DE112014005116T5 - Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Takeyoshi Masuda
Taku Horii
Shunsuke Yamada
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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (1) umfasst folgende Schritte. Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Substrat (10) mit einer ersten Hauptfläche (10a) und einer zweiten Hauptfläche (10b) gegenüber der ersten Hauptfläche (10a) hergestellt, wobei die erste Hauptfläche (10a) einen Höchstdurchmesser von mehr als 100 mm aufweist. Ein Verunreinigungsgebiet (4) wird auf einer Seite der ersten Hauptfläche (10a) des Siliziumkarbid-Substrats (10) gebildet. In einer Draufsicht, wird ein Abdeckelement (2) auf der Seite der ersten Hauptfläche (10a) angeordnet, um wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet (4) zu bedecken. Das Siliziumkarbid-Substrat (10) wird bei einer Temperatur, die niedriger als der Schmelzpunkt des Abdeckelements (2) ist, geglüht, während das Abdeckelement (2) auf der Seite der ersten Hauptfläche (10a) des Siliziumkarbid-Substrats (10) angeordnet ist. Auf diese Weise wird ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitgestellt, in dem eine Verwölbung verringert und das Anhaften einer Verunreinigung unterdrückt werden können.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, in dem eine Verwölbung verringert und das Anhaften einer Verunreinigung unterdrückt werden können.
  • Stand der Technik
  • In den letzten Jahren wurde zur Erzielung einer hohen Durchbruchspannung und eines geringen Verlustes von Halbleitervorrichtungen, wie beispielsweise einem Metalloxid-Halbleiterfeldeffekttransistor (MOSFET), sowie deren Verwendung in einer Umgebung mit hoher Temperatur und dergleichen, Siliziumkarbid als ein Material zur Bildung einer Halbleitervorrichtung verwendet. Siliziumkarbid ist ein Halbleiter mit großer Bandlücke, das eine größere Bandlücke als jene von Silizium aufweist, das herkömmlicherweise weitgehend als Material für Halbleitervorrichtungen verwendet wurde. Somit kann durch Verwenden von Siliziumkarbid als Material zur Bildung einer Halbleitervorrichtung, die Halbleitervorrichtung mit einer größeren Durchbruchspannung und einem geringeren Durchlasswiderstand ausgebildet werden. Ferner weist die Halbleitervorrichtung, die Siliziumkarbid als Material verwendet, den Vorteil auf, dass eine Leistungsverschlechterung bei deren Verwendung in einer Umgebung mit hoher Temperatur im Vergleich zu einer Halbleitervorrichtung, die Silizium als Material verwendet, geringer ist.
  • Beispielsweise beschreibt die veröffentlichte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 4-34732 (PTD 1) eine Vorrichtung zum Glühen eines Wafers. Mit der Vorrichtung zur Herstellung eines Wafers durch Glühen wird ein GaAs-Wafer geglüht, wobei eine ringförmige Abdeckung über dem GaAs-Wafer vorgesehen ist, um lediglich einen Außenumfangsabschnitt des GaAs-Wafers mit einem Durchmesser von 76 mm zu bedecken.
  • Das Dokument ”Rapid thermal annealing of GaAs in a graphite susceptor-comparison with proximity annealing” von S. J. Pearton und R. Caruso, J. Appl. Phys. 66 (2), 15 July 1989, beschreibt ein Verfahren zum schnellen thermischen Glühen, wobei ein GaAs-Substrat in einem Suszeptor aus Graphit angeordnet ist. Gemäß dem Verfahren zum schnellen thermischen Glühen wird ein GaAs-Substrat geglüht, während eine Graphitabdeckung über dem Substrat mit einem Durchmesser von 2 Inch (in etwa 50 mm) angeordnet ist.
  • Zitationsliste
  • Patentdokument
    • PTD1: Veröffentlichte japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 4-34732
  • Nicht-Patentdokument
    • NPD1: S. J. Pearton und R. Caruso, ”Rapid thermal annealing of GaAs in a graphite susceptor-comparison with proximity annealing” J. Appl. Phys. 66 (2), 15 July 1989, Seite 663–665
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Ist die Verwölbung eines Siliziumkarbid-Substrats bei der Anordnung des Siliziumkarbid-Substrats beispielsweise auf einer Oberfläche eines Substrathalteabschnitts groß, werden ein Bereich, in dem das Siliziumkarbid-Substrat in Kontakt mit der Oberfläche des Substrathalteabschnitts ist, und ein Bereich, in dem das Siliziumkarbid-Substrat nicht in Kontakt mit der Oberfläche des Substrathalteabschnitts ist, erzeugt. In beispielsweise einem Aktivierungsglühschritt zum Aktivieren einer Verunreinigung oder in einem Schritt zum Glühen eines Siliziumkarbid-Substrats, wie beispielsweise einem Legierungsglühen, bei dem eine Elektrode legiert wird, ist es somit wahrscheinlicher, dass ein Gebiet des Siliziumkarbid-Substrats, das in Kontakt mit dem Substrathalteabschnitt ist, durch Wärmeleitung von dem Substrathalteabschnitt erhitzt wird, als ein Gebiet, das nicht in Kontakt mit dem Substrathalteabschnitt ist, wodurch keine einheitlich Erwärmung des Siliziumkarbid-Substrats gewährleistet werden kann. Dies ist die Ursache für die Ungleichmäßigkeiten in den elektrischen Eigenschaften einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, die das Siliziumkarbid-Substrat aufweist. Wenn ein Durchmesser, wie in dem Dokument beschrieben, nicht größer als in etwa 76 mm ist, tritt keine übermäßig große Verwölbung in einem Siliziumkarbid-Substrat auf. Ist jedoch ein Durchmesser größer als 100 mm, ist eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Halbleitersubstrats deutlich erkennbar.
  • Ferner kann ein Anhaften einer Verunreinigung, wie beispielsweise Natrium oder Eisen, an einer Fläche eines Siliziumkarbid-Substrats zu einer Verschlechterung der Eigenschaften, wie beispielsweise zur Abnahme in der Schwellenspannung oder zur Verringerung der Durchbruchspannung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, führen.
  • Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der obigen Probleme konzipiert, und es ist eine Aufgabe der der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitzustellen, in dem eine Verwölbung verringert und das Anhaften einer Verunreinigung unterdrückt werden können.
  • Lösung des Problems
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Substrat mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche gegenüber der ersten Hauptfläche hergestellt, wobei die erste Hauptfläche einen Höchstdurchmesser von mehr als 100 mm aufweist. Es wird ein Verunreinigungsgebiet auf einer Seite der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbidsubstrats gebildet. In einer Draufsicht, wird ein Abdeckelement auf der Seite der ersten Hauptfläche angeordnet, um wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet zu bedecken. Das Siliziumkarbid-Substrat wird bei einer Temperatur geglüht, die niedriger als der Schmelzpunkt des Abdeckelements ist, während das Abdeckelement auf der Seite der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats angeordnet ist.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung bereitgestellt, in der eine Verwölbung verringert und das Anhaften einer Verunreinigung unterdrückt werden können.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer Struktur einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ein Flussdiagramm zur schematischen Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines ersten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 zeigt eine schematische Draufsicht zur Darstellung des ersten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines Verwölbungswerts eines Siliziumkarbid-Substrats.
  • 6 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines Verwölbungswerts eines Siliziumkarbid-Substrats.
