DE112014002647B4 - Siliziumkarbid-Substrat und Verfahren zur Herstellung desselben, Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

Siliziumkarbid-Substrat und Verfahren zur Herstellung desselben, Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Substrats (10) mit folgenden Schritten:
Herstellen eines Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats (80) mit einer ersten Hauptfläche (80a), einer zweiten Hauptfläche (80b) und einem ersten Seitenendabschnitt (80c), wobei die zweite Hauptfläche (80b) der ersten Hauptfläche (80a) gegenüberliegt, wobei der erste Seitenendabschnitt (80c) die erste Hauptfläche (80a) und die zweite Hauptfläche (80b) miteinander verbindet, wobei die erste Hauptfläche (80a) eine Breite (D) mit einem Maximalwert von mehr als 100 mm aufweist;
Bilden einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt (80c), der ersten Hauptfläche (80a) und einer Grenzfläche (81d) zwischen der ersten Hauptfläche (80a) und dem ersten Seitenendabschnitt (80c); und
Entfernen der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81), die in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt (80c) und der Grenzfläche (81d) ausgebildet ist, wobei in dem Schritt des Bildens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81), die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) mit einem Stufenabschnitt (2) an der Grenzfläche (81d) ausgebildet ist, und
in dem Schritt des Entfernens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81), der Stufenabschnitt (2) entfernt wird.

Description

  • Gegenstand der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Siliziumkarbid-Substrat und ein Verfahren zur Herstellung desselben, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und eine Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Siliziumkarbid-Substrat und ein Verfahren zur Herstellung desselben, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und eine Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, um die Bildung von Rissen in dem Siliziumkarbid-Substrat zu unterdrücken.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurde zur Erzielung einer hohen Durchbruchspannung, eines geringen Verlusts und der Verwendung von Halbleitervorrichtungen in einer Hochtemperaturumgebung, Siliziumkarbid als ein Material für Halbleitervorrichtungen verwendet. Siliziumkarbid ist ein Halbleiter mit großer Bandlücke, der eine größere Bandlücke als Silizium, das herkömmlich weitgehend als Material für Halbleitervorrichtungen verwendet wurde, aufweist. Indem somit Siliziumkarbid als ein Material für eine Halbleitervorrichtung verwendet wird, kann die Halbleitervorrichtung mit einer hohen Durchbruchspannung, einem reduzierten Durchlasswiderstand und dergleichen ausgebildet werden. Ferner weist die Halbleitervorrichtung, die Siliziumkarbid als Material verwendet, den Vorteil auf, dass sich deren Eigenschaften nicht so stark verschlechtern, wenn diese in einer Umgebung mit hoher Temperatur verwendet wird, verglichen mit einer Halbleitervorrichtung, die Silizium als Material verwendet.
  • Beispielsweise wird ein Siliziumkarbid-Substrat durch Schneiden eines Siliziumkarbid-Einkristalls, der mittels Sublimationsverfahren hergestellt wird, und anschließendes Abschrägen eines Seitenflächenbereichs davon, hergestellt. Beispielsweise beschreibt die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. JP2010-64 918A (Patentdokument 1) die Bildung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Einkristall-Wafer mit einem abgeschrägten Siliziumkarbid-Substrat-Seitenflächenabschnitt.
  • Das Dokument US 2009 / 0 186 470 A1 betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements aus Siliziumkarbid, das einen Schritt zur Bildung eines mit Verunreinigungen dotierten Bereichs durch Implantieren von Verunreinigungsionen in mindestens einen Teil einer Siliziumkarbidschicht, die auf einer ersten Hauptfläche eines Siliziumkarbidsubstrats mit einer ersten und einer zweiten Hauptfläche gebildet wird; einen Schritt der Bildung von Deckschichten mit thermischem Widerstand auf mindestens einer oberen Fläche der Siliziumkarbidschicht und auf mindestens einer zweiten Hauptfläche des Siliziumkarbidsubstrats; und einen Schritt der Durchführung einer Aktivierungsglühbehandlung durch Erhitzen der Siliziumkarbidschicht auf eine vorbestimmte Temperatur umfasst.
  • Das Dokument CN 1 441 965 A betrifft SiC-MESFETs mit verringerten Back-Gating-Effekten. Eine selektiv dotierte p-Siliziumkarbidschicht und eine n-Epitaxieschicht werden auf ein halbisolierendes Substrat laminiert, um Back-Gating-Effekte zu reduzieren. Eine Gate-Struktur mit zwei vertieften Abschnitten ist vorgesehen. Außerdem wird eine Oxid-Nitrid-Oxid-Schutzschicht verwendet, um Oberflächeneffekte in MESFETs zu reduzieren. Zudem können ohmsche Source- und Drain-Kontakte direkt auf der n-Typ-Kanalschicht gebildet werden.
  • Zitationsliste
  • Patentdokument
  • PTD1: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. JP 2010 - 64 918 A
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Wird jedoch eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung unter Verwendung eines Siliziumkarbid-Substrats mit einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die auf einem abgeschrägten Siliziumkarbid-Einkristall gebildet ist, hergestellt, können sich in einer auf dem Siliziumkarbid-Substrat gebildete Siliziumdioxidschicht Risse bilden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts dieses Problems konzipiert, und weist die Aufgabe auf, ein Siliziumkarbid-Substrat und ein Verfahren zur Herstellung desselben, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und eine Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitzustellen, um die Bildung von Rissen in einer auf dem Siliziumkarbid-Substrat gebildeten Siliziumdioxidschicht zu unterdrücken.
  • Lösung des Problems
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Substrats gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat mit einer ersten Hauptfläche, einer zweiten Hauptfläche und einem ersten Seitenendabschnitt hergestellt, wobei die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, wobei der erste Seitenendabschnitt die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche miteinander verbindet, und wobei die erste Hauptfläche eine Breite mit einem Maximalwert von mehr als 100 mm aufweist. Es wird eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt, der ersten Hauptfläche und einer Grenzfläche zwischen der ersten Hauptfläche und dem ersten Seitenendabschnitt gebildet. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die sich in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt und der Grenzfläche befindet, wird entfernt. In dem Schritt des Bildens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht mit einem Stufenabschnitt an der Grenzfläche ausgebildet, und in dem Schritt des Entfernens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht wird der Stufenabschnitt entfernt.
  • Ein Siliziumkarbid-Substrat gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat umfasst eine erste Hauptfläche, eine zweite Hauptfläche und einen ersten Seitenendabschnitt, wobei die zweite Hauptfläche der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, wobei der erste Seitenendabschnitt die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche miteinander verbindet, und wobei die erste Hauptfläche eine Breite mit einem Maximalwert von mehr als 100 mm aufweist. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die mit einer Mitte der ersten Hauptfläche in Kontakt ist, umfasst eine dritte Hauptfläche und eine vierte Hauptfläche, wobei die dritte Hauptfläche in Kontakt mit der Mitte der ersten Hauptfläche ist, und wobei die vierte Hauptfläche der dritten Hauptfläche gegenüberliegt. Die vierte Hauptfläche weist einen Außenumfangsendabschnitt auf, der bezogen auf eine Grenzfläche zwischen der ersten Hauptfläche und dem ersten Seitenendabschnitt in einer Richtung parallel zur ersten Hauptfläche, näher an der Mitte angeordnet ist. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht umfasst einen zweiten Seitenendabschnitt, der die dritte Hauptfläche und die vierte Hauptfläche miteinander verbindet, wobei in Querschnittansicht der zweite Seitenendabschnitt einen Krümmungsradius aufweist, der gleich dem des ersten Seitenendabschnitts ist.
  • Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Siliziumkarbid-Substrat, eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats und der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitgestellt, um die Bildung von Rissen in einer auf dem Siliziumkarbid-Substrat gebildeten Siliziumdioxidschicht zu unterdrücken.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine Struktur eines Siliziumkarbid-Substrats gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 4 zeigt eine schematische Draufsicht, die einen ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 7A zeigt eine schematische Draufsicht, die ein erstes Beispiel des zweiten Schritts des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 7B zeigt eine schematische Draufsicht, die ein zweites Beispiel des zweiten Schritts des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 8 zeigt eine vergrößerte schematische Draufsicht eines Gebiets C in 7.
    • 9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Gebiets IX-IX in 8.
    • 10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Gebiets X-X in 8.
    • 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die die Struktur des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 14 zeigt eine schematische Perspektivansicht, die eine Struktur eines Siliziumkarbid-Substrats, das in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung enthalten ist, gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 15 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch das Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 16 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen ersten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 17 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 18 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung in dem zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 19 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 20 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 21 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen fünften Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 22 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen sechsten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 23 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen siebten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 24 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen achten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 25 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen neunten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 26 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht, die einen zehnten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 27 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die eine Struktur eines Siliziumkarbid-Substrats gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 28 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung in einem zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 29 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die eine erste Modifikation eines dritten Schritts des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 30 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die eine zweite Modifikation des dritten Schritts des Verfahrens zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
    • 31 zeigt eine schematische Draufsicht, die Positionen eines Orientierungsabflachungsabschnitts OF und eines Indexabflachungsabschnitts IF darstellt, wenn eine vierte Fläche des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats einer (0001)-Ebene entspricht.
    • 32 zeigt eine schematische Draufsicht, die Positionen eines Orientierungsabflachungsabschnitts OF und eines Indexabflachungsabschnitts IF darstellt, wenn eine vierte Fläche des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats einer (000-1)-Ebene entspricht.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Figuren beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass in den unten erwähnten Figuren gleiche oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und deren Beschreibung nicht wiederholt wird. Hinsichtlich der kristallographischen Bezeichnung der vorliegenden Beschreibung wird eine einzelne Orientierung durch [ ] dargestellt, eine Gruppenorientierung durch < > dargestellt, eine einzelne Ebene durch ( ) dargestellt und eine Gruppenebene durch {} dargestellt. Obwohl üblicherweise ein negativer Index kristallographisch durch Setzen eines „-“ (Strich) über der Zahl dargestellt wird, wird dieser in der vorliegenden Beschreibung durch eine Zahl mit einem negativen Vorzeichen ausgedrückt.
  • Zunächst wird ein Überblick der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf Punkte (1) bis (20) wie folgt beschrieben.
