[發明專利]碳化硅半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201480083226.0
• 申請日: 2014-11-06
• 公開（公告）號: CN107078158B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 谷岡壽一;樽井陽一郎;古橋壯之
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/12
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 何立波;張天舒

1.一種碳化硅半導體裝置，其能夠通過由柵極電壓的施加來實現的溝道區域的控制而對導通狀態及截止狀態進行切換，

該碳化硅半導體裝置具有：

碳化硅層，其具有所述溝道區域；

柵極絕緣膜，其將所述碳化硅層的所述溝道區域覆蓋；以及

柵極電極，其隔著所述柵極絕緣膜而與所述碳化硅層的所述溝道區域相對，

所述導通狀態下的所述溝道區域的電阻在大于或等于100℃而小于或等于150℃的溫度具有最小值，

所述碳化硅層的所述溝道區域在從導帶端算起的0.4eV的能量處，具有大于或等于1.7×10¹²eV^-1cm^-2而小于或等于2.6×10¹²eV^-1cm^-2的界面態密度。

2.根據權利要求1所述的碳化硅半導體裝置，其中，

對所述溝道區域除了導電型雜質以外，還添加有添加元素。

3.根據權利要求2所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述添加元素為非導電型雜質。

4.根據權利要求3所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述非導電型雜質為Se原子及Ge原子的至少任一者。

5.根據權利要求2所述的碳化硅半導體裝置，其中，

所述添加元素是作為SiC晶體的晶格間原子而添加的Si原子及C原子的至少任一者。

6.根據權利要求2至5中任一項所述的碳化硅半導體裝置，其中，

對所述溝道區域以大于或等于1×10¹⁷cm^-3而小于或等于1×10¹⁸cm^-3的濃度添加有所述添加元素。

7.一種權利要求1所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，該碳化硅半導體裝置能夠通過由柵極電壓的施加來實現的溝道區域的控制而對導通狀態及截止狀態進行切換，

該碳化硅半導體裝置的制造方法包含下述工序：

形成具有所述溝道區域的碳化硅層；以及

形成將所述碳化硅層的所述溝道區域覆蓋的柵極絕緣膜，

形成所述柵極絕緣膜的工序包含下述工序：

形成將所述溝道區域覆蓋的氧化膜；

在形成所述氧化膜的工序后，在氮化氣氛中進行使所述溝道區域的界面態密度降低的第1熱處理；以及

在進行所述第1熱處理的工序后，在氧化氣氛中進行使所述溝道區域的界面態密度增加的第2熱處理，

該碳化硅半導體裝置的制造方法還包含下述工序，即，

形成隔著所述柵極絕緣膜而與所述碳化硅層的所述溝道區域相對的柵極電極。

8.根據權利要求7所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

所述第2熱處理在大于或等于800℃而小于或等于1000℃的溫度進行。

9.根據權利要求7或8所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

所述氧化氣氛為濕氣氛。

10.根據權利要求9所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

所述濕氣氛包含H₂氣及O₂氣的混合氣體。

11.根據權利要求7或8所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

所述氧化氣氛包含O₂及氧自由基的至少任一者。

12.根據權利要求7或8所述的碳化硅半導體裝置的制造方法，其中，

形成所述柵極絕緣膜的工序包含下述工序，即，在形成所述氧化膜的工序前，沉積將所述溝道區域覆蓋的氮化膜，

在形成所述氧化膜的工序中，沉積隔著所述氮化膜而將所述溝道區域覆蓋的所述氧化膜。