[發明專利]碳化硅半導體器件及其制造方法

在審

• 申請號: 201380054439.6
• 申請日: 2013-10-21
• 公開（公告）號: CN104737297A
• 公開（公告）日: 2015-06-24
• 發明（設計）人: 日吉透;和田圭司;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;H01L29/06;H01L29/12
• 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

1.一種碳化硅半導體器件，所述碳化硅半導體器件具有元件部和終端部，所述元件部設置有半導體元件，所述終端部圍繞所述元件部，所述碳化硅半導體器件包括：

碳化硅襯底，所述碳化硅襯底由具有六方單晶結構的碳化硅制成，所述碳化硅襯底具有第一主表面和與所述第一主表面相反的第二主表面，所述第一主表面具有平坦表面和側壁表面，所述平坦表面位于所述元件部中，所述側壁表面位于所述終端部中，所述側壁表面圍繞所述平坦表面，所述側壁表面相對于所述平坦表面傾斜以便接近所述第二主表面，所述碳化硅襯底包括第一雜質區、第二雜質區和第三雜質區，所述第一雜質區具有第一導電類型，所述第二雜質區設置在所述第一雜質區上并且具有第二導電類型，所述第三雜質區設置在所述第二雜質區上并且通過所述第二雜質區與所述第一雜質區分離，所述第一雜質區至所述第三雜質區中的每一個具有位于所述平坦表面上的部分；

柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜在所述第一主表面的所述平坦表面上將所述第一雜質區和所述第三雜質區彼此連接；

柵電極，所述柵電極設置在所述柵極絕緣膜上；

第一主電極，所述第一主電極在所述第一主表面的所述平坦表面上與所述第三雜質區接觸；

第二主電極，所述第二主電極設置在所述第二主表面上；以及

側壁絕緣膜，所述側壁絕緣膜覆蓋所述第一主表面的所述側壁表面，所述側壁表面相對于{000-1}面傾斜不小于50°且不大于80°。

2.根據權利要求1所述的碳化硅半導體器件，其中，所述碳化硅襯底的所述第一主表面的所述側壁表面包括具有{0-33-8}的面取向的第一面。

3.根據權利要求2所述的碳化硅半導體器件，其中，所述碳化硅襯底的所述第一主表面的所述側壁表面微觀地包括所述第一面，并且所述側壁表面微觀地進一步包括具有{0-11-1}的面取向的第二面。

4.根據權利要求3所述的碳化硅半導體器件，其中，所述碳化硅襯底的所述第一主表面的所述側壁表面的所述第一面和所述第二面形成具有{0-11-2}的面取向的組合面。

5.一種碳化硅半導體器件，所述碳化硅半導體器件具有元件部和終端部，所述元件部設置有半導體元件，所述終端部圍繞所述元件部，所述碳化硅半導體器件包括：

碳化硅襯底，所述碳化硅襯底由具有六方單晶結構的碳化硅制成，所述碳化硅襯底具有第一主表面和與所述第一主表面相反的第二主表面，所述第一主表面具有平坦表面和側壁表面，所述平坦表面位于所述元件部中，所述側壁表面位于所述終端部中，所述側壁表面圍繞所述平坦表面，所述側壁表面相對于所述平坦表面傾斜以便接近所述第二主表面，所述碳化硅襯底包括第一雜質區、第二雜質區和第三雜質區，所述第一雜質區具有第一導電類型，所述第二雜質區設置在所述第一雜質區上并且具有第二導電類型，所述第三雜質區設置在所述第二雜質區上并且通過所述第二雜質區與所述第一雜質區分離，所述第一雜質區至所述第三雜質區中的每一個具有位于所述平坦表面上的部分；

柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜在所述第一主表面的所述平坦表面上將所述第一雜質區和所述第三雜質區彼此連接；

柵電極，所述柵電極設置在所述柵極絕緣膜上；

第一主電極，所述第一主電極在所述第一主表面的所述平坦表面上與所述第三雜質區接觸；

第二主電極，所述第二主電極設置在所述第二主表面上；以及

側壁絕緣膜，所述側壁絕緣膜覆蓋所述第一主表面的所述側壁表面，所述側壁表面當宏觀地看時具有{0-33-8}、{0-11-2}、{0-11-4}和{0-11-1}的面取向中的一種。

6.根據權利要求1至5中的任一項所述的碳化硅半導體器件，其中，在所述碳化硅襯底的所述第一主表面的所述側壁表面處設置側壁雜質區，所述側壁雜質區具有所述第二導電類型并且連接到所述第三雜質區。

7.根據權利要求1至6中的任一項所述的碳化硅半導體器件，其中，所述碳化硅襯底的所述第一主表面在所述終端部中具有圍繞所述側壁表面的底表面，并且與所述側壁表面相對于所述平坦表面的傾斜相比，所述底表面相對于所述平坦表面具有較小的傾斜。

8.根據權利要求7所述的碳化硅半導體器件，其中，在所述碳化硅襯底的所述第一主表面的所述底表面處設置保護環區，所述保護環區具有所述第二導電類型，所述保護環區與所述側壁表面分離，所述保護環區圍繞所述側壁表面。

9.一種制造碳化硅半導體器件的方法，所述碳化硅半導體器件具有元件部和終端部，所述元件部設置有半導體元件，所述終端部圍繞所述元件部，所述方法包括以下步驟：

制備碳化硅襯底，所述碳化硅襯底由具有六方單晶結構的碳化硅制成，所述碳化硅襯底具有第一主表面和與所述第一主表面相反的第二主表面，所述第一主表面具有平坦表面和側壁表面，所述平坦表面位于所述元件部中，所述側壁表面位于所述終端部中，所述側壁表面圍繞所述平坦表面，所述側壁表面相對于所述平坦表面傾斜以便接近所述第二主表面，所述碳化硅襯底包括第一雜質區、第二雜質區和第三雜質區，所述第一雜質區具有第一導電類型，所述第二雜質區設置在所述第一雜質區上并且具有第二導電類型，所述第三雜質區設置在所述第二雜質區上并且通過所述第二雜質區與所述第一雜質區分離，所述第一雜質區至所述第三雜質區中的每一個具有位于所述平坦表面上的部分，制備所述碳化硅襯底的步驟包括通過以蝕刻去除所述碳化硅襯底的所述第一主表面的一部分來形成所述側壁表面的步驟，所述蝕刻通過在將所述碳化硅襯底的所述第一主表面的一部分暴露于包含鹵素的氣體的同時加熱所述碳化硅襯底來進行；

形成柵極絕緣膜，所述柵極絕緣膜在所述第一主表面的所述平坦表面上將所述第一雜質區和所述第三雜質區彼此連接；

形成側壁絕緣膜，所述側壁絕緣膜覆蓋所述第一主表面的所述側壁表面；

在所述柵極絕緣膜上形成柵電極；

形成第一主電極，所述第一主電極在所述第一主表面的所述平坦表面上與所述第三雜質區接觸；以及

在所述第二主表面上形成第二主電極。