特許 6866809 炭化珪素半導体ウエハおよび炭化珪素半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6866809

(24)【登録日】2021年4月12日

(45)【発行日】2021年4月28日

(54)【発明の名称】炭化珪素半導体ウエハおよび炭化珪素半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20210419BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 21/28 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 29/417 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 29/41 20060101ALI20210419BHJP

   H01L 21/66 20060101ALI20210419BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/78 652L

   H01L29/78 653A

   H01L29/78 652T

   H01L29/78 658F

   H01L29/78 658L

   H01L21/28 301B

   H01L29/50 M

   H01L29/44 S

   H01L21/66 L

【請求項の数】12

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2017-174038(P2017-174038)

(22)【出願日】2017年9月11日

(65)【公開番号】特開2019-50299(P2019-50299A)

(43)【公開日】2019年3月28日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】田中 聡

【審査官】 恩田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１８２２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１６５１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１３９９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４０８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−２０７７３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

Ｈ０１Ｌ ２１／２８

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２１／６６

Ｈ０１Ｌ ２９／１２

Ｈ０１Ｌ ２９／４１

Ｈ０１Ｌ ２９／４１７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１主面と、前記第１主面と反対側にある第２主面とを有する炭化珪素基板と、
前記第１主面に設けられた第１電極および絶縁膜と、
前記第２主面に設けられた第２電極とを備え、
前記第２主面には、溝が設けられており、
前記第２主面は、前記溝によって分離された第１領域および第２領域を含み、
前記溝は、前記第１領域に連なる第１側面と、前記第２領域に連なる第２側面と、前記第１側面および前記第２側面の各々に連なる底面とにより規定されており、
前記第２電極は、前記第１領域に接する第１部分と、前記第２領域に接する第２部分と、前記底面に接する第３部分とを含み、
前記第３部分は、前記第１部分および前記第２部分の各々から分離されており、
前記第１側面と、前記第２側面と、前記底面とは、平面形状を有しており、
前記第１側面と前記底面とがなす第１角度と、前記第２側面と前記底面とがなす第２角度とは、４５°以上６５°以下である、炭化珪素半導体ウエハ。

【請求項2】

前記第１領域に垂直な方向から見て、前記第２電極の全体の面積は、前記第２主面の全体の面積の９０％以上である、請求項１に記載の炭化珪素半導体ウエハ。

【請求項3】

前記第１領域および前記第２領域は、（０００１）面または（０００１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面である、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素半導体ウエハ。

【請求項4】

前記第１主面は、（０００−１）面または（０００−１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面である、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体ウエハ。

【請求項5】

前記第１領域に垂直な方向から見て、前記溝は、六角形状である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体ウエハ。

【請求項6】

前記第１領域に垂直な方向から見て、前記溝は、格子状である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体ウエハ。

【請求項7】

第１主面と、前記第１主面と反対側にある第２主面とを有する炭化珪素基板と、
前記第１主面に設けられた第１電極および絶縁膜と、
前記第２主面に設けられた第２電極とを備え、
前記第２主面には、溝が設けられており、
前記第２主面は、前記溝によって分離された第１領域および第２領域を含み、
前記溝は、前記第１領域に連なる第１側面と、前記第２領域に連なる第２側面と、前記第１側面および前記第２側面の各々に連なる底面とにより規定されており、
前記第２電極は、前記第１領域に接する第１部分と、前記第２領域に接する第２部分と、前記底面に接する第３部分とを含み、
前記第３部分は、前記第１部分および前記第２部分の各々から分離されており、さらに、
前記第１部分と前記第２部分と前記第３部分とを電気的に接続する接合材を備え、
前記第１側面と、前記第２側面と、前記底面とは、平面形状を有しており、
前記第１側面と前記底面とがなす第１角度と、前記第２側面と前記底面とがなす第２角度とは、４５°以上６５°以下である、炭化珪素半導体装置。

【請求項8】

前記第１領域に垂直な方向から見て、前記第２電極の全体の面積は、前記第２主面の全体の面積の９０％以上である、請求項７に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項9】

前記第１領域および前記第２領域は、（０００１）面または（０００１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面である、請求項７または請求項８に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項10】

前記第１主面は、（０００−１）面または（０００−１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面である、請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項11】

前記第１領域に垂直な方向から見て、前記溝は、六角形状である、請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。

【請求項12】

前記第１領域に垂直な方向から見て、前記溝は、格子状である、請求項７〜請求項１０のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、炭化珪素半導体ウエハおよび炭化珪素半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１５−１８５７５１号公報（特許文献１）には、ゲートトレンチを有するＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５−１８５７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示の目的は、電極の接触抵抗の増大を抑制しつつ、電極の品質管理を行うことが可能な炭化珪素半導体ウエハおよび炭化珪素半導体装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示に係る炭化珪素半導体ウエハは、炭化珪素基板と、第１電極と、絶縁膜と、第２電極とを備えている。炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面と反対側にある第２主面とを有する。第１電極および絶縁膜は、第１主面に設けられている。第２電極は、第２主面に設けられている。第２主面には、溝が設けられている。第２主面は、溝によって分離された第１領域および第２領域を含む。溝は、第１領域に連なる第１側面と、第２領域に連なる第２側面と、第１側面および第２側面の各々に連なる底面とにより規定されている。第２電極は、第１領域に接する第１部分と、第２領域に接する第２部分と、底面に接する第３部分とを含む。第３部分は、第１部分および第２部分の各々から分離されている。

【0006】

本開示係る炭化珪素半導体装置は、炭化珪素基板と、第１電極と、絶縁膜と、第２電極と、接合材とを備えている。炭化珪素基板は、第１主面と、第１主面と反対側にある第２主面とを有する。第１電極および絶縁膜は、第１主面に設けられている。第２電極は、第２主面に設けられている。第２主面には、溝が設けられている。第２主面は、溝によって分離された第１領域および第２領域を含む。溝は、第１領域に連なる第１側面と、第２領域に連なる第２側面と、第１側面および第２側面の各々に連なる底面とにより規定されている。第２電極は、第１領域に接する第１部分と、第２領域に接する第２部分と、底面に接する第３部分とを含む。第３部分は、第１部分および第２部分の各々から分離されている。接合材は、第１部分と第２部分と第３部分とを電気的に接続する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、電極の接触抵抗の増大を抑制しつつ、電極の品質管理を行うことが可能な炭化珪素半導体ウエハおよび炭化珪素半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの構成を示す平面模式図である。

