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JP6866809B2 - Silicon Carbide Semiconductor Wafers and Silicon Carbide Semiconductor Devices - Google Patents
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Description

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。 The present disclosure relates to silicon carbide semiconductor wafers and silicon carbide semiconductor devices.

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。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-185751 (Patent Document 1) describes a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) having a gate trench.

特開2015−185751号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-185751

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。 An object of the present disclosure is to provide a silicon carbide semiconductor wafer and a silicon carbide semiconductor device capable of performing quality control of electrodes while suppressing an increase in contact resistance of the electrodes.

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。 The silicon carbide semiconductor wafer according to the present disclosure includes a silicon carbide substrate, a first electrode, an insulating film, and a second electrode. The silicon carbide substrate has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. The first electrode and the insulating film are provided on the first main surface. The second electrode is provided on the second main surface. A groove is provided on the second main surface. The second main surface includes a first region and a second region separated by a groove. The groove is defined by a first side surface connected to the first region, a second side surface connected to the second region, and a bottom surface connected to each of the first side surface and the second side surface. The second electrode includes a first portion in contact with the first region, a second portion in contact with the second region, and a third portion in contact with the bottom surface. The third part is separated from each of the first and second parts.

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。 The silicon carbide semiconductor device according to the present disclosure includes a silicon carbide substrate, a first electrode, an insulating film, a second electrode, and a bonding material. The silicon carbide substrate has a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface. The first electrode and the insulating film are provided on the first main surface. The second electrode is provided on the second main surface. A groove is provided on the second main surface. The second main surface includes a first region and a second region separated by a groove. The groove is defined by a first side surface connected to the first region, a second side surface connected to the second region, and a bottom surface connected to each of the first side surface and the second side surface. The second electrode includes a first portion in contact with the first region, a second portion in contact with the second region, and a third portion in contact with the bottom surface. The third part is separated from each of the first and second parts. The joining material electrically connects the first portion, the second portion, and the third portion.

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。 According to the present disclosure, it is possible to provide a silicon carbide semiconductor wafer and a silicon carbide semiconductor device capable of performing quality control of electrodes while suppressing an increase in contact resistance of the electrodes.

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。It is a plan schematic diagram which shows the structure of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 図1の領域IIの拡大図である。It is an enlarged view of the region II of FIG. 図2のIII−III線に沿った断面模式図である。It is sectional drawing which follows the line III-III of FIG. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the 1st modification of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is a schematic cross-sectional view which shows the structure of the 2nd modification of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment, and is taken along the line VV of FIG. 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。It is a plan schematic diagram which shows the structure of the 2nd modification of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the 1st step of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the 2nd step of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the 3rd process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the 4th process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the 5th process of the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the process of measuring the electric resistance of a lower electrode. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the silicon carbide semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 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。It is sectional drawing which shows the structure of the modification of the silicon carbide semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment. 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。It is a plan schematic diagram which shows the structure of the 3rd modification of the silicon carbide semiconductor wafer which concerns on 1st Embodiment.

[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。
[Summary of Embodiments of the present disclosure]
First, the outline of the embodiment of the present disclosure will be described. In the crystallographic description in the present specification, the individual orientation is indicated by [], the aggregation orientation is indicated by <>, the individual plane is indicated by (), and the aggregation plane is indicated by {}. Also, a negative crystallographic exponent is usually expressed by adding a "-" (bar) above the number, but in the present specification, a negative sign is added before the number. There is.

(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。 (1) The silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the present disclosure includes a silicon carbide substrate 1, a first electrode 17, an insulating film 15, and a second electrode 30. The silicon carbide substrate 1 has a first main surface 10 and a second main surface 20 on the opposite side of the first main surface 10. The first electrode 17 and the insulating film 15 are provided on the first main surface 10. The second electrode 30 is provided on the second main surface 20. A groove 26 is provided on the second main surface 20. The second main surface 20 includes a first region 21 and a second region 22 separated by a groove 26. The groove 26 is defined by a first side surface 23 connected to the first region 21, a second side surface 25 connected to the second region 22, and a bottom surface 24 connected to each of the first side surface 23 and the second side surface 25. The second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21, a second portion 32 in contact with the second region 22, and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. The third portion 33 is separated from each of the first portion 31 and the second portion 32.

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。 In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to (1) above, the first portion 31 is separated from the second portion 32. Therefore, the contact resistance between each of the first portion 31 and the second portion 32 and the silicon carbide substrate 1 can be measured. That is, quality control of each of the first portion 31 and the second portion 32 can be performed. Further, in the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the above (1), the second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21 and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. As a result, a wider contact area between the second electrode 30 and the silicon carbide substrate 1 can be secured as compared with the case where the second electrode 30 is patterned by etching a part of the second electrode 30. .. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance of the second electrode 30.

(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。 (2) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to (1) above, the first side surface 23, the second side surface 25, and the bottom surface 24 may have a planar shape. The first angle θ1 formed by the first side surface 23 and the bottom surface 24 and the second angle θ2 formed by the second side surface 25 and the bottom surface 24 may be 90 ° or less.

(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。 (3) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to (2) above, the first angle θ1 and the second angle θ2 may be 45 ° or more and 65 ° or less. As a result, the width of the groove 26 becomes narrower toward the second main surface 20. Therefore, when the bonding material is provided inside the groove 26, it is possible to prevent the bonding material from peeling off from the silicon carbide substrate 1.

(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。 (4) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to any one of (1) to (3) above, the total area of the second electrode 30 is the second main surface 20 when viewed from the direction perpendicular to the first region 21. It may be 90% or more of the total area of.

(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。 (5) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to any one of (1) to (4) above, the first region 21 and the second region 22 are less than 8 ° with respect to the (0001) plane or the (0001) plane. It may be an inclined surface at an off angle.

(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。 (6) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to any one of (1) to (5) above, the first main surface 10 is less than 8 ° with respect to the (000-1) surface or the (000-1) surface. It may be an inclined surface at an off angle.

(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。 (7) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to any one of (1) to (6) above, the groove 26 may have a hexagonal shape when viewed from a direction perpendicular to the first region 21.

(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。 (8) In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to any one of (1) to (6) above, the grooves 26 may have a lattice shape when viewed from a direction perpendicular to the first region 21.