  • Als Ergebnis sorgfältiger Untersuchungen über eine Ursache einer Rissbildung in einer auf einem Siliziumkarbid-Substrat gebildeten Siliziumdioxidschicht, haben die Erfinder die folgenden Erkenntnisse gewonnen und die vorliegende Erfindung konzipiert. Zunächst werden bei der Bildung einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht auf einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat Stufenabschnitte in einem Außenumfangsendabschnitt der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht gebildet. Bei der Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf der Epitaxieschicht bilden sich dann Risse in der Siliziumdioxidschicht quer über der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats. Beträgt die Größe des Siliziumkarbid-Substrats nicht mehr als 100 mm, bilden sich im Wesentlichen keine Risse in der Siliziumdioxidschicht, beträgt jedoch die Größe des Siliziumkarbid-Substrats mehr als 100 mm, bilden sich beachtliche Risse in der Siliziumdioxidschicht. Darüberhinaus werden die Risse in der Siliziumdioxidschicht voraussichtlich beim Erhitzen des Siliziumkarbid-Substrats mit der Siliziumdioxidschicht oder bei Anbringen/Entfernen des Siliziumkarbid-Substrats mit der Siliziumdioxidschicht an/von einem Spannfutter zum Halten des Substrats erzeugt. Ferner weist Siliziumkarbid einen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, der 7 mal größer als der Wärmeausdehnungskoeffizient von Siliziumdioxid ist. Unter eingehender Berücksichtigung der obigen Umstände wird angenommen, dass einer der Gründe für die Rissbildung in der Siliziumdioxidschicht auf Spannungen zurückzuführen ist, die in der Siliziumdioxidschicht aufgrund einer Differenz in den Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen Siliziumdioxid und Siliziumkarbid erzeugt werden.
  • Darüberhinaus hat sich gezeigt, dass bei genauer Untersuchung der Stufenabschnitte, die sich in dem Außenumfangsendabschnitt der Epitaxieschicht befinden, die meisten der Stufenabschnitte derart gebildet sind, dass sie sich entlang einer geraden Linie erstrecken, die erhalten wird, wenn eine gerade Linie, die durch Projizieren einer geraden Linie parallel zu einer <11-20>-Richtung auf die Hauptfläche des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats erhalten wird, in der Hauptfläche des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats in einem Bereich von ±20° gedreht wird. Da sich die Risse in einer Siliziumdioxidschicht in einer Richtung erstrecken, in der sich die Stufenabschnitte erstrecken, wird angenommen, dass sich die Risse in der Siliziumdioxidschicht an den Stufenabschnitten als Ausgangspunkt bilden. Somit wird angenommen, dass durch Entfernen der Stufenabschnitte, die sich in dem Außenumfangsendabschnitt der Epitaxieschicht gebildet haben, die Rissbildung in der Siliziumdioxidschicht unterdrückt werden kann.
    • (1) Ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Substrats gemäß einer Ausführungsform umfasst die folgenden Schritte.
  • Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 mit einer ersten Hauptfläche 80a, einer zweiten Hauptfläche 80b und einem ersten Seitenendabschnitt 80c hergestellt, wobei die zweite Hauptfläche 80b der ersten Hauptfläche 80a gegenüberliegt, wobei der erste Seitenendabschnitt 80c die erste Hauptfläche 80a und die zweite Hauptfläche 80b miteinander verbindet, und wobei die erste Hauptfläche 80a eine Breite D mit einem Höchstwert von mehr als 100 mm aufweist. Es wird eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c, der ersten Hauptfläche 80a und einer Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c gebildet. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d ist, wird entfernt.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der Ausführungsform wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in Kontakt mit der ersten, eine Breite von mehr als 100 mm aufweisenden Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c und mit der Grenzfläche 80d gebildet und anschließend wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d ist, entfernt. Dementsprechend werden die Stufenabschnitte, die sich in dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d gebildet haben, entfernt, wodurch die Rissbildung in einer Siliziumdioxidschicht bei der Bildung der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 unterdrückt wird.
  • In dem Schritt des Bildens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 mit einem Stufenabschnitt 2 an der Grenzfläche gebildet. In dem Schritt des Entfernens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, wird der Stufenabschnitt 2 entfernt. Dementsprechend kann bei Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksam unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise wird in dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der Ausführungsform der Stufenabschnitt 2 derart gebildet, um sich entlang einer geraden Linie zu erstrecken, indem eine gerade Linie, die durch Projizieren einer geraden Linie parallel zu einer <11-20>-Richtung auf die erste Hauptfläche 80a erhalten wird, in der ersten Hauptfläche 80a in einem Bereich von ±20° gedreht wird. Es wird angenommen, dass es insbesondere aufgrund der Stufenabschnitte 2, die sich entlang der geraden Linie erstrecken, indem eine gerade Linie, die durch Projizieren einer geraden Linie parallel zu einer in <11-20>-Richtung auf die erste Hauptfläche 80a erhalten wird, in der ersten Hauptfläche 80a in einem von ±20° gedreht wird, zur Bildung von Rissen in einer Siliziumdioxidschicht kommt. Indem somit die Stufenabschnitte, die sich in der zuvor beschriebenen Richtung erstrecken, entfernt werden, kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksam verhindert werden.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der Ausführungsform der Stufenabschnitt 2 eine Länge L3 von nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 5000 µm in einer Richtung von dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung der Mitte 80p auf. Es wird angenommen, dass es insbesondere aufgrund der Stufenabschnitte 2 mit einer Länge von nicht weniger als 100 µm zur Bildung von Rissen in einer Siliziumdioxidschicht kommt. Dementsprechend kann durch Entfemen der Stufenabschnitte 2 mit der zuvor beschriebenen Länge die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksamer unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der Ausführungsform der Stufenabschnitt 2 eine Tiefe H1 von nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 50 µm in einer Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche 80a auf. Es wird angenommen, dass sich insbesondere aufgrund der Stufenabschnitte 2 mit einer Tiefe von nicht weniger als 5 µm Risse in einer Siliziumdioxidschicht bilden. Die Tiefe H1 der Stufenabschnitte 2 neigt dazu, sich proportional zur Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht zu erhöhen, wobei jedoch die Tiefe H1 gleich oder größer als die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht oder gleich oder kleiner als die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht sein kann. Dies hängt von den Wachstumsbedingungen der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht und der Form des Seitenendabschnitts 81c (Längenabschnitt L2) ab. Darüberhinaus ist eine Beziehung zwischen der Länge L3 und der Tiefe H1 wie folgt. Voraussichtlich bilden sich Risse dann, wenn die Länge L3 kurz und die Tiefe H1 groß ist und wenn die Länge L3 lang und die Tiefe H1 klein ist. Durch Entfernen der Stufenabschnitte mit der zuvor beschriebenen Tiefe kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksamer unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise weist in dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der Ausführungsform die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in einer Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a eine Dicke H2 von nicht weniger als 5 µm auf. Es wird angenommen, dass sich ausgeprägte Stufenabschnitte 2, die die Risse in einer Siliziumdioxidschicht verursachen, bilden, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksamer unterdrückt werden, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird das Siliziumkarbid-Substrat durch ein zuvor beschriebenes Verfahren hergestellt. Dann wird eine Siliziumdioxidschicht 61, 93 gebildet, die derart angeordnet ist, dass sie einer Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 zugewandt ist. Dementsprechend wird verhindert, dass sich Risse in der Siliziumdioxidschicht 61, 93 bilden, die derart angeordnet ist, dass sie der Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 zugewandt ist.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 61 eine lonenimplantationsmaske 61a. Dementsprechend kann verhindert werden, dass sich Risse in der lonenimplantationsmaske 61a bilden.
  • Vorzugsweise ist in dem Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform die lonenimplantationsmaske 61a in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80. Da die lonenimplantationsmaske 61a in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c, von dem der Stufenabschnitt 2 entfernt wurde, ausgebildet ist, kann die Bildung von Rissen in der lonenimplantationsmaske 61a unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 93 einen Zwischenschicht-Isolierfilm 93. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 93 unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise umfasst in dem Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 61, 93 eine Dicke H3 von nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm. Somit kann auch bei einer Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 61, 93 von nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 61, 93 unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise umfasst das Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform, nach dem Schritt des Bildens der Siliziumdioxidschicht, ferner einen Schritt zum Glühen des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Siliziumdioxidschicht 61, 93. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 61, 93 auch verhindert werden, wenn das Siliziumkarbid-Substrat 10 und die Siliziumdioxidschicht 61, 93 getempert werden.
  • Ein Siliziumkarbid-Substrat gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 weist eine erste Hauptfläche 80a, eine zweite Hauptfläche 80b und einen ersten Seitenendabschnitt 80c auf, wobei die zweite Hauptfläche 80b der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, wobei der ersten Seitenendabschnitt 80c die erste Hauptfläche 80a und die zweite Hauptfläche 80b miteinander verbindet, und wobei die erste Hauptfläche 80a eine Breite D mit einem Höchstwert von mehr 100 mm aufweist. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die in Kontakt mit einer Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a ist, umfasst eine dritte Hauptfläche 10b und eine vierte Hauptfläche 10a, wobei die dritte Hauptfläche 10b in Kontakt mit der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a ist, und wobei die vierte Hauptfläche 10a der dritten Hauptfläche 10b gegenüberliegt. Die vierte Hauptfläche 10a weist einen Außenumfangsendabschnitt 81e auf, der bezogen auf eine Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet ist. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 umfasst einen zweiten Seitenendabschnitt 81c, der die dritte Hauptfläche 10b und die vierte Hauptfläche 10a miteinander verbindet. In einer Querschnittsansicht ist der zweite Seitenendabschnitt 81c derart ausgebildet, dass er eine Krümmung in Übereinstimmung mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c aufweist.
  • Gemäß des Siliziumkarbid-Substrat gemäß der Ausführungsform ist der Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in Kontakt mit der Mitte 80p der ersten, eine Breite von mehr als 100 mm aufweisenden Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zu der ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet. Somit kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhalten werden, von dem die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche 80d entfernt wurden. Dementsprechend kann bei der Bildung der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in einer Siliziumdioxidschicht unterdrückt werden. Ferner kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhalten werden, von dem die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche 80d entfernt wurden. Dementsprechend kann bei der Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht verhindert werden.
  • Vorzugsweise weist in dem Siliziumkarbid-Substrat gemäß der Ausführungsform die dritte Hauptfläche 10b einen Außenumfangsendabschnitt 81t auf, der bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zu der ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet ist. Dementsprechend kann ein Siliziumkarbid-Substrat 10 erhalten werden, von dem die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 an der Grenzfläche 80d entfernt wurde. Somit kann bei der Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht verhindert werden.
  • Vorzugsweise beträgt in dem Siliziumkarbid-Substrat gemäß der Ausführungsform ein Abstand L1 von dem Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a zu der Grenzfläche 80d in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 5000 µm. Somit kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhalten werden, von dem die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche 80d wirksam entfernt wurden. Dementsprechend kann bei der Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise weist in dem Siliziumkarbid-Substrat gemäß der Ausführungsform die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a eine Dicke H2 von nicht weniger als 5 µm auf. Es wird angenommen, dass sich ausgeprägte Stufenabschnitte 2, die die Risse in einer Siliziumdioxidschicht verursachen, bilden, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksamer unterdrückt werden, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt.