  • 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines zweiten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 8 zeigt eine vergrößerte schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines dritten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 9 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung des dritten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines vierten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines fünften Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines sechsten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung eines siebten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer Modifikation des dritten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 15 zeigt eine schematische Querschnittsansicht zur Darstellung einer Modifikation des vierten Schritts in dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • [Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
  • Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den nachfolgenden Zeichnungen werden gleiche oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine sich wiederholende Beschreibung derselben verzichtet. Darüberhinaus werden hinsichtlich der hierin verwendeten kristallographischen Bezeichnung eine einzelne Orientierung, eine Gruppenorientierung, eine einzelne Ebene und eine Gruppenebene jeweils durch [], <>, () und {} dargestellt. Obwohl üblicherweise ein negativer Index kristallographisch durch Setzen eines ”–” über einer Zahl dargestellt wird, wird dieses in der vorliegenden Beschreibung durch eine Zahl mit einem negativen Vorzeichen davor ausgedrückt. Zur Beschreibung eines Winkels wird ein System mit einem Gesamtazimutwinkel von 360° verwendet.
    • (1) Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte. Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Substrat 10 mit einer ersten Hauptfläche 10a und einer zweiten Hauptfläche 10b gegenüber der ersten Hauptfläche 10a hergestellt, wobei die erste Hauptfläche 10a einen Höchstdurchmesser von mehr als 100 mm aufweist. Ein Verunreinigungsgebiet wird auf einer Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbidsubstrats gebildet. Ein Abdeckelement 2 wird auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a angeordnet, um in einer Draufsicht wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet 4 zu bedecken. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 wird bei einer Temperatur geglüht, die niedriger als ein Schmelzpunkt des Abdeckelements 2 ist, während das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet ist.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß dem obigen Punkt, wird das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, um in Draufsicht wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet abzudecken, und das Siliziumkarbid-Substrat 10 wird bei einer Temperatur geglüht, die niedringer als ein Schmelzpunkt des Abdeckelements ist, während das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet ist. Da das Abdeckelement auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet ist, kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 durch das Gewicht des Abdeckelements 2 verringert werden. Da das Siliziumkarbid-Substrat 10 geglüht wird, während das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet ist, sodass es das gesamte Verunreinigungsgebiet 4 bedeckt, kann das Anhaften einer derartigen Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, in der Nähe des Verunreinigungsgebiets 4 unterdrückt werden.
    • (2) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß Punkt (1) wird vorzugsweise in dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 das Abdeckelement 2, das die Bedingung erfüllt, dass ein Absolutwert einer Differenz zwischen einem ersten Verwölbungswert und einem zweiten Verwölbungswert nicht größer als 100 μm ist, angeordnet, wobei ein Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 bei Raumtemperatur als der erste Verwölbungswert und ein Verwölbungswert des Abdeckelements bei Raumtemperatur als der zweite Verwölbungswert definiert werden. Auf diese Weise kann ein Spalt zwischen der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem Abdeckelement 2 wirksam verringert werden. Folglich kann das Anhaften einer solchen Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, in der Nähe des Verunreinigungsgebiets 4 unterdrückt werden.
    • (3) In dem Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß Punkt (1) oder (2) beträgt die erste Hauptfläche 10a einen Höchstdurchmesser von nicht weniger als 150 mm. Somit kann die Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 selbst in einer derartigen Situation, in der ein Durchmesser eines Siliziumkarbid-Substrats 10 größer ist und das Siliziumkarbid-Substrat 10 zu einer Verwölbung neigt, wirksam verringert werden.
    • (4) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß einem der Punkte (1) bis (3) weist das Siliziumkarbid-Substrat 10 vorzugsweise eine Dicke von nicht mehr als 700 μm auf. Somit kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 selbst in einer solchen Situation, in der eine Dicke des Siliziumkarbid-Substrats 10 geringer ist und das Siliziumkarbid-Substrat 10 zu einer Verwölbung neigt, wirksam verringert werden.
    • (5) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß einem der Punkte (1) bis (4) ist eine Breite des Abdeckelements 2 entlang der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorzugsweise größer als eine Breite der ersten Hauptfläche 10a. Somit kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam verringert werden und das Anhaften einer Metallverunreinigung an die ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden.
    • (6) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß einem der Punkte (1) bis (5) wird in dem Schritt des Anordnen des Abdeckelements 2 das Abdeckelement 2 derart angeordnet, dass es in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ist. Der Schritt des Glühens des Siliziumkarbid-Substrats 10 umfasst einen Schritt zur Aktivierung einer Verunreinigung in dem Verunreinigungsgebiet 4. Da das Abdeckelement 2 somit in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet wird, kann das Anhaften einer solchen Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 unterdrückt werden.
    • (7) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß Punkt (6) ist das Abdeckelement 2 vorzugsweise aus einem Material gebildet, das Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid umfasst. Somit kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10, selbst in einem Glühtemperaturbereich zur Aktivierung einer Verunreinigung in dem Verunreinigungsgebiet 4, wirksam unterdrückt werden.
    • (8) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß einem der Punkte (1) bis (5) wird vorzugsweise nach der Bildung des Verunreinigungsgebiets 4 eine Gate-Elektrode 27 gebildet, die gegenüber dem Verunreinigungsgebiet 4 des Siliziumkarbid-Substrats 10 liegt. Es wird ein Zwischenschicht-Isolierfilm 21 zur Abdeckung der Gate-Elektrode 27 gebildet. Es wird eine Source-Elektrode 16 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 gebildet. In dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 wird das Abdeckelement 2 derart angeordnet, dass es in Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 ist und von der Source-Elektrode 16 beabstandet angeordnet ist. Da das Abdeckelement 2 somit beabstandet von der Source-Elektrode 16 ist, kann eine Reaktion zwischen dem Abdeckelement 2 und der Source-Elektrode 16, die zu Abweichungen in einem Kontaktwiderstand zwischen der Source-Elektrode 16 und dem Siliziumkarbid-Substrat 10 führen würde, verhindert werden.
    • (9) In dem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß Punkt (8) ist das Abdeckelement vorzugsweise aus einem Material gebildet, das wenigstens eines von Kohlenstoff, Silizium, Quarz und Siliziumkarbid umfasst. Somit kann selbst in einem Temperaturbereich für eine Legierung der Source-Elektrode 16 das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden.
    • (10) Das Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß einem der Punkte (1) bis (9) umfasst nach dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 vorzugsweise ferner den Schritt des Pressens des Abdeckelements 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10. Da somit ein Spalt zwischen dem Abdeckelement 2 und dem Siliziumkarbid-Substrat 10 verringert wird, kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden. Da darüberhinaus das Siliziumkarbid-Substrat 10 durch Wärmeleitung mit Hilfe eines Mechanismus, bei dem das Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt wird, erwärmt wird, kann eine Temperatur in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 veinheitlich ausgebildet werden. Folglich kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksamer verringert werden.
    • (11) Das Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1 gemäß Punkt (10) umfasst nach dem Schritt des Bildens des Verunreinigungsgebiets 4 vorzugsweise den Schritt des Haltens des Siliziumkarbid-Substrats 10 auf einem Substrathalteabschnitt 3, so dass die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 gegenüber einer Fläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 liegt. In dem Schritt des Pressens des Abdeckelements 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 wird das Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, so dass ein Spalt zwischen einem Außenumfangsabschnitt 10c der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Fläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verringert wird. Da somit ein Spalt zwischen der Außenumfangsfläche 10c und der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verringert wird, kann die Wärme von dem Substrathalteabschnitt 3 wirksam zu dem Siliziumkarbid-Substrat 10 geleitet werden. Folglich kann eine Temperatur in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 einheitlich ausgebildet und eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam verringert werden.
