DE112018007026T5 - Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung - Google Patents

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Kosuke Uchida
Toru Hiyoshi
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

Eine erste Hauptfläche eines Siliziumkarbid-Substrats ist mit einem ersten Graben und einem zweiten Graben versehen. Der erste Graben wird durch eine erste Seitenfläche und eine erste Bodenfläche definiert. Der zweite Graben wird durch eine zweite Seitenfläche und eine zweite Bodenfläche definiert. Das Siliziumkarbid-Substrat umfasst ein erstes Verunreinigungsgebiet, ein zweites Verunreinigungsgebiet, ein drittes Verunreinigungsgebiet und ein viertes Verunreinigungsgebiet. Ein erster Isolierfilm ist jeweils mit der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche in Kontakt. Eine Gate-Elektrode ist auf dem ersten Isolierfilm vorgesehen. Ein zweiter Isolierfilm ist sowohl mit der zweiten Seitenfläche als auch mit der zweiten Bodenfläche in Kontakt. Das zweite Verunreinigungsgebiet hat ein Verbindungsgebiet, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet verbunden ist und sich entlang der zweiten Seitenfläche zum vierten Verunreinigungsgebiet hin erstreckt.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 6. Februar 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-019588 , deren gesamter Inhalt hierin durch Verweis aufgenommen ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Das offengelegte japanische Patent Nr. 2014-160715 (PTL 1) offenbart einen Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) vom Grabentyp, bei dem eine Hauptfläche eines Siliziumkarbid-Substrats mit einem Gate-Graben versehen ist.
  • ZITATIONSLISTE
  • PATENTLITERATUR
  • PTL 1: offengelegtes japanisches Patent Nr. 2014-160715
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Substrat, einen ersten Isolierfilm, eine Gate-Elektrode und einen zweiten Isolierfilm. Das Siliziumkarbid-Substrat hat eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt. Die erste Hauptfläche ist mit einem ersten Graben und einem zweiten Graben versehen. Der erste Graben wird durch eine erste Seitenfläche und eine erste Bodenfläche definiert, die sich an die erste Seitenfläche anschließt. Der zweite Graben wird durch eine zweite Seitenfläche und eine zweite Bodenfläche, die sich an die zweite Seitenfläche anschließt, definiert. Das Siliziumkarbid-Substrat enthält ein erstes Verunreinigungsgebiet mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein zweites Verunreinigungsgebiet, das in Kontakt mit dem ersten Verunreinigungsgebiet steht und einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der sich vom ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, ein drittes Verunreinigungsgebiet, das auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet so vorgesehen ist, dass es vom ersten Verunreinigungsgebiet getrennt ist und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und ein viertes Verunreinigungsgebiet, das zwischen der zweiten Hauptfläche und der zweiten Bodenfläche vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist. Der erste Isolierfilm ist mit der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche jeweils in Kontakt. Die Gate-Elektrode ist auf dem ersten Isolierfilm vorgesehen. Der zweite Isolierfilm ist sowohl mit der zweiten Seitenfläche als auch mit der zweiten Bodenfläche in Kontakt. Das zweite Verunreinigungsgebiet hat ein Verbindungsgebiet, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet verbunden ist und sich entlang der zweiten Seitenfläche zum vierten Verunreinigungsgebiet hin erstreckt.
  • Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Siliziumkarbid-Substrat, einen ersten Isolierfilm, eine Gate-Elektrode, einen zweiten Isolierfilm, eine Source-Elektrode, einen Füllabschnitt und einen Zwischenschicht-Isolierfilm. Das Siliziumkarbid-Substrat hat eine erste Hauptfläche und eine zweite Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt. Die erste Hauptfläche ist mit einem ersten Graben und einem zweiten Graben versehen. Der erste Graben wird durch eine erste Seitenfläche und eine erste Bodenfläche definiert, die sich an die erste Seitenfläche anschließt. Der zweite Graben wird durch eine zweite Seitenfläche und eine zweite Bodenfläche, die sich an die zweite Seitenfläche anschließt, definiert. Das Siliziumkarbid-Substrat enthält ein erstes Verunreinigungsgebiet mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein zweites Verunreinigungsgebiet in Kontakt mit dem ersten Verunreinigungsgebiet und mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der sich vom ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, ein drittes Verunreinigungsgebiet, das auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet so vorgesehen ist, dass es vom ersten Verunreinigungsgebiet getrennt ist und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und ein viertes Verunreinigungsgebiet, das zwischen der zweiten Hauptfläche und der zweiten Bodenfläche vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist. Der erste Isolierfilm ist jeweils mit der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche in Kontakt. Die Gate-Elektrode ist auf dem ersten Isolierfilm vorgesehen. Der zweite Isolierfilm ist sowohl mit der zweiten Seitenfläche als auch mit der zweiten Bodenfläche in Kontakt. Die Source-Elektrode ist elektrisch mit dem dritten Verunreinigungsgebiet verbunden. Der Füllabschnitt ist auf dem zweiten Isolierfilm vorgesehen. Der Zwischenschicht-Isolierfilm bedeckt sowohl die Gate-Elektrode als auch den Füllabschnitt. Das zweite Verunreinigungsgebiet hat ein Verbindungsgebiet, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet verbunden ist und sich entlang der zweiten Seitenfläche in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets erstreckt. In einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche ist in jeder Einheitszelle die Fläche einer Öffnung im zweiten Graben kleiner als die Fläche einer Öffnung im ersten Graben. In einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche ist in jeder Einheitszelle eine Fläche der Source-Elektrode größer als die Fläche der Öffnung im zweiten Graben. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche ist die Fläche der Öffnung im zweiten Graben größer als eine Fläche der zweiten Bodenfläche. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche erstreckt sich der erste Graben in einer ersten Richtung parallel zur zweiten Hauptfläche, und der zweite Graben ist neben dem ersten Graben in der ersten Richtung vorgesehen.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie I-I in Pfeilrichtung in 3.
    • 2 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie II-II in Pfeilrichtung (3).
    • 3 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 4 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration eines zweiten Grabens in der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 5 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleiteranordnung gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 6 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
    • 7 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer dritten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform zeigt.
    • 8 zeigt ist eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie VIII-VIII in einer Pfeilrichtung in 7.
    • 9 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie IX-IX in Pfeilrichtung (7).
    • 10 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer vierten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 11 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie XI-XI in einer Pfeilrichtung in 10.
    • 12 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie XII-XII in Pfeilrichtung in 10.
    • 13 zeigt eine schematische Draufsicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer fünften Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 14 zeigt eine schematische vergrößerte Ansicht eines Bereichs XIV in 13.
    • 15 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie XV-XV in Pfeilrichtung in 14.
    • 16 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie XVI-XVI in Pfeilrichtung in 14.
    • 17 zeigt eine schematische Querschnittansicht entlang der Linie XVII-XVII in Pfeilrichtung (14).
    • 18 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die eine Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt und einem Abschnitt entlang der Linie XV-XV in 14 entspricht.
    • 19 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die die Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der sechsten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt und einem Abschnitt entlang der Linie XVII-XVII in 14 entspricht.
    • 20 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einer siebten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform darstellt und dem Abschnitt entlang der Linie XVII-XVII in 14 entspricht.
    • 21 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die einen ersten Schritt eines Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 22 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die einen zweiten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 23 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die einen dritten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 24 zeigt eine schematische Querschnittsansicht, die einen vierten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 25 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die einen fünften Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
    • 26 zeigt eine schematische Querschnittansicht, die einen sechsten Schritt des Verfahrens zur Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • [Zusammenfassung der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
  • Zunächst erfolgt eine Zusammenfassung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    1. (1) Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ein Siliziumkarbid-Substrat 10, einen ersten Isolierfilm 33, eine Gate-Elektrode 31 und einen zweiten Isolierfilm 34. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 hat eine erste Hauptfläche 41 und eine zweite Hauptfläche 42 gegenüber der ersten Hauptfläche 41. Die erste Hauptfläche 41 ist mit einem ersten Graben 1 und einem zweiten Graben 2 versehen. Der erste Graben 1 ist durch eine erste Seitenfläche 3 und eine erste Bodenfläche 4 definiert, die sich an die erste Seitenfläche 3 anschließt. Der zweite Graben 2 wird durch eine zweite Seitenfläche 6 und eine zweite Bodenfläche 7, die sich an die zweite Seitenfläche 6 anschließt, definiert. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 enthält ein erstes Verunreinigungsgebiet 11 mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein zweites Verunreinigungsgebiet 12 in Kontakt mit dem ersten Verunreinigungsgebiet 11 und mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der sich vom ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, ein drittes Verunreinigungsgebiet 13, das auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12 so vorgesehen ist, dass es vom ersten Verunreinigungsgebiet 11 getrennt ist und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und ein viertes Verunreinigungsgebiet 14, das zwischen der zweiten Hauptfläche 42 und der zweiten Bodenfläche 7 vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist. Der erste Isolierfilm 33 ist jeweils mit der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 in Kontakt. Die Gate-Elektrode 31 ist auf dem ersten Isolierfilm 33 vorgesehen. Der zweite Isolierfilm 34 ist jeweils mit der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 in Kontakt. Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 hat ein Verbindungsgebiet 22, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 verbunden ist und sich entlang der zweiten Seitenfläche 6 in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets 14 erstreckt.
    2. (2) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß Punkt (1) kann in einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 in jeder Einheitszelle 120 eine Fläche einer Öffnung 8 im zweiten Graben 2 kleiner sein als eine Fläche einer Öffnung 5 im ersten Graben 1.
    3. (3) Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß Punkt (1) oder (2) kann ferner eine Source-Elektrode 36 enthalten, die elektrisch mit dem dritten Verunreinigungsgebiet 13 verbunden ist. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann in jeder Einheitszelle 120 eine Fläche der Source-Elektrode 36 größer sein als die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2.
    4. (4) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (3) kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 von der zweiten Bodenfläche 7 getrennt sein.
    5. (5) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (3) kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 mit der zweiten Bodenfläche 7 in Kontakt sein.
    6. (6) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (5) kann der erste Graben 1 in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 streifenförmig sein.
    7. (7) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (6) kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2 größer sein als eine Fläche der zweiten Bodenfläche 7.
    8. (8) Gemäß einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (7) beträgt ein Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird, nicht weniger als 80° und nicht mehr als 100°, und ein Winkel θ2, der zwischen der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 gebildet wird, kann größer sein als der Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird.
    9. (9) Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (8) kann ferner einen Füllabschnitt 32, der auf einem zweiten Isolierfilm 34 vorgesehen ist, und einen Zwischenschicht-Isolierfilm 35 umfassen, der jeweils die Gate-Elektrode 31 und den Füllabschnitt 32 bedeckt.
    10. (10) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (9) kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 das vierte Verunreinigungsgebiet 14 einen ersten Abschnitt 61 aufweisen, der die erste Bodenfläche 4 überlappt.
    11. (11) Gemäß einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß Punkt (10) kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 ferner ein fünftes Verunreinigungsgebiet 15 in Kontakt mit dem dritten Verunreinigungsgebiet 13 enthalten, das den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 einen zweiten Abschnitt 62 aufweisen, der das fünfte Verunreinigungsgebiet 15 überlappt und elektrisch mit dem ersten Abschnitt 61 verbunden ist.
