[发明专利]碳化硅半导体器件及其制造方法

权利要求书

1.一种碳化硅半导体器件，所述碳化硅半导体器件具有元件部和终端部，所述元件部设置有半导体元件，所述终端部围绕所述元件部，所述碳化硅半导体器件包括：

碳化硅衬底，所述碳化硅衬底由具有六方单晶结构的碳化硅制成，所述碳化硅衬底具有第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面，所述第一主表面具有平坦表面和侧壁表面，所述平坦表面位于所述元件部中，所述侧壁表面位于所述终端部中，所述侧壁表面围绕所述平坦表面，所述侧壁表面相对于所述平坦表面倾斜以便接近所述第二主表面，所述碳化硅衬底包括第一杂质区、第二杂质区和第三杂质区，所述第一杂质区具有第一导电类型，所述第二杂质区设置在所述第一杂质区上并且具有第二导电类型，所述第三杂质区设置在所述第二杂质区上并且通过所述第二杂质区与所述第一杂质区分离，所述第一杂质区至所述第三杂质区中的每一个具有位于所述平坦表面上的部分；

栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜在所述第一主表面的所述平坦表面上将所述第一杂质区和所述第三杂质区彼此连接；

栅电极，所述栅电极设置在所述栅极绝缘膜上；

第一主电极，所述第一主电极在所述第一主表面的所述平坦表面上与所述第三杂质区接触；

第二主电极，所述第二主电极设置在所述第二主表面上；以及

侧壁绝缘膜，所述侧壁绝缘膜覆盖所述第一主表面的所述侧壁表面，所述侧壁表面相对于{000-1}面倾斜不小于50°且不大于80°。

2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体器件，其中，所述碳化硅衬底的所述第一主表面的所述侧壁表面包括具有{0-33-8}的面取向的第一面。

3.根据权利要求2所述的碳化硅半导体器件，其中，所述碳化硅衬底的所述第一主表面的所述侧壁表面微观地包括所述第一面，并且所述侧壁表面微观地进一步包括具有{0-11-1}的面取向的第二面。

4.根据权利要求3所述的碳化硅半导体器件，其中，所述碳化硅衬底的所述第一主表面的所述侧壁表面的所述第一面和所述第二面形成具有{0-11-2}的面取向的组合面。

5.一种碳化硅半导体器件，所述碳化硅半导体器件具有元件部和终端部，所述元件部设置有半导体元件，所述终端部围绕所述元件部，所述碳化硅半导体器件包括：

碳化硅衬底，所述碳化硅衬底由具有六方单晶结构的碳化硅制成，所述碳化硅衬底具有第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面，所述第一主表面具有平坦表面和侧壁表面，所述平坦表面位于所述元件部中，所述侧壁表面位于所述终端部中，所述侧壁表面围绕所述平坦表面，所述侧壁表面相对于所述平坦表面倾斜以便接近所述第二主表面，所述碳化硅衬底包括第一杂质区、第二杂质区和第三杂质区，所述第一杂质区具有第一导电类型，所述第二杂质区设置在所述第一杂质区上并且具有第二导电类型，所述第三杂质区设置在所述第二杂质区上并且通过所述第二杂质区与所述第一杂质区分离，所述第一杂质区至所述第三杂质区中的每一个具有位于所述平坦表面上的部分；

栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜在所述第一主表面的所述平坦表面上将所述第一杂质区和所述第三杂质区彼此连接；

栅电极，所述栅电极设置在所述栅极绝缘膜上；

第一主电极，所述第一主电极在所述第一主表面的所述平坦表面上与所述第三杂质区接触；

第二主电极，所述第二主电极设置在所述第二主表面上；以及

侧壁绝缘膜，所述侧壁绝缘膜覆盖所述第一主表面的所述侧壁表面，所述侧壁表面当宏观地看时具有{0-33-8}、{0-11-2}、{0-11-4}和{0-11-1}的面取向中的一种。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的碳化硅半导体器件，其中，在所述碳化硅衬底的所述第一主表面的所述侧壁表面处设置侧壁杂质区，所述侧壁杂质区具有所述第二导电类型并且连接到所述第三杂质区。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的碳化硅半导体器件，其中，所述碳化硅衬底的所述第一主表面在所述终端部中具有围绕所述侧壁表面的底表面，并且与所述侧壁表面相对于所述平坦表面的倾斜相比，所述底表面相对于所述平坦表面具有较小的倾斜。

8.根据权利要求7所述的碳化硅半导体器件，其中，在所述碳化硅衬底的所述第一主表面的所述底表面处设置保护环区，所述保护环区具有所述第二导电类型，所述保护环区与所述侧壁表面分离，所述保护环区围绕所述侧壁表面。

9.一种制造碳化硅半导体器件的方法，所述碳化硅半导体器件具有元件部和终端部，所述元件部设置有半导体元件，所述终端部围绕所述元件部，所述方法包括以下步骤：

制备碳化硅衬底，所述碳化硅衬底由具有六方单晶结构的碳化硅制成，所述碳化硅衬底具有第一主表面和与所述第一主表面相反的第二主表面，所述第一主表面具有平坦表面和侧壁表面，所述平坦表面位于所述元件部中，所述侧壁表面位于所述终端部中，所述侧壁表面围绕所述平坦表面，所述侧壁表面相对于所述平坦表面倾斜以便接近所述第二主表面，所述碳化硅衬底包括第一杂质区、第二杂质区和第三杂质区，所述第一杂质区具有第一导电类型，所述第二杂质区设置在所述第一杂质区上并且具有第二导电类型，所述第三杂质区设置在所述第二杂质区上并且通过所述第二杂质区与所述第一杂质区分离，所述第一杂质区至所述第三杂质区中的每一个具有位于所述平坦表面上的部分，制备所述碳化硅衬底的步骤包括通过以蚀刻去除所述碳化硅衬底的所述第一主表面的一部分来形成所述侧壁表面的步骤，所述蚀刻通过在将所述碳化硅衬底的所述第一主表面的一部分暴露于包含卤素的气体的同时加热所述碳化硅衬底来进行；

形成栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜在所述第一主表面的所述平坦表面上将所述第一杂质区和所述第三杂质区彼此连接；

形成侧壁绝缘膜，所述侧壁绝缘膜覆盖所述第一主表面的所述侧壁表面；

在所述栅极绝缘膜上形成栅电极；

形成第一主电极，所述第一主电极在所述第一主表面的所述平坦表面上与所述第三杂质区接触；以及

在所述第二主表面上形成第二主电极。