【図2】図１の領域ＩＩの拡大図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面模式図である。

【図4】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの第１変形例の構成を示す断面模式図である。

【図5】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの第２変形例の構成を示し、かつ図６のＶ−Ｖ線に沿った断面模式図である。

【図6】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの第２変形例の構成を示す平面模式図である。

【図7】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの製造方法の第１工程を示す断面模式図である。

【図8】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの製造方法の第２工程を示す断面模式図である。

【図9】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの製造方法の第３工程を示す断面模式図である。

【図10】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの製造方法の第４工程を示す断面模式図である。

【図11】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの製造方法の第５工程を示す断面模式図である。

【図12】下部電極の電気抵抗を測定する工程を示す断面模式図である。

【図13】第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の構成を示す断面模式図である。

【図14】第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置の変形例の構成を示す断面模式図である。

【図15】第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハの第３変形例の構成を示す平面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［本開示の実施形態の概要］
まず、本開示の実施形態の概要について説明する。本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。

【0010】

（１）本開示に係る炭化珪素半導体ウエハ１００は、炭化珪素基板１と、第１電極１７と、絶縁膜１５と、第２電極３０とを備えている。炭化珪素基板１は、第１主面１０と、第１主面１０と反対側にある第２主面２０とを有する。第１電極１７および絶縁膜１５は、第１主面１０に設けられている。第２電極３０は、第２主面２０に設けられている。第２主面２０には、溝２６が設けられている。第２主面２０は、溝２６によって分離された第１領域２１および第２領域２２を含む。溝２６は、第１領域２１に連なる第１側面２３と、第２領域２２に連なる第２側面２５と、第１側面２３および第２側面２５の各々に連なる底面２４とにより規定されている。第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、第２領域２２に接する第２部分３２と、底面２４に接する第３部分３３とを含む。第３部分３３は、第１部分３１および第２部分３２の各々から分離されている。

【0011】

上記（１）に係る炭化珪素半導体ウエハ１００においては、第１部分３１は、第２部分３２から分離されている。そのため、第１部分３１および第２部分３２の各々と炭化珪素基板１との接触抵抗を測定することができる。つまり、第１部分３１および第２部分３２の各々の品質管理を行うことができる。また上記（１）に係る炭化珪素半導体ウエハ１００においては、第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、底面２４に接する第３部分３３とを含んでいる。これにより、第２電極３０の一部がエッチングされることで第２電極３０がパターニングされる場合と比較して、第２電極３０と炭化珪素基板１との接触面積を広く確保することができる。そのため、第２電極３０の接触抵抗の増加を抑制することができる。

【0012】

（２）上記（１）に係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１側面２３と、第２側面２５と、底面２４とは、平面形状を有していてもよい。第１側面２３と底面２４とがなす第１角度θ１と、第２側面２５と底面２４とがなす第２角度θ２とは、９０°以下であってもよい。

【0013】

（３）上記（２）に係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１角度θ１および第２角度θ２は、４５°以上６５°以下であってもよい。これにより、溝２６の幅が第２主面２０に向かって狭くなる。そのため、溝２６の内部に接合材を設けた際、接合材が炭化珪素基板１から剥離することを抑制することができる。

【0014】

（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１領域２１に垂直な方向から見て、第２電極３０の全体の面積は、第２主面２０の全体の面積の９０％以上であってもよい。

【0015】

（５）上記（１）〜（４）のいずれかに係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１領域２１および第２領域２２は、（０００１）面または（０００１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面であってもよい。

【0016】

（６）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１主面１０は、（０００−１）面または（０００−１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面であってもよい。

【0017】

（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１領域２１に垂直な方向から見て、溝２６は、六角形状であってもよい。

【0018】

（８）上記（１）〜（６）のいずれかに係る炭化珪素半導体ウエハ１００において、第１領域２１に垂直な方向から見て、溝２６は、格子状であってもよい。

【0019】

（９）本開示に係る炭化珪素半導体装置２００は、炭化珪素基板１と、第１電極１７と、絶縁膜１５と、第２電極３０と、接合材７を備えている。炭化珪素基板１は、第１主面１０と、第１主面１０と反対側にある第２主面２０とを有する。第１電極１７および絶縁膜１５は、第１主面１０に設けられている。第２電極３０は、第２主面２０に設けられている。第２主面２０には、溝２６が設けられている。第２主面２０は、溝２６によって分離された第１領域２１および第２領域２２を含む。溝２６は、第１領域２１に連なる第１側面２３と、第２領域２２に連なる第２側面２５と、第１側面２３および第２側面２５の各々に連なる底面２４とにより規定されている。第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、第２領域２２に接する第２部分３２と、底面２４に接する第３部分３３とを含む。第３部分３３は、第１部分３１および第２部分３２の各々から分離されている。接合材７は、第１部分３１と第２部分３２と第３部分３３とを電気的に接続する。

【0020】

上記（９）に係る炭化珪素半導体装置２００においては、第１部分３１は、第２部分３２から分離されている。そのため、第１部分３１および第２部分３２の各々と炭化珪素基板１との接触抵抗を測定することができる。つまり、第１部分３１および第２部分３２の各々の品質管理を行うことができる。また上記（７）に係る炭化珪素半導体装置２００においては、第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、底面２４に接する第３部分３３とを含んでいる。これにより、第２電極３０の一部がエッチングされることで第２電極３０がパターニングされる場合と比較して、第２電極３０と炭化珪素基板１との接触面積を広く確保することができる。そのため、第２電極３０の接触抵抗の増加を抑制することができる。

【0021】

（１０）上記（９）に係る炭化珪素半導体装置２００において、第１側面２３と、第２側面２５と、底面２４とは、平面形状を有していてもよい。第１側面２３と底面２４とがなす第１角度θ１と、第２側面２５と底面２４とがなす第２角度θ２とは、９０°以下であってもよい。

【0022】

（１１）上記（１０）に係る炭化珪素半導体装置２００において、第１角度θ１および第２角度θ２は、４５°以上６５°以下であってもよい。これにより、溝２６の幅が第２主面２０に向かって狭くなる。そのため、接合材７が炭化珪素基板１から剥離することを抑制することができる。

【0023】

（１２）上記（９）〜（１１）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置２００において、第１領域２１に垂直な方向から見て、第２電極３０の全体の面積は、第２主面２０の全体の面積の９０％以上であってもよい。

【0024】

（１３）上記（９）〜（１２）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置２００において、第１領域２１および第２領域２２は、（０００１）面または（０００１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面であってもよい。

