半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括碳化硅(SiC)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。本發(fā)明利用溝槽柵極來(lái)增加碳化硅MOSFET中的溝道的寬度。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，可以通過(guò)在溝槽的兩側(cè)上形成多個(gè)延伸到p型外延層的突起來(lái)增加溝道的寬度。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年12月28日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專利申請(qǐng)N0.10-2012-0157508的優(yōu)先權(quán)的利益，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容包括在此以供參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種包括碳化硅(SiC)的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近來(lái)隨著大尺寸和大容量應(yīng)用設(shè)備的趨勢(shì)，具有高擊穿電壓、高電流容量和高速切換特征的功率半導(dǎo)體器件已經(jīng)成為必需。
[0005]相應(yīng)地，正在進(jìn)行許多關(guān)于利用碳化硅(SiC)的MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的研究與開(kāi)發(fā)，代替了利用硅的傳統(tǒng)M0SFET。具體地，有大量的垂直溝槽MOSFET的開(kāi)發(fā)。
[0006]在垂直溝槽MOSFET中，在溝槽的兩側(cè)上的P型外延層中都形成有溝道。溝道的寬度與該P(yáng)型外延層的厚度成比例。
[0007]能夠延長(zhǎng)溝道寬度以增加傳導(dǎo)電流的量；但是，因?yàn)闇系赖膶挾扰cP型外延層的厚度成比例，所以不得不把該P(yáng)型外延層制造得更厚，致使該半導(dǎo)體器件的面積的增加。
[0008]在該【背景技術(shù)】部分披露的以上信息僅用于加強(qiáng)對(duì)于本發(fā)明構(gòu)思背景的理解，因此也可能包含不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]已經(jīng)做出了本發(fā)明構(gòu)思以努力利用溝槽柵極來(lái)增加碳化硅MOSFET中的溝道的寬度。
[0010]本發(fā)明的一方面涉及半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體器件包括:n+型碳化硅基板；依次設(shè)置在η+碳化硅基板的第一表面上的η-型外延層、P型外延層、和η+區(qū)；溝槽，其穿該η+區(qū)和P型外延層，設(shè)置在η-型外延層上，且包括設(shè)置于該溝槽兩側(cè)上的多個(gè)突起；設(shè)置在溝槽內(nèi)的柵極絕緣膜；設(shè)置在柵極絕緣膜上的柵電極；設(shè)置在柵電極上的氧化膜；設(shè)置在P型外延層、η+區(qū)、和氧化膜上的源電極；及置于η+型碳化硅基板的第二表面上的漏電極，其中多個(gè)突起延伸到P型外延層。
[0011]置于溝槽一側(cè)上的突起可以彼此間隔開(kāi)。
[0012]多個(gè)突起可以設(shè)置在溝槽的兩側(cè)與P型外延層之間的接觸區(qū)域。
[0013]本發(fā)明的一方面包含半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括:在η+型碳化硅基板的第一表面上依次形成η-型外延層、P型外延層、和η+區(qū)；通過(guò)穿透η+區(qū)和ρ型外延層并通過(guò)蝕刻η-型外延層的一部分來(lái)形成溝槽；及通過(guò)蝕刻溝槽的兩側(cè)，形成多個(gè)突起，其中多個(gè)突起延伸到P型外延層。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法可以進(jìn)一步包括:在形成多個(gè)突起之后，在溝槽內(nèi)形成柵極絕緣膜；在柵極絕緣膜上形成柵電極；在柵極絕緣膜和柵電極上形成氧化膜；及在P型外延層、η+區(qū)、和氧化膜上形成源電極，和在η+型碳化硅基板的第二表面上形成漏電極。
[0015]與傳統(tǒng)技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，可以通過(guò)形成多個(gè)延伸到溝槽的兩側(cè)上的P型外延層的突起來(lái)增加溝道的寬度。
[0016]隨著溝道寬度的增加，可以減小溝道電阻，且可以增加傳導(dǎo)電流的量。
[0017]此外，為了獲得同樣的電流量，可以減少半導(dǎo)體器件的面積，從而使生產(chǎn)成本降低。
