DE112016002263T5 - Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Epitaxiesubstrats, Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Silizium-Epitaxiesubstrats, Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung Download PDF

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Keiji Wada
Taro Nishiguchi
Toru Hiyoshi
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats umfasst einen Schritt (S1) zum epitaktischen Aufwachsen einer ersten Schicht auf einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und einen Schritt (S2) zum Bilden einer zweiten Schicht an einer äußersten Fläche der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine chemische Zusammensetzung oder Dichte aufweist, die sich von der der ersten Schicht unterscheidet. Ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht beträgt mehr als 0% und weniger als oder gleich 10%.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats, ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Das offengelegte japanische Patent 2013-34007 (PTD 1) offenbart ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es keine kurzen Stufenbündel aufweist.
  • Zitationsliste
  • Patentdokument
    • PTD 1: Offengelegtes japanisches Patent Nr. 2013-34007
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technisches Problem
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Taktzeit im Schritt zum Polieren einer Oberfläche des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP) zu verkürzen.
  • Lösung des Problems
  • Ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst epitaktisches Aufwachsen einer ersten Schicht auf einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und Bilden einer zweiten Schicht an einer äußersten Fläche der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine chemische Zusammensetzung oder Dichte aufweist, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet. Ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht beträgt mehr als 0% und weniger als oder gleich 10%.
  • Ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat, eine erste Schicht, die eine Epitaxieschicht ist, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat vorgesehen ist, und eine zweite Schicht, die an einer äußersten Fläche der ersten Schicht vorgesehen ist. Die zweite Schicht weist eine chemische Zusammensetzung oder Dichte auf, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet. Ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht beträgt mehr als 0% und weniger als oder gleich 10%.
  • Ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und eine Epitaxieschicht, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat gebildet ist. Eine arithmetische Mittenrauheit in einer Oberfläche der Epitaxieschicht ist kleiner oder gleich 0,1 nm. In der Oberfläche der Epitaxieschicht weisen Karottendefekte eine Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 auf und trapezförmige Defekte, die trapezförmige Vertiefungen sind, weisen eine Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 auf. Die trapezförmigen Defekte weisen jeweils einen oberen Basisabschnitt und einen unteren Basisabschnitt auf, die sich in Draufsicht mit einer <11-20>-Richtung schneiden. Der obere Basisabschnitt weist eine Breite von mehr als oder gleich 0,1 μm und weniger als oder gleich 100 μm auf. Der untere Basisabschnitt weist eine Breite von mehr als oder gleich 50 μm und weniger als oder gleich 5000 μm auf. Der obere Basisabschnitt umfasst einen Vorsprungabschnitt. Der untere Basisabschnitt umfasst mehrere Stufenbündel.
  • Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, das ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und eine Epitaxieschicht enthält, wobei das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche aufweist, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, wobei die Epitaxieschicht auf der ersten Hauptfläche gebildet ist und eine dritte Hauptfläche aufweist, die gegenüber einer Seite ausgebildet ist, auf der das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat angeordnet ist. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung umfasst ferner einen Siliziumoxidfilm, der auf der dritten Hauptfläche gebildet ist; eine erste Elektrode, die mit einer Seite der dritten Hauptfläche verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die mit einer Seite der zweiten Hauptfläche verbunden ist. Eine Dicke des Siliziumoxidfilms beträgt mehr als oder gleich 10 nm und weniger als oder gleich 100 nm. Ein Spannung-bis-Durchbruch-Wert in einer zeitabhängigen dielektrischen Durchbruchmessung, die in einer Umgebung von 25°C und einer konstanten Stromdichte von 20 mA/cm2 durchgeführt wird, beträgt mehr als oder gleich 60 C/cm2.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß der obigen Beschreibung kann die Taktzeit in dem Schritt des Polierens der Oberfläche des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats durch CMP verkürzt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den Schritt des Bildens einer ersten Schicht und den Schritt des Bildens einer zweiten Schicht darstellt.
  • 3 zeigt eine schematische Seitenansicht eines Beispiels einer Filmbildungsvorrichtung.
  • 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 3.
  • 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels eines Aufbaus des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht eines trapezförmigen Defekts.
  • 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie VII-VII in 6.
  • 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII in 6.
  • 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs IX in 6.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt des Bildens eines Verunreinigungsgebiets darstellt.
  • 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen Schritt des Bildens eines Siliziumoxidfilms darstellt.
  • 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Beispiels eines Aufbaus der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • 14 zeigt ein Weibull-Diagramm, das Dauerstrom-TDDB-Messergebnisse darstellt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • [Beschreibung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
  • Zunächst wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusammenfassend beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung werden identische oder sich entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und es wird auf eine wiederholte Beschreibung derselben verzichtet. Ferner wird hinsichtlich der kristallographischen Bezeichnungen in der vorliegenden Beschreibung eine einzelne Orientierung durch [], eine Gruppenorientierung durch <>, eine einzelne Ebene durch () und eine Gruppenebene durch {} dargestellt. Im Allgemeinen wird ein negativer Index kristallographisch durch Setzen eines ”–” (Strich) über einer Zahl dargestellt, wobei jedoch in der vorliegenden Beschreibung dieser durch Setzen eines negativen Vorzeichens vor der Zahl dargestellt wird. Darüber hinaus betrifft eine ”Draufsicht” ein Gesichtsfeld bei Betrachtung einer Oberfläche einer Epitaxieschicht in einer Richtung einer Normalen dazu.
    • [1] Ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst epitaktisches Aufwachsen einer ersten Schicht auf einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat, und Bilden einer zweiten Schicht an einer äußersten Fläche der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine chemische Zusammensetzung oder Dichte aufweist, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet. Ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht beträgt mehr als 0% und weniger als oder gleich 10%.
  • Es wird angenommen, dass in einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit eines Siliziumoxidfilms durch die Oberflächeneigenschaften eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats unterhalb des Siliziumoxidfilms beeinträchtigt werden. Wird beispielsweise ein Siliziumoxidfilm auf einer Oberfläche gebildet, die ein großes Stufenbündel aufweist, kann der Siliziumoxidfilm Schwankungen in der Dicke aufweisen. Wird darüber hinaus über den Oberflächendefekten, wie beispielsweise den Karottendefekten, ein Siliziumoxidfilm gebildet, kann sich die Filmqualität des Siliziumoxidfilms ändern. Weist der Siliziumoxidfilm Schwankungen in der Dicke und der Filmqualität auf, tritt wahrscheinlich eine lokale elektrische Feldkonzentration auf, wodurch sich die Lebensdauer und Zuverlässigkeit des Siliziumoxidfilms verringert.
  • Somit wurde versucht die Oberflächeneigenschaften durch CMP vor der Bildung des Siliziumoxidfilms zu verbessern. Da jedoch Siliziumkarbid (SiC) eine hohe Härte aufweist und schwer zu polieren ist, dauert es sehr lange, das Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat mittels CMP zu polieren. Selbst nach Durchführen des CMP-Schrittes können winzige Unebenheiten, Oberflächendefekte und dergleichen in der Oberfläche des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats verbleiben.
  • Dementsprechend wird in dem Herstellungsverfahren gemäß obigem Punkt [1] die zweite Schicht, die auf einfache Weise durch CMP poliert werden kann, an der äußersten Fläche der ersten Schicht gebildet. Die zweite Schicht weist eine chemischen Zusammensetzung oder Dichte auf, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet.
