半导体器件制造技术

半导体器件(1)包括衬底(10)、栅极绝缘膜(20)、以及栅电极(30)。衬底(10)包括化合物半导体，并且具有凹部(17)，当在厚度方向中的横截面看时，该凹部(17)在一个主表面(10A)处开口并且具有侧壁表面(17A)。栅极绝缘膜被设置为以便接触侧壁表面(17A)的顶部。栅电极(30)被设置为以便接触栅极绝缘膜(20)的顶部。衬底(10)包括：第一导电类型的源极区(15)，其被设置为在侧壁表面(17A)处被暴露；和第二导电类型的体区(14)，其被设置为当在源极区(15)看时与一个主表面相反，与源极区(15)接触，并且被暴露在侧壁表面(17A)上。当在平面图中看时，凹部(17A)具有封闭的形状，并且当在凹部(17)中的任意方向中看时，侧壁表面(17A)在各个方向提供向外突出的形状。结果，能够提供允许提高耐压的半导体器件(1)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体器件
本专利技术涉及一种半导体器件，更加具体地，涉及一种允许提高击穿电压的半导体器件。
技术介绍
近年来，为了实现半导体器件中的高击穿电压、低损耗等等，已经开始采用碳化硅作为用于半导体器件的材料。碳化硅是具有比在传统上已经被广泛地用作用于半导体器件的材料的硅的带隙大的带隙的宽带隙半导体。因此，通过采用碳化硅作为用于半导体器件的材料，半导体器件能够具有高的击穿电压、被减少的导通电阻等等。采用碳化硅作为其材料的示例性的半导体器件是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等等。MOSFET是根据预定的阈值电压控制沟道区中存在/不存在反型层以便传导和中断电流的半导体器件。例如，日本专利特开No.2005-328013(专利文献1)描述其中沿着沟槽壁表面形成沟道区的沟槽栅极型MOSFET。引用列表专利文献PTL1：日本专利特开No.2005-328013
技术实现思路
技术问题然而，通过在日本专利特开No.2005-328013中描述的MOSFET，难以确保足够的击穿电压。鉴于前述问题，已经提出本专利技术，并且其目的是为了提供允许提高的击穿电压的半导体器件。问题的解决方案专利技术人已经坚持不懈地研究在沟槽栅极型MOSFET中的台面的形状和电场强度之间的关系。台面包括n型的源极区、p型的体区、以及n型的漂移区。结果，专利技术人已经获得下述知识并且到达本专利技术。具体地，电场被集中在台面的两个相邻的侧表面(换言之，在构成栅极沟槽的侧壁表面中的两个相邻的侧壁表面)之间的边界部分处的p型的体区和n型的漂移区之间的结合部分的附近。特别地，当台面的两个侧表面形成小于180°的角时，在两个相邻的侧表面之间的边界部分处的电场强度变成比台面的侧表面内的电场强度高。因此，根据本专利技术的半导体器件包括衬底、栅极绝缘膜、以及栅电极。衬底由化合物半导体制成并且具有凹部，当在沿着厚度方向的横截面中看时，该凹部在其一个主表面处开口并且具有侧壁表面。栅极绝缘膜被设置在侧壁表面中的每一个上并且与侧壁表面中的每一个接触。栅电极被设置在栅极绝缘膜上并且与栅极绝缘膜接触。衬底包括：源极区，该源极区具有第一导电类型并且被设置为在侧壁表面处被暴露；和体区，该体区具有第二导电类型，并且当从源极区看时被设置为在与该一个主表面相反的一侧与源极区接触，使得被暴露在侧壁表面处。当在平面图中看时，凹部具有封闭的形状。当在凹部中从任意方向中看时，侧壁表面在各个方向提供向外突出的形状。根据本专利技术的半导体器件，当在平面图中看时，凹部具有封闭的形状，并且当在凹部中从任意位置看时，侧壁表面在各个方向提供向外突出的形状。因此，在凹部的侧壁表面中的两个相邻的侧壁表面之间的角小于180°。因此，通过缓和在两个相邻的侧壁表面之间的边界部分处的电场强度，能够提高半导体器件的击穿电压。优选地在上述半导体器件中，当在平面图中看时，凹部具有多边形的形状。因此，能够以高集成度形成单元。此外，如果凹部被形成同时使用由两个或者多个元件构成的化合物半导体，则凹部的多个侧壁表面可能具有在极性上不同的面。当在多个侧壁表面中的极性不同的情况下，栅电极被馈送有电压时，电场强度在侧壁表面中变成不平衡以局部地形成具有低击穿电压的部分。优选地，在上述半导体器件中，与多边形的边相对应的侧壁表面中的至少两个被形成为包括化合物半导体的结晶学的等效面。结晶学的等效面具有相同的极性。因此，当栅电极被馈送有电压时，通过抑制侧壁表面中的电场强度的不平衡，能够抑制局部地形成具有低击穿电压的部分。优选地在上述半导体器件中，凹部具有底壁表面，并且该底壁表面和侧壁表面中的每一个形成大于90°的角。因此，在凹部的底壁表面和侧壁表面之间的边界部分中能够缓和电场集中。优选地，在上述半导体器件中，凹部的侧壁表面包括具有{0-33-8}的面取向的第一面。因此，侧壁表面中的沟道电阻能够被减少。因此，能够减少导通电阻。优选地，在上述半导体器件中，凹部的侧壁表面在微观上包括第一面，并且侧壁表面在微观上进一步包括具有{0-11-1}的面取向的第二面。因此，能够进一步减少侧壁表面中的沟道电阻。因此，能够进一步减少导通电阻。优选地，在上述半导体器件中，凹部的侧壁表面的第一面和第二面包括具有{0-11-2}的面取向的组合面。因此，能够进一步减少侧壁表面中的沟道电阻。因此，能够进一步减少导通电阻。优选地，在上述半导体器件中，凹部的侧壁表面在宏观上相对于{000-1}面具有62°±10°的偏离角。因此，能够进一步减少侧壁表面中的沟道电阻。