[0018]附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明
[0019]本發(fā)明的上述和其他特點(diǎn)將從本發(fā)明的如附圖中所例示的實(shí)施例的更具體描述而變得明顯，在附圖中，貫穿不同視圖中相同的參考字符以指相同或相似部分。附圖不必按比例，而是將重點(diǎn)放在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例的原理上。[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面剖視圖。
[0021]圖2是圖1的部分A的放大示圖。
[0022]圖3-圖6是依次顯示根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示圖。
[0023]<符號(hào)描述>
[0024]100:η+型碳化娃基板200:η_型外延層
[0025]300:ρ 型外延層400:η+ 區(qū)
[0026]450:溝槽455:突起
[0027]500:柵極絕緣膜510:氧化膜
[0028]600:柵電極700:源電極
[0029]800:漏電極
【具體實(shí)施方式】
[0030]將參照附圖來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明的示例實(shí)施例。本發(fā)明可以以許多不同的形式進(jìn)行改進(jìn)，并且不應(yīng)解釋為被本文中列出的示例實(shí)施例所限制。更確切地說(shuō)，提供本發(fā)明的示例實(shí)施例以使得本發(fā)明的公開(kāi)充分和完全，并且能完全地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0031]在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，可能放大層和區(qū)的厚度。另外，當(dāng)描述一個(gè)層形成于另一個(gè)層上或基板上，這里意味著該層可以形成于另一個(gè)層上或基板上，或可以在該層和另一個(gè)層或基板之間插入第三層。貫穿本說(shuō)明書(shū)，相同的數(shù)字指的是相同的元件。
[0032]圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面剖視圖。圖2是圖1的部分A的放大示圖。
[0033]參考圖1和圖2，在根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，η-型外延層200、ρ型外延層300、和η+區(qū)400可以依設(shè)置在η+型碳化娃基板100的第一表面上。
[0034]溝槽450可以設(shè)置于η-型外延層200、ρ型外延層300、和η+區(qū)400上。溝槽450可以穿透η+區(qū)400和ρ型外延層300。多個(gè)突起455可以設(shè)置于溝槽450的兩側(cè)上。突起455可以延伸到ρ型外延層300。就是說(shuō)，突起455可以設(shè)置在溝槽450的側(cè)面與ρ型外延層300之間的接觸區(qū)域。并且，位于溝槽450 —側(cè)上的突起455可以彼此間隔開(kāi)。
[0035]溝道350可以設(shè)置于溝槽450的兩側(cè)上的ρ型外延層300內(nèi)。溝道350可以與這些突起455接觸。這樣，溝道350的寬度可以包括突起455的周邊，因此，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，溝道350的寬度可以增加突起455的長(zhǎng)度T (參見(jiàn)圖2)的兩倍。
[0036]柵極絕緣膜500可以設(shè)置于溝槽450內(nèi)，柵電極600可以設(shè)置于柵極絕緣膜500上，且氧化膜510可以設(shè)置于柵極絕緣膜500和柵電極600上。柵電極600可以填充溝槽450。
[0037]源電極700可以形成于ρ型外延層300、η+區(qū)400、和氧化膜510上。漏電極800可以形成于η+型碳化硅基板100的第二表面上。
[0038]這樣，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，可以通過(guò)形成多個(gè)延伸到溝槽450的兩側(cè)上的ρ型外延層300的突起455來(lái)增加溝道350的寬度。
[0039]隨著溝道350的寬度的增加，可以減小溝道350的電阻，且可以增加傳導(dǎo)電流的量。
[0040]此外，為了獲得同樣的電流量，可以減少半導(dǎo)體器件的面積，從而使生產(chǎn)成本降低。
[0041]現(xiàn)在，根據(jù)將參考圖3-6及圖1詳細(xì)描述本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制
造方法。
[0042]圖3-圖6是依次顯示根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的示圖。
