DE112014004583T5 - Siliciumcarbidhalbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Siliciumcarbidhalbleiterbauteil und Verfahren zu dessen Herstellung Download PDF

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Yasuhiro Kagawa
Naruhisa Miura
Yuji Abe
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Abstract

Es wird ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, das in der Lage ist, ein elektrisches Feld in einer unter einem Graben ausgebildeten Schutzdiffusionsschicht abzuschwächen. Ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 weist auf: eine Driftschicht 2a eines ersten Leitfähigkeitstyps; eine Source-Zone 4 des ersten Leitfähigkeitstyps, die in einem oberen Abschnitt einer Halbleiterschicht 2 ausgebildet ist; einen aktiven Graben 5a, der sich durch die Source-Zone 4 und eine Basiszone 3 erstreckt; einen Abschlussgraben 5b, der um den aktiven Graben 5a herum ausgebildet ist; eine Gate-Isolierschicht 6, die auf Boden- und Seitenflächen des aktiven Grabens 5a ausgebildet ist; eine Gate-Elektrode 7, die in den aktiven Graben 5a eingebettet ist, wobei die Gate-Isolierschicht 6 zwischen der Gate-Elektrode 7 und dem aktiven Graben 5a ausgebildet ist; eine Schutzdiffusionsschicht 13 eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter dem aktiven Graben 5a ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration eines zweiten Leitfähigkeitstyps hat, bei der es sich um die erste Fremdstoffkonzentration handelt; und eine Abschlussdiffusionsschicht 16 des zweiten Leitfähigkeitstyps, die unter dem Abschlussgraben 5b ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps hat, bei der es sich um eine zweite Fremdstoffkonzentration handelt, die niedriger ist als die erste Fremdstoffkonzentration.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil und auf ein Verfahren zu dessen Herstellung und im Spezielleren auf ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil des Typs Graben-Gate und ein Bauteil aus diesem.
  • Stand der Technik
  • Isolierschicht-Halbleiterbauteile wie etwa ein MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) und ein IGBT (Isolierschicht-Bipolartransistor) werden weitverbreitet als Leistungsschaltelemente verwendet. Bei einem Isolierschicht-Halbleiterbauteil bildet das Anlegen einer Spannung an eine Gate-Elektrode, die gleich einer oder höher als eine Schwellenspannung ist, einen Kanal zum Einschalten des Isolierschicht-Halbleiterbauteils. Um eine Kanalbreitendichte in einem derartigen Isolierschicht-Halbleiterbauteil zu verbessern, wurden ein Graben-Gate-Halbleiterbauteil, bei dem ein Graben in einer Halbleiterschicht gebildet ist, und eine Wannenzone an einer Seitenfläche des Grabens als Kanal verwendet wird, in praktischen Gebrauch genommen. Dies erzielt die Reduktion beim Zellenabstand zum Verbessern der Bauteilleistung.
  • Aufmerksamkeit wurde Halbleiterbauteilen, die Siliciumcarbid (SiC) (im Nachstehenden als „Siliciumcarbidhalbleiterbauteile“ bezeichnet) als Halbleiterbauteilen der nächsten Generation geschenkt, die eine hohe Durchbruchspannung und geringe Verluste erzielen, und die Entwicklung von Graben-Gate-Siliciumcarbidhalbleiterbauteilen wurde vorangetrieben. Es wurde vorgeschlagen, eine Stromdiffusionsschicht des n-Typs, die zwischen einer Wannenzone des p-Typs und einer Driftschicht des n-Typs liegt und eine Fremdstoffkonzentration hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht, in einem herkömmlichen Graben-Gate-Siliciumcarbidhalbleiterbauteil bereitzustellen, um einen Einschaltzustandswiderstand zu senken (mit Bezug auf Patentschriften 1 und 2). Die Stromdiffusionsschicht auf diese Weise vorzusehen, bewirkt, dass Strom seitlich weit diffundiert und durch die Stromdiffusionsschicht fließt, nachdem Elektronen durch einen in der Wannenzone an der Seitenfläche des Grabens ausgebildeten Kanal hindurchtreten, so dass der Durchlasswiderstand gesenkt ist.
