碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種碳化硅半導(dǎo)體裝置，特別地，涉及相對(duì)于平面型M0SFET(metal —oxide —semiconductor field —effect transistor)以及溝槽型MOSFET的、溝道電阻及極極絕緣膜的可靠性的性能改善。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的平面型SiC — MOSFET中，M0S溝道形成于在市場(chǎng)上出售的襯底的面方位(0001)的面，更準(zhǔn)確地說(shuō)形成于從(0001)面偏移4度等、相對(duì)于(0001)面稍微傾斜的面，存在溝道電阻變得非常大的問(wèn)題。在作為其解決方法而使用的溝槽型SiC—MOSFET中，由于MOS溝道形成于與(0001)面正交的面，因此與平面型SiC—MOSFET相比，具有能夠減小溝道電阻的優(yōu)點(diǎn)(參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平11 一68097號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]但是，在溝槽型SiC—MOSFET中存在如下問(wèn)題，S卩，溝槽的底面處的柵極絕緣膜所承受的電場(chǎng)強(qiáng)度變大，柵極絕緣膜的可靠性下降。
[0005]本發(fā)明就是為了解決上述問(wèn)題而提出的，其目的在于提供一種能夠減小溝道電阻、并且提高柵極絕緣膜的可靠性的碳化硅半導(dǎo)體裝置。
[0006]本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的特征在于，具有:第I導(dǎo)電型的外延層，其形成于第I導(dǎo)電型的碳化硅半導(dǎo)體襯底之上；溝槽，其局部地形成于所述外延層表層;第2導(dǎo)電型的阱層，其沿所述溝槽的側(cè)面及底面形成;第I導(dǎo)電型的源極區(qū)域，其形成于所述溝槽的底面處的所述阱層表層;柵極絕緣膜，其沿所述溝槽的側(cè)面形成，且一端形成至所述源極區(qū)域;柵極電極，其沿所述溝槽的側(cè)面形成，且形成于所述柵極絕緣膜之上;源極電極，其形成于所述源極區(qū)域之上；以及漏極電極，其形成于所述碳化硅半導(dǎo)體襯底背面。
[0007]發(fā)明的效果
[0008]根據(jù)本發(fā)明的上述方式，通過(guò)沿溝槽的側(cè)面形成MOS溝道，從而能夠減小溝道電阻。另外，由于能夠抑制柵極絕緣膜所承受的電場(chǎng)強(qiáng)度，因此柵極絕緣膜的可靠性提高。
[0009]通過(guò)以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖，使得本發(fā)明的目的、特征、方案、以及優(yōu)點(diǎn)更清楚。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0011 ]圖2是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0012]圖3是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0013]圖4是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0014]圖5是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0015]圖6是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0016]圖7是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0017]圖8是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0018]圖9是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0019]圖10是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0020]圖11是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
[0021]圖12是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
[0022]圖13是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
[0023]圖14是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
[0024]圖15是表示實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的制造工序的圖。
