-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
oder SiC-Halbleitervorrichtung, bei der das Auftreten einer facettenartigen
Kristallfläche
unterbunden ist.
-
Die JP-A-H9-172187 beschreibt den
Aufbau eines Siliziumkarbidsubtrats 200 mit einem Graben 201,
wobei eine Siliziumkarbid-Epitaxialschicht 202 an einer
inneren Oberfläche
des Grabens 200 ausgebildet wird. Um hierbei zu verhindern,
daß sich
das elektrische Feld an den Seitenwänden des
Grabens 201 konzentriert, hat das Substrat 200 eine
Hauptoberfläche
einer (0001)-Ebene und der Graben 201 hat Seitenwände mit
einer (1-100)-Ebene, wie in 28 gezeigt.
-
Beim tatsächlichen Herstellungsvorgang wird
gemäß den 29A und 29B, wenn die Epitaxialschicht 202 auf
den (1-100)-Ebenen innerhalb des Grabens 201 aufgewachsen
wird, im Nahbereich der Oberfläche
eine facettenartige Kristallfläche
gebildet. Somit kann ein Defekt nicht verhindert werden. Insbesondere
entwickelt ein eingebettetes Epitaxialwachstum auf einem Wafer mit
einer Außeraxialrichtung
in Richtung <1-100> eine (0001)-Facette
stromab der <1-100> Richtung. Dies führt zu einer
asymmetrischen Querschnittsform der Epitaxialschicht 202,
welche innerhalb des Grabens 201 abgeschieden wird und
bewirkt, daß die
Facette oder facettenartige Kristallfläche eine unebene Oberfläche hat,
so daß die
Wahrscheinlichkeit besteht, daß sich
ein Defekt auf dieser Facette ausbildet.
-
Wenn das obige Substrat bei einem
Graben-JFET oder einem Graben-MOSFET angewendet wird, bildet sich
eine Facette auf einer Kanalschicht. Dies erhöht den Ein-Widerstand aufgrund
geringerer Mobilität
und elektrischem Leckstrom oder ändert den
Schwellenwert.
-
Nebenbei gesagt, (1-100) oder <1-100> ist äquivalent
zu <0100> oder <0100>,
was für
gewöhnlich
als Ausdrucksverfahren für
eine kristallographische Ebene oder Richtung verwendet wird. Insbesondere
wird "-n" in Indexschreibweise "n"
. dargestellt .
-
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die
Ausbildung einer Facette zu beschränken oder zu begrenzen, wenn
eine Epitaxialschicht auf der inneren Oberfläche eines Grabens in einem
Siliziumkarbidsubstrat aufgewachsen wird.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine
Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung wie folgt ausgebildet:
-
Es ist ein Siliziumkarbidsubstrat
vorhanden mit einer fehlausgerichteten {0001}-Oberfläche, deren
Außeraxialrichtung <11-20> oder <1-100> ist und ein Graben
mit einer Streifenstruktur ist vorgesehen, der sich in Richtung
einer <11-20> bzw. <1-100>-Richtung erstreckt.
Diese Anordnung beschränkt
die Ausbildung einer Facette oder facettenartigen Kristallfläche, wenn
eine Epitaxialschicht auf einer Innenoberfläche des Grabens aufwächst.
-
Weiterhin sind zur Lösung der
gleichen Aufgabe und damit zur Ermöglichung des gleichen erfindungsgemäßen Effektes
andere Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtungen. auf unterschiedliche
weise wie folgt ausgebildet:
-
Eine andere Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
ist mit einem Siliziumkarbidsubstrat ausgestattet, welches eine
fehlausgerichtete {0001}-Oberfläche
hat, deren Außeraxialrichtung <11-20> oder <1-100> hat, wobei ein Graben
vorgesehen ist, der eine Seitenwand einer {1-100} bzw. {11-20}-Oberfläche hat.