(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。 (9) The silicon carbide semiconductor device 200 according to the present disclosure includes a silicon carbide substrate 1, a first electrode 17, an insulating film 15, a second electrode 30, and a bonding material 7. The silicon carbide substrate 1 has a first main surface 10 and a second main surface 20 on the opposite side of the first main surface 10. The first electrode 17 and the insulating film 15 are provided on the first main surface 10. The second electrode 30 is provided on the second main surface 20. A groove 26 is provided on the second main surface 20. The second main surface 20 includes a first region 21 and a second region 22 separated by a groove 26. The groove 26 is defined by a first side surface 23 connected to the first region 21, a second side surface 25 connected to the second region 22, and a bottom surface 24 connected to each of the first side surface 23 and the second side surface 25. The second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21, a second portion 32 in contact with the second region 22, and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. The third portion 33 is separated from each of the first portion 31 and the second portion 32. The joining material 7 electrically connects the first portion 31, the second portion 32, and the third portion 33.

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。 In the silicon carbide semiconductor device 200 according to (9) above, the first portion 31 is separated from the second portion 32. Therefore, the contact resistance between each of the first portion 31 and the second portion 32 and the silicon carbide substrate 1 can be measured. That is, quality control of each of the first portion 31 and the second portion 32 can be performed. Further, in the silicon carbide semiconductor device 200 according to the above (7), the second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21 and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. As a result, a wider contact area between the second electrode 30 and the silicon carbide substrate 1 can be secured as compared with the case where the second electrode 30 is patterned by etching a part of the second electrode 30. .. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance of the second electrode 30.

(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。 (10) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to (9) above, the first side surface 23, the second side surface 25, and the bottom surface 24 may have a planar shape. The first angle θ1 formed by the first side surface 23 and the bottom surface 24 and the second angle θ2 formed by the second side surface 25 and the bottom surface 24 may be 90 ° or less.

(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。 (11) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to the above (10), the first angle θ1 and the second angle θ2 may be 45 ° or more and 65 ° or less. As a result, the width of the groove 26 becomes narrower toward the second main surface 20. Therefore, it is possible to prevent the bonding material 7 from peeling off from the silicon carbide substrate 1.

(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。 (12) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to any one of (9) to (11) above, the total area of the second electrode 30 is the second main surface 20 when viewed from the direction perpendicular to the first region 21. It may be 90% or more of the total area of.

(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。 (13) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to any one of (9) to (12) above, the first region 21 and the second region 22 are less than 8 ° with respect to the (0001) plane or the (0001) plane. It may be an inclined surface at an off angle.

(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。 (14) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to any one of (9) to (13) above, the first main surface 10 is less than 8 ° with respect to the (000-1) plane or the (000-1) plane. It may be an inclined surface at an off angle.

(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。 (15) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to any one of (9) to (14) above, the groove 26 may have a hexagonal shape when viewed from a direction perpendicular to the first region 21.

(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。 (16) In the silicon carbide semiconductor device 200 according to any one of (9) to (14) above, the grooves 26 may have a lattice shape when viewed from a direction perpendicular to the first region 21.

[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。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Hereinafter, details of the embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are given the same reference number, and the description thereof will not be repeated.

(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。
(First Embodiment)
First, the configuration of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment of the present disclosure will be described.

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。 As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment includes a silicon carbide substrate 1, a first electrode 17, a second electrode 30, and a gate insulating film 15. , A gate electrode 47 and an interlayer insulating film 45 are mainly provided. The silicon carbide substrate 1 includes a silicon carbide single crystal substrate 11 and a silicon carbide epitaxial layer 2. The silicon carbide epitaxial layer 2 is provided on the silicon carbide single crystal substrate 11. The silicon carbide substrate 1 has a first main surface 10 and a second main surface 20. The second main surface 20 is on the opposite side of the first main surface 10. The silicon carbide epitaxial layer 2 constitutes the first main surface 10. The silicon carbide single crystal substrate 11 constitutes the second main surface 20.

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。 The first main surface 10 is, for example, a surface inclined at an off angle of less than 8 ° with respect to the (000-1) surface or the (000-1) surface. The off angle may be 6 ° or less, or 4 ° or less. The off angle may be 2 ° or more. The silicon carbide single crystal substrate 11 and the silicon carbide epitaxial layer 2 are, for example, polytype 4H hexagonal silicon carbide. The silicon carbide single crystal substrate 11 has an n-type conductive type containing n-type impurities such as nitrogen.

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。 The second electrode 30 is provided on the second main surface 20. The second electrode 30 is, for example, a drain electrode. The second electrode 30 is made of a material containing, for example, nickel silicide (NiSi) in the case of n-type and titanium aluminum (TiAl) in the case of p-type, depending on the conductive type of SiC. The second electrode 30 may be made of a material containing, for example, titanium aluminum silicon (TiAlSi) regardless of whether it is n-type or p-type. The contact resistance with SiC is 10 -1 Ωcm 2 units or less, preferably 10-3 Ωcm 2 units or less, and more preferably 10-5 Ωcm 2 units or less. It is desirable that the contact resistance is ohmic contact that does not depend on the current value. If there is a problem in the contact between the SiC and the electrodes, the resistance may increase or decrease depending on the current value, resulting in Schottky contact, which may adversely affect the device operation.

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。 As shown in FIG. 3, the second main surface 20 is provided with a groove 26. The second main surface 20 includes a first region 21 and a second region 22 separated by a groove 26. The groove 26 is defined by a first side surface 23, a second side surface 25, and a bottom surface 24. The first side surface 23 is connected to the first region 21. The second side surface 25 is connected to the second region 22. The bottom surface 24 is connected to each of the first side surface 23 and the second side surface 25. The bottom surface 24 is located on the first main surface 10 side of each of the first region 21 and the second region 22.

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。 As shown in FIG. 3, the width 111 of the opening of the groove 26 is, for example, 2 μm or more and 10 μm or less. The groove spacing is, for example, 50 μm or more and 1000 μm or less. The grooves may or may not be evenly spaced. The second electrode 30 includes a first portion 31, a second portion 32, and a third portion 33. The first portion 31 touches the first region 21. The second portion 32 is in contact with the second region 22. The third portion 33 is in contact with the bottom surface 24. The third portion 33 is separated from each of the first portion 31 and the second portion 32.

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。 The third portion 33 may be separated from the first boundary 28 between the bottom surface 24 and the first side surface 23. Similarly, the third portion 33 may be separated from the second boundary 27 between the bottom surface 24 and the second side surface 25. The third portion 33 may cover a part of the bottom surface 24. A part of the bottom surface 24 may be exposed from the third portion 33. The first portion 31 and the second portion 32 are in contact with the silicon carbide single crystal substrate 11 in the first region 21 and the second region 22, respectively. Similarly, the third portion 33 is in contact with the silicon carbide single crystal substrate 11 on the bottom surface 24.