[0025]圖16是表示前提技術(shù)所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0026]圖17是表示前提技術(shù)所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面，參照附圖，對(duì)實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0028]此外，在本實(shí)施方式中，使用側(cè)面或底面等用語(yǔ)，但這些用語(yǔ)是為了方便對(duì)各個(gè)面進(jìn)行區(qū)分而使用的，與實(shí)際的上下左右的方向無(wú)關(guān)。
[0029]圖16及圖17是表示前提技術(shù)所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。
[0030]如圖16所示，前提技術(shù)所涉及的平面型的碳化硅半導(dǎo)體裝置具有η+型的碳化硅半導(dǎo)體襯底1、和在η+型的碳化娃半導(dǎo)體襯底I之上外延生長(zhǎng)出的η —型碳化娃外延層2。
[0031]在外延層2表層形成有多個(gè)P型的阱層4c。在阱層4c表層局部地形成有源極區(qū)域5及P型的接觸區(qū)域9。在俯視觀察時(shí)，接觸區(qū)域9是被源極區(qū)域5包圍而形成的。并且，覆蓋源極區(qū)域5的一部分和接觸區(qū)域9而形成有硅化物膜10。硅化物膜10由例如NiSi構(gòu)成。此外，該結(jié)構(gòu)是用于形成歐姆接觸的結(jié)構(gòu)，除硅化物膜以外，還能夠應(yīng)用例如碳化物膜等。
[0032]在未形成硅化物膜10的阱層4c之上以及未形成硅化物膜10的源極區(qū)域5之上，隔著柵極氧化膜7c而形成有柵極電極Sc(多晶Si)。此外，柵極氧化膜7c及柵極電極Sc形成為跨越至其他阱層4c。
[0033]并且，覆蓋柵極氧化膜7c、柵極電極8c、以及未被硅化物膜10覆蓋的源極區(qū)域5，形成有層間絕緣膜11c。并且，覆蓋硅化物膜10及層間絕緣膜11c，形成有源極電極12c。
[0034]另外，在碳化硅半導(dǎo)體襯底I的背面?zhèn)刃纬捎新O電極6。
[0035]在柵極氧化膜7c下方的阱層4c，通過(guò)將電壓施加至柵極電極Sc，從而形成MOS溝道。但是，由于MOS溝道形成于面方位(0001)的面，因此溝道電阻變大。
[0036]如圖17所示，前提技術(shù)所涉及的溝槽型的碳化硅半導(dǎo)體裝置具有η+型的碳化硅半導(dǎo)體襯底1、和在η+型的碳化娃半導(dǎo)體襯底I之上外延生長(zhǎng)出的η—型碳化娃外延層2，在外延層2表層形成有溝槽3c。
[0037]在外延層2表層，夾著溝槽3c而形成有P型的阱層4c。在阱層4c表層，形成有源極區(qū)域5及P型的接觸區(qū)域9。在俯視觀察時(shí)，接觸區(qū)域9是被源極區(qū)域5包圍而形成的。并且，覆蓋源極區(qū)域5的一部分和接觸區(qū)域9而形成有硅化物膜1 ο硅化物膜1由例如Ni Si構(gòu)成。
[0038]沿溝槽3c的側(cè)面形成有柵極氧化膜7d，在外延層2表層，柵極氧化膜7d覆蓋源極區(qū)域5的一部分。而且，在溝槽3c內(nèi)，隔著柵極氧化膜7d而填充有柵極電極8d(多晶Si)。
[0039]并且，覆蓋柵極氧化膜7d、柵極電極8d、以及未被硅化物膜10覆蓋的源極區(qū)域5，形成有層間絕緣膜11c。并且，覆蓋硅化物膜10及層間絕緣膜11c，形成有源極電極12c。
[0040]另外，在碳化硅半導(dǎo)體襯底I的背面?zhèn)刃纬捎新O電極6。
[0041]在溝槽3c的側(cè)面，通過(guò)將電壓施加至柵極電極8d，從而在與(0001)面正交的面形成MOS溝道。但是，存在如下問(wèn)題，S卩，溝槽的底面處的柵極氧化膜所承受的電場(chǎng)強(qiáng)度變大，柵極氧化膜的可靠性下降。
[0042]下面說(shuō)明的實(shí)施方式涉及解決上述問(wèn)題的碳化硅半導(dǎo)體裝置。
[0043]〈第I實(shí)施方式〉
[0044]< 結(jié)構(gòu) >
[0045]圖1是表示本發(fā)明的本實(shí)施方式所涉及的碳化硅半導(dǎo)體裝置的剖面構(gòu)造的圖。圖1是特別地示出碳化硅半導(dǎo)體裝置的電流所流過(guò)的區(qū)域(有源區(qū)域)的2個(gè)單位單元(unitcell)的圖。在實(shí)際的碳化硅半導(dǎo)體裝置中，成為如下構(gòu)造，S卩，圖1所示的單位單元在橫向上重復(fù)配置有多個(gè)、并聯(lián)連接。另外，在有源區(qū)域的周邊部，設(shè)置有對(duì)終端區(qū)域的電場(chǎng)進(jìn)行緩和的構(gòu)造(終端構(gòu)造)，但在這里省略圖示。
[0046]在這里，上述的碳化硅(SiC)是寬帶隙半導(dǎo)體的一種。所謂寬帶隙半導(dǎo)體，通常是指具有大約大于或等于2eV的禁帶寬度的半導(dǎo)體，已知以氮化鎵(GaN)為代表的3族氮化物、以氧化鋅(ZnO)為代表的2族氮化物、以砸化鋅(ZnSe)為代表的2族硫?qū)倩镆约疤蓟璧?。在本?shí)施方式中對(duì)使用了碳化硅的情況進(jìn)行說(shuō)明，但即使是其他寬帶隙半導(dǎo)體，