  • Dokumente aus dem Stand der Technik
  • Patentschriften
    • Patentschrift 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldungsveröffentlichung (Übersetzung der PCT-Anmeldung) Nr. 2001-511315
    • Patentschrift 2: Japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer 2012-238887
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Probleme, die durch die Erfindung gelöst werden sollen
  • In einem Siliciumcarbidhalbleiterbauteil wird der dielektrische Durchbruch in der Driftschicht durch die hohe dielektrische Durchbruchfestigkeit von Siliciumcarbid unterbunden, so dass eine Durchbruchspannung verbessert wird. In einem Graben-Gate-Siliciumcarbidhalbleiterbauteil findet eine elektrische Feldkonzentration in einem Grabenbodenabschnitt und insbesondere in einer Gate-Isolierschicht an einer Ecke des Grabenbodenabschnitts statt, wenn sich das Halbleiterbauteil in einem Ausschaltzustand befindet, in dem eine hohe Spannung zwischen einer Drain-Elektrode und einer Source-Elektrode anliegt. Bei einem Graben-Gate-Siliciumcarbidhalbleiterbauteil bestand eine Gefahr, dass die Unterdrückung des dielektrischen Durchbruchs in der Driftschicht bewirkt, dass ein Isolierschichtdurchbruch an der Gate-Isolierschicht im Grabenbodenabschnitt beginnt, so dass die Durchbruchspannung begrenzt ist.
  • Um ein derartiges Problem zu lösen, kann für das Graben-Gate-Siliciumcarbidhalbleiterbauteil in Erwägung gezogen werden, dass ein Abstand von der Drain-Elektrode sichergestellt wird, indem ein flacher Graben gebildet wird, wodurch das an die Gate-Isolierschicht im Grabenbodenabschnitt angelegte elektrische Feld abgeschwächt wird. Wenn jedoch die Stromdiffusionsschicht zu dem Zweck vorgesehen wird, den Einschaltzustandswiderstand zu senken, verstärkt die Ausbildung des Grabenbodenabschnitts im Inneren der Stromdiffusionsschicht das elektrische Feld im Grabenbodenabschnitt. Von daher ist es notwendig, dass sich der Graben durch die Stromdiffusionsschicht erstreckt und die Driftschicht erreicht. Aus diesem Grund macht das Vorsehen der Stromdiffusionsschicht den Graben um den Betrag der Dicke der Stromdiffusionsschicht tiefer und ruft insofern ein Problem hervor, als das elektrische Feld im Grabenbodenabschnitt verstärkt und damit die Durchbruchspannung gesenkt ist.
  • Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das zuvor erwähnte Problem zu lösen. Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Einschaltzustandswiderstand zu senken und eine Durchbruchspannung zu verbessern.
  • Mittel zum Lösen des Problems
  • Ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach der vorliegenden Erfindung weist auf: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei die Verarmungsunterdrückungsschicht eine Dicke hat, die gleich oder größer als 0,06 µm und gleich oder kleiner als 0,31 µm ist.
  • Wirkungen der Erfindung
  • Im Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach der vorliegenden Erfindung ist die Verarmungsunterdrückungsschicht, die eine Fremdstoffkonzentration hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht, auf der Driftschicht ausgebildet. Die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht beträgt nicht weniger als 0,06 µm. Dies verdrängt eine sich von der Wannenzone erstreckende Verarmungsschicht, um einen Einschaltzustandswiderstand zu senken. Auch beträgt die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht nicht mehr als 0,31 µm. Dies macht den Graben flacher, um ein elektrisches Feld in einem Bodenabschnitt des Grabens abzuschwächen, wodurch eine Durchbruchspannung verbessert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle eines Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einer ersten Ausführungsform zeigt.
  • 2 ist eine Schnittansicht, die ein Verfahren zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 3 ist eine Schnittansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 4 ist eine Schnittansicht, die das Verfahren zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 5 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Verarmungsschichtbreite in einer Zone des n-Typs an einem pn-Übergang und einer Fremdstoffkonzentration des n-Typs zeigt.
  • 6 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen einer Verarmungsschichtbreite in einer Zone des n-Typs am pn-Übergang und der Temperatur zeigt.
  • 7 ist eine Ansicht, die ein Verhältnis zwischen einer Fremdstoffkonzentration und einer Tiefe in einer Dreischichtstruktur zeigt.
  • 8 ist eine Schnittansicht, die einen Graben des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 9 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einer Modifizierung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 10 ist eine Schnittansicht, die ein Verfahren zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der Modifizierung der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 11 ist eine Draufsicht, die sich auf ein Zellenmuster des Halbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform bezieht.
  • 12 ist eine Draufsicht, die sich auf ein Zellenmuster des Halbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform bezieht.
  • 13 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 14 ist eine Ansicht, die eine Verteilung einer Einschaltzustandstromdichte des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach dem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • 15 ist eine Ansicht, die eine Verteilung einer Einschaltzustandstromdichte des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform zeigt.
