[发明专利]碳化硅半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳化硅半导体器件及其制造方法，并且具体而言，涉及一种呈现良好电特性的碳化硅半导体器件及其制造方法。

背景技术

传统上，已经公知使用碳化硅(SiC)的碳化硅半导体器件，并且例如，在国际专利公布WO01/018872(以下称作“专利文献1”)中公开了它们的例子。专利文献1公开了一种MOS型场效应晶体管(MOSFET)，其形成为使用4H多型的SiC衬底的碳化硅半导体器件，其具有基本上为{03-38}的表面取向。根据公开所述MOSFET的专利文献1，通过干法氧化来形成栅氧化物膜，并且可以获得高沟道迁移率(大约100cm²/Vs)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际专利公布WO01/018872。

发明内容

本发明要解决的问题

为了使其中使用SiC的碳化硅半导体器件稳定地呈现出其良好的电特性，要求以高再现性获得高沟道迁移率。

本发明的发明人经过研究发现，即使专利文献1中公开的MOSFET也可能根据情况而不具有足够高的沟道迁移率。

考虑到以上情况，本发明的目的是提供一种能够以高再现性获得高沟道迁移率的碳化硅半导体器件及其制造方法。

解决问题的方法

本发明是一种碳化硅半导体器件，包括：半导体层，其由碳化硅制成并具有带沟槽的表面，所述沟槽具有由在相对于{0001}面不小于50°且不大于65°的范围内的角度倾斜的晶面形成的侧壁；以及绝缘膜，其形成为接触所述沟槽的所述侧壁，在从所述沟槽的所述侧壁与所述绝缘膜之间的界面起10nm内的区域中的氮浓度的最大值不小于1×10²¹cm^-3，并且所述碳化硅半导体器件具有沟槽的侧壁内的、在相对于与<-2110>方向正交的方向±10°的范围内的沟道方向。

此外，本发明是一种碳化硅半导体器件，包括：衬底，其由第一导电类型的碳化硅制成；半导体层，其形成在所述衬底上、由所述第一导电类型的碳化硅制成，包含比衬底低的浓度的第一导电类型杂质，并且具有带沟槽的表面，所述沟槽具有由在相对于{0001}面不小于50°且不大于65°的范围内的角度倾斜的晶面形成的侧壁；第二导电类型杂质扩散层，其形成在沟槽的侧壁中；第一导电类型杂质扩散层，其形成在半导体层的表面中；绝缘膜，其被形成为接触沟槽的侧壁；源电极，其被形成为接触半导体层的表面的除了其中形成有绝缘膜的部分以外的至少一部分区域；栅电极，其形成在绝缘膜上；以及漏电极，其形成在与其上形成有半导体层的所述衬底的表面相反的所述衬底的表面上。在从沟槽的侧壁与绝缘膜之间的界面起10nm内的区域中的氮浓度的最大值不小于1×10²¹cm^-3，并且所述碳化硅半导体器件具有与沟道的侧壁内的、相对于<-2110>方向正交的方向±10°的范围内的沟道方向。

优选地，在本发明的碳化硅半导体器件中，源电极具有条带图案的表面。

优选地，在本发明的碳化硅半导体器件中，源电极具有蜂巢图案的表面。

优选地，在本发明的碳化硅半导体器件中，沟槽的侧壁由在相对于{03-38}面±5°的角度倾斜的晶面来形成。

此外，本发明是一种碳化硅半导体器件的制造方法，包括以下步骤：在由碳化硅制成的半导体层的表面中形成具有侧壁的沟槽，所述侧壁由在相对于{0001}面不小于50°且不大于65°的范围内的角度倾斜的晶面来形成；形成接触沟槽的侧壁的绝缘膜，使得沟道方向被设定在沟槽的侧壁内的、相对于与<-2110>方向正交的方向±10°的范围内；以及调整氮浓度，使得在从沟槽的侧壁与绝缘膜之间的界面起10nm内的区域中的氮浓度的最大值不小于1×10²¹cm^-3。

优选地，关于本发明的碳化硅半导体器件的制造方法，沟道方向基于在半导体层中包含的缺陷的取向被设定在沟槽的侧壁内的、相对于与<-2110>方向正交的方向±10°的范围内。

优选地，关于本发明的碳化硅半导体器件的制造方法，调整氮浓度的步骤包括在包含氮的气体气氛中对其中形成有绝缘膜的半导体层执行热处理的步骤。

优选地，关于本发明的碳化硅半导体器件的制造方法，调整所述氮浓度的步骤包括在惰性气体气氛中对已经受过热处理的半导体层执行热处理的步骤。

本发明的效果