  • Die erste Schicht ist eine homoepitaktische Schicht, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat gewachsen ist. Das Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff und Silizium in der ersten Schicht beträgt im Wesentlichen 1:1. Beispielsweise ist die zweite Schicht derart eingestellt, dass sie eine Zusammensetzung aufweist, die von diesem stöchiometrischen Verhältnis abweicht. Dabei wird angenommen, dass die zweite Schicht eine Härte aufweist, die niedriger als jene der ersten Schicht, das heißt, des Siliziumkarbids, ist und leicht mittels CMP poliert werden kann. Alternativ kann die zweite Schicht eine Schicht sein, die eine Dichte aufweist, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet. Das heißt, es wird angenommen, dass durch Ausbilden der zweiten Schicht derart, dass sie eine lockere oder dichte Kristallstruktur im Vergleich zur ersten Schicht aufweist, die zweite Schicht auf einfache Weise mittels CMP poliert werden kann.
  • Das Verhältnis der Dicke der zweiten Schicht zu der Dicke der ersten Schicht ist auf mehr als 0% und weniger als oder gleich 10% eingestellt. Beträgt das Verhältnis mehreren als 10%, nimmt der Effekt der Verkürzung einer Taktzeit ab.
  • Gemäß obigem Punkt [1] kann die zweite Schicht auf der ersten Schicht gewachsen werden oder sie kann durch Ändern eines Teils der ersten Schicht gebildet werden.
    • [2] Gemäß obigem Punkt [1] kann ein Zusammensetzungsverhältnis von Silizium in der zweiten Schicht höher als ein Zusammensetzungsverhältnis von Silizium in der ersten Schicht sein.
    • [3] Gemäß obigem Punkt [1] kann das Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff in der zweiten Schicht höher als ein Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff in der ersten Schicht sein.
    • [4] Gemäß obigem Punkt [1] kann die Dichte der zweiten Schicht niedriger als die Dichte der ersten Schicht sein.
    • [5] Gemäß obigem Punkt [1] kann die zweite Schicht ein Element enthalten, das als ein Katalysator für eine chemische Reaktion in dem CMP-Prozess dient.
    • [6] Das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren kann ferner das Polieren der zweiten Schicht mittels CMP umfassen.
    • [7] Ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat, eine erste Schicht, die eine Epitaxieschicht ist, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat gebildet ist, und eine zweite Schicht, die an einer äußersten Fläche der ersten Schicht gebildet ist. Die zweite Schicht weist eine chemische Zusammensetzung oder Dichte auf, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet. Ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht beträgt mehr als 0% und weniger als oder gleich 10%.
  • In dem Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat mit der zweiten Schicht wird erwartet, dass die Taktzeit in dem CMP-Prozess verkürzt oder ein Prozessfenster erweitert wird. Es wird zudem erwartet, dass die Durchführung des CMP-Prozesses an diesem Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat die herkömmlich verbleibenden winzigen Unebenheiten, Oberflächendefekte und dergleichen verringern kann.
    • [8] Ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und eine Epitaxieschicht, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat gebildet ist. Eine arithmetische Mittenrauheit in einer Oberfläche der Epitaxieschicht beträgt weniger als oder gleich 0,1 nm. In der Oberfläche der Epitaxieschicht weisen Karottendefekte eine Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 und trapezförmige Defekte, die trapezförmige Vertiefungen sind, eine Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 auf. Die trapezförmigen Defekte umfassen jeweils einen oberen Basisabschnitt und einen unteren Basisabschnitt, der sich in Draufsicht mit einer <11-20>-Richtung schneidet. Der obere Basisabschnitt weist eine Breite von mehr als oder gleich 0,1 μm und weniger als oder gleich 100 μm auf, und der untere Basisabschnitt weist eine Breite von mehr als oder gleich 50 μm und weniger als oder gleich 5000 μm auf. Der obere Basisabschnitt umfasst einen Vorsprungabschnitt. Der untere Basisabschnitt umfasst mehrere Stufenbündel.
  • In der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, die unter Verwendung des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats mit den obigen Oberflächeneigenschaften gebildet wird, wird eine Verbesserung der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit des Siliziumoxidfilms erwartet.
  • Hierin gibt die arithmetische Mittenrauheit eine arithmetische Mittenrauheit (Ra) an, die in Übereinstimmung mit dem Standard ”JIS B 0601” gemessen wird. Die arithmetische Mittenrauheit wird unter Verwendung eines AFM (Atomkraftmikroskop) gemessen. Als AFM kann beispielsweise das ”Dimension 3000” von Veeco oder dergleichen, verwendet werden. Als Cantilever (Sonde) ist beispielsweise das ”NCHV-10V” von Bruker geeignet. Die AFM-Bedingungen sind wie folgt. Die Messeinstellung des AFM ist auf einen Abtastmodus eingestellt. Der Messbereich in dem Abtastmodus ist auf ein Quadrat mit einer jeweiligen Seitelänge von 10 μm festgelegt. Der Messabstand ist auf 40 nm eingestellt. Die Messtiefe ist auf 1,0 μm eingestellt. Die Abtastgeschwindigkeit innerhalb des Messbereichs ist auf 5 Sekunden pro Zyklus eingestellt. Die Anzahl der Datenpunkte für jede Abtastzeile ist auf 512 Punkte festgelegt. Die Anzahl der Abtastzeilen ist auf 512 festgelegt. Die Auslenkungssteuerung für den Cantilever ist auf 15,50 nm festgelegt.
  • Die Defektdichten der Karottendefekte und der trapezförmigen Defekte kann durch Analysieren der gesamten Oberfläche der Epitaxieschicht mit einer Vergrößerung von 50 Mal bis 400 Mal unter Verwendung eines optischen Nomarski-Mikroskops (beispielsweise ”MX-51”, von Olympus Corporation hergestellt ist) und Dividieren der Anzahl jeder Art von erfassten Defekten durch die Fläche der Oberfläche der Epitaxieschicht berechnet werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass im Allgemeinen die gesamte Oberfläche, die hierin verwendet wird, keinen Bereich umfasst, der nicht für eine Halbleitervorrichtung verwendet wird. Hierin betrifft der Bereich, der nicht für eine Halbleitervorrichtung verwendet wird, beispielsweise einen Bereich von 3 mm von den Kanten eines Substrats.
    • [9] Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst das Vorbereiten des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats gemäß obigem Punkt [8] und Bilden eines Siliziumoxidfilms auf der Epitaxieschicht.
    • [10] Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat mit einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und einer Epitaxieschicht, wobei das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat eine erste Hauptfläche und eine gegenüber der ersten Hauptfläche angeordnete zweite Hauptfläche aufweist, wobei die Epitaxieschicht auf der ersten Hauptfläche gebildet ist und eine dritte Hauptfläche gegenüber einer Seite aufweist, auf der das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat angeordnet ist. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung umfasst ferner einen Siliziumoxidfilm, der auf der dritten Hauptfläche gebildet ist, eine erste Elektrode, die mit einer Seite der dritten Hauptfläche verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die mit einer Seite der zweiten Hauptfläche verbunden ist.
  • Eine Dicke des Siliziumoxidfilms beträgt mehr als oder gleich 10 nm und weniger als oder gleich 100 nm. Ein Spannung-bis-Durchbruch-Wert in einer zeitabhängigen dielektrischen Durchbruchmessung, die in einer Umgebung von 25°C und einer konstanten Stromdichte von 20 mA/cm2 durchgeführt wird, beträgt mehr als oder gleich 60 C/cm2.