  • [Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
  • Zunächst wird ein Aufbau eines MOSFET 1 gemäß einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Bezug nehmend auf 1, weist der MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen das Siliziumkarbid-Substrat 10, die Gate-Elektrode 27, einen Gate-Isolierfilm 15, einen Zwischenschicht-Isolierfilm 21, die Source-Elektrode 16, eine Oberflächenschutzelektrode 19, eine Drain-Elektrode 20 und eine Rückseitenschutzelektrode 23 auf. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 umfasst eine erste Hauptfläche 10a und eine zweite Hauptfläche 10b gegenüber der ersten Hauptfläche 10a sowie im Wesentlichen ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 vorgesehen ist.
  • Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 ist aus hexagonalem einkristallinen Siliziumkarbid mit beispielsweise einem 4H-Polytyp gebildet. Die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 weist einen Höchstdurchmesser von mehr als 100 mm auf, vorzugsweise nicht weniger als 150 mm, und noch bevorzugter nicht weniger als 200 mm. Die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ist beispielsweise eine {0001}-Ebene oder eine Fläche mit Abweichungswinkel von nicht mehr als 8° von der {0001}-Ebene. Insbesondere ist die erste Hauptfläche 10a beispielsweise eine {0001}-Ebene oder eine Fläche mit einem Abweichungswinkel von nicht mehr als etwa 8° von der (0001)-Ebene, und die zweite Hauptfläche 10b ist eine (000-1)-Ebene oder eine Fläche mit einem Abweichungswinkel von nicht mehr als etwa 8° von der (000-1)-Ebene. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 weist eine Dicke von beispielsweise nicht mehr 700 μm und vorzugsweise nicht mehr als 600 μm auf. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 weist vorzugsweise eine Dicke von nicht mehr als 250 μm und weniger als 600 μm, noch bevorzugter nicht weniger als 300 μm und weniger 600 μm, noch bevorzugter nicht weniger als 250 μm und nicht mehr als 500 μm, und noch weiter bevorzugt nicht weniger als 350 μm und nicht mehr als 500 μm auf.
  • Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 umfasst einen Driftbereich 12, ein Körpergebiet 13, ein Source-Gebiet 14 und ein Kontaktgebiet 18. Der Driftbereich 12 ist ein n-Gebiet (erster Leitfähigkeitstyp), das eine Verunreinigung, wie Stickstoff, umfasst. Eine Verunreinigungskonzentration in dem Driftbereich beträgt beispielsweise etwa 5,0 × 1015 cm–3. Das Körpergebiet 13 ist ein p-Gebiet (zweiter Leitfähigkeitstyp). Eine in dem Körpergebiet 13 enthaltene Verunreinigung ist beispielsweise Aluminium (Al) oder Bor (B). Eine in dem Körpergebiet 13 enthaltene Verunreinigungskonzentration beträgt beispielsweise etwa 1 × 1017 cm–3.
  • Das Source-Gebiet 14 ist ein n-Gebiet mit einer Verunreinigung, wie beispielsweise Phosphor. Das Source-Gebiet 14 ist in dem Körpergebiet 13 ausgebildet, so dass es von dem Körpergebiet 13 umgeben ist. Das Source-Gebiet 14 weist eine höhere Verunreinigungskonzentration als der Driftbereich 12 auf. Eine Verunreinigungskonzentration in dem Source-Gebiet 14 beträgt beispielsweise 1 × 1020 cm–3. Das Source-Gebiet 14 ist durch das Körpergebiet 13 von dem Driftbereich 12 beabstandet.
  • Das Kontaktgebiet 18 ist ein p-Gebiet. Das Kontaktgebiet 18 ist derart vorgesehen, dass es von dem Source-Gebiet 14 umgeben und in Kontakt mit dem Körpergebiet 13 ausgebildet ist. Das Kontaktgebiet 18 umfasst eine Verunreinigung, wie Al oder B, mit einer Konzentration, die höher als die Verunreinigungskonzentration in dem Körpergebiet 13 ist. Eine Verunreinigungskonzentration, wie Al oder B, in dem Kontaktgebiet 18 beträgt beispielsweise 1 × 1020 cm–3.
  • Der Gate-Isolierfilm 15 ist in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ausgebildet, um sich von einer oberen Fläche von einem der Source-Gebiete 14 zu einer oberen Fläche des anderen Source-Gebiets 14 zu erstrecken. Der Gate-Isolierfilm 15 ist mit dem Source-Gebiet 14, dem Körpergebiet 13 und dem Driftbereich 12 auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ausgebildet. Der Gate-Isolierfilm 15 ist beispielsweise aus Siliziumdioxid gebildet.
  • Die Gate-Elektrode 27 ist in Kontakt mit dem Gate-Isolierfilm 15 ausgebildet, so dass sich diese von über dem einen Source-Gebiet 14 bis über das andere Source-Gebiet 14 erstreckt. Die Gate-Elektrode 27 ist auf dem Source-Gebiet 14, dem Körpergebiet 13 und dem Driftbereich 12 ausgebildet, wobei der Gate-Isolierfilm 15 dazwischen angeordnet ist. Die Gate-Elektrode 27 ist aus einem Leiter, wie beispielsweise Polysilizium, der mit einer Verunreinigung oder Al dotiert ist, gebildet.
  • Die Source-Elektrode 16 erstreckt sich über jedes eines Paares von Source-Gebieten 14 bis über das Kontaktgebiet 18 in einer Richtung, die von dem Gate-Isolierfilm 15 beabstandet ist, und berührt die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10. Die Source-Elektrode 16 ist in Kontakt mit dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10. Die Source-Elektrode 16 enthält beispielsweise TiAlSi und ist in ohmschen Kontakt mit dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 in dem Siliziumkarbid-Substrat 10.
  • Der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 ist derart vorgesehen, dass er die Gate-Elektrode 27 bedeckt und in Kontakt mit der Gate-Elektrode 27 und dem Gate-Isolierfilm 15 ist. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 isoliert die Gate-Elektrode 27 und die Source-Elektrode 16 elektrisch voneinander. Die Oberflächenschutzelektrode 19 ist in Kontakt mit der Source-Elektrode 16 ausgebildet und umfasst einen Leiter, wie beispielsweise Al. Die Oberflächenschutzelektrode 19 ist über die Source-Elektrode 16 elektrisch mit dem Source-Gebiet 14 verbunden.
  • Die Drain-Elektrode 20 ist auf der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorgesehen, so dass sie mit dieser in Kontakt ist. Die Drain-Elektrode 20 kann aus einem anderen Material, wie beispielsweise Nickelsilizid (NiSi) gebildet sein, das einen ohmschen Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 herstellen kann. Die Drain-Elektrode 20 ist somit mit dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 elektrisch verbunden. Die Rückseitenschutzelektrode 23 ist in Kontakt mit einer Hauptfläche der Drain-Elektrode 20 gegenüber dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 ausgebildet. Die Rückseitenschutzelektrode 23 weist eine Stapelstruktur auf, die beispielsweise aus einer Ti-Schicht, einer Pt-Schicht und einer Au-Schicht gebildet ist.
  • Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1, der die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, beschrieben.
  • Zunächst wird ein Siliziumkarbid-Substrat-Herstellungsschritt (S10: 2) durchgeführt. Beispielsweise wird das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 durch Schneiden eines Ingots aus hexagonalem einkristallinen Siliziumkarbid, das durch ein Sublimationsverfahren gebildet wird und einen 4H-Polytyp aufweist, hergestellt. Anschließend wird die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 beispielsweise durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD) auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 gebildet. Insbesondere werden ein Trägergas, das Wasserstoff (H2) enthält, und ein Quellengas, das Monosilan (SiH4), Propan (C3H8) und Stickstoff (N2) enthält, über dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 zugeführt, und das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 auf eine Temperatur von beispielsweise in etwa nicht weniger als 1500°C und nicht höher als 1700°C erhitzt. Auf diese Weise wird, wie in 3 gezeigt, die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 gebildet. Wie zuvor beschrieben, ist das Siliziumkarbid-Substrat 10 mit der ersten Hauptfläche 10a und der zweiten Hauptfläche 10b gegenüber der ersten Hauptfläche 10a ausgebildet. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 umfasst das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11, das die zweite Hauptfläche 10b bildet, und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 vorgesehen ist und die erste Hauptfläche 10a bildet.
