碳化硅半导体器件制造技术

碳化硅半导体器件。一种半导体器件，包括：绝缘膜；第一半导体层，其具有第一导电型４Ｈ－ＳｉＣ的第一主要成分；以及第二半导体层，其具有第二导电型４Ｈ－ＳｉＣ的第二主要成分。所述第二半导体层具有与所述第一半导体层的ｐｎ结。该ｐｎ结具有结边缘。所述第一半导体层和第二半导体层进一步包含局部区域，所述局部区域包含所述结边缘。所述局部区域具有与所述钝化膜相接的第一主平面。所述第一主平面的法线从第一轴［０００１］或者［０００－１］向第二轴〈０１－１０〉倾斜在２５度到４５度范围内的第一倾角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体器件。更具体地，本专利技术涉及一种包括p型半导体层和n型半导体层的碳化硅(SiC)半导体器件，所述p型半导体层和n型半导体层彼此相邻以形成作为它们之间的边界的pn结，其中所述p型半导体层和n型半导体层可以具有主要成分4H-SiC。要求2005年3月25日提交的日本专利申请No.2005-089632的优先权，在此通过引用并入其内容。
技术介绍
为了更充分地描述本专利技术所属的
的情况，通过引用在此全文并入此后在本申请中引证或者识别的全部专利、专利申请、专利公报、科学文章等。近年来，由于碳化硅的高击穿电压特性，已经积极地研究和开发了高电压且超低损耗的碳化硅半导体器件。该碳化硅半导体器件的典型示例可以包括但不限于PN二极管、P-i-N二极管以及NPN晶体管。碳化硅的晶体结构的典型示例包括但不限于4H-SiC，其具有包括多个周期的六边形晶体结构，各个周期由碳化硅的四个堆叠层组成。4H-SiC的“4”表示碳化硅层的堆叠数量。4H-SiC的“H”表示碳化硅的六边形晶体结构。碳化硅晶体结构的其它典型示例可包括但不限于2H-SiC、6H-SiC以及3H-SiC。下面描述常规4H-SiC半导体器件的示例。图9是例示出包括4H-SiC基板的常规PiN二极管的示例的部分截面正视图。PiN二极管2a包括由具有高浓度n型掺杂的碳化硅形成的N+块层(bulk layer)201。该N+块层201具有彼此相对的第一和第二主平面。PiN二极管2a进一步包括下列层。由具有低浓度n型掺杂的碳化硅构成的N-漂移层202设置在N+块层201的第一主平面上。N-漂移层(driftlayer)202具有带平顶面和倾斜侧壁的脊形结构。由具有高浓度的p型掺杂的碳化硅构成的P+阳极层203被设置在脊形结构的平顶面上，以便在N-漂移层202与P+阳极层203之间的界面处形成pn结21。p+阳极层203具有垂直侧壁和平顶面。pn结21是在N-漂移层202与P+阳极层203之间的二维边界。pn结21具有作为N-漂移层202的侧壁与P+阳极层203的侧壁之间的一维边界的边缘41。第一钝化膜204延伸过N-漂移层202的倾斜侧壁以及P+阳极层203的垂直侧壁和平顶面，使得第一钝化膜204覆盖pn结21的边缘41。第一钝化膜204由诸如热绝缘材料的绝缘材料构成。第二钝化膜205延伸过第一钝化膜204，以便形成第一钝化膜204和第二钝化膜205的叠层。该叠层对pn结21的边缘41进行钝化或者保护。该叠层具有设置在P+阳极层203的平顶面之上的开口，使得该P+阳极层203的平顶面的一部分与该开口相通(communicate)。该开口可通过选择性地去除第一钝化膜204和第二钝化膜205的叠层的一部分来形成。阳极电极206设置在该开口中，以便与P+阳极层203的平顶面的一部分相接触。插塞电极(plug electrode)207设置在阳极电极206上。阴极电极208设置在N+块层201的第二主平面上。Camara N.等人，在“Influence of mesa wall etching on forwardbias degradat ion in 4H-Sic pin diodes”，5th European Conferenceon Silicon Carbide and Related Materials(ECSCRM2004)，(Italy)，Trans Tech Publications Inc.，Aug.31-Sep.4，p.560-561中公开了上述常规PiN二极管。通过堆叠第一钝化层204和第二钝化层205而对pn结21的边缘41的钝化是不可靠且有缺陷的，其导致反向电流的较大泄漏和电流特性的劣化。图10是例示出包括4H-SiC基板的常规NPN晶体管的示例的部分截面正视图。NPN晶体管2b包括由具有高浓度n型掺杂的碳化硅构成的N+块层211。该N+块层211具有彼此相对的第一和第二主平面。该NPN晶体管2b进一步包括下列层。由具有低浓度n型掺杂的碳化硅构成的N-漂移层212设置在N+块层211的第一主平面上。由包含p型掺杂的碳化硅构成的P基极层213设置在N-漂移层212的选定区域上，以便在N-漂移层212与P基极层213之间的界面处形成pn结22。P基极层213具有垂直侧壁和平顶面。P基极层213具有脊形结构，该脊形结构具有围绕其的平顶面和平上表面。具有高浓度p型掺杂的P+基极接触层214选择性地设置在P基极层213的上部区域中，使得该P+基极接触层214与脊形结构分离开。由具有高浓度n型掺杂的碳化硅构成的N+发射极层215设置在P基极层213的脊形结构的平顶面上，以便在P基极层213与N+发射极层215之间的界面处形成pn结23。N+发射极层215具有侧壁和平顶面。pn结23是P基极层213与N+发射极层215之间的二维边界。pn结23具有作为P基极层213的侧壁与N+发射极层215的侧壁之间的一维边界的边缘42。P器件终端层(P-device terminal layer)216选择性地形成在N-漂移层212中，以便在平面图中延伸成环形，并且在平面图中围绕N-漂移层212的选定区域。集电极217设置在N+块层211的第二主平面上。钝化膜220延伸过N+发射极层215的侧壁、P基极层213的上表面、以及P器件终端层216，使得钝化膜220覆盖pn结23的边缘42。钝化膜220由诸如热绝缘材料的绝缘材料构成。钝化膜220对pn结23的边缘42进行钝化或者保护。钝化膜220具有设置在N+发射极层215的平顶面之上的开口，使得N+发射极层215的平顶面的一部分与该开口相通。该开口可以通过选择性地去除钝化膜220的一部分来形成。发射电极218设置在该开口中，以便与N+发射极层215的平顶面的所述一部分相接触。Anant K.Agarwal等人，在“Recent Progress in Sic BipolarJunction Transistors”，Proceedings of 2004 InternationalSymposium on Power Semiconductor Devices & ICs，Institute ofElectrical Engineers of Japan，p.361-364中公开了上述常规NPN晶体管。通过钝化层220对pn结23的边缘42进行钝化可能不可靠且有缺陷，其导致在pn结23的边缘42与钝化层220之间的半导体-绝缘体界面上的高密度界面态。该高密度界面态会导致基极电流的较大泄漏，由此减少晶体管的电流增益并使其电流特性劣化。鉴于上述，本领域的技术人员从本公开中显见，存在对碳化硅半导体器件进行改进的需求。本专利技术解决了本领域的此需求及其他需求，这可由本领域的技术人员从本公开中显见。
技术实现思路
因此，本专利技术的主要目的是提供一种半导体器件。根据本专利技术的第一方面，半导体器件包括钝化膜；第一半导体层，其具有作为第一主要成分的第一导电型4H-SiC；以及第二半导体层，其具有作为第二主要成分的第二导电型4H-SiC。所述第二半导体层具有与所述第一半导体层的pn结。所述pn结具有结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：钝化膜；第一半导体层，其具有作为第一主要成分的第一导电型４Ｈ－ＳｉＣ；以及第二半导体层，其具有作为第二主要成分的第二导电型４Ｈ－ＳｉＣ，所述第二半导体层具有与所述第一半导体层的ｐｎ结，所述ｐｎ结 具有结边缘，所述第一半导体层和第二半导体层进一步包含局部区域，所述局部区域包含所述结边缘，所述局部区域具有与所述钝化膜相接的第一主平面，并且所述第一主平面的法线从第一轴［０００１］或者［０００－１］向第二轴〈０１－１０〉倾斜在２５度 到４５度范围内的第一倾角。

