0的襯底102的晶面相對(duì)準(zhǔn)。在SiC材料中，11-20晶面提供了較之其他晶面而言的高的電子迀移率。因此，如果溝道可以配置為使載流子沿著11-20行進(jìn)，則器件100的性能可以改善。
[0031]具有優(yōu)勢(shì)地，本文所描述的方法利用了兩步驟工藝來(lái)形成柵極溝槽110，使得第一側(cè)壁124幾乎或者恰好與諸如11-20晶面的所希望的晶面對(duì)準(zhǔn)。在第一步驟中，通過(guò)掩模蝕刻技術(shù)形成柵極溝槽110，從而第一側(cè)壁124相對(duì)于主表面105呈約86度的角度并且與11-20晶面基本符合。在第二步驟，襯底102放置在例如氫氣(H2)或氬氣(Ar)的非氧化物和非氮化物形成的氛圍中的高溫處(例如，1500攝氏度)，從而在第一側(cè)壁124處重排列碳化硅原子。這使得第一側(cè)壁124更為接近地符合11-20晶面。然而，這個(gè)高溫步驟修改了在第一側(cè)壁124的附近的SiC材料。碳化硅原子的再布置導(dǎo)致了在柵極溝槽的表面層處的雜質(zhì)原子的再布置。表面層為例如厚度為20-40nm并且延伸到包括第一側(cè)壁124的柵極溝槽110的表面的SiC材料的層。高溫步驟可能導(dǎo)致這個(gè)表面層變得完全未摻雜或者至少具有非均勻以及不可預(yù)測(cè)的摻雜濃度。由于表面層包括器件100的溝道區(qū)域，例如增加的漏電流和不精確的閾值電壓控制的不希望的器件特性可能由高溫步驟相關(guān)聯(lián)的雜質(zhì)原子的再布置而產(chǎn)生。
[0032]具有優(yōu)勢(shì)地，本文所描述的方法包括去除在將碳化硅原子重排列于第一側(cè)壁124的高溫工藝步驟期間形成的表面層的工藝步驟。根據(jù)實(shí)施例，表面層通過(guò)一系列的氧化襯底102來(lái)去除，從而形成犧牲氧化物層126并且接著從柵極溝槽110的至少一部分中去除犧牲氧化物層126?？蛇x地，可以利用諸如濕化學(xué)蝕刻來(lái)去除表面層。作為去除表面層的結(jié)果，柵極溝槽110的第一側(cè)壁124可以形成為與11-20晶面接近或者與其完全符合，而沒(méi)有增加的漏電流和不精確的閾值電壓控制的劣勢(shì)。
[0033]高溫步驟和接下來(lái)的去除在高溫步驟期間形成的表面層的進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)在于器件100的魯棒性得到提升，因?yàn)槠漭^少地受到急性故障(例如，來(lái)自漏電流)以及長(zhǎng)期故障(例如，來(lái)自電介質(zhì)擊穿)的影響。這至少部分地歸功于柵極溝槽110形成為具有平滑的表面和修圓的過(guò)渡從而柵極電介質(zhì)16具有相對(duì)均勻的厚度這一事實(shí)以及在柵極電介質(zhì)116和SiC材料之間的界面基本上無(wú)缺陷這一事實(shí)。
[0034]根據(jù)具有優(yōu)勢(shì)的實(shí)施例，柵極溝槽110在形成了掩埋的摻雜區(qū)域104之后以及在形成了源極區(qū)域、本體區(qū)域和接觸區(qū)域106、108、122之后形成。形成這些區(qū)域可能需要退火處理從而激活在源極區(qū)域、本體區(qū)域和接觸區(qū)域106、108、122中的雜質(zhì)原子。這種退火處理可能需要襯底經(jīng)受1700攝氏度和1800攝氏度之間的溫度。通過(guò)在這個(gè)退火處理之后形成柵極溝槽110，柵極溝槽110的幾何形狀以及具體地，側(cè)壁與特定晶面的對(duì)準(zhǔn)沒(méi)有受到為了激活雜質(zhì)原子所需要的高溫的影響。
[0035]圖2-圖17描繪了可能用于形成圖1的半導(dǎo)體器件100的所選擇的方法步驟。
[0036]參照?qǐng)D2，提供了一種碳化硅(SiC)半導(dǎo)體襯底102。該半導(dǎo)體襯底102可以通過(guò)外延生成工藝來(lái)形成。根據(jù)實(shí)施例，半導(dǎo)體襯底102在外延生長(zhǎng)工藝期間利用第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)(例如，η-型雜質(zhì))來(lái)?yè)诫s，從而襯底102具有本征第一傳導(dǎo)類型的大多數(shù)載流子濃度。