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。 As shown in FIGS. 1 and 2, the grooves 26 are provided on the second main surface 20 in a grid pattern, for example. When viewed from a direction perpendicular to the first region 21, the grooves 26 are, for example, in a grid pattern. From another point of view, the groove 26 extends along a straight line parallel to, for example, the first straight line 201, and extends along a straight line parallel to the second straight line 202. The first straight line 201 extends, for example, along the <11-20> direction. The second straight line 202 extends, for example, along the <1-100> direction.

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。 As shown in FIGS. 1 and 2, the third portion 33 is provided, for example, in a grid pattern. The third portion 33 extends, for example, along the first straight line and extends along the second straight line. As shown in FIG. 1, when viewed from a direction perpendicular to the first region 21 (in a plan view), the third portion 33 may surround each of the first portion 31 and the second portion 32. .. Each of the first portion 31 and the second portion 32 is physically separated from each other. In a plan view, the shapes of the first portion 31 and the second portion 32 are not particularly limited, but are, for example, square. In plan view, the length 110 of each of the first portion 31 and the second portion 32 is, for example, less than or equal to the chip size. The length 110 of each of the first portion 31 and the second portion 32 is, for example, 200 μm or more and 500 μm or less. The shape of each of the first portion 31 and the second portion 32 may be, for example, a rectangle.

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。 As shown in FIG. 3, the first side surface 23, the second side surface 25, and the bottom surface 24 have, for example, a planar shape. The first angle θ1 formed by the first side surface 23 and the bottom surface 24 and the second angle θ2 formed by the second side surface 25 and the bottom surface 24 are, for example, 90 ° or less. The first angle θ1 and the second angle θ2 may be 45 ° or more and 65 ° or less. The first angle θ1 and the second angle θ2 may be, for example, 50 ° or more. The first angle θ1 and the second angle θ2 may be, for example, 60 ° or less. The first region 21 and the second region 22 are, for example, a (0001) plane or a plane inclined at an off angle of less than 8 ° with respect to the (0001) plane. The off angle may be 6 ° or less, or 4 ° or less. The off angle may be 2 ° or more. The angle formed by each of the first side surface 23 and the second side surface 25 and the bottom surface 24 is, for example, less than 90 °. In cross-sectional view, the width of the groove 26 may decrease from the bottom surface 24 toward the first region 21 and the second region 22.

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。 Regarding the first straight line 201 and the second straight line 202, the angles formed by the bottom surface 24 and each of the first side surface 23 and the second side surface 25 may be the same or different (even if they are mixed). Good). From another point of view, the angle formed by the bottom surface 24 and each of the first side surface 23 and the second side surface 25 in the direction along the first straight line 201 is the bottom surface 24 in the direction along the second straight line 202. The angle formed by each of the first side surface 23 and the second side surface 25 may be the same as or different from each other.

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。 As shown in FIG. 3, the silicon carbide substrate 1 mainly includes a drift region 12, a body region 13, a source region 14, and a contact region 18. The drift region 12 contains an n-type impurity such as nitrogen and has an n-type conductive type (first conductive type). The concentration of n-type impurities in the drift region 12 is, for example, about 7 × 10 15 cm -3. The concentration of n-type impurities in the silicon carbide single crystal substrate 11 may be higher than the concentration of n-type impurities in the drift region 12.

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。 The body region 13 is on the drift region 12. The body region 13 is in contact with the drift region 12. The body region 13 contains a p-type impurity such as aluminum and has a p-type conductive type (second conductive type). A channel can be formed in the region of the body region 13 facing the gate insulating film 15.

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。 The source region 14 is on the body region 13. The source region 14 is in contact with the body region 13. The source region 14 is separated from the drift region 12 by the body region 13. The source region 14 contains n-type impurities such as nitrogen or phosphorus and has an n-type conductive type. The source region 14 constitutes a part of the first main surface 10. The concentration of the n-type impurity in the source region 14 may be higher than the concentration of the n-type impurity in the drift region 12.

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。 The contact region 18 is in contact with, for example, the body region 13 and the source region 14. The contact region 18 contains a p-type impurity such as aluminum and has a p-type conductive type. The concentration of the p-type impurity contained in the contact region 18 may be higher than the concentration of the p-type impurity contained in the body region 13. The contact region 18 connects the body region 13 and the first main surface 10. The contact region 18 may form a part of the first main surface 10. The concentration of the n-type impurity or the p-type impurity in each of the impurity regions can be measured by, for example, SIMS (Secondary Ion Mass Spectrometry).

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。 As shown in FIG. 3, a gate trench 6 may be provided on the first main surface 10. The first main surface 10 has, for example, a flat portion 5, a side surface 3, and a bottom surface 4. The gate trench 6 is defined by a side surface 3 and a bottom surface 4. The side surface 3 is connected to the flat portion 5. The side surface 3 penetrates the body region 13 and the source region 14 to reach the drift region 12. The bottom surface 4 is connected to the side surface 3. The bottom surface 4 is located in the drift region 12.

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。 In cross-sectional view, the side surface 3 may be inclined so that the width of the gate trench 6 tapers toward the bottom surface 4. The side surface 3 is inclined at 52 ° or more and 72 ° or less with respect to the (000-1) plane, for example. The side surface 3 may be substantially perpendicular to the flat portion 5. The bottom surface 4 may be substantially parallel to the flat portion 5. In cross-sectional view, the gate trench 6 may have a U-shape or a V-shape. The source region 14, the body region 13, and the drift region 12 form a side surface 3 of the gate trench 6. The drift region 12 constitutes the bottom surface 4 of the gate trench 6.

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。 The gate insulating film 15 is provided on the first main surface 10. The gate insulating film 15 is, for example, a thermal oxide film. The gate insulating film 15 is made of a material containing, for example, silicon dioxide. The thickness of the gate insulating film 15 is, for example, about 45 nm. The gate insulating film 15 is in contact with the source region 14, the body region 13, and the drift region 12 on the side surface 3. The gate insulating film 15 is in contact with the drift region 12 on the bottom surface 4. The gate insulating film 15 may be in contact with the source region 14 on the first main surface 10.