【0025】

（１４）上記（９）〜（１３）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置２００において、第１主面１０は、（０００−１）面または（０００−１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面であってもよい。

【0026】

（１５）上記（９）〜（１４）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置２００において、第１領域２１に垂直な方向から見て、溝２６は、六角形状であってもよい。

【0027】

（１６）上記（９）〜（１４）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置２００において、第１領域２１に垂直な方向から見て、溝２６は、格子状であってもよい。

【0028】

［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態の詳細について図面に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。

【0029】

（第１実施形態）
まず、本開示の第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の構成について説明する。

【0030】

図１、図２および図３に示されるように、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００は、炭化珪素基板１と、第１電極１７と、第２電極３０と、ゲート絶縁膜１５と、ゲート電極４７と、層間絶縁膜４５とを主に有している。炭化珪素基板１は、炭化珪素単結晶基板１１と、炭化珪素エピタキシャル層２とを含んでいる。炭化珪素エピタキシャル層２は、炭化珪素単結晶基板１１上に設けられている。炭化珪素基板１は、第１主面１０と、第２主面２０とを有している。第２主面２０は、第１主面１０の反対側にある。炭化珪素エピタキシャル層２は第１主面１０を構成する。炭化珪素単結晶基板１１は第２主面２０を構成する。

【0031】

第１主面１０は、たとえば（０００−１）面または（０００−１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面である。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。オフ角は、２°以上であってもよい。炭化珪素単結晶基板１１および炭化珪素エピタキシャル層２は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素である。炭化珪素単結晶基板１１は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含みｎ型の導電型を有する。

【0032】

第２電極３０は、第２主面２０に設けられている。第２電極３０は、たとえばドレイン電極である。第２電極３０は、ＳｉＣの導電型に応じて、ｎ型の場合たとえばニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）、ｐ型の場合たとえばチタンアルミ（ＴｉＡｌ）を含む材料により構成されている。第２電極３０は、ｎ型、ｐ型に関わらず、たとえばチタンアルミシリコン（ＴｉＡｌＳｉ）を含む材料により構成されていてもよい。ＳｉＣとの接触抵抗は、１０^−１Ωcm²台以下、望ましくは１０⁻³Ωcm²台以下、より望ましくは１０⁻⁵Ωcm²台以下である。接触抵抗は電流値に依存しないオーミック性接触が望ましい。ＳｉＣ−電極間の接触に問題があると電流値に依存して抵抗が増減するショットキー性接触となり、デバイス動作に悪影響を及ぼす場合がある。

【0033】

図３に示されるように、第２主面２０には、溝２６が設けられている。第２主面２０は、溝２６によって分離された第１領域２１および第２領域２２を含む。溝２６は、第１側面２３と、第２側面２５と、底面２４とにより規定されている。第１側面２３は、第１領域２１に連なる。第２側面２５は、第２領域２２に連なる。底面２４は、第１側面２３および第２側面２５の各々に連なる。底面２４は、第１領域２１および第２領域２２の各々よりも第１主面１０側に位置している。

【0034】

図３に示されるように、溝２６の開口部の幅１１１は、たとえば２μｍ以上１０μｍ以下である。溝の間隔は、たとえば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。溝の間隔は、等間隔であっても良いし、等間隔でなくても良い。第２電極３０は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３とを含む。第１部分３１は、第１領域２１に接する。第２部分３２は、第２領域２２に接する。第３部分３３は、底面２４に接する。第３部分３３は、第１部分３１および第２部分３２の各々から分離されている。

【0035】

第３部分３３は、底面２４と第１側面２３との第１境界２８から離間してもよい。同様に、第３部分３３は、底面２４と第２側面２５との第２境界２７から離間してもよい。第３部分３３は、底面２４の一部を覆っていてもよい。底面２４の一部は、第３部分３３から露出していてもよい。第１部分３１および第２部分３２は、それぞれ第１領域２１および第２領域２２において、炭化珪素単結晶基板１１と接している。同様に、第３部分３３は、底面２４において、炭化珪素単結晶基板１１と接している。

【0036】

図１および図２に示されるように、溝２６は、第２主面２０において、たとえば格子状に設けられている。第１領域２１に垂直な方向から見て、溝２６は、たとえば格子状である。別の観点から言えば、溝２６は、たとえば第１直線２０１に平行な直線に沿って延在し、かつ第２直線２０２に平行な直線に沿って延在している。第１直線２０１は、たとえば＜１１−２０＞方向に沿って延在する。第２直線２０２は、たとえば＜１−１００＞方向に沿って延在する。

【0037】

図１および図２に示されるように、第３部分３３は、たとえば格子状に設けられている。第３部分３３は、たとえば第１直線に沿って延在し、かつ第２直線に沿って延在する。図１に示されるように、第１領域２１に対して垂直な方向から見て（平面視において）、第３部分３３は、第１部分３１および第２部分３２の各々を取り囲んでいてもよい。第１部分３１および第２部分３２の各々は、互いに物理的に分離している。平面視において、第１部分３１および第２部分３２の各々の形状は、特に限定されないが、たとえば正方形である。平面視において、第１部分３１および第２部分３２の各々の長さ１１０は、たとえばチップサイズ以下である。第１部分３１および第２部分３２の各々の長さ１１０は、たとえば２００μｍ以上５００μｍ以下である。第１部分３１および第２部分３２の各々の形状は、たとえば長方形であってもよい。

【0038】

図３に示されるように、第１側面２３と、第２側面２５と、底面２４とは、たとえば平面形状を有している。第１側面２３と底面２４とがなす第１角度θ１と、第２側面２５と底面２４とがなす第２角度θ２とは、たとえば９０°以下である。第１角度θ１および第２角度θ２は、４５°以上６５°以下であってもよい。第１角度θ１および第２角度θ２は、たとえば５０°以上であってもよい。第１角度θ１および第２角度θ２は、たとえば６０°以下であってもよい。第１領域２１および第２領域２２は、たとえば（０００１）面または（０００１）面に対して８°未満のオフ角で傾斜した面である。オフ角は、６°以下であってもよいし、４°以下であってもよい。オフ角は、２°以上であってもよい。第１側面２３および第２側面２５の各々と底面２４とがなす角度は、たとえば９０°未満である。断面視において、溝２６の幅は、底面２４から第１領域２１および第２領域２２に向かって小さくなっていてもよい。

