[发明专利]碳化硅半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅半导体器件，更具体地讲，涉及包括具有被绝缘膜覆盖的表面的碳化硅层的碳化硅半导体器件。

背景技术

日本专利特许公开No.2002-261275(PTL1)公开了以下内容。在MOS(金属氧化物半导体)器件中，叠堆有氧化物膜的4H型SiC的面是{03-38}面或者对{03-38}面具有在10°内的偏离角的面。因此，MOS器件的沟道迁移率可以增大。这可能是因为，由于SiC{0001}面是六边形密堆面，导致构成原子的每单位面积悬挂键的密度高，使得界面态增大，阻碍电子迁移，而{03-38}面偏离六边形密堆面，使得电子容易移动。此外，在{03-38}面实现特别高的沟道迁移率的原因可能是由于尽管不同于密堆面但原子键相对周期性地在表面出现。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利特许公开No.2002-261275

发明内容

技术问题

通过以上阐述的方法不能得到足够高的沟道迁移率。

本发明涉及解决上述问题。本发明的目的是提供一种可以实现更高沟道迁移率的碳化硅半导体器件。

问题的解决方法

根据本发明的一个方面的碳化硅半导体器件包括：绝缘膜；碳化硅层，其具有被绝缘膜覆盖的表面。该表面包括第一区域。该第一区域至少部分地具有第一面取向。该第一面取向是(0-33-8)面、(30-3-8)面、(-330-8)面、(03-3-8)面、(-303-8)面和(3-30-8)面中的任何一个。根据该碳化硅半导体器件，碳化硅层在被绝缘膜覆盖的表面上可以具有高沟道迁移率。

碳化硅层的表面还可以包括第二区域。该第二区域至少部分地具有不同于第一面取向的第二面取向。该第二面取向是(0-33-8)面、(30-3-8)面、(-330-8)面、(03-3-8)面、(-303-8)面和(3-30-8)面中的任何一个。因此，可以在碳化硅半导体器件上设置彼此不同并且具有高沟道迁移率的面。

碳化硅层的表面还可以包括第三至第六区域。该第三至第六区域分别至少部分地具有第三至第六面取向。该第一至第六面取向彼此不同。该第一至第六面取向中的每一个是(0-33-8)面、(30-3-8)面、(-330-8)面、(03-3-8)面、(-303-8)面和(3-30-8)面中的任何一个。因此，可以在碳化硅半导体器件上设置具有高沟道迁移率的六个不同面。

根据本发明的另一方面的一种碳化硅半导体器件包括：绝缘膜；碳化硅层，其具有被绝缘膜覆盖的表面。该表面包括第一区域。该第一区域至少部分地具有第一面取向。该第一面取向对{0001}面的偏离取向在对<1-100>方向的±5°的范围内。该第一面取向在<1-100>方向上对{03-38}面的偏离角大于或等于-3°且小于或等于3°。该第一面取向对(000-1)面的倾斜度小于90°。根据该碳化硅半导体器件，碳化硅层在被绝缘膜覆盖的表面上可以具有高沟道迁移率。

碳化硅层的表面还可以包括第二区域。该第二区域至少部分地具有不同于第一面取向的第二面取向。该第二面取向对{0001}面的偏离取向在对<1-100>方向的±5°的范围内。该第二面取向在<1-100>方向上对{03-38}面的偏离角大于或等于-3°且小于或等于3°。该第二面取向对(000-1)面的倾斜度小于90°。因此，可以在碳化硅半导体器件上设置彼此不同的、具有高沟道迁移率的面。

碳化硅层的表面还可以包括第三至第六区域。该第三至第六区域分别至少部分地具有第三至第六面取向。该第一至第六面取向彼此不同。该第一至第六面取向中的每一个对{0001}面的偏离取向在对<1-100>方向的±5°的范围内。该第一至第六面取向中的每一个在<1-100>方向上对{03-38}面的偏离角大于或等于-3°且小于或等于3°。该第一至第六面取向中的每一个对(000-1)面的倾斜度小于90°。因此，可以在碳化硅半导体器件上设置具有高沟道迁移率的六个不同面。

本发明的碳化硅半导体器件还可以包括设置在绝缘膜上的栅电极。因此，可以通过绝缘栅极来控制沟道。栅电极可以构成沟槽栅极结构。栅电极可以构成平面栅极结构。

碳化硅层和绝缘膜之间的界面具有在5×10¹¹cm^–2eV^–1以下的界面态密度。因此，可以更可靠地得到更高的沟道迁移率。