傷時，迅速蝕刻了高雜質濃度層。因此，出現了類似困難。

發明內容

鑒于上述問題，本公開內容的目的是提供一種SiC半導體器件和SiC半導體器件的制造方法。在半導體器件中，即使在從溝槽內壁去除損傷時也改善了源極區和源電極之間的接觸電阻。