【0039】

なお、第１直線２０１と第２直線２０２について、底面２４と、第１側面２３および第２側面２５の各々とがなす角度が同じであっても良く、異なっていても良い（混在してもよい）。別の観点から言えば、第１直線２０１に沿った方向において、底面２４と、第１側面２３および第２側面２５の各々とがなす角度は、第２直線２０２に沿った方向において、底面２４と、第１側面２３および第２側面２５の各々とがなす角度と同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0040】

図３に示されるように、炭化珪素基板１は、ドリフト領域１２と、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とを主に含んでいる。ドリフト領域１２は、たとえば窒素などのｎ型不純物を含み、ｎ型の導電型（第１導電型）を有する。ドリフト領域１２のｎ型不純物の濃度は、たとえば７×１０¹⁵ｃｍ^-3程度である。炭化珪素単結晶基板１１のｎ型不純物の濃度は、ドリフト領域１２のｎ型不純物の濃度よりも高くてもよい。

【0041】

ボディ領域１３は、ドリフト領域１２上にある。ボディ領域１３は、ドリフト領域１２に接している。ボディ領域１３は、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物を含み、ｐ型の導電型（第２導電型）を有する。ゲート絶縁膜１５と対向するボディ領域１３の領域において、チャネルが形成可能である。

【0042】

ソース領域１４は、ボディ領域１３上にある。ソース領域１４は、ボディ領域１３と接する。ソース領域１４は、ボディ領域１３によってドリフト領域１２から隔てられている。ソース領域１４は、たとえば窒素またはリンなどのｎ型不純物を含んでおり、ｎ型の導電型を有する。ソース領域１４は、第１主面１０の一部を構成している。ソース領域１４のｎ型不純物の濃度は、ドリフト領域１２のｎ型不純物の濃度よりも高くてもよい。

【0043】

コンタクト領域１８は、たとえばボディ領域１３と、ソース領域１４とに接している。コンタクト領域１８は、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物を含んでおり、ｐ型の導電型を有する。コンタクト領域１８が含むｐ型不純物の濃度は、ボディ領域１３が含むｐ型不純物の濃度よりも高くてもよい。コンタクト領域１８は、ボディ領域１３と第１主面１０とを繋いでいる。コンタクト領域１８は、第１主面１０の一部を構成していてもよい。なお、上記各不純物領域におけるｎ型不純物またはｐ型不純物の濃度は、たとえばＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）により測定可能である。

【0044】

図３に示されるように、第１主面１０には、ゲートトレンチ６が設けられていてもよい。第１主面１０は、たとえば、平坦部５と、側面３と、底面４とを有している。ゲートトレンチ６は、側面３と、底面４とにより規定されている。側面３は、平坦部５に連なる。側面３は、ボディ領域１３とソース領域１４を貫通してドリフト領域１２に至っている。底面４は、側面３と連なる。底面４は、ドリフト領域１２に位置している。

【0045】

断面視において、ゲートトレンチ６の幅が底面４に向かってテーパ状に狭まるように側面３が傾斜していてもよい。側面３は、たとえば（０００−１）面に対して５２°以上７２°以下傾斜している。側面３は、平坦部５に対してほぼ垂直であってもよい。底面４は、平坦部５とほぼ平行であってもよい。断面視において、ゲートトレンチ６は、Ｕ字状またはＶ字状の形状を有してもよい。ソース領域１４とボディ領域１３とドリフト領域１２とは、ゲートトレンチ６の側面３を構成している。ドリフト領域１２は、ゲートトレンチ６の底面４を構成している。

【0046】

ゲート絶縁膜１５は、第１主面１０上に設けられている。ゲート絶縁膜１５は、たとえば熱酸化膜である。ゲート絶縁膜１５は、たとえば二酸化珪素を含む材料により構成されている。ゲート絶縁膜１５の厚みは、たとえば４５ｎｍ程度である。ゲート絶縁膜１５は、側面３において、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域１２と接している。ゲート絶縁膜１５は、底面４において、ドリフト領域１２と接している。ゲート絶縁膜１５は、第１主面１０においてソース領域１４と接していてもよい。

【0047】

ゲート電極４７は、ゲートトレンチ６の内部においてゲート絶縁膜１５上に設けられている。ゲート電極４７は、たとえば不純物を含むポリシリコンにより構成されている。ゲート電極４７は、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域１２とに対面するように設けられている。ゲート絶縁膜１５は、ボディ領域１３とゲート電極４７との間に設けられている。層間絶縁膜４５は、ゲート電極４７およびゲート絶縁膜１５に接して設けられている。層間絶縁膜４５は、たとえば二酸化珪素を含む材料から構成されている。層間絶縁膜４５は、ゲートトレンチ６の内部において、ゲート電極４７上に設けられていてもよい。層間絶縁膜４５は、ゲート電極４７とソース電極１６とを電気的に絶縁している。

【0048】

第１電極１７は、第１主面１０に設けられている。第１電極１７は、たとえば、ソース電極１６と、ソース配線１９とを有している。ソース電極１６は、第１主面１０に接している。具体的には、ソース電極１６は、第１主面１０においてソース領域１４に接している。ソース電極１６は、コンタクト領域１８と接していてもよい。ソース電極１６は、たとえばチタン（Ｔｉ）と、アルミニウム（Ａｌ）と、珪素（Ｓｉ）とを含む材料から構成されている。ソース電極１６は、たとえばソース領域１４とオーミック接合している。ソース配線１９は、ソース電極１６に接している。ソース配線１９は、たとえばアルミニウムを含む材料から構成されている。

【0049】

次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の第１変形例について説明する。

【0050】

図４に示されるように、第１領域２１と第１側面２３とがなす角度θ１と、第２領域２２と第２側面２５とがなす角度θ２とは、ほぼ９０°であってもよい。同様に、第１側面２３および第２側面２５の各々は、底面２４に対してほぼ垂直に延在している。第３部分３３は、底面２４の全面に接していてもよい。第３部分３３は、底面２４と第１側面２３との第１境界２８と、底面２４と第２側面２５との第２境界２７とに接していてもよい。第３部分３３は、第１側面２３および第２側面２５の各々の一部に接していてもよい。言い換えれば、第３部分３３は、底面２４の全面と、第１側面２３および第２側面２５の各々の一部とを覆っていてもよい。