[0043]如圖3中所示，制備η+型碳化硅基板100，然后，可以通過(guò)在η+型碳化硅基板100的第一表面上的第一外延生長(zhǎng)來(lái)形成η-型外延層200，然后，可以通過(guò)在η-型外延層200上的第二外延生長(zhǎng)來(lái)形成P型外延層300，且然后，可以通過(guò)在ρ型外延層300上的第三外延生長(zhǎng)來(lái)形成η+區(qū)400。
[0044]雖然在本發(fā)明的示例實(shí)施例中可以通過(guò)第三外延生長(zhǎng)來(lái)形成η+區(qū)400，但是η+區(qū)400可以通過(guò)向ρ型外延層300的一部分中注入離子來(lái)形成，而不進(jìn)行外延生長(zhǎng)。
[0045]如圖4所示，可以通過(guò)穿透η+區(qū)400和ρ型外延層300及通過(guò)蝕刻η_型外延層200的一部分來(lái)形成溝槽450。
[0046]如圖5所示，可以通過(guò)蝕刻溝槽450的兩側(cè)的一部分來(lái)形成多個(gè)突起455。突起455可以延伸到ρ型外延層300。就是說(shuō)，突起455可以形成在溝槽450的側(cè)面與ρ型外延層300之間的接觸區(qū)域。并且，位于溝槽450 —側(cè)上的突起455可以彼此間隔開(kāi)。
[0047]如圖6所示，柵極絕緣膜500可以形成于溝槽450內(nèi)，且柵電極600可以形成于柵極絕緣膜500上。氧化膜510可以形成于柵極絕緣膜500和柵電極600上?？梢晕g刻η+區(qū)400的一部分。
[0048]如圖1所示，源電極700可以形成于ρ型外延層300、η+區(qū)400、和氧化膜510上。漏電極800可以形成于η+型碳化硅基板100的第二表面上。
[0049]雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是實(shí)用的示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，應(yīng)理解本發(fā)明不限于公開(kāi)的實(shí)施例，相反，本發(fā)明旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等效布置。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: η+型碳化娃基板； 依次地設(shè)置在所述η+型碳化硅基板的第一表面上的η-型外延層、P型外延層、和η+區(qū)，; 溝槽，其穿透所述η+區(qū)和所述P型外延層，設(shè)置在所述η-型外延層上，且包括設(shè)置于所述溝槽兩側(cè)上的多個(gè)突起； 設(shè)置在所述溝槽內(nèi)的柵極絕緣膜； 設(shè)置在所述柵極絕緣膜上的柵電極； 設(shè)置在所述柵電極上的氧化膜； 設(shè)置在所述P型外延層、所述η+區(qū)、和所述氧化膜上的源電極；和置于所述η+型碳化硅基板的第二表面上的漏電極， 其中所述多個(gè)突起延伸到所述P型外延層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中位于所述溝槽的一側(cè)上的突起彼此間隔開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述多個(gè)突起被設(shè)置在所述溝槽的側(cè)面與所述P型外延層之間的接觸區(qū)域。
4.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括: 在η+型碳化硅基板的第一表面上依次形成η-型外延層、P型外延層、和η+區(qū)；通過(guò)穿透所述η+區(qū)和所述P型外延層并通過(guò)蝕刻所述η-型外延層的一部分，形成溝槽；和 通過(guò)蝕刻所述溝槽的兩側(cè),形成多個(gè)突起， 其中所述多個(gè)突起延伸到所述P型外延層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中位于所述溝槽的一側(cè)上的突起彼此間隔開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述多個(gè)突起被設(shè)置在所述溝槽的側(cè)面與所述P型外延層之間的接觸區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括: 在形成多個(gè)突起之后，在所述溝槽內(nèi)形成柵極絕緣膜； 在所述柵極絕緣膜上形成柵電極； 在所述柵極絕緣膜和所述柵電極上形成氧化膜；和 在所述P型外延層、所述η+區(qū)、和所述氧化膜上形成源電極，并在所述η+型碳化硅基板的第二表面上形成漏電極。
【文檔編號(hào)】H01L29/10GK103915497SQ201310593999
【公開(kāi)日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2013年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月28日
【發(fā)明者】李鐘錫, 洪坰國(guó), 千大煥, 鄭永均 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社