-
Eine weitere Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
ist mit einem Siliziumkarbidsubstrat versehen, welches eine fehlausgerichtete
Oberfläche
mit einer gewissen Außeraxialrichtung
oder OFF-Richtung und einer planaren Struktur eines Grabens mit Seiten
hat, von denen jede in einen Winkel von 80 Grad oder weniger, bevorzugt
75 Grad oder weniger, bezüglich
der gewissen Außeraxialrichtung
verläuft.
-
Eine weitere Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
ist mit einem Siliziumkarbidsubstrat versehen, welches eine fehlausgerichtete
{0001}-Oberfläche
hat, deren Außeraxialrichtung <11-20> oder <1-100>,ist, wobei ein Graben
vorgesehen ist, der eine Seitenwand einer {11-20} oder {1-100}-Oberfläche hat,
welche nicht senkrecht zu der Außeraxialrichtung ist.
-
Eine weitere Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
weist ein Siliziumkarbidsubstrat auf, welches ein Siliziumkarbidsubstrat
mit hexagonaler Kristallform ist mit einer {11-20} oder {1-100}-Hauptoberfläche, wobei
ein Graben vorhanden ist, der eine Seitenwand mit einer Schräge in einem
Winkel vom einem Grad oder mehr bezüglich einer {0001}-Ebene im
Schnitt hat.
-
Obige und weitere Einzelheiten,,
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich besser
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, welche unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung
zu sehen ist.
-
Es zeigt:
-
1A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Silizium- karbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
-
1B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 1B-1B;
-
2 eine
Schnittdarstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform;
-
3 eine
Schnittdarstellung eines Graben-JFETs;
-
4 eine
Schnittdarstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung der
ersten Ausführungsform;
-
5A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
-
5B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 5B-5B;
-
6 eine
Schnittdarstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten
Ausführungsform;
-
7 eine
Längsschnittdarstellung
der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
der zweiten Ausführungsform;
-
8A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
-
8B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 8B-8B;
-
9 eine
Schnittdarstellung durch die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
gemäß der dritten Ausführungsform;
-
10A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer ersten Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
der dritten Ausführungsform;
-
10B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 10B-10B;
-
11A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer zweiten Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
der dritten Ausführungsform;
-
11B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 11B-11B;
-
12 eine
Schnittdarstellung der zweiten Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der dritten
Ausführungsform;
-
13A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer weiteren Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
der dritten Ausführungsform;
-
13B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 13B-13B;
-
14A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform;
-
14B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 14B-14B;
-
15 eine
Schnittdarstellung durch die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
gemäß der vierten Ausführungsform;
-
16A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vierten
Ausführungsform;
-
16B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 16B-16B;
-
17A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform;
-
17B eine
Längsschnittdarstellung
entlang Linie 17B-17B;
-
18 eine
Schnittdarstellung durch die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
gemäß der fünften Ausführungsform;
-
19 eine
graphische Darstellung der Auftrittswahrscheinlichkeit einer facettenartigen
Kristallfläche;
-
20A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform;
-
20B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 20B-20B;
-
21 eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten
Ausführungsform;
-
22A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform;
-
22B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 22B-22B;
-
23 eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Abwandlung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der siebten
Ausführungsform;
-
24A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer achten Ausfüh- rungsform;
-
24B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 24B-24B;
-
25 eine
Schnittdarstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der achten
Ausführungsform;
-
26A eine
Draufsicht zur Erläuterung
einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform;
-
26B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 26B-26B;
-
27 eine
Schnittdarstellung durch die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
gemäß der neunten
Ausführungsform;
-
28 eine
Schnittdarstellung durch eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung
nach dem Stand der Technik;
-
29A eine
Draufsicht zur Erläuterung
der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach dem Stand der Technik;
und
-
29B eine
Schnittdarstellung entlang Linie 29B-29B.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Eine erste Ausführungsform wird unter Bezugnahme
auf die 1A und 1B beschrieben. Ein Substrat
oder ein Wafer 10 aus Siliziumkarbid (SiC) weist einen
Graben 11 auf. Das SiC-Substrat 10 hat eine fehlausgerichtete
(offoriented) <11-20> {0001}-Oberfläche, welche
eine {0001}-Oberfläche mit
einem Fehlausrichtungswinkel ist und eine Außeraxialrichtung <11-20> hat. Der Graben 11 hat
eine Streifenform, welche sich in Richtung der <11-20>-Richtung
erstreckt. Gemäß 2 ist innerhalb des Grabens 11 an
einer dortigen Innenoberfläche
eine SiC-Epitaxialschicht 12 ausgebildet. Im Detail, die
SiC-Epitaxialschicht 12 ist auf dem SiC-Substrat 10 einschließlich der
Oberfläche
des Grabens 11 ausgebildet.
