[发明专利]用于宽带隙半导体功率器件的原位掺杂的半导体栅电极的系统和方法

权利要求书

1.一种宽带隙半导体功率器件，其包括：

宽带隙半导体衬底层；

设置在所述宽带隙半导体衬底层上的外延半导体层；

直接设置在所述外延半导体层的一部分上的栅极介电层；以及

直接设置在所述栅极介电层上的栅电极，其中，所述栅电极包括直接设置在所述栅电极的半导体层上的含金属层，所述含金属层包括或由金属硅化物组成，并且其中，所述栅电极在邻近所述外延半导体层的部分处的掺杂剂浓度低于在邻近所述含金属层的部分处的掺杂剂浓度。

2.根据权利要求1所述的宽带隙半导体功率器件，其中，最靠近所述栅极介电层设置的半导体层的一部分的掺杂浓度小于或等于所述栅电极的半导体层的其它区域的掺杂浓度。

3.根据权利要求1所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述栅电极包括多晶硅。

4.根据权利要求3所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述栅电极包括低压化学汽相沉积(LPCVD)多晶硅。

5.根据权利要求1所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述宽带隙半导体衬底层和所述外延半导体层包括碳化硅。

6.根据权利要求1所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述栅电极的含金属层包括二硅化钽(TaSi₂)层。

7.根据权利要求1所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述栅电极的薄层电阻小于每平方厘米4.2欧姆(ohms/cm²)。

8.根据权利要求7所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述栅电极的薄层电阻小于4ohms/cm²。

9.根据权利要求8所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述栅电极的薄层电阻在3.6ohms/cm²和3.8ohms/cm²之间。

10.根据权利要求1所述的宽带隙半导体功率器件，其中，所述外延半导体层包括源极区和阱区，并且其中，所述宽带隙半导体功率器件包括直接设置在所述外延半导体层的源极区的部分和阱区的部分上的硅化镍(NiSi)层。

11.一种制作宽带隙功率器件的栅电极的方法，所述方法包括：直接在设置在所述宽带隙功率器件的外延层的表面处的栅极介电层上形成半导体层，同时使用原位掺杂在所述半导体层中设置多个掺杂剂原子；

直接在所述半导体层上形成含金属层，所述含金属层包括或由金属硅化物组成；

去除所述半导体层和所述含金属层两者的部分以由所述半导体层和所述含金属层的剩余部分形成栅电极，其中所述栅电极在邻近所述外延层的部分处的掺杂剂浓度低于在邻近所述含金属层的部分处的掺杂剂浓度；以及

随后对所述栅电极的半导体层进行退火，以激活设置在所述栅电极的半导体层中的多个掺杂剂原子，其中，对所述栅电极的半导体层进行退火包括在所述宽带隙功率器件的外延层的表面中设置的源极区的部分和阱区的部分上直接形成欧姆接触的同时，激活所述半导体层的多个掺杂剂原子。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述宽带隙功率器件是碳化硅(SiC)宽带隙功率器件，其中，所述半导体层是多晶硅半导体层，并且其中，所述含金属层是二硅化钽(TaSi₂)层。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，去除包括在不去除所述栅极介电层的大部分情况下选择性蚀刻所述半导体层和所述含金属层的特定部分。

14.根据权利要求11所述的方法，包括在去除所述栅电极的半导体层和含金属层的特定部分之后，改良所述栅极介电层的至少一部分。