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。 The gate electrode 47 is provided on the gate insulating film 15 inside the gate trench 6. The gate electrode 47 is made of polysilicon containing impurities, for example. The gate electrode 47 is provided so as to face the source region 14, the body region 13, and the drift region 12. The gate insulating film 15 is provided between the body region 13 and the gate electrode 47. The interlayer insulating film 45 is provided in contact with the gate electrode 47 and the gate insulating film 15. The interlayer insulating film 45 is made of, for example, a material containing silicon dioxide. The interlayer insulating film 45 may be provided on the gate electrode 47 inside the gate trench 6. The interlayer insulating film 45 electrically insulates the gate electrode 47 and the source electrode 16.

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。 The first electrode 17 is provided on the first main surface 10. The first electrode 17 has, for example, a source electrode 16 and a source wiring 19. The source electrode 16 is in contact with the first main surface 10. Specifically, the source electrode 16 is in contact with the source region 14 on the first main surface 10. The source electrode 16 may be in contact with the contact region 18. The source electrode 16 is made of a material containing, for example, titanium (Ti), aluminum (Al), and silicon (Si). The source electrode 16 is ohmic-bonded to, for example, the source region 14. The source wiring 19 is in contact with the source electrode 16. The source wiring 19 is made of a material containing, for example, aluminum.

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。 Next, a first modification of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment will be described.

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。 As shown in FIG. 4, the angle θ1 formed by the first region 21 and the first side surface 23 and the angle θ2 formed by the second region 22 and the second side surface 25 may be approximately 90 °. Similarly, each of the first side surface 23 and the second side surface 25 extends substantially perpendicular to the bottom surface 24. The third portion 33 may be in contact with the entire surface of the bottom surface 24. The third portion 33 may be in contact with the first boundary 28 between the bottom surface 24 and the first side surface 23 and the second boundary 27 between the bottom surface 24 and the second side surface 25. The third portion 33 may be in contact with a part of each of the first side surface 23 and the second side surface 25. In other words, the third portion 33 may cover the entire surface of the bottom surface 24 and a part of each of the first side surface 23 and the second side surface 25.

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。 Next, a second modification of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment will be described.

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。 As shown in FIG. 5, the angle θ1 formed by the first region 21 and the first side surface 23 and the angle θ2 formed by the second region 22 and the second side surface 25 are larger than 90 ° and larger than 180 °. It may be small. The width of the groove 26 may increase from the bottom surface 24 toward each of the first region 21 and the second region 22. The third portion 33 may be in contact with the entire surface of the bottom surface 24. The third portion 33 may be in contact with the first boundary 28 between the bottom surface 24 and the first side surface 23 and the second boundary 27 between the bottom surface 24 and the second side surface 25. The third portion 33 may be in contact with a part of each of the first side surface 23 and the second side surface 25. In other words, the third portion 33 may cover the entire surface of the bottom surface 24 and a part of each of the first side surface 23 and the second side surface 25. In cross-sectional view, the width of the upper surface of the third portion 33 (the boundary surface between the third portion 33 and the bottom surface 24) may be smaller than the width of the lower surface of the third portion 33.

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。 As shown in FIG. 6, a part of the silicon carbide single crystal substrate may be exposed from the second electrode 30 when viewed from the direction perpendicular to the first region 21. Specifically, a part of each of the first side surface 23 and the second side surface 25 may be exposed from the second electrode 30. When viewed from the direction perpendicular to the first region 21, the total area of the second electrode 30 is, for example, 90% or more of the total area of the second main surface 20. From another point of view, the portion where the silicon carbide single crystal substrate is exposed from the second electrode 30 when viewed from the direction perpendicular to the first region 21 is less than 10% of the total area of the second main surface 20. Is.

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。 The total area of the second electrode 30 may be 95% or more or 98% or more of the total area of the second main surface 20 when viewed from the direction perpendicular to the first region 21. .. The total area of the second electrode 30 is the total area of the first portion 31, the second portion 32, and the third portion 33. The total area of the second main surface 20 viewed from the direction perpendicular to the first region 21 is the same as the total area of the second main surface 20 in which the groove 26 is not formed. When the second electrode 30 covers the entire second main surface 20 when viewed from the direction perpendicular to the first region 21, the total area of the second electrode 30 is the entire area of the second main surface 20. Equal to the area.

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。 Next, a third modification of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment will be described.

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。 As shown in FIG. 15, the groove 26 may have a honeycomb structure extending along each side of, for example, a hexagon on the second main surface 20. The groove 26 may have a hexagonal shape, for example, when viewed from a direction perpendicular to the first region 21. From another point of view, the groove 26 extends along a straight line parallel to, for example, the first straight line 201, extends along a straight line parallel to the third straight line 203, and is parallel to the fourth straight line 204. It extends along a straight line. The first straight line 201 extends, for example, along the <11-20> direction. Each of the third straight line 203 and the fourth straight line 204 extends along a direction equivalent to <11-20>. The fourth straight line 204 extends, for example, along the <-2110> direction. The third straight line 203 extends along the <1-210> direction, for example. The angle formed by any two straight lines in the first straight line 201, the third straight line 203, and the fourth straight line 204 is 120 °. In this case, since the groove directions are crystallographically equivalent, there is an advantage that the angle formed by the bottom surface 24 and each of the first side surface 23 and the second side surface 25 does not depend on the groove direction.

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(C38)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。
Next, a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment will be described.
First, a step of preparing the silicon carbide substrate 1 is carried out. For example, the silicon carbide single crystal substrate 11 is prepared by using a sublimation method. The maximum diameter of the silicon carbide single crystal substrate 11 is, for example, 100 mm or more, preferably 150 mm or more. Next, an epitaxial layer is formed on the silicon carbide single crystal substrate. For example, CVD using a mixed gas of silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) as a raw material gas, hydrogen gas (H 2 ) as a carrier gas, and ammonia (NH 3) as a dopant gas. A drift region is formed by epitaxial growth on the silicon carbide single crystal substrate 11 by the Chemical Vapor Deposition) method. The thickness of the drift region is, for example, 9 μm. The concentration of nitrogen atoms contained in the drift region is, for example, about 7 × 10 15 cm -3.