    12. (12) Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einem der Punkte (1) bis (11) kann sich in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 der erste Graben 1 in einer ersten Richtung 101 parallel zur zweiten Hauptfläche 42 erstrecken und der zweite Graben 2 kann neben dem ersten Graben 1 in der ersten Richtung 101 vorgesehen sein.
    13. (13) Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Erfindung enthält ein Siliziumkarbid-Substrat 10, einen ersten Isolierfilm 33, eine Gate-Elektrode 31, einen zweiten Isolierfilm 34, eine Source-Elektrode 36, einen Füllabschnitt 32 und einen Zwischenschicht-Isolierfilm 35. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 hat eine erste Hauptfläche 41 und eine zweite Hauptfläche 42 gegenüber der ersten Hauptfläche 41. Die erste Hauptfläche 41 ist mit einem ersten Graben 1 und einem zweiten Graben 2 versehen. Der erste Graben 1 wird durch eine erste Seitenfläche 3 und eine erste Bodenfläche 4 definiert, die sich an die erste Seitenfläche 3 anschließt. Der zweite Graben 2 wird durch eine zweite Seitenfläche 6 und eine zweite Bodenfläche 7, die sich an die zweite Seitenfläche 6 anschließt, definiert. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 enthält ein erstes Verunreinigungsgebiet 11 mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein zweites Verunreinigungsgebiet 12 in Kontakt mit dem ersten Verunreinigungsgebiet 11 und mit einem zweiten Leitfähigkeitstyp, der sich vom ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, ein drittes Verunreinigungsgebiet 13, das auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12 so vorgesehen ist, dass es vom ersten Verunreinigungsgebiet 11 getrennt ist und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und ein viertes Verunreinigungsgebiet 14, das zwischen der zweiten Hauptfläche 42 und der zweiten Bodenfläche 7 vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist. Der erste Isolierfilm 33 ist jeweils mit der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 in Kontakt. Die Gate-Elektrode 31 ist auf dem ersten Isolierfilm 33 vorgesehen. Der zweite Isolierfilm 34 ist jeweils mit der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 in Kontakt. Die Source-Elektrode 36 ist elektrisch mit dem dritten Verunreinigungsgebiet 13 verbunden. Der Füllabschnitt 32 ist auf dem zweiten Isolierfilm 34 vorgesehen. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 bedeckt jeweils die Gate-Elektrode 31 und den Füllabschnitt 32. Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 hat ein Verbindungsgebiet 22, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 verbunden ist und sich entlang der zweiten Seitenfläche 6 in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets 14 erstreckt. In einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 ist in jeder Einheitszelle 120 die Fläche einer Öffnung 8 im zweiten Graben 2 kleiner als die Fläche einer Öffnung 5 im ersten Graben 1. In einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 ist in jeder Einheitszelle 120 die Fläche der Source-Elektrode 36 größer als die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 ist die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2 größer als die Fläche der zweiten Bodenfläche 7. In der Richtung rechtwinklig zur zweiten Hauptfläche 42 erstreckt sich der erste Graben 1 in einer ersten Richtung 101 parallel zur zweiten Hauptfläche 42, und der zweite Graben 2 ist neben dem ersten Graben 1 in der ersten Richtung 101 vorgesehen.
  • [Details der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung]
  • Die Ausführungsform wird im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Teile werden in den nachfolgenden Zeichnungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und die Beschreibung wird nicht wiederholt. Hinsichtlich der kristallographischen Bezeichnung sind hierin eine einzelne Orientierung, eine Gruppenorientierung, eine einzelne Ebene und eine Gruppenebene jeweils durch [], < >, () und { } dargestellt. Ein kristallographisch negativer Index wird normalerweise durch eine Zahl mit einem Balken „“ darüber ausgedrückt, jedoch wird hierin einer Zahl ein negatives Vorzeichen vorangestellt.
  • Zunächst wird eine Konfiguration eines MOSFET 100 als Beispiel einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der MOSFET 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform hauptsächlich aus einem Siliziumkarbid-Substrat 10, einer Gate-Elektrode 31, einem Füllabschnitt 32, einer Source-Elektrode 36, einer Drain-Elektrode 51, einem ersten Isolierfilm 33, einem zweiten Isolierfilm 34, einem dritten Isolierfilm 39, einem Zwischenschicht-Isolierfilm 35 und einem Source-Draht 37 gebildet. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 enthält ein Siliziumkarbid-Einkristall-Substrat 50 und eine Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 18 auf dem Siliziumkarbid-Einkristall-Substrat 50. Das Siliziumkarbid-Substrat 10 hat eine erste Hauptfläche 41 und eine zweite Hauptfläche 42 gegenüber der ersten Hauptfläche 41. Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 18 bildet die erste Hauptfläche 41. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 50 bildet die zweite Hauptfläche 42. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 50 und die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 18 sind aus hexagonalem Siliziumkarbid mit einem Polytyp von z.B. 4H hergestellt. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 50 enthält eine n-Verunreinigung, wie Stickstoff (N) und weist den n-Leitfähigkeitstyp auf (erster Leitfähigkeitstyp).
  • Die erste Hauptfläche 41 ist eine {0001}-Ebene oder eine Ebene, die in einem Abweichungswinkel von nicht mehr als 8° in einer Abweichungsrichtung relativ zur {0001}-Ebene geneigt ist. Vorzugsweise ist die erste Hauptfläche 41 eine (000-1)-Ebene oder eine Ebene, die in einem Abweichungswinkel von nicht mehr als 8° in einer Abweichungsrichtung relativ zur (000-1)-Ebene geneigt ist. Die Abweichungsrichtung kann z.B. eine <11-20> Richtung oder eine <1-100> Richtung sein. Der Abweichungswinkel beträgt z.B. nicht weniger als 1° oder nicht weniger als 2°. Der Abweichungswinkel beträgt beispielsweise nicht mehr als 6° oder nicht mehr als 4°.
  • Die Siliziumkarbid-Epitaxieschicht 18 enthält hauptsächlich einen Driftbereich 11 (erstes Verunreinigungsgebiet 11), ein zweites Verunreinigungsgebiet 12, ein Source-Gebiet 13 (drittes Verunreinigungsgebiet 13), ein viertes Verunreinigungsgebiet 14 und ein fünftes Verunreinigungsgebiet 15 (Kontaktgebiet 15). Der Driftbereich 11 enthält eine n- Verunreinigung, wie Stickstoff, und weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Der Driftbereich 11 hat z.B. eine erste Driftschicht 16 und eine zweite Driftschicht 17. Eine n-Verunreinigungskonzentration in der ersten Driftschicht 16 kann gleich hoch wie eine n-Verunreinigungskonzentration in der zweiten Driftschicht 17 oder niedriger als die n-Verunreinigungskonzentration in der zweiten Driftschicht 17 sein.
  • Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 steht in Kontakt mit dem Driftbereich 11. Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 enthält eine p-Verunreinigung, wie Aluminium (AI), und weist einen p-Leitfähigkeitstyp auf (zweiter Leitfähigkeitstyp). Eine p-Verunreinigungskonzentration im zweiten Verunreinigungsgebiet 12 kann höher sein als die n-Verunreinigungskonzentration im Driftbereich 11.
  • Das Source-Gebiet 13 ist auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12 vorgesehen, so dass es vom Driftbereich 11 durch das zweite Verunreinigungsgebiet 12 getrennt ist. Das Source-Gebiet 13 enthält eine n-Verunreinigung, wie Stickstoff oder Phosphor (P), und hat eine n-Leitfähigkeit. Das Source-Gebiet 13 bildet einen Teil der ersten Hauptfläche 41. Eine n-Verunreinigungskonzentration im Source-Gebiet 13 kann höher sein als die p-Verunreinigungskonzentration in dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12. Die n-Verunreinigungskonzentration im Source-Gebiet 13 beträgt beispielsweise etwa 1×1019 cm-3.
  • Die erste Hauptfläche 41 ist mit einem ersten Graben 1 und einem zweiten Graben 2 versehen. Der erste Graben 1 wird durch eine erste Seitenfläche 3 und eine erste Bodenfläche 4 definiert. Die erste Bodenfläche 4 verläuft durchgehend mit der ersten Seitenfläche 3. Die erste Seitenfläche 3 erstreckt sich jeweils durch das Source-Gebiet 13 und das zweite Verunreinigungsgebiet 12. Die erste Seitenfläche 3 erreicht den Driftbereich 11. Die erste Bodenfläche 4 befindet sich im Driftbereich 11. Die erste Bodenfläche 4 verläuft im Wesentlichen parallel zur ersten Hauptfläche 41. Die erste Seitenfläche 3 wird jeweils durch das Source-Gebiet 13, das zweite Verunreinigungsgebiet 12 und den Driftbereich 11 gebildet. Die erste Bodenfläche 4 wird durch den Driftbereich 11 gebildet. Ein erster Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird, kann z.B. größer als 90° sein. Der erste Winkel θ1 beträgt beispielsweise nicht weniger als 115° und nicht mehr als 135°.
  • Der zweite Graben 2 wird durch eine zweite Seitenfläche 6 und eine zweite Bodenfläche 7 definiert. Die zweite Bodenfläche 7 verläuft durchgehend mit der zweiten Seitenfläche 6. Die zweite Seitenfläche 6 kann sich durch das Source-Gebiet 13 erstrecken. Die erste Seitenfläche 3 erreicht das zweite Verunreinigungsgebiet 12. Die zweite Bodenfläche 7 befindet sich im zweiten Verunreinigungsgebiet 12. Die zweite Bodenfläche 7 verläuft im Wesentlichen parallel zur zweiten Hauptfläche 42. Die zweite Seitenfläche 6 wird jeweils durch das Source-Gebiet 13 und das zweite Verunreinigungsgebiet 12 gebildet. Die zweite Bodenfläche 7 wird durch das zweite Verunreinigungsgebiet 12 gebildet. Ein zweiter Winkel θ2, der zwischen der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 gebildet wird, kann z.B. größer als 90° sein. Der zweite Winkel θ2 beträgt zum Beispiel nicht weniger als 115° und nicht mehr als 135°.
  • Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 hat ein Körpergebiet 21, ein erstes Verbindungsgebiet 22 und ein zweites Verbindungsgebiet 23. Das Körpergebiet 21 ist auf dem Driftbereich 11 vorgesehen. Ein Abschnitt des Körpergebiets 21, der mit der ersten Seitenfläche 3 des ersten Grabens 1 in Kontakt steht, kann einen Kanal bilden. Das erste Verbindungsgebiet 22 ist elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 verbunden. Das erste Verbindungsgebiet 22 erstreckt sich entlang der zweiten Seitenfläche 6 in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets 14. Das erste Verbindungsgebiet 22 ist durchgehend mit sowohl dem Körpergebiet 21 als auch dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 verbunden.
