制造半导体器件的方法
【技术领域】
[0001]本说明书中所公开的技术涉及一种使用宽带隙半导体作为材料来制造半导体器件的方法。
【背景技术】
[0002]诸如碳化硅和氮化镓的宽带隙半导体被认为是一种用于实现能够在高温下以低损耗方式稳定运行的半导体器件的材料。然而，使用宽带隙半导体作为材料的半导体器件具有的问题在于难以通过使用离子注入来引入高浓度的掺杂剂。因此，在公开号为2008-118011的日本专利申请和公开号为2010-258387的日本专利申请中，公开了用于通过晶体生长来形成P型基极层和η型源极层的技术。
【发明内容】
[0003]本申请的目的是提供一种使用宽带隙半导体作为材料来制造半导体器件的方法。
[0004]本申请中所公开的制造半导体器件的方法包括:
[0005]在半导体层中形成第一沟槽，其中，所述半导体层具有包括第一区域和第二区域的表面，并且所述第一沟槽形成于所述半导体层的所述表面的所述第一区域中；在形成第一沟槽后于所述半导体层的所述表面上生长第一导电类型的基极层的晶体；并且在所述基极层的表面上生长第二导电类型的源极层的晶体。所述半导体层的材料、所述基极层的材料和所述源极层的材料是宽带隙半导体。在该描述中，“所述半导体层的材料、所述基极层的材料和所述源极层的材料是宽带隙半导体”的表述包括用相同类型的宽带隙半导体作为材料的结构以及用不同类型的宽带隙半导体作为材料的构造。本说明书中所公开的制造方法具有的特征在于:在生长基极层的晶体和源极层的晶体之前，于所述半导体层的所述表面的所述第一区域中形成所述第一沟槽。通过形成所述第一沟槽，能够制造出使用宽带隙半导体作为材料的有用的半导体器件。
【附图说明】
[0006]图1示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0007]图2示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0008]图3示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0009]图4示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0010]图5示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0011]图6示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0012]图7示意性示出了根据第一实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0013]图8示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0014]图9示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0015]图10示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0016]图11示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0017]图12示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0018]图13示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0019]图14示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0020]图15示意性示出了根据第一实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0021]图16示意性示出了根据第二实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0022]图17示意性示出了根据第二实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0023]图18示意性示出了根据第二实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0024]图19示意性示出了根据第二实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0025]图20示出了用于阐释在根据第二实施例的半导体器件中简单地制造沟槽栅极的优势。
[0026]图21示意性示出了根据第二实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0027]图22示意性示出了根据第二实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0028]图23示意性示出了根据第二实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0029]图24示意性示出了根据第二实施例的修改的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0030]图25示意性示出了根据第三实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0031]图26示意性示出了根据第三实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0032]图27示意性示出了根据第三实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
[0033]图28示意性示出了根据第三实施例的半导体器件的一个制造工序中的主要部分的截面图。
【具体实施方式】
[0034]下面总结了本说明书中所公开的技术的一些优势。下面描述的问题具有独立的技术有用性。
[0035](特征I)本说明书中所公开的一种制造方法被用于制造使用宽带隙半导体作为半导体材料的半导体器件。该宽带隙半导体是带隙大于硅的带隙的半导体，并且例如是碳化硅、氮化镓和金刚石。例如，对于半导体器件而言，使用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT (绝缘栅极晶体管)。
[0036](特征2)本说明书中所公开的制造半导体器件的方法包括在半导体层中形成第一沟槽，该半导体层具有包括第一区域和第二区域的表面。第一沟槽形成于半导体层的表面的第一区域中。该方法进一步包括在半导体层的表面上生长第一导电类型的基极层的晶体的工序，以及在基极层的表面上生长第二导电类型的源极层的晶体的工序。在该描述中，“在另一组件上生长组件”的表述包括该组件直接形成在另一组件上的构造，并且还包括在另一组件上方形成该组件且又一组件介于它们之间的构造。相同的阐释应用于“保留存在于另一组件上的组件”的表述、“在另一组件上形成组件”的表述以及“存在于另一组件上的组件”的表述。可在生长基极层的晶体之前形成另一个层，并且可在基极层和源极层之间形成另一个层。除第一区域和第二区域之外，半导体层的表面可具有另一区域。例如，半导体层的表面可具有在与半导体器件的元件区域对应的位置处的第一区域和第二区域，并且具有在与半导体层的终端区域对应的位置处的其他区域。该基极层还被称作体层(bodylayer)。源极层还被称作发射极层。
[0037](特征3)本说明书中所公开的制造半导体器件的方法的一个实例可进一步包括:通过穿透存在于半导体层的表面的第二区域上的源极层和基极层的至少一部分来形成第二沟槽以露出半导体层的工序；以及在第二沟槽中形成绝缘沟槽栅极的工序。根据这种制造方法，由于半导体器件变为具有将深基极层布置在绝缘沟槽栅极周围的结构，因此可获得高电压半导体器件。
[0038](特征4)根据特征3的制造方法可进一步包括:在形成第二沟槽之前，在源极层的表面上形成掩膜层的工序；以及通过从掩膜层的表面蚀刻预定厚度，来选择性地保留存在于半导体层的表面的第一区域上的掩膜层的工序。在这种情况下，在形成第二沟槽的工序中，通过使用掩膜层作为掩膜来形成第二沟槽。根据这种制造方法，通过使用反映了第一沟槽的构造的沟槽来使掩膜层选择性地图案化。因此，根据这种制造方法，由于不需要用于图案化该掩膜层的光掩膜，因此能够低成本地制造半导体器件。
[0039](特征5)根据特征3或4的制造方法可进一步包括:通过蚀刻存在于半导体层的第一区域上的源极层的至少一部分而露出基极层的工序；以及形成与露出的基极层接触的源极电极的工序。
[0040](特征6)本说明书所公开的制造半导体器件的方法的一个实例可进一步包括:通过穿透存在于半导体层的表面的第一区域上的源极层和基极层的至少一部分来形成第三沟槽以露出半导体层的工序；以及在第三沟槽中形成绝缘沟槽栅极的工序。
[0041 ](特征7)在根据特征6的制造方法中，在形成第三沟槽的工序中，第三沟槽可形成为保留存在于第三沟槽的侧表面上的沿着深度方向延伸的源极层。根据这种制造方法，由于源极层形成为达到沿着绝缘沟槽栅极的侧表面的深处位置，因此可在形成绝缘沟槽栅极的同时抑制沟槽栅极电极的蚀刻量的变化带来的影响。
[0042](特征8)在根据特征6的制造方法中，在形成第三沟槽的工序中，第三沟槽可形成为不保留存在于第三沟槽的侧表面上的沿着深度方向延伸的源极层。根据这种制造方法，由于源极层形成为达到沿着绝缘沟槽栅极的侧表面的深处位置，因此能够抑制闭锁(latchup) ο
[00