性，其中類似標(biāo)記指代相似元件，并且其中:
[0020]圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的SiC半導(dǎo)體裝置的截面圖；
[0021]圖2A、2B、2C、2D、3A、3B、3C、3D、4A、4B、4C 和 4D 是圖示出圖1 所示的 SiC 半導(dǎo)體裝置的制造處理的截面圖；
[0022]圖5是根據(jù)第二實(shí)施例的SiC半導(dǎo)體裝置的截面圖；以及
[0023]圖6A、6B、6C和6D是圖示出圖5所示的SiC半導(dǎo)體裝置的制造處理的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下文中，將參考附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。在每個(gè)以下實(shí)施例中，相同附圖標(biāo)記在附圖中給定相同或者等同部分。
[0025]第一實(shí)施例
[0026]將描述本發(fā)明第一實(shí)施例。根據(jù)第一實(shí)施例的SiC半導(dǎo)體裝置包括:元胞區(qū)域，其具有金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管；以及周邊區(qū)域，其具有如圖1所示的圍繞元胞區(qū)域的周邊高擊穿電壓結(jié)構(gòu)。
[0027]SiC半導(dǎo)體裝置包括具有Si平面(即，垂直于襯底的方向是平面的方向)的主要表面的n+型SiC半導(dǎo)體襯底l，n型雜質(zhì)(諸如氮)的濃度例如是1.0X 10 1Vcm3，以及厚度大約為300 μ m。η型SiC漂移層2具有的η型雜質(zhì)(諸如氮)的濃度例如是3.0 X 10 15至10.0X1015/cm3以及厚度大約為5至15μπι，其形成在η+型襯底I的表面上。盡管η型漂移層2的雜質(zhì)濃度在深度方向上可為恒定，但是濃度優(yōu)選逐漸變化，以此方式，η型漂移層2的鄰近η+型襯底I的部分包含的雜質(zhì)濃度高于η型漂移層2的遠(yuǎn)離η +型襯底I的部分。例如，在η型漂移層2中優(yōu)選的是，在距η +型襯底I的表面距離大約3μπι至大約5μπι之間處的雜質(zhì)濃度比其他部分的雜質(zhì)濃度高了大約2.0X 1015/cm3。這種構(gòu)造能夠降低η型漂移層2的內(nèi)阻，因而降低裝置的導(dǎo)通電阻。
[0028]P型基極區(qū)域3形成在η型漂移層2的表面部分中，同時(shí)η +型源區(qū)域4和在ρ型基極區(qū)域3中用于接觸使用的P+型接觸層5形成在ρ型基極區(qū)域3的上部分中。
[0029]ρ型基極區(qū)域3和ρ+型接觸層5包含ρ型雜質(zhì)，諸如硼和鋁。η +型源區(qū)域4包含η型雜質(zhì)，諸如磷。P型基極區(qū)域3可以具有的P型雜質(zhì)濃度例如是5.0X 115至5.0X10 16/cm3,并且可以具有大約1.0至2.0 μπι的厚度。η+型源區(qū)域4可以在表面部分中具有的η型雜質(zhì)濃度(表面濃度)例如是1.0X 12Vcm3，并且可以具有大約0.3 μπι的厚度。ρ+型接觸層5可以在表面部分中具有的ρ型雜質(zhì)濃度例如是1.0X 12Vcm3，并且可以具有大約
0.3 μπι的厚度。
[0030]η+型源區(qū)域4布置在下文描述的溝槽柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)。P +型接觸層5布置在η +型源區(qū)域4的遠(yuǎn)離溝槽柵結(jié)構(gòu)的相反側(cè)。η+型源區(qū)域4在溝槽6的入口拐角處具有下文將描述的用于形成溝槽柵結(jié)構(gòu)的凹部4a。