-
Auf dem <11-20> fehlausgerichteten SiC-Wafer 10 ist
der Graben 11 somit derart gebildet, daß er eine Streifenstruktur
hat, welche sich in Richtung <11-20> erstreckt und die
SiC-Schicht 12 ist auf dem SiC-Substrat 10 einschließlich der
Innenseite des Grabens 11 ausgebildet.
-
Wenn daher die Epitaxialschicht 12 innerhalb des
Grabens 11 aufwächst,
wird keine Facette oder facettenartige Kristallfläche auf
der (1-100)-Seitenwand des Grabens 11 ausgebildet. Durch
Verhinderung, daß sich
eine derartige Facette ausbildet, ergibt sich die Möglichkeit,
daß die
(1-100)-Ebene eine
Kanalschicht ist. Dies ist von Vorteil bei der Anwendung eines Graben-JFET
gemäß 3. Genauer gesagt, auf einem
n+-SiC-Substrat 13 werden vorab
eine n Epitaxialschicht 14, eine Gate p+-Epitaxialschicht 15, eine
Source n+-Epitaxialschicht 16 in
dieser Reihe ausgebildet und dann wird ein Graben 19 auf
der oberen Oberfläche
der vorherigen Schichten ausgebildet. Der Graben 19 dringt
durch die Source n+-Epitaxialschicht 16 und
die Gate p+-Epitaxialschicht 15, um die
n–-Epitaxialschicht 14 zu
erreichen. Innerhalb des Grabens 19 werden eine Kanal n–-Epitaxialschicht 15 und
eine Gate p+-Epitaxialschicht 18 gebildet.
Auf dem n+-SiC-Substrat 13 wird
als Rückenelektrode
eine Drainelektrode 13a gebildet. Die erste Gatespannung
wird an die Gate p+-Epitaxialschicht 18 angelegt,
wohingegen die zweite Gatespannung an die Gate p+-Epitaxialschicht 15 angelegt
wird. Einstellen einer Spannung zwischen der Gate p+-Epitaxialschicht 18 und
der Gate p+-Epitaxialschicht 15 führt zu einer
Steuerung der Ausdehnung einer Verarmungsschicht in der Kanal n–-Epitaxialschicht 17 zwischen
der Gate p+-Epitaxialschicht 18 und
der Gate p+-Epi- taxialschicht 15.
Dies führt
dazu, daß ein elektrischer
Strom geregelt oder gesteuert werden kann, der zwischen der Source
und der Drain fließt (zwischen
der Source n+-Epitaxialschicht 16 und
dem n+-SiC-Substrat 13). Hier kann,
wie in den 1A, 1B und 2 erläutert,
die (1-100)-Ebene die Kanalschicht sein.
-
Zusätzlich kann gemäß 4 der Graben 11 in
eine Epitaxialschicht 12 (Einbett-Epitaxialschicht 12)
eingebettet sein, was ein Ersatz zu der Epitaxialschicht 12 von 2 ist.
