异质结绝缘栅场效应管及其制造方法、半导体器件

本公开涉及半导体，特别是涉及异质结绝缘栅场效应管及其制造方法、半导体器件。

背景技术：

1、碳化硅（sic）材料的mosfet (金属-氧化物-半导体-场效应晶体管)器件开关损耗低，易驱动，在电网、新能源汽车、国防军工中发挥了重要的作用，受到业界高度关注。

2、碳化硅材料的自然氧化物为氧化硅，能通过热氧化的方式生长栅介质。然而由于碳化硅分子中有碳原子的存在，在热氧化过程中的后半段，氧原子需穿越致密的氧化层扩散至碳化硅的表面，当氧原子浓度不足时，碳化硅表面碳原子可能无法被完全氧化形成气体的一氧化碳或二氧化碳逸出，部分碳原子留在界面处。留在界面处的碳原子会导致sic和sio2分子键能发生变化，并引入缺陷能级。在mos结构处于正压偏置形成反型层沟道时，界面缺陷将俘获电子导致沟道电阻增加。这会导致sic mosfet的静态性能不够优秀。

3、为了调整沟道迁移率，有些栅氧退火处理技术采用在sic上进行高温氧化并进行nxo退火，以在表面提供较多的n原子提高沟道载流子浓度。但通过该方式调整沟道迁移率有较大的局限，实际迁移率一般不高于80cm2/vs，这限制了沟道电阻的降低，并影响器件的导通性能。

技术实现思路

1、基于此，本公开提供一种静态性能得到提升的异质结绝缘栅场效应管、半导体器件，并提供一种用于制造异质结绝缘栅场效应管的方法。

2、本公开实施方式提供一种异质结绝缘栅场效应管，该异质结绝缘栅场效应管包括：第一材料结构；第二材料结构，与第一材料结构堆叠构成半导体结构，第二材料结构的碳含量小于第一材料结构的碳含量；栅极，沿堆叠的方向贯穿第二材料结构；以及氧化层，位于栅极与半导体结构之间，包括：对应第一材料结构的第一氧化部和对应第二材料结构的第二氧化部。

3、本公开实施方式提供的异质结绝缘栅场效应管具有经过修整的、较高的沟道迁移率，并且保证了异质结材料间的能带差没有明显影响器件整体的导通电压，该异质结绝缘栅场效应管具有较好的静态性能。

4、在一些实施方式中，第一材料结构的材料包括碳化硅，第二材料结构的材料包括硅或锗。示例性地，第二氧化部的界面处含碳量小于第一氧化部的界面处含碳量。

5、在一些实施方式中，第二材料结构对应第二氧化部的界面处的碳含量为零。示例性地，第二氧化部的界面处含碳量为零。示例性地，第二材料结构的含碳量为零。

6、如此设置，界面处分子键能保持较好，可减少甚至避免引入缺陷能级，该异质结绝缘栅场效应管的沟道电阻小。

7、在一些实施方式中，半导体结构具有电流扩散区、沟道区及第一源接触区，电流扩散区与第一源接触区具有第一掺杂类型，沟道区具有第二掺杂类型；第二材料结构包括：位于电流扩散区的第一电流扩散部、位于沟道区的第一沟道部及位于第一源接触区的第一源接触部；栅极包括：位于第一电流扩散部背离第一沟道部一侧的延伸栅和沿堆叠的方向覆盖第一沟道部的覆盖栅。

8、本公开实施方式提供的异质结绝缘栅场效应管可被实施为基于平面型异质结绝缘栅场效应管的结构，其易于导通，具有较好的静态性能。

9、在一些实施方式中，延伸栅在异质结绝缘栅场效应管的元胞截面中具有矩形、梯形或圆角多边形的形状。

10、如此设置，可根据实际需求及结构设置栅极的形状，可保证电学性能并可改善可靠性、使用寿命等。

11、在一些实施方式中，异质结绝缘栅场效应管还具有第二源接触区，第二源接触区具有第二掺杂类型，第二源接触区位于第一源接触区背离延伸栅的一侧，且第二源接触区完全处于第二材料结构。