  • Bezug nehmend auf 4, weist die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 eine im Wesentlichen ringförmige Form auf, und die erste Hauptfläche 10a weist einen Höchstdurchmesser D1 von mehr als 100 mm, vorzugsweise nicht kleiner als 150 mm, und noch bevorzugter nicht kleiner als 200 mm auf. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 weist eine Dicke T (siehe 5) von beispielsweise nicht mehr als 700 μm und vorzugsweise nicht mehr als 600 μm auf. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 weist eine Dicke von vorzugsweise nicht kleiner als 250 μm und kleiner 600 μm, noch bevorzugter nicht kleiner als 300 μm und kleiner als 600 μm, und noch bevorzugter nicht kleiner als 250 μm und nicht größer als 500 μm, und noch weiter bevorzugt nicht kleiner als 350 μm und nicht größer als 500 μm auf.
  • Das Ausmaß einer Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 und das Ausmaß einer Verwölbung des Abdeckelements 2 werden im Nachfolgenden mit Bezug auf die 5 und 6 beschrieben.
  • Wird Bezug nehmend auf die 5 das Siliziumkarbid-Substrat 10 beispielsweise auf der flachen Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 angeordnet, ist aufgrund der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 ein mittlerer Abschnitt der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 in Kontakt mit der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3, wohingegen ein Außenumfangsabschnitt der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 von der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 beabstandet ist. Im Querschnitt gesehen (ein Gesichtsfeld in einer Richtung parallel zur Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3), wird das Ausmaß einer Verwölbung h des Siliziumkarbid-Substrats 10 durch einen Abstand zwischen einer Position max in der zweiten Hauptfläche 10b, an der die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 am weitesten von der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 entfernt ist, und der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 (mit anderen Worten, eine Position min, an der die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 am nächsten ist) definiert. Wie in 5 gezeigt, wird ein Fall, bei dem sich das Siliziumkarbid-Substrat 10 in Richtung der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 wölbt, hierin als negative Verwölbung definiert.
  • Bezug nehmend auf 6 wird ein Fall, bei dem sich das Siliziumkarbid-Substrat 10 in einer entgegengesetzten Richtung zur Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verwölbt, als positive Verwölbung definiert. Wird in diesem Fall das Siliziumkarbid-Substrat 10 auf der flachen Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 angeordnet, ist aufgrund der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 der Außenumfangsabschnitt der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 in Kontakt mit der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3, wohingegen der mittlere Abschnitt der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 beabstandet von der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 ist. Ein erster Verwölbungswert h des Siliziumkarbid-Substrats 10 wird, in Querschnittsansicht, durch einen Abstand von der Position max in der ersten Hauptfläche 10a, an der die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 am weitesten von der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 entfernt ist, zu der Position min in der erste Hauptfläche 10a, an der die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 am nächsten liegt, defineirt. Die Definition für den Verwölbungswert des Abdeckelements 2, das im Nachfolgenden beschrieben wird, ist gleich wie die Definition für den Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10. Das Ausmaß der Verwölbung von jeweils dem Abdeckelement 2 und dem Siliziumkarbid-Substrat 10 wird dann gemessen, wenn das Siliziumkarbid-Substrat 10 oder das Abdeckelement 2 auf der flachen Oberfläche 3a bei Raumtemperatur (27°C) angeordnet ist, und das Abdeckelement 2 und das Siliziumkarbid-Substrat 10 beispielsweise nicht mithilfe einer elektrostatischen Einspannvorrichtung eingespannt sind.
  • Anschließend wird ein Verunreinigungsgebiet-Bildungsschritt (S20: 2) durchgeführt. Insbesondere werden mit Bezug auf 7 Ionen in die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 implantiert. Beispielsweise werden Aluminium(Al)-Ionen in die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 implantiert, so dass das Körpergebiet 13 mit dem p-Leitfähigkeitstyp in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5 gebildet wird. Anschließend werden beispielsweise Phosphor-Ionen (P) in das Körpergebiet 13 bis in eine Tiefe, die geringer als die Implantationstiefe der Al-Ionen ist, implantiert, so dass das Source-Gebiet 14 mit dem n-Leitfähigkeitstyp gebildet wird. Beispielsweise werden noch weitere Al-Ionen in das Source-Gebiet 14 implantiert, um das Kontaktgebiet 18, das von dem Source-Gebiet 14 umgeben ist, die gleiche Tiefe wie das Source-Gebiet 14 aufweist und den p-Leitfähigkeitstyp umfasst, zu bilden. Ein Gebiet in der Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 5, in dem weder das Körpergebiet 13 noch das Source-Gebiet 14 oder das Kontaktgebiet 18 ausgebildet sind, wird als Drittbereich 12 definiert. Wie zuvor beschrieben, wird das durch die Ionenimplantation gebildete Verunreinigungsgebiet 4, das das Körpergebiet 13, das Source-Gebiet 14 und das Kontaktgebiet 18 umfasst, auf einer Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 gebildet. Die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 kann das Verunreinigungsgebiet 4 und den Außenumfangsabschnitt 10c, in dem kein Verunreinigungsgebiet vorgesehen ist, umfassen.
  • Anschließend wird ein erster Abdeckelement-Anordnungsschritt (S30: 2) durchgeführt. Insbesondere wird mit Bezug auf 8 und 9, in Draufsicht gesehen (ein Gesichtsfeld entlang einer Normalenrichtung zur ersten Hauptfläche 10a), das erste Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, so dass es zumindest das gesamte Verunreinigungsgebiet 4 mit dem Körpergebiet 13, dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 bedeckt. Vorzugsweise wird, wie in 8 gezeigt, das erste Abdeckelement 2 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet. Das erste Abdeckelement 2 soll lediglich mit wenigstens einem Teil der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 in Kontakt sein und muss nicht die gesamte erste Hauptfläche 10a berühren. Beispielsweise kann das erste Abdeckelement 2 in Kontakt mit dem an der ersten Hauptfläche 10a freigelegten Verunreinigungsgebiet 4 ausgebildet und beabstandet von dem Außenumfangsabschnitt 10d der ersten Hauptfläche 10a vorgesehen sein.
  • Wie in 14 gezeigt, kann in einer Querschnittsansicht eine Breite W2 des ersten Abdeckelements 2 entlang der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 größer als eine Breite W1 der ersten Hauptfläche 10a in der Richtung entlang der ersten Hauptfläche 10a sein. Vorzugsweise ist das erste Abdeckelement 2 aus einem Material gebildet, das Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid enthält. Mit anderen Worten kann das erste Abdeckelement 2 eine Kohlenstoffschicht oder eine Siliziumkarbidschicht, ein Element, das durch Beschichten einer Oberfläche einer Siliziumkarbidschicht mit einer Kohlenstoffschicht erhalten wird, oder ein Element, das durch Beschichten einer Oberfläche einer Kohlenstoffschicht mit einer Kohlenstoffschicht, die dichter als die erstere Kohlenstoffschicht ist, erhalten wird, umfassen. Das erste Abdeckelement 2 kann in einer solchen Weise angeordnet werden, dass eine beschichtete Schicht der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 zugewandt ist. Vorzugsweise ist das erste Abdeckelement 2 aus polykristallinem Siliziumkarbid gebildet. Das polykristalline Siliziumkarbid zeigt eine geringere Verwölbung und ist kostengünstiger als einkristallines Siliziumkarbid.