  • Im Nachfolgenden wird die zeitabhängige dielektrische Durchbruchmessung, die bei einer Dauerstromdichte, die zuvor beschrieben ist, durchgeführt wird, auch als ”Dauerstrom-TDDB (Time Dependent Dielectric Breakdown – zeitabhängiger dielektrischen Durchbruch)” bezeichnet. Der Spannung-bis-Durchbruch-Wert (im Nachfolgenden als ”QBD” bezeichnet), der durch den Dauerstrom TDDB gemessen wird, ist ein Indikator der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit des Siliziumoxidfilms. In der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung mit dem Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat der vorliegenden Erfindung kann der QBD-Wert mehr als oder gleich 60 C/cm2 sein. Es sollte beachtet werden, dass die zuvor beschriebene Umgebung von 25°C gemäß Punkt [10] bedeutet, dass die Messumgebung in einer Einrichtung mit konstanter Temperatur, die einer vorbestimmten Kalibrierung unterworfen wird, auf 25°C eingestellt wird. Dementsprechend kann je nach Leistungsvermögen der Einrichtung mit konstanter Temperatur die Messumgebung während der Messung um etwa ±2°C von 25°C abweichen.
  • [Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung]
  • Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (im Nachfolgenden als ”die vorliegende Ausführungsform” bezeichnet) beschrieben, obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
  • [Erste Ausführungsform: Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats]
  • 1 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats (ein erstes Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 100 und ein zweites Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101) gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 1 gezeigt, umfasst das Herstellungsverfahren einen Schritt zur Bildung einer ersten Schicht (S1) und einen Schritt zur Bildung einer zweiten Schicht (S2). Das Herstellungsverfahren kann ferner nach dem Schritt des Bildens der zweiten Schicht (S2) einen Polierschritt (S3) umfassen. Jeder Schritt wird im Nachfolgenden beschrieben.
  • [Schritt zur Bildung der ersten Schicht (S1)]
  • 2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den Schritt zur Bildung der ersten Schicht (S1) und den Schritt zur Bildung der zweiten Schicht (S2) darstellt. In dem Schritt zur Bildung der ersten Schicht (S1) wird eine erste Schicht 11 homoepitaktisch auf einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 gewachsen. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 wird beispielsweise durch Schneiden eines Volumeneinkristalls aus Siliziumkarbid hergestellt. Beispielsweise wird für das Schneiden eine Drahtsäge verwendet. Das Siliziumkarbid weist vorzugsweise einen Polytyp 4H-SiC auf. 4H-SiC weist eine bessere Elektronenbeweglichkeit, eine bessere Durchschlagfestigkeit und dergleichen als andere Polytypen auf. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 kann beispielsweise einen n-Leitfähigkeitstyp aufweisen. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 kann einen Durchmesser von mehr als oder gleich 100 mm, oder mehr als oder gleich 150 mm und weniger als oder gleich 300 mm aufweisen.
  • Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 hat eine erste Hauptfläche 91 und eine gegenüber der ersten Hauptfläche 91 angeordnete zweite Hauptfläche 92. Die erste Hauptfläche 91, die als eine epitaktische Wachstumsfläche dient, ist wünschenswerterweise eine Fläche, die von einer (0001)-Ebene oder einer (000-1)-Ebene um mehr als oder gleich 1° und weniger als oder gleich 8° geneigt ist. Die Neigungsrichtung ist wünschenswerterweise eine <11-20>-Richtung. Der Neigungswinkel (Abweichungswinkel) kann mehr als oder gleich 2° oder weniger als oder gleich 7°, mehr als oder gleich 3° und weniger als oder gleich 6°, oder mehr als oder gleich 3° und weniger als oder gleich 5° betragen.
  • In dem Schritt zur Bildung der ersten Schicht (S1) wird die erste Schicht 11 homoepitaktisch durch ein CVD-Verfahren (Chemische Dampfabscheidung) gebildet. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht, die ein Beispiel einer Filmbildungsvorrichtung 1 darstellt. 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in 3. Die Filmbildungsvorrichtung 1 ist eine laterale Heißwand-CVD-Vorrichtung. Wie in 3 und 4 gezeigt, umfasst die Filmbildungsvorrichtung 1 Heizelemente 6, einen Wärmeisolator 5, ein Quarzrohr 4 und eine Induktionsheizspule 3. Die Heizelemente 6 sind beispielsweise aus Graphit gebildet. Wie in 4 gezeigt, ist die Filmbildungsvorrichtung 1 mit zwei Heizelementen 6 versehen, und jedes Heizelement 6 weist eine halbzylindrische Hohlstruktur mit einem gekrümmten Abschnitt 7 und einem flachen Abschnitt 8 auf. Die zwei flachen Abschnitte 8 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet, und ein Raum, der von den zwei flachen Abschnitte 8 umgeben ist, dient als eine Kammer 2, in die das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 gesetzt wird.
  • Die erste Schicht 11 wird beispielsweise unter den nachfolgenden Bedingungen gewachsen. Die Temperatur innerhalb der Kammer 2 kann beispielsweise etwa 1500°C bis 1700°C betragen. Das Trägergas kann beispielsweise Wasserstoff (H2)-Gas sein. Die Strömungsgeschwindigkeit des Wasserstoffgases kann beispielsweise etwa 50 slm bis 200 slm betragen. Die Einheit ”slm (Standardliter pro Minute)” der Strömungsgeschwindigkeit gibt ”l/min” in einem Standardzustand (0°C, 101,3 kPa) an. Der Druck in der Kammer 2 kann beispielsweise etwa 5 bis 15 kPa betragen.
  • Das Quellgas umfasst beispielsweise ein Si-Quellgas, wie beispielsweise Silan(SiH4)-Gas und ein C-Quellgas wie Propan(C3H8)-Gas oder Acetylen(C2H2)-Gas. Das C/Si-Verhältnis in dem Quellgas beträgt beispielsweise etwa 0,9 bis 1,3. Hierin gibt das ”C/Si-Verhältnis” das Verhältnis der Anzahl von C-Atomen zu der Anzahl von Si-Atomen in dem Quellgas an.
  • Das Dotiergas umfasst beispielsweise Ammoniak(NH3)-Gas, Stickstoff(N2)-Gas oder dergleichen. Die Strömungsgeschwindigkeit des Dotiergases kann so eingestellt sein, dass die erste Schicht 11 eine Verunreinigungskonzentration von beispielsweise mehr als oder gleich 1 × 1014 cm–3 und weniger als oder gleich 2 × 1016 cm–3 aufweist.
  • Die Dicke der ersten Schicht 11 kann in geeigneter Weise verändert werden. Der untere Grenzwert der Dicke der ersten Schicht 11 kann beispielsweise 5 μm, 10 μm oder 20 μm sein. Der obere Grenzwert der Dicke der ersten Schicht 11 kann beispielsweise 100 μm, 75 μm oder 50 μm sein.
  • [Schritt zur Bildung der zweiten Schicht (S2)]
  • In dem Schritt zur Bildung der zweiten Schicht (S2) wird eine zweite Schicht 12 mit einer chemischen Zusammensetzung oder Dichte, die sich von jener der ersten Schicht 11 unterscheidet, an einer äußersten Fläche der ersten Schicht 11 gebildet. Die zweite Schicht 12 kann epitaktisch auf der Oberfläche der ersten Schicht 11 gewachsen werden, oder kann durch Ändern eines Abschnitts der ersten Schicht 11 gebildet werden.
  • Die zweite Schicht 12 ist eine Schicht, die, verglichen mit der ersten Schicht 11, auf einfache Weise, mittels CMP poliert werden kann. Das Verhältnis der Dicke der zweiten Schicht 12 zur Dicke der ersten Schicht 11 ist auf mehr als 0% und weniger als oder gleich 10% eingestellt. Das Verhältnis gibt einen Prozentsatz des Werts an, der durch Dividieren der Dicke der zweiten Schicht 12 durch die Dicke der ersten Schicht 11 erhalten wird. Der untere Grenzwert des Verhältnisses kann 0,1% oder 1% betragen. Der obere Grenzwert des Verhältnisses kann 8%, 5% oder 3% betragen. Innerhalb dieser Bereiche wird erwartet, dass sich die Taktzeit beim CMP verkürzt oder das Prozessfenster ausweitet. Die Dicke der zweiten Schicht 12 kann mehr als oder gleich 0,1 μm und weniger als oder gleich 1,0 μm, oder mehr als oder gleich 0,1 μm und weniger als oder gleich 0,5 μm betragen.
