成，而不是在η+型源区域4之前形成。
[0080]在上述实施例中，栅极9的局部表面被氧化，使得栅极9的部分功能为掩蔽氧化膜9a。可替换地，栅极9的表面可以直接接触层间绝缘膜12而无需掩蔽氧化膜9a。
[0081]在上述实施例中，功能为栅绝缘膜的栅氧化膜8由热氧化形成。可替换地，绝缘膜可以由任何其他处理，诸如CVD，形成。
[0082]在上述实施例中，形成第二导电类型的杂质层，即ρ型RESURF层15和ρ型保护环层16。但是，在本发明中可以形成它们中的至少一个。
[0083]在上述实施例中，作为例子已经描述的是η通道类型M0SFET，其中第一导电类型是η型，第二导电类型是ρ型。可替换地，本发明能够应用至相应部件的导电类型被反转的P通道类型M0SFET。在上文的描述中，已经描述了沟槽栅结构的MOSFET作为例子。本发明还能够应用至具有相同沟槽栅结构的绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在IGBT中，仅上述实施例中的η+型衬底I的导电类型从η型变化至ρ型，其他结构和制造处理类似于上述实施例。
【主权项】
1.一种碳化硅半导体装置，其特征在于，包括: 金属氧化物半导体场效应晶体管，其包括 包括碳化硅的第一或者第二导电类型的衬底， 包括碳化硅的第一导电类型的漂移层，所述漂移层布置在所述衬底上并且具有的杂质浓度低于所述衬底的杂质浓度， 包括碳化硅的第二导电类型的基极区域，所述基极区域布置在元胞区域中的所述漂移层上， 包括碳化硅的第一导电类型的源区域，所述源区域布置在所述基极区域上并且具有的杂质浓度高于所述漂移层的所述杂质浓度， 多个沟槽，每个所述沟槽在纵向方向上延伸并且深于所述源区域和所述基极区域以达到所述漂移层，所述源区域和所述基极区域布置在所述沟槽的两侧， 第二导电类型的深层，所述深层布置在两个相邻沟槽之间的所述基极区域下方的所述漂移层的表面部分中，所述深层的底部布置在每个所述沟槽的底部的下方， 栅绝缘膜，其布置在每个所述沟槽的表面上， 栅极，其布置在每个所述沟槽中的所述栅绝缘膜上， 层间绝缘膜，其覆盖所述栅极和所述栅绝缘膜，所述层间绝缘膜具有接触孔， 源极，其通过所述接触孔电连接至所述源区域和所述基极区域，以及 漏极，其布置在所述衬底的背侧上；以及 周边高击穿电压结构，其在凹台式结构的底部包括第二导电类型杂质层，所述凹台式结构布置在围绕所述元胞区域的周边区域上，所述台式结构深于所述源区域和所述基极区域以达到所述漂移层，其中， 所述源区域具有第一凹部， 每个所述沟槽从所述第一凹部的底部延伸，所述栅绝缘膜具有顺着所述第一凹部的形状的延伸部，以及 所述栅极的顶表面齐平于或者低于所述延伸部的顶表面。2.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置，其特征在于，掩蔽氧化膜由氧化所述栅极形成，并且所述栅极的所述掩蔽氧化膜的顶表面齐平于或者低于所述延伸部的所述顶表面。3.根据权利要求1所述的碳化硅半导体装置，其特征在于，所述金属氧化物半导体场效应晶体管是反转类型金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，通过控制对栅极的施加电压使反转通道区域形成在所述基极区域至所述沟槽的边界区中，使得电流通过所述源区域和所述漂移区域在所述源极和所述漏极之间流动。4.一种碳化硅半导体装置，其特征在于，包括: 金属氧化物半导体场效应晶体管，其包括 包括碳化硅的第一或者第二导电类型的衬底， 包括碳化硅的第一导电类型的漂移层，所述漂移层布置在所述衬底上并且具有的杂质浓度低于所述衬底的杂质浓度， 包括碳化硅的第二导电类型的基极区域，所述基极区域布置在元胞区域中的所述漂移层上， 包括碳化硅的第一导电类型的源区域，所述源区域布置在所述基极区域上并且具有的杂质浓度高于所述漂移层的所述杂质浓度， 多个沟槽，每个所述沟槽在纵向方向上延伸并且深于所述源区域和所述基极区域以达到所述漂移层，所述源区域和所述基极区域布置在所述沟槽的两侧， 第二导电类型的深层，所述深层布置在两个相邻沟槽之间的所述基极区域下方的所述漂移层的表面部分中，所述深层的底部布置在每个所述沟槽的底部的下方， 栅绝缘膜，其布置在每个所述沟槽的表面上， 栅极，其布置在每个所述沟槽中的所述栅绝缘膜上， 层间绝缘膜，其覆盖所述栅极和所述栅绝缘膜，所述层间绝缘膜具有接触孔， 源极，其通过所述接触孔电连接至所述源区域和所述基极区域，以及 漏极，其布置在所述衬底的背侧上；以及 周边高击穿电压结构，其包括围绕所述元胞区域的第二导电类型杂质层，所述第二导电类型杂质层位于凹台式结构的底部，所述凹台式结构布置在围绕所述元胞区域的周边区域上，所述台式结构深于所述源区域和所述基极区域以达到所述漂移层，其中， 所述源区域具有第一凹部， 每个所述沟槽从所述第一凹部的底部延伸，所述栅绝缘膜具有顺着所述第一凹部的形状的延伸部，以及 所述栅极的顶表面齐平于或者低于所述栅绝缘膜的所述延伸部的顶表面。