  • 16 ist eine grafische Darstellung, die eine elektrische Feldstärke in der ersten Ausführungsform und im Vergleichsbeispiel zeigt.
  • 17 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einer zweiten Ausführungsform zeigt.
  • 18 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einer dritten Ausführungsform zeigt.
  • 19 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einer vierten Ausführungsform zeigt.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Erste Ausführungsform
  • Der Aufbau eines Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach einer ersten Ausführungsform wird beschrieben. 1 ist eine Schnittansicht, die eine Zelle eines Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach der ersten Ausführungsform zeigt. In den folgenden Absätzen soll sich der Begriff „Fremdstoffkonzentration“ auf einen Spitzenwert von Fremdstoffen in jeder Zone beziehen, und die Begriffe „Breite“ und „Dicke“ jeder Zone sollen sich in einem Fall, in dem die Fremdstoffkonzentration jeder Zone eine Konzenrationsverteilung hat, auf die Breite und Dicke einer Zone beziehen, in der die Fremdstoffkonzentration gleich dem oder größer als der halbe Spitzenwert der Fremdstoffkonzentration in dieser Zone ist.
  • In 1 weist das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 ein Substrat 1, eine Halbleiterschicht 20, eine Source-Elektrode 11 und eine Drain-Elektrode 12 auf. Die Halbleiterschicht 20 ist auf der Vorderseite des Substrats 1 ausgebildet. Die Source-Elektrode 11 ist auf der Halbleiterschicht 20 ausgebildet. Die Drain-Elektrode 12 ist auf der Rückseite des Substrats 1 ausgebildet. Ein Graben 7 ist in einer Fläche der Halbleiterschicht 20 ausgebildet. Eine Gate-Isolierschicht 9 und eine Gate-Elektrode 10 sind im Graben 7 ausgebildet. Obwohl die Source-Elektrode 11 auf der Fläche der Halbleiterschicht 20 ausgebildet ist, ist eine dielektrische Zwischenlagenschicht 8 auf einem Bereich der Fläche der Halbleiterschicht 20, die über dem Graben 7 liegt, so ausgebildet, dass sie die Gate-Elektrode 10 bedeckt.
  • Bei dem Substrat 1 handelt es sich um ein Siliciumcarbidhalbleitersubstrat des n-Typs. Die Halbleiterschicht 20 ist auf der Vorderseite des Substrats 1 ausgebildet, und die Drain-Elektrode 12 ist auf dessen Rückseite ausgebildet. Bei der Halbleiterschicht 20 handelt es sich um eine Halbleiterschicht, die sich durch das epitaxiale Wachstum eines Siliciumcarbidhalbleiters gebildet hat. Die Halbleiterschicht 20 hat eine Source-Zone 3, eine Körperkontaktzone 4, eine Körperzone 5 und einer Verarmungsunterdrückungsschicht 6. Der restliche Bereich der Halbleiterschicht 20 dient als Driftschicht 2.
  • Bei der Driftschicht 2 handelt es sich um eine Halbleiterschicht des n-Typs, die auf dem Substrat 1 angeordnet ist, und um eine Halbleiterschicht mit einer Fremdstoffkonzentration des n-Typs, die geringer ist als diejenige des Substrats 1. Die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ist auf der Driftschicht 2 ausgebildet. Bei der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 handelt es sich um eine Halbleiterschicht des n-Typs und um eine Halbleiterschicht mit einer Fremdstoffkonzentration des n-Typs, die höher ist als diejenige der Driftschicht 2. Die Körperzone 5 ist auf der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ausgebildet. Bei der Körperzone 5 handelt es sich um eine Halbleiterzone des p-Typs. Die Körperkontaktzone 4 und die Source-Zone 3 sind auf der Körperzone 5 ausgebildet. Bei der Körperkontaktzone 4 handelt es sich um eine Halbleiterzone des p-Typs und um eine Zone mit einer Fremdstoffkonzentration des p-Typs, die höher ist als diejenige der Körperzone 5. Bei der Source-Zone 3 handelt es sich um eine Halbleiterzone des n-Typs.
  • Der Grabe 7 ist so ausgebildet, dass er sich von der Oberfläche der Halbleiterschicht 20, im Spezielleren von der Oberfläche der Source-Zone 3, durch die Körperzone 5 und die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 erstreckt, um die Driftschicht 2 zu erreichen. Die Gate-Isolierschicht 9 ist an den Boden- und Seitenflächen des Grabens 7 ausgebildet. Die Gate-Elektrode 10 ist auf der Gate-Isolierschicht 9 ausgebildet und in den Graben 7 eingebettet.
