[发明专利]碳化硅半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种碳化硅半导体器件，所述碳化硅半导体器件包括设置有半导体元件的元件部和环绕所述元件部的终端部，所述碳化硅半导体器件包括：

碳化硅膜，所述碳化硅膜具有第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面，

所述碳化硅膜具有第一范围和第二范围，所述第一范围构成所述第一主表面，所述第二范围构成所述第二主表面，所述第一范围和所述第二范围在所述第一范围和所述第二范围之间具有与所述第一主表面和所述第二主表面隔离的界面IF，

所述第一范围包括第一击穿电压保持层、电荷补偿区、第一结终端区和第一保护环区，所述第一击穿电压保持层构成所述第一主表面并且具有第一导电类型，所述电荷补偿区被部分地设置在所述界面处的所述元件部中并且具有第二导电类型，所述第一结终端区被部分地设置在所述界面处的所述终端部中，所述第一结终端区接触所述电荷补偿区，所述第一结终端区环绕所述元件部，所述第一结终端区具有所述第二导电类型，所述第一结终端区的杂质浓度低于所述电荷补偿区的杂质浓度，所述第一保护环区被设置成与所述界面处的所述终端部中的所述第一结终端区隔离，所述第一保护环区环绕所述界面处的所述元件部，所述第一保护环区具有所述第二导电类型，

所述第二范围包括第二击穿电压保持层、沟道形成区和源区，所述第二击穿电压保持层构成所述界面并且具有所述第一导电类型，所述沟道形成区被设置在所述第二击穿电压保持层处的所述元件部中并且具有所述第二导电类型，所述源区被设置在所述沟道形成区上，所述源区通过所述沟道形成区来与所述第二击穿电压保持层隔离，所述源区具有所述第一导电类型，所述第一击穿电压保持层和所述第二击穿电压保持层构成所述元件部中的击穿电压保持区；

栅绝缘膜，所述栅绝缘膜具有在所述沟道形成区上将所述第二击穿电压保持层和所述源区彼此连接的部分；

栅电极，所述栅电极用于在所述碳化硅半导体器件的导通状态和截止状态之间切换，所述栅电极被设置在所述栅绝缘膜上；

第一主电极，所述第一主电极面对所述第一主表面；以及

第二主电极，所述第二主电极接触所述第二主表面上的所述源区，

当在所述第一主电极和所述第二主电极之间施加电压以在所述截止状态期间在所述击穿电压保持区中达到0.4MV/cm以上的最大电场强度时，所述元件部内的所述第二范围中的最大电场强度被配置为小于所述第一范围中的最大电场强度的2/3。

2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体器件，其中，

所述第二范围包括第二结终端区和第二保护环区，

所述第二结终端区被部分地设置在所述第二主表面处的所述终端部中，所述第二结终端区接触所述沟道形成区，

所述第二结终端区环绕所述元件部，所述第二结终端区具有所述第二导电类型，所述第二结终端区具有比所述沟道形成区的杂质浓度低的杂质浓度，

所述第二保护环区被设置成与所述第二主表面处的所述终端部中的所述第二结终端区隔离，所述第二保护环区环绕所述第二主表面处的所述元件部，所述第二保护环区具有所述第二导电类型。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的碳化硅半导体器件，其中，

所述碳化硅膜具有沟槽，所述沟槽具有包括由所述沟道形成区构成的部分的侧壁表面，并且

在使所述栅绝缘膜介于所述栅电极和所述侧壁表面之间的情况下，将所述栅电极设置在所述侧壁表面上。

4.根据权利要求3所述的碳化硅半导体器件，其中，

所述沟槽的所述侧壁表面包括具有为{0-3 3-8}的面取向的第一面。

5.根据权利要求4所述的碳化硅半导体器件，其中，

所述沟槽的所述侧壁表面微观上包括所述第一面，并且所述侧壁表面微观上还包括具有为{0-1 1-1}的面取向的第二面。

6.根据权利要求5所述的碳化硅半导体器件，其中，

所述沟槽的所述侧壁表面的所述第一面和所述第二面构成具有为{0-1 1-2}的面取向的组合面。

7.一种制造碳化硅半导体器件的方法，所述碳化硅半导体器件包括设置有半导体元件的元件部和环绕所述元件部的终端部，所述碳化硅半导体器件具有碳化硅膜，所述碳化硅膜具有第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面，所述碳化硅膜具有第一范围和第二范围，所述第一范围构成所述第一主表面，所述第二范围构成所述第二主表面，所述第一范围和所述第二范围在所述第一范围和所述第二范围之间具有与所述第一主表面和所述第二主表面隔离的界面IF，

所述方法包括以下步骤：

在衬底上形成所述第一范围，形成所述第一范围的步骤包括：形成第一击穿电压保持层的步骤，和在形成所述第一击穿电压保持层的步骤之后形成电荷补偿区、第一结终端区和第一保护环区的步骤，

所述第一击穿电压保持层构成所述第一主表面并且具有第一导电类型，

所述电荷补偿区被部分地设置在所述界面处的所述元件部中并且具有第二导电类型，

所述第一结终端区被部分地设置在所述界面处的所述终端部中，所述第一结终端区接触所述电荷补偿区，所述第一结终端区环绕所述元件部，所述第一结终端区具有所述第二导电类型，所述第一结终端区的杂质浓度低于所述电荷补偿区的杂质浓度，

所述第一保护环区被设置成与所述界面处的所述终端部中的所述第一结终端区隔离，所述第一保护环区环绕所述界面处的所述元件部，所述第一保护环区具有所述第二导电类型；

在形成所述第一范围的步骤之后形成所述第二范围，形成所述第二范围的步骤包括：形成第二击穿电压保持层的步骤，和形成沟道形成区和源区的步骤，

所述第二击穿电压保持层构成所述界面并且具有所述第一导电类型，

所述沟道形成区被设置在所述第二击穿电压保持层处的所述元件部中并且具有所述第二导电类型，

所述源区被设置在所述沟道形成区处，所述源区通过所述沟道形成区来与所述第二击穿电压保持层隔离，所述源区具有所述第一导电类型，

所述第一击穿电压保持层和所述第二击穿电压保持层构成所述元件部中的击穿电压保持区；

形成具有在所述沟道形成区上将所述第二击穿电压保持层和所述源区彼此连接的部分的栅绝缘膜；

形成栅电极，所述栅电极用于在所述碳化硅半导体器件的导通状态和截止状态之间切换，所述栅电极被设置在所述栅绝缘膜上；

形成面对所述第一主表面的第一主电极；以及

形成与所述第二主表面上的所述源区接触的第二主电极，

当在所述第一主电极和所述第二主电极之间施加电压以在所述截止状态期间在所述击穿电压保持区中达到0.4MV/cm以上的最大电场强度时，所述元件部内的所述第二范围中的最大电场强度被配置为小于所述第一范围中的最大电场强度的2/3。