JP2008108824A - Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method - Google Patents

Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2008108824A
JP2008108824A JP2006288703A JP2006288703A JP2008108824A JP 2008108824 A JP2008108824 A JP 2008108824A JP 2006288703 A JP2006288703 A JP 2006288703A JP 2006288703 A JP2006288703 A JP 2006288703A JP 2008108824 A JP2008108824 A JP 2008108824A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon carbide
layer
facet
semiconductor element
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006288703A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kunimasa Takahashi
邦方 高橋
Osamu Kusumoto
修 楠本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2006288703A priority Critical patent/JP2008108824A/en
Publication of JP2008108824A publication Critical patent/JP2008108824A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a facet face consisting of a single crystal face to the face of a silicon carbide layer, and to improve the element characteristics of a silicon-carbide semiconductor element. <P>SOLUTION: The silicon-carbide semiconductor element has a silicon-carbide substrate 1 having an off angle and a silicon carbide layer 10 formed on the silicon-carbide substrate 1. The face of the silicon carbide layer 10 has the facet faces 9 composed of the monocrystal face, and the facet faces 9 are inclined to an envelope on the face of the silicon-carbide substrate 1. The silicon carbide layer 10 contains a first region 10a forming the facet faces 9 and a second region 10b adjacent to lowest sections 9<SB>L</SB>on the facet faces 9. Highest sections 9<SB>H</SB>in the first region 10a are higher than the face of the second region 10b, and a stepped section with a bottom section more recessed than the lowest sections 9<SB>L</SB>in the facet faces 9 is not formed along at least parts of the end sections of the facet faces 9 on the face of the silicon carbide layer 10. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、炭化珪素を用いた半導体素子およびその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor element using silicon carbide and a method for manufacturing the same.

炭化珪素(シリコンカーバイド:SiC)は、珪素(Si)に比べてバンドギャップが大きく、絶縁破壊電界強度が高いことなどから、次世代の低損失パワーデバイス等へ応用されることが期待される半導体材料である。炭化珪素は、立方晶系の3C−SiCや六方晶系の6H−SiC、4H−SiC等、多くのポリタイプを有する。この中で、実用的な炭化珪素半導体素子を作製するために一般的に使用されているポリタイプは6H−SiC及び4H−SiCである。   Silicon carbide (silicon carbide: SiC) is a semiconductor that is expected to be applied to the next generation of low-loss power devices because it has a larger band gap and higher dielectric breakdown field strength than silicon (Si). Material. Silicon carbide has many polytypes such as cubic 3C—SiC and hexagonal 6H—SiC and 4H—SiC. Among these, polytypes generally used for producing a practical silicon carbide semiconductor element are 6H—SiC and 4H—SiC.

MOSFET、MESFET、ショットキーダイオードなどの炭化珪素半導体素子は、通常、c軸に対し垂直な(0001)面にほぼ一致する面を主面とする6H−SiC基板または4H−SiC基板を用いて作製される。6H−SiCまたは4H−SiC基板(SiC基板)上には、炭化珪素半導体素子の活性領域となるエピタキシャル成長層が形成される。エピタキシャル成長層のうち選択された領域には、導電型やキャリア濃度が制御された不純物ドープ層が形成される。不純物ドープ層は、例えばMOSFETではP型ウェル領域やn+ソース領域として機能する。 Silicon carbide semiconductor elements such as MOSFETs, MESFETs, and Schottky diodes are usually manufactured using a 6H-SiC substrate or a 4H-SiC substrate whose main surface is a plane that substantially matches the (0001) plane perpendicular to the c-axis. Is done. On the 6H—SiC or 4H—SiC substrate (SiC substrate), an epitaxial growth layer serving as an active region of the silicon carbide semiconductor element is formed. An impurity doped layer with a controlled conductivity type and carrier concentration is formed in a selected region of the epitaxial growth layer. The impurity doped layer functions as a P-type well region or an n + source region in a MOSFET, for example.

以下、図面を参照しながら、SiC基板上にエピタキシャル成長層を形成する一般的な方法を説明する。図11は、SiC基板の上にエピタキシャル成長によって形成された炭化珪素層を示す図である。   Hereinafter, a general method for forming an epitaxial growth layer on a SiC substrate will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a diagram showing a silicon carbide layer formed by epitaxial growth on the SiC substrate.

SiC基板40は、例えば(0001)面より数度(オフ角)傾けてステップ密度を増大させた表面(ステップ構造表面)40sを有するオフアングル基板である。図示するように、SiC基板40における表面40sは、複数の原子レベルのステップ50を有している。なお、標準的なオフアングル基板のオフ角は、4H−SiC基板では(0001)面を基準面として[11−20]方向に8°、6H−SiC基板では(0001)面を基準面として[11−20]方向に3.5°である。   The SiC substrate 40 is, for example, an off-angle substrate having a surface (step structure surface) 40s whose step density is increased by inclining several degrees (off-angle) from the (0001) plane. As shown, the surface 40 s of the SiC substrate 40 has a plurality of atomic level steps 50. The off-angle of a standard off-angle substrate is 8 ° in the [11-20] direction with the (0001) plane as the reference plane for the 4H-SiC substrate, and the (0001) plane as the reference plane for the 6H-SiC substrate [ 11-20] direction is 3.5 °.

このSiC基板40の表面40sに、ステップ50の横方向成長によるステップフロー42を利用して炭化珪素をエピタキシャル成長させることにより、炭化珪素エピタキシャル層41が得られる。得られた炭化珪素エピタキシャル層41の表面41sには、SiC基板40のステップ50に起因する階段状のステップ43が形成される。なお、ステップ43の高さは、通常、SiC基板40におけるステップ50の高さ(0.25nm)よりも大きく、例えば1nm以上である。   Silicon carbide epitaxial layer 41 is obtained by epitaxially growing silicon carbide on surface 40 s of SiC substrate 40 using step flow 42 by lateral growth in step 50. On surface 41 s of obtained silicon carbide epitaxial layer 41, stepped step 43 resulting from step 50 of SiC substrate 40 is formed. In addition, the height of step 43 is usually larger than the height (0.25 nm) of step 50 in SiC substrate 40, for example, 1 nm or more.

しかしながら、上記方法によって形成された炭化珪素エピタキシャル層41を用いて半導体素子を作製しても、炭化珪素本来の優れた物性値から期待されるような電気的特性を得ることは困難である。炭化珪素MOSFETを例に、以下により具体的に説明する。   However, even if a semiconductor element is manufactured using silicon carbide epitaxial layer 41 formed by the above method, it is difficult to obtain electrical characteristics expected from the excellent physical properties of silicon carbide. A silicon carbide MOSFET will be described in detail below as an example.

炭化珪素MOSFETでは、例えば、炭化珪素エピタキシャル層41の上にゲート酸化膜を介してゲート電極が設けられ、炭化珪素エピタキシャル層41の表面41sにチャネルが形成されるが、MOS界面となる炭化珪素エピタキシャル層41の表面41sにはステップ43が存在するので、キャリアがチャネルを移動する際にステップ43によって散乱したり、界面準位密度が高くなるためにチャネル移動度が低下する。このようなチャネル移動度の低下は、炭化珪素MOSFETの電力損失の増大を引き起こすおそれがある。   In the silicon carbide MOSFET, for example, a gate electrode is provided on the silicon carbide epitaxial layer 41 via a gate oxide film, and a channel is formed on the surface 41s of the silicon carbide epitaxial layer 41. Since step 43 exists on the surface 41s of the layer 41, when the carriers move through the channel, they are scattered by step 43, and the channel state density decreases because the interface state density increases. Such a decrease in channel mobility may cause an increase in power loss of the silicon carbide MOSFET.

また、炭化珪素エピタキシャル層41に対するイオン注入後、活性化アニールを行うと、炭化珪素エピタキシャル層41の表面には原子のマイグレーションによるバンチングステップが形成されるので、チャネル移動度はさらに低下する。   In addition, when activation annealing is performed after ion implantation into the silicon carbide epitaxial layer 41, a bunching step due to atomic migration is formed on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 41, so that the channel mobility further decreases.

これに対し、特許文献1は、炭化珪素エピタキシャル層に対する活性化アニールによってバンチングステップを形成し、そのバンチングステップにおける平坦部(「テラス」ともいう)をMOSFETのチャネル部分として用いることを提案している。   On the other hand, Patent Document 1 proposes that a bunching step is formed by activation annealing on a silicon carbide epitaxial layer, and a flat portion (also referred to as “terrace”) in the bunching step is used as a channel portion of the MOSFET. .

なお、「バンチングステップ」とは、表面に微小なステップを有する炭化珪素エピタキシャル層に対して活性化アニールを行うことによって、炭化珪素エピタキシャル層の原子(Si、C)が昇華した結果、複数の微小なステップが重なってできたステップをいう。従って、バンチングステップのサイズは、活性化アニール前のステップよりも極めて大きくなる。例えば、活性化アニール前のステップの高さは約1nm、テラスの幅は約7nmであるのに対し、バンチングステップの高さは約7〜10nm、テラスの幅は約100nmである。ステップの高さやテラスの幅の定義については後述する。また、本明細書では、図11に示すステップ43のような活性化アニール前のステップを、「微小なステップ」と呼んでバンチングステップと区別することがある。   The “bunching step” is a result of sublimation of atoms (Si, C) in the silicon carbide epitaxial layer by performing activation annealing on the silicon carbide epitaxial layer having a minute step on the surface, resulting in a plurality of minute steps. This is a step made up of overlapping steps. Therefore, the size of the bunching step is extremely larger than the step before the activation annealing. For example, the step height before activation annealing is about 1 nm and the terrace width is about 7 nm, while the bunching step height is about 7 to 10 nm and the terrace width is about 100 nm. The definition of step height and terrace width will be described later. Further, in this specification, a step before activation annealing such as step 43 shown in FIG. 11 may be called a “minute step” to be distinguished from a bunching step.

バンチングステップは、炭化珪素エピタキシャル層表面における原子のマイグレーションを利用して形成されているため、その平坦部(テラス)は、良好な結晶性の面ではなく、通常は多数の欠陥を含んでいる。このため、バンチングステップの平坦部をチャネルとして利用しても、キャリアが欠陥によって散乱してしまうので、高いチャネル移動度は得られない。さらに、バンチングステップの平坦部の幅はばらついており、MOSFETにおけるチャネル長を正確に設計できないという問題もある。   Since the bunching step is formed by utilizing the migration of atoms on the surface of the silicon carbide epitaxial layer, the flat portion (terrace) does not have a good crystallinity and usually includes a large number of defects. For this reason, even if the flat part of the bunching step is used as a channel, carriers are scattered by defects, so that high channel mobility cannot be obtained. Furthermore, the width of the flat part of the bunching step varies, and there is a problem that the channel length in the MOSFET cannot be designed accurately.

また、特許文献1には、実施形態の1つとして、バンチングステップにおける平坦部の位置を制御するために、活性化アニールを行う前に、炭化珪素エピタキシャル層表面に段差を設ける方法が開示されている(特許文献1の図3)。以下、図面を参照しながら、この方法を詳しく説明する。   Patent Document 1 discloses, as one embodiment, a method of providing a step on the surface of the silicon carbide epitaxial layer before activation annealing in order to control the position of the flat portion in the bunching step. (FIG. 3 of Patent Document 1). Hereinafter, this method will be described in detail with reference to the drawings.

図12は、特許文献1に開示された上記実施形態の方法を用いて得られたMOSFETの断面図である。   FIG. 12 is a cross-sectional view of a MOSFET obtained by using the method of the above-described embodiment disclosed in Patent Document 1.

まず、SiC基板61の表面に炭化珪素エピタキシャル層62を形成する。次いで、炭化珪素エピタキシャル層62に対してイオン注入を行うことにより、P型領域63およびN型領域64を形成する。イオン注入後、炭化珪素エピタキシャル層62の表面に、ドライエッチングで2つの段差70を設ける。続いて、活性化アニールを行うことにより、炭化珪素エピタキシャル層62の表面にバンチングステップを形成する。その後、バンチングステップ上に炭化珪素をさらにステップフロー成長させると、2つの段差70の間では、左端から右端に向ってステップ67が成長し、ステップ67のテラス部分から構成される平坦面69を得る。この平坦面69の上に絶縁膜65およびゲート電極66を形成することにより、平坦面69をチャネルとして利用できる。   First, silicon carbide epitaxial layer 62 is formed on the surface of SiC substrate 61. Next, ion implantation is performed on silicon carbide epitaxial layer 62 to form P type region 63 and N type region 64. After the ion implantation, two steps 70 are provided on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 62 by dry etching. Subsequently, activation annealing is performed to form a bunching step on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 62. After that, when silicon carbide is further step-flow grown on the bunching step, step 67 grows from the left end to the right end between the two steps 70 to obtain a flat surface 69 composed of the terrace portion of step 67. . By forming the insulating film 65 and the gate electrode 66 on the flat surface 69, the flat surface 69 can be used as a channel.

上記方法によると、段差70によって平坦面69の位置を制御できるので、バンチングステップによるキャリア移動度の低下を抑制できる。
特開2000−294777号公報
According to the above method, since the position of the flat surface 69 can be controlled by the step 70, a decrease in carrier mobility due to the bunching step can be suppressed.
JP 2000-294777 A

しかし、図12を参照しながら説明した特許文献1の方法では、バンチングステップの平坦部は多数の欠陥を含んでいるため、この面の上に炭化珪素をステップフロー成長させても、十分に高い結晶性を有する平坦面69を得ることは難しい。従って、平坦面69にチャネルを形成しても、高いチャネル移動度は得られない。   However, in the method of Patent Document 1 described with reference to FIG. 12, since the flat portion of the bunching step includes a number of defects, it is sufficiently high even if silicon carbide is step-flow grown on this surface. It is difficult to obtain a flat surface 69 having crystallinity. Therefore, even if a channel is formed on the flat surface 69, high channel mobility cannot be obtained.

また、図12からわかるように、炭化珪素エピタキシャル層62の表面において、チャネルとなる平坦面69を含む領域と、その周囲の領域との間で段差70が存在するために、MOSFETの作製プロセス上、様々な問題を引き起こすおそれがある。段差70は少なくともバンチングステップの高さ以上と考えられるため、例えば、炭化珪素エピタキシャル層62の上に電極や配線を形成する際に、正確なパターニングを行うことが困難になり、素子特性を低下させる要因となる。また、段差70によって配線切れなどが生じてMOSFETの信頼性を低下させるおそれもある。さらには、段差70によってMOSFETの内部に電界集中箇所ができ、MOSFETの耐圧劣化を引き起こす可能性がある。   Further, as can be seen from FIG. 12, since there is a step 70 between the region including the flat surface 69 serving as the channel and the surrounding region on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 62, the MOSFET is manufactured in the process. May cause various problems. Since the step 70 is considered to be at least the height of the bunching step, for example, when forming an electrode or a wiring on the silicon carbide epitaxial layer 62, it becomes difficult to perform accurate patterning, and the device characteristics are deteriorated. It becomes a factor. Further, the step 70 may cause a disconnection of wiring, which may reduce the reliability of the MOSFET. Furthermore, the step 70 may cause an electric field concentration in the MOSFET, which may cause deterioration of the breakdown voltage of the MOSFET.