-
Gemäß obiger Beschreibung wird
ein fehlausgerichteter Wafer 10 verwendet, ein Graben 11 mit
einer Streifenstruktur, der sich in Richtung der Außeraxialrichtung
entlang einer Linie L1 in 1 erstreckt,
wird gebildet und dann wird eine Epitaxialschicht 12 auf
der Oberfläche
des Wafers 10 einschließlich der inneren Oberflächen des
Grabens 11 gebildet. Da hierbei keine Facette ausgebildet
wird, wenn die Epitaxialschicht 12 aufgewachsen wird, können die
Seitenwände
des Grabens 11 die Basisoberflächen für eine Kanalschicht sein.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Eine zweite Ausführungsform unterscheidet sich
von der ersten Ausführungsform
in der Außeraxialrichtung
und der Erstreckungsrichtung des Grabens. Gemäß den 5A, 5B und 6 wird die zweite Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
Ein SiC-Substrat 20 hat eine <1-100> fehlausgerichtete {0001}-Oberfläche. Ein
Graben 21 mit einer Streifenform erstreckt sich in einer <1-100>-Richtung.
-
Auf dem <1-100> fehlausgerichteten SiC-Wafer 20 wird
somit der Graben 21 in Streifenform ausgebildet, und erstreckt
sich in Richtung der <1-100>-Richtung und eine
SiC- Schicht 22 wird
auf dem SiC-Substrat 20 einschließlich des Inneren des Grabens 21 ausgebildet.
-
Wenn daher diese Epitaxialschicht 22 innerhalb
des Grabens 21 aufwächst,
bildet sich keine Facette auf den (11- 20)-Seitenwänden des Grabens 21. Die
Verhinderung der Facettenausbildung ermöglicht, daß die (11-20)-Ebene eine Kanalschicht
wird.
-
Mit anderen Worten, die Wahl einer <1-100>-Richtung als Außeraxialrichtung
verhindert, daß sich
auf einer (11-20)-Ebene
eine Facette ausbildet. Dies führt
dazu, daß in
vorteilhafter Weise eine Kanalschicht für einen FET ausgebildet werden kann.
Zusätzlich
kann gemäß 7 der Graben 21 in eine
Epitaxialschicht 22 (Einbett-Epitaxialschicht 22) als
Ersatz für
die Epitaxialschicht 22 von 6 eingebettet
werden.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Eine dritte Ausführungsform unterscheidet sich
von der ersten Ausführungsform
in der planaren Struktur eines Grabens. Bezugnehmend auf die 8A, 8B und 9 wird
nachfolgend die dritte Ausführungsform
beschrieben.
-
Ein SiC-Substrat 30 hat
eine <11-20> fehlausgerichtete
{0001}-Oberfläche.
Ein Graben 31 mit einer gleichförmigen hexagonalen ebenen Struktur und
Seitenwänden
in einer (1-100)-Ebene
ist gemäß 8A vorgesehen. Eine SiC-Schicht 32 ist
auf dem SiC-Substrat 30 einschließlich des Inneren des Grabens 31 ausgebildet,
wie in 9 gezeigt.
-
Wenn daher die Epitaxialschicht 32 innerhalb des
Grabens 31 aufgewachsen wird, bildet sich keine Facette
an (1-100)-Seitenwänden des
Grabens 31. Die Verhinderung der Ausbildung in der Facette
ermöglicht,
daß die
(1-100)-Ebene eine Kanalschicht wird.
-
Weiterhin kann ein Graben 21 unter
Verwendung einer langgestreckten hexagonalen planaren Struktur anstelle
des gleichmäßigen hexagonalen Aufbaus,
d.h., streifenartig, verwendet werden. Die Streifenstruktur hat
ein Paar von zwei langverlaufenden Seiten, welche parallel einander
gegenüberliegen
und zwei Paare von zwei kurzen Seiten, welche zwei dreieckförmige Abschlußenden bilden.
Hierbei ist jedes dreieckförmige
Abschlußende
aus zwei (1-100)-Ebenen gebildet, welche einander mit einem Winkel
von 120 Grad schneiden. Auch in den Abschlußenden des Grabens 31 wird
somit keine Facette gebildet. Dies ermöglicht, daß die Abschlußenden des
Grabens 31 zusammen mit den Längsseiten des Grabens 31 als
Kanalschicht verwendet werden können.