因此，能够进一步减少导通电阻。本专利技术的有益效果从上面的描述中显然的是，根据本专利技术中的半导体器件，能够实现提高的击穿电压。附图说明图1是示出根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的结构的示意性的横截面图。图2是示意性地示出根据本专利技术的实施例的半导体器件的衬底的结构的透视图。图3(A)是示意性地示出在本专利技术的实施例中的半导体器件的衬底的源极区的结构的平面图。图3(B)是示意性地示出单元的结构的平面图。图4(A)是示意性地示出本专利技术的实施例的半导体器件的第一凹部的形状的平面图。图4(B)是示意性地示出本专利技术的实施例的半导体器件的第一凹部的形状的透视图。图5(A)是示意性地示出本专利技术的实施例的半导体器件的第一凹部的形状的平面图。图5(B)是示意性地示出本专利技术的实施例的半导体器件的第一凹部的形状的透视图。图6是示意性地示出用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的流程图。图7是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第一步骤的示意性的横截面图。图8是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第二步骤的示意性的横截面图。图9是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第三步骤的示意性的横截面图。图10是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第四步骤的示意性的横截面图。图11是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第五步骤的(沿着XI-XI的图2的区域的)示意性的横截面图。图12是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第六步骤的示意性的横截面图。图13是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第七步骤的示意性的横截面图。图14是用于图示用于制造本专利技术的实施例中的半导体器件的方法的第八步骤的示意性的横截面图。图15是示意性地示出本专利技术的实施例中的衬底的精细结构的部分横截面图。图16示出六边形的多型体4H的(000-1)面的晶体结构。图17示出沿着图16中的线XVII-XVII的(11-20)面的晶体结构。图18示出在(11-20)面中在具有图15的组合面的表面的附近的晶体结构。图19是图15的组合面的从(01-10)面的视图。图20是示出在执行热蚀刻的情况和没有执行热蚀刻的情况中的每一个中的在沟道迁移率和在从宏观上看到的沟道表面与(000-1)面之间的角之间的示例性关系的曲线图。图21是示出在沟道迁移率和在沟道方向与<0-11-2>方向之间的角之间的示例性关系的曲线图。图22示出图17的修改。具体实施方式下面参考附图描述本专利技术的实施例。应注意的是，在下面提及的附图中，相同或者相对应的部分被给予相同的附图标记并且没有被重复地描述。此外，在本说明书中，由[本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：衬底，所述衬底由化合物半导体制成并且具有凹部，所述凹部在所述衬底的一个主表面处开口并且具有侧壁表面；栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜被设置在所述侧壁表面中的每一个上并且与所述侧壁表面中的每一个接触；以及栅电极，所述栅电极被设置在所述栅极绝缘膜上并且与所述栅极绝缘膜接触，所述衬底包括：源极区，所述源极区具有第一导电类型，并且当在沿着厚度方向的横截面中看时，被设置为暴露在所述侧壁表面处；以及体区，所述体区具有第二导电类型，并且当从所述源极区看时，被设置为在与所述一个主表面相反的一侧与所述源极区接触，以便暴露在所述侧壁表面处，当在平面图中看时，所述凹部具有封闭的形状，当在所述凹部中从任意位置看时，所述侧壁表面在每个方向上提供向外突出的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.05.18 JP 2012-1141271.一种半导体器件，包括：衬底，所述衬底由化合物半导体制成并且具有凹部，所述凹部在所述衬底的一个主表面处开口并且具有侧壁表面；栅极绝缘膜，所述栅极绝缘膜被设置在所述侧壁表面中的每一个上并且与所述侧壁表面中的每一个接触；以及栅电极，所述栅电极被设置在所述栅极绝缘膜上并且与所述栅极绝缘膜接触，所述衬底包括：源极区，所述源极区具有第一导电类型，并且当在沿着厚度方向的横截面中看时，被设置为暴露在所述侧壁表面处；以及体区，所述体区具有第二导电类型，并且当从所述源极区看时，被设置为在与所述一个主表面相反的一侧与所述源极区接触，以便暴露在所述侧壁表面处，当在平面图中看时，所述凹部具有封闭的形状，当在所述凹部中从任意位置看时，所述侧壁表面在每个方向上提供向外突出的形状，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：增田健良，日吉透，和田圭司，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP