[發(fā)明專利]形成具有屏蔽柵極的碳化硅器件的方法

有效

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• 申請日: 2015-12-10
• 公開（公告）號: CN113130634B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設計）人: R·埃斯特夫;T·艾欽格;W·伯格納;D·屈克;D·彼得斯;R·西明耶科
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L21/28;H01L29/24;H01L21/336
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇耿輝

1.一種形成半導體器件的方法，包括：

形成碳化硅半導體襯底，所述碳化硅半導體襯底具有彼此橫向間隔開并且在所述襯底的主表面之下的多個第一摻雜區(qū)域、從所述主表面延伸到在所述第一摻雜區(qū)域之上的第三摻雜區(qū)域的第二摻雜區(qū)域、以及在所述襯底中的從所述主表面延伸到所述第一摻雜區(qū)域的多個第四摻雜區(qū)域，所述第二摻雜區(qū)域具有第一傳導類型，并且所述第一摻雜區(qū)域、所述第三摻雜區(qū)域和所述第四摻雜區(qū)域具有第二傳導類型，其中所述第一摻雜區(qū)域被摻雜為具有隨著距所述主表面的增加的距離而增加的雜質(zhì)濃度；

對所述襯底進行退火，從而激活在所述第二摻雜區(qū)域、所述第三摻雜區(qū)域和所述第四摻雜區(qū)域中的雜質(zhì)原子；

形成柵極溝槽，使得所述柵極溝槽的側(cè)壁在所述襯底的橫向部分中延伸通過所述第二摻雜區(qū)域和所述第三摻雜區(qū)域，從而使所述側(cè)壁與掩埋的所述第一摻雜區(qū)域間隔開，所述襯底的所述橫向部分位于相鄰的所述第一摻雜區(qū)域之間，其中所述柵極溝槽被形成為使得所述側(cè)壁對準所述襯底的晶面并且所述側(cè)壁垂直于所述主表面；

在形成非氧化物和非氮化物的氛圍中，應用高溫步驟，從而沿著所述柵極溝槽的所述側(cè)壁對碳化硅原子進行重排列并且形成在所述柵極溝槽的底部和所述側(cè)壁之間的圓角；以及

從所述襯底去除在所述高溫步驟期間沿著所述柵極溝槽的所述側(cè)壁形成的表面層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中去除所述表面層包括：

對所述表面層進行氧化，以在所述柵極溝槽中形成犧牲氧化物層；并且

從所述柵極溝槽的至少一部分中去除所述犧牲氧化物層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中對所述表面層進行氧化包括利用所述犧牲氧化物層襯墊整個所述柵極溝槽，并且其中去除所述犧牲氧化物層包括僅從所述柵極溝槽的中間部分去除所述犧牲氧化物層，從而在去除所述犧牲氧化物層之后由所述犧牲氧化物層襯墊所述柵極溝槽的橫向末端。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中僅從所述中間部分去除所述犧牲氧化物層包括：

在所述襯底上形成覆蓋所述柵極溝槽的所述橫向末端并且露出所述中間部分的掩模；并且

蝕刻掉所述中間部分的犧牲氧化物。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進一步包括：

在去除所述犧牲氧化物層之后貫穿所述柵極溝槽沉積柵極電介質(zhì)，使得所述柵極電介質(zhì)在所述中間部分中直接鄰近所述柵極溝槽的所述底部和所述側(cè)壁并且使得所述犧牲氧化物層居于所述底部、所述側(cè)壁以及位于所述柵極溝槽的所述橫向末端處的柵極電介質(zhì)之間；并且

在氣體氛圍中對所述襯底進行退火，從而鈍化所述柵極電介質(zhì)和所述碳化硅半導體襯底之間的界面。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中沉積所述柵極電介質(zhì)包括：

僅沿著所述柵極溝槽的底部形成第一電介質(zhì)層；并且

在所述第一電介質(zhì)層之上并且沿著所述側(cè)壁形成第二電介質(zhì)層，從而在所述柵極溝槽中的電介質(zhì)材料的整體厚度在所述柵極溝槽的所述底部處大于沿所述側(cè)壁的厚度。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中對所述表面層進行氧化包括利用所述犧牲氧化物層襯墊整個所述柵極溝槽，并且其中去除所述犧牲氧化物層包括從所述柵極溝槽完全去除所述犧牲氧化物層。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過將雜質(zhì)原子注入所述襯底中來形成所述第一摻雜區(qū)域，并且其中在注入所述雜質(zhì)原子之后形成所述柵極溝槽。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中形成所述第一摻雜區(qū)域包括在所述襯底上形成第一掩模，并且其中形成所述柵極溝槽包括在去除所述第一掩模之后在所述襯底上形成第二掩模并且蝕刻掉所述襯底的包括所述第二摻雜區(qū)域和所述第三摻雜區(qū)域的部分。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中對所述襯底進行蝕刻，從而在蝕刻工藝的工藝容差之內(nèi)，所述柵極溝槽的第一側(cè)壁與所述襯底的晶面基本對準，并且其中對所述高溫步驟的時間、溫度和氛圍進行控制從而所述第一側(cè)壁被設置為與所述晶面更接近地對準。