【0051】

次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の第２変形例について説明する。

【0052】

図５に示されるように、第１領域２１と第１側面２３とがなす角度θ１と、第２領域２２と第２側面２５とがなす角度θ２とは、９０°よりも大きく１８０°よりも小さくてもよい。溝２６の幅は、底面２４から第１領域２１および第２領域２２の各々に向かうにつれて大きくなっていてもよい。第３部分３３は、底面２４の全面に接していてもよい。第３部分３３は、底面２４と第１側面２３との第１境界２８と、底面２４と第２側面２５との第２境界２７とに接していてもよい。第３部分３３は、第１側面２３および第２側面２５の各々の一部に接していてもよい。言い換えれば、第３部分３３は、底面２４の全面と、第１側面２３および第２側面２５の各々の一部とを覆っていてもよい。断面視において、第３部分３３の上面（第３部分３３と底面２４との境界面）の幅は、第３部分３３の下面の幅よりも小さくてもよい。

【0053】

図６に示されるように、第１領域２１に垂直な方向から見て、炭化珪素単結晶基板の一部が第２電極３０から露出していてもよい。具体的には、第１側面２３および第２側面２５の各々の一部が第２電極３０から露出していてもよい。第１領域２１に垂直な方向から見て、第２電極３０の全体の面積は、たとえば第２主面２０の全体の面積の９０％以上である。別の観点から言えば、第１領域２１に垂直な方向から見て、炭化珪素単結晶基板が第２電極３０から露出している部分は、第２主面２０の全体の面積の１０％未満である。

【0054】

第１領域２１に垂直な方向から見て、第２電極３０の全体の面積は、第２主面２０の全体の面積の９５％以上であってもよいし、９８％以上であってもよい。第２電極３０の全体の面積とは、第１部分３１、第２部分３２および第３部分３３の全体の面積である。第１領域２１に垂直な方向から見た第２主面２０の全体の面積は、溝２６が形成されていない第２主面２０の全体の面積と同じである。第１領域２１に垂直な方向から見て、第２電極３０が第２主面２０の全体を覆っている場合には、第２電極３０の全体の面積は、第２主面２０の全体の面積と等しい。

【0055】

次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の第３変形例について説明する。

【0056】

図１５に示されるように、溝２６は、第２主面２０において、たとえば六角形の各辺に沿って延在するハニカム構造を有していてもよい。第１領域２１に垂直な方向から見て、溝２６は、たとえば六角形状であってもよい。別の観点から言えば、溝２６は、たとえば第１直線２０１に平行な直線に沿って延在し、第３直線２０３に平行な直線に沿って延在し、かつ第４直線２０４に平行な直線に沿って延在する。第１直線２０１は、たとえば＜１１−２０＞方向に沿って延在する。第３直線２０３および第４直線２０４の各々は、 ＜１１−２０＞と等価な方向に沿って延在する。第４直線２０４は、たとえば＜−２１１０＞方向に沿って延在する。第３直線２０３は、たとえば＜１−２１０＞方向に沿って延在する。第１直線２０１、第３直線２０３および第４直線２０４の中で任意の２つの直線がなす角度は、１２０°である。この場合、溝方向が結晶学的に等価であるため、底面２４と、第１側面２３および第２側面２５の各々とがなす角度が溝方向に依存しないという利点がある。

【0057】

次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の製造方法について説明する。
まず、炭化珪素基板１を準備する工程が実施される。たとえば昇華法を用いて炭化珪素単結晶基板１１が準備される。炭化珪素単結晶基板１１の最大径は、たとえば１００ｍｍ以上であり、好ましくは１５０ｍｍ以上である。次に、炭化珪素単結晶基板上にエピタキシャル層が形成される。たとえば原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ₄）とプロパン（Ｃ₃Ｈ₈）との混合ガスを用い、キャリアガスとしてたとえば水素ガス（Ｈ₂）を用い、ドーパントガスとしてアンモニア（ＮＨ₃）を用いたＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、炭化珪素単結晶基板１１上にドリフト領域がエピタキシャル成長により形成される。ドリフト領域の厚みは、たとえば９μｍである。ドリフト領域が含む窒素原子の濃度は、たとえば７×１０¹⁵ｃｍ^-3程度である。

【0058】

次に、イオン注入工程が実施される。ドリフト領域１２の表面に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入される。これにより、ドリフト領域１２と接するボディ領域１３が形成される。ボディ領域１３の厚みは、たとえば０．９μｍである。次に、ボディ領域１３に対して、たとえばリンなどのｎ型不純物がイオン注入される。これにより、ｎ型の導電型を有するソース領域１４が形成される。ソース領域１４の厚みは、たとえば０．４μｍである。ソース領域１４は、第１主面１０を構成する。ソース領域１４が含むｎ型不純物の濃度は、ボディ領域１３が含むｐ型不純物の濃度よりも高い。次に、ソース領域１４に対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型不純物がイオン注入されることにより、コンタクト領域１８が形成される（図７参照）。

【0059】

次に、炭化珪素基板１にイオン注入された不純物を活性化するため活性化アニールが実施される。活性化アニールの温度は、好ましくは１５００℃以上１９００℃以下であり、たとえば１７００℃程度である。活性化アニールの時間は、たとえば３０分程度である。活性化アニールの雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばＡｒ雰囲気である。

【0060】

次に、ゲートトレンチを形成する工程が実施される。たとえば、ソース領域１４およびコンタクト領域１８から構成される第１主面１０上に、ゲートトレンチ６（図３）が形成される位置上に開口を有するマスク４０が形成される。マスク４０を用いて、ソース領域１４の一部と、ボディ領域１３の一部と、ドリフト領域の一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとして六フッ化硫黄（ＳＦ₆）またはＳＦ₆と酸素（Ｏ₂）との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、ゲートトレンチ６が形成されるべき領域に、第１主面１０に対してほぼ垂直な側部と、側部と連続的に設けられ、かつ第１主面１０とほぼ平行な底部とを有する凹部が形成される。

【0061】

次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第１主面１０上にマスク４１が形成された状態で、たとえば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子およびフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、塩素（Ｃｌ₂）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃）、ＳＦ₆または四フッ化炭素（ＣＦ₄）を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば８００℃以上９００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。

【0062】

上記熱エッチングにより、炭化珪素基板１の第１主面１０にゲートトレンチ６が形成される（図８参照）。ゲートトレンチ６は、側面３と、底面４とにより規定される。側面３は、ソース領域１４と、ボディ領域１３と、ドリフト領域１２とにより構成される。底面４は、ドリフト領域１２により構成される。側面３と、底面４に沿った面との間の角度は、たとえば５４．７°である。次に、マスク４０が第１主面１０から除去される。