[0031]溝槽6從凹部4a的底表面通過(guò)ρ型基極區(qū)域3以及n+型源區(qū)域4延伸至η型漂移層2。例如，溝槽6寬度為0.3至2.0 μπι，深度為1.0至2.0 μπι或更大。ρ型基極區(qū)域3和η+型源區(qū)域4接觸溝槽6的側(cè)面。
[0032]此外，溝槽6的內(nèi)壁覆蓋有功能為柵絕緣膜的柵氧化膜8，由摻雜Poly-Si制成的柵極9形成在柵氧化膜8上。例如，柵氧化膜8通過(guò)熱氧化溝槽6的內(nèi)壁表面而形成。形成在溝槽6的內(nèi)壁和底部上的柵氧化膜8具有的厚度為例如大約lOOnm。柵氧化膜8形成在n+型源區(qū)域4中的溝槽6的內(nèi)壁表面上以及溝槽6的入口處的凹陷部分中，延伸至溝槽6和凹部4a的外部。因此，柵氧化膜8具有延伸部8a，延伸部8a的形狀順著凹部4a的形狀。
[0033]柵極9的表面部分被局部氧化以用掩蔽氧化膜9a覆蓋柵極9的表面。掩蔽氧化膜9a的表面齊平于由n+型源區(qū)域4中的凹部4a形成的柵氧化膜8的延伸部8a的底表面。
[0034]以這種方式準(zhǔn)備溝槽柵結(jié)構(gòu)。溝槽柵結(jié)構(gòu)在垂直于圖1的附圖的縱向方向上成一行延伸。多個(gè)溝槽柵結(jié)構(gòu)在圖1的附圖的水平方向上彼此平行地布置。此外，每個(gè)n+型源區(qū)域4和p+型接觸層5在溝槽柵結(jié)構(gòu)的縱向方向上延伸。
[0035]多個(gè)ρ型深層10設(shè)置在η型漂移層2中的ρ型基極區(qū)域3下方以便與溝槽柵結(jié)構(gòu)中的溝槽6的側(cè)邊隔開(kāi)預(yù)定距離。每個(gè)ρ型深層10均比溝槽6的底部延伸更深，并且具有例如從P型基極區(qū)域3的底部起0.6至1.0 μ m的深度。每個(gè)ρ型深層10摻雜有ρ型雜質(zhì)，諸如硼或者鋁，濃度為1.0X 11Vcm3S 1.0X 10 19/cm3，例如，5.0X 11Vcm3。這些ρ型深層10布置成沿溝槽柵結(jié)構(gòu)的縱向方向彼此平行的條帶狀。
[0036]源極11和柵布線層(未示出)形成在η+型源區(qū)域4、ρ +型接觸層5和柵極9的表面上。源極11和柵布線層由多種金屬(例如，Ni和Al)制成。在該情況下，至少其接觸η型SiC的部分(具體地，η+型源區(qū)域4和η摻雜結(jié)構(gòu)的柵極9)由能夠歐姆接觸η型SiC的金屬制成，并且至少其接觸P型SiC的其他部分(具體地，P+型接觸層5和ρ摻雜結(jié)構(gòu)的柵極9)由能夠歐姆接觸ρ型SiC的金屬制成。
[0037]源極11和柵布線層被圖案化在層間絕緣膜12上從而彼此電絕緣。經(jīng)由層間絕緣膜12中的接觸孔，源極11電連接至η+型源區(qū)域4和ρ +型接觸層5，并且柵布線層電連接至柵極9。
[0038]例如層間絕緣膜12由氧化膜形成，具有的厚度為例如0.7 μ m。如上所述，柵氧化膜8具有延伸部8a，并且掩蔽氧化膜9a齊平于延伸部8a的底表面，使得這些膜具有凹陷表面。層間絕緣膜12延伸至柵氧化膜8和掩蔽氧化膜9a的表面的下陷部，因而該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致層間絕緣膜12的高度降低，即從n+型源區(qū)域4的最高表面起的高度降低。因此，能夠降低用于暴露n+型源區(qū)域4和ρ +型接觸層5的接觸孔的臺(tái)階，并且能夠降低形成在其上的源極11的表面的不均勻。