  • Die zweite Schicht 12 wird beispielsweise unter den nachfolgenden Bedingungen gebildet. Nachdem die erste Schicht 11 mit einer vorbestimmten Dicke gezüchtet worden ist, wird von dem Quellgas die Zufuhr des Si-Quellgases gestoppt. Die Zufuhr des C-Quellgases und des H2-Gases, das als Trägergas dient, wird fortgesetzt und die Strömungsgeschwindigkeiten der entsprechenden Gase werden derart eingestellt, dass das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des C-Quellgases zu der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases beispielsweise auf mehr als oder gleich 0,05% und weniger als oder gleich 0,10% eingestellt wird. Der Druck innerhalb der Kammer 2 wird auf weniger als oder gleich 8 kPa eingestellt. Es ist wünschenswert, dass der Druck innerhalb von 10 Sekunden eingestellt wird. Ferner wird die Substrattemperatur um etwa 20 bis 40°C erhöht.
  • Durch Ausführen dieser Operationen wird die zweite Schicht 12, die ein höheres Kohlenstoff-Zusammensetzungsverhältnis als die erste Schicht 11 aufweist, gebildet. Die zweite Schicht 12, die eine Zusammensetzung aufweist, die von einem stöchiometrischen Verhältnis abweicht, wie zuvor beschrieben, ist weicher als Siliziumkarbid, wodurch erwartet wird, dass es leichter mittels CMP poliert werden kann. Da ferner Kohlenstoff reaktiver als Siliziumkarbid ist, wird erwartet, dass eine chemische Wirkung beim CMP-Prozess durch Erhöhen des Kohlenstoff-Zusammensetzungsverhältnisses in der zweiten Schicht 12 beschleunigt wird. Es wird darüber hinaus erwartet, dass sich die Konfigurationen der Grübchen, Karottendefekte, trapezförmigen Defekte und dergleichen mit einer Änderung der Zusammensetzung ändern. Hierin ist ein Grübchen ein Oberflächendefekt, der aus einer Schraubenversetzung (TSD – Threading Screw Dislocation) stammt, die in Draufsicht im Wesentlichen eine kreisförmige Oberflächenform aufweist und eine Tiefe von mehr als oder gleich 8 nm von der Oberfläche hat. Die Tiefe eines Grübchens kann mittels AFM gemessen werden. Die zuvor erwähnten AFM-Bedingungen können als Messbedingungen verwendet werden.
  • Alternativ kann in der obigen Beschreibung, nachdem die erste Schicht 11 mit einer vorbestimmten Dicke gewachsen wurde, von dem Quellgas die Zufuhr des C-Quellgases angehalten werden. In diesem Fall waren die Strömungsraten der entsprechenden Gase derart eingestellt, dass das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des Si-Quellgases zu der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases beispielsweise auf mehr als oder gleich 0,05% und weniger als oder gleich 0,10% eingestellt wird. Der Druck innerhalb der Kammer 2 wird auf weniger als oder gleich 8 kPa eingestellt. Es ist wünschenswert, den Druck innerhalb von 10 Sekunden einzustellen. Ferner wird die Substrattemperatur um etwa 20 bis 40°C erhöht.
  • Durch Ausführen dieser Operationen wird die zweite Schicht 12 mit einem höheren Silizium-Zusammensetzungsverhältnis als die erste Schicht 11 gebildet. Die zweite Schicht 12, die eine Zusammensetzung aufweist, die von einem stöchiometrischen Verhältnis, wie zuvor beschrieben, abweicht, ist weicher als Siliziumkarbid, wodurch erwartet wird, dass es auf einfache Weise mittels CMP poliert werden kann. Es wird darüber hinaus erwartet, dass sich die Konfigurationen der Grübchen, Karottendefekte, trapezförmigen Defekte und dergleichen mit einer Änderung in der Zusammensetzung ändern.
  • Indem ferner die Zusammensetzung verwendet wird, die von dem stöchiometrischen Verhältnis, wie zuvor beschrieben, abweicht, kann die zweite Schicht 12 derart gebildet werden, dass sie eine lockere Kristallstruktur und eine Dichte, die geringer als jene der ersten Schicht 11 ist, aufweist. Auch dies erleichtert das Polieren mittels CMP.
  • Die zweite Schicht 12 kann ein Element enthalten, das als ein Katalysator (Katalysatorelement) für eine chemische Reaktion beim CMP-Prozess dient. Es wird erwartet, dass sich die Taktzeit verkürzt, da das Katalysatorelement die chemische Wirkung beim CMP-Prozess beschleunigt. Beispiele eines Katalysatorelements umfassen Aluminium (Al), Platin (Pt), Palladium (Pd) und dergleichen. Das heißt, die zweite Schicht 12 kann wenigstens ein Element enthalten, das aus der Gruppe bestehend aus Al, Pt und Pd ausgewählt ist. Beispielsweise ist es denkbar, die zweite Schicht 12 durch Implantieren von Aluminiumionen in die äußerste Fläche der ersten Schicht 11 zu bilden. Alternativ ist es denkbar, Trimethylaluminium (Al(CH3)3) oder dergleichen während des epitaktischen Wachsens der zweiten Schicht 12 einzubringen.
  • [Polierschritt (S3)]
  • Im Polierschritt (S3) wird die zweite Schicht 12 mittels CMP poliert. In dem Polierschritt (S3) kann die zweite Schicht 12 vollständig entfernt werden, oder es kann ein Teil der zweiten Schicht 12 erhalten bleiben. Die Poliermenge im Polierschritt (S3) ist vorzugsweise im Wesentlichen gleich der Dicke der zweiten Schicht 12. Die für den CMP-Prozess verwendeten Schleifkörner können beispielsweise kolloidales Siliziumdioxid, pyrogene Kieselsäure, Aluminiumoxid und dergleichen umfassen. Die Polierlösung für den CMP-Prozess kann diejenige sein, die ein Oxidationsmittel enthält, wie beispielsweise Wasserstoffperoxid-Wasser. Durch Durchführen des CMP-Prozesses auf der zweiten Schicht 12 mit einer Zusammensetzung und dergleichen, die für den CMP-Prozess geeignet ist, wie zuvor beschrieben, ist es möglich, die arithmetische Mittenrauheit auf weniger als oder gleich 0,1 nm zu verringern und darüber hinaus die Defektdichten zu verringern. Nach dem CMP-Prozess kann das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 mit Reinwasser, einer Säure, einem Alkali oder dergleichen gereinigt werden.
  • [Zweite Ausführungsform: Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat]
  • Im Nachfolgenden wird ein erstes Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 100 und ein zweites Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101, das durch das zuvor beschriebene Herstellungsverfahren hergestellt wird, beschrieben.
  • [Erstes Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat]
  • Das in 2 gezeigte erste Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 100 ist ein Substrat, das durch den Schritt zur Bildung der erste Schicht (S1) und den Schritt zur Bildung der zweiten Schicht (S2), wie zuvor beschrieben, hergestellt wird. Das erste Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 100 umfasst das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10, die erste Schicht 11, die eine auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 gebildete Epitaxieschicht ist, und die Schicht 12, die an der äußersten Fläche der ersten Schicht 11 gebildet ist. Die zweite Schicht 12 weist eine chemischen Zusammensetzung oder Dichte auf, die sich von jeder der ersten Schicht 11 unterscheidet. Das Verhältnis der Dicke der zweiten Schicht 12 zur Dicke der ersten Schicht 11 beträgt mehr als 0% und weniger als oder gleich 10%.