  • Verwendung eines Siliziumkarbid-Substrats in einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform umfassend: ein Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß einer der Punkte (12) bis (14); und eine Siliziumdioxidschicht 93, die der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 zugewandt angeordnet ist. Dementsprechend kann eine Rissbildung in der Siliziumdioxidschicht 93 der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise ist bei der Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 93 ein Zwischenschicht-Isolierfilm 93. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in dem Zwischenschicht-Isolierfilm der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung unterdrückt werden.
  • Vorzugsweise weist bei der Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 93 eine Dicke H3 von nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm auf. Beträgt die Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 93 nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm, kann ebenfalls die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 93 unterdrückt werden.
  • Im Nachfolgenden werden die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detaillierter beschrieben.
  • (Erste Ausführungsform)
  • Mit Bezug auf 1 und 2 wird im Nachfolgenden ein Aufbau eines Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß einer ersten Ausführungsform beschrieben. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der ersten Ausführungsform umfasst im Wesentlichen ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81. Beispielsweise ist das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 aus einem hexagonalen 4H-Siliziumkarbid-Polytyp gebildet. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 umfasst ein Verunreinigungselement, wie Stickstoff, und eine n-Leitfähigkeit (einen ersten Leitfähigkeitstyp). Die Verunreinigung, wie Stickstoff, in dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 weist eine Konzentration von beispielsweise nicht weniger als etwa 1 × 1018 cm-3 und nicht mehr als etwa 1 × 1019 cm-3 auf. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 umfasst: eine erste Hauptfläche 80a; eine zweite Hauptfläche 80b, die der ersten Hauptfläche 80a gegenüberliegt; einen ersten Seitenendabschnitt 80c, der die erste Hauptfläche 80a und die zweite Hauptfläche 80b miteinander verbindet; eine Grenzfläche 80d zwischen dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der ersten Hauptfläche 80a; und einen äußersten Umfangsabschnitt 80e. Der Seitenendabschnitt 80c ist eine abgeschrägte Fläche und bildet einen Abschnitt mit einer Krümmung, um in einer Querschnittsansicht (Gesichtsfeld in einer Richtung parallel zur ersten Hauptfläche) in der Außenumfangsrichtung vorzustehen. Die erste Hauptfläche 80a kann beispielsweise einer {0001}-Ebene, einer in einem Winkel von nicht mehr als etwa 10° bezogen auf die {0001}-Ebene angeordneten Ebene oder einer in einem Winkel nicht mehr als etwa 0,25° bezogen auf die {0001}-Ebene angeordneten Ebene entsprechen. Mit anderen Worten kann die erste Hauptfläche 80a beispielsweise einer (0001)-Ebene oder einer (000-1)-Ebene, einer mit einem Winkel von nicht mehr als in etwa 10° bezogen auf die (0001)-Ebene oder die (000-1)-Ebene angeordneten Ebene oder einer mit einem Winkel von nicht mehr als etwa 0,25° bezogen auf die (0001)-Ebene oder die (000-1)-Ebene angeordneten Ebene entsprechen.
  • Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 ist auf und in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 vorgesehen. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 weist beispielsweise eine Dicke von nicht weniger als etwa 5 µm und nicht mehr als 40 µm auf. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 umfasst ein Verunreinigungselement, wie beispielsweise Stickstoff, und den n-Leitfähigkeitstyp. Die Verunreinigungskonzentration der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 kann niedriger sein als die Verunreinigungskonzentration des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80. Die Verunreinigungskonzentration der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 beträgt beispielsweise nicht weniger als etwa 1 × 1015 cm-3 und nicht mehr als etwa 1 × 1016 cm-3. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 umfasst eine dritte Hauptfläche 10b in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 80a, eine vierte Hauptfläche 10a, die gegenüberliegend zur dritten Hauptfläche 10b angeordnet ist; einen zweiten Seitenendabschnitt 81c, der die dritte Hauptfläche 10b und die vierte Hauptfläche 10a miteinander verbindet; einen Außenumfangsendabschnitt 81 e der vierten Hauptfläche 10a und einen Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b.
  • Mit Bezug auf 1 ist in einer Draufsicht (Gesichtsfeld in einer Richtung normal zur vierten Hauptfläche 10a) der Höchstwert der Breite D der vierten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 des Siliziumkarbid-Substrats 10 größer als 100 mm. Vorzugsweise beträgt der Höchstwert der Breite D der vierten Hauptfläche 10a nicht weniger als 150 mm. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 weist im Wesentlichen eine Kreisform auf. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 kann einen Orientierungsabflachungsabschnitt OF aufweisen.
  • Mit Bezug auf 2 umfasst die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81: die dritte Hauptfläche 10b in Kontakt mit der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a; und die vierte Hauptfläche 10a, die der dritten Hauptfläche 10b gegenüberliegt. In einer Querschnittsansicht ist der Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a näher an der Mitte 80p (siehe 4) angeordnet. Die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c kann einen Wendepunkt einer Linie bilden, die die erste Hauptfläche 80a und den ersten Seitenendabschnitt 80c miteinander verbindet. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 umfasst den zweiten Seitenendabschnitt 81c, der die dritte Hauptfläche 10b und die vierte Hauptfläche 10a miteinander verbindet. Der Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a kann einen Wendepunkt einer Linie bilden, die die vierte Hauptfläche 10a und den zweiten Seitenendabschnitt 81c miteinander verbindet. In einer Querschnittsansicht ist der zweite Seitenendabschnitt 81c der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 mit einer Krümmung ausgebildet, um in der Außenumfangsrichtung vorzustehen, und in Übereinstimmung mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 ausgebildet. Vorzugsweise weist in einer Querschnittsansicht der zweite Seitenendabschnitt 81c einen Krümmungsradius auf, der im Wesentlichen gleich dem des ersten Seitenendabschnitts 80c ist.
  • Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 an der Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c weist eine Dicke von im Wesentlichen 0 auf, und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Mitte 80p (siehe 4) der ersten Hauptfläche 80a weist eine Dicke H2 von beispielsweise nicht weniger als 5 µm auf. Darüberhinaus ist der Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b der Epitaxieschicht 81 an der Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 angeordnet. Vorzugsweise ist in einer Querschnittsansicht der äußerste Umfangsabschnitt 80e des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 bezogen auf eine Zwischenposition zwischen der ersten Hauptfläche 80a und der zweiten Hauptfläche 80b näher an der ersten Hauptfläche 80a angeordnet. Vorzugsweise beträgt ein Abstand L4 von dem Außenumfangsendabschnitt 81 e der vierten Hauptfläche 10a zur Grenzfläche 80d in der Richtung parallel zu ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 1000 µm. Darüberhinaus kann der Seitenendabschnitt des Siliziumkarbid-Substrats 10 zwischen der vierten Hauptflächenseite 10a und der zweiten Hauptflächenseite 80b eine symmetrische oder unsymmetrische Form aufweisen.
  • Im Nachfolgenden wird mit Bezug auf 3 ein Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben. Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat-Herstellungsschritt (S10: 3) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 4 und 5 das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 mit dem n-Leitfähigkeitstyp beispielsweise durch Schneiden eines Ingots (nicht gezeigt), der aus einem 4H-Siliziumkarbid-Polytyp gebildet ist, hergestellt. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 umfasst beispielsweise eine Verunreinigung wie Stickstoff. Die Konzentration der Verunreinigung, wie beispielsweise Stickstoff, in dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 beträgt beispielsweise nicht weniger als 1 × 1018 cm-3 und nicht mehr als 1 × 1019 cm-3. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 umfasst: die erste Hauptfläche 80a; die zweite Hauptfläche 80b gegenüber der ersten Hauptfläche 80a; den ersten Seitenendabschnitt 80c, der die erste Hauptfläche 80a und die zweite Hauptfläche 80b miteinander verbindet; die Grenzfläche 80d zwischen dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der ersten Hauptfläche 80a; und den äußersten Umfangsabschnitt 80e.
  • Mit Bezug auf 4, weist das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 in einer Draufsicht die Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a auf. Ist die erste Hauptfläche 80a ein Kreis, bildet die Mitte 80p den Mittelpunkt des Kreises. Ist die erste Hauptfläche 80a kein Kreis, bildet die Mitte 80p einen Schnittpunkt zwischen der ersten Hauptfläche 80a und einer Linie parallel zu der Normalen der ersten Hauptfläche 80a und durchläuft den Schwerpunkt des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80. Die erste Hauptfläche 80a kann beispielsweise einer {0001}-Ebene, einer in einem Winkel von nicht mehr als etwa 10° bezogen auf die {0001}-Ebene angeordneten Ebene oder einer in einem Winkel nicht mehr als etwa 0,25° bezogen auf die {0001}-Ebene angeordneten Ebene entsprechen. Der Höchstwert der Breite D der ersten Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 ist größer als 100 mm. Vorzugsweise beträgt der Höchstwert der Breite D der ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 150 mm.
  • Insbesondere kann mit Bezug auf die 31 die erste Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 beispielsweise der (0001)-Ebene, einer in einem Winkel von nicht mehr als etwa 10° bezogen auf die (0001)-Ebene angeordneten Ebene, oder einer in einem Winkel von nicht mehr als etwa 0,25° bezogen auf die (0001)-Ebene angeordneten Ebene entsprechen. Die (0001)-Ebene wird auch als „Si-Ebene“ bezeichnet. Entspricht die erste Hauptfläche 80a der (0001)-Ebene, ist eine Richtung a1 senkrecht zu der Richtung, in der sich der Orientierungsabflachungsabschnitt OF erstreckt, eine <1-100>-Richtung, insbesondere eine [1-100]-Richtung. Eine Richtung a2 senkrecht zu der Richtung, in der sich ein Indexabflachungsabschnitt IF erstreckt, ist eine <11-20>-Richtung, insbesondere eine [11-20]-Richtung. Darüberhinaus kann mit Bezug auf die 32 die erste Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 beispielsweise der (0001)-Ebene, einer in einem Winkel von nicht mehr als etwa 10° bezogen auf die (0001)-Ebene angeordneten Ebene, oder einer in einem Winkel nicht mehr als etwa 0,25° bezogen auf die (0001)-Ebene angeordneten Ebene entsprechen. Die (0001)-Ebene wird auch als „C-Ebene“ bezeichnet. Entspricht die erste Hauptfläche 80a der (0001)-Ebene, ist eine Richtung a1 senkrecht zu der Richtung, in der sich der Orientierungsabflachungsabschnitt OF erstreckt, die <1-100>-Richtung, insbesondere die [1-100]-Richtung. eine Richtung a4 senkrecht zu der Richtung, in der sich der Indexabflachungsabschnitt IF erstreckt, ist die <11-20>-Richtung, insbesondere die [11-20]-Richtung.
