[發明專利]碳化硅半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201380031331.5
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN104380442B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 千田和身;竹內有一;副島成雅;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: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/06;H01L29/12;H01L29/78
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 胡建新,樸勇

1.一種碳化硅半導體裝置的制造方法，該碳化硅半導體裝置使用在第1導電型或第2導電型的碳化硅基板(1)的主表面上所形成的由碳化硅構成的第1導電型的漂移層(2)上形成有由碳化硅構成的第2導電型的基極區域(3)、并且在上述基極區域的上方形成有由碳化硅構成的第1導電型的源極區域(4)而成的半導體基板，并且該碳化硅半導體裝置具備半導體開關元件，該半導體開關元件在比上述基極區域深的溝槽(6)內形成有柵絕緣膜(8)，且在該柵絕緣膜上形成柵電極(9)，從而構成溝槽柵構造，具有與上述源極區域及上述基極區域電連接的源電極(11)、以及與上述碳化硅基板的背面電連接的漏電極(12)，

上述碳化硅半導體裝置的制造方法包括以下工序：

溝槽蝕刻工序，通過蝕刻，形成貫通上述源極區域及上述基極區域而到達上述漂移層、且將一個方向設為長邊方向的線狀的上述溝槽；以及

通過外延生長，在上述溝槽內形成第2導電型的碳化硅層(31)之后，通過進行氫蝕刻，將碳化硅層僅保留在上述溝槽的底部及該溝槽的長邊方向的末端部，從而形成具有位于上述溝槽的底部的圓弧形狀底部層(7a)和位于該溝槽的末端部的圓弧形狀末端層(7b)的第2導電型層(7)的工序。

2.根據權利要求1所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

在形成上述第2導電型層的工序中，在形成上述碳化硅層時使用的外延生長裝置內，不降溫地連續進行上述氫蝕刻來形成上述第2導電型層。

3.根據權利要求1或2所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

在上述溝槽蝕刻工序之前，具有形成比上述溝槽深的第2導電型的深層(5)的工序，

在形成上述深層的工序及上述溝槽蝕刻工序中，將上述溝槽及上述深層布局成，使上述深層與上述溝槽分離配置，且從上述溝槽的側面或末端到上述深層為止的距離(a)成為在上述半導體開關元件截止時根據內建電勢從上述底部層向上述漂移層側延伸的耗盡層寬度的3倍以下。

4.根據權利要求3所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

在形成上述深層的工序及上述溝槽蝕刻工序中，將上述溝槽及上述深層布局成，上述距離成為上述耗盡層寬度的2倍以上。

5.根據權利要求3所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

在上述溝槽蝕刻工序中，并列配置多條上述溝槽，

在形成上述深層的工序中，設置成多條上述溝槽中的多個被上述深層包圍的平面布局。

6.根據權利要求1所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

在上述溝槽蝕刻工序之前，具有形成比上述溝槽深的第2導電型的深層(5)的工序，

在上述溝槽蝕刻工序中，設置成將上述溝槽在上述長邊方向上分割為多個的布局，

在形成上述深層的工序中，將上述第2導電型層配置成與被分割的各溝槽的末端部重疊。

7.根據權利要求1、2、6中任一項所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

上述第1導電型或第2導電型的碳化硅基板(1)的主表面為(0001)Si面，

在形成上述第2導電型層的工序之后，具有在上述溝槽內形成上述柵絕緣膜的工序，在形成該柵絕緣膜的工序中，與上述溝槽的側面相比，在該溝槽的底部，更厚地形成上述柵絕緣膜，在上述半導體開關元件截止時上述圓弧形狀末端層(7b)被完全耗盡，從而上述漂移層被上下分隔。