[发明专利]碳化硅半导体器件和用于制造碳化硅半导体器件的方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件，其具有用碳化硅形成的半导体本体（100），所述半导体本体具有源区（110）、电流分布区（137）和体区（120）。所述体区（120）沿着水平的第一方向（191）布置在所述源区（110）和所述电流分布区（137）之间并且与所述电流分布区（137）构成第一pn结（pn1）并且与所述源区（110）构成第二pn结（pn2）。栅极结构（150）从半导体本体（100）的第一表面（101）延伸到所述体区（120）中。在所述体区（120）和半导体本体（100）的与第一表面（101）相对的第二表面（102）之间构造有电荷补偿结构（180）。

技术领域

本申请涉及SiC（碳化硅）半导体器件，例如具有低导通电阻和高耐压强度的半导体开关。

背景技术

在碳化硅（SiC）中，击穿场强显著高于硅中的击穿场强，使得负载电流在半导体芯片的正面和背面之间流动的垂直SiC功率半导体器件可以比具有相同耐压强度的垂直硅器件明显更薄。 在具有垂直沟道的碳化硅半导体开关中，栅极结构的底部处的栅极电介质比硅半导体开关中的遭受更高的电压负荷，使得栅极电介质的击穿强度有时可以预先确定，通过漂移层的垂直范围可以将器件的耐压强度设定至多大的反向电压。

通常力求改善SiC器件的器件特性，如雪崩鲁棒性，击穿强度和导通电阻。

发明内容

本公开内容涉及一种半导体器件，其具有由碳化硅形成的半导体本体，该半导体本体具有源区，电流分布区和体区。体区沿水平的第一方向布置在源区和电流分布区之间并且与电流分布区构成第一pn结，并且与源区构成第二pn结。栅极结构从半导体本体的第一表面延伸到体区中。在体区和半导体本体的与第一表面相对的第二表面之间，半导体器件具有电荷补偿结构。

本公开内容还涉及一种用于制造半导体器件的方法。在碳化硅衬底的下衬底部分中，构造电荷补偿结构。在碳化硅衬底的在下衬底部分上构造的上衬底部分中，构造体区、电流分布区和源区，其中体区沿水平的第一方向构造在源区和电流分布区之间并且与电流分布区构成第一pn结，并且与源区构成第二pn结。构造栅极结构，该栅极结构从半导体衬底的主表面延伸到体区中，并且在体区中沿着与第一方向正交的第二方向来布置。

根据以下详细描述以及附图，所公开的主题的其他特征和优点对于本领域技术人员而言将变得显而易见。

附图说明

附图促成了对半导体器件和用于制造半导体器件的方法的实施例的更深入的理解，附图包括在本公开内容中并构成本公开内容的一部分。附图仅示出了实施例并与说明书一起用于解释实施例的原理。这里描述的半导体器件和这里描述的方法因此不受这些实施例的描述的限制。通过理解以下详细描述以及下面描述的实施例的组合得出其他实施例和预期优点，即使所述其他实施例和预期优点没有明确描述。附图中所示的元件和结构不一定彼此严格按比例示出。相同的附图标记表示相同或彼此相应的元件和结构。

图1A是根据一种实施方式的具有延伸到半导体本体中的栅极结构、横向晶体管沟道和经过电荷补偿结构的垂直电流流动的半导体器件的半导体本体的一部分的简化俯视图。

图1B是图1A的半导体本体的部分沿着线B-B的垂直横截面。

图2A是根据一种实施方式的具有栅极结构和横向晶体管沟道的半导体器件的一部分的示意性水平横截面。

图2B示出了图2A的放大片段。

图2C-2E示出了图2A的半导体器件的部分沿着线C-C，D-D和E-E的三个垂直横截面。

图3A-3B示出了根据一种实施方式的具有沟槽接触部的半导体器件的一部分的两个平行的垂直横截面。

图4A-4B示出了根据一种实施方式的半导体器件的一部分的两个平行的垂直横截面，该半导体器件具有在互补掺杂的第一和第二补偿区之间的轻掺杂区或半绝缘区。