このように、従来の炭化珪素半導体素子の作製方法によると、炭化珪素基板表面のステップ構造に起因して、MOS界面に微小なステップや結晶欠陥が存在するため、高いキャリア移動度を有するチャネルを形成できなかった。また、図12を参照しながら説明した方法では、炭化珪素エピタキシャル層に段差70を設ける必要があり、その後のプロセスが困難になるという問題があった。   Thus, according to the conventional method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element, a channel having a high carrier mobility is formed due to the presence of minute steps and crystal defects at the MOS interface due to the step structure on the surface of the silicon carbide substrate. Could not be formed. Further, the method described with reference to FIG. 12 has a problem that it is necessary to provide a step 70 in the silicon carbide epitaxial layer, which makes subsequent processes difficult.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、炭化珪素層表面に単一の結晶面からなるファセット面を形成することにより、炭化珪素基板表面のステップ構造に起因する素子特性の低下を抑制することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to form an element resulting from a step structure on the surface of a silicon carbide substrate by forming a facet surface composed of a single crystal plane on the surface of the silicon carbide layer. It is to suppress the deterioration of the characteristics.

本発明の炭化珪素半導体素子は、オフ角を有する炭化珪素基板と、前記炭化珪素基板の上に形成された炭化珪素層とを備え、前記炭化珪素層の表面は、単一の結晶面から構成されるファセット面を有し、前記ファセット面は、前記炭化素基板の表面における包絡面に対して傾斜しており、前記炭化珪素層は、前記ファセット面が形成された第1領域と、前記ファセット面における最も低い部分に隣接する第2領域とを含み、前記第1領域における最も高い部分は、前記第2領域の表面よりも高く、前記炭化珪素層の表面には、前記ファセット面の端部の少なくとも一部に沿って、前記ファセット面のうち最も低い部分よりも窪んだ底部を有する段差が設けられていない。   A silicon carbide semiconductor element of the present invention includes a silicon carbide substrate having an off-angle and a silicon carbide layer formed on the silicon carbide substrate, and the surface of the silicon carbide layer is configured by a single crystal plane. The facet surface is inclined with respect to an envelope surface on a surface of the carbide substrate, the silicon carbide layer includes a first region in which the facet surface is formed, and the facet A second region adjacent to the lowest portion of the surface, the highest portion of the first region being higher than the surface of the second region, and the surface of the silicon carbide layer has an end of the facet surface A step having a bottom that is recessed from the lowest part of the facet surface is not provided along at least a part of the facet.

ある好ましい実施形態において、前記ファセット面における最も高い部分と、前記第2領域における最も低い部分とのレベル差は1μm以下である。   In a preferred embodiment, the level difference between the highest portion in the facet surface and the lowest portion in the second region is 1 μm or less.

ある好ましい実施形態において、前記ファセット面は、前記炭化珪素基板の表面における包絡面に対して傾斜している。   In a preferred embodiment, the facet surface is inclined with respect to an envelope surface on the surface of the silicon carbide substrate.

前記炭化珪素層のファセット面は、前記炭化珪素基板の法線方向から見ると、長方形であってもよい。   The facet surface of the silicon carbide layer may be rectangular when viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate.

上記炭化珪素半導体素子は、前記ファセット面を複数個有しており、前記複数個のファセット面における一部の辺は互いに平行であることが好ましい。   The silicon carbide semiconductor element preferably includes a plurality of facet surfaces, and some sides of the plurality of facet surfaces are parallel to each other.

ある好ましい実施形態において、前記ファセット面は(0001)面から構成されている。   In a preferred embodiment, the facet plane is composed of a (0001) plane.

上記炭化珪素半導体素子は前記第2領域の表面は微小なステップを有しており、前記微小なステップの稜線に垂直な断面において、前記ファセット面の幅は前記微小なステップの幅よりも大きい。   In the silicon carbide semiconductor element, the surface of the second region has a minute step, and the width of the facet surface is larger than the width of the minute step in a cross section perpendicular to the ridge line of the minute step.

前記ファセット面の少なくとも一部を覆う酸化膜と、前記酸化膜の上に設けられた電極とをさらに備えていてもよい。   You may further provide the oxide film which covers at least one part of the said facet surface, and the electrode provided on the said oxide film.

ある好ましい実施形態において、前記第1領域にチャネルが形成されたトランジスタ構造を有する。   In a preferred embodiment, the transistor has a transistor structure in which a channel is formed in the first region.

ある好ましい実施形態において、前記炭化珪素層の上に、前記ファセット面の少なくとも一部と接触するように設けられた電極をさらに備え、前記炭化珪素層および前記電極の界面の少なくとも一部はショットキー障壁を形成している。   In a preferred embodiment, the semiconductor device further includes an electrode provided on the silicon carbide layer so as to be in contact with at least a part of the facet surface, and at least a part of an interface between the silicon carbide layer and the electrode is a Schottky. It forms a barrier.

本発明の炭化珪素半導体素子の製造方法は、オフ角を有し、かつ、表面に第1の炭化珪素層が形成された炭化珪素基板を用意する工程(A)と、前記第1の炭化珪素層の上にマスク層を形成する工程(B)と、前記第1の炭化珪素層のうちマスク層で覆われていない部分に、第2の炭化珪素層をエピタキシャル成長させる工程(C)とを包含し、前記第2の炭化珪素層の表面は、単一の結晶面から構成されるファセット面を有する。   The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes a step (A) of preparing a silicon carbide substrate having an off angle and having a first silicon carbide layer formed on a surface thereof, and the first silicon carbide. A step (B) of forming a mask layer on the layer, and a step (C) of epitaxially growing a second silicon carbide layer on a portion of the first silicon carbide layer not covered with the mask layer. And the surface of the said 2nd silicon carbide layer has a facet surface comprised from a single crystal plane.

ある好ましい実施形態において、前記マスク層の端面は、前記炭化珪素基板の表面の包絡面における前記第2の炭化珪素層におけるステップフロー成長の進行方向に垂直な方向に沿って伸びる部分を有する。   In a preferred embodiment, the end face of the mask layer has a portion extending along a direction perpendicular to the progress direction of step flow growth in the second silicon carbide layer in the envelope surface of the surface of the silicon carbide substrate.

上記製造方法は、前記第1および第2の炭化珪素層の少なくとも一部に不純物イオンを注入する工程(D)と、前記不純物イオンが注入された第1および第2の炭化珪素層に対して活性化アニールを行う工程(E)とをさらに包含し、前記工程(D)および(E)は、前記工程(C)よりも後に行われてもよい。   The manufacturing method includes the step (D) of implanting impurity ions into at least a part of the first and second silicon carbide layers, and the first and second silicon carbide layers implanted with the impurity ions. A step (E) of performing activation annealing, and the steps (D) and (E) may be performed after the step (C).

前記工程(E)よりも前に、前記第1および第2の炭化珪素層の表面に炭素からなるキャップ層を設ける工程を含み、前記工程(E)の後に、前記キャップ層を除去する工程を含んでもよい。   Including a step of providing a cap layer made of carbon on the surfaces of the first and second silicon carbide layers before the step (E), and a step of removing the cap layer after the step (E). May be included.

前記マスク層は、前記炭化珪素基板の法線方向から見て長方形であってもよい。   The mask layer may be rectangular when viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate.

前記炭化珪素基板の法線方向から見て、前記マスク層の少なくとも一辺は、前記第2の炭化珪素層におけるステップフロー成長の進行方向に対して垂直であってもよい。   When viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate, at least one side of the mask layer may be perpendicular to the direction of progress of step flow growth in the second silicon carbide layer.

ある好ましい実施形態において、前記工程(B)は、前記第1の炭化珪素層の上に複数の島状のマスク層を形成する工程であり、前記炭化珪素基板の法線方向から見て、前記複数のマスク層のそれぞれにおける少なくとも一辺は互いに平行である。   In a preferred embodiment, the step (B) is a step of forming a plurality of island-shaped mask layers on the first silicon carbide layer, as viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate. At least one side of each of the plurality of mask layers is parallel to each other.

ある好ましい実施形態において、前記工程(B)は、前記第1の炭化珪素層の上に複数の島状のマスク層を形成する工程であり、前記炭化珪素基板の法線方向から見て、前記複数のマスク層のそれぞれにおける少なくとも一辺は前記第2の炭化珪素層におけるステップフロー成長の進行方向に対して平行であり、前記ステップフロー成長の進行方向に対して平行な少なくとも一辺の長さは、隣接するマスク層の間隔よりも小さい。   In a preferred embodiment, the step (B) is a step of forming a plurality of island-shaped mask layers on the first silicon carbide layer, as viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate. At least one side of each of the plurality of mask layers is parallel to the direction of progress of step flow growth in the second silicon carbide layer, and the length of at least one side parallel to the direction of progress of step flow growth is: It is smaller than the interval between adjacent mask layers.

前記マスク層の厚さは、前記第2の炭化珪素層の厚さよりも大きくてもよい。   The thickness of the mask layer may be greater than the thickness of the second silicon carbide layer.

前記マスク層の厚さは10nm以上1μm以下であってもよい。   The mask layer may have a thickness of 10 nm to 1 μm.

前記マスク層は炭素を含んでもよい。   The mask layer may include carbon.

本発明の他の炭化珪素半導体素子の製造方法は、(A)オフ角を有する炭化珪素基板を用意する工程と、(B)前記炭化珪素基板の上にマスク層を形成する工程と、(C)前記炭化珪素基板のうちマスク層で覆われていない部分に、炭化珪素層をエピタキシャル成長させる工程とを包含し、前記炭化珪素層は単一の結晶面から構成されるファセット面を有する。   Another method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes (A) a step of preparing a silicon carbide substrate having an off angle, (B) a step of forming a mask layer on the silicon carbide substrate, and (C And a step of epitaxially growing a silicon carbide layer on a portion of the silicon carbide substrate that is not covered with a mask layer, the silicon carbide layer having a facet plane composed of a single crystal plane.

本発明の他の炭化珪素半導体素子は、オフ角を有する炭化珪素基板と、前記炭化珪素基板の表面の一部に形成された炭化珪素層とを備え、前記炭化珪素層の表面は、単一の結晶面から構成されるファセット面を有する。   Another silicon carbide semiconductor device of the present invention includes a silicon carbide substrate having an off-angle and a silicon carbide layer formed on a part of the surface of the silicon carbide substrate, and the surface of the silicon carbide layer is a single surface. Having facet planes composed of crystal planes.

本発明によると、炭化珪素層の表面に結晶性に優れたファセット面を形成できるので、高い素子特性を有する炭化珪素半導体素子を提供できる。本発明をMOSFETに適用すると、上記ファセット面をチャネルとして利用することにより、MOS界面において、炭化珪素基板のオフ角に起因する微小なステップやバンチングステップによるキャリアの散乱を抑え、かつ、界面準位密度を抑制できるので、チャネル抵抗を低減できる。   According to the present invention, since a facet surface having excellent crystallinity can be formed on the surface of the silicon carbide layer, a silicon carbide semiconductor element having high element characteristics can be provided. When the present invention is applied to a MOSFET, by using the facet surface as a channel, scattering of carriers due to a minute step or a bunching step caused by an off angle of the silicon carbide substrate at the MOS interface is suppressed, and the interface state is reduced. Since the density can be suppressed, the channel resistance can be reduced.

また、本発明によると、炭化珪素層の表面に比較的大きな段差を設けることなく、ファセット面のサイズや位置を制御できるので、そのような段差による素子特性や信頼性の低下を防止できる。   Further, according to the present invention, since the size and position of the facet surface can be controlled without providing a relatively large step on the surface of the silicon carbide layer, it is possible to prevent deterioration of element characteristics and reliability due to such a step.

さらに、本発明によると、上記のような炭化珪素半導体素子を簡便なプロセスで作製できる。   Furthermore, according to the present invention, the silicon carbide semiconductor element as described above can be manufactured by a simple process.

本発明による好ましい実施形態の炭化珪素半導体素子は、ステップ構造表面を有する炭化珪素基板と、炭化珪素基板の上に形成された炭化珪素層とを有し、炭化珪素層の表面には、単一の結晶面から構成されるファセット面が形成されている。本明細書では、「ファセット面」とは、単一の結晶面から構成され、かつ、炭化珪素基板のステップ構造に対応する微小なステップを有していない平坦な面を意味する。このファセット面を例えばMOSFETのチャネルとして利用することにより、炭化珪素基板のステップ構造に起因する素子特性の劣化を抑制できる。   A silicon carbide semiconductor device according to a preferred embodiment of the present invention includes a silicon carbide substrate having a step structure surface and a silicon carbide layer formed on the silicon carbide substrate. A facet plane composed of the crystal plane is formed. In the present specification, the “facet plane” means a flat plane that is composed of a single crystal plane and does not have minute steps corresponding to the step structure of the silicon carbide substrate. By using this facet surface as a channel of, for example, a MOSFET, it is possible to suppress deterioration in element characteristics due to the step structure of the silicon carbide substrate.

以下、図1を参照しながら、本発明の好ましい実施形態におけるファセット面の形成方法の一例を説明する。ここでは、炭化珪素基板として、<11−20>方向に8°のオフ角を有する4H−SiC基板を用いる。   Hereinafter, an example of a method for forming a facet surface in a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Here, a 4H—SiC substrate having an off angle of 8 ° in the <11-20> direction is used as the silicon carbide substrate.

まず、図1(a)に示すように、炭化珪素基板1のシリコン面、すなわち(0001)面上に炭化珪素エピタキシャル層2を形成する。上述したように、炭化珪素基板1の表面は8°のオフ角を有すため、炭化珪素エピタキシャル層2の表面には、炭化珪素基板1の表面構造に対応する微小なステップ4が存在する。   First, as shown in FIG. 1A, a silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on the silicon surface of silicon carbide substrate 1, that is, on the (0001) surface. As described above, since the surface of silicon carbide substrate 1 has an off angle of 8 °, minute step 4 corresponding to the surface structure of silicon carbide substrate 1 exists on the surface of silicon carbide epitaxial layer 2.

ここで、上記ステップ4の構造を詳しく説明する。図2はステップ4の拡大断面図であり、炭化珪素基板1の表面に置ける包絡面に垂直であり、かつ、ステップ4の稜線方向と直交する断面を示している。なお、図2は、わかりやすくするために模式的に誇張して示している。図示する例では、炭化珪素基板1の表面における包絡面Sの法線Nは、(0001)面より<11−20>方向に傾いており、その傾斜角は、炭化珪素基板1におけるオフ角(ここでは8°)に等しい。ステップ4の断面形状は、(0001)面からなる幅Wのテラス7tと、高さHのステップ側壁7wとから構成される略三角形である。ステップ4の高さHは、炭化珪素の格子間隔である0.25nm以上であり、一般的には1nm以上である。   Here, the structure of step 4 will be described in detail. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of step 4, showing a cross section perpendicular to the envelope surface placed on the surface of silicon carbide substrate 1 and orthogonal to the ridge line direction of step 4. Note that FIG. 2 is schematically exaggerated for easy understanding. In the illustrated example, the normal line N of the envelope surface S on the surface of the silicon carbide substrate 1 is inclined in the <11-20> direction from the (0001) plane, and the inclination angle is an off angle ( Here, it is equal to 8 °). The cross-sectional shape of step 4 is a substantially triangular shape including a terrace 7t having a width W made of a (0001) plane and a step side wall 7w having a height H. The height H of Step 4 is 0.25 nm or more, which is the lattice spacing of silicon carbide, and is generally 1 nm or more.

