[发明专利]SiC半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有沟槽栅极结构的碳化硅半导体器件以及制造碳化硅半导体器件的方法。

背景技术

近来，用碳化硅(即SiC)制造功率器件以便获得高的电场击穿强度。由于SiC半导体器件具有高的电场击穿强度，所以器件能够控制大电流。因此，可以将所述器件用于各种领域。例如，在汽车工业领域中，可以使用该器件控制混合动力车辆(即HV)、电动车辆(即EV)、燃料电池车辆(FCV)等中的电动机。

在SiC半导体器件中，为了让大电流流动，增加沟道密度是有效的。在硅晶体管中，沟槽栅极型MOSFET能够流动大电流。SiC半导体器件能够具有沟槽栅极结构。例如，在对应于US2009/0236612的JP-A-2009-231545中，描述了沟槽栅极型SiC半导体器件。

不过，当在SiC衬底中形成沟槽栅极型MOSFET时，出现了如下困难。

在形成栅极氧化物膜时，损伤和/或杂质保留在SiC衬底的表面部(portion)中。在先前的过程期间在衬底中引入了损伤和杂质。具体而言，沟槽蚀刻过程中导致的损伤可能仍然保留在沟槽蚀刻过程中形成的沟槽的侧壁上。在损伤保留在侧壁上时，电流可能通过损伤泄露。因此，为了去除损伤，可以执行氢蚀刻过程和/或牺牲氧化过程。

不过，高杂质浓度区中的氧化速率高，使得高杂质浓度区被迅速氧化。因此，在去除损伤并进行牺牲氧化过程直到完全去除损伤时，具有高杂质浓度并形成于沟槽肩部(即沟槽的开口侧的角落)的源极区中的表面浓度不维持为高浓度。具体而言，与源电极之间的接触部的浓度不维持在高浓度。因此，接触电阻增大。

例如，为了增大源极区的浓度以高于接触部，通过离子注入方法形成深处位置设置的源极区的一部分(part)，使用磷(即，P)，通过离子注入方法形成浅位置处设置的源极区的另一部分，使得浅位置处源极区的浓度高于深位置处源极区的浓度。例如，浅位置处源极区的浓度为1×10²⁰cm^-3。在这一制造过程中，浅位置处源极区的接触部的杂质浓度高于深位置处源极区的接触部，从而减小了接触电阻。不过，浅位置处源极区的所述部分被快速氧化效应氧化，之后，在去除牺牲氧化膜后去除浅位置处源极区的所述部分。因此，可以去除源极区中具有高杂质浓度的所述部分。因此，源极区和源电极之间的接触部不提供高杂质浓度部，因此，接触电阻增大。此外，源极区的厚度被减薄，从而减小了电流路径的截面积。因此，进一步减小了电阻。

不仅在通过利用两种不同离子，例如氮和磷的方法形成源极区的情况下，而且在通过利用同一种离子的方法形成源极区(使得源极区在浅位置处的部分杂质浓度高于源极区在深位置处的部分)的情况下，都可能出现类似的困难。此外，不仅在沟槽栅极型MOSFET的情况下，而且在沟槽栅极型IGBT的情况下都出现了类似困难。在这里，通过牺牲氧化方法去除损伤。或者，在通过氢蚀刻方法去除损伤时，迅速蚀刻了高杂质浓度层。因此，出现了类似困难。

发明内容

鉴于上述问题，本公开内容的目的是提供一种SiC半导体器件和SiC半导体器件的制造方法。在半导体器件中，即使在从沟槽内壁去除损伤时也改善了源极区和源电极之间的接触电阻。