[0037]第一電介質(zhì)層128沿著襯底102的主表面105來(lái)形成。該第一電介質(zhì)層128可以為例如S12的氧化物。根據(jù)實(shí)施例，該第一電介質(zhì)層128通過(guò)在主表面105上沉積S12而形成。第一電介質(zhì)層128可能具有在2μηι-4μηι之間的厚度，例如3μηι。
[0038]參照?qǐng)D3，在第一電介質(zhì)層128上形成第一掩模130。第一掩模130可能為根據(jù)公知技術(shù)形成的光刻膠掩模。第一掩模130被圖案化從而第一電介質(zhì)層128的部分由在第一掩模130中的開(kāi)口 132露出并且因此第一電介質(zhì)層128的其他部分由第一掩模130所覆蓋。
[0039]參照?qǐng)D4，第一電介質(zhì)層128的未掩模的部分被去除。這可以利用濕蝕刻技術(shù)或干蝕刻技術(shù)來(lái)完成。蝕刻的執(zhí)行使得襯底102的主表面105通過(guò)在第一電介質(zhì)層128中的開(kāi)口134來(lái)露出。
[0040]參照?qǐng)D5，在襯底102中形成多個(gè)第一摻雜區(qū)域104。第一摻雜區(qū)域104彼此橫向間隔開(kāi)并且布置在襯底102的主表面105之下。第一摻雜區(qū)域104通過(guò)將雜質(zhì)原子注入襯底102中形成。雜質(zhì)原子具有與襯底102的傳導(dǎo)類型(S卩，第一傳導(dǎo)類型)相反的第二傳導(dǎo)類型。第一電介質(zhì)層128禁止了雜質(zhì)原子穿透由第一電介質(zhì)層128覆蓋的襯底102的部分。即，第一電介質(zhì)層128用作注入掩模，其中在第一電介質(zhì)層128中的開(kāi)口 134限定了第一摻雜區(qū)域104的幾何形狀。根據(jù)實(shí)施例，第一摻雜區(qū)域104被摻雜為具有隨著距主表面105的增加的距離而增加的雜質(zhì)濃度。即，第一摻雜區(qū)域104的摻雜濃度在第一摻雜區(qū)域104的底部處要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于在第一摻雜區(qū)域104的頂部處。這種輪廓防止在第一摻雜區(qū)域104中的雜質(zhì)影響緊接著在第一摻雜區(qū)域104之上形成的具有相同傳導(dǎo)類型的本體區(qū)域108。
[0041]參照?qǐng)D6，第一電介質(zhì)層128已經(jīng)被去除并且進(jìn)一步的工藝步驟已經(jīng)應(yīng)用到了襯底102上。這些進(jìn)一步的工藝步驟包括在襯底102中形成第二摻雜區(qū)域和第三摻雜區(qū)域106、108并且形成多個(gè)第四摻雜區(qū)域122。第二摻雜區(qū)域、第三摻雜區(qū)域和第四摻雜區(qū)域106、108、122均可以通過(guò)離子注入來(lái)形成。第四摻雜區(qū)域122的摻雜濃度可以選擇為使得這些區(qū)域122為電傳導(dǎo)且形成與第一摻雜區(qū)域104的歐姆連接。例如，第四摻雜區(qū)域122可以是P++區(qū)域。在第一傳導(dǎo)類型雜質(zhì)原子和第二傳導(dǎo)類型雜質(zhì)原子被注入襯底102中從而形成這些區(qū)域之后，襯底102可以在例如處于1700攝氏度-1800攝氏度之間的溫度處被退火，從而激活雜質(zhì)原子。
[0042]參照?qǐng)D7，第二電介質(zhì)層136沿著襯底102的主表面105形成。根據(jù)實(shí)施例，第二電介質(zhì)層136通過(guò)在主表面105上沉積S12而形成。第二電介質(zhì)層136的厚度可以選擇為使得可以獲得所需要的柵極溝槽110的深度。例如，電介質(zhì)層136可以形成為具有至少為1.5μπι的厚度從而提供1.Ομπι深的柵極溝槽。這就在襯底102不能選擇性地對(duì)于電介質(zhì)層136而進(jìn)行蝕刻的情況下提供了對(duì)于電介質(zhì)層136的緩沖厚度。