【0063】

次に、ゲート絶縁膜１５を形成する工程が実施される。たとえば、炭化珪素基板１が、酸素を含む雰囲気中において、たとえば１３００℃以上１４００℃以下の温度で加熱される。これにより、底面４においてドリフト領域と接し、かつ側面３においてドリフト領域と、ボディ領域１３と、ソース領域１４とに接し、かつ第１主面１０においてソース領域１４と接するゲート絶縁膜１５が形成される。

【0064】

炭化珪素基板１を熱酸化することによりゲート絶縁膜１５を形成した後に、一酸化窒素（ＮＯ）ガス雰囲気中において炭化珪素基板１に対して熱処理（ＮＯアニール）が行われてもよい。ＮＯアニールにおいて、炭化珪素基板１が、たとえば１１００℃以上１３００℃以下の条件下で１時間程度保持される。これにより、ゲート絶縁膜１５とボディ領域１３との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。なお、窒素原子の導入が可能であれば、ＮＯガス以外のガス（たとえばＮ₂Ｏ）が雰囲気ガスとして用いられてもよい。ＮＯアニールの後にさらに、雰囲気ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いるＡｒアニールが行われてもよい。Ａｒアニールの加熱温度は、たとえば上記ＮＯアニールの加熱温度以上である。Ａｒアニールの時間は、たとえば１時間程度である。これにより、ゲート絶縁膜１５とボディ領域１３との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。

【0065】

次に、ゲート電極４７を形成する工程が実施される。たとえば、ゲートトレンチ６の内部においてゲート絶縁膜１５に接するゲート電極４７が形成される。ゲート電極４７は、ゲートトレンチ６の内部に配置され、ゲート絶縁膜１５上においてゲートトレンチ６の側面３および底面４の各々と対面するように形成される。ゲート電極４７は、たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。

【0066】

次に、層間絶縁膜４５を形成する工程が形成される。たとえば、ゲート電極４７を覆い、かつゲート絶縁膜１５と接するように層間絶縁膜４５が形成される。好ましくは、層間絶縁膜４５は、たとえば化学気相成長法により形成される。層間絶縁膜４５は、たとえば二酸化珪素を含む材料からなる。次に、ソース領域１４およびコンタクト領域１８上に開口部が形成されるように、層間絶縁膜４５およびゲート絶縁膜１５の一部がエッチングされる。これにより、コンタクト領域１８およびソース領域１４がゲート絶縁膜１５から露出する。

【0067】

次に、第１電極１７を形成する工程が実施される。具体的には、第１主面１０においてソース領域１４およびコンタクト領域１８に接するソース電極１６が形成される。ソース電極１６は、たとえばスパッタリング法により形成される。ソース電極１６は、たとえばＴｉ、ＡｌおよびＳｉを含む材料から構成される。次に、合金化アニールが実施される。具体的には、ソース領域１４およびコンタクト領域１８と接するソース電極１６が、たとえば９００℃以上１１００℃以下の温度で５分程度保持される。これにより、ソース電極１６の少なくとも一部が、炭化珪素基板１が含む珪素と反応してシリサイド化する。これにより、ソース領域１４とオーミック接合するソース電極１６が形成される。次に、ソース電極１６と電気的に接続されるソース配線１９が形成される。ソース配線１９は、ソース電極１６および層間絶縁膜４５上に形成される。以上により、ソース電極１６と、ソース配線１９とを含む第１電極１７が形成される（図９参照）。

【0068】

次に、裏面研磨工程が実施される。具体的には、第２主面２０において、炭化珪素基板１が研磨される。具体的には、炭化珪素単結晶基板１１の一部が研磨によって除去される。これにより、炭化珪素単結晶基板１１が薄くされる（図１０参照）。なお、炭化珪素単結晶基板１１が十分に薄い場合には、この工程は省略される。

【0069】

次に、溝２６を形成する工程が実施される。たとえば、第２主面２０上に溝２６（図３参照）が形成される位置上に開口を有するマスク４１が形成される。マスク４１を用いて、炭化珪素単結晶基板の一部がエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング、特に誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてＳＦ₆またはＳＦ₆とＯ₂との混合ガスを用いた誘導結合プラズマ反応性イオンエッチングを用いることができる。エッチングにより、溝２６が形成されるべき領域に、第２主面２０に対してほぼ垂直な側部と、側部と連続的に設けられかつ第２主面２０とほぼ平行な底部とを有する凹部が形成される。

【0070】

次に、凹部において熱エッチングが行われる。熱エッチングは、第２主面２０上にマスク４１が形成された状態で、たとえば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素原子およびフッ素原子の少なくともいずれかを含む。当該雰囲気は、たとえば、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、ＳＦ₆またはＣＦ₄を含む。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば８００℃以上９００℃以下として、熱エッチングが行われる。なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素ガス、アルゴンガスまたはヘリウムガスなどを用いることができる。

【0071】

上記熱エッチングにより、炭化珪素基板１の第２主面２０に溝２６が形成される（図１１参照）。溝２６は、第２主面２０において、たとえば格子状に設けられている。断面視において、第１領域２１と第１側面２３とがなす第１角度θ１と、第２領域２２と第２側面２５とがなす第２角度θ２とは、たとえば９０°以下である。第１角度θ１および第２角度θ２は、たとえば４５°以上６５°以下であってもよい。第２主面２０は、たとえば、第１領域２１と、第２領域２２と、第１側面２３と、底面２４と、第２側面２５とにより構成されている。溝２６は、底面２４と第１側面２３と第２側面２５とにより規定されている。次に、マスク４１が第２主面２０から除去される。

【0072】

上記熱エッチングによる溝形成は、第１電極１７を形成する工程後に実施してもよく、ゲートトレンチ６を形成する工程と同時またはゲートトレンチ６を形成する工程の前後で実施してもよい。裏面研磨工程を実施しない場合には、溝２６形成の工程の自由度が大きくなる。

【0073】

次に、第２電極３０を形成する工程が実施される。具体的には、第２主面２０において、第２電極３０が形成される。第２電極３０は、たとえばドレイン電極を含む。ドレイン電極は、たとえばＮｉＳｉを含む材料により構成されている。ドレイン電極を構成する材料は、たとえばスパッタリングにより形成される。次に、スパッタリングにより形成された材料に対してレーザーアニールが行われる。これにより、ドレイン電極を構成する材料が合金化する。なお、レーザーアニールによる合金化のかわりに、加熱処理、例えばＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）による処理による合金化が行われてもよい。