[0039]n+型襯底I的背側(cè)設(shè)置有電連接至η +型襯底I的漏極13。因而，形成了具有η通道反轉(zhuǎn)類型溝槽柵結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
[0040]圍繞元胞區(qū)域的周邊區(qū)域如下形成。
[0041]在周邊區(qū)域中，臺(tái)式結(jié)構(gòu)14由凹部形成，該凹部具有的深度深于形成在元胞區(qū)域中的P型基極區(qū)域3，達(dá)到η型漂移層2，并且該深度淺于溝槽6的底表面(最深點(diǎn))。在元胞區(qū)域和周邊區(qū)域之間的邊界部分，P型RESURF層15橫跨臺(tái)式結(jié)構(gòu)14的臺(tái)階部分從ρ型基極區(qū)域3的下部分延伸至臺(tái)式結(jié)構(gòu)14的底表面以便圍繞元胞區(qū)域的周邊。而且，多個(gè)P型保護(hù)環(huán)層16環(huán)繞ρ型RESURF層15的外周。包括ρ型RESURF層15和ρ型保護(hù)環(huán)層16的ρ型層形成了周邊高擊穿電壓結(jié)構(gòu)。
[0042]應(yīng)該注意的是，雖然附圖未示出，但是可以形成η+型層和電連接至η +型層的等電位環(huán)電極以圍繞P型RESURF層15和ρ型保護(hù)環(huán)層16的外周，并且形成周邊高擊穿電壓結(jié)構(gòu)。
[0043]例如，ρ型RESURF層15從元胞區(qū)域和周邊區(qū)域之間的邊界部分朝向元胞區(qū)域的外部延伸大約20 μπι。具有沿徑向方向2 μπι的寬度以及I ym的徑向間隔的ρ型保護(hù)環(huán)層16 (例如，六層)順序形成，其中最內(nèi)周側(cè)的層距離ρ型RESURF層15例如是0.5 μπι。
[0044]ρ型RESURF層15和ρ型保護(hù)環(huán)層16具有到底部(即，最深位置)的相同深度，并且與P型深層10具有相同的ρ型雜質(zhì)濃度。因而，這種構(gòu)造提供了根據(jù)實(shí)施例的SiC半導(dǎo)體裝置。
[0045]提供至SiC半導(dǎo)體裝置的這種反轉(zhuǎn)類型溝槽柵結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的操作如下。
[0046]在等于或者高于閾值的柵電壓施加至柵極9之前，在ρ型基極區(qū)域3中的溝槽6的側(cè)面上沒(méi)有形成通道區(qū)域。即使正電壓施加至漏極13，由η型漂移層2、ρ型基極區(qū)域3和η+型源區(qū)域4形成的PNP結(jié)結(jié)構(gòu)阻斷電子傳遞，因而抑制源極11和漏極13之間的電流。
[0047]當(dāng)MOSFET處于ON狀態(tài)時(shí)(例如，柵電壓:20V，漏電壓:1V，以及源電壓:0V)，柵極9供給有等于或者高于閾值的柵電壓20V，從而ρ型基極區(qū)域3被反轉(zhuǎn)以在溝槽6的側(cè)面上形成通道區(qū)域。因而，從源極11射出的電子流過(guò)H+型源區(qū)域4和P型基極區(qū)域3中的通道區(qū)域，然后達(dá)到η型漂移層2。因而，電流在源極11和漏極13之間流動(dòng)。
[0048]當(dāng)MOSFET處于OFF狀態(tài)時(shí)(例如，柵電壓:0V，漏電壓:650V，以及源電壓:0V)，漏極13通過(guò)施加至漏極13的電壓反向偏置。結(jié)果，例如，耗盡層從每個(gè)P型深層10和η型漂移層2之間的界面以及ρ型RESURF層15和η型漂移層2之間的界面延伸。在實(shí)施例中，因?yàn)镻型深層10和ρ型RESURF層15具有的雜質(zhì)濃度大大高于η型漂移層2的雜質(zhì)濃度，所以