[发明专利]一种半导体装置以及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体装置以及制造方法，所述半导体装置包括碳化硅(SiC)漂移层，其安置于(0001)取向的SiC基底上。所述SiC漂移层具有非平面表面，所述非平台表面包括多个重复特征，所述多个重复特征平行于所述半导体装置的沟道的长度取向。此外，所述沟道区域安置在所述SiC漂移层的特定晶面内。

技术领域

本发明涉及一种金属-氧化物-半导体(MOS)装置，例如碳化硅(SiC)功率器件(例如，MOSFET、IGBT等)。

背景技术

本部分旨在向读者介绍可能与以下描述和/或提出权利要求的本发明的各个方面相关的各个技术方面。相信这样的讨论有助于向读者提供背景信息，以有利于更好地理解本发明的各个方面。因此，应理解这些陈述都需要从这个角度来解读，而不是承认这些陈述是现有技术。

动力电子系统广泛用于现代电气系统中，以便将一种形式的电力转换成另一种形成的电力，以供负载使用。许多电力电子系统将多种半导体装置和部件，例如硅可控整流器、二极管和多种类型的晶体管(例如，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)、结型栅场效应晶体管(JFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和其他适当晶体管)，用于此能量变换过程中。

尤其是对于高压和/或强电流应用而言，相对于对应的硅(Si)装置，使用诸如碳化硅(SiC)、氮化铝(AlN)、氮化镓(GaN)等宽禁带(bandgap)半导体的装置拥有在高温操作、导通电阻减小以及电路小片(die)尺寸较小方面的多个优势。因此，宽禁带半导体装置为电气转换应用提供了多个优势，所述电气转换应用包括，例如，配电系统(例如，在电网中)、发电系统(例如，太阳能和风能转换器中)以及消费品(例如，电动车辆、电气用具、电源等)。但是，例如，SiC与Si材料系统之间的差异可能导致适用于Si装置的特定材料处理和结构特征(例如，装置设计和/或制造工艺)不适用于特定的SiC半导体装置，反之亦然。因此，除了其优势之外，宽禁带半导体材料的设计和制造期间还存在各种挑战。

发明内容

下文概述了与最初提出权利要求的本发明的范围相符的某些实施例。这些实施例并不意图限制本发明的范围，相反，这些实施例仅意图提供本发明的可能形式的简述。实际上，本发明可涵盖可以与下述实施例类似或不同的各种形式。

在一个实施例中，本发明提供一种半导体装置，所述半导体装置包括碳化硅(SiC)漂移层，其安置于(0001)取向的SiC基底上。所述SiC漂移层具有非平面表面，所述非平台表面包括多个重复特征，所述多个重复特征平行于所述半导体装置的沟道(channel)区域取向。此外，所述沟道区域安置在所述SiC漂移层的特定晶面内。

优选地，包括非平面阱区，所述阱区以保角(conformally)方式沿所述SiC漂移层的所述非平面表面的至少一部分安置。

优选地，其中所述重复特征的深度小于或等于所述SiC漂移层的厚度的约10％。

优选地，包括：非平面介电层，所述非平面介电层以保角方式安置在所述SiC漂移层的至少一部分以及所述阱区的一部分之上；以及非平面栅极，所述非平面栅极以保角方式安置在所述非平面介电层的至少一部分之上。

优选地，其中所述重复特征包括三角形尖峰特征。

优选地，其中所述重复三角形尖峰特征将所述沟道的宽度增大了等于大约2a/b的值，其中a是所述重复三角形尖峰特征的侧面的长度，并且其中b是所述重复三角形尖峰特征的底座的长度或者所述重复三角形尖峰特征的间距(pitch)。

优选地，其中所述晶面是所述SiC漂移层的平面。

优选地，其中所述重复特征包括矩形尖峰特征。

优选地，其中所述重复矩形尖峰特征将所述沟道的宽度增大了等于大约(2a+b)/b的值，其中a是所述重复矩形尖峰特征的高度，并且其中b是所述重复矩形尖峰特征的间距。