【0074】

レーザーアニールのスポット径は、第１部分３１および第２部分３２の各々の一辺の長さよりも小さい。溝２６を形成することなくドレイン電極を分割する場合、ドレイン電極の一部をエッチングして炭化珪素単結晶基板の一部が露出される。ドレイン電極のエッジの部分をレーザーアニールによって合金化する場合、レーザーのスポットにドレイン電極を構成する材料と炭化珪素とが含まれる。ドレイン電極を構成する材料と炭化珪素とは、レーザーの波長に対する反射率が異なる。そのため、ドレイン電極のエッジ部分において、合金化が均一になされない。本実施形態においては、平面視において、ドレイン電極が第２主面２０の全面を覆っており、炭化珪素単結晶基板がドレイン電極から露出していない。そのため、平面視において、反射率が均一となるため、ドレイン電極は均一に合金化される。

【0075】

第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、第２領域２２に接する第２部分３２と、底面２４に接する第３部分３３とを含む。第３部分３３は、第１部分３１および第２部分３２の各々から分離されている。以上により、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００（図１〜図３参照）が製造される。なお上記においては、溝２６とゲートトレンチ６とが別の工程で形成される場合について説明したが、溝２６とゲートトレンチ６とが同時に形成されてもよい。

【0076】

次に、ドレイン電極の電気抵抗（接触抵抗）の測定方法について説明する。
図１２に示されるように、第１部分３１は、第２部分３２から物理的に分離している。第１部分３１に第１端子５１が接続される。第２部分３２に第２端子５２が接続される。第１部分３１および第２部分３２の間の電気抵抗が、たとえば二端子法を用いて測定される。たとえば第１部分３１から第２部分３２に電流を流しながら、第１部分３１および第２部分３２の間の電圧が測定される。第３部分３３は、第１部分３１および第２部分３２の各々から分離されている。そのため、電流は、第１部分３１から炭化珪素単結晶基板を通過して第２部分３２に流れるが、第３部分３３には流れない。なお、第１部分３１および第２部分３２の電気抵抗の測定は、ＴＬＭ（Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｌｅｎｇｔｈ Ｍｅｔｈｏｄ）法を用いて行われてもよい。

【0077】

次に、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の作用効果について説明する。
第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００においては、第１部分３１は、第２部分３２から分離されている。そのため、第１部分３１および第２部分３２の各々と炭化珪素基板１との接触抵抗を測定することができる。つまり、第１部分３１および第２部分３２の各々の品質管理を行うことができる。

【0078】

また第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００においては、第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、底面２４に接する第３部分３３とを含んでいる。これにより、第２電極３０の一部がエッチングされることで第２電極３０がパターニングされる場合と比較して、第２電極３０と炭化珪素基板１との接触面積を広く確保することができる。そのため、第２電極３０の接触抵抗の増加を抑制することができる。

【0079】

さらに第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００においては、第１角度θ１および第２角度θ２は、４５°以上６５°以下であってもよい。これにより、溝２６の幅が第２主面２０に向かって狭くなる。そのため、溝２６の内部に接合材７を設けた際、接合材７が炭化珪素基板１から剥離することを抑制することができる。

【0080】

（第２実施形態）
次に、本開示の第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００の構成について説明する。第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００は、半導体チップに分割されており、かつ接合材７を有している構成において、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００と主に異なっており、その他の構成については、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００とほぼ同じである。以下、第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００と異なる構成を中心に説明する。

【0081】

図１３に示されるように、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００は、たとえば縦型ＭＯＳＦＥＴであり、炭化珪素基板１と、第１電極１７と、第２電極３０と、接合材７と、ゲート絶縁膜１５と、ゲート電極４７と、層間絶縁膜４５とを主に有している。第２電極３０は、たとえば、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３と、第４部分３４と、第５部分３５と、第６部分３６とを有している。第１部分３１、第２部分３２および第３部分３３の各々は、オーミック電極である。第４部分３４、第５部分３５および第６部分３６の各々は、カバー層である。接合材７は、溝２６を埋めている。接合材７は、第１部分３１の側面と、第２部分３２の側面と、第３部分３３の側面とに接していてもよい。接合材７は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３を繋いでいる。接合材７は、第１側面２３および第２側面２５に接していてもよい。接合材７は、溝２６の底面２４において、第３部分３３から露出している部分に接していてもよい。接合材７は、底面２４の一部と、第１境界２８と、第２境界２７とに接していてよい。接合材７は、第４部分３４と、第５部分３５と、第６部分３６とを覆うように設けられていてもよい。接合材７は、ドリフト領域１２に対向して設けられていてもよい。

【0082】

接合材７は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３とを電気的に接続する。接合材７は、導電性を有する材料である。接合材７の材料は、特に限定されないが、たとえばＰｂＳｎ、ＳｎＡｇＣｕ、ＳｎＳｂ、ＳｎＣｕＮｉなどの半田材料または銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）を含む焼結材料である。第５部分３５上にある接合材７の厚み１０４は、第３部分３３の厚み１０１よりも大きくてもよい。第５部分３５上にある接合材７の厚み１０４は、第３部分３３および第５部分３５の合計の厚み１０２よりも大きくてもよい。第５部分３５上にある接合材７の厚み１０４は、たとえば溝２６の深さ１０３以上であってもよい。溝２６の深さ１０３は、たとえば０．１μｍ以上１０μｍ以下であり、より望ましくは、０．２μｍ以上５μｍ以下である。溝２６の深さ１０３は、第３部分３３の厚みよりも大きいことが望ましい。第５部分３５上にある接合材７の厚み１０４は、たとえば１００μｍ以上１ｍｍ以下である。

【0083】

第４部分３４、第５部分３５および第６部分３６の各々は、たとえば３層構造を有する。第４部分３４、第５部分３５および第６部分３６の各々は、たとえばチタン（Ｔｉ）を含む層と、ニッケル（Ｎｉ）を含む層と、金（Ａｕ）を含む層とを有している。Ａｕを含む層の代わりにＡｇを含む層が用いられてもよい。第４部分３４、第５部分３５および第６部分３６の各々の材料は、接合材との密着性、半田材の濡れ性、半田材との反応性、温度サイクル、パワーサイクル試験等の信頼性評価時の半田材の劣化を表すクリープ特性により選ばれる。Ｔｉを含む層の厚みは、たとえば２５０ｎｍである。Ｎｉを含む層の厚みは、たとえば２００ｎｍである。Ａｕを含む層の厚みは、たとえば５０ｎｍである。Ｔｉを含む層が第１部分３１、第２部分３２および第３部分３３の各々に接していてもよい。Ａｕを含む層が、接合材７に接していてもよい。