-
Eine erste Abwandlung der dritten
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf die 10A und 10B beschrieben.
-
Ein SiC-Substrat 30 hat
eine <11-20> fehlausgerichtete
{0001}-Oberfläche.
Ein Graben 33 mit einer gleichförmigen dreieckigen ebenen Struktur und
Seitenwänden
mit einer (1-100)-Ebene
ist gemäß den 10A und 10B ausgebildet. Eine SiC-Schicht (nicht
gezeigt) ist auf dem SiC-Substrat 30 einschließlich des
Inneren des Grabens 33 ausgebildet. Wenn die Epitaxialschicht
innerhalb des Grabens 33 aufgewachsen wird, wird keine
Facette an den (1-100)-Seitenwänden
des Grabens 31 gebildet. Durch Verhindern der Ausbildung
der Facette ergibt sich die Möglichkeit,
die (1-100)-Ebene
als Kanalschicht zu verwenden.
-
Eine zweite Abwandlung der dritten
Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf die 11A, 11B und 12 beschrieben.
-
Die Beziehung gemäß 10A zwischen dem Substrat 30 und
dem Graben 33 ist in den 11A und 11B umgekehrt. Genauer gesagt,
ein SiC-Substrat 30 hat eine <11-20> fehlausgerichtete {0001}-Oberfläche und
ein Graben 34 mit Seitenwänden einer (1-100)-Ebene ist
zwischen gleichförmigen Dreiecken
ausgebildet, wie in den 11A und 11B gezeigt. Eine SiC-Schicht 35 wird
auf dem SiC-Substrat 30 einschließlich des Inneren des Grabens 34 ausgebildet.
Wenn die Epitaxialschicht 35 innerhalb des Grabens 34 aufgewachsen
wird, bildet sich keine Facette an den (1-100)-Seitenwänden des
Grabens 34. Durch Verhindern der Ausbildung dieser Facette ergibt
sich die Möglichkeit,
daß die
(1-100)-Ebene eine
Kanalschicht ist.
-
Weiterhin ist die Beziehung von 8A zwischen Substrat 30 und
Graben 31 in den 13A und 13B umgekehrt. Genauer gesagt,
ein Graben 36 mit Seitenwänden einer (1-100)-Ebene ist
zwischen Sechsecken ausgebildet, wie in 13A und 13B gezeigt.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Eine vierte Ausführungsform unterscheidet sich
von der dritten Ausführungsform
von 8A in der Außeraxial-
oder OFF-Richtung eines Substrates und eines Ebenenindex (plane
Index) von Seitenwänden
eines Grabens. Bezugnehmend auf die 14A, 14B und 15 wird nachfolgend die vierte Ausführungsform
erläutert.
-
Ein SiC-Substrat 40 hat
eine <1-100> fehlausgerichtete
{0001}-Oberfläche.
Ein Graben 41 hat eine gleichmäßige hexagonale ebene Struktur
und Seitenwände
einer (11-20)-Ebene, wie in 14A gezeigt.
Eine SiC-Schicht 42 wird auf dem SiC-Substrat 40 einschließlich des
Inneren des Grabens 41 ausgebildet, wie in 15 gezeigt. Wenn somit diese Epitaxialschicht 42 innerhalb
des Grabens 41 aufgewachsen wird, bildet sich keine Facette
an den (11-20)-Seitenwänden
des Grabens 41. Durch Verhindern, daß sich die Facetten ausbilden,
wird es möglich,
die (11-20)-Ebene als Kanalschicht zu verwenden.
-
Weiterhin kann der Graben 41 in
Form einer langgestreckten hexagonalen ebenen Struktur anstelle
einer regelmäßigen hexagonalen
ebenen Struktur, d.h., in Streifenform ausgebildet werden. Diese
Streifenstruktur hat ein Paar von zwei Längsseiten, welche parallel
einander gegenüberliegen und
zwei Paare von kurzen Seiten, welche zwei dreieckförmige Abschlußenden bilden.