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)。 Next, an ion implantation step is performed. P-type impurities such as aluminum are ion-implanted into the surface of the drift region 12. As a result, the body region 13 in contact with the drift region 12 is formed. The thickness of the body region 13 is, for example, 0.9 μm. Next, n-type impurities such as phosphorus are ion-implanted into the body region 13. As a result, the source region 14 having an n-type conductive type is formed. The thickness of the source region 14 is, for example, 0.4 μm. The source region 14 constitutes the first main surface 10. The concentration of n-type impurities contained in the source region 14 is higher than the concentration of p-type impurities contained in the body region 13. Next, the contact region 18 is formed by ion-implanting a p-type impurity such as aluminum into the source region 14 (see FIG. 7).

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。 Next, activation annealing is performed to activate the impurities ion-implanted into the silicon carbide substrate 1. The temperature of activation annealing is preferably 1500 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower, for example, about 1700 ° C. The activation annealing time is, for example, about 30 minutes. The atmosphere of the activated annealing is preferably an inert gas atmosphere, for example, an Ar atmosphere.

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。 Next, a step of forming a gate trench is carried out. For example, a mask 40 having an opening at a position where the gate trench 6 (FIG. 3) is formed is formed on the first main surface 10 composed of the source region 14 and the contact region 18. Using the mask 40, a part of the source region 14, a part of the body region 13, and a part of the drift region are removed by etching. As the etching method, for example, reactive ion etching, particularly inductively coupled plasma reactive ion etching can be used. Specifically, for example , inductively coupled plasma reactive ion etching using sulfur hexafluoride (SF 6 ) or a mixed gas of SF 6 and oxygen (O 2 ) as the reaction gas can be used. A side portion substantially perpendicular to the first main surface 10 and a bottom portion provided continuously with the side portion and substantially parallel to the first main surface 10 in the region where the gate trench 6 should be formed by etching. A recess is formed.

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。 Next, thermal etching is performed in the recess. Thermal etching can be performed by heating with the mask 41 formed on the first main surface 10, for example, in an atmosphere containing a reactive gas having at least one kind of halogen atom. At least one or more halogen atoms contain at least one of a chlorine (Cl) atom and a fluorine (F) atom. The atmosphere contains, for example, chlorine (Cl 2 ), boron trichloride (BCl 3 ), SF 6 or carbon tetrafluoride (CF 4 ). For example, heat etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas as a reaction gas and setting the heat treatment temperature to, for example, 800 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The reaction gas may contain a carrier gas in addition to the chlorine gas and oxygen gas described above. As the carrier gas, for example, nitrogen gas, argon gas, helium gas, or the like can be used.

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。 By the thermal etching, a gate trench 6 is formed on the first main surface 10 of the silicon carbide substrate 1 (see FIG. 8). The gate trench 6 is defined by a side surface 3 and a bottom surface 4. The side surface 3 is composed of a source region 14, a body region 13, and a drift region 12. The bottom surface 4 is composed of a drift region 12. The angle between the side surface 3 and the surface along the bottom surface 4 is, for example, 54.7 °. Next, the mask 40 is removed from the first main surface 10.

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。 Next, a step of forming the gate insulating film 15 is carried out. For example, the silicon carbide substrate 1 is heated in an atmosphere containing oxygen, for example, at a temperature of 1300 ° C. or higher and 1400 ° C. or lower. As a result, a gate insulating film 15 is formed which is in contact with the drift region on the bottom surface 4, is in contact with the drift region, the body region 13 and the source region 14 on the side surface 3, and is in contact with the source region 14 on the first main surface 10. To.

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。 After forming the gate insulating film 15 by thermally oxidizing the silicon carbide substrate 1, heat treatment (NO annealing) may be performed on the silicon carbide substrate 1 in a nitric oxide (NO) gas atmosphere. In NO annealing, the silicon carbide substrate 1 is held for about 1 hour under the conditions of, for example, 1100 ° C. or higher and 1300 ° C. or lower. As a result, nitrogen atoms are introduced into the interface region between the gate insulating film 15 and the body region 13. As a result, the formation of the interface state in the interface region is suppressed, so that the channel mobility can be improved. If a nitrogen atom can be introduced, a gas other than NO gas (for example, N 2 O) may be used as the atmospheric gas. After NO annealing, Ar annealing using argon (Ar) as an atmospheric gas may be further performed. The heating temperature of Ar annealing is, for example, higher than the heating temperature of NO annealing. The Ar annealing time is, for example, about 1 hour. As a result, the formation of an interface state in the interface region between the gate insulating film 15 and the body region 13 is further suppressed.

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。 Next, a step of forming the gate electrode 47 is carried out. For example, a gate electrode 47 in contact with the gate insulating film 15 is formed inside the gate trench 6. The gate electrode 47 is arranged inside the gate trench 6 and is formed on the gate insulating film 15 so as to face each of the side surface 3 and the bottom surface 4 of the gate trench 6. The gate electrode 47 is formed by, for example, an LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method.

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。 Next, a step of forming the interlayer insulating film 45 is formed. For example, the interlayer insulating film 45 is formed so as to cover the gate electrode 47 and contact the gate insulating film 15. Preferably, the interlayer insulating film 45 is formed by, for example, a chemical vapor deposition method. The interlayer insulating film 45 is made of, for example, a material containing silicon dioxide. Next, a part of the interlayer insulating film 45 and the gate insulating film 15 is etched so that an opening is formed on the source region 14 and the contact region 18. As a result, the contact region 18 and the source region 14 are exposed from the gate insulating film 15.

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)。 Next, a step of forming the first electrode 17 is carried out. Specifically, the source electrode 16 in contact with the source region 14 and the contact region 18 is formed on the first main surface 10. The source electrode 16 is formed by, for example, a sputtering method. The source electrode 16 is made of a material containing, for example, Ti, Al and Si. Next, alloying annealing is performed. Specifically, the source electrode 16 in contact with the source region 14 and the contact region 18 is held at a temperature of, for example, 900 ° C. or higher and 1100 ° C. or lower for about 5 minutes. As a result, at least a part of the source electrode 16 reacts with the silicon contained in the silicon carbide substrate 1 to silicide. As a result, the source electrode 16 that is ohmic-bonded to the source region 14 is formed. Next, the source wiring 19 that is electrically connected to the source electrode 16 is formed. The source wiring 19 is formed on the source electrode 16 and the interlayer insulating film 45. As a result, the first electrode 17 including the source electrode 16 and the source wiring 19 is formed (see FIG. 9).

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。 Next, the back surface polishing step is carried out. Specifically, the silicon carbide substrate 1 is polished on the second main surface 20. Specifically, a part of the silicon carbide single crystal substrate 11 is removed by polishing. As a result, the silicon carbide single crystal substrate 11 is thinned (see FIG. 10). If the silicon carbide single crystal substrate 11 is sufficiently thin, this step is omitted.