  • In dem ersten Abdeckelement-Anordnungsschritt (S30: 2) wird das erste Abdeckelement 2, das eine Bedingung erfüllt, dass ein Absolutwert einer Differenz zwischen einem ersten Verwölbungswert und einem zweiten Verwölbungswert nicht größer als 100 μm ist, derart angeordnet, dass es in Kontakt mit der Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ist, wobei ein Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 bei Raumtemperatur als der erste Verwölbungswert und ein Verwölbungswert des Abdeckelements 2 bei Raumtemperatur als der zweite Verwölbungswert definiert werden. Der erste Verwölbungswert h des Siliziumkarbid-Substrats 10 beträgt beispielsweise 50 μm, wenn die erste Hauptfläche 10a eine Siliziumfläche ist, und beträgt beispielsweise –50 μm, wenn die erste Hauptfläche 10a eine Kohlenstofffläche ist. Ist die erste Hauptfläche 10a eine Siliziumfläche, verwölbt sich das Siliziumkarbid-Substrat 10, sodass die erste Hauptfläche 10a, wie in 6 gezeigt, hervortritt. Ein Verwölbungswert des ersten Abdeckelements 2 beträgt beispielsweise nicht weniger als etwa –50 μm und nicht mehr als 50 μm.
  • Wird das erste Abdeckelement 2, wie in 9 gezeigt, auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, verringert sich das Ausmaß der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 durch das Gewicht des ersten Abdeckelements 2. Das heißt, ein Verwölbungswert g des Siliziumkarbid-Substrats 10 nach der Anordnung des ersten Abdeckelements 2 ist geringer als der erste Verwölbungswert h des Siliziumkarbid-Substrats 10 vor der Anordnung des ersten Abdeckelements 2. Ist ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem ersten Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem zweiten Verwölbungswert des ersten Abdeckelements 2 gering, erhöht sich die Kontaktfläche zwischen der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem ersten Abdeckelement 2. Da sich somit ein Spalt zwischen der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem ersten Abdeckelement 2 verringert, kann beispielsweise das Anhaften einer Verunreinigung, wie Natrium, auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden. Vorzugsweise wird das erste Abdeckelement 2 in einer solchen Weise auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, dass eine Verwölbungsrichtung des ersten Abdeckelements 2 (positive und negative Verwölbung) einer Verwölbungsrichtung des Siliziumkarbid-Substrats 10 (positive und negative Verwölbung) entspricht. Das erste Abdeckelement 2 weist vorzugsweise eine höhere Dicke als das Siliziumkarbid-Substrat 10 auf. Das erste Abdeckelement 2 weist beispielsweise eine Dicke von nicht weniger als etwa 300 μm und nicht als 1 mm auf. Das erste Abdeckelement 2 wird lediglich auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet und nicht an das Siliziumkarbid-Substrat 10 befestigt.
  • Anschließend wird ein Aktivierungsglühschritt (S40: 2) durchgeführt. Insbesondere wird das Siliziumkarbid-Substrat 10 bei einer Temperatur, die geringer als ein Schmelzpunkt des Abdeckelements 2 ist, geglüht, während sich das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 befindet. Insbesondere ist die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 auf der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 angeordnet und wird auf dem Substrathalteabschnitt 3 gehalten, während das Verunreinigungsgebiet 4 in Kontakt mit dem ersten Abdeckelement 2 auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 ist. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 und das erste Abdeckelement 2 werden auf eine Temperatur von beispielsweise nicht weniger als 1600°C und nicht mehr als 2000°C für etwa 30 Minuten erhitzt. Auf diese Weise werden die Verunreinigungen in dem Verunreinigungsgebiet 4, das in dem Ionenimplantationsschritt gebildet wurde, aktiviert, wodurch die gewünschten Ladungsträger gebildet werden.
  • Durch das Anordnen des Abdeckelements 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 in dem Aktivierungsglühschritt (S40: 2), kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium (Na) und Eisen (Fe), die sich in dem Glühofen befinden, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 unterdrückt werden. Eine Metallverunreinigung kann Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Kalzium (Ca), Kalium (K), Mangan (Mn), Magnesium (Mg), Kobalt (Co), Nickel (Ni) und Aluminium (Al) umfassen. Eine Dichte jeder Metallverunreinigung auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 nach dem Aktivierungsglühschritt (S40: 2) beträgt wünschenswerterweise weniger als 1 × 1012 Atome/cm2. Die Dichte einer Metallverunreinigung kann mit einem induktiv gekoppelten Plasma-Massenspektrometer (ICP-MS) oder Röntgen-Fluoreszenzstrahlung gemessen werden.
  • Bezug nehmend auf 10, kann nach dem Anordnen des ersten Abdeckelements 2 das erste Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt werden. Dafür wird beispielsweise ein Pressteil 6 aus Kohlenstoff auf einer Oberfläche des ersten Abdeckelements 2 gegenüber der Fläche, die in Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Substrat 10 ist, angeordnet, und das Pressteil 6, wie in 10 gezeigt, von oben nach unten bewegt (mit anderen Worten, in einer Richtung von der ersten Hauptfläche 10a zur zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10), um das erste Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 zu drücken. Wie in 10 gezeigt, kann das Pressteil 6 in einer Mitte des ersten Abdeckelements 2 angeordnet werden. Alternativ kann das Pressteil 6, wie in der Querschnittsansicht in 15 gezeigt, an einer Außenumfangsseite des ersten Abdeckelements 2 angeordnet werden.
  • Bei Anordnen des Pressteils 6 in der Mitte des ersten Abdeckelements 2 in Querschnittsansicht wird die Mitte des ersten Abdeckelements 2 gegen eine Mitte der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 gedrückt, so dass sich das Ausmaß einer Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 verringert. Bei Anordnen des Pressteils 6 an der Außenseite des ersten Abdeckelements 2 wird die Außenseite des ersten Abdeckelements 2 gegen eine Außenseite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 gedrückt, so dass sich das Ausmaß einer Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 verringert.
  • Nach dem Verunreinigungsgebiet-Bildungsschritt (S20: 2) kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 derart auf dem Substrathalteabschnitt 3 gehalten werden, dass die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 der Fläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 gegenüberliegt. Wird vorzugsweise das erste Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, wird das erste Abdeckelement 2 in einer solchen Weise gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, dass sich ein Spalt g zwischen dem Außenumfangsabschnitt 10c der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verringert (siehe 9 und 15). Vorzugsweise wird das erste Abdeckelement 2 in einer solchen Weise gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, dass der Außenumfangsabschnitt 10c der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 in Kontakt mit der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 gebracht wird.
  • Der Schritt des Pressens des ersten Abdeckelements 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 kann während oder vor dem Aktivierungsglühschritt (S40: 2) durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann das erste Abdeckelement 2 und das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhitzt werden, nachdem das erste Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt wurde, oder das erste Abdeckelement 2 kann gegen Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt werden, nachdem das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhitzt wurde und das Ausmaß der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 zugenommen hat, um so das Ausmaß der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 zu verringern. Nach der Beendigung des Aktivierungsglühschritts wird das erste Abdeckelement 2 von der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 entfernt.
  • Anschließend wird ein Gate-Isolierfilm-Bildungsschritt (S50: 2) durchgeführt. Bezug nehmend auf 11, wird beispielsweise der Gate-Isolierfilm 15 aus Siliziumdioxid vorgesehen, um die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 zu bedecken, indem das Siliziumkarbid-Substrat 10 für etwa eine Stunde in einer Atmosphäre, die beispielsweise Sauerstoff enthält, bei beispielsweise 1350°C erhitzt wird. Insbesondere wird der Gate-Isolierfilm 15 in Kontakt mit dem Driftbereich 12, dem Körpergebiet 13, dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 auf der ersten Hauptfläche 10a gebildet, so dass sich dieser von dem einem Kontaktgebiet 18 zu dem anderen Kontaktgebiet 18 erstreckt.
