[發明專利]半導體器件

有效

• 申請號: 201280054320.4
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN103930996B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 增田健良
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/12;H01L29/41;H01L29/423;H01L29/49
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 李蘭,孫志湧

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，并且更加具體地，涉及一種具有被形成在包括溝槽壁表面的區域中的溝道區的溝槽柵極型半導體器件。

背景技術

近年來，為了實現半導體器件的高擊穿電壓、低功率，以及在高溫環境下的利用，已經開始采用碳化硅作為用于半導體器件的材料。碳化硅是具有比硅的帶隙大的帶隙的寬帶隙半導體，在傳統上已經使用硅作為用于半導體器件的材料。因此，通過采用碳化硅作為用于半導體器件的材料，半導體器件能夠具有高擊穿電壓、減小的導通電阻等等。此外，與采用硅作為其材料的半導體器件相比，即使在高溫環境下，由此采用碳化硅作為其材料的半導體器件有利地具有被較少地劣化的特性。

在這樣的采用碳化硅作為其材料的半導體器件中，已經提出對于單位單元的小型化等等有利的溝槽柵極型。此外，已經提出了通過避免由離子諸如對溝道形成表面造成的損壞來提高在溝槽柵極型半導體器件中的開關特性(參見例如日本專利特開No.9-74191(專利文獻1))。

引用列表

專利文獻

PTL1：日本專利特開No.9-74191

發明內容

技術問題

然而，即使如在專利文獻1中所描述地避免通過離子注入對溝道表面的損壞，溝槽柵極型半導體器件也可能具有增加的溝道電阻，并且可以進一步要求減小導通電阻。

已經提出本發明以處理這樣的問題，并且本發明的一個目的是為了提供一種半導體器件，該半導體器件能夠抑制溝槽柵極型半導體器件的溝道電阻，并且實現導通電阻的進一步減小。

技術解決方案

根據本發明的半導體器件包括：襯底，在該襯底中形成有溝槽，并且該襯底由碳化硅制成，該溝槽在一個主表面側開口并且具有側壁表面；柵極絕緣膜，該柵極絕緣膜被形成在與其接觸的側壁表面上；以及柵電極，該柵電極被形成在與其接觸的柵極絕緣膜上。襯底包括源極區，該源極區具有第一導電類型，該源極區被布置為在側壁表面處被暴露；和體區，該體區具有第二導電類型，該體區被布置在相對于源極區與主表面相反的位置上，與源極區接觸，并且在側壁表面處被暴露。在側壁表面中具有100nm的各個邊的正方形區域具有以RMS表示的不大于1.0nm的表面粗糙度。

本發明的發明人研究了即使避免通過離子注入對溝道形成表面的損壞也不能夠充分地減小溝道柵極型半導體器件的溝道電阻的理由。結果，發明人已經發現，與傳統的表面粗糙度相比，通過減小要形成溝道區的溝槽的側壁表面的表面粗糙度，能夠減小溝道電阻。更加具體地，在如在具有100nm的各個邊的正方形區域中計算的微觀范圍中，通過將側壁表面的表面粗糙度設定為以RMS表示的不大于1.0nm，能夠有效地減小溝道電阻。

在根據本發明的半導體器件中，溝槽的側壁表面的微觀表面粗糙度被減小到以RMS表示的不大于1.0nm。結果，根據按照本發明的半導體器件，能夠提供一種能夠抑制溝道電阻并且實現進一步減小導通電阻的溝槽柵極型半導體器件。通過將微觀表面粗糙度設定為以RMS表示的不大于0.4nm，能夠進一步減小溝道電阻。另一方面，由于在碳化硅晶體內的原子排列，微觀表面粗糙度不小于0.07nm。例如，通過AFM(原子力顯微鏡)，能夠測量這樣的微觀表面粗糙度。

在上述的半導體器件中，側壁表面可以具有比主表面的表面粗糙度低的表面粗糙度。因此，通過減小側壁表面的表面粗糙度以小于主表面的表面粗糙度，能夠更加可靠地抑制溝道電阻。

在上述半導體器件中，溝槽可以還具有底壁表面，該底壁表面被形成為與側壁表面相交，并且側壁表面可以具有比底壁表面的表面粗糙度低的表面粗糙度。因此，通過減小側壁表面的表面粗糙度以小于溝槽的底壁表面的表面粗糙度，能夠更加可靠地抑制溝道電阻。

在上述半導體器件中，由側壁表面相對于構成襯底的碳化硅的{01-12}面形成的角可以小于由主表面相對于構成襯底的碳化硅的{0001}面形成的角。

通過使側壁表面接近{01-12}面，能夠減小溝道電阻。另外，通過將由側壁表面相對于{01-12}面形成的角減小到使得該角小于由主表面相對于{0001}面形成的角，即，襯底主表面相對于{0001}面的偏離角，能夠進一步可靠地抑制溝道電阻。

在上述半導體器件中，由主表面相對于構成襯底的碳化硅的{0001}面形成的角可以不大于8°。因此，當從通過在允許容易生長的<0001>方向中生長碳化硅而制作的單晶碳化硅的晶錠獲得SiC襯底時，能夠以高產率獲得并且以較低的成本制造襯底。