Hierbei ist jedes dreieckförmige
Abschlußende
aus zwei (11-20)-Ebenen gebildet, welche aufeinander in einem Winkel von
120 Grad treffen. Auch hierbei wird keine Facette an den Abschlußenden des
Grabens 41 gebildet. Dies ermöglicht, daß die Abschlußenden des
Grabens 41 zusammen mit den Längsseiten des Grabens 41 als
Kanalschicht verwendet werden können.
-
Eine Abwandlung der vierten Ausführungsform
wird unter Bezugnahme auf die 16A und 16B beschrieben.
-
Ein SiC-Substrat 40 hat
eine <1-100> fehlausgerichtete
{0001}-Oberfläche.
Ein Graben 43 hat eine gleichmäßige dreieckförmige planare
Struktur und Seitenwände
einer (11-20)-Ebene.
Eine SiC-Schicht (nicht gezeigt) ist auf dem SiC-Substrat 40 einschließlich des
Inneren des Grabens 43 ausgebildet. Wenn diese Epitaxialschicht
innerhalb des Grabens 43 aufgewachsen wird, bildet sich
keine Facette an den (11-20)-Seitenwänden des Grabens 43. Durch
Verhindern, daß sich
die Facette ausbildet, kann die (11-20)-Ebene als Kanalschicht ausgebildet werden.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
Eine fünfte Ausführungsform wird bezüglich der
Hauptunterschiede zur ersten Ausführungsform der 1A und 1B unter
Bezugnahme auf die 17A, 17B, 18 und 19 beschrieben.
-
Ein SiC-Substrat 50 hat
eine <11-20> fehlausgerichtete
{0001}-Oberfläche,
welche eine {0001}-Oberfläche
mit einem Versetzungswinkel ("off angle") und einer Außerachsenrichtung
von <11-20> ist. Ein Graben 51 hat
die ebene Struktur eines Rechtecks. Jede Seite des Rechteckes liegt
in einem Winkel von 80 Grad oder weniger, bevorzugt 75 Grad oder
we niger bezüglich
der Außeraxialrichtung.
Genauer gesagt, die Längsseiten
des Rechtecks liegen in einem Winkel θ1 bezüglich der
Außeraxialrichtung, wohingegen
die seitlichen Seiten in einem Winkel θ2 (spitzer
Winkel θ2 = 90 – θ1) bezüglich
der Außeraxialrichtung
liegen. Hierbei betragen die beiden Winkel θ1 und
82 80 Grad oder weniger, bevorzugt 75 Grad oder weniger.
-
Auf dem fehlausgerichteten SiC-Wafer 50 ist der
Graben 51 somit derart ausgebildet, daß die Seiten in einem Winkel
von 80 Grad oder weniger, bevorzugt 75 Grad oder weniger, bezüglich der
Außeraxialrichtung
liegen. Eine SiC-Schicht 52 wird dann auf dem SiC-Substrat 50 einschließlich des
Inneren des Grabens 51 gebildet, wie in 18 gezeigt.
-
Hierbei hängt von einem Winkel θ zwischen der
Außeraxialrichtung
und der der Seiten des Grabens 51 ab, ob eine Facette an
den Seitenwänden des
Grabens 51 gebildet wird, wenn die Epitaxialschicht innerhalb
des Grabens 51 aufgewachsen wird. Wenn der Winkel θ 75 Grad
oder weniger beträgt,
wird keine Facette ausgebildet.
-
19 zeigt
ein Meßergebnis
der Ausbildungswahrscheinlichkeit der Facette abhängig vom Winkel θ. Wenn der
Winkel θ 90
Grad beträgt,
ist die Ausbildungswahrscheinlichkeit der Facette 100%. Im Gegensatz
hierzu, wenn der Winkel θ 75
Grad oder weniger beträgt,
liegt die Ausbildungswahrscheinlichkeit für die Facette bei 0%.