  • Die Source-Elektrode 11 ist in Kontakt mit der Source-Zone 3 und der Körperkontaktzone 4 auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 20 ausgebildet. Die Source-Elektrode 11 besteht aus einem Silicid eines Metalls wie etwa Ni und Ti und der Halbleiterschicht 20 und stellt einen ohmschen Kontakt mit der Source-Zone 3 und der Körperkontaktzone 4 her. Die Drain-Elektrode 12 ist auf der Rückseite des Substrats 1 ausgebildet und eine Metall- wie etwa Ni-Elektrode.
  • Als Nächstes wird die Fremdstoffkonzentration jeder der Halbleiterschichten und -zonen beschrieben. Die Driftschicht 2 hat eine Fremdstoffkonzentration des n- Typs von 1,0 × 1014 bis 1,0 × 1017 cm–3, die auf Grundlage der Durchbruchspannung und dergleichen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 eingestellt wird. Die Körperzone 5 hat eine Fremdstoffkonzentration des p-Typs von 1,0 × 1014 bis 1,0 × 1018 cm–3. Die Source-Zone 3 hat eine Fremdstoffkonzentration des n-Typs von 1,0 × 1018 bis 1,0 × 1021 cm–3. Die Körperkontaktzone 4 hat eine Fremdstoffkonzentration des p-Typs von 1,0 × 1018 bis 1,0 × 1021 cm–3, die höher ist als diejenige der Körperzone 5, um einen Kontaktwiderstand mit der Source-Elektrode 11 zu senken.
  • Die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 hat eine Fremdstoffkonzentration des n-Typs von nicht weniger als 1,0 × 1017, bevorzugter im Bereich von 2,0 × 1017 bis 5,0 × 1017 cm–3, was höher ist als diejenige der Driftschicht 2, und verdrängt eine Verarmungsschicht, die sich von der Körperzone 5 erstreckt. Die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und die Tiefe des Grabens 7 werden in der Beschreibung eines Verfahren zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 beschrieben, das später beschrieben wird.
  • Als Nächstes wird der Funktionsablauf des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 kurz beschrieben. Wenn in Bezug auf 1 eine Spannung, die gleich einer oder höher als eine Schwellenspannung ist, an die Gate-Elektrode 10 angelegt wird, bildet sich ein Kanal eines zur Körperzone 5 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, d.h. eines n-Typs, in der Körperzone 5 entlang den Seitenflächen des Grabens 7. Dann erstreckt sich ein Strompfad desselben Leitfähigkeitstyps von der Source-Elektrode 11 zur Drain-Elektrode 12, so dass bewirkt wird, dass durch Anlegen einer Spannung zwischen der Drain-Elektrode 12 und der Source-Elektrode 11 ein Strom fließt. Ein Zustand, in dem eine Spannung, die gleich der oder höher als die Schwellenspannung ist, auf diese Weise an die Gate-Elektrode 10 angelegt wird, ist der Einschaltzustand des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100.
  • Wenn andererseits eine Spannung, die niedriger ist als die Schwellenspannung, an die Gate-Elektrode 10 angelegt wird, bildet sich kein Kanal in der Körperzone 5, so dass sich der Strompfad nicht wie im Einschaltzustand bildet. Deshalb fließt auch dann kein Strom von der Drain-Elektrode 12 zur Source-Elektrode 11, wenn Spannung zwischen der Drain-Elektrode 12 und der Source-Elektrode 11 anliegt. Ein Zustand, in dem eine Spannung, die geringer ist als die Schwellenspannung, auf diese Weise an die Gate-Elektrode 10 angelegt wird, ist der Ausschaltzustand des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100. Indem die an die Gate-Elektrode 10 angelegte Spannung gesteuert wird, wird das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100, um zur arbeiten, zwischen dem Einschalt- und dem Ausschaltzustand umgeschaltet.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 beschrieben. 2 bis 4 sind Schnittansichten, die Schritte des Verfahrens zum Herstellen des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 nach der ersten Ausführungsform zeigen.
  • Mit Bezug auf 2 wird das Substrat 1 vorbereitet, auf dem die aus Siliciumcarbid bestehende Halbleiterschicht 20 des n-Typs ausgebildet wird. Im Spezielleren kann die Halbleiterschicht 20 des n-Typs durch ein epitaxiales Wachstumsverfahren auf dem Substrat 1 ausgebildet werden, bei dem es sich um ein Siliciumcarbidsubstrat 1 des n-Typs handelt. Die Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Halbleiterschicht 20 wird der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der vorstehend beschriebenen Driftschicht 2 entsprechend ausgebildet.