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。 Next, the step of forming the groove 26 is carried out. For example, a mask 41 having an opening is formed at a position where a groove 26 (see FIG. 3) is formed on the second main surface 20. A part of the silicon carbide single crystal substrate is removed by etching using the mask 41. As the etching method, for example, reactive ion etching, particularly inductively coupled plasma reactive ion etching can be used. Specifically, for example, inductively coupled plasma reactive ion etching using SF 6 or a mixed gas of SF 6 and O 2 can be used as the reaction gas. The region where the groove 26 should be formed by etching has a side portion substantially perpendicular to the second main surface 20 and a bottom portion provided continuously with the side portion and substantially parallel to the second main surface 20. A recess is formed.

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。 Next, thermal etching is performed in the recess. Thermal etching can be performed by heating with the mask 41 formed on the second main surface 20, for example, in an atmosphere containing a reactive gas having at least one kind of halogen atom. At least one or more halogen atoms contain at least one of a chlorine atom and a fluorine atom. The atmosphere comprises, for example, Cl 2 , BCl 3 , SF 6 or CF 4 . For example, heat etching is performed using a mixed gas of chlorine gas and oxygen gas as a reaction gas and setting the heat treatment temperature to, for example, 800 ° C. or higher and 900 ° C. or lower. The reaction gas may contain a carrier gas in addition to the chlorine gas and oxygen gas described above. As the carrier gas, for example, nitrogen gas, argon gas, helium gas, or the like can be used.

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。 Grooves 26 are formed on the second main surface 20 of the silicon carbide substrate 1 by the thermal etching (see FIG. 11). The grooves 26 are provided on the second main surface 20 in a grid pattern, for example. In a cross-sectional view, the first angle θ1 formed by the first region 21 and the first side surface 23 and the second angle θ2 formed by the second region 22 and the second side surface 25 are, for example, 90 ° or less. The first angle θ1 and the second angle θ2 may be, for example, 45 ° or more and 65 ° or less. The second main surface 20 is composed of, for example, a first region 21, a second region 22, a first side surface 23, a bottom surface 24, and a second side surface 25. The groove 26 is defined by a bottom surface 24, a first side surface 23, and a second side surface 25. Next, the mask 41 is removed from the second main surface 20.

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。 The groove formation by the thermal etching may be carried out after the step of forming the first electrode 17, and may be carried out at the same time as the step of forming the gate trench 6 or before and after the step of forming the gate trench 6. When the back surface polishing process is not performed, the degree of freedom in the process of forming the groove 26 is increased.

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。 Next, the step of forming the second electrode 30 is carried out. Specifically, the second electrode 30 is formed on the second main surface 20. The second electrode 30 includes, for example, a drain electrode. The drain electrode is made of, for example, a material containing NiSi. The material constituting the drain electrode is formed by, for example, sputtering. Next, laser annealing is performed on the material formed by sputtering. As a result, the material constituting the drain electrode is alloyed. Instead of alloying by laser annealing, alloying by heat treatment, for example, treatment by RTA (Rapid Thermal Annealing) may be performed.

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。 The spot diameter of the laser annealing is smaller than the length of each side of the first portion 31 and the second portion 32. When the drain electrode is divided without forming the groove 26, a part of the drain electrode is etched to expose a part of the silicon carbide single crystal substrate. When the edge portion of the drain electrode is alloyed by laser annealing, the laser spot contains a material constituting the drain electrode and silicon carbide. The material constituting the drain electrode and silicon carbide have different reflectances with respect to the wavelength of the laser. Therefore, alloying is not uniform at the edge portion of the drain electrode. In the present embodiment, in a plan view, the drain electrode covers the entire surface of the second main surface 20, and the silicon carbide single crystal substrate is not exposed from the drain electrode. Therefore, in a plan view, the reflectance becomes uniform, and the drain electrode is uniformly alloyed.

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。 The second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21, a second portion 32 in contact with the second region 22, and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. The third portion 33 is separated from each of the first portion 31 and the second portion 32. As described above, the silicon carbide semiconductor wafer 100 (see FIGS. 1 to 3) according to the first embodiment is manufactured. Although the case where the groove 26 and the gate trench 6 are formed in different steps has been described above, the groove 26 and the gate trench 6 may be formed at the same time.

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。
Next, a method of measuring the electrical resistance (contact resistance) of the drain electrode will be described.
As shown in FIG. 12, the first portion 31 is physically separated from the second portion 32. The first terminal 51 is connected to the first portion 31. The second terminal 52 is connected to the second portion 32. The electrical resistance between the first portion 31 and the second portion 32 is measured, for example, using the two-terminal method. For example, the voltage between the first portion 31 and the second portion 32 is measured while passing a current from the first portion 31 to the second portion 32. The third portion 33 is separated from each of the first portion 31 and the second portion 32. Therefore, the current flows from the first portion 31 through the silicon carbide single crystal substrate to the second portion 32, but does not flow to the third portion 33. The electrical resistance of the first portion 31 and the second portion 32 may be measured by using the TLM (Transfer Length Method) method.

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。
Next, the action and effect of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment will be described.
In the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment, the first portion 31 is separated from the second portion 32. Therefore, the contact resistance between each of the first portion 31 and the second portion 32 and the silicon carbide substrate 1 can be measured. That is, quality control of each of the first portion 31 and the second portion 32 can be performed.

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。 Further, in the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment, the second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21 and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. As a result, a wider contact area between the second electrode 30 and the silicon carbide substrate 1 can be secured as compared with the case where the second electrode 30 is patterned by etching a part of the second electrode 30. .. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance of the second electrode 30.

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。 Further, in the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment, the first angle θ1 and the second angle θ2 may be 45 ° or more and 65 ° or less. As a result, the width of the groove 26 becomes narrower toward the second main surface 20. Therefore, when the bonding material 7 is provided inside the groove 26, it is possible to prevent the bonding material 7 from peeling off from the silicon carbide substrate 1.

(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。
(Second Embodiment)
Next, the configuration of the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment of the present disclosure will be described. The silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment is mainly different from the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment in a configuration in which the silicon carbide semiconductor device 200 is divided into semiconductor chips and has a bonding material 7. Other configurations are substantially the same as those of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment. Hereinafter, a configuration different from that of the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment will be mainly described.