-
Dies zeigt, daß alle Seiten der ebenen Struktur
des Grabens 51 bei einem Winkel von 80 Grad oder weniger,
bevorzugt 75 Grad oder weniger, bezüglich der Außeraxialrich- tung des SiC-Substrates 50 liegen
sollten.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
Eine sechste Ausführungsform wird bezüglich der
Unterschiede zur ersten Ausführungsform der 1A und 1B unter Bezugnahme auf die 20A und 20B beschrieben.
-
Ein SiC-Substrat 70 hat
eine {0001}-Oberfläche
mit einem Off-Winkel und einer Außeraxialrichtung von <11-20>. Ein Graben 71 hat
Seitenwände, wobei
jede eine (11-20)-Ebene
und nicht senkrecht zu der Off-Achse des SiC-Substrates 70 ist,
wie in 20A gezeigt.
Entlang der Erstreckungsrichtung des Grabens 71 nähern sich
Paare von einander gegenüberliegenden
Seitenwänden
abwechselnd aneinander an und entfernen sich voneinander.
-
Auf dem <11-20> Off-ausgerichteten SiC-Wafer 70 ist
der Graben 71 damit so ausgebildet, daß er die Seitenwände von
(11-20) hat, welche keine (11-20)-Ebenen beinhalten, die senkrecht
zu der Off-Achse des Substrates 70 verlaufen. Wenn daher eine
Epitaxialschicht (nicht gezeigt) innerhalb des Grabens 71 aufgewachsen
wird, bildet sich keine Facette. Wenn diese Anordnung bei einer
Vorrichtung angewendet wird, bei der die Seitenwände des Grabens als Kanalschicht
verwendet werden, werden die (11-20)-Ebenen der Seitenwände die
Kanalschicht, was eine hohe Kanalmobilität ermöglicht.
-
Weiterhin ermöglicht im Vergleich zu dem Graben
mit der geradlinigen Streifenstruktur von 1A der Graben 71 dieser Ausführungsform
eine größere Kanalbreite,
so daß ein
hoher elektrischer Strom geführt
werden kann.
-
Als Abwandlung der sechsten Ausführungsform
kann ein Graben 72 gemäß 21 gebildet werden. Der
Graben 72, der auch Seitenwände einer (11-20)-Ebene hat,
hat entlang seiner Erstreckungsrichtung eine konstante Breite.
-
(Siebte Ausführungsform)
-
Eine siebte Ausführungsform unterscheidet sich
von der sechsten Ausführungsform
in der Außeraxialrichtung
des SiC-Substrates
und eines Ebenenindex der Seitenwände des Grabens. Bezugnehmend
auf 22A und 22B wird die siebte Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
-
Ein SiC-Substrat 80 hat
eine {0001}-Oberfläche
mit einem Off-Winkel und einer Außeraxialrichtung von <1-100>. Ein Graben 81 hat
Seitenwände, von
denen jede ein (1-100)-Ebene
ist und nicht senkrecht zu der Off-Achse des SiC-Substrates 80 liegt, wie in 22A gezeigt. Paare von einander
gegenüberliegenden
Seitenwänden
nähern
sich entlang einer Erstreckungsrichtung des Grabens 81 aneinander
an und entfernen sich voneinander.
-
Auf dem <1-100> außeraxial
ausgerichteten SiC-Wafer 80 wird somit der Graben 81 derart
gebildet, daß er
Seitenwände
von (1-100) hat, welche keine (1-100) Ebenen senkrecht zu der Off-Achse
des Substrates 80 haben. wenn somit eine Epitaxialschicht
(nicht gezeigt) innerhalb des Grabens 81 aufgewachsen wird,
bildet sich keine Facettenfläche. Wenn
diese Anordnung bei einer Vorrichtung angewendet wird, wo die Seitenwände des
Grabens als Kanalschicht verwendet werden, werden die (1-100)-Ebenen
der Seitenwände
die Kanalschicht, was eine hohe Kanalmobilität ermöglicht.