  • Anschließend wird ein Gate-Elektroden-Bildungsschritt (S60: 2) durchgeführt. Die Gate-Elektrode 27, die in Kontakt mit dem Gate-Isolierfilm 15 ist und aus Polysilizium, das eine Verunreinigung enthält, gebildet ist, wird mittels chemischer Niederdruck-Dampfabscheidung (LPCVD) gebildet. Die Gate-Elektrode 27 wird gegenüber dem Source-Gebiet 14 und dem Körpergebiet 13, die das Verunreinigungsgebiet 4 bilden, mit dem Gate-Isolierfilm 15 dazwischen ausgebildet.
  • Anschließend wird ein Zwischenschicht-Isolierfilm-Bildungsschritt (S70: 2) durchgeführt. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 aus Siliziumdioxid wird beispielsweise durch Plasma(P)-CVD gebildet, sodass dieser die Gate-Elektrode 27 bedeckt und in Kontakt mit dem Gate-Isolierfilm 15 und der Gate-Elektrode 27 ist. Mit anderen Worten, wird der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 derart ausgebildet, dass die Gate-Elektrode 27 von dem Gate-Isolierfilm 15 und dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 umgeben ist.
  • Anschließend wird ein Source-Elektroden-Bildungsschritt (S80: 2) durchgeführt. Bezug nehmend auf 12, werden der Zwischenschicht-Isolierfilm 21 und der Gate-Isolierfilm 15 in einem Gebiet, in dem die Source-Elektrode 16 gebildet werden soll, entfernt, und es wird ein Gebiet, in dem das Source-Gebiet 14 und das Kontaktgebiet 18 durch den Zwischenschicht-Isolierfilm 21 und den Gate-Isolierfilm 15 freigelegt sind, gebildet. Anschließend wird die Source-Elektrode 16, die beispielsweise NiSi oder TiAlSi (Titanaluminiumsilizium) enthält, beispielsweise durch Sputtern in diesem Gebiet gebildet. Die Source-Elektrode 16 wird in Kontakt mit dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 auf der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 gebildet.
  • Anschließend wird ein zweiter Abdeckelement-Anordnungsschritt (S90: 2) durchgeführt. Hierbei wird das zweite Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, um wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet 4 mit dem Körpergebiet 13, dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 in einer Draufsicht zu bedecken. Insbesondere, wie in 13 gezeigt, wird das zweite Abdeckelement auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, sodass es in Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 und beabstandet von der Source-Elektrode 16 ist.
  • Wie in 14 gezeigt, kann in einer Querschnittsansicht eine Breite W2 des zweiten Abdeckelements 2 entlang der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 größer als eine Breite W1 der ersten Hauptfläche 10a in der Richtung entlang der ersten Hauptfläche 10a sein. Vorzugsweise wird das zweite Abdeckelement 2 aus einem Material gebildet, das wenigstens eines von Kohlenstoff, Silizium, Quarz und Siliziumkarbid enthält. Mit anderen Worten kann das zweite Abdeckelement 2 eine Kohlenstoffschicht oder eine Siliziumkarbidschicht, ein Element, das durch Beschichten einer Oberfläche einer Siliziumkarbidschicht mit einer Kohlenstoffschicht erhalten wird, oder ein Element, das durch Beschichten einer Oberfläche einer Kohlenstoffschicht mit einer Kohlenstoffschicht, die dichter als die erstere Kohlenstoffschicht ist, erhalten wird, umfassen. Das erste Abdeckelement 2 kann derart angeordnet werden, dass eine beschichtete Schicht gegenüber der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 liegt. Vorzugsweise ist das erste Abdeckelement 2 aus polykristallinem Siliziumkarbid gebildet. Das polykristalline Siliziumkarbid führt zu einer geringeren Verwölbung und ist kostengünstiger als einkristallines Siliziumkarbid.
  • In dem zweiten Abdeckelement-Anordnungsschritt (S90: 2) wird das zweite Abdeckelement 2, das einer Bedingung genügt, dass ein Absolutwert einer Differenz zwischen einem ersten Verwölbungswert und einem zweiten Verwölbungswert nicht größer als 100 μm ist, auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, wobei ein Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 bei Raumtemperatur als der erste Verwölbungswert und ein Verwölbungswert des zweiten Abdeckelements bei Raumtemperatur als der zweite Verwölbungswert definiert werden. Der Verwölbungswert des zweiten Abdeckelements 2 beträgt beispielsweise nicht weniger als etwa –50 μm und nicht mehr als 50 μm.
  • Wird mit Bezug auf 9 das zweite Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, verringert sich das Ausmaß der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 durch das Gewicht des zweiten Abdeckelements 2. Ist ein Absolutwert einer Differenz zwischen dem ersten Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem zweiten Verwölbungswert des zweiten Abdeckelements 2 gering, erhöht sich die Kontaktfläche zwischen dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorgesehen ist, und des zweiten Abdeckelements 2. Da sich ein Spalt zwischen dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorgesehen ist, und dem zweiten Abdeckelement 2 verringert, kann eine Diffusion einer Verunreinigung, wie beispielsweise Natrium, in eine Grenzfläche zwischen der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem Gate-Isolierfilm 15 wirksam unterdrückt werden. Vorzugsweise wird das zweite Abdeckelement 2 derart auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, dass eine Verwölbungsrichtung des zweiten Abdeckelements 2 (positive und negative Verwölbung) einer Verwölbungsrichtung des Siliziumkarbid-Substrats 10 (positive und negative Verwölbung) entspricht. Das zweite Abdeckelement 2 weist vorzugsweise eine größere Dicke als das Siliziumkarbid-Substrat 10 auf. Das zweite Abdeckelement 2 weist beispielsweise eine Dicke von nicht weniger als etwa 300 μm und nicht mehr als 1 mm auf. Das zweite Abdeckelement 2 wird lediglich auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorgesehen ist, angeordnet und nicht an dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 befestigt.
  • Anschließend wird ein Source-Elektroden-Glühschritt (S100: 2) durchgeführt. Insbesondere wird die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 in Kontakt mit der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3, wie beispielsweise einer Schale, angeordnet und auf dem Substrathalteabschnitt 3 gehalten, während sich das zweite Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 befindet, so dass dieses in Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 und beabstandet von der Source-Elektrode 16 ist. Das mit der Source-Elektrode 16 versehene Siliziumkarbid-Substrat 10 und das zweite Abdeckelement 2 werden vorzugsweise bei einer Temperatur von nicht weniger als 900°C und nicht mehr als 1300°C für in etwa 5 Minuten geglüht. Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der Source-Elektrode 16 silizidiert und die Source-Elektrode 16 in ohmschen Kontakt mit dem Source-Gebiet 14 und dem Kontaktgebiet 18 gebracht.
  • Wird das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 in dem Source-Elektroden-Glühschritt (S100: 2) angeordnet, kann ein Anhaften einer Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium (Na) und Eisen (Fe), die in einem Glühofen vorhanden sind, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 unterdrückt werden. Eine Metallverunreinigung kann Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Kalzium (Ca), Kalium (K), Mangan (Mn), Magnesium (Mg), Kobalt (Co), Nickel (Ni) und Aluminium (Al) umfassen. Eine Dichte jeder der Metallverunreinigungen an der Grenzfläche zwischen der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem Gate-Isolierfilm 15 beträgt nach dem Source-Elektroden-Glühschritt (S100: 2) wünschenswerterweise weniger als 1 × 1012 Atome/cm2. Eine Dichte der Metallverunreinigung kann mittels ICP-MS oder Röntgen-Fluoreszenzstrahlung gemessen werden.