  • Hierin können die chemischen Zusammensetzungen und Dicken der ersten Schicht 11 und der zweiten Schicht 12 mittels XPS (Röntgen-Photoelektronenspektroskopie), AES (Auger-Elektronenspektroskopie) oder dergleichen gemessen werden. Die Dichteunterschiede zwischen der ersten Schicht 11 und der zweiten Schicht 12 können durch ein Photolumineszenzverfahren, ein Raman-Spektrometrieverfahren, ein Röntgenbeugungsverfahren oder dergleichen, gemessen werden. Wie zuvor beschrieben, ist die zweite Schicht 12 eine Schicht, die durch CMP einfach poliert werden kann. Beim Polieren einer Oberfläche des ersten Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats 100 durch CMP ist es möglich, das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 mit hervorragenden Oberflächeneigenschaften herzustellen.
  • Zweites Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat]
  • 5 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus des zweiten Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats 101 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101, das in 5 gezeigt ist, ist ein Substrat, das durch den Schritt zur Bildung der ersten Schicht (S1) bis zum Polierschritt (S3), wie zuvor beschrieben, hergestellt wird. Das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 umfasst das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 und eine Epitaxieschicht 13, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 gebildet ist. Hierin entspricht die Epitaxieschicht 13 der zuvor beschriebenen ersten Schicht 11. In dem zweiten Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 wird die zuvor beschriebene zweite Schicht 12 durch den CMP-Prozess im Wesentlichen entfernt. Das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 weist hervorragende Eigenschaften auf.
  • Eine arithmetische Mittenrauheit in einer Oberfläche der Epitaxieschicht 13 beträgt weniger als oder gleich 0,1 nm. Dadurch wird eine Verbesserung der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit eines Siliziumoxidfilms erwartet. Je kleiner die arithmetische Mittenrauheit ist, desto besser. Die arithmetische Mittenrauheit kann weniger als oder gleich 0,08 nm, weniger als oder gleich 0,06 nm oder weniger als oder gleich 0,04 nm betragen. Unter Berücksichtigung der Produktivität kann der untere Grenzwert der arithmetischen Mittenrauheit beispielsweise 0,01 nm betragen.
  • In der Oberfläche der Epitaxieschicht 13 weisen die Karottendefekte eine Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 auf. Dadurch wird eine Verbesserung der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit des Siliziumoxidfilms erwartet. Ein Karottendefekt ist einer der Oberflächendefekte, die meistens aus einer TSD stammen, und eine karottenartige ebene Form in der Oberfläche der Epitaxieschicht 13 aufweist. Je niedriger die Defektdichte der Karottendefekte ist, desto besser, wobei die Defektdichte der Karottendefekte idealerweise 0 (Null) beträgt. Die Defektdichte der Karottendefekte kann weniger als oder gleich 0,05/cm2 oder weniger als oder gleich 0,01/cm2 betragen.
  • In der Oberfläche der Epitaxieschicht 13 weisen die trapezförmigen Defekte 20 eine Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 auf. Dadurch wird eine Verbesserung der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit des Siliziumoxidfilms erwartet. Je niedriger die Defektdichte der trapezförmigen Defekte ist, desto besser, wobei die Defektdichte der trapezförmigen Defekte Idealerweise 0 (Null) beträgt. Die Defektdichte der trapezförmigen Defekte kann weniger als oder gleich 0,05/cm2 oder weniger als oder gleich 0,01/cm2 betragen.
  • 6 zeigt eine schematische Draufsicht eines trapezförmigen Defekts 20. Wie in 6 gezeigt, ist der trapezförmige Defekt 20 eine Vertiefung mit einer trapezförmigen ebenen Form. Der trapezförmige Defekt umfasst einen oberen Basisabschnitt 21 und einen unteren Basisabschnitt 22, die sich mit <11-20>-Richtung schneiden. Der obere Basisabschnitt 21 hat eine Breite (W1) von mehr als oder gleich 0,1 μm oder weniger als oder gleich 100 μm, und der untere Basisabschnitt 22 hat eine Breite (W2) von mehr als oder gleich 50 μm oder weniger als oder gleich 5000 μm. Der Abstand zwischen dem oberen Basisabschnitt 21 und dem unteren Basisabschnitt 22 (die Höhe eines Trapezes) beträgt mehr als oder gleich 50 μm oder weniger als oder gleich 500 μm.
  • 8 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie VIII-VIII der 6. Wie in 8 gezeigt, umfasst der obere Basisabschnitt 21 einen Vorsprungabschnitt 24. Der Vorsprungabschnitt 24 kann im Wesentlichen im Mittelpunkt des oberen Basisabschnitts 21 angeordnet sein. Im oberen Basisabschnitt 21 steht der Vorsprungabschnitt 24 um etwa 5 bis 20 nm bezogen auf einen anderen Abschnitt als den Vorsprungabschnitt 24 vor. Die Höhe (h) des Vorsprungabschnitts 24 kann mit einem Weißlicht-Interferometrie-Mikroskop gemessen werden (beispielsweise dem ”BW-D507” von Nikon Corporation). Als Lichtquelle wird eine Quecksilberlampe verwendet. Das Sichtfeld für die Messung ist auf 250 μm × 250 μm festgelegt.
  • 7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie VII-VII der 6. Ein Winkel (6) in 7 gibt einen Abweichungswinkel an. Wie in 7 gezeigt, ist innerhalb des trapezförmigen Defekts 20, das heißt, in einem Bereich zwischen dem oberen Basisabschnitt 21 und dem unteren Basisabschnitt 22, die Oberfläche der Epitaxieschicht 13 leicht in Richtung des Siliziumkarbid-Einkristallsubstrats 10 zurückgezogen. Der trapezförmige Defekt 20 hat einen Ursprung 23 an einer Grenzfläche zwischen dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 und der Epitaxieschicht 13. Der Ursprung 23 kann mit dem Vorsprungabschnitt 24 verbunden sein. Jedoch ist der Vorsprungabschnitt 24 nicht mit einem TSD und einer Stufenversetzung (TED – Threading Edge Dislocation) verbunden.
  • 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs IX in 6. Wie in 9 gezeigt, umfasst der untere Basisabschnitt 22 mehrere Stufenbündel 25. Der Begriff ”Stufenbünd” betrifft einen linearen Defekt, bei dem mehrere atomare Stufen ein Bündel bilden und eine Höhendifferenz von mehr als oder gleich 1 nm bilden. Die Größe des Höhenunterschieds in dem Stufenbündel beträgt beispielsweise etwa 1 bis 5 nm. Die Größe des Höhenunterschieds in dem Stufenbündel kann beispielsweise durch ein AFM gemessen werden. Auch in diesem Fall können die zuvor beschriebenen AFM-Bedingungen verwendet werden. Die Anzahl der Stufenbündel, die in dem unteren Basisabschnitt 22 enthalten sind, kann beispielsweise etwa 2 bis 100, oder etwa 2 bis 50 betragen. Die Anzahl der Stufenbündel, die in dem unteren Basisabschnitt 22 enthalten ist, kann auch durch Untersuchen des unteren Basisabschnitts 22 mit dem AFM gezählt werden.
  • [Dritte Ausführungsform: Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung]
  • Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000, die das zuvor beschriebene zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 verwendet, wird im Nachfolgenden beschrieben. Hierin wird als Beispiel ein MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf einen MOSFET beschränkt. Die vorliegende Erfindung kann auf einen IGBT (bipolaren Transistor mit isoliertem Gate) oder dergleichen angewendet werden.