次に、図1(b)に示すように、炭化珪素エピタキシャル層2の表面にマスク層5を形成する。ここでは、2個の島状のマスク層5を、炭化珪素層2の表面のうちファセット面を形成しようとする部分を挟むように配置する。マスク層5は、後述するエピタキシャル薄膜の形成工程に耐え得る十分な耐熱性を有する必要があり、例えばカーボン膜から形成されている。マスク層5の形成は、スパッタリングやCVDによって行うことができる。また、炭化珪素基板1の法線方向から見たマスク層5の平面形状は、例えば、<1−100>方向に沿った長辺を有する長方形である。マスク層5の厚さは、後述する工程で形成するエピタキシャル薄膜の厚さと同程度あるいはそれよりも大きいことが好ましく、例えば0.3μmである。   Next, as shown in FIG. 1B, mask layer 5 is formed on the surface of silicon carbide epitaxial layer 2. Here, two island-shaped mask layers 5 are arranged so as to sandwich a portion of the surface of silicon carbide layer 2 where a facet surface is to be formed. The mask layer 5 needs to have sufficient heat resistance that can withstand an epitaxial thin film forming step, which will be described later, and is made of, for example, a carbon film. The mask layer 5 can be formed by sputtering or CVD. Further, the planar shape of mask layer 5 viewed from the normal direction of silicon carbide substrate 1 is, for example, a rectangle having a long side along the <1-100> direction. The thickness of the mask layer 5 is preferably about the same as or larger than the thickness of the epitaxial thin film formed in the process described later, for example, 0.3 μm.

次に、図1(c)および(d)に示すように、炭化珪素エピタキシャル層2の表面のうちマスク層5が形成されていない部分に、炭化珪素エピタキシャル層2と同一の濃度でN型不純物を含むエピタキシャル薄膜8を形成する。このとき、ステップフロー成長の進行に伴って、炭化珪素エピタキシャル層2の表面のうちマスク層5が形成されていない部分には(0001)面からなるファセット面9が出現する(図1(c))。ステップフロー成長をさらに進行させると、マスク層5の間隔に亘ってファセット面9が形成される(図1(d))。このようにして、炭化珪素層10が得られる。なお、本明細書では、炭化珪素エピタキシャル層2とエピタキシャル薄膜8とを合わせて、単に「炭化珪素層」と呼ぶ。   Next, as shown in FIGS. 1C and 1D, an N-type impurity having the same concentration as that of silicon carbide epitaxial layer 2 is formed on the surface of silicon carbide epitaxial layer 2 where mask layer 5 is not formed. An epitaxial thin film 8 containing is formed. At this time, with the progress of step flow growth, a facet surface 9 made of (0001) appears on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 2 where the mask layer 5 is not formed (FIG. 1C). ). When the step flow growth is further advanced, facet surfaces 9 are formed over the interval of the mask layer 5 (FIG. 1 (d)). In this way, silicon carbide layer 10 is obtained. In the present specification, silicon carbide epitaxial layer 2 and epitaxial thin film 8 are collectively referred to as a “silicon carbide layer”.

エピタキシャル薄膜8の厚さは、ステップ4の高さHよりも十分大きく設定され、例えば0.3μmである。このように、マスク層5によって開口された部分のみにエピタキシャル成長させると、エピタキシャル成長条件を最適化することにより、(0001)面からなるファセット面9を形成できる。なお、本実施形態では、炭化珪素エピタキシャル層2とエピタキシャル薄膜8とは、同じエピタキシャル成長条件で形成され、かつ、同一濃度で同一の不純物を含むが、これらの成長条件や不純物の種類・濃度は異なっていてもよい。   The thickness of the epitaxial thin film 8 is set sufficiently larger than the height H in Step 4 and is, for example, 0.3 μm. As described above, when epitaxial growth is performed only on the portion opened by the mask layer 5, the facet plane 9 composed of the (0001) plane can be formed by optimizing the epitaxial growth conditions. In the present embodiment, silicon carbide epitaxial layer 2 and epitaxial thin film 8 are formed under the same epitaxial growth conditions and contain the same impurities at the same concentration, but the growth conditions and the types and concentrations of the impurities are different. It may be.

この後、図示しないが、炭化珪素層10からマスク層5を除去する。マスク層5がカーボンマスクの場合には、マスク層5を熱酸化することによって一酸化炭素もしくは二酸化炭素等の反応生成物となり除去されるので、炭化珪素層10の表面にダメージを与えることなくマスク層5を略完全に除去できるので好ましい。   Thereafter, although not shown, mask layer 5 is removed from silicon carbide layer 10. When the mask layer 5 is a carbon mask, the mask layer 5 is thermally oxidized to be removed as a reaction product such as carbon monoxide or carbon dioxide, so that the mask is not damaged on the surface of the silicon carbide layer 10. Layer 5 is preferred because it can be removed almost completely.

本実施形態におけるファセット面9は、活性化アニールを経ずに形成されるため、極めて高い結晶性を有する(0001)面である。従って、このファセット面9をチャネルとして利用する場合には、酸化膜−半導体(MOS)界面においてキャリア散乱が生じず、かつ界面準位の密度を低減できるので、チャネル移動度を高め、電流密度の高い電流を流すことが可能になる。また、電気特性のバラツキの少ない炭化珪素半導体素子を実現できる。また、ファセット面9のサイズや位置は、マスク層5の設計によって任意に制御できるので、チャネル長などの設計が容易である。   The facet surface 9 in this embodiment is a (0001) surface having extremely high crystallinity because it is formed without activation annealing. Therefore, when this facet surface 9 is used as a channel, carrier scattering does not occur at the oxide film-semiconductor (MOS) interface, and the interface state density can be reduced, so that the channel mobility is increased and the current density is reduced. A high current can flow. In addition, a silicon carbide semiconductor element with little variation in electrical characteristics can be realized. Further, since the size and position of the facet surface 9 can be arbitrarily controlled by the design of the mask layer 5, the channel length and the like can be easily designed.

これに対し、前述の特許文献1では、活性化アニールによって炭化珪素層表面にバンチングステップを形成し、バンチングステップ間の平坦部をチャネルとして利用している。あるいは、そのような平坦部上に炭化珪素をステップフローさせて得られた平坦面をチャネルとして利用している。しかしながら、特許文献1におけるファセット面は、炭化珪素層表面でのマイグレーションによって形成されているために、良好な結晶性の面ではなく、多数の欠陥を含んでいる。このため、MOSFETのチャネルとして利用すると、キャリアは欠陥によって散乱し、結果的にチャネル移動度が低下する。また、バンチングステップにおける平坦部の寸法はばらついており、チャネル長を正確に設計できない。   On the other hand, in Patent Document 1 described above, a bunching step is formed on the surface of the silicon carbide layer by activation annealing, and a flat portion between the bunching steps is used as a channel. Alternatively, a flat surface obtained by step-flowing silicon carbide on such a flat portion is used as a channel. However, since the facet surface in Patent Document 1 is formed by migration on the surface of the silicon carbide layer, it is not a surface with good crystallinity but includes a large number of defects. For this reason, when used as a channel of a MOSFET, carriers are scattered by defects, resulting in a decrease in channel mobility. Moreover, the dimensions of the flat part in the bunching step vary, and the channel length cannot be designed accurately.

次に、本実施形態の炭化珪素半導体素子の構成を説明する。   Next, the structure of the silicon carbide semiconductor element of this embodiment is demonstrated.

本実施形態の炭化珪素半導体素子は、上記方法によって形成されたファセット面9を備えている。ファセット面9は、炭化珪素基板1の表面における包絡面に対して傾斜している。図1(d)に示すファセット面9は、一方のマスク層5の端面によって規定される最も低い端部9Lと、最も高い端部9Hとを有する傾斜面である。 The silicon carbide semiconductor element of the present embodiment includes a facet surface 9 formed by the above method. Facet surface 9 is inclined with respect to the envelope surface on the surface of silicon carbide substrate 1. The facet surface 9 shown in FIG. 1D is an inclined surface having the lowest end portion 9 L defined by the end surface of the one mask layer 5 and the highest end portion 9 H.

炭化珪素層10は、ファセット面9が形成された第1領域10aと、ファセット面9における最も低い部分9Lに隣接する第2領域10bとを有している。第1領域10aは、炭化珪素エピタキシャル層2およびエピタキシャル薄膜8から構成されるため、炭化珪素エピタキシャル層2のみから構成される第2領域10bよりも、エピタキシャル薄膜8の厚さ分(例え10nm以上1μm以下)だけ高くなっている。しかしながら、ファセット面9が形成された第1領域10aの表面と、第2領域10bの表面とのレベル差dは、図12を参照しながら前述した従来のMOSFETに形成された段差70よりも十分に小さく、10nm以下、より好ましくは1μm以下である。なお、本明細書において、上記レベル差dは、第1領域10aのうち最もレベルの高い点9Hと、第2領域10bの表面のうち最もレベルの低い点との差をいう。 Silicon carbide layer 10 has a first region 10a which facet 9 is formed and a second region 10b adjacent to the lowest portion 9 L of facets 9. Since first region 10a is composed of silicon carbide epitaxial layer 2 and epitaxial thin film 8, it is equivalent to the thickness of epitaxial thin film 8 (for example, 10 nm or more and 1 μm or more) than second region 10b composed only of silicon carbide epitaxial layer 2. Only) is higher. However, the level difference d between the surface of the first region 10a where the facet surface 9 is formed and the surface of the second region 10b is sufficiently larger than the step 70 formed in the conventional MOSFET described above with reference to FIG. Is 10 nm or less, more preferably 1 μm or less. In the present specification, the level difference d refers to a difference between a point 9 H having the highest level in the first region 10a and a point having the lowest level on the surface of the second region 10b.

また、図12に示す従来のMOSFETでは、炭化珪素層の表面には、ファセット面の端部に沿って、ファセット面のうち最も低い部分よりも窪んだ底部を有する段差70が設けられている。これに対し、本実施形態における炭化珪素層10には、ファセット面9の端部に沿って、そのような低い底部を有する段差が形成されていない。ファセット面9に隣接する領域10bの表面のレベルは、ファセット面9のうち最も低い部分(ファセット面9の端部のうちステップフロー成長の進行方向の始点に近い方)9Lのレベルと同程度またはそれよりも高い。微視的に説明すると、第2領域10bの表面には、典型的には複数の微小なステップ4が形成されているが、ファセット面9のうち最も低い部分9Lのレベルは、それらのステップ4における谷線部分のレベルと略等しい。このように、本実施形態における炭化珪素層10には比較的大きな段差が設けられていないので、その後の製造プロセスを困難にすることなく、信頼性の高い炭化珪素半導体素子を製造できる。 In the conventional MOSFET shown in FIG. 12, a step 70 having a bottom portion that is recessed from the lowest portion of the facet surface is provided on the surface of the silicon carbide layer along the end of the facet surface. On the other hand, in the silicon carbide layer 10 in the present embodiment, no step having such a low bottom is formed along the end of the facet surface 9. Level of the surface of the region 10b adjacent to the facet 9, the lowest part (closer to the traveling direction of the starting point of the step flow growth of the ends of the facets 9) 9 L level comparable among the facets 9 Or higher. When microscopically explained, on the surface of the second region 10b, is typically a plurality of minute step 4 is formed, the level of the lowest portion 9 L of facets 9, those steps 4 is approximately equal to the level of the valley line portion. Thus, since the silicon carbide layer 10 in the present embodiment is not provided with a relatively large step, a highly reliable silicon carbide semiconductor element can be manufactured without making the subsequent manufacturing process difficult.

本実施形態における第2領域10bは、炭化珪素基板1のオフ角に起因する複数の微小なステップを有していてもよいし、活性化アニールによって形成されたバンチングステップを有していてもよい。なお、第2領域10bにバンチングステップが形成されていないことが好ましく、そのような構成は、後述するように、例えばキャップ層を用いて炭化珪素層に対する活性化アニールを行うことにより得られる。   Second region 10b in the present embodiment may have a plurality of minute steps due to the off-angle of silicon carbide substrate 1, or may have a bunching step formed by activation annealing. . In addition, it is preferable that the bunching step is not formed in the 2nd area | region 10b, and such a structure is obtained by performing activation annealing with respect to a silicon carbide layer, for example using a cap layer so that it may mention later.

本実施形態では、図1(d)に示すように、マスク層5の間隔の一方の端部から他方の端部に亘ってファセット面9が形成されていることが好ましい。これにより、より面積の大きいファセット面9が得られるだけでなく、マスク層5の設計に応じて、ファセット面9のサイズを制御できる。マスク層5の間隔はエピタキシャル薄膜8の厚さに応じて最適化できるが、これについては後述する。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1 (d), it is preferable that the facet surface 9 is formed from one end of the interval of the mask layer 5 to the other end. Thereby, not only the facet surface 9 having a larger area can be obtained, but also the size of the facet surface 9 can be controlled according to the design of the mask layer 5. The interval between the mask layers 5 can be optimized according to the thickness of the epitaxial thin film 8, which will be described later.

なお、本実施形態におけるファセット面9は、エピタキシャル薄膜8の表面のうち少なくとも一部に形成されていればよい。エピタキシャル薄膜8の厚さによっては、図1(c)に示すように、マスク層5の間隔のうちステップフロー成長方向の始点に近い部分のみにファセット面9が形成され、終点に近い部分にはステップが残存する場合もある。   In addition, the facet surface 9 in this embodiment should just be formed in at least one part among the surfaces of the epitaxial thin film 8. FIG. Depending on the thickness of the epitaxial thin film 8, as shown in FIG. 1C, the facet surface 9 is formed only in the portion near the start point in the step flow growth direction in the interval of the mask layer 5, and in the portion close to the end point There may be steps remaining.

本実施形態の炭化珪素半導体素子は、上記方法で得られたファセット面9を備えているので、高い素子特性および信頼性を実現できる。例えば、炭化珪素層10におけるファセット面9の上に酸化膜および電極をこの順で形成することによりMOSFETを作製すると、ゲート耐圧が高く良好なMOS界面を形成できるので、良好な電流電圧特性を確保できる。あるいは、炭化珪素層10におけるファセット面9と接触するショットキー電極を形成することによりショットキーダイオードを作製すると、炭化珪素層表面に凹凸が無いために電界集中が起こらず高耐圧の特性を実現できる。   Since the silicon carbide semiconductor element of this embodiment is provided with facet surface 9 obtained by the above method, high element characteristics and reliability can be realized. For example, when a MOSFET is manufactured by forming an oxide film and an electrode on the facet surface 9 in the silicon carbide layer 10 in this order, a good MOS interface can be formed with a high gate breakdown voltage. it can. Alternatively, when a Schottky diode is manufactured by forming a Schottky electrode that contacts the facet surface 9 in the silicon carbide layer 10, there is no unevenness on the surface of the silicon carbide layer, so that electric field concentration does not occur and high breakdown voltage characteristics can be realized. .