  • Das erste Verbindungsgebiet 22 befindet sich zwischen dem Körpergebiet 21 und dem zweiten Verbindungsgebiet 23. Das erste Verbindungsgebiet 22 kann vom Körpergebiet 21 aus gesehen gegenüber dem Source-Gebiet 13 ausgebildet werden. Das erste Verbindungsgebiet 22 liegt zwischen dem Driftbereich 11 und der zweiten Seitenfläche 6. Das erste Verbindungsgebiet 22 bildet einen Teil der zweiten Seitenfläche 6. Das zweite Verbindungsgebiet 23 ist durchgehend mit dem ersten Verbindungsgebiet 22 verbunden. Das zweite Verbindungsgebiet 23 ist zwischen der zweiten Bodenfläche 7 und dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 vorgesehen. Das zweite Verbindungsgebiet 23 kann von dem ersten Verbindungsgebiet 22 umgeben sein. Das zweite Verbindungsgebiet 23 steht jeweils mit der zweiten Bodenfläche 7 und dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 in Kontakt. Das zweite Verbindungsgebiet 23 bildet die zweite Bodenfläche 7.
  • Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 enthält eine p-Verunreinigung, wie Aluminium (AI), und hat einen p-Leitfähigkeitstyp (zweiter Leitfähigkeitstyp). Eine p-Verunreinigungskonzentration im vierten Verunreinigungsgebiet 14 beträgt beispielsweise nicht weniger als 5×1017 cm-3 und nicht mehr als 5×1018 cm-3. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 ist zwischen der zweiten Hauptfläche 42 und der zweiten Bodenfläche 7 vorgesehen. Die Verunreinigungskonzentration im vierten Verunreinigungsgebiet 14 kann höher sein als die Verunreinigungskonzentration im zweiten Verunreinigungsgebiet 12. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 kann von der zweiten Bodenfläche 7 getrennt sein. Ein oberer Endabschnitt 40 des vierten Verunreinigungsgebiets 14 kann dem Source-Gebiet 13 gegenüberliegen. Der obere Endabschnitt 40 kann sich bis zu einer Position erstrecken, die der ersten Seitenfläche 3 des ersten Grabens 1 zugewandt ist, oder er kann sich bis zu einer Position erstrecken, die einem Abschnitt der ersten Bodenfläche 4 zugewandt ist.
  • Der erste Isolierfilm 33 ist ein Gate-Isolierfilm. Der erste Isolierfilm 33 ist aus einem Material hergestellt, das z.B. Siliziumdioxid enthält. Der erste Isolierfilm 33 steht jeweils mit der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 in Kontakt. Der erste Isolierfilm 33 ist an der ersten Bodenfläche 4 in Kontakt mit dem Driftbereich 11. Der erste Isolierfilm 33 ist an der ersten Seitenfläche 3 jeweils in Kontakt mit dem Source-Gebiet 13, dem Körpergebiet 21 und dem Driftbereich 11.
  • Die Gate-Elektrode 31 befindet sich auf dem ersten Isolierfilm 33. Die Gate-Elektrode 31 ist z.B. aus Polysilizium, das eine leitende Verunreinigung enthält, gebildet. Die Gate-Elektrode 31 ist innerhalb des ersten Grabens 1 angeordnet. Die Gate-Elektrode 31 liegt jeweils dem Source-Gebiet 13, dem Körpergebiet 21 und dem Driftbereich 11 gegenüber.
  • Der zweite Isolierfilm 34 ist jeweils mit der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 in Kontakt. Der zweite Isolierfilm 34 ist aus einem Material hergestellt, das z.B. Siliziumdioxid enthält. Der zweite Isolierfilm 34 ist mit dem zweiten Kontaktgebiet 23 an der zweiten Bodenfläche 7 in Kontakt. Der zweite Isolierfilm 34 kann sowohl mit dem Source-Gebiet 13, dem Körpergebiet 21 als auch mit dem ersten Verbindungsgebiet 22 an der zweiten Seitenfläche 6 in Kontakt stehen.
  • Der Füllabschnitt 32 ist auf dem zweiten Isolierfilm 34 vorgesehen. Der Füllabschnitt 32 ist z.B. aus Polysilizium, das eine leitende Verunreinigung enthält, gebildet. Der Füllabschnitt 32 ist innerhalb des zweiten Grabens 2 angeordnet. Der Füllabschnitt 32 ist jeweils dem Source-Gebiet 13 und dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12 zugewandt. Der Füllabschnitt 32 kann z.B. von der Gate-Elektrode 31 elektrisch getrennt sein. Der Füllabschnitt 32 kann ein Leiter oder ein Isolator sein, solange der zweite Graben 2 damit befüllt werden kann.
  • Der dritte Isolierfilm 39 ist auf der ersten Hauptfläche 41 vorgesehen. Der dritte Isolierfilm 39 befindet sich zwischen dem ersten Isolierfilm 33 und dem zweiten Isolierfilm 34. Der dritte Isolierfilm 39 ist jeweils mit dem ersten Isolierfilm 33 und dem zweiten Isolierfilm 34 in Kontakt. Der dritte Isolierfilm 39 kann mit dem Source-Gebiet 13 an der ersten Hauptfläche 41 in Kontakt sein. Wie in 2 dargestellt, kann der dritte Isolierfilm 39 mit der Source-Elektrode 36 in Kontakt sein.
  • Zur Abdeckung des ersten Grabens 1 und des zweiten Grabens 2 ist jeweils ein Zwischenschicht-Isolierfilm 35 vorgesehen. Insbesondere ist der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 jeweils mit dem ersten Isolierfilm 33, der Gate-Elektrode 31, dem zweiten Isolierfilm 34, dem Füllabschnitt 32 und dem dritten Isolierfilm 39 in Kontakt. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 bedeckt jeweils die Gate-Elektrode 31 und den Füllabschnitt 32. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 ist aus einem Material, das z.B. Siliziumdioxid enthält, gebildet. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 isoliert die Gate-Elektrode 31 von der Source-Elektrode 36 elektrisch.
  • Die Drain-Elektrode 51 steht in Kontakt mit der zweiten Hauptfläche 42. Die Drain-Elektrode 51 ist an der zweiten Hauptfläche 42 in Kontakt mit dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 50. Die Drain-Elektrode 51 ist elektrisch mit dem Driftbereich 11 verbunden. Die Drain-Elektrode 51 ist aus einem Material, das z.B. NiSi oder TiAISi enthält, gebildet.
  • Wie in 2 dargestellt, bildet das Kontaktgebiet 15 einen Teil der ersten Hauptfläche 41. Das Kontaktgebiet 15 enthält eine p-Verunreinigung, wie Aluminium, und hat den p-Leitfähigkeitstyp. Das Kontaktgebiet 15 erstreckt sich durch das Source-Gebiet 13 und steht in Kontakt mit dem Körpergebiet 21. Das Kontaktgebiet 15 steht in Kontakt mit dem Source-Gebiet 13. Das Kontaktgebiet 15 kann dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 gegenüberliegen. Eine p-Verunreinigungskonzentration im Kontaktgebiet 15 ist höher als beispielsweise eine p-Verunreinigungskonzentration im Körpergebiet 21. Die p-Verunreinigungskonzentration im Kontaktgebiet 15 beträgt beispielsweise nicht weniger als 1×1018 cm-3 und nicht mehr als 1×1020 cm-3.
  • Die Source-Elektrode 36 ist auf der ersten Hauptfläche 41 vorgesehen. Die Source-Elektrode 36 ist elektrisch mit dem Source-Gebiet 13 verbunden. Die Source-Elektrode 36 kann mit dem Source-Gebiet 13 und dem Kontaktgebiet 15 an der ersten Hauptfläche 41 in Kontakt sein. Die Source-Elektrode 36 ist aus einem Material hergestellt, das z.B. Ti, AI und Si enthält. Die Source-Elektrode 36 steht in ohmschem Kontakt mit dem Source-Gebiet 13. Die Source-Elektrode 36 kann in ohmschem Kontakt mit dem Kontaktgebiet 15 stehen.
  • Der Source-Draht 37 ist mit der Source-Elektrode 36 verbunden. Der Source-Draht 37 bedeckt jeweils die Source-Elektrode 36 und den Zwischenschicht-Isolierfilm 35. Der Source-Draht 37 ist aus einem Material hergestellt, das z.B. Aluminium enthält. Wie in 1 dargestellt, ist der Source-Draht 37 auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 35 aufgebracht. Der Source-Draht 37 kann sowohl den ersten Graben 1 als auch den zweiten Graben 2 bedecken. Ebenso kann der Source-Draht 37 sowohl die Gate-Elektrode 31 als auch den Füllabschnitt 32 bedecken.
  • Wie in 3 dargestellt, hat der erste Graben 1 in einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 eine Streifenform. Konkret erstreckt sich der erste Graben 1 in einer ersten Richtung 101 parallel zur zweiten Hauptfläche 42. Die erste Richtung 101 ist zum Beispiel eine <11-20> Richtung. Die Länge des ersten Grabens 1 in der ersten Richtung 101 ist größer als die Länge des ersten Grabens 1 in einer zweiten Richtung 102. Die zweite Richtung 102 ist eine Richtung, die parallel zur zweiten Hauptfläche 42 und senkrecht zur ersten Richtung 101 verläuft. Die zweite Richtung 102 ist zum Beispiel eine <1-100> Richtung. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, sind die erste Richtung 101 und die zweite Richtung 102 jeweils eine Längsrichtung und eine Querrichtung des ersten Grabens 1. In der zweiten Richtung 102 kann eine Vielzahl von ersten Gräben 1 in einem Abstand voneinander vorgesehen werden.
  • In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 ist der zweite Graben 2 neben dem ersten Graben 1 angeordnet. Insbesondere kann der zweite Graben 2 zwischen zwei ersten Gräben 1 nebeneinander in der zweiten Richtung 102 vorgesehen werden. Der zweite Graben 2 kann zwischen zwei Source-Elektroden 36 nebeneinander in der ersten Richtung 101 vorgesehen werden. Die Länge des zweiten Grabens 2 in der ersten Richtung 101 ist kleiner als die Länge des ersten Grabens 1 in der ersten Richtung 101.
  • In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 erstreckt sich das Kontaktgebiet 15 in der ersten Richtung 101. Die Länge des Kontaktgebiets 15 in der ersten Richtung 101 kann größer sein als die Länge des Kontaktgebiets 15 in der zweiten Richtung 102. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, sind die erste Richtung 101 und die zweite Richtung 102 jeweils eine Längsrichtung und eine Querrichtung des Kontaktgebiets 15. Das Kontaktgebiet 15 erstreckt sich in einer Richtung parallel zur Längsrichtung des ersten Grabens 1.
  • Aus der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 erstreckt sich das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in die erste Richtung 101. Die Länge des vierten Verunreinigungsgebiets 14 in der ersten Richtung 101 ist größer als die Länge des vierten Verunreinigungsgebiets 14 in der zweiten Richtung 102. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, sind die erste Richtung 101 und die zweite Richtung 102 jeweils eine Längsrichtung und eine Querrichtung des vierten Verunreinigungsgebiets 14. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 erstreckt sich in der Richtung parallel zur Längsrichtung des ersten Grabens 1. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann das Kontaktgebiet 15 das vierte Verunreinigungsgebiet 14 überlappen. Die Länge des vierten Verunreinigungsgebiets 14 in der zweiten Richtung 102 kann größer sein als die Länge des Kontaktgebiets 15 in der zweiten Richtung 102.