  • Als nächstes wird ein Siliziumkarbid-Epitaxieschicht-Bildungsschritt (S20: 3) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 6 die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 beispielsweise mittels CVD-Verfahren (chemisches Dampfabscheidungsverfahren) in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 gebildet. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 umfasst: die dritte Hauptfläche 10b in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 80a; die vierte Hauptfläche 10a gegenüberliegend zur dritten Hauptfläche 10b; den zweiten Seitenendabschnitt 81c, der die dritte Hauptfläche 10b und die vierte Hauptfläche 10a miteinander verbindet; und den Außenumfangsendabschnitt 81 e zwischen dem zweiten Seitenendabschnitt 81c und der vierten Hauptfläche 10a.
  • Genauer gesagt, wird das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 zunächst in einer Kammer angeordnet, und anschließend wird das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat beispielsweise auf eine Temperatur von nicht weniger als 1500° C und nicht mehr als 1700° C erhitzt. Dann wird ein Siliziumkarbid-Ausgangsmaterialgas in die Kammer eingebracht. Das Siliziumkarbid-Ausgangsmaterialgas umfasst ein Gas, das beispielsweise Silan, Propan, Stickstoff und Ammoniak umfasst. Dementsprechend wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c gebildet.
  • Mit Bezug auf 7A wird, in Draufsicht gesehen, eine Vielzahl von Stufenabschnitten 2 in der Nähe des Seitenendabschnitts 81c der vierten Hauptfläche 10a der Epitaxieschicht 81 gebildet. Die Stufenabschnitte 2 sind derart gebildet, dass sie sich in einer Richtung von dem Seitenendabschnitt 81c in Richtung der Mitte 80p des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 erstrecken. Typischerweise werden die Stufenabschnitte 2 auf der Seite des Orientierungsabflachungsabschnitts OF der vierten Hauptfläche 10a auf der unteren Seite der Figur und auf der Seite des ersten Abschnitts P1 der vierten Hauptfläche 10a auf der linken Seite der Figur gebildet, wobei im Wesentlichen keine Stufenabschnitte 2 auf der Seite des zweiten Abschnitts P2 gegenüber dem ersten Abschnitt P1 gebildet werden. Es sollte beachtet werden, dass der erste Abschnitt P1 ein Indexabflachungsabschnitt IF ist, wenn die vierte Hauptfläche 10a der (0001)-Ebene entspricht, und das der zweite Abschnitt P2 einen Indexabflachungsabschnitt IF bildet, wenn die vierte Hauptfläche 10a der (000-1)-Ebene entspricht. In dem Fall, in dem die vierte Hauptfläche 10a entweder der (0001)-Ebene oder (000-1)-Ebene entspricht, wird eine größere Anzahl an Stufenabschnitten 2 auf der Seite des ersten Abschnitts P1 als auf der Seite des zweiten Abschnitts P2 gebildet.
  • Darüberhinaus können mit Bezug auf 7B die Stufenabschnitte 2 auf der Seite des Orientierungsabflachungsabschnitts OF der vierten Hauptfläche 10a auf der unteren Seite der Figur, auf der Seite gegenüberliegend zu dem Orientierungsabflachungsabschnitt OF, auf der Seite des ersten Abschnitts P1 der vierten Hauptfläche 10a auf der linken Seite der Figur, und auf der Seite des zweiten Abschnitts P2 gegenüberliegend dem ersten Abschnitt P1 gebildet werden. In diesem Fall kann die Durchschnittslänge der Stufenabschnitte 2, die auf der Seite des zweiten Abschnitts P2 ausgebildet sind, länger sein als die Durchschnittslänge der Stufenabschnitte 2, die auf der Seite des ersten Abschnitts P1 ausgebildet sind. Darüberhinaus kann die Anzahl der Stufenabschnitte 2, die auf der Seite des zweiten Abschnitts P2 ausgebildet sind, kleiner sein als die Anzahl der Stufenabschnitte 2, die auf der Seite des ersten Abschnitts P1 ausgebildet sind. Darüberhinaus können zusätzlich zu den Stufenabschnitten 2, die sich in der <11-20>-Richtung erstrecken, die Stufenabschnitte 2 derart ausgebildet sein, dass sie sich in der <1-100>-Richtung erstrecken. Wie im Falle der 7A bildet der erste Abschnitt P1 einen Indexabflachungsabschnitt IF, wenn die vierte Hauptfläche 10a der (0001)-Ebene entspricht, und der zweite Abschnitt P2 einen Indexabflachungsabschnitt IF, wenn die vierte Hauptfläche 10a der (000-1)-Ebene entspricht.
  • Mit Bezug auf 8 bis 10 werden im Nachfolgenden Einzelheiten der Stufenabschnitte 2 beschrieben. Wie in 8 gezeigt, werden, wenn die vierte Hauptfläche 10a der {0001}-Ebene entspricht, die Stufenabschnitte 2 derart ausgebildet, dass sie sich von dem zweiten Seitenendabschnitt 81c in einer Richtung erstrecken, die innerhalb eines Bereiches von ±20° bezogen auf <11-20>-Richtung in der vierten Hauptfläche 10a liegt. Unter der Annahme, dass ein Winkel θ einen Winkel darstellt, der in der vierten Hauptfläche 10a zwischen der Ausdehnungsrichtung a3 der Stufenabschnitte 2 und einer Richtung a2, in der sich der Orientierungsabflachungsabschnitt OF erstreckt, gebildet wird, liegt der Winkel θ in einem Bereich von nicht weniger als -20° und nicht mehr als 20°. Es sollte beachtet werden, dass hinsichtlich der positiven/negativen Werte des Winkels angenommen wird, dass ein Winkel mit einem positiven Wert einen Stufenabschnitt 2 angibt, der in Richtung der <1-100>-Richtung bezogen auf die <11-20>-Richtung geneigt ist. Der Stufenabschnitt 2 weist in der Richtung von dem ersten Seitenendabschnitt 80c zur Mitte 80p des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 beispielsweise eine Länge von nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 5000 µm auf. Ein Verhältnis, das durch Dividieren der Länge L3 des Stufenabschnitts 2 durch den Höchstwert der Breite der ersten Hauptfläche 80a erhalten wird, beträgt nicht weniger als 0,03% und nicht mehr als 5%. Ein Abstand L2 beträgt vom Außenumfangsende des zweiten Seitenendabschnitts 81c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 zur Grenzfläche 81d beispielsweise 150 µm. Ein Abstand L1 beträgt von der Grenzfläche 81d zum Ende des Stufenabschnitts 2 in der Richtung a2 parallel zu der Richtung, in der sich der Orientierungsabflachungsabschnitt erstreckt, beispielsweise 200 µm. Der Abstand L1 beträgt beispielsweise nicht weniger als 200 µm und nicht mehr als 1000 µm, und beträgt vorzugsweise nicht weniger als 300 µm und nicht mehr als 600 µm. Die Länge L3 des Stufenabschnitts 2 in der Richtung von dem ersten Seitenendabschnitt 80c zur Mitte 80p beträgt beispielsweise nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 5000 µm.
  • Mit Bezug auf 9 ist der Stufenabschnitt 2 ein Riss mit einer Öffnung in der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 und kann einen Bodenabschnitt aufweisen, der in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 ausgebildet ist. Eine Tiefe H1 von der äußersten Fläche der vierten Hauptfläche 10a zu dem Bodenabschnitt des Stufenabschnitts 2 (das heißt, die Tiefe H1 des Stufenabschnitts 2 in der Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche 80a) beträgt beispielsweise nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 50 µm.
  • Mit Bezug auf 8 und 10 sind die Stufenabschnitte 2 über dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, über der ersten Hauptfläche 80a und über der Grenzfläche 80d zwischen dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der ersten Hauptfläche 80a gebildet. In der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die sich auf der ersten Hauptfläche 80a befindet, werden aufgrund des Step-Flow-Wachstums Stufen 3 gebildet. Der Stufenabschnitt 2 kann ein Stufenbündel (step bunching) umfassen. Eine Stufe 3, die durch das Step-Flow-Wachstum entsteht, weist üblicherweise einen Wert von in etwa 1 nm bis 10 nm auf, während eine Stufe in dem Stufenabschnitt 2 in etwa 1 µm bis 50 µm beträgt. Der Stufenabschnitt 2 kann sich von einem Abschnitt der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 erstrecken, die auf dem ersten Seitenendabschnitt 80c, der eine freiliegende Fläche mit einer Vielzahl von Ebenenausrichtung in Richtung eines Abschnitts der auf der ersten Hauptfläche 80a gebildeten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 aufweist, gebildet ist.
  • Es wird angenommen, dass mit Bezug auf 11 die vierte Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 einer Ebene entspricht, die in einem Winkel α bezogen auf die (0001)-Ebene in der <11-20>-Richtung angeordnet ist. Hierbei wird angenommen, dass eine c1-Richtung der <0001>-Richtung entspricht und eine a5-Richtung der <11-20>-Richtung entspricht. In diesem Fall entspricht die Richtung a2 einer Richtung a2 entlang einer geraden Linie, die erhalten wird, indem eine gerade Linie parallel zu der <11-20>-Richtung auf die vierte Hauptfläche 10a projiziert wird. Wie in 8 gezeigt, entspricht die Richtung a3, in der sich der Stufenabschnitt 2 in der vierten Hauptfläche 10a erstreckt, einer Richtung entlang einer geraden Linie, die erhalten wird, indem eine gerade Linie, die durch Projizieren einer geraden Linie parallel zu der <11-20>-Richtung auf die vierte Hauptfläche 10a erhalten wird, in der ersten Hauptfläche 80a durch einen Winkel α, der innerhalb eines Bereiches von ±20° liegt, gedreht wird. Hierbei bildet eine c2-Richtung die Normalrichtung der vierten Hauptfläche 10a. Es sollte beachtet werden, dass bei einem Winkel α (Versatzwinkel) von 0°, die a2-Richtung der <11-20>-Richtung entspricht.