  • Das zweite Abdeckelement 2 kann gegen den Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorgesehen ist, gedrückt werden. Insbesondere kann beispielsweise ein Pressteil 6 aus Kohlenstoff auf der Oberfläche des zweiten Abdeckelements 2 gegenüber der Oberfläche, die in Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 des Siliziumkarbid-Substrats 10 ist, angeordnet und das Pressteil 6 in eine Richtung von der ersten Hauptfläche 10a zur zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 bewegt werden, um das zweite Abdeckelement 2 gegen den Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 vorgesehen ist, zu drücken. Das Pressteil 6 kann in Querschnittsansicht in einer Mitte des zweiten Abdeckelements 2 angeordnet werden, oder das Pressteil kann in Querschnittsansicht an einer Außenumfangsseite des zweiten Abdeckelements 2 angeordnet werden.
  • Das Siliziumkarbid-Substrat 10 kann auf dem Substrathalteabschnitt 3 so gehalten werden, dass die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 gegenüber der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 liegt. Wird vorzugsweise das zweite Abdeckelement 2 gegen den Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 vorgesehen ist, gedrückt, wird das zweite Abdeckelement 2 in einer solchen Weise gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, dass sich ein Spalt g zwischen dem Außenumfangsabschnitt 10c der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verringert (siehe 9 und 15). Vorzugsweise wird das zweite Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, so dass der Außenumfangsabschnitt 10c der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 in Kontakt mit der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 ist.
  • Der Schritt des Pressens des zweiten Abdeckelements 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 kann während oder vor dem Source-Elektroden-Glühschritt (S100: 2) durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann das zweite Abdeckelement 2 und das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhitzt werden, nachdem das zweite Abdeckelement 2 gegen den Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 vorgesehen ist, gedrückt wurde, oder das zweite Abdeckelement 2 kann gegen den auf dem Siliziumkarbid-Substrat 10 vorgesehenen Zwischenschicht-Isolierfilm 21 gedrückt werden, nachdem das Siliziumkarbid-Substrat 10 erhitzt wurde und ein Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 zugenommen hat, um so das Ausmaß der Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 zu verringern. Nach der Beendigung des Source-Elektroden-Glühschritts wird das zweite Abdeckelement 2 von der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 entfernt.
  • Anschließend wird eine Oberflächen-Schutzelektrode 19 in Kontakt mit der Source-Elektrode 16 und zur Abdeckung des Zwischenschicht-Isolierfilms 21 gebildet. Die Source-Elektrode 16 ist aus einem Material, das beispielsweise Aluminium enthält, gebildet. Anschließend wird die Drain-Elektrode 20 aus beispielsweise NiSi in Kontakt mit der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 gebildet. Die Drain-Elektrode 20 kann beispielsweise aus TiAlSi gebildet sein. Obwohl die Drain-Elektrode 20 vorzugsweise mittels Sputtern gebildet wird, kann auch eine chemische Dampfabscheidung verwendet werden. Nach der Bildung der Drain-Elektrode 20 wird die Drain-Elektrode 20 beispielsweise durch Laserglühen erhitzt. Auf diese Weise wird zumindest ein Teil der Drain-Elektrode 20 silizidiert und die Drain-Elektrode 20 in ohmschen Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 11 gebracht. Die Rückseitenschutzelektrode 23 wird in Kontakt mit der Drain-Elektrode 20 ausgebildet.
  • Obwohl zuvor ein Verfahren zur Herstellung eines MOSFET 1 mit sowohl dem ersten Abdeckelement als auch dem zweiten Abdeckelement in der obigen Ausführungsform beschrieben wurde, kann der MOSFET auch nur mit entweder dem ersten Abdeckelement oder dem zweiten Abdeckelement gebildet werden. In der obigen Ausführungsform kann ein MOSFET verwendet werden, bei dem der n-Typ und der p-Typ vertauscht sind.
  • Obwohl ein planarer MOSFET in der obigen Ausführungsform als Beispiel für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben wurde, kann die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung beispielsweise auch einen Graben-MOSFET, einen bipolaren Transistor mit isoliertem Gate (IGBT) oder eine Schottky-Diode umfassen.
  • Im Nachfolgenden werden eine Funktion und Wirkung des Verfahrens zur Herstellung eines MOSFET, der die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt, beschrieben.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wird das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet, um wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet 4 in Draufsicht zu bedecken, und das Siliziumkarbid-Substrat 10 wird bei einer Temperatur, die geringer als der Schmelzpunkt des Abdeckelements 2 ist, geglüht, während sich das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 befindet. Da das Abdeckelement 2 auf der Seite der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet ist, kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 durch das Gewicht des Abdeckelements 2 verringert werden. Da das Siliziumkarbid-Substrat 10 geglüht wird, während sich das Abdeckelement 2 auf der Seite der Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 befindet, um das gesamte Verunreinigungsgebiet 4 abzudecken, kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie Natrium, in der Nähe des Verunreinigungsgebiets 4 unterdrückt werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 das Abdeckelement 2, das eine Bedingung erfüllt, dass ein Absolutwert einer Differenz zwischen einem ersten Verwölbungswert und einem zweiten Verwölbungswert nicht größer als 100 μm ist, angeordnet, wobei ein Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats 10 bei Raumtemperatur als der erste Verwölbungswert und ein Verwölbungswert des Abdeckelements 2 bei Raumtemperatur als der zweite Verwölbungswert definiert werden. Auf diese Weise kann ein Spalt zwischen der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 und dem Abdeckelement 2 wirksam verringert werden. Folglich kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie beispielsweise Natrium, in der Nähe des Verunreinigungsgebiets 4 wirksam unterdrückt werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst in dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 die erste Hauptfläche einen Höchstdurchmesser von nicht weniger als 150 mm. Somit kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam verringert werden, selbst in einer solchen Situation, in der ein Durchmesser des Siliziumkarbid-Substrats 10 größer ist und das Siliziumkarbid-Substrat 10 zu einer Verwölbung neigt.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das Siliziumkarbid-Substrat 10 eine Dicke von nicht mehr als 700 μm auf. Somit kann die Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 selbst in einer solchen Situation, in der eine Dicke des Siliziumkarbid-Substrats 10 geringer ist und das Siliziumkarbid-Substrat 10 zu einer Verwölbung neigt, wirksam verringert werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Breite des Abdeckelements 2 entlang der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 größer als eine Breite der ersten Hauptfläche 10a. Somit kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam verringert und das Anhaften einer Metallverunreinigung an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 effektiv unterdrückt werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 das Abdeckelement 2 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet. Der Schritt des Anordnens des Siliziumkarbid-Substrats 10 umfasst einen Verunreinigungsaktivierungsschritt in dem Verunreinigungsgebiet 4. Da somit das Abdeckelement 2 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 angeordnet wird, kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 unterdrückt werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Abdeckelement 2 aus einem Material, das Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid enthält, gebildet. Somit kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10, selbst in einem Temperaturbereich, der zum Aktivierungsglühen einer Verunreinigung in dem Verunreinigungsgebiet 4 geeignet ist, wirksam unterdrückt werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird nach der Bildung des Verunreinigungsgebiets 4 die Gate-Elektrode 27 gegenüber dem Verunreinigungsgebiet 4 in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gebildet. Anschließend wird der Zwischenschicht-Isolierfilm 21, der die Gate-Elektrode 27 bedeckt, gebildet. Es wird die Source-Elektrode 16 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 gebildet. In dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 wird das Abdeckelement 2 in Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm 21 und beabstandet von der Source-Elektrode 16 angeordnet. Da das Abdeckelement 2 somit entfernt von der Source-Elektrode 16 angeordnet ist, kann eine Reaktion zwischen dem Abdeckelement 2 und der Source-Elektrode 16, die zu einer Abweichung im Kontaktwiderstand zwischen der Source-Elektrode 16 und dem Siliziumkarbid-Substrat 10 führen würde, unterdrückt werden.