  • In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 gesehen, erstreckt sich die Source-Elektrode 36 in der ersten Richtung 101. Die Länge der Source-Elektrode 36 in der ersten Richtung 101 ist größer als die Länge der Source-Elektrode 36 in der zweiten Richtung 102. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, sind die erste Richtung 101 und die zweite Richtung 102 jeweils eine Längsrichtung und eine Querrichtung der Source-Elektrode 36. Die Source-Elektrode 36 erstreckt sich in der Richtung parallel zur Längsrichtung des ersten Grabens 1. Die Länge der Source-Elektrode 36 in der ersten Richtung 101 kann kleiner sein als die Länge des ersten Grabens 1 in der ersten Richtung 101.
  • In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann die Source-Elektrode 36 das vierte Verunreinigungsgebiet 14 überlappen. Die Länge der Source-Elektrode 36 in der zweiten Richtung 102 kann kleiner sein als die Länge des vierten Verunreinigungsgebiets 14 in der zweiten Richtung 102. Die Länge der Source-Elektrode 36 in der ersten Richtung 101 kann kleiner sein als die Länge des vierten Verunreinigungsgebiets 14 in der ersten Richtung 101. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 gesehen, überlappt die Source-Elektrode 36 das Kontaktgebiet 15. Die Länge der Source-Elektrode 36 in der zweiten Richtung 102 kann größer sein als die Länge des Kontaktgebiets 15 in der zweiten Richtung 102. Die Länge der Source-Elektrode 36 in der ersten Richtung 101 kann kleiner sein als die Länge des Kontaktgebiets 15 in der ersten Richtung 101.
  • Wie in 3 dargestellt, werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform in regelmäßigen Abständen erste Gräben 1 in der zweiten Richtung 102 vorgesehen. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten ersten Gräben 1 ist X. Zweite Gräben 2 werden in regelmäßigen Abständen in der ersten Richtung 101 vorgesehen. Ein Abstand zwischen zwei benachbarten zweiten Gräben 2 ist Y. Eine Einheitszelle 120 ist ein Bereich, der eine Einheit der Abstandmuster der ersten Gräben 1 und der zweiten Gräben 2 darstellt. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Bereich, der durch einen Bereich mit der Breite X in der ersten Richtung 101 und ein Bereich mit der Breite Y in der zweiten Richtung 102 definiert ist, als Einheitszelle 120 definiert.
  • In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann in jeder Einheitszelle 120 die Fläche einer zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2 kleiner sein als die Fläche einer ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1. Die Fläche der ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1 beträgt nicht weniger als das Dreifache oder nicht weniger als das Zehnfache der Fläche der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2. Während eine Obergrenze der Fläche der ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1 nicht besonders begrenzt ist, beträgt die Fläche der ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1 nicht mehr als das Zwanzigfache der Fläche der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2.
  • In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann in jeder Einheitszelle 120 die Fläche der Source-Elektrode 36 größer sein als die Fläche der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2. Die Fläche der Source-Elektrode 36 beträgt nicht weniger als das Dreifache oder nicht weniger als das Zehnfache der Fläche der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2. Während eine Obergrenze der Fläche der Source-Elektrode 36 nicht besonders begrenzt ist, beträgt die Fläche der Source-Elektrode 36 nicht mehr als das Zwanzigfache der Fläche der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2.
  • Wie in 3 dargestellt, kann der Abstand der zweiten Gräben 2 in der zweiten Richtung 102 doppelt so groß sein wie der Abstand der ersten Gräben 1 in der zweiten Richtung 102. Konkret können zwischen zwei zweiten Gräben 2, die in der zweiten Richtung 102 nebeneinanderliegen, eine Source-Elektrode 36 und zwei erste Gräben 1, die diese eine Source-Elektrode 36 dazwischen aufnehmen, angeordnet werden.
  • Alternativ kann sich das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in einer Richtung senkrecht zur Längsrichtung des ersten Grabens 1 und parallel zur zweiten Hauptfläche 42 erstrecken. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, kann sich das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in die zweite Richtung 102 erstrecken. In diesem Fall sind die Längsrichtung und die Querrichtung des vierten Verunreinigungsgebiets 14 jeweils die zweite Richtung 102 und die erste Richtung 101.
  • Im Nachfolgenden wird die Form des zweiten Grabens 2 in der Draufsicht beschrieben.
  • Wie in 4 dargestellt, hat der zweite Graben 2 einen Grenzabschnitt 9 zwischen der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 hat der Grenzabschnitt 9 einen ersten Krümmungsabschnitt 91 und einen ersten linearen Abschnitt 92, der sich an den ersten Krümmungsabschnitt 91 anschließt. Der erste lineare Abschnitt 92 erstreckt sich zum Beispiel in die erste Richtung 101. Der erste Krümmungsabschnitt 91 ist z.B. bogenförmig. Die zweite Öffnung 8 im zweiten Graben 2 hat einen zweiten Krümmungsabschnitt 81 und einen zweiten linearen Abschnitt 82, der sich an den zweiten Krümmungsabschnitt 81 anschließt. Der zweite lineare Abschnitt 82 erstreckt sich zum Beispiel in die erste Richtung 101. Der zweite Krümmungsabschnitt 81 ist z.B. bogenförmig. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann die Fläche der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2 größer sein als die Fläche der zweiten Bodenfläche 7. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, kann sich die Breite des zweiten Grabens 2 von der zweiten Bodenfläche 7 in Richtung der ersten Hauptfläche 41 ausdehnen.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer ersten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 5 gezeigt, kann gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der ersten Modifikation ein viertes Verunreinigungsgebiet 14 mit der zweiten Bodenfläche 7 des zweiten Grabens 2 in Kontakt sein. Mit anderen Worten, die zweite Bodenfläche 7 kann durch das vierte Verunreinigungsgebiet 14 gebildet werden. Die zweite Seitenfläche 6 des zweiten Grabens 2 kann jeweils durch das Source-Gebiet 13, das Körpergebiet 21, das Verbindungsgebiet 22 und das vierte Verunreinigungsgebiet 14 gebildet werden. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann der obere Endabschnitt 40 des vierten Verunreinigungsgebiets 14 näher an der ersten Hauptfläche 41 liegen als die zweite Bodenfläche 7.
  • Alternativ kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 der obere Endabschnitt 40 des vierten Verunreinigungsgebiets 14 an derselben Position wie die zweite Bodenfläche 7 angeordnet werden. In diesem Fall wird die zweite Seitenfläche 6 jeweils von dem Source-Gebiet 13, dem Körpergebiet 21 und dem Verbindungsgebiet 22 gebildet.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer zweiten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 6 gezeigt, kann der erste Graben 1 ein vertikaler Graben sein. Mit anderen Worten, kann der erste Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird, 90° betragen. In diesem Fall ist die Breite der ersten Bodenfläche 4 in der zweiten Richtung 102 im Wesentlichen gleich der Breite der ersten Öffnung 5. Der vertikale Graben kann als erster Graben 1 des in 5 gezeigten MOSFET 100 verwendet werden.
  • Der erste Winkel θ1 kann aufgrund von Fertigungsabweichungen und ähnlichem leicht von 90° abweichen. Konkret beträgt der erste Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird, nicht weniger als 80° und nicht mehr als 100°. Der zweite Winkel θ2, der zwischen der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 gebildet wird, kann größer sein als der erste Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird. Der zweite Winkel θ2 beträgt beispielsweise nicht weniger als 115° und nicht mehr als 135°.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer dritten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 7 dargestellt, kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 einen ersten Abschnitt 61, der die erste Bodenfläche 4 des ersten Grabens 1 überlappt, und einen dritten Abschnitt 63, der die zweite Bodenfläche 7 des zweiten Grabens 2 überlappt, aufweisen. Der erste Abschnitt 61 erstreckt sich in Längsrichtung der ersten Bodenfläche 4. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, erstreckt sich der erste Abschnitt 61 in der ersten Richtung 101. Eine Längsrichtung und eine Querrichtung des ersten Abschnitts 61 sind jeweils die erste Richtung 101 und die zweite Richtung 102. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite des ersten Abschnitts 61 größer als die Breite der ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1 oder gleich der Breite der ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1 sein.
  • Wie in 7 dargestellt, kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 der dritte Abschnitt 63 einen Teil der zweiten Bodenfläche 7 überlappen und nicht den restlichen Teil der zweiten Bodenfläche 7 überlappen. Der dritte Abschnitt 63 erstreckt sich beispielsweise in der Querrichtung des ersten Abschnitts 61. Der dritte Abschnitt 63 verbindet zwei benachbarte erste Abschnitte 61 miteinander. Die Längsrichtung des dritten Abschnitts 63 kann die gleiche sein wie die Querrichtung des ersten Abschnitts 61. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, können die Längsrichtung und die Querrichtung des dritten Abschnitts 63 jeweils die zweite Richtung 102 und die erste Richtung 101 sein. In der ersten Richtung 101 kann die Breite des dritten Abschnitts 63 kleiner als die Breite der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2 sein. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite des dritten Abschnitts 63 größer sein als die Breite der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2.
  • Wie in 8 und 9 dargestellt, befindet sich der erste Abschnitt 61 zwischen der ersten Bodenfläche 4 und der zweiten Hauptfläche 42. Der erste Abschnitt 61 kann von der ersten Bodenfläche 4 beabstandet sein. Die zweite Driftschicht 17 ist zwischen dem ersten Abschnitt 61 und der ersten Bodenfläche 4 vorgesehen. Der dritte Abschnitt 63 steht in Kontakt mit dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12. Der dritte Abschnitt 63 befindet sich zwischen der zweiten Bodenfläche 7 und der zweiten Hauptfläche 42. Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 kann zwischen dem dritten Abschnitt 63 und der zweiten Bodenfläche 7 vorgesehen werden, oder der dritte Abschnitt 63 kann sich in Kontakt mit der zweiten Bodenfläche 7 befinden. Wie in 9 dargestellt, muss der dritte Abschnitt 63 nicht zwischen Kontaktabschnitt 15 und der zweiten Hauptfläche 42 vorgesehen sein. Ebenso muss der dritte Abschnitt 63 nicht zwischen der Source-Elektrode 36 und der zweiten Hauptfläche 42 vorgesehen werden.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer vierten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vierten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der dritten Modifikation hauptsächlich dadurch, dass das vierte Verunreinigungsgebiet 14 ferner einen zweiten Abschnitt 62 aufweist und ansonsten gleich der Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der dritten Modifikation ist.
  • Wie in 10 gezeigt, kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 ferner einen zweiten Abschnitt 62, der das Kontaktgebiet 15 überlappt, aufweisen. Das heißt, dass das vierte Verunreinigungsgebiet 14 den ersten Abschnitt 61, den zweiten Abschnitt 62 und den dritten Abschnitt 63 aufweisen kann. Der zweite Abschnitt 62 ist elektrisch mit dem ersten Abschnitt 61 verbunden. Der zweite Abschnitt 62 ist mit dem ersten Abschnitt 61 verbunden, wobei sich der dritte Abschnitt 63 dazwischen befindet.