  • Als nächstes wird ein Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfernungsschritt (S30: 3) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 12 der erste Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 und der zweite Seitenendabschnitt 81c der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 beispielsweise mittels Polieren oder dergleichen entfernt, wodurch die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die in Kontakt mit dem Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d ist, entfernt wird. Dementsprechend werden die Stufenabschnitte 2 von der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 entfernt. In 12 stellt ein durch eine Strichlinie dargestellter Abschnitt die Form des Siliziumkarbid-Substrats 10 vor dem Polieren dar, und stellt ein durch eine durchgezogene Linie dargestellter Abschnitt die Form des Siliziumkarbid-Substrats 10 nach dem Polierschritt dar. Vorzugsweise werden der erste Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 und der Seitenendabschnitt 81c der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Richtung parallel zu der ersten Hauptfläche 80a gleichzeitig poliert, um dadurch die Stufenabschnitte 2 zu entfernen. Ein Wert L5 des Polierens des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 und der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 beträgt beispielsweise nicht weniger als etwa 50 µm und nicht mehr als 1000 µm.
  • Die Stufenabschnitte 2 können beispielsweise mittels Abschrägen oder Kantenpolieren entfernt werden. Die Bedingungen für das Abschrägen sind beispielsweise wie folgt. Der Endabschnitt des Substrats wird abgeschrägt, indem die Endfläche des Substrats gegen einen entsprechend geformten Nutabschnitt, der in einem schichtförmigen Schleifstein angeordnet ist, gedrückt wird und das Substrat und der Schleifstein relativ zueinander gedreht werden. In dem schichtförmigen Schleifstein werden als Schleifkörner Diamant oder CBN (kubisches Bornitrid), als Schleifkornzahl die Nr. 400 bis Nr. 2500 und als Bindemittel entweder Metall, Elektroabscheidung oder Harz verwendet. Die Bedingungen für das Kantenpolieren sind beispielsweise wie folgt. Die Endfläche des Substrats wird durch Drücken des Endabschnitts des Substrats gegen einen Schleifstein poliert, der als Schleifkörner Diamant oder CBN, als Schleifkornzahl die Nr. 1000 bis Nr. 10000 und als Bindemittel entweder Metall, Elektroabscheidung, Harz oder Harzgummi verwendet. Es sollte beachtet werden, dass die Stufenabschnitte 2 vor dem Siliziumdioxidschicht-Bildungsschritt (S40: 15), der im Nachfolgenden beschrieben wird, entfernt werden.
  • Im Nachfolgenden werden die Funktion und Wirkung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats gemäß der Ausführungsform wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in Kontakt mit der ersten, eine Breite von mehr als 100 mm aufweisenden Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, mit dem Seitenendabschnitt 80c und mit der Grenzfläche 80d gebildet, und anschließend wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d ist, entfernt. Dementsprechend werden die in dem ersten Seitenendabschnitt 80c und der Grenzfläche 80d gebildeten Stufenabschnitte 2 entfernt, um dadurch bei der Bildung der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht zu unterdrücken.
  • Darüberhinaus wird gemäß dem Verfahren zu Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform in dem Schritt des Bildens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht, die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 gebildet, die die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche aufweist. In dem Schritt des Entfernens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht werden die Stufenabschnitte 2 entfernt. Dementsprechend kann bei der Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksam unterdrückt werden.
  • Ferner werden gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Stufenabschnitte 2 derart ausgebildet, dass sie sich entlang der geraden Linie erstrecken, die erhalten wird, indem die gerade Linie, die durch Projizieren der geraden Linie parallel zu der in <11-20>-Richtung auf die erste Hauptfläche 80a erhalten wird, in der ersten Hauptfläche 80a in einem Bereich von ±20° gedreht wird. Es wird angenommen, dass sich die Risse in einer Siliziumdioxidschicht insbesondere aufgrund der Stufenabschnitte 2 bilden, die sich entlang der gerade Linie erstrecken, die erhalten wird, indem die gerade Linie, die durch Projizieren der geraden Linie parallel zu der <11-20>-Richtung auf die erste Hauptfläche 80a erhalten wird, in der ersten Hauptfläche 80a in einem Bereich von ±20° gedreht wird. Indem somit die Stufenabschnitte, die sich in der zuvor beschriebenen Richtung erstrecken, entfernt werden, kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksamer verhindert werden.
  • Ferner beträgt gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Länge L3 eines jedes Stufenabschnitts 2 in der Richtung von dem ersten Seitenendabschnitt 80c zur Mitte 80p nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 5000 µm. Es wird angenommen, dass sich die Risse in einer Siliziumdioxidschicht insbesondere aufgrund der Stufenabschnitte mit einer Länge von nicht weniger als 100 µm bilden. Somit wird durch Entfernen der Stufenabschnitte mit der zuvor beschriebenen Länge die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht noch wirksamer unterdrückt.
  • Ferner beträgt gemäß dem Verfahren zu Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Tiefe H1 des Stufenabschnitts 2 in der Richtung senkrecht zu der ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 50 µm. Es wird angenommen, dass sich die Risse in einer Siliziumdioxidschicht insbesondere aufgrund der Stufenabschnitte mit einer Tiefe von nicht weniger als 5 µm bilden. Somit kann durch Entfernen der Stufenabschnitte mit der zuvor beschriebenen Tiefe die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht noch wirksamer verhindert werden.
  • Ferner beträgt gemäß dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Dicke H2 der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 5 µm. Die Stufenabschnitte 2, die die Risse in einer Siliziumdioxidschicht verursachen, sind dann besonders stark ausgeprägt, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht noch wirksamer unterdrückt werden, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt.
  • Gemäß dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der ersten Ausführungsform ist der Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in Kontakt mit der Mitte 80p der ersten, eine Breite von mehr als 100 mm aufweisenden Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zu der ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet. Somit kann das Siliziumkarbid-Substrat 10, von dem die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche 80d entfernt wurden, erhalten werden. Somit ist es möglich, bei der Bildung der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht zu unterdrücken.
  • Darüberhinaus umfasst gemäß dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 den zweiten Seitenendabschnitt 81c, der die dritte Hauptfläche 10b und die vierte Hauptfläche 10a miteinander verbindet. In Querschnittsansicht ist der zweite Seitenendabschnitt 81c mit einer Krümmung ausgebildet, die mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c übereinstimmt. Somit kann das Siliziumkarbid-Substrat 10, von dem die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche 80d entfernt wurden, erhalten werden. Somit ist es möglich, bei der Bildung der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht zu unterdrücken.
  • Ferner beträgt gemäß dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der ersten Ausführungsform die Dicke H2 der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 5 µm. Es wird angenommen, dass die Stufenabschnitte 2, die die Risse in einer Siliziumdioxidschicht verursachen, dann besonders stark ausgeprägt sind, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt. Dementsprechend ist es möglich, die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht wirksamer zu unterdrücken, wenn die Dicke der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht weniger als 5 µm beträgt.
  • (Zweite Ausführungsform)
  • Im Nachfolgenden wird mit Bezug auf 13 und 14 eine Struktur eines MOSFETs 1, der als eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung dient, gemäß einer zweiten Ausführungsform beschrieben.
  • Der MOSFET 1 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst im Wesentlichen das Siliziumkarbid-Substrat 10, Gate-Isolierfilme 91, Gate-Elektroden 92, Zwischenschicht-Isolierfilme 93, Source-Elektroden 94, eine Source-Zwischenverbindung 95 und eine Drain-Elektrode 98. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 entspricht dem in der ersten Ausführungsform beschriebenen Siliziumkarbid-Substrat 10. Das heißt, dass Siliziumkarbid-Substrat 10 umfasst das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 umfasst ferner p-Basisgebiete 82, n-Gebiete 83 und p-Kontaktgebiete 84.
  • Jedes p-Basisgebiet 82 weist die p-Leitfähigkeit (den zweiten Leitfähigkeitstyp) auf. Das p-Basisgebiet 82 ist auf dem n-Driftbereich 85 vorgesehen. Das p-Basisgebiet 82 weist eine Verunreinigungskonzentration von beispielsweise 1 × 1018 cm-3 auf. Das n-Gebiet 83 weist den n-Leitfähigkeitstyp (den ersten Leitfähigkeitstyp) auf. Das n-Gebiet 83 ist auf dem p-Basisgebiet 82 vorgesehen, um durch die p-Basisgebiet-Schicht 82 von dem n-Driftbereich 85 getrennt zu sein. Das p-Kontaktgebiet 84 weist den p-Leitfähigkeitstyp auf. Das p-Kontaktgebiet 84 ist mit der Source-Elektrode 94 und dem p-Basisgebiet 82 verbunden.
  • In der vierten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ist ein Graben TR vorgesehen. Der Graben TR weist eine Wandfläche SW und einen Bodenabschnitt BT auf. Die Wandfläche SW erstreckt sich durch das n-Gebiet 83 und das p-Basisgebiet 82 zu dem n-Driftbereich 85. Die Wandfläche SW umfasst eine Kanalfläche des MOSFETs 1 auf dem p-Basisgebiet 82.
  • Die Wandfläche SW ist bezüglich der vierten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 geneigt, und der Graben TR erstreckt sich in verjüngender Weise in Richtung der Öffnung. Die Wandfläche SW umfasst vorzugsweise eine Ebenenorientierung, die bezogen auf eine (000-1)-Ebene um nicht weniger als 50° und nicht mehr als 65° geneigt ist. Der Bodenabschnitt BT ist auf dem n-Driftbereich 85 vorgesehen. In der vorliegenden Ausführungsform bildet der Bodenabschnitt BT im Wesentlichen eine Fläche, die parallel zur vierten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 verläuft.
  • Der Gate-Isolierfilm 91 bedeckt jeweils die Wandfläche SW und den Bodenabschnitt BT des Grabens TR. Die Gate-Elektrode 92 ist auf dem Gate-Isolierfilm 91 vorgesehen. Die Source-Elektrode 94 ist mit sowohl dem n-Gebiet 83 als auch dem p-Kontaktgebiet 84 in Kontakt. Die Source-Zwischenverbindung 95 ist in Kontakt mit der Source-Elektrode 94. Die Source-Zwischenverbindung 95 umfasst beispielsweise eine Aluminiumschicht. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 93 isoliert die Gate-Elektrode 92 von der Source-Zwischenverbindung 95. Die Drain-Elektrode 98 (Rückseitenelektrode) ist in Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 angeordnet.
  • Im Nachfolgenden wird mit Bezug auf 15 bis 26 ein Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird das Siliziumkarbid-Substrat 10 mit dem gleichen Verfahren wie das Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 der ersten Ausführungsform hergestellt. Insbesondere werden der Siliziumkarbid-Substrat-Herstellungsschritt (S10: 3, 15), der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht-Bildungsschritt (S20: 3, 15) und der Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfemungsschritt (S30: 3, 15) durchgeführt.