(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら、本発明による第1の実施形態を説明する。ここでは、表面にファセット面を有する炭化珪素層を形成する方法を詳述する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a method of forming a silicon carbide layer having a facet surface on the surface will be described in detail.

はじめに、図3を参照しながら、本実施形態において、炭化珪素をエピタキシャル成長させる工程で用いる加熱炉の構造を説明する。   First, the structure of a heating furnace used in the process of epitaxially growing silicon carbide in this embodiment will be described with reference to FIG.

図3に示す加熱炉は、反応炉150と、反応炉150を加熱するためのコイル154とを備えている。コイル154は、反応炉150の周りに設けられており、高周波誘導加熱により反応炉150を加熱する。反応炉150の内部には、支持軸153によって支持されたチャンバー163が設けられている。チャンバー163は周囲を断熱材162で覆われている。チャンバー163の内部にはカーボン製のサセプタ152が配置されている。炭化珪素基板などの試料151は、このサセプタ152によってチャンバー163に固定される。チャンバー163は、ガス排気系159およびガス供給系158とそれぞれ接続されている。ガス排気系159は、排気ガス用配管160と圧力調整バルブ161とを備え、必要に応じてチャンバー163のガスを排気する。ガス供給系158は、アルゴンガス155、炭化珪素のエピタキシャル成長に用いる原料ガス156、酸素ガス157などを必要に応じてチャンバー163に供給する。   The heating furnace shown in FIG. 3 includes a reaction furnace 150 and a coil 154 for heating the reaction furnace 150. The coil 154 is provided around the reaction furnace 150 and heats the reaction furnace 150 by high frequency induction heating. A chamber 163 supported by a support shaft 153 is provided inside the reaction furnace 150. The chamber 163 is covered with a heat insulating material 162. A susceptor 152 made of carbon is disposed inside the chamber 163. A sample 151 such as a silicon carbide substrate is fixed to the chamber 163 by the susceptor 152. The chamber 163 is connected to a gas exhaust system 159 and a gas supply system 158, respectively. The gas exhaust system 159 includes an exhaust gas pipe 160 and a pressure adjustment valve 161, and exhausts the gas in the chamber 163 as necessary. The gas supply system 158 supplies an argon gas 155, a source gas 156 used for epitaxial growth of silicon carbide, an oxygen gas 157, and the like to the chamber 163 as necessary.

次いで、本実施形態における炭化珪素層の形成方法を説明する。図4(a)〜(c)は、本実施形態の炭化珪素層の形成方法を説明するための工程断面図であり、図5(a)および(b)は、それぞれ、図4(b)および図4(c)に対応する斜視図である。   Next, a method for forming a silicon carbide layer in the present embodiment will be described. 4A to 4C are process cross-sectional views for explaining the method for forming the silicon carbide layer of the present embodiment. FIGS. 5A and 5B are respectively the same as FIG. FIG. 5 is a perspective view corresponding to FIG.

まず、図4(a)に示すように、炭化珪素基板1の上に炭化珪素エピタキシャル層2を成長させる。炭化珪素基板1として、例えば、基板表面の包絡面の法線が(0001)面より[11−20](112バー0)方向に8度のオフ角度を有する直径75mmの炭化珪素基板(4H−SiC基板)を用いる。   First, as shown in FIG. 4A, silicon carbide epitaxial layer 2 is grown on silicon carbide substrate 1. As the silicon carbide substrate 1, for example, a silicon carbide substrate (4H−) having a diameter of 75 mm having an off angle of 8 degrees in the [11-20] (112 bar 0) direction with respect to the (0001) plane is normal to the envelope surface of the substrate surface SiC substrate) is used.

炭化珪素エピタキシャル層2は、例えば次のようにして形成される。まず、図3に示す加熱炉のチャンバー163に炭化珪素基板1を設置する。その後、誘導加熱用のコイル154に20.0kHz、20kWの高周波電力を印加して誘導加熱によって炭化珪素基板1を例えば1600℃まで加熱する。ガス供給系158より炭化珪素の原料ガス156をキャリアガスとともにチャンバー163に供給し、CVD法によって、基板1の上に炭化珪素層(厚さ:例えば10μm)2をエピタキシャル成長させる。原料ガス156として、例えばモノシラン(SiH4)およびプロパン(C38)を用いる。キャリアガスは例えば水素である。 Silicon carbide epitaxial layer 2 is formed, for example, as follows. First, silicon carbide substrate 1 is installed in chamber 163 of the heating furnace shown in FIG. Thereafter, high frequency power of 20.0 kHz and 20 kW is applied to induction heating coil 154 to heat silicon carbide substrate 1 to, for example, 1600 ° C. by induction heating. A silicon carbide source gas 156 is supplied from a gas supply system 158 to a chamber 163 together with a carrier gas, and a silicon carbide layer (thickness: 10 μm, for example) 2 is epitaxially grown on the substrate 1 by a CVD method. As the source gas 156, for example, monosilane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used. The carrier gas is, for example, hydrogen.

炭化珪素エピタキシャル層2を形成した後、図4(b)および図5(a)に示すように、スパッタ装置を用いて炭化珪素エピタキシャル層2の表面にカーボンからなるマスク層5を形成する。本実施形態では、まず、炭化珪素エピタキシャル層2の上に、開口部を有するレジスト層(図示せず)を設ける。レジスト層の開口部の形状(すなわちマスク層5の平面形状)は、例えば長方形である。また、開口部は、その長辺が<1−100>方向と一致するように配置される。この後、スパッタ装置のターゲットとして炭素を使用し、スパッタ法によって、レジスト層および炭化珪素エピタキシャル層2の上に厚さが0.3μmのカーボン膜(図示せず)を形成する。スパッタ法によるカーボン膜の形成は、Arガス雰囲気中、圧力を0.5Pa、RF電力を1500Wとして行うことができる。続いて、レジスト層を炭化珪素エピタキシャル層2から剥離することにより(リフトオフ法)、炭化珪素エピタキシャル層2の表面のうちレジスト層の開口部によって規定された領域に長方形状のマスク層5が形成される。   After silicon carbide epitaxial layer 2 is formed, mask layer 5 made of carbon is formed on the surface of silicon carbide epitaxial layer 2 using a sputtering apparatus, as shown in FIGS. 4B and 5A. In the present embodiment, first, a resist layer (not shown) having an opening is provided on the silicon carbide epitaxial layer 2. The shape of the opening of the resist layer (that is, the planar shape of the mask layer 5) is, for example, a rectangle. Further, the opening is arranged so that the long side thereof coincides with the <1-100> direction. Thereafter, carbon is used as a target of the sputtering apparatus, and a carbon film (not shown) having a thickness of 0.3 μm is formed on the resist layer and the silicon carbide epitaxial layer 2 by sputtering. The carbon film can be formed by sputtering in an Ar gas atmosphere at a pressure of 0.5 Pa and an RF power of 1500 W. Subsequently, by peeling the resist layer from silicon carbide epitaxial layer 2 (lift-off method), rectangular mask layer 5 is formed in the region defined by the opening of the resist layer on the surface of silicon carbide epitaxial layer 2. The

次に、図4(c)および図5(b)に示すように、炭化珪素エピタキシャル層2におけるマスク層5で覆われていない部分に、炭化珪素をさらにエピタキシャル成長させることによって、(0001)面からなるファセット面9を有するエピタキシャル薄膜8を形成する。これにより、炭化珪素エピタキシャル層2およびエピタキシャル薄膜8から構成される炭化珪素層10が得られる。   Next, as shown in FIG. 4C and FIG. 5B, silicon carbide is further epitaxially grown on the portion of the silicon carbide epitaxial layer 2 that is not covered with the mask layer 5, thereby removing the (0001) plane. An epitaxial thin film 8 having a faceted surface 9 is formed. Thereby, silicon carbide layer 10 formed of silicon carbide epitaxial layer 2 and epitaxial thin film 8 is obtained.

エピタキシャル薄膜8は、例えば次のようにして形成される。まず、図3に示す加熱炉のチャンバー163にマスク層5が形成された炭化珪素基板1を設置する。その後、誘導加熱用のコイル154に20.0kHz、20kWの高周波電力を印加して誘導加熱によって基板1を例えば1600℃まで加熱する。ガス供給系158より炭化珪素の原料ガス156をキャリアガスとともにチャンバー163に供給し、CVD法によって、炭化珪素エピタキシャル層2の上にエピタキシャル薄膜(厚さ:例えば0.2μm)8を形成する。原料ガス156として、例えばモノシラン(SiH4)およびプロパン(C38)を用いる。キャリアガスは例えば水素である。 The epitaxial thin film 8 is formed as follows, for example. First, silicon carbide substrate 1 on which mask layer 5 is formed is placed in chamber 163 of the heating furnace shown in FIG. Thereafter, a high frequency power of 20.0 kHz and 20 kW is applied to the induction heating coil 154 to heat the substrate 1 to, for example, 1600 ° C. by induction heating. A silicon carbide source gas 156 is supplied from a gas supply system 158 to a chamber 163 together with a carrier gas, and an epitaxial thin film (thickness: 0.2 μm, for example) 8 is formed on the silicon carbide epitaxial layer 2 by a CVD method. As the source gas 156, for example, monosilane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used. The carrier gas is, for example, hydrogen.

ここで、上記方法によって形成されたエピタキシャル薄膜8の表面モフォロジーを調べたので、その方法および結果を説明する。   Here, since the surface morphology of the epitaxial thin film 8 formed by the above method was examined, the method and result will be described.

エピタキシャル薄膜8の表面モフォロジーの解析は原子間力顕微鏡(AFM)を用いて行った。   Analysis of the surface morphology of the epitaxial thin film 8 was performed using an atomic force microscope (AFM).

また、比較のために、炭化珪素基板上に炭化珪素エピタキシャル層を形成した後、マスク層を形成しない状態で炭化珪素エピタキシャル層の上にエピタキシャル薄膜を成長させて、比較例1の炭化珪素層を作製した。比較例1の炭化珪素層は、表面にマスク層を形成しないこと以外は、実施形態1と同様の方法および条件で形成した。   For comparison, after forming a silicon carbide epitaxial layer on a silicon carbide substrate, an epitaxial thin film is grown on the silicon carbide epitaxial layer without forming a mask layer, and the silicon carbide layer of Comparative Example 1 is formed. Produced. The silicon carbide layer of Comparative Example 1 was formed by the same method and conditions as in Embodiment 1 except that the mask layer was not formed on the surface.

表面モフォロジーの測定結果から、本実施形態で得られた炭化珪素層10におけるファセット面9の表面粗さRaは約0.1nmであり、AFMの測定限界以下であった。一方、比較例1の炭化珪素層の表面粗さRaは10nmであり、マスク層5を用いたエピタキシャル成長工程によって、炭化珪素層の表面粗さを2桁以上も低減できることを確認した。なお、本明細書における「表面粗さRa」は、JISB0601−1994で規格される算術平均粗さRaで定義される。   From the measurement result of the surface morphology, the surface roughness Ra of the facet surface 9 in the silicon carbide layer 10 obtained in the present embodiment is about 0.1 nm, which is below the measurement limit of AFM. On the other hand, the surface roughness Ra of the silicon carbide layer of Comparative Example 1 was 10 nm, and it was confirmed that the surface roughness of the silicon carbide layer can be reduced by two orders of magnitude or more by the epitaxial growth process using the mask layer 5. In addition, "surface roughness Ra" in this specification is defined by arithmetic average roughness Ra standardized by JISB0601-1994.

本実施形態におけるマスク層5の厚さは、ステップフロー成長を制限するために十分な厚さを有することが必要であり、例えば10nm以上、より好ましくは30nm以上である。また、マスク層5の厚さが、エピタキシャル薄膜8の厚さと同程度またはそれ以上であれば、ステップフロー成長を確実に制限できるので有利である。一方、プロセス上の観点から、マスク層5の厚さは1μm以下であることが好ましい。   The thickness of the mask layer 5 in this embodiment needs to have a sufficient thickness to limit step flow growth, and is, for example, 10 nm or more, more preferably 30 nm or more. Further, if the thickness of the mask layer 5 is equal to or more than the thickness of the epitaxial thin film 8, it is advantageous because the step flow growth can be surely limited. On the other hand, from the viewpoint of the process, the thickness of the mask layer 5 is preferably 1 μm or less.

また、本実施形態におけるエピタキシャル薄膜8の厚さは、形成しようとするファセット面のステップフロー成長方向における幅に応じて適宜選択されるが、ステップ4の高さの数倍以上であることが好ましく、例えば10nm以上、より好ましくは30nm以上である。また、炭化珪素エピタキシャル層2の表面のうちマスク層5で挟まれた領域に存在するステップ4の数をn個とすると、ステップ4の高さH(例えば1nm)のn倍以上であれば、マスク層5の間隔に亘ってファセット面9を形成できるので有利である。一方、プロセス上の観点から、エピタキシャル薄膜8の厚さは、1μm以下であることが好ましい。   In addition, the thickness of the epitaxial thin film 8 in the present embodiment is appropriately selected according to the width of the facet surface to be formed in the step flow growth direction, but is preferably several times the height of Step 4 or more. For example, it is 10 nm or more, more preferably 30 nm or more. Further, assuming that the number of Steps 4 existing in the region sandwiched between the mask layers 5 in the surface of the silicon carbide epitaxial layer 2 is n, if the height H of Step 4 (for example, 1 nm) is n times or more, This is advantageous because the facet surface 9 can be formed over the interval of the mask layer 5. On the other hand, from the viewpoint of process, the thickness of the epitaxial thin film 8 is preferably 1 μm or less.

(第2の実施形態)
以下、図面を参照しながら、本発明による第2の実施形態を説明する。ここでは、表面に複数のファセット面を有する炭化珪素層を形成する方法を説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a method of forming a silicon carbide layer having a plurality of facet surfaces on the surface will be described.

図6(a)〜(c)は、本実施形態の炭化珪素層の形成方法を説明するための模式的断面図である。   6A to 6C are schematic cross-sectional views for explaining the method for forming the silicon carbide layer of the present embodiment.

まず、図6(a)に示すように、炭化珪素基板1の上に炭化珪素エピタキシャル層2を成長させる。炭化珪素基板1として、基板表面の包絡面の法線が(0001)面より[11−20](112バー0)方向に8度のオフ角度を有する直径75mmの炭化珪素基板(4H−SiC基板)を用いる。炭化珪素エピタキシャル層2は、図4(a)を参照しながら前述した方法と同様の方法で形成される。   First, as shown in FIG. 6A, silicon carbide epitaxial layer 2 is grown on silicon carbide substrate 1. As a silicon carbide substrate 1, a silicon carbide substrate (4H-SiC substrate) having a diameter of 75 mm in which the normal of the envelope surface of the substrate has an off angle of 8 degrees in the [11-20] (112 bar 0) direction from the (0001) plane ) Is used. Silicon carbide epitaxial layer 2 is formed by a method similar to the method described above with reference to FIG.