  • Mit Bezug auf 3 werden die Source-Zone 3, die Körperkontaktzone 4, die Körperzone 5 und die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch Ionenimplantation in einem oberen Teil der Halbleiterschicht 20 ausgebildet. Die Ionenimplantation wird derart durchgeführt, dass N-Ionen zum Beispiel als Donator zur Ausbildung einer Zone des n-Typs implantiert werden, und Al-Ionen zum Beispiel als Akzeptor zur Ausbildung einer Zone des p-Typs implantiert werden. Die Fremdstoffkonzentrationen der jeweiligen Zonen werden so gebildet, dass die die zuvor erwähnten Werte haben. Die Reihenfolge, in der die Zonen ausgebildet werden, kann sich von der genannten Reihenfolge unterscheiden. Alle oder ein Teil der Zonen können durch epitaxiales Wachstum anstelle der Ionenimplantation ausgebildet werden. Obwohl Einzelheiten über die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und dergleichen später beschrieben werden, ist es in der ersten Ausführungsform wünschenswert, dass die Ionenimplantation, die geringere ebeneninterne Schwankungen bewirkt, zum Ausbilden der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 verwendet wird, um die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 dünner zu machen als die herkömmliche Stromdiffusionsschicht.
  • Mit Bezug auf 4 wird der Graben 7, der sich von der Fläche der Source-Zone 3 durch die Körperzone 5 und die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 erstreckt, um die Driftschicht 2 zu erreichen, durch reaktives Ionenätzen (RIE) ausgebildet. Die Tiefe des Grabens 7 wird später beschrieben.
  • Danach wird die Gate-Isolierschicht 9 am Boden und auf Seitenflächen des Grabens 7 ausgebildet. Die Gate-Elektrode 10 wird auf der Gate-Isolierschicht 9 in den Graben 7 eingebettet ausgebildet. Nachdem die dielektrische Zwischenlagenschicht 8 die Gate-Elektrode 10 bedeckend ausgebildet wurde, wird die Source-Elektrode 11 in Kontakt mit der Fläche der Source-Zone 3 und der Fläche der Körperkontaktzone 4 ausgebildet, und die Drain-Elektrode 12 wird auf der Rückseite des Substrats 1 ausgebildet. Das in 1 gezeigte Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 wird durch die vorstehend erwähnten Schritte hergestellt.
  • Als Nächstes wird die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 beschrieben. Die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 wird so eingestellt, dass die Verarmungsschicht, die sich von der Körperzone 5 am pn-Übergang zwischen der Körperzone 5 und der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 zur Driftschicht 2 erstreckt, mit Zuverlässigkeit verdrängt wird. Speziell wird die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 auf Grundlage der Verarmungsschichtbreite ln einer Zone des n-Typs anhand von Gleichung (1) berechnet aus der Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5, der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und einer Spannung (Einschaltzustandsspannung) eingestellt, die zwischen der Drain-Elektrode 12 und der Source-Elektrode 11 im Einschaltzustand anliegt. Die Verarmungsschichtbreite ln der Zone des n-Typs soll die Breite der Verarmungsschicht sein, die sich von einer Grenze zwischen der Körperzone 5 und der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 zur Verarmungsunterdrückungsschicht 6 erstreckt.
    Figure DE112014004583T5_0002
  • In Gleichung (1) ist Na eine Akzeptorkonzentration (die Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5), Nd ist eine Donatorkonzentration (die Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6), εS ist eine elektrische Vakuum-Feldkonstante, q ist eine Elementarladung, Φbi ist ein Diffusionspotential und Va ist eine angelegte Vorspannung (Einschaltzustandsspannung). Das Diffusionspotential Φbi wird anhand von Gleichung (2) bestimmt.
    Figure DE112014004583T5_0003
  • In Gleichung (2) ist k die Boltzmann-Konstante, t ist Temperatur und ni ist eine intrinsische Trägerdichte.
  • 5 zeigt ein Verhältnis zwischen der durch Gleichung (1) berechneten Verarmungsschichtbreite ln und der Donatorkonzentration Nd. In 5 stellt die Ordinate die Verarmungsschichtbreite ln der Zone des n-Typs dar, und die Abszisse stellt die Donatorkonzentration Nd dar. Die durch Gleichung (1) berechnete Verarmungsschichtbreite ln soll die Breite der Verarmungsschicht bei Raumtemperatur (25°C) sein. In der spezifischen Berechnung der nachstehend zu beschreibenden Verarmungsschichtbreite ln soll die Akzeptorkonzentration Na die höchste (1,0 × 1018 cm–3) der Fremdstoffkonzentrationen der Körperzone 5 sein, die in der ersten Ausführungsform denkbar sind. Für die Berechnung der Verarmungsschichtbreite ln wird davon ausgegangen, dass die Akzeptorkonzentration, wenn nicht anders angegeben, Na = 1,0 × 1018 cm–3 ist.