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。 As shown in FIG. 13, the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment is, for example, a vertical MOSFET, and includes a silicon carbide substrate 1, a first electrode 17, a second electrode 30, and a bonding material 7. , A gate insulating film 15, a gate electrode 47, and an interlayer insulating film 45 are mainly provided. The second electrode 30 has, for example, a first portion 31, a second portion 32, a third portion 33, a fourth portion 34, a fifth portion 35, and a sixth portion 36. Each of the first portion 31, the second portion 32 and the third portion 33 is an ohmic electrode. Each of the fourth portion 34, the fifth portion 35 and the sixth portion 36 is a cover layer. The joining material 7 fills the groove 26. The joining material 7 may be in contact with the side surface of the first portion 31, the side surface of the second portion 32, and the side surface of the third portion 33. The joining material 7 connects the first portion 31, the second portion 32, and the third portion 33. The joining material 7 may be in contact with the first side surface 23 and the second side surface 25. The joining material 7 may be in contact with a portion of the bottom surface 24 of the groove 26 that is exposed from the third portion 33. The joining material 7 may be in contact with a part of the bottom surface 24, the first boundary 28, and the second boundary 27. The joining material 7 may be provided so as to cover the fourth portion 34, the fifth portion 35, and the sixth portion 36. The joining material 7 may be provided so as to face the drift region 12.

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。 The joining material 7 electrically connects the first portion 31, the second portion 32, and the third portion 33. The bonding material 7 is a material having conductivity. The material of the bonding material 7 is not particularly limited, but is, for example, a solder material such as PbSn, SnAgCu, SnSb, SnCuNi, or a sintered material containing silver (Ag) and copper (Cu). The thickness 104 of the bonding material 7 on the fifth portion 35 may be larger than the thickness 101 of the third portion 33. The thickness 104 of the bonding material 7 on the fifth portion 35 may be larger than the total thickness 102 of the third portion 33 and the fifth portion 35. The thickness 104 of the bonding material 7 on the fifth portion 35 may be, for example, the depth 103 or more of the groove 26. The depth 103 of the groove 26 is, for example, 0.1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 0.2 μm or more and 5 μm or less. It is desirable that the depth 103 of the groove 26 is larger than the thickness of the third portion 33. The thickness 104 of the bonding material 7 on the fifth portion 35 is, for example, 100 μm or more and 1 mm or less.

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。 Each of the fourth portion 34, the fifth portion 35 and the sixth portion 36 has, for example, a three-layer structure. Each of the fourth portion 34, the fifth portion 35, and the sixth portion 36 has, for example, a layer containing titanium (Ti), a layer containing nickel (Ni), and a layer containing gold (Au). .. A layer containing Ag may be used instead of the layer containing Au. Each material of the 4th part 34, the 5th part 35 and the 6th part 36 has adhesion to the bonding material, wettability of the solder material, reactivity with the solder material, temperature cycle, reliability of the power cycle test, etc. It is selected based on the creep characteristics that represent the deterioration of the solder material during evaluation. The thickness of the layer containing Ti is, for example, 250 nm. The thickness of the layer containing Ni is, for example, 200 nm. The thickness of the layer containing Au is, for example, 50 nm. The layer containing Ti may be in contact with each of the first portion 31, the second portion 32 and the third portion 33. The layer containing Au may be in contact with the bonding material 7.

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。 Next, the configuration of a modified example of the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment will be described.

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。 As shown in FIG. 14, the second electrode 30 may be composed of a first portion 31, a second portion 32, a third portion 33, and a seventh portion 37. Each of the first portion 31, the second portion 32 and the third portion 33 is an ohmic electrode. The seventh portion 37 is a cover layer. The seventh portion 37 may be integrally configured. The seventh portion 37 is in contact with the first portion 31, the second portion 32, and the third portion 33. The seventh portion 37 may be in contact with the first side surface 23, the second side surface 25, and a part of the bottom surface 24.

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。 The measurement of the electrical resistance of the ohmic electrode is performed after the ohmic electrode is formed and before the cover layer is formed. Therefore, the ohmic electrodes may be separated from each other, and the cover layer may be formed integrally. When the cover layers are integrally formed, the contact area between the cover layer and the bonding material is larger than when the cover layers are separated from each other. Therefore, the bonding material can be brought into good contact with the cover layer.

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。
Next, a method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment will be described.
First, for example, the silicon carbide semiconductor wafer 100 (see FIGS. 1 to 3) is prepared by using the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor wafer 100 according to the first embodiment.

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。 Next, the step of forming the cover layer is carried out. Specifically, for example, by sputtering, a Ti layer is formed on the drain electrode. The thickness of the Ti layer is, for example, 250 nm. Next, for example, by sputtering, a Ni layer is formed on the Ti layer. The thickness of the Ni layer is, for example, 200 nm. Next, for example, by sputtering, an Au layer is formed. The thickness of the Au layer is, for example, 50 nm. As a result, the fourth portion 34 is formed on the first portion 31. A sixth portion 36 is formed on the second portion 32. A fifth portion 35 is formed on the third portion 33.

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。 The shape of FIG. 13 can be formed under conditions of high parallelism of sputter atoms (conditions in which the mean free path in plasma becomes long), for example, under low gas pressure conditions. The ion beam sputtering method can also be applied to the formation of the shape shown in FIG. The shape of FIG. 14 can be formed under conditions where diffusion of sputtered atoms on the surface is promoted (high plasma energy, short mean free path), for example, high gas pressure, high grasshopper power, and high temperature. Is. Good coverage of the bottom surface 24 of the groove 26 can also be formed by CVD of the metal film.

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。 Next, a step of forming the bonding material 7 is carried out. The joining material 7 is formed so as to fill the groove 26. As shown in FIG. 13, the joining material 7 is formed in contact with each of the fourth portion 34, the fifth portion 35, and the sixth portion 36, and in contact with the first side surface 23 and the second side surface 25. Alternatively, as shown in FIG. 14, it may be formed so as to cover the seventh portion 37. The material of the bonding material 7 is, for example, solder. Next, a dicing step is carried out. Specifically, the silicon carbide semiconductor wafer 100 is divided into a plurality of semiconductor chips. As a result, the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment is manufactured.

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。
Next, the operation and effect of the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment will be described.
In the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment, the first portion 31 is separated from the second portion 32. Therefore, the contact resistance between each of the first portion 31 and the second portion 32 and the silicon carbide substrate 1 can be measured. That is, quality control of each of the first portion 31 and the second portion 32 can be performed.