  • Anschließend wird ein Schritt zur Bildung des p-Basisgebiets und des n-Driftbereichs durchgeführt. Insbesondere werden mit Bezug auf 16 zur Bildung des p-Basisgebiets 82 Ionen mit einer p-Verunreinigung, wie beispielsweise Aluminium (Al), in die gesamte vierte Hauptfläche 10a des n-Driftbereichs 85 implantiert. Darüberhinaus werden zur Bildung des n-Gebiets 83 Ionen mit einer n-Verunreinigung, wie beispielsweise Phosphor (P), in die gesamte vierte Hauptfläche 10a implantiert. Es sollte beachtet werden, dass anstelle der Ionenimplantation ein epitaktischer Wachstumsschritt, der das Zusetzen einer Verunreinigung umfasst, verwendet werden kann.
  • Im Nachfolgenden wird der Siliziumdioxidschicht-Bildungsschritt (S40: 15) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 17 und 18 die Siliziumdioxidschicht 61 in Kontakt mit der vierten Hauptfläche 10a und dem zweiten Seitenendabschnitt 81c der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 sowie dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 gebildet. Die Siliziumdioxidschicht 61 wird beispielsweise mittels CVD-Verfahren gebildet. Die Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 61 an einer Position, die der Mitte 80p des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 zugewandt ist, beträgt beispielsweise nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm. Vorzugsweise beträgt die Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 61 nicht weniger als 1,0 µm und nicht mehr als 2,2 µm. Anschließend kann eine Wärmebehandlung zur Verdichtung der Siliziumdioxidschicht 61 durchgeführt werden. Die Wärmebehandlung zur Verdichtung der Siliziumdioxidschicht 61 wird durch Halten der Siliziumdioxidschicht 61 für 30 Minuten bei einer Temperatur von 850° C in einer Stickstoff-Atmosphäre durchgeführt. Anschließend wird auf der Siliziumdioxidschicht 61 ein Photolithographie-Schritt durchgeführt, um eine Resist-Schicht mit einer Öffnung zu bilden, die einer Position entspricht, in der das p-Kontaktgebiet 84 gebildet werden sollen (nicht gezeigt). Anschließend wird ein Abschnitt der Siliziumdioxidschicht 61 geätzt, um eine lonenimplantationsmaske 61 mit einer Öffnung zu bilden, die der Position entspricht, an der das p-Kontaktgebiet 84 gebildet werden soll. Die lonenimplantationsmaske 61 ist aus Siliziumdioxid gebildet.
  • Als nächstes wird ein lonenimplantationsschritt (S50: 15) durchgeführt. Mit Bezug auf 19 wird das p-Kontaktgebiet 84 unter Verwendung der lonenimplantationsmaske 61 mittels Ionenimplantation gebildet. Insbesondere werden unter Verwendung der lonenimplantationsmaske 61 Ionen mit einer Verunreinigung, die den p-Leitfähigkeitstyp aufweisen, wie beispielsweise Aluminium (Al), in die vierte Hauptfläche 10a implantiert. Danach wird die lonenimplantationsmaske 61 entfernt (20). Somit wird mittels Photolithographie und Ionenimplantation das p-Kontaktgebiet 84 gebildet, um die vierte Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und das p-Basisgebiet 82 miteinander zu verbinden.
  • Danach wird eine Wärmebehandlung zur Aktivierung der Verunreinigungen durchgeführt. Diese Wärmebehandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von nicht weniger als 1500° C und nicht mehr als 1900° C, beispielsweise bei einer Temperatur von etwa 1700° C, durchgeführt. Die Wärmebehandlung wird beispielsweise für etwa 30 Minuten durchgeführt. Die Atmosphäre der Wärmebehandlung umfasst vorzugsweise eine Inertgas-Atmosphäre, wie beispielsweise eine Ar-Atmosphäre.
  • Mit Bezug auf 21 wird mittels Photolithographie-Verfahren eine Maskenschicht 40 mit einer Öffnung auf der Oberfläche, die aus dem n-Gebiet 83 und dem p-Kontaktgebiet 84 gebildet ist, gebildet. Als Maskenschicht 40 kann beispielsweise Siliziumdioxid oder dergleichen verwendet werden. Die Öffnung wird entsprechend der Position gebildet, an der der Graben TR (13) gebildet werden soll.
  • Anschließend wird ein Schritt zur Bildung einer Vertiefung (S60: 15) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 22 das Siliziumkarbid-Substrat 10 mit der darauf ausgebildeten Maskenschicht 40 einem Plasma-Ätzschritt unterzogen, um dadurch eine Vertiefung TQ in der vierten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 zu bilden. Die Vertiefung TQ wird gebildet, indem durch die Öffnung der Maskenschicht 40 das n-Gebiet 83, das p-Basisgebiet 82 und ein Abschnitt des n-Driftbereichs 85 des Siliziumkarbid-Substrats 10 mittels Ätzen entfernt wird. Als Beispiel für ein Ätzverfahren kann Trockenätzen, genauer gesagt, induktiv gekoppeltes Plasmaätzen (ICP-RIE) verwendet werden. Beispielsweise wird durch Anwenden des ICP-RIE-Verfahrens auf der vierten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10, unter Verwendung von SF6 oder eines Mischgases aus SF6 und O2 als reaktives Gas, die Vertiefung TQ mit einer Wandfläche A, die sich im Wesentlichen in der Dickenrichtung (Längsrichtung in der Figur) des Siliziumkarbid-Substrats 10 erstreckt, und einem Bodenabschnitt B in dem Gebiet, in dem der Graben TR (1) gebildet werden soll, gebildet.
  • Anschließend wird ein thermischer Ätzschritt (S70: 15) durchgeführt. Insbesondere wird die Vertiefung TQ, die in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gebildet ist, thermisch geätzt. In dem thermischen Ätzschritt wird, während dem Ofen ein chlorhaltiges Gas zugeführt wird, die Wandfläche A der Vertiefung TQ des Siliziumkarbid-Substrats 10 in dem Ofen thermisch geätzt. Die Wandfläche A der Vertiefung TQ des Siliziumkarbid-Substrats 10 wird durch Erhitzen des Siliziumkarbid-Substrats 10 für etwa 20 Minuten bei beispielsweise nicht weniger als 1000° C und nicht mehr als 1800° C in dem Ofen geätzt. Die Temperatur zum thermischen Ätzen des Siliziumkarbid-Substrats 10 beträgt beispielsweise nicht weniger als 800° C, noch bevorzugter nicht weniger als 1300° C und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 1500° C. Es sollte beachtet werden, dass die Maskenschicht 40, die aus Siliziumdioxid gebildet ist und somit ein sehr großes Selektivitätsverhältnis bezogen auf Siliziumkarbid aufweist, während dem thermischen Ätzen von Siliziumkarbid nicht wesentlich geätzt wird.
  • Wie in 23 gezeigt, wird durch Durchführen des thermischen Ätzschritts die Wandfläche A und der Bodenabschnitt B der Vertiefung TQ beispielsweise um etwa 2 nm bis 0,1 µm geätzt, um dadurch in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 den Graben TR, der aus der Wandfläche SW und dem Bodenabschnitt BT gebildet ist, zu bilden. Anschließend wird die Maskenschicht 40 mittels geeignetem Verfahren, wie beispielsweise Ätzen, entfernt. Der Graben TR ist aus der Wandfläche SW, die als eine Seitenfläche dient, und dem Bodenabschnitt BT, der durchgehend mit der Wandfläche SW verbunden ist, gebildet. Der Bodenabschnitt BT kann eine Fläche oder eine Linie sein. In dem Fall, in dem der Bodenabschnitt BT eine Linie ist, weist die Form des Grabens TR in einer Querschnittsansicht eine V-Form auf.
  • Anschließend wird der Gate-Isolierfilm-Bildungsschritt (S80: 15) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 24 nach der Bildung des Grabens TR mittels thermischem Ätzen der Wandfläche A der Vertiefung TQ der Gate-Isolierfilm 91 in Kontakt mit der Wandfläche SW des Grabens TR gebildet. Der Gate-Isolierfilm 91 wird in Kontakt mit dem n-Driftbereich 85, dem p-Basisgebiet 82, dem n-Gebiet 83 und dem p-Kontaktgebiet 84 ausgebildet, um sowohl die Wandfläche SW als auch den Bodenabschnitt BT des Grabens TR zu bedecken. Der Gate-Isolierfilm 91 ist aus Siliziumdioxid hergestellt und wird beispielsweise mittels thermischer Oxidation gebildet.
  • Nach der Bildung des Gate-Isolierfilms 91 kann ein NO-Glühschritt unter Verwendung von Stickstoffmonoxid (NO)-Gas als Atmosphärengas durchgeführt werden. Insbesondere wird beispielsweise das Siliziumkarbid-Substrat 10 mit dem darauf ausgebildeten Gate-Isolierfilm 91 für etwa 1 Stunde bei einer Temperatur von nicht weniger als 1100° C und nicht mehr als 1300° C in einer Stickstoffmonoxid-Atmosphäre gehalten.
  • Danach wird ein Gate-Elektroden-Bildungsschritt (S90: 15) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 25 die Gate-Elektrode auf dem Gate-Isolierfilm 91 gebildet. Insbesondere wird die Gate-Elektrode 92 auf dem Gate-Isolierfilm 91 gebildet, um das Gebiet innerhalb des Grabens TR mit dem dazwischen angeordneten Gate-Isolierfilm 91 zu füllen. Die Gate-Elektrode 92 kann beispielsweise durch Bilden eines Films aus einem Leiter oder dotiertem Polysilizium und durch Durchführen eines CMP-Verfahrens gebildet werden.
  • Anschließend wird ein Zwischenschicht-Isolierfilm-Bildungsschritt durchgeführt. Insbesondere wird der Zwischenschicht-Isolierfilm 93 auf der Gate-Elektrode 92 und dem Gate-Isolierfilm 91 gebildet, um die freigelegte Fläche der Gate-Elektrode 92 zu bedecken. Es wird ein Ätzschritt durchgeführt, um eine Öffnung in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 93 und dem Gate-Isolierfilm 91 zu bilden. Durch die Öffnung sind sowohl das n-Gebiet 83 als auch das p-Kontaktgebiet 84 auf der vierten Hauptfläche 10a freigelegt. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 93 weist beispielsweise eine Dicke von 1 µm auf. Die Dicke des Zwischenschicht-Isolierfilms 93 beträgt beispielsweise nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm, und beträgt vorzugsweise nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 2,2 µm.