5.根据权利要求4所述的碳化硅半导体装置，其特征在于，掩蔽氧化膜由氧化所述栅极的所述顶表面形成，并且所述栅极的所述掩蔽氧化膜的顶表面齐平于或者低于所述栅绝缘膜的所述延伸部的所述顶表面。6.根据权利要求4所述的碳化硅半导体装置，其特征在于，所述金属氧化物半导体场效应晶体管是反转类型金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，通过控制对栅极的施加电压使反转通道区域形成在所述基极区域至所述沟槽的边界区中，使得电流通过所述源区域和所述漂移区域在所述源极和所述漏极之间流动。7.一种用于制造碳化硅半导体装置的方法，其特征在于，包括: (a)在包括碳化硅的第一或者第二导电类型的衬底上形成包括碳化硅的第一导电类型的漂移层，所述漂移层具有的杂质浓度低于所述衬底的杂质浓度； (b)在元胞区域中的所述漂移层的表面部分上形成第二导电类型的深层，以及在围绕所述元胞区域的周边区域中形成围绕所述元胞区域的第二导电类型杂质层； (c)在所述深层、所述第二导电类型杂质层和所述漂移层上形成包括碳化硅的第二导电类型的基极区域； (d)在所述基极区域中形成第一凹部，在所述基极区域和所述第一凹部上形成包括碳化硅的第一导电类型杂质层，然后除了所述第一凹部上的部分之外移除所述第一导电类型杂质层以便在所述第一凹部上留下源区域以及在所述源区域的表面上留下第二凹部，所述第一导电类型杂质层具有的杂质浓度高于所述漂移层的所述杂质浓度； (e)形成沟槽，所述沟槽从所述源区域中的所述第二凹部的底表面延伸通过所述基极区域到所述漂移层，并且具有的纵向方向沿着所述深层的延伸方向，使得所述沟槽浅于所述深层，同时，通过在所述周边区域中移除所述基极区域以暴露所述漂移层形成凹台式结构，使得具有所述第二导电类型杂质层的周边高击穿电压结构布置在所述凹台式结构的底部； (f)形成栅绝缘膜，所述栅绝缘膜在包括所述第二凹部的表面的所述沟槽中具有顺着所述第二凹部的形状的延伸部； (g)在所述沟槽中的所述栅绝缘膜上形成栅极； (h)形成层间绝缘膜，其覆盖所述栅极和所述栅绝缘膜； (i)在所述层间绝缘膜中形成接触孔，并且源极通过所述接触孔电连接至所述源区域和所述基极区域；以及 U)在所述衬底的背侧上形成漏极。8.根据权利要求7所述的用于制造碳化硅半导体装置的方法，其特征在于，在步骤(g)，所述栅极形成为使得所述延伸部的底表面齐平于所述栅极的顶表面。9.根据权利要求8所述的用于制造碳化硅半导体装置的方法，其特征在于，步骤(g)包括氧化所述栅极的所述顶表面以形成掩蔽氧化膜，使得所述栅极的所述掩蔽氧化膜的顶表面齐平于或者低于所述延伸部的所述底表面。10.根据权利要求7所述的用于制造碳化硅半导体装置的方法，其特征在于，在步骤(g)，所述栅极形成为使得所述栅极的顶表面齐平于或者低于所述栅绝缘膜的所述延伸部的顶表面。11.根据权利要求10所述的用于制造碳化硅半导体装置的方法，其特征在于，步骤(g)包括氧化所述栅极的所述顶表面以形成掩蔽氧化膜，使得所述栅极的所述掩蔽氧化膜的顶表面齐平于或者低于所述栅绝缘膜的所述延伸部的所述顶表面。
【专利摘要】碳化硅半导体装置包括金属氧化物半导体场效应晶体管以及周边高击穿电压结构。源区域具有第一凹部。沟槽从第一凹部的底部延伸。栅绝缘膜具有延伸部，延伸部的形状顺着第一凹部的形状。栅极的表面定位成齐平于或者低于延伸部的上表面。
【IPC分类】H01L29/739, H01L29/78, H01L21/331, H01L21/336
【公开号】CN105590962
【申请号】CN201510717810
【发明人】松木英夫, 榊原纯, 青井佐智子, 渡辺行彦, 小野木淳士
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年10月29日
【公告号】DE102015118698A1, US20160133741