[0043]參照?qǐng)D8，在第二電介質(zhì)層136上形成第二掩模138。第二掩模138可以是根據(jù)公知技術(shù)形成的光刻膠掩模。第二掩模138被圖案化從而第二電介質(zhì)層136的部分由第二掩模138中的開(kāi)口 140所露出并且因此第二電介質(zhì)層136的其他部分由第二掩模138所覆蓋。
[0044]參照?qǐng)D9，第二電介質(zhì)層136的未掩模部分被去除。這可以利用濕蝕刻技術(shù)或干蝕刻技術(shù)來(lái)完成。蝕刻得以執(zhí)行從而襯底102的主表面105由第二電介質(zhì)層136中的開(kāi)口 142所露出。根據(jù)實(shí)施例，蝕刻工藝為各向異性蝕刻工藝，其中第二電介質(zhì)層136的側(cè)壁基本上與主表面105垂直。這實(shí)現(xiàn)了第二掩模138的圖案化和襯底102由開(kāi)口 142所露出的部分的幾何形狀之間的密切關(guān)聯(lián)。
[0045]參照?qǐng)D10，第二掩模138被去除并且襯底102的露出的部分被蝕刻掉從而形成襯底102中的柵極溝槽110。即，第二電介質(zhì)層136用作用于形成柵極溝槽110的蝕刻掩膜。柵極溝槽110通過(guò)蝕刻掉包括第二摻雜區(qū)域和第三摻雜區(qū)域106、108的襯底102的一部分來(lái)形成。此外，第一摻雜區(qū)域104中的一個(gè)區(qū)域的上部可以在對(duì)柵極溝槽110的蝕刻期間被去除。根據(jù)實(shí)施例，柵極溝槽110通過(guò)各向異性干蝕刻技術(shù)來(lái)形成。
[0046]柵極溝槽110包括延伸通過(guò)第二摻雜區(qū)域和第三摻雜區(qū)域106、108的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁124、144以及布置在第一摻雜區(qū)域104中的一個(gè)區(qū)域的一部分之上的底部112。第一側(cè)壁124在襯底102的位于相鄰的第一摻雜區(qū)域104之間的橫向部分中延伸通過(guò)第二摻雜區(qū)域和第三摻雜區(qū)域108到在相鄰的第一摻雜區(qū)域104之間的第一下角148。第二側(cè)壁144在襯底102的與第一摻雜區(qū)域104中的一個(gè)區(qū)域交疊的橫向部分中延伸通過(guò)第二摻雜區(qū)域和第三摻雜區(qū)域106、108到布置在第一摻雜區(qū)域104中的一個(gè)區(qū)域之內(nèi)的第二下角150。換句話說(shuō)，柵極溝槽110可以形成為使得底部112延伸通過(guò)η-型漂移區(qū)域118和一個(gè)掩埋的P-型掩埋的區(qū)域104。底部112還可以延伸通過(guò)接觸區(qū)域122?？蛇x地，接觸區(qū)域122可以布置在柵極溝槽110的橫向末端之上從而使得接觸區(qū)域122僅僅在襯底102的并不與柵極溝槽110相交的橫向部分中連接到第一摻雜區(qū)域104。
[0047]根據(jù)實(shí)施例，襯底102被蝕刻從而使得在蝕刻工藝的工藝容差之內(nèi)，柵極溝槽110的第一側(cè)壁124與襯底102的晶面基本對(duì)準(zhǔn)。例如，襯底102可以蝕刻為使得第一側(cè)壁124相對(duì)于主表面105和/或柵極溝槽110的底部112呈約86度的角度。這個(gè)定向示出在圖11中。在這個(gè)實(shí)施例中，第一側(cè)壁124并沒(méi)有與襯底102的主表面105或者柵極溝槽110的底部112(在底部112與主表面105相垂直的情況下)相垂直，而是代之以與垂直面偏移有約4度的角度。86度角度導(dǎo)致了第一側(cè)壁124與襯底102的11-20晶面基本對(duì)準(zhǔn)。例如，該11-20晶面較之諸如1-100平面或-1-120平面的其他晶面而言提供了增強(qiáng)的電子迀移率。由此，通過(guò)形