  • In 5 hat die Verarmungsschichtbreite ln eine Tendenz, zuzunehmen, wenn die Donatorkonzentration Nd abnimmt. Insbesondere wird festgestellt, dass die Verarmungsschichtbreite ln abrupt zuzunehmen beginnt, wenn die Donatorkonzentration Nd unter 1,0 × 1017 cm–3 sinkt. Das heißt, die Fremdstoffkonzentration im Bereich von nicht weniger als 1,0 × 1017 cm–3 ist eine zum Unterdrücken der Verarmungsschichtbreite ln wirksame Fremdstoffkonzentration. Es wird auch festgestellt, dass der Betrag an Unterdrückung der Verarmungsschichtbreite ln auch dann praktisch unverändert bleibt, wenn die Fremdstoffkonzentration nicht weniger als 2,0 × 1017 cm–3 und insbesondere nicht weniger als 5,0 × 1017 cm–3 beträgt. Die Abnahmerate bei der Verarmungsschichtbreite ln (dem Absolutwert des Gefälles der Kurve in der grafischen Darstellung von 5) in Bezug auf die Donatorkonzentration im Bereich von nicht über 1,0 × 1017 cm–3 beträgt in etwa nicht weniger als das 20-fache derjenigen im Bereich von nicht weniger als 1,0 × 1017 cm–3. Also ist die Fremdstoffkonzentration im Bereich von nicht weniger als 1,0 × 1017 cm–3 eine zum Unterdrücken der Verarmungsschichtbreite ln wirksame Fremdstoffkonzentration. Auch ist die Zunahmerate bei der Verarmungsschichtbreite ln im Bereich von nicht weniger als 2,0 × 1017 cm–3 im Vergleich zur Verarmungsschichtbreite um 1,0 × 1018 cm–3, die wirksamer ist, auf nicht mehr als das 10-fache reduziert. Auch werden Schwankungen bei der Verarmungsschichtbreite ln kleiner ausgelegt, indem die Donatorkonzentration Nd viel höher ausgelegt wird. Insbesondere bleibt, wenn die Fremdstoffkonzentration nicht weniger als 5,0 × 1017 cm–3 beträgt, die Verarmungsschichtbreite ln praktisch unverändert, und die Zunahmerate bei der Verarmungsschichtbreite ln ist in Bezug auf die Verarmungsschicht um ,0 × 1018 cm–3 nicht höher als das Dreifache.
  • Andererseits ist es nicht wünschenswert, die Fremdstoffkonzentration in Anbetracht der Tatsache nicht unnötig zu erhöhen, dass das elektrische Feld in der Halbleiterschicht 20 mit der Fremdstoffkonzentrationszunahme zunimmt. Aus diesem Grund beträgt die Fremdstoffkonzentration des n-Typs in der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in der ersten Ausführungsform nicht weniger als 1,0 × 1017 cm–3 und liegt noch bevorzugter im Bereich von 2,0 × 1017 cm–3 bis 5,0 × 1017 cm–3. Dann wird die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 so eingestellt, dass sie zumindest größer ist als die Verarmungsschichtbreite ln, die anhand von Gleichung (1) aus der Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5 und der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 berechnet wird.
  • Die Verarmungsschichtbreite ln verändert sich mit einer Temperaturveränderung. Von daher ist es notwendig, die Temperaturveränderung zu berücksichtigen, um die Verarmungsschicht mit Zuverlässigkeit zu unterdrücken. 6 ist eine grafische Darstellung, die ein Verhältnis zwischen der durch Gleichung (1) berechneten Verarmungsschichtbreite ln und Temperatur zeigt. In 6 stellt die Ordinate die Verarmungsschichtbreite ln [µm] der Zone des n-Typs dar, und die Abszisse stellt Temperatur [K] dar. In 6 aufgetragene Kurven stellen die Verarmungsschichtbreite ln für die Fremdstoffkonzentrationen des n-Typs 1,0 × 1017 cm–3, 5,0 × 1017 cm–3 und 1,0 × 1018 cm–3 dar.