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。 Further, in the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment, the second electrode 30 includes a first portion 31 in contact with the first region 21 and a third portion 33 in contact with the bottom surface 24. As a result, a wider contact area between the second electrode 30 and the silicon carbide substrate 1 can be secured as compared with the case where the second electrode 30 is patterned by etching a part of the second electrode 30. .. Therefore, it is possible to suppress an increase in the contact resistance of the second electrode 30.

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。 Further, in the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment, the first angle θ1 and the second angle θ2 may be 45 ° or more and 65 ° or less. As a result, the width of the groove 26 becomes narrower toward the second main surface 20. Therefore, it is possible to prevent the bonding material 7 from peeling off from the silicon carbide substrate 1.

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。 Further, in the silicon carbide semiconductor device 200 according to the second embodiment, the groove 26 is provided on the second main surface 20. Therefore, the contact area between the bonding material 7 and the second electrode 30 is larger than that in the case where the second electrode 30 is patterned without the groove 26 being provided on the second main surface 20. Therefore, when the chip is mounted, the adhesion between the bonding material 7 and the second electrode 30 is improved. As a result, it is possible to prevent the bonding material 7 from peeling from the second electrode 30. Further, the heat dissipation of the silicon carbide semiconductor device 200 can be improved.

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。 In each of the above embodiments, the case where the silicon carbide semiconductor wafer 100 and the silicon carbide semiconductor device 200 have a MOSFET having a gate trench 6 has been described, but the silicon carbide semiconductor wafer 100 and the silicon carbide semiconductor device 200 have a gate trench. It is not limited to the case of having a MOSFET having. The silicon carbide semiconductor wafer 100 and the silicon carbide semiconductor device 200 may have, for example, a planar MOSFET. The silicon carbide semiconductor wafer 100 and the silicon carbide semiconductor device 200 may have, for example, an SBD (Schottky barrier diode), an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), or an SJ (Superjunction) structure. You may have a power semiconductor device having the above.

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。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

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
1 Silicon Carbide Substrate 2 Silicon Carbide epitaxial layer 3 Sides 4, 24 Bottom surface 5 Flat part 6 Gate trench 7 Joint material 10 First main surface 11 Silicon carbide single crystal substrate 12 Drift region 13 Body region 14 Source region 15 Gate insulating film (insulation) film)
16 Source electrode 17 First electrode 18 Contact region 19 Source wiring 20 Second main surface 21 First region 22 Second region 23 First side surface 25 Second side surface 26 Groove 27 Second boundary 28 First boundary 30 Second electrode 31 First 1 part 32 2nd part 33 3rd part 34 4th part 35 5th part 36 6th part 37 7th part 40, 41 Mask 45 Interlayer insulating film 47 Gate electrode 51 1st terminal 52 2nd terminal 100 Silicon carbide semiconductor wafer 200 Silicon Carbide Semiconductor Device 201 1st Straight 202 2nd Straight 203 3rd Straight 204 4th Straight

Claims (12)

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。
A silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface,
The first electrode and the insulating film provided on the first main surface,
A second electrode provided on the second main surface is provided.
A groove is provided on the second main surface.
The second main surface includes a first region and a second region separated by the groove.
The groove is defined by a first side surface connected to the first region, a second side surface connected to the second region, and a bottom surface connected to each of the first side surface and the second side surface.
The second electrode includes a first portion in contact with the first region, a second portion in contact with the second region, and a third portion in contact with the bottom surface.
The third part is separated from each of the first part and the second part .
The first side surface, the second side surface, and the bottom surface have a planar shape.
A silicon carbide semiconductor wafer in which the first angle formed by the first side surface and the bottom surface and the second angle formed by the second side surface and the bottom surface are 45 ° or more and 65 ° or less.
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。 The silicon carbide semiconductor wafer according to claim 1, wherein the total area of the second electrode is 90% or more of the total area of the second main surface when viewed from a direction perpendicular to the first region. 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。 The silicon carbide semiconductor wafer according to claim 1 or 2 , wherein the first region and the second region are planes inclined at an off angle of less than 8 ° with respect to the (0001) plane or the (0001) plane. .. 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〜請求項のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体ウエハ。 The first main surface is a surface inclined at an off angle of less than 8 ° with respect to the (000-1) surface or the (000-1) surface, according to any one of claims 1 to 3. Silicon Carbide Semiconductor Wafer. 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〜請求項のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体ウエハ。 The silicon carbide semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 4 , wherein the groove is hexagonal when viewed from a direction perpendicular to the first region. 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〜請求項のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体ウエハ。 The silicon carbide semiconductor wafer according to any one of claims 1 to 4 , wherein the grooves are in a grid pattern when viewed from a direction perpendicular to the first region. 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。
A silicon carbide substrate having a first main surface and a second main surface opposite to the first main surface,
The first electrode and the insulating film provided on the first main surface,
A second electrode provided on the second main surface is provided.
A groove is provided on the second main surface.
The second main surface includes a first region and a second region separated by the groove.
The groove is defined by a first side surface connected to the first region, a second side surface connected to the second region, and a bottom surface connected to each of the first side surface and the second side surface.
The second electrode includes a first portion in contact with the first region, a second portion in contact with the second region, and a third portion in contact with the bottom surface.
The third part is separated from each of the first part and the second part, and further
E Bei a bonding material for electrically connecting said first portion and said second portion and said third portion,
The first side surface, the second side surface, and the bottom surface have a planar shape.
A silicon carbide semiconductor device in which the first angle formed by the first side surface and the bottom surface and the second angle formed by the second side surface and the bottom surface are 45 ° or more and 65 ° or less.
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、請求項に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 7 , wherein the total area of the second electrode is 90% or more of the total area of the second main surface when viewed from a direction perpendicular to the first region. 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。 The silicon carbide semiconductor device according to claim 7 , wherein the first region and the second region are planes inclined at an off angle of less than 8 ° with respect to the (0001) plane or the (0001) plane. .. 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〜請求項のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 The first main surface is a surface inclined at an off angle of less than 8 ° with respect to the (000-1) surface or the (000-1) surface, according to any one of claims 7 to 9. Silicon carbide semiconductor device. 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〜請求項10のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 7 to 10 , wherein the groove is hexagonal when viewed from a direction perpendicular to the first region. 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〜請求項10のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置。 The silicon carbide semiconductor device according to any one of claims 7 to 10 , wherein the grooves are in a grid pattern when viewed from a direction perpendicular to the first region.
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