[發(fā)明專利]碳化硅半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110435840.7
• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102569367A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 三村智博;宮原真一朗;高谷秀史;杉本雅裕;副島成雅;石川剛;渡邊行彥
• 申請（專利權(quán)）人: 株式會社電裝;豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 陳松濤;王英

1.一種碳化硅半導(dǎo)體器件，包括：

由碳化硅制成且以Si面作為主表面的襯底(1)，所述襯底(1)具有第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型；

由碳化硅制成并形成于所述襯底(1)上的漂移層(2)，所述漂移層(2)具有第一導(dǎo)電類型并具有比所述襯底(1)的雜質(zhì)濃度更低的雜質(zhì)濃度；

由碳化硅制成并形成于所述漂移層(2)上的基極區(qū)(3)，所述基極區(qū)(3)具有第二導(dǎo)電類型；

由碳化硅制成并形成于所述基極區(qū)(3)的表面部分中的源極區(qū)(4)，所述源極區(qū)(4)具有Si面，所述源極區(qū)(4)具有第一導(dǎo)電類型且雜質(zhì)濃度高于所述漂移層(2)的雜質(zhì)濃度；

提供在從所述源極區(qū)(4)的表面到比所述基極區(qū)(3)更深的部分的溝槽(6)，所述溝槽(6)在一個方向上沿縱向延伸并具有Si面底部；

形成于所述溝槽(6)的內(nèi)壁上的柵極氧化物膜(7)；

形成于所述溝槽(6)中的所述柵極氧化物膜(7)上的柵電極(8)；

電耦合至所述源極區(qū)(4)和所述基極區(qū)(3)的源電極(9)；以及

形成于所述襯底(1)的后表面上的漏電極(11)，

其中通過控制施加到所述柵電極(8)的電壓以及經(jīng)過所述源極區(qū)(4)和所述漂移層(2)在所述源電極(9)和所述漏電極(11)之間流動的電流，在所述基極區(qū)(3)與所述溝槽(6)接觸的表面部分中形成溝道區(qū)，并且

其中所述溝槽(6)至少在與所述基極區(qū)(3)接觸的部分具有倒錐形形狀，所述倒錐形形狀在入口部分的寬度比底部更小。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳化硅半導(dǎo)體器件，

其中側(cè)壁角度定義為溝槽(6)的側(cè)壁和Si面之間的角度，并且

其中至少在與所述基極區(qū)(3)接觸的部分，所述側(cè)壁角度被設(shè)置在大于90度且小于等于102度的范圍之內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的碳化硅半導(dǎo)體器件，

其中在所述溝槽(6)的入口部分，所述溝槽(6)的側(cè)壁的一部分垂直于所述襯底(1)的表面。

4.一種碳化硅半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：

制備由碳化硅制成且以Si面作為主表面的襯底(1)，所述襯底(1)具有第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型；

在所述襯底(1)上外延生長由碳化硅制成的漂移層(2)，所述漂移層(2)具有第一導(dǎo)電類型并具有比所述襯底(1)的雜質(zhì)濃度更低的雜質(zhì)濃度；

通過外延生長或向所述漂移層(2)的表面部分中注入離子而在所述漂移層(2)上形成由碳化硅制成的基極區(qū)(3)，所述基極區(qū)(3)具有所述第二導(dǎo)電類型；

向所述基極區(qū)(3)的表面部分中注入第一導(dǎo)電類型的離子以形成由碳化硅制成的源極區(qū)(4)，所述源極區(qū)(4)具有所述第一導(dǎo)電類型且雜質(zhì)濃度高于所述漂移層(2)的雜質(zhì)濃度；

通過蝕刻提供從所述源極區(qū)(4)的表面部分經(jīng)過所述基極區(qū)(3)到達(dá)所述漂移層(2)的溝槽(6)，所述溝槽(6)在一個方向上沿縱向延伸；

氧化所述溝槽(6)的內(nèi)壁以形成柵極氧化物膜(7)；

在所述溝槽(6)中的所述柵極氧化物膜(7)上形成柵電極(8)；

形成電耦合至所述源極區(qū)(4)和所述基極區(qū)(3)的源電極(9)；以及

在所述襯底(1)的后表面上形成漏電極(11)，

其中提供所述溝槽(6)包括提供至少在與所述基極區(qū)(3)接觸的部分具有倒錐形形狀的溝槽(6)，該倒錐形形狀在入口部分的寬度比底部更小。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，

其中提供所述溝槽(6)包括在所述蝕刻期間利用保護(hù)膜覆蓋所述溝槽(6)的入口部分，使得在所述溝槽(6)的入口部分所述溝槽(6)的側(cè)壁的一部分垂直于所述襯底(1)的表面。