  • Der zweite Abschnitt 62 erstreckt sich in Längsrichtung des Kontaktgebiets 15. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, erstreckt sich der zweite Abschnitt 62 in der ersten Richtung 101. Eine Längsrichtung und eine Querrichtung des zweiten Abschnitts 62 sind jeweils die erste Richtung 101 und die zweite Richtung 102. Der zweite Abschnitt 62 kann parallel zum ersten Abschnitt 61 angeordnet werden. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite des zweiten Abschnitts 62 kleiner als die Breite des Kontaktbereichs 15 oder gleich der Breite des Kontaktbereichs 15 sein. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann ein Abschnitt des zweiten Abschnitts 62 die zweite Bodenfläche 7 des zweiten Grabens 2 überlappen.
  • Wie in 10 gezeigt, kann in der zweiten Richtung 102 die Breite des ersten Abschnitts 61 kleiner sein als die Breite der ersten Öffnung 5 im ersten Graben 1. In der ersten Richtung 101 kann die Breite des ersten Abschnitts 61 größer als die Breite des zweiten Abschnitts 62 sein. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite des zweiten Abschnitts 62 kleiner als die Breite der zweiten Öffnung 8 im zweiten Graben 2 sein. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite des zweiten Abschnitts 62 kleiner als die Breite der Source-Elektrode 36 sein.
  • Wie in 11 und 12 dargestellt, ist der erste Abschnitt 61 zwischen der ersten Bodenfläche 4 und der zweiten Hauptfläche 42 vorgesehen. Die zweite Driftschicht 17 ist zwischen dem ersten Abschnitt 61 und der ersten Bodenfläche 4 vorgesehen. Der zweite Abschnitt 62 befindet sich zwischen dem Kontaktabschnitt 15 und der zweiten Hauptfläche 42. Ebenso ist der zweite Abschnitt 62 zwischen der Source-Elektrode 36 und der zweiten Hauptfläche 42 vorgesehen. Der dritte Abschnitt 63 steht in Kontakt mit dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12. Der dritte Abschnitt 63 befindet sich zwischen der zweiten Bodenfläche 7 und der zweiten Hauptfläche 42.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer fünften Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Wie in 13 gezeigt, kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 der zweite Graben 2 neben dem ersten Graben 1 in der ersten Richtung 101 vorgesehen werden. Der erste Graben 1 verläuft in der ersten Richtung 101 parallel zur zweiten Hauptfläche 42. Mit anderen Worten ist die Längsrichtung des ersten Grabens 1 die erste Richtung 101. Eine Vielzahl von ersten Gräben 1 sind in der zweiten Richtung 102 ausgerichtet, welche die Querrichtung des ersten Grabens 1 ist. In der zweiten Richtung 102 ist ein zweiter Graben 2 für jede Vielzahl von ersten Gräben 1 vorgesehen. In der ersten Richtung 101 können die erste Gräben 1 und die zweite Gräben 2 abwechselnd vorgesehen werden. Die mehreren Kontaktgebiete 15 werden in einem Abstand voneinander in der ersten Richtung 101 vorgesehen. Ebenso wird die mehreren Kontaktgebiete 15 in einem Abstand voneinander in der zweiten Richtung 102 vorgesehen.
  • Wie in 14 dargestellt, kann der zweite Graben 2 in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 von dem Kontaktgebiet 15 umgeben sein. Insbesondere kann die zweite Öffnung 8 im zweiten Graben 2 durch das Kontaktgebiet 15 gebildet werden. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 gesehen, kann ein Abstand zwischen dem zweiten Graben 2 und dem ersten Graben 1 in der ersten Richtung 101 kürzer sein als ein Abstand zwischen dem zweiten Graben 2 und dem ersten Graben 1 in der zweiten Richtung 102.
  • Wie in 15 dargestellt, wird ein Teil der zweiten Seitenfläche 6 und ein Teil der ersten Hauptfläche 41 durch das Kontaktgebiet 15 gebildet. Die zweite Seitenfläche 6 wird durch das Kontaktgebiet 15 und das zweite Verunreinigungsgebiet 12 gebildet. Die zweite Bodenfläche 7 wird durch das zweite Verunreinigungsgebiet 12 gebildet. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, wird sowohl die zweite Seitenfläche 6 als auch die zweite Bodenfläche 7 durch ein p-Verunreinigungsgebiet gebildet. Das Kontaktgebiet 15 und zweites Verunreinigungsgebiet 12 sind an der zweiten Seitenfläche 6 in Kontakt mit dem zweiten Isolierfilm 34. Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 ist an der zweiten Bodenfläche 7 in Kontakt mit dem zweiten Isolierfilm 34. Das Kontaktgebiet 15 ist in Kontakt mit dem dritten Isolierfilm 39 an der ersten Hauptfläche 41.
  • Wie in 16 gezeigt, ist ein vierter Isolierfilm 38 auf der ersten Hauptfläche 41 vorgesehen. Der vierte Isolierfilm 38 schließt sich jeweils an den ersten Isolierfilm 33 und den zweiten Isolierfilm 34 an. Der vierte Isolierfilm 38 ist zwischen dem ersten Isolierfilm 33 und dem zweiten Isolierfilm 34 vorgesehen. Ein leitender Film 60 ist auf dem vierten Isolierfilm 38 vorgesehen. Der leitende Film 60 verläuft durchgehend mit der Gate-Elektrode 31 und dem Füllabschnitt 32. Der leitende Film 60 ist zwischen der Gate-Elektrode 31 und dem Füllabschnitt 32 vorgesehen. Der leitende Film 60 hat beispielsweise eine Dicke 103 von nicht weniger als 300 nm und nicht mehr als 400 nm.
  • Wie zuvor beschrieben, kann der Abschnitt 32 elektrisch mit der Gate-Elektrode 31 verbunden werden. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die zweite Seitenfläche 6 und die zweite Bodenfläche 7 durch ein p-Verunreinigungsgebiet gebildet werden. Wenn die zweite Seitenfläche 6 und die zweite Bodenfläche 7 teilweise durch ein n-Verunreinigungsgebiet gebildet werden, kann ein Leckstrom zwischen dem n-Verunreinigungsgebiet und dem Füllabschnitt 32 erzeugt werden, wobei ein zweiter Isolierfilm 34 dazwischen angeordnet ist. Wenn dagegen die zweite Seitenfläche 6 und die zweite Bodenfläche 7 durch ein p-Verunreinigungsgebiet gebildet werden, kann die Erzeugung eines Leckstroms zwischen dem p-Verunreinigungsgebiet und dem Füllabschnitt 32 mit einem dazwischen angeordneten zweiten Isolierfilm 34 unterdrückt werden, da das p-Verunreinigungsgebiet keine Tunnelelektronen aufweist.
  • Wie in 16 dargestellt, wird ein Teil der ersten Hauptfläche 41 durch das Kontaktgebiet 15 gebildet. Das Kontaktgebiet 15 steht mit dem vierten Isolierfilm 38 an der ersten Hauptfläche 41 in Kontakt. Der vierte Isolierfilm 38 ist zwischen dem leitenden Film 60 und dem Kontaktgebiet 15 vorgesehen. Der leitende Film 60 ist jeweils mit dem vierten Isolierfilm 38 und dem Zwischenschicht-Isolierfilm 35 in Kontakt. Der leitende Film 60 befindet sich zwischen dem vierten Isolierfilm 38 und dem Zwischenschicht-Isolierfilm 35.
  • Wie in 15 und 16 gezeigt, kann der Source-Draht 37 eine erste Drahtschicht 43 und eine zweite Drahtschicht 44 aufweisen. Die erste Drahtschicht 43 ist auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 35 vorgesehen. Die zweite Drahtschicht 44 ist auf der ersten Drahtschicht 43 vorgesehen. Wie in 15 gezeigt, kann ein Teil der ersten Drahtschicht 43 mit der ersten Hauptfläche 41 in Kontakt stehen. Die Source-Elektrode 36 kann mit der ersten Drahtschicht 43 in Kontakt sein. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 ist von der zweiten Drahtschicht 44 durch die erste Drahtschicht 43 getrennt. Die erste Drahtschicht 43 ist z.B. aus Titannitrid (TiN) gebildet. Die zweite Drahtschicht 44 ist aus einem Material, das z.B. Aluminium enthält, gebildet.
  • Wie in 15 dargestellt, liegt das vierte Verunreinigungsgebiet 14 der zweiten Bodenfläche 7 des zweiten Grabens 2 gegenüber. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 erstreckt sich in die zweite Richtung 102 (siehe 14). Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 erstreckt sich zu Abschnitten in der Nähe der ersten Gräben 1, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Grabens 2 in der zweiten Richtung 102 befinden (siehe 14). Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 muss den ersten Bodenflächen 4 der ersten Gräben 1, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Grabens 2 in der zweiten Richtung 102 befinden, nicht zugewandt sein. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 kann dem zweiten Verunreinigungsgeiet 12, dem Kontaktgebiet 15 und dem Source-Gebiet 13 zugewandt sein.
  • Wie in 16 dargestellt, erstreckt sich das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in die erste Richtung 101 (siehe 14). Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 erstreckt sich zu Abschnitten in der Nähe der ersten Gräben 1, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Grabens 2 in der ersten Richtung 101 befinden. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 kann den ersten Bodenflächen 4 und den ersten Seitenflächen 3 der ersten Gräben 1 zugewandt sein, die sich auf entgegengesetzten Seiten des zweiten Grabens 2 in der ersten Richtung 101 befinden. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 kann dem vierten Isolierfilm 38 und dem leitenden Film 60 zugewandt sein.
  • Wie in 17 dargestellt, kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 einen zweiten Abschnitt 62 aufweisen, der nicht der ersten Bodenfläche 4 des ersten Grabens 1 und dem Kontaktabschnitt 15 zugewandt ist. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 der zweite Abschnitt 62 zwischen zwei ersten Gräben 1 nebeneinander in der zweiten Richtung 102 vorgesehen sein. Die erste Driftschicht 16 kann zwischen zwei zweiten Abschnitten 62 vorgesehen werden, die in der zweiten Richtung 102 nebeneinanderliegen. In der zweiten Richtung 102 kann eine Breite 105 des zweiten Abschnitts 62 größer als eine Breite 106 des Kontaktabschnitts 15 sein.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer sechsten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der sechsten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der fünften Modifikation hinsichtlich der Konfiguration des vierten Verunreinigungsgebietes 14 und ist ansonsten gleich wie die Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der fünften Modifikation.
  • Wie in 18 dargestellt, kann sich das vierte Verunreinigungsgebiet 14 in die zweite Richtung 102 erstrecken, so dass es den ersten Bodenflächen 4 und den ersten Seitenflächen 3 der ersten Gräben 1 zugewandt ist, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des zweiten Grabens 2 in der zweiten Richtung 102 befinden. Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 kann sich so erstrecken, dass es die ersten Gräben 1, die an den zweiten Graben 2 angrenzen, in der zweiten Richtung 102 durchquert und den ersten Bodenflächen 4 weiterer angrenzender erster Gräben 1 zugewandt ist.