次いで、図6(b)に示すように、スパッタ装置を用いて炭化珪素エピタキシャル層2の上に、複数のマスク層(厚さ:例えば0.3μm)15を形成する。マスク層15は、図4(b)を参照しながら前述した方法と同様の方法で形成できる。具体的には、炭化珪素エピタキシャル層2の上に、開口部を有するレジスト層(図示せず)を設ける。本実施形態におけるレジスト層は、複数の開口部を有し、各開口部は、長辺が<1−100>方向に沿って伸びる長辺を有する長方形である。また、これらの開口部は、それぞれの長辺が平行になるように、所定の間隔を空けて配列される。この後、スパッタ法により、レジスト層の開口部に炭素を堆積させることによって、複数のマスク層15が得られる。   Next, as shown in FIG. 6B, a plurality of mask layers (thickness: 0.3 μm, for example) 15 are formed on the silicon carbide epitaxial layer 2 using a sputtering apparatus. The mask layer 15 can be formed by the same method as described above with reference to FIG. Specifically, a resist layer (not shown) having an opening is provided on silicon carbide epitaxial layer 2. The resist layer in the present embodiment has a plurality of openings, and each opening has a rectangular shape with long sides extending along the <1-100> direction. Further, these openings are arranged at a predetermined interval so that the long sides thereof are parallel to each other. Thereafter, a plurality of mask layers 15 are obtained by depositing carbon in the openings of the resist layer by sputtering.

本実施形態では、隣接するマスク層15の間隔Dは、各マスク層15におけるステップフロー成長方向に沿って伸びる辺の長さLよりも大きくなるように設計される。これによって、より面積の大きなファセット面を形成できる。具体的には、上記辺の長さLを0.5μm、隣接するマスク層15の間隔Dを1.5μmとする。   In the present embodiment, the distance D between adjacent mask layers 15 is designed to be larger than the length L of the side extending along the step flow growth direction in each mask layer 15. Thereby, a facet surface having a larger area can be formed. Specifically, the side length L is 0.5 μm, and the distance D between the adjacent mask layers 15 is 1.5 μm.

ここで、本願発明者らが、互いに平行なファセット面を形成するためにマスク層15をどのように配置すべきかを考察した結果、隣接するマスク層15の好ましい間隔Dを算出する方法を見い出したので、詳しく説明する。   Here, as a result of considering how the mask layer 15 should be arranged in order to form facet surfaces parallel to each other, the present inventors have found a method for calculating a preferable distance D between adjacent mask layers 15. So, I will explain in detail.

図7は、後述する工程で炭化珪素エピタキシャル層2の上に形成されるエピタキシャル薄膜12を示す拡大図であり、炭化珪素基板1に対して垂直、かつ、ステップフロー成長が進行する方向(矢印Gで示す)に平行な断面を示している。   FIG. 7 is an enlarged view showing epitaxial thin film 12 formed on silicon carbide epitaxial layer 2 in a process to be described later, and is a direction perpendicular to silicon carbide substrate 1 and in which step flow growth proceeds (arrow G). A cross-section parallel to FIG.

炭化珪素エピタキシャル層2の上に、厚さTのエピタキシャル薄膜12を成長させるとき、炭化珪素基板1のオフ角をXとすると、ステップフロー成長方向GにT/tanX°の長さのファセット面11が形成される。従って、ステップフロー成長方向Gにおけるマスク層15の間隔DをT/tanX°とすると、マスク層15の各間隔に、互いに平行なファセット面11を形成できる。本実施形態では、炭化珪素基板1のオフ角Xは8°なので、エピタキシャル薄膜12の厚さを0.2μmとすると、マスク層15の好適な間隔D、すなわちT/tanX°は約1.5μmとなる。   When the epitaxial thin film 12 having a thickness T is grown on the silicon carbide epitaxial layer 2, when the off angle of the silicon carbide substrate 1 is X, the facet surface 11 has a length of T / tanX ° in the step flow growth direction G. Is formed. Therefore, when the distance D of the mask layer 15 in the step flow growth direction G is T / tanX °, facet surfaces 11 parallel to each other can be formed at each distance of the mask layer 15. In this embodiment, since the off angle X of the silicon carbide substrate 1 is 8 °, when the thickness of the epitaxial thin film 12 is 0.2 μm, a suitable distance D of the mask layer 15, that is, T / tanX ° is about 1.5 μm. It becomes.

マスク層15を形成した後、図6(c)に示すように、炭化珪素エピタキシャル層2の上にエピタキシャル薄膜12を成長させることにより、複数の(0001)面からなるファセット面11を形成する。エピタキシャル薄膜12の厚さは0.2μmとする。エピタキシャル薄膜12の形成方法は、図4(c)を参照しながら前述した方法と同様である。このようにして、炭化珪素エピタキシャル層2およびエピタキシャル薄膜12からなる炭化珪素層20が得られる。   After forming mask layer 15, as shown in FIG. 6C, epitaxial thin film 12 is grown on silicon carbide epitaxial layer 2 to form facet surface 11 composed of a plurality of (0001) planes. The thickness of the epitaxial thin film 12 is 0.2 μm. The method for forming the epitaxial thin film 12 is the same as that described above with reference to FIG. In this way, silicon carbide layer 20 including silicon carbide epitaxial layer 2 and epitaxial thin film 12 is obtained.

形成された複数のファセット面11のそれぞれは、炭化珪素層20の表面において、ステップフロー成長方向に対して垂直に伸びる長方形である。ファセット面11の寸法を測定すると、炭化珪素基板1に垂直かつステップフロー成長方向に平行な断面において、各ファセット面11の幅は1.5μm、隣接するファセット面11の幅は0.5μmであり、マスク層15の設計どおりに形成されていることを確認した。   Each of the formed facet surfaces 11 has a rectangular shape extending perpendicularly to the step flow growth direction on the surface of silicon carbide layer 20. When the dimension of facet surface 11 is measured, in the cross section perpendicular to silicon carbide substrate 1 and parallel to the step flow growth direction, the width of each facet surface 11 is 1.5 μm, and the width of adjacent facet surface 11 is 0.5 μm. It was confirmed that the mask layer 15 was formed as designed.

次に、炭化珪素層20におけるファセット面11の表面モフォロジーを調べたところ、表面粗さRaは約0.1nmであり、AFMの測定限界以下であった。前述の第1の実施形態と同様に、マスク層を形成せずに作製した比較例1の炭化珪素層(表面粗さRa:10nm)と比較したところ、表面粗さRaを2桁以上低減できることがわかった。   Next, when the surface morphology of the facet surface 11 in the silicon carbide layer 20 was examined, the surface roughness Ra was about 0.1 nm, which was below the measurement limit of AFM. Similar to the first embodiment described above, the surface roughness Ra can be reduced by two orders of magnitude or more when compared with the silicon carbide layer (surface roughness Ra: 10 nm) of Comparative Example 1 manufactured without forming the mask layer. I understood.

上記方法によると、炭化珪素エピタキシャル層2の表面に複数のマスク層15を形成してエピタキシャル成長させることにより、複数のファセット面11を形成できる。また、マスク層15の配置を最適化することにより、互いに平行なファセット面11を形成できる。   According to the above method, the plurality of facet surfaces 11 can be formed by forming a plurality of mask layers 15 on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 2 and performing epitaxial growth. Further, by optimizing the arrangement of the mask layer 15, the facet surfaces 11 parallel to each other can be formed.

本実施形態の方法は、特に、複数のユニットセルから構成された炭化珪素素子に適用すると有利である。   The method of this embodiment is particularly advantageous when applied to a silicon carbide element composed of a plurality of unit cells.

上述した第1および第2の実施形態の方法は、図4〜6を参照しながら前述した方法に限定されない。   The methods of the first and second embodiments described above are not limited to the methods described above with reference to FIGS.

第1および第2の実施形態における炭化珪素基板1は、基板面方位を基本結晶面((0001)面より数度傾けて形成されたステップ構造表面を有するオフアングル基板であればよく、オフ角やその傾斜方向も上述した角度や方向に限定されない。また、本実施形態では、4H−SiCを炭化珪素基板1として用いているが、4H−SiC以外のポリタイプからなる基板を用いてもよい。   Silicon carbide substrate 1 in the first and second embodiments may be an off-angle substrate having a step structure surface formed by tilting the substrate plane orientation by several degrees from the basic crystal plane ((0001) plane). In addition, although 4H—SiC is used as the silicon carbide substrate 1 in this embodiment, a substrate made of a polytype other than 4H—SiC may be used. .

さらに、炭化珪素基板1のシリコン面、すなわち(0001)面上に炭化珪素層10をエピタキシャル成長させる代わりに、カーボン面、すなわち(000−1)面上に炭化珪素層10をエピタキシャル成長させてもよい。   Further, instead of epitaxially growing silicon carbide layer 10 on the silicon surface of silicon carbide substrate 1, that is, (0001) surface, silicon carbide layer 10 may be epitaxially grown on the carbon surface, ie, (000-1) surface.

マスク層5、15の形成方法もスパッタ法に限定されず、CVD法や蒸着法を用いてもよい。また、マスク層5、15の材料もカーボンに限定されず、ダイヤモンドやモリブテンであってもよい。   The formation method of the mask layers 5 and 15 is not limited to the sputtering method, and a CVD method or a vapor deposition method may be used. The material of the mask layers 5 and 15 is not limited to carbon, and may be diamond or molybdenum.

さらに、マスク層5、15の平面形状はいずれも長方形であるが、マスク層5、15の平面形状は他の形状であってもよい。ただし、マスク層5、15の平面形状は、炭化珪素基板1の表面の包絡面において、ステップフロー成長方向に対して垂直な方向に伸びる辺を有することが好ましく、これによって、良好なファセット面9、11が得られる。また、マスク層5、15は、炭化珪素エピタキシャル層2のうちファセット面を形成しようとする領域を包囲する形状であってもよい。さらに、マスク層5、15は、離散的に設けられている必要はなく、例えば、ファセット面を規定する複数の開口部を有する連続膜であってもよい。   Furthermore, the planar shapes of the mask layers 5 and 15 are all rectangular, but the planar shapes of the mask layers 5 and 15 may be other shapes. However, the planar shape of mask layers 5 and 15 preferably has sides extending in a direction perpendicular to the step flow growth direction in the envelope surface of the surface of silicon carbide substrate 1. 11 are obtained. Mask layers 5 and 15 may have a shape surrounding a region of silicon carbide epitaxial layer 2 where a facet plane is to be formed. Furthermore, the mask layers 5 and 15 do not need to be provided discretely, and may be, for example, a continuous film having a plurality of openings that define facet surfaces.

なお、マスク層5、15の平面形状にかかわらず、マスク層5、15の端面は、炭化珪素基板1の表面の包絡面において、ステップフロー成長方向に対して垂直な方向に伸びる部分を有することが好ましく、このような端面によってファセット面9、11の端部が規定される。   Regardless of the planar shape of mask layers 5 and 15, the end surfaces of mask layers 5 and 15 have a portion extending in a direction perpendicular to the step flow growth direction on the envelope surface of silicon carbide substrate 1. Preferably, the end portions of the facet surfaces 9 and 11 are defined by such end surfaces.

上述した第1および第2の実施形態では、いずれも、炭化珪素エピタキシャル層2のうちファセット面を形成しようとする領域の両端にマスク層5、15を配置しているが、マスク層5、15は、ファセット面を形成しようとする領域の少なくとも一方の端部に配置されていれば、ファセット面9、11を出現させることができる。   In both the first and second embodiments described above, the mask layers 5 and 15 are disposed at both ends of the region of the silicon carbide epitaxial layer 2 where the facet plane is to be formed. The facet surfaces 9 and 11 can appear if they are arranged at at least one end of the region where the facet surface is to be formed.

また、炭化珪素基板1の上に炭化珪素エピタキシャル層2を形成する代わりに、炭化珪素基板1に不純物イオンを注入して炭化珪素層を設けてもよい。その場合には、炭化珪素基板1の表面に直接マスク層を形成し、マスク層で覆われていない部分にエピタキシャル薄膜を形成することにより、エピタキシャル薄膜の表面にファセット面を形成できる。   Instead of forming silicon carbide epitaxial layer 2 on silicon carbide substrate 1, impurity ions may be implanted into silicon carbide substrate 1 to provide a silicon carbide layer. In that case, a facet surface can be formed on the surface of the epitaxial thin film by forming a mask layer directly on the surface of silicon carbide substrate 1 and forming an epitaxial thin film on a portion not covered with the mask layer.

(第3の実施形態)
以下、図面を参照しながら、本発明による第3の実施形態の炭化珪素半導体素子を説明する。本実施形態の炭化珪素半導体素子はMOSFETである。
(Third embodiment)
Hereinafter, a silicon carbide semiconductor device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The silicon carbide semiconductor element of this embodiment is a MOSFET.

本実施形態の炭化珪素MOSFETは、例えば次に説明するような方法で作製されている。図8(a)〜(c)および図9(a)〜(c)は、本実施形態の炭化珪素MOSFETの製造方法を説明するための工程断面図である。   The silicon carbide MOSFET of the present embodiment is manufactured by, for example, a method described below. FIGS. 8A to 8C and FIGS. 9A to 9C are process cross-sectional views for explaining the method for manufacturing the silicon carbide MOSFET of this embodiment.

まず、図8(a)に示すように、炭化珪素基板21に形成された炭化珪素エピタキシャル層22の表面にマスク層25を形成する。炭化珪素基板21として、例えば、主面が(0001)面から[11−20](112バー0)方向に8度のオフ角度がついた直径75mmの4H−SiC基板を用いる。炭化珪素基板21の導電型はN型で、キャリア濃度は1×1018cm-3である。炭化珪素エピタキシャル層22の形成は、図3に示す加熱炉を用いてCVD法で行うことができる。ここでは、炭化珪素基板21の主面上にN型の不純物がドープされた炭化珪素層(厚さ:10μm)22をエピタキシャル成長させる。炭化珪素エピタキシャル層22の形成に用いる原料ガスおよびキャリアガスは、実施形態1および2で用いたガスと同じである。ただし、本実施形態では、原料ガスに一定流量のドーピングガス(N2)を混入する。炭化珪素層22のキャリア濃度は、ドーピングガスの流量によって制御され、ここでは約5×1015cm-3である。 First, as shown in FIG. 8A, mask layer 25 is formed on the surface of silicon carbide epitaxial layer 22 formed on silicon carbide substrate 21. As the silicon carbide substrate 21, for example, a 4H—SiC substrate having a diameter of 75 mm and having an off angle of 8 degrees in the [11-20] (112 bar 0) direction from the (0001) plane is used. Silicon carbide substrate 21 has an N conductivity type and a carrier concentration of 1 × 10 18 cm −3 . Formation of silicon carbide epitaxial layer 22 can be performed by a CVD method using a heating furnace shown in FIG. Here, a silicon carbide layer (thickness: 10 μm) 22 doped with N-type impurities is epitaxially grown on the main surface of silicon carbide substrate 21. The source gas and carrier gas used to form the silicon carbide epitaxial layer 22 are the same as those used in the first and second embodiments. However, in the present embodiment, a doping gas (N 2 ) having a constant flow rate is mixed into the source gas. The carrier concentration of the silicon carbide layer 22 is controlled by the flow rate of the doping gas, and is about 5 × 10 15 cm −3 here.