【0084】

次に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００の変形例の構成について説明する。

【0085】

図１４に示されるように、第２電極３０は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３と、第７部分３７とにより構成されていてもよい。第１部分３１、第２部分３２および第３部分３３の各々は、オーミック電極である。第７部分３７は、カバー層である。第７部分３７は、一体として構成されていてもよい。第７部分３７は、第１部分３１と、第２部分３２と、第３部分３３とに接している。第７部分３７は、第１側面２３と、第２側面２５と、底面２４の一部とに接していてもよい。

【0086】

オーミック電極の電気抵抗の測定は、オーミック電極を形成した後であって、カバー層を形成する前に行われる。そのため、オーミック電極が離間しておればよく、カバー層は一体として形成されていてもよい。カバー層が離間している場合と比較して、カバー層が一体として形成されている場合には、カバー層と接合材との接触面積は大きくなる。そのため、接合材をカバー層に良好に接触させることができる。

【0087】

次に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００の製造方法について説明する。
まず、たとえば第１実施形態に係る炭化珪素半導体ウエハ１００の製造方法を用いて、炭化珪素半導体ウエハ１００（図１〜図３参照）が準備される。

【0088】

次に、カバー層を形成する工程が実施される。具体的には、たとえばスパッタリングにより、Ｔｉ層がドレイン電極上に形成される。Ｔｉ層の厚みは、たとえば２５０ｎｍである。次に、たとえばスパッタリングにより、Ｎｉ層がＴｉ層上に形成される。Ｎｉ層の厚みは、たとえば２００ｎｍである。次に、たとえばスパッタリングにより、Ａｕ層が形成される。Ａｕ層の厚みは、たとえば５０ｎｍである。以上により、第１部分３１上に第４部分３４が形成される。第２部分３２上に第６部分３６が形成される。第３部分３３上に第５部分３５が形成される。

【0089】

図１３の形状は、スパッタ原子の平行性が高い条件下（プラズマ中での平均自由行程が長くなる条件）、例えば低ガス圧条件下で形成が可能である。また、イオンビームスパッタ法も、図１３の形状の形成に適用できる。図１４の形状は、スパッタ原子の表面での拡散が促進される条件下（高プラズマエネルギー、平均自由行程が短い条件）、例えば高ガス圧、高スバッタパワーおよび高温の条件下で形成が可能である。金属膜のＣＶＤによっても、溝２６の底面２４への良好なカバレッジが形成可能である。

【0090】

次に、接合材７を形成する工程が実施される。接合材７は、溝２６を埋めるように形成される。図１３に示されるように、接合材７は、第４部分３４、第５部分３５および第６部分３６の各々に接し、かつ第１側面２３と、第２側面２５とに接して形成されてもよいし、図１４に示されるように、第７部分３７を覆うように形成されてもよい。接合材７の材料は、たとえば半田である。次に、ダイシング工程が実施される。具体的には、炭化珪素半導体ウエハ１００が、複数の半導体チップに分割される。これにより、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００が製造される。

【0091】

次に、第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００の作用効果について説明する。
第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００においては、第１部分３１は、第２部分３２から分離されている。そのため、第１部分３１および第２部分３２の各々と炭化珪素基板１との接触抵抗を測定することができる。つまり、第１部分３１および第２部分３２の各々の品質管理を行うことができる。

【0092】

また第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００においては、第２電極３０は、第１領域２１に接する第１部分３１と、底面２４に接する第３部分３３とを含んでいる。これにより、第２電極３０の一部がエッチングされることで第２電極３０がパターニングされる場合と比較して、第２電極３０と炭化珪素基板１との接触面積を広く確保することができる。そのため、第２電極３０の接触抵抗の増加を抑制することができる。

【0093】

さらに第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００においては、第１角度θ１および第２角度θ２は、４５°以上６５°以下であってもよい。これにより、溝２６の幅が第２主面２０に向かって狭くなる。そのため、接合材７が炭化珪素基板１から剥離することを抑制することができる。

【0094】

さらに第２実施形態に係る炭化珪素半導体装置２００においては、第２主面２０に溝２６が設けられている。そのため、第２主面２０に溝２６が設けられることなく第２電極３０がパターニングされている場合と比較して、接合材７と第２電極３０との接触面積が大きくなる。そのため、チップを実装する際に、接合材７と第２電極３０との密着性が向上する。結果として、接合材７が第２電極３０から剥離することを抑制することができる。また炭化珪素半導体装置２００の放熱性を向上することができる。

【0095】

なお上記各実施形態においては、炭化珪素半導体ウエハ１００および炭化珪素半導体装置２００がゲートトレンチ６を有するＭＯＳＦＥＴを有する場合について説明したが、炭化珪素半導体ウエハ１００および炭化珪素半導体装置２００は、ゲートトレンチを有するＭＯＳＦＥＴを有する場合に限定されない。炭化珪素半導体ウエハ１００および炭化珪素半導体装置２００は、たとえば平面型のＭＯＳＦＥＴを有していてもよい。炭化珪素半導体ウエハ１００および炭化珪素半導体装置２００は、たとえばＳＢＤ（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ ｂａｒｒｉｅｒ ｄｉｏｄｅ）を有していてもよいし、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を有していてもよいし、ＳＪ（Ｓｕｐｅｒｊｕｎｃｔｉｏｎ）構造を有する電力半導体装置を有していてもよい。

【0096】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0097】

１ 炭化珪素基板
２ 炭化珪素エピタキシャル層
３ 側面
４，２４ 底面
５ 平坦部
６ ゲートトレンチ
７ 接合材
１０ 第１主面
１１ 炭化珪素単結晶基板
１２ ドリフト領域
１３ ボディ領域
１４ ソース領域
１５ ゲート絶縁膜（絶縁膜）
１６ ソース電極
１７ 第１電極
１８ コンタクト領域
１９ ソース配線
２０ 第２主面
２１ 第１領域
２２ 第２領域
２３ 第１側面
２５ 第２側面
２６ 溝
２７ 第２境界
２８ 第１境界
３０ 第２電極
３１ 第１部分
３２ 第２部分
３３ 第３部分
３４ 第４部分
３５ 第５部分
３６ 第６部分
３７ 第７部分
４０，４１ マスク
４５ 層間絶縁膜
４７ ゲート電極
５１ 第１端子
５２ 第２端子
１００ 炭化珪素半導体ウエハ
２００ 炭化珪素半導体装置
２０１ 第１直線
２０２ 第２直線
２０３ 第３直線
２０４ 第４直線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】