  • Anschließend wird ein Source-Elektroden-Bildungsschritt (S100: 15) durchgeführt. Die Source-Elektrode 94 wird auf der vierten Hauptfläche 10a in Kontakt mit sowohl dem n-Gebiet 83 als auch dem p-Kontaktgebiet 84 gebildet. Insbesondere wird beispielsweise mittels Sputtern ein Metallfilm, der Ti, Al und Si aufweist, in Kontakt mit sowohl dem n-Gebiet 83 als auch dem p-Kontaktgebiet 84 gebildet. Anschließend wird der Metallfilm legiert, in dem das Siliziumkarbid-Substrat 10 mit dem darauf ausgebildeten Metallfilm bei etwa 1000° C ausgeglüht wird, um dadurch die Source-Elektrode 94 in ohmschem Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Substrat 10 zu bilden. Auf ähnliche Weise kann die Drain-Elektrode 98 auf der zweiten Hauptfläche 80b des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 gebildet werden.
  • Mit erneutem Bezug auf 13 wird die Source-Zwischenverbindung 95 in Kontakt mit der Source-Elektrode 94 und dem Zwischenschicht-Isolierfilm 93 gebildet. Als Source-Zwischenverbindung 95 wird beispielsweise eine Ti/Al-Schicht verwendet. Auf diese Weise wird der MOSFET 1 gemäß der zweiten Ausführungsform fertiggestellt.
  • Im Nachfolgenden werden die Funktion und die Wirkung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform wird das Siliziumkarbid-Substrat 10, das durch das in der ersten Ausführungsform beschriebene Verfahren hergestellt wird, hergestellt. Die Siliziumdioxidschicht61, 93 wird derart ausgebildet, dass sie der Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 zugewandt ist. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht61, 93, die der Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 zugewandt ist, unterdrückt werden. Darüberhinaus umfasst gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 61 die lonenimplantationsmaske 61a. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der lonenimplantationsmaske 61a unterdrückt werden.
  • Ferner ist gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die lonenimplantationsmaske 61a in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80. Da die lonenimplantationsmaske 61a in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c ist, von dem die Stufenabschnitte 2 entfernt wurden, kann die Bildung von Rissen in der lonenimplantationsmaske 61a unterdrückt werden.
  • Ferner umfasst gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 93 den Zwischenschicht-Isolierfilm 93. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 93 unterdrückt werden.
  • Ferner beträgt gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 61, 93 nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm. Dementsprechend kann bei einer Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 61, 93 von nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm, ebenfalls die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 61, 93 unterdrückt werden.
  • Ferner umfasst das Verfahren des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform nach dem Schritt des Bildens der Siliziumdioxidschicht ferner den Schritt zum Glühen des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Siliziumdioxidschicht 61, 93. Dementsprechend wird auch durch das Glühen des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Siliziumdioxidschicht 61, 93 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 61, 93 verhindert.
  • Der MOSFET 1 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst: das Siliziumkarbid-Substrat 10, das in der ersten Ausführungsform beschrieben ist; und die Siliziumdioxidschicht 93, die der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 zugewandt angeordnet ist. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 93 des MOSFETs 1 unterdrückt werden.
  • Darüberhinaus ist gemäß dem MOSFET 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Siliziumdioxidschicht 93 der Zwischenschicht-Isolierfilm 93. Dementsprechend kann die Bildung von Rissen in dem Zwischenschicht-Isolierfilm 93 des MOSFETs unterdrückt werden.
  • Ferner beträgt gemäß dem MOSFET 1 gemäß der zweiten Ausführungsform die Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 93 nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm. Wenn die Dicke H3 der Siliziumdioxidschicht 93 nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm beträgt, kann ebenfalls die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht 93 unterdrückt werden.
  • (Dritte Ausführungsform)
  • Im Nachfolgenden wird ein Aufbau eines Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß einer dritten Ausführungsform beschrieben. Der Aufbau des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der dritten Ausführungsform entspricht mit Ausnahme der nachfolgenden Punkte dem Aufbau des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform. Somit werden gleiche oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und nicht wiederholt beschrieben. Insbesondere sind der Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 und die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der ersten Ausführungsform im Wesentlichen an derselben Position in der Richtung parallel zu der ersten Hauptfläche 80a angeordnet, während der Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der dritten Ausführungsform bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a näher an der Mitte 80p angeordnet ist.
  • Mit Bezug auf 27 umfasst das Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der dritten Ausführungsform im Wesentlichen das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 80 und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 umfasst: die dritte Hauptfläche 10b in Kontakt mit der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a; und die vierte Hauptfläche 10a, die gegenüber der dritten Hauptfläche 10b angeordnet ist. In Querschnittsansicht ist der Außenumfangsendabschnitt 81 e der vierten Hauptfläche 10a, bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet. Darüberhinaus ist der Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet. Der Abstand L1 von dem Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a zur Grenzfläche 80d in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a beträgt beispielsweise nicht weniger als 200 µm und nicht mehr als 1000 µm. Der Abstand L1 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 300 µm und nicht mehr als 600 µm. Darüberhinaus beträgt der Abstand L2 von dem äußersten Umfangsabschnitt 80e des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 zur Grenzfläche 80d in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a 150 µm. Vorzugsweise ist die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 nicht an der Grenzfläche 80d und dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 angeordnet.
  • Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben. Das Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der dritten Ausführungsform entspricht mit Ausnahme von dem Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfernungsschritt (S30: 3) dem Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der ersten Ausführungsform.
  • Mit Bezug auf 3 werden der Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat-Herstellungsschritt (S10: 3) und der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht-Bildungsschritt (S20: 3) auf gleiche Weise wie das Verfahren der ersten Ausführungsform durchgeführt.
  • Anschließend wird der Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfernungsschritt (S30: 3) durchgeführt. Insbesondere werden mit Bezug auf 27 der erste Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80, die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die auf einem Abschnitt der ersten Hauptfläche 80a gebildet ist, entfernt, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81, die in Kontakt mit der Mitte 80p der Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 ist, bestehen bleibt. Dementsprechend werden die Stufenabschnitte 2, die sich am Endabschnitt der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 bilden, entfernt. Die Breite der entfernten Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Richtung parallel zu der ersten Hauptfläche 80a wird durch den Abstand L2 plus den Abstand L1 bestimmt. Der Abstand L2 beträgt 150 µm und der Abstand L1 beträgt beispielsweise nicht weniger als 200 µm und nicht mehr als 1000 µm. Der Abstand L1 beträgt vorzugsweise nicht weniger als 300 µm und nicht mehr als 600 µm. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 kann mittels Trockenätzen oder Nassätzen entfernt werden. Beim Trockenätzen wird das Entfernen mittels Behandlung mit Plasma, das beispielsweise physikalisch Ar oder chemisch SF6 verwendet, oder mittels Behandlung aus einer Kombination davon erzielt, während für das Nassätzen das Entfernen beispielsweise mittels NaOH (Natriumhydroxid), KOH (Kaliumhydroxid) oder einer Kombination davon erzielt wird.
  • Mit Bezug auf 29 kann durch den Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfernungsschritt (S30: 3) die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 mit einer Dicke, die mit der Tiefe der Stufenabschnitte 2 vergleichbar ist, entfernt werden, und ein Abschnitt der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 kann als verbleibender Epitaxieabschnitt 81f bestehen bleiben. Der verbleibende Epitaxieabschnitt 81f ist auf und in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 vorgesehen. Die Dicke H4 des verbleibenden Epitaxieabschnitts 81f an der Grenzfläche 80d beträgt weniger als die Dicke H2 der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 in der Mitte 80p der ersten Hauptfläche 80a. Der verbleibende Epitaxieabschnitt 81f umfasst einen Abschnitt, der als Ergebnis des Entfernens der Stufenabschnitte 2, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, übrig bleibt. Der Außenumfangsendabschnitt 81e der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 ist, bezogen auf die Grenzfläche 80d in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet.
  • Mit Bezug auf 30 kann durch den Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfernungsschritt (S30: 3) ein Abschnitt der ersten Hauptfläche 80a und ein Abschnitt des ersten Seitenendabschnitts 80c überätzt werden. Durch das Überätzen des Abschnitts der ersten Hauptfläche 80a und des Abschnitts des ersten Seitenendabschnitts 80c bildet sich eine abgestufte Fläche 80f am Endabschnitt der ersten Hauptfläche 80a. Die abgestufte Fläche 80f wird durch Ätzen der ersten Hauptfläche 80a entlang einer Fläche, die sich von dem Außenumfangsendabschnitt 81 e der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 bis zum Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b erstreckt, gebildet. Der Abstand von der abgestuften Fläche 80f bis zur zweiten Hauptfläche 80b ist kürzer als der Abstand von der ersten Hauptfläche 80a zur zweiten Hauptfläche.
  • Im Nachfolgenden werden die Funktion und die Wirkung des MOSFETs 1 gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der dritten Ausführungsform ist ein Außenumfangsendabschnitt 81t der dritten Hauptfläche 10b, bezogen auf die Grenzfläche 80d zwischen der ersten Hauptfläche 80a und dem ersten Seitenendabschnitt 80c in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a, näher an der Mitte 80p angeordnet. Dementsprechend kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhalten werden, von dem die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 an der Grenzfläche 80d entfernt wurde. Dementsprechend kann bei der Bildung der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht unterdrückt werden.
  • Darüberhinaus beträgt gemäß dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der dritten Ausführungsform der Abstand L1 von dem Außenumfangsendabschnitt 81 e der vierten Hauptfläche 10a zur Grenzfläche 80d in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche 80a nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 5000 µm. Dementsprechend kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhalten werden, von dem die Stufenabschnitte 2 an der Grenzfläche 80d effektiv entfernt wurden. Dementsprechend kann bei der Bildung einer Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 die Bildung von Rissen in der Siliziumdioxidschicht unterdrückt werden.
  • (Vierte Ausführungsform)
  • Im Nachfolgenden werden der Aufbau und ein Herstellungsverfahren eines MOSFETs 1 gemäß einer vierten Ausführungsform beschrieben. Der Aufbau und das Herstellungsverfahren des MOSFETs 1 gemäß der vierten Ausführungsform unterscheiden sich von denen des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform dahingehend, dass der MOSFET 1 gemäß der vierten Ausführungsform das Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der dritten Ausführungsform verwendet, während der MOSFET 1 gemäß der zweiten Ausführungsform das Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der ersten Ausführungsform verwendet, wobei der weitere Aufbau und das weitere Herstellungsverfahren gleich denen des MOSFETs 1 gemäß der zweiten Ausführungsform sind.
  • Mit Bezug auf 28 wird das Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der vierten Ausführungsform beschrieben. Wie zuvor beschrieben, verwendet das Verfahren zur Herstellung des MOSFETs 1 gemäß der vierten Ausführungsform das Siliziumkarbid-Substrat 10 gemäß der dritten Ausführungsform.