マスク層25は、図4(b)を参照しながら前述した方法と同様の方法によって形成されたカーボンマスク層である。各マスク層25は、炭化珪素基板21の法線方向から見て、<1−100>方向に沿った長辺を有する長方形である。ここでは、間隔を空けて配置された2個のマスク層25のみが図示されているが、典型的には、3個以上のマスク層25が互いに平行に配置される。各マスク層25の厚さは0.3μmとする。   The mask layer 25 is a carbon mask layer formed by a method similar to the method described above with reference to FIG. Each mask layer 25 is a rectangle having a long side along the <1-100> direction when viewed from the normal direction of silicon carbide substrate 21. Here, only two mask layers 25 arranged at intervals are shown, but typically three or more mask layers 25 are arranged in parallel to each other. The thickness of each mask layer 25 is 0.3 μm.

次に、図8(b)に示すように、炭化珪素エピタキシャル層22のうちマスク層25で覆われていない部分に炭化珪素をさらにエピタキシャル成長させることによって、(0001)面のファセット面91を有するエピタキシャル薄膜92を形成する。エピタキシャル薄膜92の形成方法や条件は、図4(c)を参照しながら前述した方法や条件と同様である。本実施形態では、エピタキシャル薄膜92の厚さを0.2μmとする。   Next, as shown in FIG. 8B, silicon carbide is further epitaxially grown on a portion of the silicon carbide epitaxial layer 22 that is not covered with the mask layer 25, thereby epitaxially having a (0001) facet surface 91. A thin film 92 is formed. The formation method and conditions of the epitaxial thin film 92 are the same as those described above with reference to FIG. In this embodiment, the thickness of the epitaxial thin film 92 is 0.2 μm.

炭化珪素エピタキシャル層22およびエピタキシャル薄膜92は、同一の不純物を同一の濃度で含んでいる。以下、炭化珪素エピタキシャル層22およびエピタキシャル薄膜92を合わせて炭化珪素層20と呼ぶ。   Silicon carbide epitaxial layer 22 and epitaxial thin film 92 contain the same impurities at the same concentration. Hereinafter, silicon carbide epitaxial layer 22 and epitaxial thin film 92 are collectively referred to as silicon carbide layer 20.

続いて、図8(c)に示すように、炭化珪素層20の選択された領域に、複数の第1の不純物イオン注入層(厚さ:例えば1.5μm〜2μm)23’を形成する。   Subsequently, as illustrated in FIG. 8C, a plurality of first impurity ion implantation layers (thickness: for example, 1.5 μm to 2 μm) 23 ′ are formed in selected regions of the silicon carbide layer 20.

具体的な形成方法を説明する。まず、炭化珪素層20の表面に例えばシリコン酸化膜(SiO2)からなる第1の注入マスク33を形成する。第1の注入マスク33は、炭化珪素層20のうち、第1の不純物イオン注入層23’となる領域を既定する開口部を有している。第1の注入マスク33の形状は、フォトリソグラフィおよびエッチングによって任意に形成され得る。第1の注入マスク33の厚さは、その材料や注入条件によって決定されるが、注入飛程よりも充分に大きく設定することが好ましい。次いで、第1の注入マスク33の上方から、炭化珪素層20にP型の不純物イオン(Alイオン)を注入する。不純物イオンの注入は多段階で行う。イオン注入後、第1の注入マスク33を取り除く。これにより、炭化珪素層20のうち不純物イオンが注入された領域に第1の不純物イオン注入層23’が形成される。また、炭化珪素層20のうち不純物イオンが注入されずに残った領域は、N型ドリフト領域35となる。 A specific forming method will be described. First, a first implantation mask 33 made of, for example, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed on the surface of the silicon carbide layer 20. The first implantation mask 33 has an opening that defines a region of the silicon carbide layer 20 that becomes the first impurity ion implantation layer 23 ′. The shape of the first implantation mask 33 can be arbitrarily formed by photolithography and etching. The thickness of the first implantation mask 33 is determined by its material and implantation conditions, but is preferably set sufficiently larger than the implantation range. Next, P-type impurity ions (Al ions) are implanted into the silicon carbide layer 20 from above the first implantation mask 33. Impurity ion implantation is performed in multiple stages. After the ion implantation, the first implantation mask 33 is removed. Thereby, first impurity ion implanted layer 23 ′ is formed in the region of silicon carbide layer 20 where the impurity ions are implanted. Further, the region of the silicon carbide layer 20 that is left without being implanted with impurity ions is an N-type drift region 35.

続いて、図9(a)に示すように、第1の不純物イオン注入層23’の内部に、P型コンタクト領域を規定する第2の不純物イオン注入層24’と、N型ソース領域を規定する第3の不純物イオン注入層(厚さ:例えば0.5μm〜2μm)26’を形成する。ここでは、図8(c)を参照しながら説明した方法と同様に、炭化珪素層20の上に第2の注入マスク(図示せず)を形成した後、P型の不純物イオン(Alイオン)の注入を行うことにより、第2の不純物イオン注入層24’を形成する。同様に、炭化珪素層20の上に第3の注入マスク(図示せず)を形成した後、N型の不純物イオン(Nイオン)の注入を行うことにより、第3の不純物イオン注入層26’を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 9A, a second impurity ion implantation layer 24 ′ defining a P-type contact region and an N-type source region are defined inside the first impurity ion implantation layer 23 ′. A third impurity ion implantation layer (thickness: 0.5 μm to 2 μm, for example) 26 ′ is formed. Here, similarly to the method described with reference to FIG. 8C, after forming a second implantation mask (not shown) on the silicon carbide layer 20, P-type impurity ions (Al ions) are formed. As a result, a second impurity ion implantation layer 24 'is formed. Similarly, after forming a third implantation mask (not shown) on the silicon carbide layer 20, N-type impurity ions (N ions) are implanted to form a third impurity ion implantation layer 26 ′. Form.

この後、図9(b)に示すように、第1、第2および第3の不純物イオン注入層23’、24’、26’に対して活性化アニールを行い、それぞれ、P型ウェル領域(キャリア濃度:1×1017cm-3)23、コンタクト領域(キャリア濃度:1×1019cm-3)24およびN型ソース領域26を形成する。本実施形態では、各P型ウェル領域23の表面、すなわちチャネルが形成される領域のうち少なくとも一部がファセット面91から構成されるように、ウェル領域23やソース領域26が配置されている。なお、後述するキャップ層を用いない場合には、高温の活性化アニール工程によって、炭化珪素層20の表面のうちファセット面以外の領域にバンチングステップが形成されるおそれがあるが、ファセット面91にはバンチングステップは形成されず、その平坦性が維持される。 Thereafter, as shown in FIG. 9B, activation annealing is performed on the first, second, and third impurity ion implantation layers 23 ′, 24 ′, and 26 ′, and P-type well regions ( A carrier concentration: 1 × 10 17 cm −3 ) 23, a contact region (carrier concentration: 1 × 10 19 cm −3 ) 24 and an N-type source region 26 are formed. In the present embodiment, the well region 23 and the source region 26 are arranged so that at least a part of the surface of each P-type well region 23, that is, a region where a channel is formed is constituted by the facet surface 91. When a cap layer described later is not used, a bunching step may be formed in a region other than the facet surface in the surface of the silicon carbide layer 20 by the high-temperature activation annealing process. No bunching step is formed, and its flatness is maintained.

最後に、図9(c)に示すように、ゲート絶縁膜28、ソース電極29、ドレイン電極30およびゲート電極31を形成する。これにより、炭化珪素半導体素子(MOSFET)100が得られる。   Finally, as shown in FIG. 9C, a gate insulating film 28, a source electrode 29, a drain electrode 30, and a gate electrode 31 are formed. Thereby, silicon carbide semiconductor element (MOSFET) 100 is obtained.

ゲート絶縁膜28は、炭化珪素基板21を1100℃の温度で熱酸化することによって、炭化珪素層20の上に形成する。なお、ゲート絶縁膜28は、ファセット面91の少なくとも一部と重なっている必要がある。ゲート絶縁膜28の厚さは例えば30nmである。   Gate insulating film 28 is formed on silicon carbide layer 20 by thermally oxidizing silicon carbide substrate 21 at a temperature of 1100 ° C. The gate insulating film 28 needs to overlap at least part of the facet surface 91. The thickness of the gate insulating film 28 is, for example, 30 nm.

ソース電極29およびドレイン電極30は例えば次のようにして形成できる。まず、電子ビーム(EB)蒸着装置を用いてコンタクト領域24と接するようにNi膜を堆積させる。また、炭化珪素基板21の裏面にもNi膜を堆積させる。続いて、加熱炉を用いて、これらのNi膜を1000℃の温度で加熱する。これにより、コンタクト領域24とオーミック接合されたソース電極29および、基板21の裏面にオーミック接合されたドレイン電極30がそれぞれ形成される。一方、ゲート電極31は、ゲート絶縁膜28の上にアルミニウムを蒸着することにより形成される。   The source electrode 29 and the drain electrode 30 can be formed as follows, for example. First, a Ni film is deposited so as to be in contact with the contact region 24 using an electron beam (EB) vapor deposition apparatus. A Ni film is also deposited on the back surface of the silicon carbide substrate 21. Subsequently, these Ni films are heated at a temperature of 1000 ° C. using a heating furnace. As a result, a source electrode 29 that is in ohmic contact with the contact region 24 and a drain electrode 30 that is in ohmic contact with the back surface of the substrate 21 are formed. On the other hand, the gate electrode 31 is formed by evaporating aluminum on the gate insulating film 28.

得られた炭化珪素半導体素子100は、ゲート電極31に印加する電圧により、ゲート電極31の下方に位置するP型ウェル領域23の浅い表面層がN型に反転し(反転チャネル)、その結果、ドレイン電極30からソース電極29に電流を流すことができる(オン状態)。   In the obtained silicon carbide semiconductor device 100, the shallow surface layer of the P-type well region 23 located below the gate electrode 31 is inverted to N-type by the voltage applied to the gate electrode 31 (inversion channel). A current can flow from the drain electrode 30 to the source electrode 29 (ON state).

なお、図8および図9では、隣接するウェル領域23の一部のみが示されているが、炭化珪素半導体素子100は、典型的には多数のウェル領域23が配列された構造を有している。   8 and 9, only a part of adjacent well region 23 is shown, silicon carbide semiconductor element 100 typically has a structure in which a large number of well regions 23 are arranged. Yes.

活性化アニールによるステップバンチングの形成を抑制する目的で、上記方法におけるイオン注入工程の前に、炭化珪素層20の表面にキャップ層を形成してもよい。キャップ層は、炭化珪素基板21を真空雰囲気中で加熱し、炭化珪素層20の表面をグラファイト化させることによって形成されたカーボン層であってもよいし、公知の堆積方法によって形成されたカーボン層であってもよい。キャップ層を形成した後、キャップ層を介して炭化珪素層20に不純物イオンの注入を行う。続いて、注入された不純物イオンを活性化させるためのアニール処理を行う。この後、キャップ層を炭化珪素層20の表面から除去する。キャップ層がカーボン層である場合は、カーボン層を熱酸化することによって除去することが好ましい。   In order to suppress the formation of step bunching by activation annealing, a cap layer may be formed on the surface of silicon carbide layer 20 before the ion implantation step in the above method. The cap layer may be a carbon layer formed by heating the silicon carbide substrate 21 in a vacuum atmosphere to graphitize the surface of the silicon carbide layer 20, or a carbon layer formed by a known deposition method. It may be. After forming the cap layer, impurity ions are implanted into the silicon carbide layer 20 through the cap layer. Subsequently, an annealing process for activating the implanted impurity ions is performed. Thereafter, the cap layer is removed from the surface of silicon carbide layer 20. When the cap layer is a carbon layer, it is preferable to remove the carbon layer by thermal oxidation.

キャップ層を用いて活性化アニールを行うと、炭化珪素層20の表面のうちファセット面91が形成された領域以外の領域にもバンチングステップが形成されず、ステップフロー成長によって形成された微小なステップが残存する。従って、バンチングステップによる素子特性の低下を抑制できる。なお、この場合には、ステップフロー成長の進行方向において、ファセット面91の幅は、上記微小なステップの幅よりも大きくなる。   When activation annealing is performed using the cap layer, a bunching step is not formed in a region other than the region where the facet surface 91 is formed in the surface of the silicon carbide layer 20, and a minute step formed by step flow growth is formed. Remains. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of element characteristics due to the bunching step. In this case, the width of the facet surface 91 is larger than the width of the minute step in the step flow growth direction.

本実施形態の炭化珪素半導体素子100は、ウェル領域23によって規定される多数のユニットセルから構成されている。図10は、炭化珪素半導体素子100の構成の一例を示す平面図である。ユニットセルの配列方法は特に限定しないが、図示するように、列毎(または行毎)に列方向(または行方向)に沿って1/2ピッチずらして配置されてもよい。   Silicon carbide semiconductor device 100 of the present embodiment is composed of a large number of unit cells defined by well region 23. FIG. 10 is a plan view showing an example of the configuration of silicon carbide semiconductor element 100. The arrangement method of the unit cells is not particularly limited. However, as shown in the drawing, the unit cells may be arranged with a ½ pitch shift in the column direction (or row direction) for each column (or for each row).

図10に示すように、炭化珪素半導体素子100では、1つの長方形のファセット面91に、複数のユニットセルにおけるチャネル部分が配置されている。従って、結晶性の高いファセット面91に上述した反転チャネルを形成できるので、チャネル移動度を従来よりも向上できる。なお、ファセット面91の平面形状や配置はこの例に限定されず、ゲート電極31の下方に位置するウェル領域23の表面の少なくとも一部がファセット面91から構成されていればよい。   As shown in FIG. 10, in silicon carbide semiconductor device 100, channel portions in a plurality of unit cells are arranged on one rectangular facet surface 91. Therefore, since the above-described inversion channel can be formed on the facet surface 91 having high crystallinity, the channel mobility can be improved as compared with the conventional case. The planar shape and arrangement of the facet surface 91 are not limited to this example, and at least a part of the surface of the well region 23 located below the gate electrode 31 only needs to be configured by the facet surface 91.

上記方法によると、簡便なプロセスで、炭化珪素層20の表面に良好なファセット面91を備えた高性能な炭化珪素半導体素子を形成できる。   According to the above method, a high performance silicon carbide semiconductor element having a good facet surface 91 on the surface of silicon carbide layer 20 can be formed by a simple process.

また、上記方法では、炭化珪素層20に対する活性化アニールを行う前に、炭化珪素層20の一部に追加のエピタキシャル成長を行うことにより、ファセット面91を形成している。そのため、活性化アニールによってステップバンチングを形成する特許文献1の方法と比べて、結晶欠陥の少ない良好なファセット面を形成でき、素子特性を向上できる。   In the above method, facet surface 91 is formed by performing additional epitaxial growth on a part of silicon carbide layer 20 before activation annealing is performed on silicon carbide layer 20. Therefore, compared with the method of Patent Document 1 in which step bunching is formed by activation annealing, a good facet surface with few crystal defects can be formed, and device characteristics can be improved.

