[发明专利]通过去除非晶化的部分来制造碳化硅半导体器件的方法

说明书

背景技术

由于碳化硅（SiC）的高击穿电场强度以及高电子饱和速度，基于SiC的半导体器件被提供用于高温、高功率和高频率电子半导体器件。单晶SiC的高化学稳定性导致在液体蚀刻剂中的纯可溶性，使得用于形成台阶和沟槽的SiC表面的图案化通常无法依赖于湿法蚀刻工艺。另一方面，反应离子蚀刻是高度各向异性的并且典型地导致相当粗糙的表面和边缘锋利的拐角和台阶。1500℃以上的温度下的加热处理可以平滑表面粗糙度并且可以在一定程度上使边缘锋利的拐角成圆角。

所期望的是以较少努力使基于碳化硅的半导体器件中的台阶以及沟槽的缘边成圆角或成切角。

发明内容

独立权利要求的主题实现该目标。从属权利要求涉及另外的实施例。

根据实施例，一种制造半导体器件的方法包括：形成从主表面延伸到晶体碳化硅半导体层中的沟槽。形成掩模，所述掩模包括掩模开口，所述掩模开口暴露出沟槽以及围绕沟槽的主表面的缘边段。通过用粒子束照射，由掩模开口暴露出的半导体层的第一部分以及在掩模开口的垂直投影以外并且直接邻接于第一部分的第二部分被非晶化，其中非晶化的第二部分的垂直延伸随着与第一部分的距离增大而逐渐减小。非晶化的第一和第二部分被去除。

根据另一实施例，一种制造半导体器件的方法包括：在晶体碳化硅半导体层上形成掩模。掩模包括掩模开口以及随着与掩模开口的距离减小而逐渐变窄的第一掩模段。通过用粒子束照射，由掩模开口暴露出的半导体层的第一部分以及在第一掩模段的垂直投影中并且直接邻接于第一部分的第二部分被非晶化，其中第二部分的垂直延伸随着与第一部分的距离增大而逐渐减小。非晶化的第一和第二部分被去除。

根据另一实施例，一种制造半导体器件的方法包括：在晶体碳化硅半导体层上形成包括掩模开口的掩模。通过用粒子束照射，由掩模开口暴露出的半导体层的第一部分以及在掩模的垂直投影中并且直接邻接于第一部分的第二部分被非晶化。非晶化的第一和第二部分被去除。重复至少一次第一和第二部分的非晶化以及去除，以形成台阶状凹陷，其中掩模开口在每次非晶化之前被扩大。

根据另一实施例，一种半导体器件包括：从第一表面延伸到晶体碳化硅的半导体本体中的沟槽栅极结构。沟槽栅极结构填充沿着第一表面的缘边段成圆角和/或成切角的沟槽。在平行于第一表面的水平截面中，沟槽栅极结构包括直长边、直短边以及在短边和长边之间的成圆角的过渡。

在阅读以下详细说明时且在查看附图时，本领域的技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

附图被包括以提供对本发明的进一步理解并且被结合在本说明书内且构成本说明书的一部分。附图图示了本发明的实施例并且与说明书一起用于解释本发明的原理。本发明的其他实施例以及意图的优点将容易理解，因为它们通过参照以下详细说明而变得更好理解。

图1A为在形成逐渐变窄的掩模段之后半导体衬底的一部分的示意垂直截面图，用于图示通过借助于具有逐渐变窄的掩模段的掩模对衬底的部分进行非晶化来制造包括具有成切角和/或成圆角的边缘的掩埋结构的半导体器件的方法。

图1B示出在非晶化衬底的部分之后图1A的半导体衬底部分。

图1C示出在去除非晶化的部分之后图1B的半导体衬底部分。

图2A为在非晶化衬底的部分之后半导体衬底的一部分的示意垂直截面图，用于图示使用没有逐渐变窄的掩模段的掩模的比较方法，以讨论在通过使用没有逐渐变窄的掩模段来非晶化衬底的部分之后的实施例的效果。

图2B示出在去除非晶化的部分之后图2A的半导体衬底部分。

图3A为在通过使用具有逐渐变窄的掩模段的掩模来形成衬底中的非晶化部分之后半导体衬底的一部分的示意垂直截面图，用于图示制造包括表面台阶的半导体器件的方法。

图3B为在去除非晶化的衬底部分之后图3A的半导体衬底部分的示意截面图。

图3C示出在形成另外的非晶化部分之后图3B的半导体衬底部分。

图3D示出在去除另外的非晶化部分之后图3C的半导体衬底部分。

图4A为在形成沟槽之后半导体衬底的一部分的示意垂直截面图，用于图示根据实施例的制造半导体器件的方法，该实施例包括通过使用具有逐渐变窄的掩模段的掩模来使沟槽的缘边成切角。

图4B示出在非晶化衬底的部分之后图4A的半导体衬底部分。

图4C示出在去除非晶化的部分之后图4B的半导体衬底部分。