12、本公开实施方式提供一种静态性能好、易于制造的平面型异质结绝缘栅场效应管。

13、在一些实施方式中，第一氧化部包括对应电流扩散区的第一氧化段和对应第一源接触区的第二氧化段，第二源接触区沿堆叠的方向贯穿电流扩散区。

14、如此设置，可利用第二氧化段保证源极的形成位置，该异质结绝缘栅场效应管电学性能好，元胞尺寸小。

15、在一些实施方式中，半导体结构具有沿堆叠的方向依次堆叠的电流扩散区、沟道区及第一源接触区，电流扩散区与第一源接触区具有第一掺杂类型，沟道区具有第二掺杂类型；第二材料结构包括位于第一源接触区的第一源接触部和位于沟道区的第一沟道部，第一材料结构包括位于电流扩散区的第一电流扩散部。

16、本公开实施方式提供的异质结绝缘栅场效应管可被实施为沟槽型异质结绝缘栅场效应管，其易于导通，具有较好的静态性能。

17、在一些实施方式中，异质结绝缘栅场效应管还具有第二源接触区，第二源接触区具有第二掺杂类型，第二材料结构包括位于第二源接触区的第二源接触部，第二源接触部位于第一沟道部背离栅极的一侧。

18、本公开实施方式提供一种静态性能好的沟槽型异质结绝缘栅场效应管。

19、在一些实施方式中，异质结绝缘栅场效应管还具有第二源接触区，第二源接触区具有第二掺杂类型，第一材料结构包括位于第二源接触区的第三源接触部，第三源接触部沿堆叠的方向比第一沟道部远离第一源接触区。

20、如此设置，可配置源极深入到第二材料结构的异质结绝缘栅场效应管，可避免异质结对体二极管导通电压的影响。

21、在一些实施方式中，第二材料结构包括位于电流扩散区的第二电流扩散部，栅极包括贯穿沟道区的第一延伸段和贯穿第二电流扩散部的第二延伸段，第二电流扩散部与第一延伸段部分地投影重合。

22、如此设置，第二延伸段在垂直于堆叠方向的方向上较窄，而第二电流扩散部更宽，继而有助于降低整体的导通电阻。

23、在一些实施方式中，异质结绝缘栅场效应管还包括屏蔽层，屏蔽层沿堆叠的方向位于第二延伸段朝向第一材料结构的一侧。

24、如此设置，可避免氧化层击穿，提升器件可靠性和使用寿命。

25、本公开实施方式在另一方面提供一种用于制造异质结绝缘栅场效应管的方法，该方法包括：形成半导体结构，半导体结构包括堆叠的第一材料结构和第二材料结构，第二材料结构的碳含量小于第一材料结构的碳含量；形成栅极沟槽，栅极沟槽沿堆叠的方向贯穿第二材料结构；通过氧化工艺形成氧化层，其中，氧化层包括对应第一材料结构的第一氧化部和对应第二材料结构的第二氧化部；以及形成栅极，栅极与半导体结构被氧化层隔开。

26、本公开实施方式提供的方法易于执行，形成的产品质量好，可保证第二材料结构与第二氧化部界面处的电性能，并克服异质结本来可能带来的压降以保证产品整体的电学性能。

27、在一些实施方式中，形成半导体结构的步骤包括：形成堆叠的第一介质层和第二介质层，其中，第一介质层的材料包括碳化硅，第二介质层的材料包括硅或锗，第二介质层的碳含量小于第一介质层的碳含量。

28、在一些实施方式中，形成半导体结构的步骤还包括：形成沟道区，具有第二掺杂类型，沟道区至少包涵第二介质层的一部分，沟道区暴露于第二介质层表面；形成第一源接触区，具有第一掺杂类型，第一源接触区至少包涵第二介质层的一部分；及形成电流扩散区，其中，电流扩散区具有第一掺杂类型电流扩散区至少包涵第二介质层的一部分。

29、在一些实施方式中，用于制造异质结绝缘栅场效应管的方法还包括：形成源极沟槽，源极沟槽与栅极沟槽间隔设置，且延伸入第一材料结构或第二材料结构；及形成源极。

30、本公开实施方式提供的方法可用于形成不同构造的产品，以适应各种应用环境。

31、本公开实施方式还提供一种半导体器件，包括：电路；及前述的异质结绝缘栅场效应管，异质结绝缘栅场效应管与电路电连接。

32、该半导体器件使用性能好。