-
Weiterhin, im Vergleich zu dem Graben
mit der Streifenform, die sich geradlinig erstreckt, wie in 1A ge- zeigt, ermöglicht der
Graben 81 dieser Ausführungsform
eine größere Kanalbreite,
so daß ein
höherer
elektrischer Strom geführt
werden kann.
-
Eine Abwandlung der sechsten Ausführungsform
besteht darin, einen Graben 82 gemäß 23 auszubilden. Der Graben 82,
der ebenfalls Seitenwände
einer (1-100)-Ebene hat, hat entlang seiner Erstreckungsrichtung
eine konstante Breite.
-
(Achte Ausführungsform)
-
Eine achte Ausführungsform unterscheidet sich
von den voranstehenden Ausführungsformen dahingehend,
daß ein
SiC-Substrat verwendet
wird, welches keinen Außeraxialrichtungswinkel
oder Off-Winkel hat.
-
Gemäß den 24A und 24B ist
ein SiC-Substrat 90 ein SiC-Substrat mit Hexagonalkristallgebung
mit einer {11-20}-Hauptoberfläche ohne Off-Winkel.
Ein Graben 91 hat Seitenwände, welche in der Schnittansicht
gegenüber
einer (0001)-Ebene um einen Winkel von einem Grad oder mehr abgeschrägt sind.
wenn bei dieser Anordnung eine Epitaxialschicht 92 innerhalb
des Grabens 91 aufgewachsen wird, bildet sich keine Facette.
Wenn weiterhin diese Anordnung bei einer Vorrichtung angewendet wird,
wo die Seitenwände
des Grabens als Kanalschicht verwendet werden, werden die (0001)-Ebenen
der Seitenwände
die Kanalschichten, was den Erhalt einer hohen Kanalmobilität ermöglicht.
-
(Neunte Ausführungsform)
-
Eine neunte Ausführungsform unterscheidet sich
von der achten Ausführungsform
in einem Ebenenindex (plane Index) einer Hauptoberfläche eines SiC-Substrats.
Unter Bezug auf die 26A und 26B wird die neunte Ausführungsform
nachfolgend erläutert.
-
Ein SiC-Substrat 100 ist
ein SiC-Substrat hexagonaler Kristallstruktur mit einer {1-100}-Hauptoberfläche ohne
Off-Winkel. Ein Graben 101 hat Seitenwände, welche um einen Winkel
von einem Grad oder mehr bezüglich
einer (0001)-Ebene in Schnittansicht gesehen abgeschrägt sind.
Wenn bei dieser Anordnung eine Epitaxialschicht 102 innerhalb
des Grabens 101 aufgewachsen wird, bildet sich keine Facette.
Wenn weiterhin diese Anordnung bei einer Vorrichtung ange wendet
wird, wo die Seitenwände des
Grabens als Kanalschicht verwendet werden, werden die (0001)-Ebenen
der Seitenwände
die Kanalschichten, was eine hohe Kanalmobilität ermöglicht.
-
Somit hat als ein Aspekt der Erfindung
ein Substrat aus Siliziumkarbid (SiC) eine fehlausgerichtete {0001}-Oberfläche, deren
Außeraxialrichtung <11-20> beträgt. Ein
Graben ist auf dem Siliziumkarbid ausgebildet und hat eine Streifenstruktur,
welche sich in Richtung einer <11-20>-Richtung erstreckt. Eine
Epitaxialschicht aus SiC ist an einer inneren Oberfläche des
Grabens ausgebildet.
-
Einem Fachmann auf diesem Gebiet
erschließt
sich ohne weiteres, daß verschiedene Änderungen
an den obigen Ausführungsformen
gemacht werden, ohne jedoch vom Umfang der Erfindung abzuweichen,
wie er durch die nachfolgenden Ansprüche und deren Äquivalente
definiert ist.