  • Aus 6 lässt sich feststellen, dass die Verarmungsschichtbreite ln mit der Temperaturzunahme zunimmt. In Anbetracht einer Temperaturveränderung von Raumtemperatur auf die höchste Betriebstemperatur (200°C bis 300°C) von ca. 500 [K] des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 100 stellt sich heraus, dass der Zunahmebetrag bei der Verarmungsschichtbreite ln im Hinblick auf die Verarmungsschichtbreite ln bei Raumtemperatur in jedem Fall der Fremdstoffkonzentration des n-Typs innerhalb von ca. 30% liegt. Dann ist es in Anbetracht einer Temperaturveränderung wünschenswert, dass die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 innerhalb von 100% bis 130% der Verarmungsschichtbreite ln bei Raumtemperatur liegt, die anhand von Gleichung (1) aus der Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5 und der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 berechnet wird. Es ist wünschenswert, dass die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 unter den Bedingungen der ersten Ausführungsform 60 bis 240 nm beträgt. Dies erzielt die Unterdrückung der Verarmungsschicht und gleicht dabei die Zunahme der Verarmungsschichtbreite bei einer Temperaturveränderung aus und verhindert auch, dass die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 unnötig zunimmt.
  • Allerdings ist es, wenn die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch Ionenimplantation ausgebildet wird, notwendig, noch die Endbreite der sich aus der Ionenimplantation ergebenden Fremdstoffkonzentration zu berücksichtigen. 7 zeigt ein Verhältnis zwischen einer Fremdstoffkonzentration und einer Tiefe in einer Dreischichtstruktur, die aus der Körperzone 5, der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und der Driftschicht 2 in der Halbleiterschicht 20 besteht. In 7 stellt die Ordinate die Fremdstoffkonzentration N dar und die Abszisse stellt die Tiefe D ausgehend von der Körperzone 5 dar. In 7 bezeichnet d_Tr die Tiefe des Grabens 7, d_bo bezeichnet die Dicke der Körperzone 5, d_s bezeichnet die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und Tw bezeichnet die Endbreite. Die Fremdstoffkonzentration im Teil d_bo ist die Fremdstoffkonzentration des p-Typs und die Fremdstoffkonzentration in den übrigen Teilen ist die Fremdstoffkonzentration des n-Typs.
  • Wenn die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch Ionenimplantation ausgebildet wird, hat die Fremdstoffkonzentration der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 eine wie in 7 gezeigte Konzentrationsverteilung. Dies stellt ein Ende ausgehend von einem Spitzenwert auf einen Wert her, bei dem es sich um den halben Spitzenwert der Fremdstoffkonzentration der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 handelt. In einem Endteil ist die Fremdstoffkonzentration niedriger als der Spitzenwert. Somit werden, wenn die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ohne Berücksichtigung des Endteils eingestellt wird, Fremdstoffe des p-Typs in der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 um den Betrag der Abnahme der Fremdstoffkonzentration im Endteil reduziert. Dies führt zu der Gefahr, dass die Unterdrückung der sich ausgehend von der Körperzone 5 erstreckenden Verarmungsschicht unzureichend ist. Von daher ist es notwendig, dass die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 um den Betrag der Endbreite Tw dicker ist. Obwohl die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch den einzelnen Ionenimplantationsprozess in 7 ausgebildet wird, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 kann durch mehrere Ionenimplantationsprozesse ausgebildet werden. In einem solchen Fall wird ein dem einzelnen Ionenimplantationsprozess entsprechendes Ende im tiefsten Teil der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ausgebildet.
  • Die Endbreite Tw (auf einer Seite) beträgt 60 bis 70 nm, wenn sie durch eine Simulation im Bereich der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 berechnet wird, die in der ersten Ausführungsform denkbar ist. Für die Berechnung der Endbreite Tw erfolgt eine Simulation unter der Annahme, dass eine Implantationsenergie im Bereich von 700 bis 1500 keV liegt, welche typische Werte sind. Somit liegt, wenn die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 auf 60 bis 240 nm eingestellt wird, die tatsächliche Breite der Verarmungsunterdrückungsschicht 6, die durch Addieren der Endbreite Tw zum Sollwert erhalten wird, in der ersten Ausführungsform im Bereich von 120 bis 310 nm.
  • Wenn die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 anstelle von Ionenimplantation durch epitaxiales Wachstum ausgebildet wird, kann die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 wie zuvor beschrieben, ohne Hinzuaddieren der Endbreite Tw, im Bereich von 60 bis 240 nm liegen. Unter Berücksichtigung beider Fälle, in denen die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch Ionenimplantation und durch epitaxiales Wachstum ausgebildet wird, kann die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 im Bereich von 60 bis 310 nm liegen.