  • 10 zeigt ein Flussdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wie in 10 gezeigt, umfasst das Herstellungsverfahren einen Substrat-Herstellungsschritt (S10), einen Verunreinigungsgebiet-Bildungsschritt (S20), einen Siliziumoxidfilm-Bildungsschritt (S30) und einen Elektroden-Bildungsschritt (S40). Im Nachfolgenden wird jeder einzelne Schritt beschrieben.
  • [Substrat-Herstellungsschritt (S10)]
  • In dem Substrat-Herstellungsschritt (S10) wird das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 durch den Schritt zur Bildung der ersten Schicht (S1), den Schritt zur Bildung der zweiten Schicht (S2) und den Polierschritt (S3), wie zuvor beschrieben, hergestellt und vorbereitet (siehe beispielsweise 1 und dergleichen).
  • [Verunreinigungsgebiet-Bildungsschritt (S20)]
  • 11 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den Verunreinigungsgebiet-Bildungsschritt (S20) darstellt. Wie in 11 gezeigt, umfasst das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 und die Epitaxieschicht 13, wobei das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 die erste Hauptfläche 91 und die Hauptfläche 92 gegenüber der ersten Hauptfläche 91 aufweist, die Epitaxieschicht 13 auf der ersten Hauptfläche 91 gebildet ist und eine dritte Hauptfläche 93 gegenüber einer Seite aufweist, auf der das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 angeordnet ist.
  • In diesem Schritt wird eine Ionenimplantation auf der dritten Hauptfläche 93 durchgeführt. Die Ionenimplantation wird unter Erhitzen des zweiten Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats 101 auf etwa 300°C bis 600°C durchgeführt. Zuerst wird eine p-Verunreinigung, wie beispielsweise Aluminium, an einer vorbestimmten Position in der Epitaxieschicht 13 implantiert. Dadurch wird ein Körpergebiet 31 gebildet. Anschließend wird eine n-Verunreinigung, wie beispielsweise Phosphor (P) an einer vorbestimmten Position in dem Körpergebiet 31 implantiert. Dadurch wird ein Sourcegebiet 31 gebildet. Anschließend wird eine p-Verunreinigung, wie beispielsweise Aluminium, an einer vorbestimmten Position in dem Sourcegebiet 32 implantiert. Dadurch wird ein Kontaktgebiet 33 gebildet. Ein Gebiet, das zwischen den zwei Körpergebieten 31 sandwichartig angeordnet ist, dient als ein JFET-Gebiet 34.
  • Nach der Ionenimplantation wird eine Wärmebehandlung durchgeführt. Die Wärmebehandlungsatmosphäre kann beispielsweise eine Argon(Ar)-Atmosphäre oder dergleichen sein. Die Wärmebehandlungstemperatur beträgt beispielsweise etwa 1800°C. Die Wärmebehandlungszeit beträgt beispielsweise etwa 30 Minuten. Dadurch werden die ionenimplantierten Verunreinigungen aktiviert.
  • [Siliziumoxidfilm-Bildungsschritt (S30)]
  • 12 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die den Siliziumoxidfilm-Bildungsschritt (S30) darstellt. In diesem Schritt wird, wie in 12 gezeigt, ein Siliziumoxidfilm 35 auf der dritten Hauptfläche 93 gebildet. Der Siliziumoxidfilm 35 ist aus Siliziumdioxid oder dergleichen gebildet. Der Siliziumoxidfilm 35 dient als ein Gate-Isolierfilm. Der Siliziumoxidfilm 35 kann beispielsweise mittels thermischer Oxidation gebildet werden. Die Atmosphäre bei der thermischen Oxidation kann beispielsweise eine Sauerstoffumgebung oder dergleichen sein. Die Wärmebehandlungstemperatur bei der thermischen Oxidation beträgt beispielsweise etwa 1300°C. Die Wärmebehandlungszeit bei der thermischen Oxidation beträgt beispielsweise etwa 30 Minuten.
  • Nach der Bildung des Siliziumoxidfilms 35 wird eine weitere Wärmebehandlung in einer Stickstoffatmosphäre durchgeführt. Beispielsweise kann die Wärmebehandlung in einer Atmosphäre aus Stickstoffmonoxid (NO), die Stickstoffoxid (N2O) oder dergleichen bei etwa 1100°C für etwa 1 Stunde durchgeführt werden. Danach kann die Wärmebehandlung ferner in einer Argon-Atmosphäre durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Wärmebehandlung in einer Argon-Atmosphäre bei etwa 1100°C bis 1500°C für etwa 1 Stunde durchgeführt werden.
  • [Elektroden-Bildungsschritt (S40)]
  • 13 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die ein Beispiel eines Aufbaus der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 darstellt. Eine dritte Elektrode 43 wird auf dem Siliziumoxidfilm 35 beispielsweise mittels CVD-Verfahren gebildet. Die dritte Elektrode 43 dient als eine Gate-Elektrode. Die dritte Elektrode 43 kann beispielsweise aus Polysilizium oder dergleichen mit einer hinzugefügten Verunreinigung gebildet sein und eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen.
  • Ein Zwischenschicht-Isolierfilm 36 wird beispielsweise mittels CVD-Verfahren gebildet. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 36 kann beispielsweise aus Siliziumdioxid oder dergleichen gebildet sein. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 36 ist so ausgebildet, dass die dritte Elektrode 43 bedeckt wird, um in Kontakt mit dem Siliziumoxidfilm 35 gebracht zu werden.
  • Anschließend werden der Siliziumoxidfilm 35 und der Zwischenschicht-Isolierfilm 36 an vorbestimmten Positionen durch Ätzen entfernt. Dadurch werden das Sourcegebiet 32 und das Kontaktgebiet 33 im Siliziumoxidfilm 35 freigelegt. Im freigelegten Abschnitt wird eine erste Elektrode 41 beispielsweise mittels Sputterverfahren gebildet. Die erste Elektrode 41 dient als eine Source-Elektrode. Die erste Elektrode 41 kann Titan (Ti), Aluminium, Silizium, Nickel (Ni) oder dergleichen enthalten. Nach der Bildung der ersten Elektrode 41 werden die erste Elektrode 41 und das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 bei einer Temperatur von beispielsweise etwa 900 bis 1100°C wärmebehandelt. Dabei werden die erste Elektrode 41 und das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 in Ohmschen Kontakt miteinander gebracht.
  • Anschließend wird eine Zwischenverbindungsschicht 37 in Kontakt mit der ersten Elektrode 41 ausgebildet. Die Zwischenverbindungsschicht 37 ist beispielsweise aus Aluminium oder dergleichen gebildet.
  • Ferner wird eine zweite Elektrode 42 in Kontakt mit der zweiten Hauptfläche 92 gebildet. Die zweite Elektrode 42 dient als eine Drain-Elektrode. Die zweite Elektrode 42 ist beispielsweise aus einer Legierung, die Nickel und Silizium enthält (beispielsweise NiSi oder dergleichen) gebildet.
  • Anschließend wird das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101 unter Verwendung einer vorbestimmten Vereinzelungsklinge in mehrere Chips unterteilt. Auf diese Weise wird die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000, die in 13 gezeigt ist, fertiggestellt.
  • [Vierte Ausführungsform: Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung]
  • Im Nachfolgenden wird die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000, die in 13 gezeigt ist, ist ein vertikaler MOSFET mit einer sogenannten ebenen Struktur. In der vorliegenden Ausführungsform beträgt die Chip-Größe, das heißt, die effektive Fläche des MOSFETs, die einen Querschnittsstrukturabschnitt, wie in 13 gezeigt, als Einheitszellenstruktur umfasst, etwa 1 mm2 bis 100 mm2.
  • Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 umfasst das zweite Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat 101, das das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 und die Epitaxieschicht 13 umfasst, wobei das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 die erste Hauptfläche 91 und die zweite Hauptfläche 92 gegenüber der ersten Hauptfläche 91 aufweist, wobei die Epitaxieschicht 13 auf der ersten Hauptfläche 91 gebildet ist und die dritte Hauptfläche 93 gegenüber einer Seite aufweist, auf der das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 10 angeordnet ist.
  • Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 umfasst ferner den Siliziumoxidfilm 35, der auf der dritten Hauptfläche 93 gebildet ist, die erste Elektrode 41, die mit einer Seite der dritten Hauptfläche 93 verbunden ist, und die zweite Elektrode 42, die mit einer Seite der zweiten Hauptfläche 92 verbunden ist.
  • Die Dicke des Siliziumoxidfilms 35 beträgt mehr als oder gleich 10 nm und weniger als oder gleich 100 nm. Die dritte Elektrode 43 ist auf dem Siliziumoxidfilm 35 gebildet.
  • Die Epitaxieschicht 13 umfasst den Driftbereich 30, das Körpergebiet 31, das Sourcegebiet 32, das Kontaktgebiet 33 und das JFET-Gebiet 34.
  • Das Körpergebiet 31, das ein erstes Körpergebiet 311 und ein zweites Körpergebiet 312 aufweist, hat einen ersten Leitfähigkeitstyp. Der erste Leitfähigkeitstyp ist beispielsweise der p-Typ. Das Körpergebiet 31 ist an der dritten Hauptfläche 93 in Kontakt mit dem Siliziumoxidfilm 35. Die Verunreinigungskonzentration in dem Körpergebiet 31 beträgt beispielsweise mehr als oder gleich etwa 1 × 1016 cm–3 und weniger als oder gleich 1 × 1018 cm–3.
  • Das Sourcegebiet 32 ist innerhalb des Körpergebiets 31 vorgesehen. Das Sourcegebiet 32 ist in Kontakt mit der ersten Elektrode 41. Das Sourcegebiet weist einen zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Der zweite Leitfähigkeitstyp ist ein Leitfähigkeitstyp, der sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet. Ist beispielsweise der erste Leitfähigkeitstyp der p-Typ, ist der zweite Leitfähigkeitstyp der n-Typ. Die Verunreinigungskonzentration in dem Sourcegebiet 32 beträgt beispielsweise etwa 5 × 1019 cm–3. Das Kontaktgebiet 33 ist innerhalb des Körpergebiets 31 vorgesehen. Das Körpergebiet 31 ist in Kontakt mit der ersten Elektrode 41. Das Kontaktgebiet weist den ersten Leitfähigkeitstyp auf. Die Verunreinigungskonzentration in dem Kontaktgebiet beträgt beispielsweise etwa 1 × 1020 cm–3.
  • Der Driftbereich 30 weist den zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Die Verunreinigungskonzentration in dem Driftbereich 30 beträgt beispielsweise mehr als oder gleich 1 × 1014 cm–3 und weniger als oder gleich 1 × 1016 cm–3.
  • Das JFET-Gebiet 34 weist den zweiten Leitfähigkeitstyp auf. Das JFET-Gebiet 34 ist zwischen dem ersten Körpergebiet 311 und dem zweiten Körpergebiet 312 sandwichartig angeordnet. Das JFET-Gebiet 34 ist auch zwischen dem Siliziumoxidfilm 35 und dem Driftbereich 30 in einer Richtung senkrecht zur dritten Hauptfläche 93 sandwichartig angeordnet. Die Verunreinigungskonzentration in dem JFET-Gebiet 34 beträgt beispielsweise mehr als oder gleich 1 × 1014 cm–3 und weniger als oder gleich 1 × 1016 cm–3.
  • Im Nachfolgenden wird ein Betrieb der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 beschrieben.
  • In der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 ist ein AUS-Zustand ein Zustand, bei dem die Spannung der dritten Elektrode 43 (Gate-Elektrode) geringer als ein Schwellenwert ist. In dem AUS-Zustand ist ein pn-Übergang zwischen dem JFET-Gebiet 34 und dem Körpergebiet 31, der direkt unterhalb des Siliziumoxidfilms 35 (Gate-Isolierfilm) angeordnet ist, in Sperrrichtung vorgespannt, und es wird ein nichtleitender Zustand aufrecht erhalten. Ein EIN-Zustand ist ein Zustand, bei dem eine Spannung höher als oder gleich dem Schwellenwert an die dritte Elektrode 43 angelegt wird. In dem EIN-Zustand sind das Sourcegebiet 32 und das JFET-Gebiet 34 elektrisch miteinander verbunden, und es fließt Strom zwischen der ersten Elektrode 41 (Source-Elektrode) und der zweiten Elektrode 42 (Drain-Elektrode).
  • Wie in der zweiten Ausführungsform beschrieben, weist die Epitaxieschicht 13 hervorragende Oberflächeneigenschaften auf. Dementsprechend wird eine Verbesserung der Lebensdauer und der Zuverlässigkeit des auf der Epitaxieschicht 13 gebildeten Siliziumoxidfilms 35 erwartet.
  • Die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit des Siliziumoxidfilms 35 werden mittels Dauerstrom TDDB ermittelt. Es zeigt sich, dass mit zunehmendem QBD-Wert im Dauerstrom TDDB der Siliziumoxidfilm 35 eine längere Lebensdauer hat. In der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 beträgt der QBD-Wert im Dauerstrom TDDB, der in einer Umgebung von 25°C und 20 mA/cm2 durchgeführt wird, mehr als oder gleich 60 C/cm2. Dadurch kann selbst in einer schwierigen Umgebung, wie beispielsweise beim Durchleiten eines hohen Stroms durch diese, bei hoher Temperatur oder dergleichen, ein stabiler Betrieb gewährleistet werden. Der QBD-Wert kann mehr als oder gleich 70 C/cm2 oder mehr als oder gleich 80 C/cm2 betragen. Unter Berücksichtigung der Produktivität beträgt beispielsweise der obere Grenzwert des QBD-Wertes 200 C/cm2.
  • [Auswertung]
  • [Dauerstrom TDDB Messung]
  • Im Nachfolgenden werden die Dauerstrom-TDDB-Messungsergebnisse in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 1000 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Die Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrate gemäß den Proben 1 bis 3 wurden wie folgt hergestellt. Die Proben 1 bis 3 wiesen einen Durchmesser von 150 mm auf. In der Probe 1 wurde eine 15,5 μm dicke erste Schicht 11 homoepitaktisch gewachsen, und anschließend wurden 0,5 μm davon an einer äußersten Fläche in die zweite Schicht 12 umgewandelt. Die zweite Schicht 12 wurde durch Anhalten der Silizium-Quellgaszufuhr gebildet, und anschließend wurde das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit des C-Quellgases zu der Strömungsgeschwindigkeit des Trägergases (H2-Gases) auf 0,08% eingestellt und die Substrattemperatur um 30°C erhöht. Bei dieser Gelegenheit wurden die Strömungsgeschwindigkeiten der entsprechenden Gase in etwa 8 Sekunden eingestellt.
  • Auf diese Weise wurde die zweite Schicht 12 mit einer chemischen Zusammensetzung, die sich von jener der ersten Schicht 11 unterscheidet, gebildet. Das Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff in der zweiten Schicht 12 war höher als das Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff in der ersten Schicht 11. Die zweite Schicht 12 wurde mittels CMP poliert. Die Poliermenge wurde auf 0,5 μm eingestellt.
  • In den Proben 2 und 3 wurde eine 15 μm dicke Epitaxieschicht gewachsen. In den Proben 2 und 3 wurde keine zweite Schicht gebildet, und kein CMP-Schritt durchgeführt. Abgesehen davon entsprachen die Herstellungsbedingungen der Proben 2 und 3 den Herstellungsbedingungen der Probe 1.