【技术特征摘要】
JP 2005-3-25 JP2005-0896321.一种半导体器件，包括钝化膜；第一半导体层，其具有作为第一主要成分的第一导电型4H-SiC；以及第二半导体层，其具有作为第二主要成分的第二导电型4H-SiC，所述第二半导体层具有与所述第一半导体层的pn结，所述pn结具有结边缘，所述第一半导体层和第二半导体层进一步包含局部区域，所述局部区域包含所述结边缘，所述局部区域具有与所述钝化膜相接的第一主平面，并且所述第一主平面的法线从第一轴或者向第二轴<01-10>倾斜在25度到45度范围内的第一倾角。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一倾角在30度到39度的范围内。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一倾角是35.3度并且所述第一主平面是{03-38}面。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述pn结远离所述第一主平面与垂直于第三轴的另一平面的交叉部，所述第三轴从所述第一轴或者向所述第二轴<01-10>倾斜小于25度或者大于45度的倾角。5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述钝化膜包括绝缘膜，以便形成与所述第一主平面的半导体一绝缘体界面。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述第一半导体层和第二半导体层具有包含所述局部区域的至少一个倾斜侧壁，并且所述至少一个倾斜侧壁具有所述第一主平...

【专利技术属性】
技术研发人员：前山雄介，西川恒一，福田祐介，清水正章，佐藤雅，岩黑弘明，野中贤一，
申请(专利权)人：新电元工业株式会社，本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]