[發(fā)明專利]碳化硅半導(dǎo)體器件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380017424.2
• 申請日: 2013-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN104205339B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 和田圭司;日吉透;增田健良
• 申請（專利權(quán)）人: 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L21/336;H01L29/12
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11219
• 代理人: 李蘭,孫志湧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳化硅半導(dǎo)體器件，具體涉及包括具有溝槽的碳化硅襯底的碳化硅半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

柵極絕緣膜的擊穿現(xiàn)象被認(rèn)為是可能造成具有溝槽柵極絕緣膜的碳化硅半導(dǎo)體器件的擊穿的主要因素。如日本專利特開No.2009-117593(專利文獻(xiàn)1)所公開的，例如，溝槽拐角部分中柵極絕緣膜由于電場擊穿，被認(rèn)為是由碳化硅制成的溝槽型MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的問題。

根據(jù)上述公布中描述的技術(shù)，為了緩和電場，提供了比溝槽深的p⁺型深層。為此，形成了用來提供p⁺型深層的溝槽，后面通過外延生長填充該溝槽。在根據(jù)日本專利特開No.2008-270681(專利文獻(xiàn)2)的另一種技術(shù)中，例如，通過離子注入在溝槽的底部提供了p⁺區(qū)。

參考列表

專利文獻(xiàn)

PTD1：日本專利特開No.2009-117593

PTD2：日本專利特開No.2008-270681

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題

根據(jù)日本專利特開No.2009-117593中描述的技術(shù)，要求形成用于p⁺型深層的溝槽的步驟和填充該溝槽的步驟。換句話說，要求精細(xì)處理和外延生長的繁瑣步驟。

根據(jù)日本專利特開No.2008-270681中描述的技術(shù)，用來形成p⁺區(qū)的離子注入需要選擇性地進(jìn)行到溝槽的底部。由于制造的變化，該p⁺區(qū)會(huì)變得連接到在溝槽中形成溝道的p區(qū)。在這種情況下，溝道結(jié)構(gòu)完全改變，造成半導(dǎo)體器件的特性嚴(yán)重失調(diào)。隨著溝道尺寸的進(jìn)一步減小，該問題將變得更顯著。

為了解決上述的問題提出了本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的是提供一種具有容易形成的電場緩和結(jié)構(gòu)的碳化硅半導(dǎo)體器件。

問題的解決方案

根據(jù)本發(fā)明的碳化硅半導(dǎo)體器件包括碳化硅襯底、柵極絕緣膜和柵電極。該碳化硅襯底包括第一導(dǎo)電類型的第一層、設(shè)置在第一層上的第二導(dǎo)電類型的第二層和設(shè)置在第二層上且摻雜有提供第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的第三層。該碳化硅襯底具有溝槽，該溝槽形成為穿過第三層和第二層到達(dá)第一層。第一層在離開第一層中的溝槽的位置上具有雜質(zhì)的濃度峰值。柵極絕緣膜覆蓋該溝槽。柵電極設(shè)置在柵極絕緣膜上。柵電極面對第二層的表面，柵極絕緣膜夾在它們之間。

根據(jù)上述的碳化硅半導(dǎo)體器件，形成在溝槽附近的用來緩和電場的結(jié)構(gòu)是上述的第一層中雜質(zhì)的濃度峰值，而不是形成與第一層的第一導(dǎo)電類型不同的第二導(dǎo)電類型的區(qū)域。由此，不存在由于制造的變化造成第二導(dǎo)電類型的這種區(qū)域太靠近或連接到第二導(dǎo)電類型的第二層的可能。由此，不需要要求高精度的步驟。結(jié)果，可以很容易形成電場緩和結(jié)構(gòu)。

第二層在離開第二層中的溝槽的位置具有雜質(zhì)的濃度峰值。結(jié)果，與雜質(zhì)的濃度峰值在溝槽表面上的情況相比，可以抑制雜質(zhì)對溝道特性的影響。

溝槽的底部上的第一層中的雜質(zhì)的濃度不小于第一層中雜質(zhì)的濃度的最小值，并且不大于該最小值的110％。結(jié)果，可以更有效地緩和電場。

在溝槽的底部，雜質(zhì)的濃度峰值的分布具有不小于1×10¹¹/cm²的劑量。結(jié)果，可以更有效地緩和電場。

碳化硅襯底可以由具有多型4H的六方晶結(jié)構(gòu)的碳化硅制成。結(jié)果，可以使用更適合功率半導(dǎo)體器件的材料。

優(yōu)選，第二層的表面包括具有面取向?yàn)閧0-33-8}的第一面。更優(yōu)選，該表面微觀包括第一面，并進(jìn)一步微觀包括具有面取向?yàn)閧0-11-1}的第二面。優(yōu)選，表面的第一面和第二面形成面取向?yàn)閧0-11-2}的組合面。更優(yōu)選，該表面宏觀上相對{000-1}面具有62°±10°的偏離角。

發(fā)明的有利效果

根據(jù)如上所述的本發(fā)明，可以很容易形成電場緩和結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1是示意性示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的碳化硅半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的局部截面圖。

圖2是示意性示出圖1中的碳化硅襯底的形狀的透視圖。

圖3是圖2的透視圖中p型表面提供有陰影的圖。

圖4是圖1的放大圖。

圖5是沿著圖4中的箭頭Z1的施主濃度分布。

圖6是沿著圖4中的箭頭Z2的施主濃度分布和受主濃度分布。

圖7是示意性示出制造圖1中的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第一步驟的局部截面圖。

圖8是示意性示出制造圖1中的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法的第二步驟的局部截面圖。