  • Gemäß dem Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist das Abdeckelement 2 aus einem Material gebildet, das wenigstens eines von Kohlenstoff, Silizium, Quarz und Siliziumkarbid enthält. Somit kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 auch in einem Temperaturbereich des Legierungsglühens der Source-Elektrode 16 wirksam unterdrückt werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst nach dem Schritt des Anordnens des Abdeckelements 2 den Schritt des Pressens des Abdeckelements 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10. Da somit ein Spalt zwischen dem Abdeckelement 2 und dem Siliziumkarbid-Substrat 10 verringert wird, kann das Anhaften einer Metallverunreinigung, wie Natrium, an die erste Hauptfläche 10a des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden. Da darüberhinaus das Siliziumkarbid-Substrat 10 durch Wärmeleitung mit Hilfe eines Mechanismus, bei dem das Abdeckelement 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt wird, erhitzt wird, kann eine Temperatur in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gleichförmig ausgebildet werden. Folglich kann eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden.
  • Das Verfahren zur Herstellung des MOSFET 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst nach dem Schritt des Bildens des Verunreinigungsgebiets 4 den Schritt des Haltens des Siliziumkarbid-Substrats 10 auf dem Substrathalteabschnitt 3, so dass die zweite Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 gegenüber der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 liegt. In dem Schritt des Drückens des Abdeckelements 2 gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10, wird das Abdeckelement 2 in einer solchen Weise gegen das Siliziumkarbid-Substrat 10 gedrückt, dass sich ein Spalt zwischen dem Außenumfangsabschnitt der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verringert. Da somit ein Spalt zwischen dem Außenumfangsabschnitt der zweiten Hauptfläche 10b des Siliziumkarbid-Substrats 10 und der Oberfläche 3a des Substrathalteabschnitts 3 verringert werden kann, wird Wärme von dem Substrathalteabschnitt 3 wirksam zu dem Siliziumkarbid-Substrat 10 geleitet. Folglich kann eine Temperatur in dem Siliziumkarbid-Substrat 10 gleichförmig ausgebildet und eine Verwölbung des Siliziumkarbid-Substrats 10 wirksam unterdrückt werden.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Es sollte verstanden werden, dass die hierin offenbarten Ausführungsform der Veranschaulichung dienen und in keinerlei Hinsicht als einschränkend zu erachten sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird vielmehr durch die Begriffe der Ansprüche als durch die obige Beschreibung definiert und soll alle Änderungen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung entsprechend den Begriffen der Patentansprüche umfassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (MOSFET)
    2
    Abdeckelement, erstes Abdeckelement, zweites Abdeckelement
    3
    Substrathalteabschnitt
    3a
    Oberfläche
    4
    Verunreinigungsgebiet
    5
    Siliziumkarbid-Epitaxieschicht
    6
    Pressteil
    10
    Siliziumkarbidsubstrat
    10a
    erste Hauptfläche
    10b
    zweite Hauptfläche
    10c, 10d
    Außenumfangsabschnitt
    11
    Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat
    12
    Driftbereich
    13
    Körpergebiet
    14
    Source-Gebiet
    15
    Gate-Isolierfilm
    16
    Source-Elektrode
    18
    Kontaktgebiet
    19
    Oberflächenschutzelektrode
    20
    Drain-Elektrode
    21
    Zwischenschicht-Isolierfilm
    23
    Rückseitenschutzelektrode
    27
    Gate-Elektrode
    D1
    Höchstdurchmesser
    W1, W2
    Breite
    g
    Ausmaß der Verwölbung (Spalt)
    h
    Ausmaß der Verwölbung
    T
    Dicke

Claims (11)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, mit den Schritten: Herstellen eines Siliziumkarbid-Substrats, das eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche gegenüber der ersten Hauptfläche umfasst, wobei die erste Hauptfläche einen Höchstdurchmesser von mehr als 100 mm aufweist; Bilden eines Verunreinigungsgebiets auf einer Seite der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats; Anordnen eines Abdeckelements auf der Seite der ersten Hauptfläche, um in Draufsicht wenigstens das gesamte Verunreinigungsgebiet zu bedecken; und Glühen des Siliziumkarbid-Substrats bei einer Temperatur, die niedriger als ein Schmelzpunkt des Abdeckelements ist, während das Abdeckelement auf der Seite der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats angeordnet ist.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt des Anordnens eines Abdeckelements das Abdeckelement, das eine Bedingung erfüllt, dass ein Absolutwert einer Differenz zwischen einem ersten Verwölbungswert und einem zweiten Verwölbungswert nicht größer als 100 μm ist, angeordnet wird, wobei ein Verwölbungswert des Siliziumkarbid-Substrats bei Raumtemperatur als der erste Verwölbungswert und ein Verwölbungswert des Abdeckelements bei Raumtemperatur als der zweite Verwölbungswert definiert werden.
  3. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Hauptfläche einen Höchstdurchmesser von nicht weniger als 150 mm aufweist.
  4. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Siliziumkarbid-Substrat eine Dicke von nicht mehr als 700 μm aufweist.
  5. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei in einer Querschnittsansicht eine Breite des Abdeckelements entlang der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats größer als eine Breite der ersten Hauptfläche ist.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in dem Schritt des Anordnens eines Abdeckelements, das Abdeckelements in Kontakt mit der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats angeordnet wird, und in dem Schritt des Glühens des Siliziumkarbidsubstrats, die Verunreinigung in dem Verunreinigungsgebiet aktiviert wird.
  7. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Abdeckelement aus einem Material, das Kohlenstoff und/oder Siliziumkarbid enthält, gebildet ist.
  8. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner die folgenden Schritte umfasst: Bilden einer Gate-Elektrode, die derart vorgesehen ist, dass sie nach dem Schritt des Bildens eines Verunreinigungsgebiets dem Verunreinigungsgebiet in dem Siliziumkarbid-Substrat gegenüberliegt; Bilden eines Zwischenschicht-Isolierfilms, der die Gate-Elektrode bedeckt; und Bilden einer Source-Elektrode in Kontakt mit der ersten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats, wobei in dem Schritt des Anordnens eines Abdeckelements, das Abdeckelement so angeordnet wird, dass es in Kontakt mit dem Zwischenschicht-Isolierfilm ist und beabstandet von der Source-Elektrode angeordnet ist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Abdeckelement aus einem Material gebildet ist, das wenigstens eines von Kohlenstoff, Silizium, Quarz und Siliziumkarbid enthält.
  10. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, das ferner nach dem Schritt des Anordnens eines Abdeckelements den Schritt des Pressens des Abdeckelements gegen das Siliziumkarbid-Substrat umfasst.
  11. Verfahren eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung zur Herstellung nach Anspruch 10, das nach dem Schritt des Bildens eines Verunreinigungsgebiets ferner den Schritt des Haltens des Siliziumkarbid-Substrats auf dem Substrathalteabschnitt umfasst, so dass die zweite Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats einer Fläche des Substrathalteabschnitts gegenüberliegt, wobei in dem Schritt des Pressens des Abdeckelements gegen das Siliziumkarbid-Substrat, das Abdeckelement so gegen das Substrat Siliziumkarbid gedrückt wird, dass ein Spalt zwischen einem Außenumfangsabschnitt der zweiten Hauptfläche des Siliziumkarbid-Substrats und der Oberfläche des Substrathalteabschnitts verkleinert wird.
DE112014005116.0T 2013-11-08 2014-09-24 Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung Withdrawn DE112014005116T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

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