碳化硅半导体器件的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种碳化娃半导体器件，尤其设及一种具有漂移区的碳化娃半导体器 件。
【背景技术】
[0002] 关于作为普遍的功率半导体器件的Si(娃）MOS阳T(金属氧化物半导体场效应晶 体管），击穿电压的主要确定因素是，充当击穿电压保持区的漂移层能耐受的电场强度的上 限。在馈送约〇.3MV/cm或更大的电场的部分处，由Si形成的运种漂移层会损坏。因此，在 MOSFET的整个漂移层中，必须将电场强度抑制为小于预定值。抑制的最简单的方法是减少 漂移层的杂质浓度。然而，用运种方法，会使MOSFET的导通电阻不利地变大。换句话说，在 导通电阻和击穿电压之间存在权衡关系。
[0003] 日本专利特开No. 9-191109描述了在考虑由Si的特性值产生的理论限制时在常 规SiMOSFET中的导通电阻和击穿电压之间的运种权衡关系。为了克服运种权衡关系，公开 了在漏电极上设置的n型衬底上布置的n基层中增加下P型掩埋层和上P型掩埋层。通过 下P型掩埋层和上P型掩埋层，将n基层分成每个具有相同厚度的下段、中段和上段。根据 该专利公开描述的一个实施例，当施加的电压达到200V时，穿通现象首先出现在上段中。 而且，当施加的电压达到400V时，穿通现象出现在中段中。此外，当施加的电压达到600V 时，穿通现象出现在下段中。穿通现象出现的每段都保持相等的电压，且每段的最大电场强 度保持为等于或小于限制的电场强度。
[0004] 引用列表 阳00引专利文献
[0006] PTD1 :日本专利特开No. 9-191109
【发明内容】
[0007] 技术问题
[0008] 为了进一步改善上述权衡关系，近年来，对使用SiC(碳化娃）代替Si进行了积极 地讨论。与Si不同，SiC是一种能充分耐受不小于0. 4MV/cm的电场强度的材料。
[0009] 在施加运种高电场下所产生的问题是，由在MOSFET结构中的特定位置处集中的 电场所引起的击穿。例如，在沟槽型MOSFET的情况下，击穿电压的主要确定因素是栅极绝 缘膜的击穿现象。由于栅极绝缘膜中的集中的电场，所W击穿现象出现在沟槽的底部部分， 尤其是，其角部分。因此，Si半导体器件中的击穿电压的确定因素和SiC半导体器件中的 击穿电压的确定因素彼此不同。因此，如果将假设使用Si的上述专利公开的技术，简单地 应用于改善SiC半导体器件的击穿电压，则不能通过充分使用SiC物理特性的优势改善击 穿电压。
[0010] 为了解决上述问题，提出本发明，本发明的目的在于提供一种具有高击穿电压和 低导通电阻的碳化娃半导体器件。 W11] 问题的解决方案
[0012] 本发明的碳化娃半导体器件包括第一电极、第一漂移层、缓和区、第二漂移层、体 区、源区、第二电极、栅极绝缘膜和栅电极。第一漂移层具有面向第一电极并电连接到第一 电极的第一表面，和与第一表面相反的第二表面。第一漂移层具有第一导电类型，并具有杂 质浓度Na。缓和区设置在第一漂移层的第二表面的一部分中，并且具有距第一表面的距离 La。缓和区具有第二导电类型。第二漂移层具有与第二表面相接触的第=表面，和与第= 表面相反的第四表面。第二漂移层具有第一导电类型。第一漂移层和第二漂移层形成漂移 区，在漂移区中掩埋有缓和区。第二漂移层具有杂质浓度啡，满足啡>Na。体区设置在第 二漂移层的第四表面上。体区具有第二导电类型。源区设置在体区上，并且通过体区与漂 移区分开。源区具有第一导电类型。第二电极被电连接到源区。栅极绝缘膜包括在体区上 的使源区和第二漂移层相互连接的部分。栅电极设置在栅极绝缘膜上。
[0013] 发明的有利效果
[0014] 根据本发明，得到具有高击穿电压和低导通电阻的碳化娃半导体器件。
【附图说明】
[0015] 图1是示意性示出本发明的第一实施例的碳化娃半导体器件的配置的部分横截 面图。
[0016] 图2是示意性示出图1的碳化娃半导体器件中设置的碳化娃层的形状的部分透视 图。
[0017] 图3是示意性示出图1的碳化娃半导体器件中设置的碳化娃层的形状的部分顶视 图。
[0018] 图4是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第一步骤的部分横截面 图。
[0019] 图5是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第二步骤的部分横截面 图。
[0020] 图6是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第S步骤的部分横截面 图。
[0021] 图7是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第四步骤的部分横截面 图。
[0022] 图8是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第五步骤的部分横截面 图。
[0023] 图9是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第六步骤的部分横截面 图。