  • Wie in 19 dargestellt, kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 einen ersten Abschnitt 61, der der ersten Bodenfläche 4 des ersten Grabens 1 zugewandt ist, und einen zweiten Abschnitt 62, der dem Kontaktgebiet 15 zugewandt ist, aufweisen. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche das vierte Verunreinigungsgebiet 14 einen ersten Abschnitt 61 aufweisen, der die erste Bodenfläche 4 überlappt, und einen zweiten Abschnitt 62, der das Kontaktgebiet 15 überlappt. Der zweite Abschnitt 62 kann elektrisch mit dem ersten Abschnitt 61 verbunden sein. Die ersten Abschnitte 61 und die zweiten Abschnitt 62 können abwechselnd in der zweiten Richtung 102 vorgesehen werden. Die erste Driftschicht 16 kann zwischen dem ersten Abschnitt 61 und dem zweiten Abschnitt 62 nebeneinander in der zweiten Richtung 102 vorgesehen werden. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite 105 des zweiten Abschnitts 62 kleiner als die Breite 106 des Kontaktbereichs 15 sein. In diesem Fall wird ein Strompfad erhöht, wodurch eine Verringerung des Durchlasswiderstandes ermöglicht wird. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite 105 des zweiten Abschnitts 62 größer als die Breite 106 des Kontaktbereichs 15 sein. In diesem Fall kann die Konzentration des elektrischen Feldes in den Endabschnitten des zweiten Abschnitts 62 entspannt werden, wodurch eine Erhöhung der Durchbruchspannung ermöglicht wird.
  • Im Nachfolgenden wird eine Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß einer siebten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. Die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der siebten Modifikation der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der sechsten Modifikation hinsichtlich der Konfiguration des vierten Verunreinigungsgebietes 14 und ist ansonsten gleich wie die Konfiguration der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der sechsten Modifikation.
  • Wie in 20 dargestellt, kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 den ersten Abschnitt 61 aufweisen, der der ersten Bodenfläche 4 des ersten Grabens 1 zugewandt ist, und muss nicht dem Kontaktgebiet 15 zugewandt sein. Aus einer anderen Perspektive betrachtet, weist in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 das vierte Verunreinigungsgebiet 14 einen ersten Abschnitt 61 auf, der die erste Bodenfläche 4 überlappt und nicht dem Kontaktgebiet 15 gegenüberliegt. Eine Vielzahl von ersten Abschnitten 61 kann in einem Abstand voneinander in der zweiten Richtung 102 vorgesehen werden. Die erste Driftschicht 16 kann zwischen ersten Abschnitten 61 vorgesehen werden, die in der zweiten Richtung 102 nebeneinanderliegen. In der zweiten Richtung 102 kann eine Breite 111 des ersten Abschnitts 61 kleiner als eine Breite 104 der ersten Öffnung 5 sein. In diesem Fall wird ein Strompfad erhöht, wodurch eine Verringerung des Durchlasswiderstandes ermöglicht wird. In der zweiten Richtung 102 kann die Breite 111 des ersten Abschnitts 61 größer als die Breite 104 der ersten Öffnung 5 sein. In diesem Fall kann die Konzentration des elektrischen Feldes in den Endabschnitten des ersten Abschnitts 61 entspannt werden, wodurch eine Erhöhung der Durchbruchspannung ermöglicht wird. In der zweiten Richtung 102 kann ein Abstand 112 zwischen zwei benachbarten ersten Abschnitten 61 größer als die Breite 111 des ersten Abschnitts 61 sein.
  • Im Nachfolgenden wird ein Verfahren zur Herstellung von MOSFET 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Zunächst wird ein Schritt zur Vorbereitung eines Siliziumkarbid-Substrats durchgeführt. Das Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 50 wird durch Schneiden eines Siliziumkarbid-Ingots (nicht dargestellt) hergestellt, der z.B. durch einen Sublimationsprozess hergestellt wird. Dann wird ein Schritt zur Bildung der ersten Driftschicht 16 durchgeführt. Die erste Driftschicht 16 wird auf dem Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat 50 (siehe 21) durch ein chemisches Dampfabscheidungsverfahren (CVD) gebildet, bei dem z.B. ein Mischgas aus Silan (SiH4) und Propan (C3H8) als Ausgangsmaterialgas und z.B. Wasserstoff (H2) als Trägergas verwendet wird. Während des epitaktischen Wachstums wird eine n-Verunreinigung, wie z.B. Stickstoff, in die erste Driftschicht 16 eingebracht. Die erste Driftschicht 16 weist den n-Leitfähigkeitstyp auf.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung eines vierten Verunreinigungsgebiets durchgeführt. Zum Beispiel wird eine Maskenschicht (nicht dargestellt) gebildet, die eine Öffnung über einem Bereich aufweist, in dem ein viertes Verunreinigungsgebiet 14 gebildet werden soll. Dann wird eine p-Verunreinigung, wie Aluminium, in die erste Driftschicht 16 implantiert. Dadurch wird das vierte Verunreinigungsgebiet 14 gebildet (siehe 22). Das vierte Verunreinigungsgebiet 14 wird so geformt, dass es mit der ersten Driftbereich 16 in Kontakt kommt und an einer Oberfläche der ersten Driftbereich 16 freiliegt.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung einer zweiten Driftschicht durchgeführt. Die zweite Driftschicht 17 wird auf der ersten Driftschicht 16 durch ein CVD-Verfahren gebildet, bei dem z.B. ein Mischgas aus Silan und Propan als Ausgangsmaterialgas und z.B. Wasserstoff als Trägergas verwendet wird. Während des epitaktischen Wachstums wird eine n-Verunreinigung, wie Stickstoff, in die zweite Driftschicht 17 eingebracht. Die zweite Driftschicht 17 weist den n-Leitfähigkeitstyp auf. Die zweite Driftschicht 17 steht jeweils mit dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 und der ersten Driftschicht 16 in Kontakt.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung eines Source-Gebiets durchgeführt. Es werden Ionen einer n- Verunreinigung, wie z.B. Phosphor (P), in die gesamte Oberfläche der zweiten Driftschicht 17 implantiert. Dadurch wird das Source-Gebiet 13 gebildet. Das Source-Gebiet 13 wird so geformt, dass es in Kontakt mit der zweiten Driftschicht 17 steht und an einer Oberfläche der zweiten Driftschicht 17 freiliegt (siehe 23). Das Source-Gebiet 13 bildet die erste Hauptfläche 41. Dann wird ein Schritt zur Bildung eines Kontaktgebiets durchgeführt. Zum Beispiel wird eine Maskenschicht (nicht dargestellt) gebildet, die eine Öffnung über einem Bereich aufweist, in dem Kontaktbereich 15 gebildet werden soll. Dann wird eine p-Verunreinigung, wie Aluminium, in das Source-Gebiet 13 implantiert. Dadurch wird das Kontaktgebiet 15 in Kontakt mit dem Source-Gebiet 13 (siehe 2) gebildet.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung eines zweiten Grabens durchgeführt. Konkret wird eine Maske (nicht dargestellt) gebildet, die eine Öffnung über einer Stelle aufweist, an der der zweite Graben 2 (siehe 1) gebildet werden soll. Mit Hilfe der Maske wird ein Teil des Source-Gebiets 13 und ein Teil des Driftbereichs 11 durch Ätzen entfernt. Beispiele für ein Ätzverfahren, das eingesetzt werden kann, sind das reaktive lonenätzen und insbesondere das induktiv gekoppelte plasmareaktive lonenätzen. Insbesondere wird das induktiv gekoppelte Plasma-Ätzen mit reaktiven Ionen, bei dem z.B. Schwefelhexafluorid (SF6) oder ein Mischgas aus SF6 und Sauerstoff (O2) als reaktives Gas verwendet wird, eingesetzt. Das Ätzen bildet in einem Bereich, in dem ein zweiter Graben 2 gebildet werden soll, eine Vertiefung mit einer im Wesentlichen senkrecht zur ersten Hauptfläche 41 verlaufenden Seite und einem Boden, der an die Seite anschließt und im Wesentlichen parallel zur ersten Hauptfläche 41 ist.
  • Dann wird in der Vertiefung eine thermische Ätzung durchgeführt. Das thermische Ätzen kann z.B. durch Erhitzen in einer Atmosphäre durchgeführt werden, die ein reaktives Gas mit mindestens einer oder mehreren Arten von Halogenatomen enthält, wobei die Maske auf der ersten Hauptfläche 41 gebildet wird. Die mindestens eine oder mehrere Arten von Halogenatomen umfassen Chloratome (Cl) und/oder Fluoratome (F). Zu dieser Atmosphäre gehören z.B. Chlor (Cl2), Bortrichlorid (BCl3), SF6 oder Tetrafluorkohlenstoff (CF4). Das thermische Ätzen wird z.B. mit einem Mischgas aus Chlorgas und Sauerstoffgas als Reaktionsgas bei einer Wärmebehandlungstemperatur von nicht weniger als 800°C und nicht mehr als 900°C durchgeführt. Das reaktive Gas kann neben dem oben beschriebenen Chlorgas und Sauerstoffgas auch ein Trägergas enthalten. Als Trägergas können z.B. Stickstoffgas, Argongas und Heliumgas verwendet werden.
  • Das zuvor beschriebene thermische Ätzen bildet den zweiten Graben 2 in der ersten Hauptfläche 41 (siehe 24). Der zweite Graben 2 wird durch die zweite Seitenfläche 6 und die zweite Bodenfläche 7 definiert. Die zweite Seitenfläche 6 wird von dem Source-Gebiet 13 und dem Driftbereich 11 gebildet. Die zweite Bodenfläche 7 wird durch den Driftbereich 11 gebildet (siehe 24). Der zweite Winkel θ2, der zwischen der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 gebildet wird, beträgt zum Beispiel nicht weniger als 115° und nicht mehr als 135°. Die Maske wird dann von der ersten Hauptfläche 41 entfernt.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung eines zweiten Verunreinigungsgebietes durchgeführt. Eine p-Verunreinigung, wie z.B. Aluminium, wird in die gesamte erste Hauptfläche 41 in Richtung der zweiten Driftschicht 17 implantiert. Dadurch wird ein zweites Verunreinigungsgebiet 12 in Kontakt mit dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 gebildet (siehe 25). Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 umfasst das Körpergebiet 21, das erste Verbindungsgebiet 22 und das zweite Verbindungsgebiet 23. Das Körpergebiet 21 wird so geformt, dass es in Kontakt mit dem Source-Gebiet 13 steht. Das erste Verbindungsgebiet 22 wird so geformt, dass es an der zweiten Seitenfläche 6 des zweiten Grabens 2 freiliegt. Das zweite Verbindungsgebiet 23 ist so geformt, dass es an der zweiten Bodenfläche 7 freiliegt.
  • Dann wird ein Aktivierungsglühschritt durchgeführt, um die in das Siliziumkarbid-Substrat 10 implantierten Verunreinigungs-Ionen zu aktivieren. Das Aktivierungsglühen wird vorzugsweise bei einer Temperatur von nicht weniger als 1500°C und nicht mehr als 1900°C, z.B. bei etwa 1700°C, durchgeführt. Das Aktivierungsglühen wird z.B. über einen Zeitraum von etwa 30 Minuten durchgeführt. Das Aktivierungsglühen wird vorzugsweise in einer InertgasAtmosphäre, z.B. in einer Ar-Atmosphäre, durchgeführt.