さらに、上記方法では、炭化珪素エピタキシャル層22にマスク層25を設けて、炭化珪素エピタキシャル層22のうちマスク層25で覆われていない部分に対して、追加のエピタキシャル成長を行っている。そのため、ファセット面のサイズや位置を容易に制御することができる。また、特許文献1の方法のように、ファセット面を形成する位置を制御するために炭化珪素エピタキシャル層に比較的大きな段差を設ける必要がないため、そのような段差がその後の製造プロセスや素子の信頼性に与える影響を防止できる。   Further, in the above method, mask layer 25 is provided on silicon carbide epitaxial layer 22, and additional epitaxial growth is performed on a portion of silicon carbide epitaxial layer 22 that is not covered with mask layer 25. Therefore, the size and position of the facet surface can be easily controlled. Further, unlike the method of Patent Document 1, it is not necessary to provide a relatively large step in the silicon carbide epitaxial layer in order to control the position where the facet surface is formed. The influence on reliability can be prevented.

次に、炭化珪素半導体素子100におけるファセット面91の表面粗さを調べたので、その測定結果を説明する。   Next, since the surface roughness of facet surface 91 in silicon carbide semiconductor element 100 was examined, the measurement result will be described.

まず、図8(b)に示すエピタキシャル薄膜92の表面モフォロジーを、実施の形態1で説明した方法と同様の方法で測定した。その結果、ファセット面91の表面粗さRaは0.1nm以下であることを確認した。   First, the surface morphology of the epitaxial thin film 92 shown in FIG. 8B was measured by the same method as described in the first embodiment. As a result, it was confirmed that the surface roughness Ra of the facet surface 91 was 0.1 nm or less.

また、比較のために、炭化珪素層表面にマスク層を形成しないこと以外は、図8および図9を参照しながら上述した方法と同様の方法で、比較例2の炭化珪素半導体素子(MOSFET)を作製した。比較例2の炭化珪素半導体素子を作製する際に、炭化珪素層上にさらに形成したエピタキシャル薄膜の表面モフォロジーを調べると、その表面粗さRaは約10nmであった。   For comparison, a silicon carbide semiconductor element (MOSFET) of Comparative Example 2 is manufactured in the same manner as described above with reference to FIGS. 8 and 9 except that no mask layer is formed on the surface of the silicon carbide layer. Was made. When the surface morphology of the epitaxial thin film further formed on the silicon carbide layer was examined when producing the silicon carbide semiconductor device of Comparative Example 2, the surface roughness Ra was about 10 nm.

表面モフォロジーの測定結果より、炭化珪素半導体素子100では、表面粗さRaが2桁以上低減された極めて平坦なファセット面91が形成されていることがわかった。   From the measurement result of the surface morphology, it was found that in the silicon carbide semiconductor element 100, an extremely flat facet surface 91 having a surface roughness Ra reduced by two orders of magnitude or more was formed.

次いで、本実施形態の炭化珪素半導体素子100および比較例2の炭化珪素半導体素子の電流電圧特性を測定したので、その結果を説明する。   Next, the current-voltage characteristics of the silicon carbide semiconductor device 100 of the present embodiment and the silicon carbide semiconductor device of Comparative Example 2 were measured, and the results will be described.

炭化珪素半導体素子100および比較例2の炭化珪素半導体素子のドレイン電流の値をそれぞれ測定すると、炭化珪素半導体素子100のドレイン電流は、比較例2の炭化珪素半導体素子のドレイン電流よりも5倍以上大きいことがわかった。これは、以下の理由によるものと考えられる。   When the drain current values of silicon carbide semiconductor device 100 and silicon carbide semiconductor device of Comparative Example 2 are measured, the drain current of silicon carbide semiconductor device 100 is at least five times the drain current of the silicon carbide semiconductor device of Comparative Example 2. I found it big. This is considered to be due to the following reasons.

比較例2の炭化珪素半導体素子では、炭化珪素層表面の表面粗さが大きいため、チャネルが形成される炭化珪素層表面近傍におけるキャリアの移動度が低く、ドレイン電流が流れにくい。これに対し、炭化珪素半導体素子100では、ステップがなく、かつ、表面粗さの低減された(0.1nm以下)ファセット面91にチャネルが形成されるので、キャリアの移動度の低下を抑制できる。従って、より高い電流密度のドレイン電流をチャネルに流すことが可能になる。   In the silicon carbide semiconductor element of Comparative Example 2, since the surface roughness of the silicon carbide layer surface is large, the carrier mobility in the vicinity of the surface of the silicon carbide layer where the channel is formed is low, and the drain current hardly flows. On the other hand, in silicon carbide semiconductor device 100, there is no step and a channel is formed on facet surface 91 with a reduced surface roughness (0.1 nm or less), so that a decrease in carrier mobility can be suppressed. . Therefore, a drain current having a higher current density can be passed through the channel.

続いて、炭化珪素半導体素子100および比較例2の炭化珪素半導体素子のしきい値電圧を測定すると、比較例2の炭化珪素半導体素子のしきい値は2〜10Vの範囲でばらついているが、炭化珪素素子100のしきい値は3〜3.5Vと安定していることがわかった。これは、以下の理由によるものと考えられる。   Subsequently, when the threshold voltage of the silicon carbide semiconductor element 100 and the silicon carbide semiconductor element of Comparative Example 2 is measured, the threshold value of the silicon carbide semiconductor element of Comparative Example 2 varies in the range of 2 to 10 V. It was found that the threshold value of silicon carbide element 100 was stable at 3 to 3.5V. This is considered to be due to the following reasons.

比較例2の炭化珪素半導体素子では、MOS界面で表面が荒れているために、しきい値電圧がばらつく。これに対し、炭化珪素半導体素子100では、(0001)面のファセット面から構成されたMOS界面を有するために、均一な厚さを有するチャネルが形成され、安定したしきい値が得られる。   In the silicon carbide semiconductor device of Comparative Example 2, the threshold voltage varies because the surface is rough at the MOS interface. On the other hand, silicon carbide semiconductor element 100 has a MOS interface composed of a (0001) facet surface, so that a channel having a uniform thickness is formed, and a stable threshold value is obtained.

以上の測定結果から明らかなように、段差を有するマスク層25を炭化珪素エピタキシャル層22の上に形成した後、さらにエピタキシャル成長させることにより、平坦な(表面粗さRa:0.1nm以下)ファセット面を実現できる。また、得られたファセット面を利用することにより、炭化珪素MOSFETの電気的特性や信頼性を向上できる。   As is apparent from the above measurement results, a flat facet (surface roughness Ra: 0.1 nm or less) is formed by further epitaxially growing the mask layer 25 having a step on the silicon carbide epitaxial layer 22. Can be realized. Moreover, the electrical characteristics and reliability of silicon carbide MOSFET can be improved by utilizing the obtained facet surface.

本実施形態では反転型のMOSFETについて説明したが、蓄積型のMOSFETに本発明を適用しても同様の効果が得られる。また、MOSFETに限らず、MESFETや基板表面でショットキー障壁を有するショットキーダイオードなどの炭化珪素素子にも本発明を適用でき、本実施形態で説明した効果と同様の効果が得られる。   Although the inversion type MOSFET has been described in the present embodiment, the same effect can be obtained even if the present invention is applied to a storage type MOSFET. Further, the present invention can be applied not only to MOSFETs but also to silicon carbide elements such as MESFETs and Schottky diodes having a Schottky barrier on the substrate surface, and the same effects as those described in the present embodiment can be obtained.

本発明は、製造プロセスを複雑にすることなく、電気的特性に優れた信頼性の高い炭化珪素素子を提供でき、MOSFET、MESFET、ショットキーダイオードなどを含む種々の炭化珪素素子に広く適用できる。本発明の炭化珪素素子は、家電製品や自動車、電力輸送・変換装置、産業用機器などの各種電力・電気機器に使用可能な低損失パワーデバイスに用いられ得る。   The present invention can provide a highly reliable silicon carbide element having excellent electrical characteristics without complicating the manufacturing process, and can be widely applied to various silicon carbide elements including MOSFET, MESFET, Schottky diode and the like. The silicon carbide element of the present invention can be used in low-loss power devices that can be used in various electric power / electric equipment such as home appliances, automobiles, electric power transportation / conversion devices, and industrial equipment.

(a)〜(d)は、本発明による好ましい実施形態における炭化珪素層の形成方法を説明するための工程断面図である。(A)-(d) is process sectional drawing for demonstrating the formation method of the silicon carbide layer in preferable embodiment by this invention. 炭化珪素エピタキシャル層表面に形成されるステップの模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view of the step formed in the silicon carbide epitaxial layer surface. 本発明による実施形態で使用する加熱炉の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the heating furnace used by embodiment by this invention. (a)〜(c)は、本発明による第1の実施形態における炭化珪素層の形成方法を説明するための工程断面図である。(A)-(c) is process sectional drawing for demonstrating the formation method of the silicon carbide layer in 1st Embodiment by this invention. (a)および(b)は、本発明による第1の実施形態における炭化珪素層の形成方法を説明するための斜視図であり、それぞれ、図4(b)および(c)に対応している。(A) And (b) is a perspective view for demonstrating the formation method of the silicon carbide layer in 1st Embodiment by this invention, and respond | corresponds to FIG.4 (b) and (c), respectively. . (a)〜(c)は、本発明による第2の実施形態における炭化珪素層の形成方法を説明するための工程断面図である。(A)-(c) is process sectional drawing for demonstrating the formation method of the silicon carbide layer in 2nd Embodiment by this invention. ファセット面の幅とエピタキシャル薄膜の厚さとの関係を説明するための模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view for demonstrating the relationship between the width | variety of a facet surface, and the thickness of an epitaxial thin film. (a)〜(c)は、本発明による第3の実施形態の炭化珪素半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。(A)-(c) is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor element of 3rd Embodiment by this invention. (a)〜(c)は、本発明による第3の実施形態の炭化珪素半導体素子の製造方法を説明するための工程断面図である。(A)-(c) is process sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor element of 3rd Embodiment by this invention. 本発明による第3の実施形態の炭化珪素半導体素子におけるファセット面を示す平面図である。It is a top view which shows the facet surface in the silicon carbide semiconductor element of 3rd Embodiment by this invention. エピタキシャル成長により炭化珪素層を形成する一般的な方法を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the general method of forming a silicon carbide layer by epitaxial growth. 従来のMOSFETの構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure of the conventional MOSFET.

符号の説明Explanation of symbols

1、21、40 炭化珪素基板
2、22 炭化珪素エピタキシャル層
10、20 炭化珪素層
4、43 炭化珪素エピタキシャル層表面に形成されるステップ
5、15、25 マスク層
8、12、92 エピタキシャル薄膜
9、11、91 ファセット面
33 注入マスク
32 ドリフト領域
23、24、26 不純物イオン注入層
23 ウェル領域
24 コンタクト領域
26 ソース領域
28 ゲート絶縁膜
29 ソース電極
30 ドレイン電極
31 ゲート電極
42 ステップフロー
100 炭化珪素半導体素子
150 反応炉(チャンバー)
151 試料
152 サセプタ
153 サセプタ支持軸
154 コイル
155 アルゴンガス
156 炭化珪素の原料ガス
157 酸素ガス
158 ガス供給系
159 ガス排気系
160 排気ガス用配管
161 圧力調整バルブ
162 断熱材
1, 21, 40 Silicon carbide substrate 2, 22 Silicon carbide epitaxial layer 10, 20 Silicon carbide layer 4, 43 Steps 5, 15, 25 formed on the surface of the silicon carbide epitaxial layer 5, 15, 25 Mask layer 8, 12, 92 Epitaxial thin film 9, DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 91 Facet surface 33 Implant mask 32 Drift region 23, 24, 26 Impurity ion implantation layer 23 Well region 24 Contact region 26 Source region 28 Gate insulating film 29 Source electrode 30 Drain electrode 31 Gate electrode 42 Step flow 100 Silicon carbide semiconductor element 150 Reactor (chamber)
151 Sample 152 Susceptor 153 Susceptor support shaft 154 Coil 155 Argon gas 156 Silicon carbide source gas 157 Oxygen gas 158 Gas supply system 159 Gas exhaust system 160 Exhaust gas piping 161 Pressure adjustment valve 162 Heat insulating material

Claims (22)