  • Auf gleiche Weise wie das Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats 10 gemäß der dritten Ausführungsform werden der Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat-Herstellungsschritt (S10: 3, 15), der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht-Bildungsschritt (S20: 3, 15) und der Epitaxieschicht-Endabschnitt-Entfernungsschritt (S30: 3, 15) durchgeführt, um dadurch das Siliziumkarbid-Substrat 10, das in 27 gezeigt ist, herzustellen.
  • Anschließend wird der Siliziumdioxidschicht-Bildungsschritt (S40: 15) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 28 die Siliziumdioxidschicht 61, die als eine lonenimplantationsmaske 61 dient, in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt 80c und einem Abschnitt der ersten Hauptfläche 80a des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 80 und der vierten Hauptfläche 10a der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 81 gebildet.
  • Danach wird der lonenimplantationsschritt (S50: 15), der Schritt zum Bilden einer Vertiefung (S60: 15), der thermische Ätzschritt (S70: 15), der Gate-Isolierfilm-Bildungsschritt (S80: 15), der Gate-Elektroden-Bildungsschritt (S90: 15) und der Source-Elektroden-Bildungsschritt (S100: 15) auf gleiche Weise wie in dem Verfahren, das in der dritten Ausführungsform beschrieben ist, durchgeführt, um dadurch den MOSFET 1, der in 13 gezeigt ist, herzustellen.
  • Es sollte beachtet werden, dass in jeder der zuvor beschriebenen Ausführungsformen angenommen wurde, dass der erste Leitfähigkeitstyp den n-Leitfähigkeitstyp und der zweite Leitfähigkeitstyp den p-Leitfähigkeitstyp umfasst, wobei jedoch der erste Leitfähigkeitstyp den p-Leitfähigkeitstyp und der zweite Leitfähigkeitstyp den n-Leitfähigkeitstyp umfassen kann.
  • Darüberhinaus wurden die MOSFETs 1 als Beispiele der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtungen gemäß der zweiten und vierten Ausführungsform beschrieben, wobei jedoch die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtungen einen IGBT (Bipolartransistor mit isoliertem Gate), eine SBD (Schottky-Barrier-Diode) und dergleichen umfassen können.
  • Die hierin offenbarten Ausführungsformen dienen lediglich als Beispiel und sind in keinerlei Hinsicht als einschränkend zu erachten. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird vielmehr durch die Begriffe der Ansprüche als durch die zuvor beschriebenen Ausführungsformen definiert und soll jegliche Modifikationen, die innerhalb des Umfangs und der Bedeutung entsprechend den Begriffen der Ansprüche liegen, umfassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (MOSFET);
    2
    Stufenabschnitt;
    3
    Stufe;
    10
    Siliziumkarbid-Substrat;
    10a
    Vierte Hauptfläche;
    10b
    Dritte Hauptfläche;
    40
    Maskenschicht;
    61
    Siliziumdioxidschicht (lonenimplantationsmaske);
    80
    Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat;
    80a
    Erste Hauptfläche;
    80b
    Zweite Hauptfläche;
    80c
    Erster Seitenendabschnitt;
    80d, 81d
    Grenzfläche;
    80e
    Äußerster Umfangsabschnitt;
    80f
    Stufenfläche;
    80p
    Mitte;
    81
    Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (n-Typ-Driftbereich);
    81c
    Zweiter Seitenendabschnitt;
    81e, 81t
    Außenumfangsendabschnitt;
    81f
    Verbleibender Epitaxieabschnitt;
    82
    p-Basisgebiet 82;
    83
    n-Gebiet 83;
    84
    p-Kontaktgebiet 84;
    91
    Gate-Isolierfilm;
    92
    Gate-Elektrode;
    93
    Zwischenschicht-Isolierfilm;
    94
    Source-Elektrode;
    95
    Source-Zwischenverbindung;
    98
    Drain-Elektrode;
    A, SW
    Wandfläche;
    B, BT
    Bodenabschnitt;
    IF
    Indexabflachungsabschnitt;
    OF
    Orientierungsabflachungsabschnitt;
    TQ
    Vertiefung
    TR
    Graben
    A1
    <1-100>-Richtung
    A2, A4, A5
    <11-20>-Richtung
    a3
    Ausbreitungsrichtung

Claims (18)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Substrats (10) mit folgenden Schritten: Herstellen eines Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats (80) mit einer ersten Hauptfläche (80a), einer zweiten Hauptfläche (80b) und einem ersten Seitenendabschnitt (80c), wobei die zweite Hauptfläche (80b) der ersten Hauptfläche (80a) gegenüberliegt, wobei der erste Seitenendabschnitt (80c) die erste Hauptfläche (80a) und die zweite Hauptfläche (80b) miteinander verbindet, wobei die erste Hauptfläche (80a) eine Breite (D) mit einem Maximalwert von mehr als 100 mm aufweist; Bilden einer Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt (80c), der ersten Hauptfläche (80a) und einer Grenzfläche (81d) zwischen der ersten Hauptfläche (80a) und dem ersten Seitenendabschnitt (80c); und Entfernen der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81), die in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt (80c) und der Grenzfläche (81d) ausgebildet ist, wobei in dem Schritt des Bildens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81), die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) mit einem Stufenabschnitt (2) an der Grenzfläche (81d) ausgebildet ist, und in dem Schritt des Entfernens der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81), der Stufenabschnitt (2) entfernt wird.
  2. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats (10) nach Anspruch 1, wobei der Stufenabschnitt (2) derart gebildet wird, dass er sich entlang einer geraden Linie erstreckt, indem eine gerade Linie, die durch Projizieren einer geraden Linie parallel zu einer <11-20>-Richtung auf die erste Hauptfläche (80a) erhalten wird, in der ersten Hauptfläche (80a) in einem Bereich von ± 20° gedreht wird.
  3. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stufenabschnitt (2) eine Länge (L3) von nicht weniger als 50 µm und nicht mehr als 5000 µm in einer Richtung von dem ersten Seitenendabschnitt (80c) in Richtung der Mitte (80p) aufweist.
  4. Verfahren zum Herstellen des Siliziumkarbid-Substrats (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Stufenabschnitt (2) eine Tiefe (H1) von nicht weniger als 1 µm und nicht mehr als 50 µm in einer Richtung senkrecht zur ersten Hauptfläche (80a) aufweist.
  5. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Substrats (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) in einer Mitte (80p) der ersten Hauptfläche (80a) eine Dicke (H2) von nicht weniger als 5 µm aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1), mit folgenden Schritten: Herstellen des Siliziumkarbid-Substrats (10) durch das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5; und Bilden einer Siliziumdioxidschicht (61, 93), die derart angeordnet wird, dass sie einer Hauptfläche der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) zugewandt ist.
  7. Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei die Siliziumdioxidschicht (61, 93) eine lonenimplantationsmaske (61a) umfasst.
  8. Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die lonenimplantationsmaske (61a) in Kontakt mit dem ersten Seitenendabschnitt (80c) des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats (80) ist.
  9. Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Siliziumdioxidschicht (93) einen Zwischenschicht-Isolierfilm enthält.
  10. Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, wobei die Siliziumdioxidschicht (61, 93) eine Dicke (H3) von nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm aufweist.
  11. Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, das nach dem Schritt des Bildens der Siliziumdioxidschicht ferner einen Schritt zum Glühen des Siliziumkarbid-Substrats (10) und der Siliziumdioxidschicht (61, 93) umfasst.
  12. Siliziumkarbid-Substrat (10), umfassend: ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat (80) mit einer ersten Hauptfläche (80a), einer zweiten Hauptfläche (80b) und einem ersten Seitenendabschnitt (80c), wobei die zweite Hauptfläche (80b) der ersten Hauptfläche (80a) gegenüberliegt, wobei der erste Seitenendabschnitt (80c) die erste Hauptfläche (80a) und die zweite Hauptfläche (80b) miteinander verbindet, wobei die erste Hauptfläche (80a) eine Breite (D) mit einem Maximalwert von mehr als 100 mm aufweist; und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) in Kontakt mit einer Mitte (80p) der ersten Hauptfläche (80a), wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) eine dritte Hauptfläche (10b) und eine vierte Hauptfläche (10a) aufweist, wobei die dritte Hauptfläche (10b) in Kontakt mit der Mitte (80p) der ersten Hauptfläche (80a) ist, wobei die vierte Hauptfläche (10a) der dritten Hauptfläche (10b) gegenüberliegt, wobei die vierte Hauptfläche (10a) mit einem Außenumfangsendabschnitt (81e) aufweist, der bezogen auf eine Grenzfläche (80d) zwischen der ersten Hauptfläche (80a) und dem ersten Seitenendabschnitt (80c) in einer Richtung parallel zur ersten Hauptfläche (80a), näher an der Mitte (80p) angeordnet ist, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) einen zweiten Seitenendabschnitt (81c) umfasst, der die dritte Hauptfläche (10b) und die vierte Hauptfläche (10a) miteinander verbindet, und wobei in Querschnittansicht der zweite Seitenendabschnitt (81c) einen Krümmungsradius aufweist, der gleich dem des ersten Seitenendabschnitts (80c) ist.
  13. Siliziumkarbid-Substrat (10) nach Anspruch 12, wobei die dritte Hauptfläche (10b) einen Außenumfangsendabschnitt (81t) aufweist, der bezogen auf die Grenzfläche (80d) zwischen der ersten Hauptfläche (80a) und dem ersten Seitenendabschnitt (80c) in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche (80a), näher an der Mitte (80p) angeordnet ist.
  14. Siliziumkarbid-Substrat (10) nach Anspruch 12 oder 13, wobei ein Abstand (L1) von dem Außenumfangsendabschnitt (81e) der vierten Hauptfläche (10a) zu der Grenzfläche (80d) in der Richtung parallel zur ersten Hauptfläche (80a) nicht weniger als 10 µm und nicht mehr als 5000 µm beträgt.
  15. Siliziumkarbid-Substrat (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) in der Mitte (80p) der ersten Hauptfläche (80a) eine Dicke (H2) von nicht weniger als 5 µm aufweist.
  16. Verwendung eines Siliziumkarbid-Substrats (10) in einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1), umfassend: das Siliziumkarbid-Substrat (10) einer der Ansprüche 12 bis 15; und eine Siliziumdioxidschicht (93), die einer Hauptfläche der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht (81) zugewandt ist.
  17. Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats (10) in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 16, wobei die Siliziumdioxidschicht (93) einen Zwischenschicht-Isolierfilm enthält.
  18. Verwendung des Siliziumkarbid-Substrats (10) in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) nach Anspruch 16 oder 17, wobei die Siliziumdioxidschicht (93) eine Dicke (H3) von nicht weniger als 0,8 µm und nicht mehr als 20 µm aufweist.
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