  • Anschließend wurden die Oberflächeneigenschaften der Proben 1 bis 3, wie nachfolgend beschrieben, ausgewertet. Tabelle 1 zeigt die Ergebnisse. Tabelle 1
    Arithmetische Mittenrauheit (Ra) Defektdichte der Karottendefekte Defektdichte der trapezförmigen Defekte
    nm Defekte/cm2 Defekte/cm2
    Probe 1 0,08 0 0,1
    Probe 2 0,2 0,4 0,5
    Probe 3 0,3 0,8 0,8
  • Aus der Probe 1 wurden 22 Chips hergestellt, die MOSFETs waren. In ähnlicher Weise wurden aus jeder der Proben 2 und 3 22 Chips hergestellt.
  • Es wurde eine Dauerstrom-TDDB-Messung in einer Umgebung von 25°C und einer Dauerstromdichte von 20 mA/cm2 durchgeführt. 14 zeigt die Ergebnisse. 14 ist ein Weibull-Diagramm, das die Dauerstrom-TDDB-Messergebnisse zeigt. In 14 ist auf der y-Achse die kumulative Ausfallrate dargestellt, die auf einem Weibull-Wahrscheinlichkeitspapier aufgetragen ist, und auf der x-Achse ist der Spannung-bis-Durchbruch-Wert (QBD) aufgetragen. 14 zeigt, dass mit zunehmendem QBD der Siliziumoxidfilm eine längere Lebensdauer aufweist, und dass die Siliziumoxidschicht, wenn die Neigung einer Plottgruppe näher an der Vertikalen liegt, eine höhere Zuverlässigkeit aufweist. In 14 bezeichnen die dreieckigen Symbole die Probe 1, die quadratischen Symbole die Probe 2 und die kreisförmigen Symbole die Probe 3.
  • Wie aus 14 ersichtlich ist, weist die Probe 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen QBD-Wert von mehr als oder gleich 80 C/cm2 auf. Darüber hinaus ist die Plottgruppe der Probe 1 nahe der Vertikalen und somit zeigt sich, dass die Probe 1 eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
  • Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Ausführungsformen lediglich der Veranschaulichung dienen und in keinerlei Hinsicht als einschränkend zu erachten sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird vielmehr durch den Umfang der Ansprüche als durch die oben beschriebenen Ausführungsformen definiert und soll alle Modifikationen innerhalb des Umfangs und der Bedeutung einschließen, die dem Umfang der Ansprüche entsprechen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Filmbildungsvorrichtung
    2
    Kammer
    3
    Induktionsheizspule
    4
    Quarzrohr
    5
    Wärmeisolator
    6
    Heizelement
    7
    gekrümmter Abschnitt
    8
    flacher Abschnitt
    10
    Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat
    11
    erste Schicht
    12
    zweite Schicht
    13
    Epitaxieschicht
    20
    trapezförmiger Defekt
    21
    oberer Basisabschnitt
    22
    unterer Basisabschnitt
    23
    Ursprung
    24
    Vorsprungabschnitt
    25
    Stufenbündel
    30
    Driftbereich
    31
    Körpergebiet
    311
    erstes Körpergebiet
    312
    zweites Körpergebiet
    32
    Source-Gebiet
    33
    Kontaktgebiet
    34
    JFET-Gebiet
    35
    Siliziumoxidfilm
    36
    Zwischenschicht-Isolierfilm
    37
    Verbindungsschicht
    41
    erste Elektrode
    42
    zweite Elektrode
    43
    dritte Elektrode
    91
    erste Hauptfläche
    92
    zweite Hauptfläche
    93
    dritte Hauptfläche
    100
    erstes Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat
    101
    zweites Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat
    1000
    Siliziumkarbid-Halbleiterbauelement

Claims (10)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats, umfassend: Epitaktisches Aufwachsen einer ersten Schicht auf einem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat; und Bilden einer zweiten Schicht an einer äußersten Fläche der ersten Schicht, wobei die zweite Schicht eine chemische Zusammensetzung oder Dichte aufweist, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet, wobei ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht mehr als 0% und weniger als oder gleich 10% beträgt.
  2. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats nach Anspruch 1, wobei ein Zusammensetzungsverhältnis von Silizium in der zweiten Schicht höher als ein Zusammensetzungsverhältnis von Silizium in der ersten Schicht ist.
  3. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats nach Anspruch 1, wobei ein Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff in der zweiten Schicht höher als ein Zusammensetzungsverhältnis von Kohlenstoff in der ersten Schicht ist.
  4. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Dichte der zweiten Schicht niedriger als die Dichte der ersten Schicht ist.
  5. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Schicht ein Element enthält, das als Katalysator für eine chemische Reaktion beim chemisch-mechanischen Polieren dient.
  6. Verfahren zur Herstellung des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner Polieren der zweiten Schicht durch chemisch-mechanisches Polieren umfasst.
  7. Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, umfassend: ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat; eine erste Schicht, die eine Epitaxieschicht ist, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat vorgesehen ist; und eine zweite Schicht, die an einer äußersten Fläche der ersten Schicht vorgesehen ist, wobei die zweite Schicht eine chemische Zusammensetzung oder Dichte aufweist, die sich von jener der ersten Schicht unterscheidet, wobei ein Verhältnis einer Dicke der zweiten Schicht zu einer Dicke der ersten Schicht mehr als 0% und weniger als oder gleich 10% beträgt.
  8. Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, umfassend: ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat; und eine Epitaxieschicht, die auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat gebildet ist; wobei eine arithmetische Mittenrauheit in einer Oberfläche der Epitaxieschicht kleiner oder gleich 0,1 nm ist, wobei in der Oberfläche, Karottendefekte mit einer Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2, trapezförmige Defekte, die trapezförmige Vertiefungen mit einer Defektdichte von weniger als oder gleich 0,1/cm2 sind, vorhanden sind, wobei die trapezförmigen Defekte jeweils einen oberen Basisabschnitt und einen unteren Basisabschnitt umfassen, die sich in Draufsicht mit einer <11-20>-Richtung schneiden, wobei der obere Basisabschnitt eine Breite von mehr als oder gleich 0,1 μm und kleiner als oder gleich 100 μm aufweist, und der untere Basisabschnitt eine Breite von mehr als oder gleich 50 μm und kleiner als oder gleich 5000 μm aufweist, wobei der obere Basisabschnitt einen Vorsprungabschnitt aufweist, und der untere Basisabschnitt mehrere Stufenbündel aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, umfassend: Herstellen des Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrats nach Anspruch 8; und Bilden eines Siliziumoxidfilms auf der Epitaxieschicht.
  10. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, umfassend: ein Siliziumkarbid-Epitaxiesubstrat, das ein Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat und eine Epitaxieschicht enthält, wobei das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat eine erste Hauptfläche und eine der ersten Hauptfläche gegenüberliegende zweite Hauptfläche aufweist, wobei die Epitaxieschicht auf der ersten Hauptfläche gebildet ist und eine dritte Hauptfläche gegenüber einer Seite, auf der sich das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat befindet, aufweist; einen auf der dritten Hauptfläche gebildeten Siliziumoxidfilm; eine erste Elektrode, die mit einer Seite der dritten Hauptfläche verbunden ist; und eine zweite Elektrode, die mit einer Seite der zweiten Hauptfläche verbunden ist, wobei eine Dicke des Siliziumoxidfilms größer als oder gleich 10 nm und kleiner als oder gleich 100 nm ist, wobei ein Spannung-bis-Durchbruch-Wert in einer zeitabhängigen dielektrischen Durchbruchmessung, die in einer Umgebung bei 25°C und einer konstanten Stromdichte von 20 mA/cm2 durchgeführt wird, mehr als oder gleich 60 C/cm2 beträgt.
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