  • Anschließend wird ein Schritt zur Bildung eines ersten Grabens durchgeführt. Konkret wird eine Maske (nicht dargestellt) gebildet, die eine Öffnung über einer Stelle aufweist, an der der erste Graben 1 (siehe 1) gebildet werden soll. Mit Hilfe der Maske werden ein Teil des Source-Gebiets 13, ein Teil des Körpergebiets 21 und ein Teil des Driftbereichs 11 durch Ätzen entfernt. Beispiele für ein Ätzverfahren, das eingesetzt werden kann, sind das reaktive Ionenätzen und insbesondere das induktiv gekoppelte plasmareaktive lonenätzen. Insbesondere wird das induktiv gekoppelte Plasma-Ätzen mit reaktiven Ionen unter Verwendung von z.B. Schwefelhexafluorid (SF6) oder einem Mischgas aus SF6 und Sauerstoff (O2) als reaktives Gas eingesetzt. Das Ätzen bildet in einem Bereich, in dem der erste Graben 1 gebildet werden soll, eine Vertiefung mit einer im Wesentlichen senkrecht zur ersten Hauptfläche 41 verlaufenden Seite und einem Boden, der an die Seite anschließt und im Wesentlichen parallel zur ersten Hauptfläche 41 vorgesehen ist.
  • Anschließend wird in der Vertiefung thermisch geätzt. Das thermische Ätzen kann z.B. durch Erhitzen in einer Atmosphäre durchgeführt werden, die ein reaktives Gas mit mindestens einer oder mehreren Arten von Halogenatomen enthält, wobei die Maske auf der ersten Hauptfläche 41 gebildet wird. Die mindestens eine oder mehrere Arten von Halogenatomen umfassen Chloratome und/oder Fluoratome. Zu dieser Atmosphäre gehören z.B. Chlor, Bortrichlorid, SF6 oder Tetrafluorkohlenstoff. Das thermische Ätzen wird z.B. mit einem Mischgas aus Chlorgas und Sauerstoffgas als Reaktionsgas bei einer Wärmebehandlungstemperatur von nicht weniger als 800°C und nicht mehr als 900°C durchgeführt. Das reaktive Gas kann neben dem oben beschriebenen Chlorgas und Sauerstoffgas auch ein Trägergas enthalten. Als Trägergas können z.B. Stickstoffgas, Argongas und Heliumgas verwendet werden.
  • Das zuvor beschriebene thermische Ätzen bildet den ersten Graben 1 in der ersten Hauptfläche 41 (siehe 26). Der erste Graben 1 wird durch die erste Seitenfläche 3 und die erste Bodenfläche 4 definiert. Die erste Seitenfläche 3 wird von dem Source-Gebiet 13, dem Körpergebiet 21 und dem Driftbereich 11 gebildet. Die erste Bodenfläche 4 wird durch den Driftbereich 11 gebildet. Der erste Winkel θ1, der zwischen der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4 gebildet wird, beträgt zum Beispiel nicht weniger als 115° und nicht mehr als 135°. Die Maske wird dann von der ersten Hauptfläche 41 entfernt.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung eines Isolierfilms durchgeführt. Der erste Isolierfilm 33, der zweite Isolierfilm 34 und der dritte Isolierfilm 39 werden z.B. durch thermische Oxidation von Siliziumkarbid-Substrat 10 gebildet. Konkret wird das Siliziumkarbid-Substrat 10 auf eine Temperatur von nicht weniger als 1300°C und nicht mehr als 1400°C erhitzt, z.B. in einer Atmosphäre mit Sauerstoff. Dadurch werden ein erster Isolierfilm 33 in Kontakt mit der ersten Seitenfläche 3 und der ersten Bodenfläche 4, ein zweiter Isolierfilm 34 in Kontakt mit der zweiten Seitenfläche 6 und der zweiten Bodenfläche 7 und ein Isolierfilm 39 in Kontakt mit der ersten Hauptfläche 41 gebildet.
  • Anschließend kann das Siliziumkarbid-Substrat 10 einer Wärmebehandlung (NO-Glühen) in einer Stickstoffmonoxid-(NO)-Gasatmosphäre unterzogen werden. Beim NO-Glühen wird das Siliziumkarbid-Substrat 10 etwa eine Stunde lang unter den Bedingungen von nicht weniger als 1100°C und nicht mehr als 1400°C gehalten. Dabei werden Stickstoffatome in ein Grenzflächengebiet zwischen dem ersten Isolierfilm 33 und dem Körpergebiet 21 eingebracht. Dadurch wird die Bildung eines Grenzflächenzustands in dem Grenzflächenbereich unterdrückt, wodurch eine Verbesserung der Kanalbeweglichkeit ermöglicht wird.
  • Nach dem NO-Glühen kann ein Ar-Glühen unter Verwendung von Argon (Ar) als atmosphärisches Gas durchgeführt werden. Das Ar-Glühen wird bei einer Heiztemperatur durchgeführt, die gleich oder höher als die oben beschriebene Heiztemperatur für das NO-Glühen ist. Das Ar-Glühen wird z.B. über einen Zeitraum von etwa einer Stunde durchgeführt. Die Bildung eines Grenzflächenzustandes im Grenzflächenbereich zwischen dem ersten Isolierfilm 33 und dem Körpergebiet 21 wird dadurch weiter unterdrückt. Als atmosphärisches Gas kann anstelle des Ar-Gases ein anderes Inertgas wie z.B. Stickstoffgas verwendet werden.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung einer Gate-Elektrode und eines Füllabschnitts durchgeführt. Die Gate-Elektrode 31 wird auf dem ersten Isolierfilm 33 gebildet. Der Füllabschnitt 32 wird auf dem zweiten Isolierfilm 34 gebildet. Die Gate-Elektrode 31 und der Füllabschnitt 32 werden z.B. durch ein chemisches Niederdruck-Dampfabscheidungsverfahren (LP-CVD) gebildet. Die Gate-Elektrode 31 und der Füllabschnitt 32 sind z.B. aus Polysilizium, das eine leitende Verunreinigung enthält, gebildet. Die Gate-Elektrode 31 wird so geformt, dass sie mindestens einen Teil des ersten Grabens 1 ausfüllt. Der Füllabschnitt 32 wird so geformt, dass er mindestens einen Teil des zweiten Grabens 2 ausfüllt. Eine obere Fläche der Gate-Elektrode 31 wird dadurch im Wesentlichen bündig mit einer oberen Fläche des Füllabschnitts 32 gemacht.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung eines Zwischenschicht-Isolierfilms durchgeführt. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 wird z.B. durch einen CVD-Prozess gebildet. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 ist ein Material, das z.B. Siliziumdioxid enthält. Der Zwischenschicht-Isolierfilm 35 wird so geformt, dass er die Gate-Elektrode 31, den Abschnitt 32, den ersten Isolierfilm 33, den zweiten Isolierfilm 34 und den dritten Isolierfilm 39 bedeckt.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung einer Source-Elektrode durchgeführt. Ein Teil des Zwischenschicht-Isolierfilms 35 und ein Teil des dritten Isolierfilms 39 werden durch Ätzen entfernt, um das Source-Gebiet 13 und das Kontaktgebiet 15 freizulegen. Dann wird die Source-Elektrode 36 in Kontakt mit dem Source-Gebiet 13 und dem Kontaktgebiet 15 an der ersten Hauptfläche 41 gebildet. Die Source-Elektrode 36 wird z.B. durch Sputtern gebildet. Die Source-Elektrode 36 besteht z.B. aus einem Material, das Ti, AI und Si enthält.
  • Anschließend wird ein Legierungsglühen durchgeführt. Die Source-Elektrode 36 in Kontakt mit dem Source-Gebiet 13 und dem Kontaktgebiet 15 wird z.B. etwa fünf Minuten lang bei einer Temperatur von nicht weniger als 900°C und nicht mehr als 1100°C gehalten. Dabei reagiert zumindest ein Teil der Source-Elektrode 36 mit dem im Siliziumkarbid-Substrat 10 enthaltenen Silizium und wird silizidiert. Dadurch wird die Source-Elektrode 36 in ohmschem Kontakt mit dem Source-Gebiet 13 gebildet. Die Source-Elektrode 36 kann in ohmschem Kontakt mit dem Kontaktgebiet 15 stehen. Dann wird der Source-Draht 37 gebildet. Der Source-Draht 37 ist aus einem Material hergestellt, das z.B. Aluminium enthält. Der Source-Draht 37 wird so geformt, dass er mit der Source-Elektrode 36 in Kontakt steht und den Zwischenschicht-Isolierfilm 35 bedeckt.
  • Dann wird ein Schritt zur Bildung einer Drain-Elektrode durchgeführt. Die Drain-Elektrode 51 in Kontakt mit der zweiten Hauptfläche 42 wird z.B. durch Sputtern gebildet. Die Drain-Elektrode 51 wird aus einem Material hergestellt, das z.B. NiSi oder TiAISi enthält. Auf diese Weise wird der MOSFET 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform (siehe 1 und 2) fertiggestellt.
  • Obwohl in der Ausführungsform der n-Leitfähigkeitstyp als erster und der p-Leitfähigkeitstyp als zweiter Leitfähigkeitstyp beschrieben wurde, kann der p-Typ der erste Leitfähigkeitstyp und der n-Typ der zweite Leitfähigkeitstyp sein. Außerdem kann, obwohl die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 mit Bezug auf einen MOSFET als Beispiel in der Ausführungsform beschrieben wurde, die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 z.B. ein Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) sein. Die p-Verunreinigungskonzentration und die n-Verunreinigungskonzentration in jedem oben beschriebenen Verunreinigungsgebiet kann z.B. mit einem Rasterkapazitätsmikroskop (SCM) oder mittels Sekundärionen-Massenspektrometrie (SIMS) gemessen werden. Die Position einer Grenzfläche zwischen einem p-Gebiet und einem n-Gebiet (d.h. ein PN-Übergang) kann z.B. mit einem SCM oder mittels SIMS bestimmt werden.
  • Im Nachfolgenden werden die Funktionen und Effekte der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die erste Hauptfläche 41 mit einem ersten Graben 1 und einem zweiten Graben 2 versehen. Das zweite Verunreinigungsgebiet 12 weist das Verbindungsgebiet 22 auf, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet 14 verbunden ist und sich in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets 14 entlang der zweiten Seitenfläche 6 des zweiten Grabens 2 erstreckt.
  • Wenn die erste Hauptfläche 41 mit dem zweiten Graben 2 versehen ist, kann das Verbindungsgebiet 22 durch Ionenimplantation in die gesamte erste Hauptfläche 41 ohne Verwendung einer Implantationsmaske gebildet werden. Somit kann das vierte Verunreinigungsgebiet 14 durch einen einfachen Prozess mit dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12 verbunden werden. Infolgedessen können die Schalteigenschaften der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung im Vergleich zu einem Beispiel verbessert werden, bei dem das vierte Verunreinigungsgebiet 14 nicht mit dem zweiten Verunreinigungsgebiet 12 verbunden ist (d.h., wenn das vierte Verunreinigungsgebiet 14 potentialfrei ist).
  • Gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 in jeder Einheitszelle 120 die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2 kleiner sein als die Fläche der Öffnung 5 im ersten Graben 1. Durch Verkleinerung des Bereichs, in der das Verbindungsgebiet 22 gebildet wird, kann ein größeres Kanalgebiet gewährleistet werden. Infolgedessen kann der Durchgangswiderstand verringert werden.