[0024] 图10是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第屯步骤的部分横截 面图。
[0025] 图11是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第八步骤的部分横截 面图。
[00%]图12是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第九步骤的部分横截 面图。
[0027] 图13是示意性示出制造图I的碳化娃半导体器件的方法的第十步骤的部分横截 面图。
[0028] 图14是示意性示出制造图1的碳化娃半导体器件的方法的第十一步骤的部分横 截面图。
[0029] 图15是示意性示出在碳化娃半导体器件中设置的碳化娃层表面的精细结构的部 分横截面图。
[0030] 图16示出多型体4H的六边形晶体的（000-1)面的晶体结构。
[0031] 图17示出沿图16的线XVII-XVII得到的（11-20)面的晶体结构。
[0032] 图18示出在表面附近的（11-20)面内的图15的组合面的晶体结构。
[0033] 图19示出从（01-10)面观察时的图15的组合面。
[0034] 图20是示出在执行热蚀刻和不执行热蚀刻的两种情况下，沟道迁移率与宏观观 察时沟道表面和（000-1)面之间的角之间的示例性关系的图。
[0035] 图21是示出沟道迁移率和沟道方向与<0-11-2〉方向之间的角之间的示例性关系 的图。
[0036] 图22示出图15的变形。
[0037] 图23是示意性示出本发明第二实施例的碳化娃半导体器件的配置的部分横截面 图。 阳03引 图24是示出在距离La为3Jim、距离LA为5Jim、距离LA为10ymW及LA为15Jim 的各种情况下，下漂移层的杂质浓度Na和击穿电压之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0039] 下面基于各图描述本发明的实施例。应该注意的是，在下面提到的图中，给相同或 相应部分指定相同的参考符号，且不再重复描述。关于本说明书中的晶体学标示，单个取向 用□表示，集合取向用 <〉表示，单个面用0表示，集合面用{}表示。另外，负晶体指数通 常用数字上方加(条）表示，但在本说明书中用数字前方加负号表示。 W40] 首先，下列项a)至（Vii)提供了实施例的要点。
[0041] (i)碳化娃半导体器件20U202中的每一个都包括第一电极98、第一漂移层81曰、 缓和区71、第二漂移层81b、体区82、源区83、第二电极94、栅极绝缘膜91和栅电极92。第 一漂移层81a具有面向第一电极98并电连接到第一电极98的第一表面P1，和与第一表面 Pl相反的第二表面P2。第一漂移层81a具有第一导电类型，并具有杂质浓度Na。缓和区71 设置在第一漂移层81a的第二表面P2的一部分中，并且具有距第一表面Pl的距离La。缓 和区71具有第二导电类型。第二漂移层8化具有与第二表面P2相接触的第=表面P3,和 与第S表面P3相反的第四表面P4。第二漂移层8化具有第一导电类型。第一漂移层81a 和第二漂移层8化形成漂移区81，在漂移区81中掩埋有缓和区71。第二漂移层8化具有 杂质浓度Ne,满足啡>NA。体区82设置在第二漂移层8化的第四表面P4上。体区具有第 二导电类型。源区83设置在体区82上，并通过体区82与漂移区分开。源区83具有第一 导电类型。第二电极94电连接到源区83。栅极绝缘膜91包括在体区82上的使源区83和 第二漂移层8化相互连接的部分。栅电极92设置在栅极绝缘膜91上。
[0042] 根据碳化娃半导体器件20U202中的每一个，满足Ne>N,。因此，当在第一电极 98和第二电极94之间施加电压时，与耗尽层从体区82向第二漂移层8化延伸相比，耗尽层 更易于从缓和区71延伸到第一漂移层81a。因此，施加电压的很大比例由第一漂移层81a 保持。因此，在第二漂移层8化中可W抑制电场强度。碳化娃半导体器件的击穿很可能会 产生在第二漂移层中或第二漂移层上设置的结构中。因此，通过抑制如上所述的第二漂移 层8化中的电场强度，能够增加碳化娃半导体器件20U202中的每一个的击穿电压。
[0043] 而且，第二漂移层8化的杂质浓度比满足Nb《Na的情况下的杂质浓度高，W致能 将第二漂移层8化的电阻制作得低。运会导致每个碳化娃半导体器件20U202的导通电阻 小。
[0044] 如上所述，得到具有高击穿电压和低导通电阻的碳化娃半导体器件20U202中的 每一个。 W45] (U)第；表面P3可W具有距第四表面P4的距离Le,并可W满足LA>Le。
[0046] 运样，能够更多地增加由第一漂移层保持的电压的比率。因此，能够更多地增加击 穿电压。
[0047] (iii)在上述项（ii)中，可满足La> 2 ?Lb。
[0048] 运样，能够进一步增加由第一漂移层81a保持的电压比率。因此，能够进一步增加 击穿电压。
[0049] (iv)可满足La> 5ym。
[0050] 因此，在缓和区71和第一表面Pl之间，能够形成最大长度为5ym的耗尽层。换 句话说，在缓和区71和第一表面Pl之间，能够更确保形成具有足够长度的耗尽层。因此，