[发明专利]碳化硅器件、半导体器件及用于形成它们的方法

权利要求书

1.一种碳化硅器件（100，200，300，400），包括：

碳化硅衬底，包括晶体管单元的体区（110）和源区（120）；和

晶体管单元的碳化钛栅电极（130）。

2.根据权利要求1所述的碳化硅器件，其中碳化钛栅电极（130）定位在栅沟槽中，其中栅沟槽从碳化硅衬底的表面延伸到碳化硅衬底中。

3.根据权利要求2所述的碳化硅器件，包括定位在栅沟槽中或接触沟槽中的碳化钛接触电极（370，430），其中碳化钛接触电极（430）电气连接到晶体管单元的源区（120）。

4.根据权利要求2或3所述的碳化硅器件，其中在碳化硅衬底的表面处测量的栅沟槽的宽度至多为1.5μm。

5.根据前述权利要求中一项所述的碳化硅器件，其中，晶体管单元是垂直晶体管单元，其被配置为在碳化硅衬底的前侧和碳化硅衬底的后侧之间传导电流。

6.根据前述权利要求中一项所述的碳化硅器件，其中栅绝缘层定位在碳化钛栅电极（130）和碳化硅衬底之间，其中碳化钛栅电极（130）至少包括邻近栅绝缘层的碳化钛层，其中所述碳化钛层具有至少50 nm的厚度。

7.根据前述权利要求中一项所述的碳化硅器件，包括多个条带状栅沟槽，其中碳化钛栅电极（130）定位在所述多个条带状栅沟槽中的每个条带状栅沟槽中。

8.根据权利要求7所述的碳化硅器件，其中碳化钛栅电极（130）仅在碳化钛栅电极（130）的端区处连接到栅金属化结构，其中碳化钛栅电极（130）的端区从碳化钛栅电极（130）的相应横向端部在相应碳化钛栅电极（130）长度的至多10%上延伸。

9.根据前述权利要求中一项所述的碳化硅器件，其中晶体管单元具有多于300V的击穿电压。

10.一种半导体器件（500，600，700），包括：

半导体衬底，包括晶体管单元的体区（110）和源区（120）；和

晶体管单元的碳化钛场电极（530），其中碳化钛场电极（530）连接或可连接到参考电压金属化结构，使得独立于晶体管单元的栅电压的参考电压可提供给碳化钛场电极（530）。

11.根据权利要求10所述的半导体器件，其中碳化钛场电极（530）定位在沟槽中，其中沟槽从半导体衬底的表面延伸到半导体衬底中。

12.根据权利要求11所述的半导体器件，包括定位在沟槽中的晶体管单元的碳化钛栅电极（620）。

13.根据权利要求10、11或12所述的半导体器件，其中晶体管单元具有多于100V的击穿电压。

14.一种用于形成碳化硅器件的方法（800），所述方法包括：

在碳化硅衬底中形成（810）晶体管单元的体区；

在碳化硅衬底中形成（820）晶体管单元的源区；以及

形成（830）晶体管单元的碳化钛栅电极。

15.根据权利要求14所述的方法，包括形成从碳化硅衬底的表面延伸到碳化硅衬底中的栅沟槽，其中碳化钛栅电极形成在栅沟槽中。

16.根据权利要求14或15所述的方法，其中碳化钛栅电极的形成（830）包括：

形成碳层；

在碳层上形成钛层和氧化钛层中的至少一个；以及

在形成钛层之后退火，以获得碳化钛栅电极。

17.根据权利要求16所述的方法，其中碳化钛栅电极的形成（830）包括在退火之前对钛层进行氧化。