  • Darüber hinaus kann die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner die Source-Elektrode 36 enthalten, die elektrisch mit dem dritten Verunreinigungsgebiet 13 verbunden ist. In der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 kann in jeder Einheitszelle 120 die Fläche der Source-Elektrode 36 größer sein als die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2. Durch Verkleinerung des Bereichs, in dem der Verbindungsgebiet 22 gebildet wird, kann eine größere Fläche der Source-Elektrode 36 gewährleistet werden. Dadurch kann der Kontaktwiderstand zwischen der Source-Elektrode 36 und dem Siliziumkarbid-Substrat 10 verringert werden.
  • Darüber hinaus kann gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42 die Fläche der Öffnung 8 im zweiten Graben 2 größer sein als die Fläche der zweiten Bodenfläche 7. Gemäß dieser Ausführungsform kann das Verbindungsgebiet 22 ohne die Verwendung einer schrägen Ionenimplantation gebildet werden.
  • Darüber hinaus enthält die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner einen Füllabschnitt 32, der auf einem zweiten Isolierfilm 34 vorgesehen ist, und einen Zwischenschicht-Isolierfilm 35, der jeweils die Gate-Elektrode 31 und den Füllabschnitt 32 bedeckt. Dadurch wird der zweite Graben 2 aufgefüllt, so dass die Bildung einer Vertiefung im Zwischenschicht-Isolierfilm 35, der auf dem zweiten Graben 2 vorgesehen ist, unterdrückt werden kann. Dadurch kann die Bildung eines Hohlraums im Source-Draht 37, der auf dem Zwischenschicht-Isolierfilm 35 vorgesehen ist, unterdrückt werden.
  • Darüber hinaus kann gemäß der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche 42, der erste Graben 1 in der ersten Richtung 101 parallel zur zweiten Hauptfläche 42 verlaufen, und der zweite Graben 2 kann neben dem ersten Graben 1 in der ersten Richtung 101 vorgesehen werden. Ein Zellenabstand kann dadurch im Vergleich zu einem Beispiel, bei dem der zweite Graben 2 neben dem ersten Graben 1 in der zweiten Richtung 102 vorgesehen ist, verringert werden.
  • Es sollte verstanden werden, dass die hier offenbarte Ausführungsform in jeder Hinsicht der Veranschaulichung dient und nicht einschränkend ist. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird eher durch die Begriffe der Ansprüche als durch die obige Beschreibung definiert und soll alle Änderungen in der Bedeutung und im Umfang umfassen, die den Begriffen der Ansprüche entsprechen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    erster Graben;
    2
    zweiter Graben;
    3
    erste Seitenfläche;
    4
    erste Bodenfläche;
    5
    Öffnung (erste Öffnung);
    6
    zweite Seitenfläche;
    7
    zweite Bodenfläche;
    8
    Öffnung (zweite Öffnung);
    9
    Grenzabschnitt;
    10
    Siliziumkarbid-Substrat;
    11
    erstes Verunreinigungsgebiet (Driftbereich);
    12
    zweites Verunreinigungsgebiet;
    13
    drittes Verunreinigungsgebiet (Source-Gebiet);
    14
    viertes Verunreinigungsgebiet;
    15
    fünftes Verunreinigungsgebiet (Kontaktgebiet);
    16
    erste Driftschicht;
    17
    zweite Driftschicht;
    18
    Siliziumkarbid-Epitaxieschicht;
    21
    Körpergebiet;
    22
    erstes Verbindungsgebiet (Verbindungsbereich);
    23
    zweites Verbindungsgebiet;
    31
    Gate-Elektrode;
    32
    Füllabschnitt;
    33
    erster Isolierfilm;
    34
    zweiter Isolierfilm;
    35
    Zwischenschicht-Isolierfilm;
    36
    Source-Elektrode;
    37
    Source-Draht;
    38
    vierter Isolierfilm;
    39
    dritter Isolierfilm;
    40
    oberer Endabschnitt;
    41
    erste Hauptfläche;
    42
    zweite Hauptfläche;
    43
    erste Drahtschicht;
    44
    zweite Drahtschicht;
    50
    Siliziumkarbid-Einkristallsubstrat;
    51
    Drain-Elektrode;
    60
    leitender Film;
    61
    erster Abschnitt;
    62
    zweiter Abschnitt;
    63
    dritter Abschnitt;
    81
    zweiter Krümmungsabschnitt;
    82
    zweiter linearer Abschnitt;
    91
    erster Krümmungsabschnitt;
    92
    erster linearer Abschnitt;
    100
    Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung (MOSFET);
    101
    erste Richtung;
    102
    zweite Richtung;
    103
    Dicke;
    104, 105, 106, 111
    Breite;
    112
    Abstand;
    120
    Einheitszelle.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2018019588 [0001]
    • JP 2014160715 [0002, 0003]

Claims (13)

  1. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, die ein Siliziumkarbid-Substrat mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, aufweist, wobei die erste Hauptfläche mit einem ersten Graben und einem zweiten Graben versehen ist, wobei der erste Graben durch eine erste Seitenfläche und eine erste Bodenfläche definiert ist, die sich an die erste Seitenfläche anschließt, wobei der zweite Graben durch eine zweite Seitenfläche und eine zweite Bodenfläche definiert ist, die sich an die zweite Seitenfläche anschließt, wobei das Siliziumkarbid-Substrat umfasst: ein erstes Verunreinigungsgebiet mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein zweites Verunreinigungsgebiet, das in Kontakt mit dem ersten Verunreinigungsgebiet steht und einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, ein drittes Verunreinigungsgebiet, das auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet so vorgesehen ist, dass es von dem ersten Verunreinigungsgebiet getrennt ist und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und ein viertes Verunreinigungsgebiet, das zwischen der zweiten Hauptfläche und der zweiten Bodenfläche vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung ferner umfasst: einen ersten Isolierfilm, der jeweils mit der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche in Kontakt steht; eine Gate-Elektrode, die auf dem ersten Isolierfilm vorgesehen ist; und einen zweiten Isolierfilm, der jeweils mit der zweiten Seitenfläche und der zweiten Bodenfläche in Kontakt steht, wobei das zweite Verunreinigungsgebiet ein Verbindungsgebiet aufweist, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet verbunden ist und das sich entlang der zweiten Seitenfläche in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets erstreckt.
  2. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei in einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche in jeder Einheitszelle die Fläche einer Öffnung im zweiten Graben kleiner als die Fläche einer Öffnung im ersten Graben ist.
  3. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, die ferner eine Source-Elektrode aufweist, die elektrisch mit dem dritten Verunreinigungsgebiet verbunden ist, wobei in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche in jeder Einheitszelle eine Fläche der Source-Elektrode größer als die Fläche der Öffnung im zweiten Graben ist.
  4. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das vierte Verunreinigungsgebiet von der zweiten Bodenfläche getrennt ist.
  5. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das vierte Verunreinigungsgebiet in Kontakt mit der zweiten Bodenfläche steht.
  6. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche der erste Graben eine Streifenform aufweist.
  7. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche die Fläche der Öffnung im zweiten Graben größer als eine Fläche der zweiten Bodenfläche ist.
  8. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein Winkel, der zwischen der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche gebildet wird, nicht kleiner als 80° und nicht größer als 100° ist, und ein Winkel, der zwischen der zweiten Seitenfläche und der zweiten Bodenfläche gebildet wird, größer als der Winkel ist, der zwischen der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche gebildet wird.
  9. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, ferner umfassend: einen auf dem zweiten Isolierfilm vorgesehenen Füllabschnitt; und einen Zwischenschicht-Isolierfilm, der sowohl die Gate-Elektrode als auch den Füllabschnitt bedeckt.
  10. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche das vierte Verunreinigungsgebiet einen ersten Abschnitt aufweist, der die erste Bodenfläche überlappt.
  11. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei das Siliziumkarbid-Substrat ferner ein fünftes Verunreinigungsgebiet in Kontakt mit dem dritten Verunreinigungsgebiet umfasst und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, und in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche, das vierte Verunreinigungsgebiet einen zweiten Abschnitt aufweist, der das fünfte Verunreinigungsgebiet überlappt und elektrisch mit dem ersten Abschnitt verbunden ist.
  12. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei sich in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche der erste Graben in einer ersten Richtung parallel zur zweiten Hauptfläche erstreckt, und der zweite Graben neben dem ersten Graben in der ersten Richtung vorgesehen ist.
  13. Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, die ein Siliziumkarbid-Substrat mit einer ersten Hauptfläche und einer zweiten Hauptfläche, die der ersten Hauptfläche gegenüberliegt, aufweist, wobei die erste Hauptfläche mit einem ersten Graben und einem zweiten Graben versehen ist, wobei der erste Graben durch eine erste Seitenfläche und eine erste Bodenfläche definiert ist, die sich an die erste Seitenfläche anschließt, wobei der zweite Graben durch eine zweite Seitenfläche und eine zweite Bodenfläche definiert ist, die sich an die zweite Seitenfläche anschließt, wobei das Siliziumkarbid-Substrat umfasst: ein erstes Verunreinigungsgebiet mit einem ersten Leitfähigkeitstyp, ein zweites Verunreinigungsgebiet, das in Kontakt mit dem ersten Verunreinigungsgebiet steht und einen zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, der sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp unterscheidet, ein drittes Verunreinigungsgebiet, das auf dem zweiten Verunreinigungsgebiet so vorgesehen ist, dass es von dem ersten Verunreinigungsgebiet getrennt ist und den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, und ein viertes Verunreinigungsgebiet, das zwischen der zweiten Hauptfläche und der zweiten Bodenfläche vorgesehen ist und den zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, wobei die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung ferner umfasst: einen ersten Isolierfilm, der jeweils mit der ersten Seitenfläche und der ersten Bodenfläche in Kontakt steht; eine Gate-Elektrode, die auf dem ersten Isolierfilm vorgesehen ist; einen zweiten Isolierfilm, der sowohl mit der zweiten Seitenfläche als auch mit der zweiten Bodenfläche in Kontakt steht; eine Source-Elektrode, die elektrisch mit dem dritten Verunreinigungsgebiet verbunden ist; einen Füllabschnitt, der auf dem zweiten Isolierfilm vorgesehen ist; und einen Zwischenschicht-Isolierfilm, der sowohl die Gate-Elektrode als auch den Füllabschnitt bedeckt, wobei das zweite Verunreinigungsgebiet ein Verbindungsgebiet aufweist, das elektrisch mit dem vierten Verunreinigungsgebiet verbunden ist und sich entlang der zweiten Seitenfläche in Richtung des vierten Verunreinigungsgebiets erstreckt, wobei in einer Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche in jeder Einheitszelle die Fläche einer Öffnung im zweiten Graben kleiner als die Fläche einer Öffnung im ersten Graben ist, wobei in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche in jeder Einheitszelle eine Fläche der Source-Elektrode größer als die Fläche der Öffnung im zweiten Graben ist, wobei in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche die Fläche der Öffnung im zweiten Graben größer als eine Fläche der zweiten Bodenfläche ist, und wobei sich in der Richtung senkrecht zur zweiten Hauptfläche der erste Graben in einer ersten Richtung parallel zur zweiten Hauptfläche erstreckt, und der zweite Graben in der ersten Richtung neben dem ersten Graben vorgesehen ist.
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