オフ角を有する炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の上に形成された炭化珪素層と
を備え、
前記炭化珪素層の表面は、単一の結晶面から構成されるファセット面を有し、
前記ファセット面は、前記炭化珪素基板の表面における包絡面に対して傾斜しており、
前記炭化珪素層は、前記ファセット面が形成された第1領域と、前記ファセット面における最も低い部分に隣接する第2領域とを含み、
前記第1領域における最も高い部分は、前記第2領域の表面よりも高く、
前記炭化珪素層の表面には、前記ファセット面の端部の少なくとも一部に沿って、前記ファセット面のうち最も低い部分よりも窪んだ底部を有する段差が設けられていない炭化珪素半導体素子。
A silicon carbide substrate having an off angle;
A silicon carbide layer formed on the silicon carbide substrate,
The surface of the silicon carbide layer has a facet plane composed of a single crystal plane,
The facet surface is inclined with respect to an envelope surface on the surface of the silicon carbide substrate,
The silicon carbide layer includes a first region in which the facet surface is formed, and a second region adjacent to the lowest portion of the facet surface,
The highest portion of the first region is higher than the surface of the second region;
A silicon carbide semiconductor element in which a step having a bottom portion that is recessed from the lowest portion of the facet surface is not provided on a surface of the silicon carbide layer along at least a part of an end portion of the facet surface.
前記ファセット面における最も高い部分と、前記第2領域における最も低い部分とのレベル差は1μm以下である請求項1に記載の炭化珪素半導体素子。   2. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein a level difference between a highest portion in the facet surface and a lowest portion in the second region is 1 μm or less. 前記炭化珪素層のファセット面は、前記炭化珪素基板の法線方向から見ると、長方形である請求項1または2に記載の炭化珪素半導体素子。   3. The silicon carbide semiconductor element according to claim 1, wherein a facet surface of the silicon carbide layer is rectangular when viewed from a normal direction of the silicon carbide substrate. 前記ファセット面を複数個有しており、前記複数個のファセット面における一部の辺は互いに平行である請求項1から3のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子。   4. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, comprising a plurality of facet surfaces, wherein some sides of the plurality of facet surfaces are parallel to each other. 前記ファセット面は(0001)面から構成されている請求項1から4のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子。   The silicon carbide semiconductor element according to any one of claims 1 to 4, wherein the facet surface is formed of a (0001) plane. 前記第2領域の表面は複数の微小なステップを有しており、前記微小なステップの稜線に垂直な断面において、前記ファセット面の幅は前記微小なステップの幅よりも大きい請求項1から5のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子。   The surface of the second region has a plurality of minute steps, and the width of the facet surface is larger than the width of the minute steps in a cross section perpendicular to the ridgeline of the minute steps. A silicon carbide semiconductor device according to any one of the above. 前記ファセット面の少なくとも一部を覆う酸化膜と、
前記酸化膜の上に設けられた電極と
をさらに備えた請求項1から6のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子。
An oxide film covering at least part of the facet surface;
The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, further comprising an electrode provided on the oxide film.
前記第1領域にチャネルが形成されたトランジスタ構造を有する請求項1から7のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子。   The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, having a transistor structure in which a channel is formed in the first region. 前記炭化珪素層の上に、前記ファセット面の少なくとも一部と接触するように設けられた電極をさらに備え、前記炭化珪素層および前記電極の界面の少なくとも一部はショットキー障壁を形成している請求項1から8のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子。   An electrode is further provided on the silicon carbide layer so as to be in contact with at least a part of the facet surface, and at least a part of the interface between the silicon carbide layer and the electrode forms a Schottky barrier. The silicon carbide semiconductor element according to claim 1. (A)オフ角を有し、かつ、表面に第1の炭化珪素層が形成された炭化珪素基板を用意する工程と、
(B)前記第1の炭化珪素層の上にマスク層を形成する工程と、
(C)前記第1の炭化珪素層のうちマスク層で覆われていない部分に、第2の炭化珪素層をエピタキシャル成長させる工程と
を包含し、
前記第2の炭化珪素層の表面は、単一の結晶面から構成されるファセット面を有する炭化珪素半導体素子の製造方法。
(A) preparing a silicon carbide substrate having an off angle and having a first silicon carbide layer formed on the surface;
(B) forming a mask layer on the first silicon carbide layer;
(C) including a step of epitaxially growing a second silicon carbide layer on a portion of the first silicon carbide layer that is not covered with a mask layer,
The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor element, wherein the surface of the second silicon carbide layer has a facet plane constituted by a single crystal plane.
前記マスク層の端面は、前記炭化珪素基板の表面の包絡面における前記第2の炭化珪素層におけるステップフロー成長の進行方向に垂直な方向に沿って伸びる部分を有する請求項10に記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   11. The silicon carbide according to claim 10, wherein an end surface of the mask layer has a portion extending along a direction perpendicular to a progress direction of step flow growth in the second silicon carbide layer in an envelope surface of the surface of the silicon carbide substrate. A method for manufacturing a semiconductor device. (D)前記第1および第2の炭化珪素層の少なくとも一部に不純物イオンを注入する工程と、
(E)前記不純物イオンが注入された第1および第2の炭化珪素層に対して活性化アニールを行う工程と
をさらに包含し、
前記工程(D)および(E)は、前記工程(C)よりも後に行われる請求項10または11に記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。
(D) implanting impurity ions into at least a part of the first and second silicon carbide layers;
(E) further including a step of performing activation annealing on the first and second silicon carbide layers implanted with the impurity ions,
The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element according to claim 10 or 11, wherein the steps (D) and (E) are performed after the step (C).
前記工程(E)よりも前に、前記第1および第2の炭化珪素層の表面に炭素からなるキャップ層を設ける工程を含み、前記工程(E)の後に、前記キャップ層を除去する工程を含む請求項12に記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   Including a step of providing a cap layer made of carbon on the surfaces of the first and second silicon carbide layers before the step (E), and a step of removing the cap layer after the step (E). The manufacturing method of the silicon carbide semiconductor element of Claim 12 containing. 前記マスク層は、前記炭化珪素基板の法線方向から見て長方形である請求項10から13のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element according to claim 10, wherein the mask layer is rectangular when viewed from a normal direction of the silicon carbide substrate. 前記炭化珪素基板の法線方向から見て、前記マスク層の少なくとも一辺は、前記第2の炭化珪素層におけるステップフロー成長の進行方向に対して垂直である請求項10から14のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   The at least one side of the mask layer is perpendicular to the direction of progress of step flow growth in the second silicon carbide layer when viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate. The manufacturing method of silicon carbide semiconductor element of this. 前記工程(B)は、前記第1の炭化珪素層の上に複数の島状のマスク層を形成する工程であり、
前記炭化珪素基板の法線方向から見て、前記複数のマスク層のそれぞれにおける少なくとも一辺は互いに平行である請求項10から15のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。
The step (B) is a step of forming a plurality of island-shaped mask layers on the first silicon carbide layer,
16. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 10, wherein at least one side of each of the plurality of mask layers is parallel to each other when viewed from a normal direction of the silicon carbide substrate.
前記工程(B)は、前記第1の炭化珪素層の上に複数の島状のマスク層を形成する工程であり、
前記炭化珪素基板の法線方向から見て、前記複数のマスク層のそれぞれにおける少なくとも一辺は前記第2の炭化珪素層におけるステップフロー成長の進行方向に対して平行であり、前記ステップフロー成長の進行方向に対して平行な少なくとも一辺の長さは、隣接するマスク層の間隔よりも小さい請求項10から16のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。
The step (B) is a step of forming a plurality of island-shaped mask layers on the first silicon carbide layer,
When viewed from the normal direction of the silicon carbide substrate, at least one side of each of the plurality of mask layers is parallel to the progress direction of the step flow growth in the second silicon carbide layer, and the progress of the step flow growth The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element according to any one of claims 10 to 16, wherein a length of at least one side parallel to the direction is smaller than an interval between adjacent mask layers.
前記マスク層の厚さは、前記第2の炭化珪素層の厚さよりも大きい請求項10から17のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   18. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element according to claim 10, wherein a thickness of the mask layer is larger than a thickness of the second silicon carbide layer. 前記マスク層の厚さは10nm以上1μm以下である請求項10から18のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element according to claim 10, wherein a thickness of the mask layer is not less than 10 nm and not more than 1 μm. 前記マスク層は炭素を含む請求項10から19のいずれかに記載の炭化珪素半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element according to claim 10, wherein the mask layer contains carbon. (A)オフ角を有する炭化珪素基板を用意する工程と、
(B)前記炭化珪素基板の上にマスク層を形成する工程と、
(C)前記炭化珪素基板のうちマスク層で覆われていない部分に、炭化珪素層をエピタキシャル成長させる工程と
を包含し、
前記炭化珪素層は単一の結晶面から構成されるファセット面を有する炭化珪素半導体素子の製造方法。
(A) preparing a silicon carbide substrate having an off angle;
(B) forming a mask layer on the silicon carbide substrate;
(C) including a step of epitaxially growing a silicon carbide layer on a portion of the silicon carbide substrate that is not covered with a mask layer,
The silicon carbide layer is a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor element having a facet surface composed of a single crystal plane.
オフ角を有する炭化珪素基板と、
前記炭化珪素基板の表面の一部に形成された炭化珪素層と
を備え、
前記炭化珪素層の表面は、単一の結晶面から構成されるファセット面を有する炭化珪素半導体素子。
A silicon carbide substrate having an off angle;
A silicon carbide layer formed on a part of the surface of the silicon carbide substrate,
The silicon carbide semiconductor element which has the facet surface comprised from the surface of the said silicon carbide layer from a single crystal plane.
JP2006288703A 2006-10-24 2006-10-24 Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method Pending JP2008108824A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006288703A JP2008108824A (en) 2006-10-24 2006-10-24 Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006288703A JP2008108824A (en) 2006-10-24 2006-10-24 Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008108824A true JP2008108824A (en) 2008-05-08

Family

ID=39441944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006288703A Pending JP2008108824A (en) 2006-10-24 2006-10-24 Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008108824A (en)

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009187966A (en) * 2008-02-01 2009-08-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2010254521A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Nippon Steel Corp Method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate and silicon carbide single crystal substrate
JP2010254520A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Nippon Steel Corp Silicon carbide single crystal substrate and method for manufacturing the same
WO2014021365A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 独立行政法人産業技術総合研究所 Semiconductor structure, semiconductor device, and method for producing semiconductor structure
JP2016136618A (en) * 2014-12-22 2016-07-28 インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag Semiconductor element with stripe-shaped trench gate structure, transistor mesa and diode mesa
JP2016163047A (en) * 2015-03-03 2016-09-05 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG Semiconductor device including trench gate structure in semiconductor body having hexagonal lattice
CN107109695A (en) * 2015-01-21 2017-08-29 住友电气工业株式会社 The manufacture method of silicon carbide substrate and silicon carbide substrate
US10586845B1 (en) 2018-11-16 2020-03-10 Infineon Technologies Ag SiC trench transistor device and methods of manufacturing thereof
US10700192B2 (en) 2014-12-03 2020-06-30 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a source electrode contact trench
US10903322B2 (en) 2018-11-16 2021-01-26 Infineon Technologies Ag SiC power semiconductor device with integrated body diode
US10950696B2 (en) 2018-02-22 2021-03-16 Infineon Technologies Ag Silicon carbide semiconductor component
WO2021067459A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 Corning Incorporated Fabrication of flow reactor modules and modules produced
US10985248B2 (en) 2018-11-16 2021-04-20 Infineon Technologies Ag SiC power semiconductor device with integrated Schottky junction
US11011606B2 (en) 2018-10-08 2021-05-18 Infineon Technologies Ag Semiconductor component having a SiC semiconductor body and method for producing a semiconductor component
CN113227465A (en) * 2018-11-05 2021-08-06 学校法人关西学院 SiC semiconductor substrate, and method and apparatus for manufacturing same
US11101343B2 (en) 2018-05-07 2021-08-24 Infineon Technologies Ag Silicon carbide field-effect transistor including shielding areas
WO2022204019A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Corning Incorporated Fabrication of fluid devices and fluid devices produced
US12020928B2 (en) 2018-11-05 2024-06-25 Kwansei Gakuin Educational Foundation SiC semiconductor substrate, method for manufacturing same, and device for manufacturing same

Cited By (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009187966A (en) * 2008-02-01 2009-08-20 Sumitomo Electric Ind Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2010254521A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Nippon Steel Corp Method for manufacturing silicon carbide single crystal substrate and silicon carbide single crystal substrate
JP2010254520A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Nippon Steel Corp Silicon carbide single crystal substrate and method for manufacturing the same
WO2014021365A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 独立行政法人産業技術総合研究所 Semiconductor structure, semiconductor device, and method for producing semiconductor structure
US9496345B2 (en) 2012-07-31 2016-11-15 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Semiconductor structure, semiconductor device, and method for producing semiconductor structure
US10700192B2 (en) 2014-12-03 2020-06-30 Infineon Technologies Ag Semiconductor device having a source electrode contact trench
US10304953B2 (en) 2014-12-22 2019-05-28 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with stripe-shaped trench gate structures, transistor mesas and diode mesas
JP2016136618A (en) * 2014-12-22 2016-07-28 インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag Semiconductor element with stripe-shaped trench gate structure, transistor mesa and diode mesa
US10714609B2 (en) 2014-12-22 2020-07-14 Infineon Technologies Ag Semiconductor device with stripe-shaped trench gate structures, transistor mesas and diode mesas
CN107109695A (en) * 2015-01-21 2017-08-29 住友电气工业株式会社 The manufacture method of silicon carbide substrate and silicon carbide substrate
JP2016163047A (en) * 2015-03-03 2016-09-05 インフィネオン テクノロジーズ アクチエンゲゼルシャフトInfineon Technologies AG Semiconductor device including trench gate structure in semiconductor body having hexagonal lattice
US10361192B2 (en) 2015-03-03 2019-07-23 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices with trench gate structures in a semiconductor body with hexagonal crystal lattice
US9997515B2 (en) 2015-03-03 2018-06-12 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices with trench gate structures in a semiconductor body with hexagonal crystal lattice
US9741712B2 (en) 2015-03-03 2017-08-22 Infineon Technologies Ag Semiconductor devices with trench gate structures in a semiconductor body with hexagonal crystal lattice
US10950696B2 (en) 2018-02-22 2021-03-16 Infineon Technologies Ag Silicon carbide semiconductor component
US11742391B2 (en) 2018-02-22 2023-08-29 Infineon Technologies Ag Semiconductor component having a diode structure in a SiC semiconductor body
US11101343B2 (en) 2018-05-07 2021-08-24 Infineon Technologies Ag Silicon carbide field-effect transistor including shielding areas
US11626477B2 (en) 2018-05-07 2023-04-11 Infineon Technologies Ag Silicon carbide field-effect transistor including shielding areas
US11600701B2 (en) 2018-10-08 2023-03-07 Infineon Technologies Ag Semiconductor component having a SiC semiconductor body
US11011606B2 (en) 2018-10-08 2021-05-18 Infineon Technologies Ag Semiconductor component having a SiC semiconductor body and method for producing a semiconductor component
US12020928B2 (en) 2018-11-05 2024-06-25 Kwansei Gakuin Educational Foundation SiC semiconductor substrate, method for manufacturing same, and device for manufacturing same
CN113227465B (en) * 2018-11-05 2024-03-29 学校法人关西学院 SiC semiconductor substrate, and method and apparatus for manufacturing the same
CN113227465A (en) * 2018-11-05 2021-08-06 学校法人关西学院 SiC semiconductor substrate, and method and apparatus for manufacturing same
US10903322B2 (en) 2018-11-16 2021-01-26 Infineon Technologies Ag SiC power semiconductor device with integrated body diode
US11462611B2 (en) 2018-11-16 2022-10-04 Infineon Technologies Ag SiC device with channel regions extending along at least one of the (1-100) plane and the (-1100) plane and methods of manufacturing thereof
US10985248B2 (en) 2018-11-16 2021-04-20 Infineon Technologies Ag SiC power semiconductor device with integrated Schottky junction
US10896952B2 (en) 2018-11-16 2021-01-19 Infineon Technologies Ag SiC device and methods of manufacturing thereof
US10586845B1 (en) 2018-11-16 2020-03-10 Infineon Technologies Ag SiC trench transistor device and methods of manufacturing thereof
CN114728854A (en) * 2019-09-30 2022-07-08 康宁股份有限公司 Manufacture of flow reactor modules and modules produced thereby
WO2021067455A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 Corning Incorporated Fabrication of flow reactor modules and modules produced
WO2021067459A1 (en) * 2019-09-30 2021-04-08 Corning Incorporated Fabrication of flow reactor modules and modules produced
WO2022204019A1 (en) * 2021-03-26 2022-09-29 Corning Incorporated Fabrication of fluid devices and fluid devices produced

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2008108824A (en) Silicon-carbide semiconductor element and its manufacturing method
JP6706767B2 (en) Semiconductor device
US8203150B2 (en) Silicon carbide semiconductor substrate and method of manufacturing the same
CN101542739B (en) Silicon carbide semiconductor device and process for producing the same
JPWO2008056698A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5649152B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3784393B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2005303010A (en) Silicon carbide element and its manufacturing method
JP4857697B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
US9627487B2 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device and silicon carbide semiconductor device
JP2008205296A (en) Silicon carbide semiconductor element and its manufacturing method
US20130065384A1 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
US10192967B2 (en) Silicon carbide semiconductor with trench gate
JP6500628B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2006120897A (en) Silicon carbide element and its manufacturing method
JP3944575B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
US20140042460A1 (en) Silicon carbide semiconductor device
US9679986B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
JP4857698B2 (en) Silicon carbide semiconductor device
JP2011023502A (en) Silicon carbide semiconductor device, method of manufacturing the same, and method of manufacturing silicon carbide epitaxial substrate
JP2008288482A (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2009200335A (en) Substrate, substrate with epitaxial layer, and semiconductor device
JP5194437B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device