  • Als Nächstes wird die Tiefe d_Tr des Grabens 7 beschrieben. 8 ist eine im vergrößerten Maßstab vorliegende Schnittansicht des Grabens 7 und eines Umfelds im Schritt zum Ausbilden des Grabens 7 (4). Es ist notwendig, Schwankungen während des Ausbildens des Grabens 7 zu berücksichtigen, weil der Graben 7 in der Fläche der Halbleiterschicht 20 so ausgebildet wird, dass er sich durch die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 erstreckt, um die Driftschicht 2 zu erreichen. Wenn reaktives Ionenätzen zum Ausbilden des Grabens 7 verwendet wird, variiert die Tiefe d_Tr des Grabens 7 um ungefähr ±15% in Bezug auf eine Zieltiefe d_Tr*, obwohl sie je nach Prozessbedingungen wie etwa einem Ätzgas anders sein kann. Dann wird die Zieltiefe d_Tr*, die für die Ausbildung des Grabens 7 eingestellt ist, so eingestellt, dass ein Unterschied Δd1 zwischen der Zieltiefe d_Tr* und dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 gleich 15% der Zieltiefe d_Tr* beträgt. Dies bewirkt, dass sich der Graben 7 mit Zuverlässigkeit durch die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 erstreckt und verhindert, dass der Graben 7 unnötig tief ist.
  • In einem derartigen Fall wird der Höchstwert d_max der Tiefe des Grabens 7 erhalten, wenn 15% der Zieltiefe d_Tr* zur Zieltiefe d_Tr* hinzuaddiert werden und ein Unterschied Δd2 zwischen der maximalen Tiefe d_max und dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 gleich 30% der Zieltiefe d_Tr* ist. Wenn dies in die maximale Tiefe d_max umgerechnet wird, ist der Unterschied Δd2 zwischen der maximalen Tiefe d_max und dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 gleich 26% der maximalen Tiefe d_max. Beim Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der ersten Ausführungsform liegt der Unterschied Δd2 zwischen dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und der Tiefe d_Tr des Grabens 7 (Abstand zwischen der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und dem Boden des Grabens 7) innerhalb 26% des Grabens d_Tr.
  • Mit dem vorstehend erwähnten Aufbau bringt das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der ersten Ausführungsform Wirkungen hervor, die nachstehend beschrieben werden sollen. In der ersten Ausführungsform verdrängt die Verarmungsunterdrückungsschicht 6, die zwischen der Körperzone 5 und der Driftschicht 2 vorgesehen ist, die Verarmungsschicht, die sich von der Körperzone 5 zur Driftschicht 2 hin erstreckt. Somit wird die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht daran gehindert, sich nach Erreichen des Inneren der Driftschicht 2, die eine niedrige Fremdstoffkonzentration des n-Typs hat, abrupt auszuweiten. Im Ergebnis unterbindet dies die Verhinderung seitlicher Stromdiffusion in der Driftschicht 2 wegen der sich von der Körperzone 5 erstreckenden Verarmungsschicht, um den Einschaltzustandswiderstand zu senken.
  • Die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ist nicht dazu gedacht, Strom zu diffundieren, indem Strom durch die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 geleitet wird, die selbst eine Fremdstoffkonzentration des n-Typs hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht 2, sondern ist darauf spezialisiert, die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht wie vorstehend erwähnt zu unterdrücken. In der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 fließt außer um die Seitenflächen der Grabens 7 wenig Strom. Auf diese Weise unterscheidet sich die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in Aufgabe und Funktion von der herkömmlich verwendeten Stromdiffusionsschicht (CSL: Current Spread Layer). Die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ist auf 60 bis 310 nm, d.h. die minimale Dicke eingestellt, die erforderlich ist, um die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht 5 zu unterdrücken. Dies ermöglicht es, die Tiefe des sich durch die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 erstreckenden Grabens 7 um den Betrag flacher auszulegen, der dem Einstellen der Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 auf die minimale Dicke entspricht.
  • Die spezifische Dicke des Grabens 7 kann flacher sein als zumindest der Wert, der erhalten wird, indem die Verarmungsschichtbreite, die anhand von Gleichung (1) aus der Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5, der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Driftschicht 2 und der Einschaltzustandsspannung berechnet wird, zur Tiefe der Körperzone 5 hinzuaddiert wird. Dies schwächt das elektrische Feld im Bodenabschnitt des Grabens 7 ab, um den dielektrischen Durchbruch der Gate-Isolierschicht 9 und dergleichen zu unterdrücken, wodurch die Durchbruchspannung verbessert wird.
  • Auch liegt die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 innerhalb von 100% bis 130% der bei Raumtemperatur bestehenden Verarmungsschichtbreite ln, die anhand von Gleichung (1) aus der Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5 und der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 berechnet wird. Dies ermöglicht die Unterdrückung der sich von der Körperzone 5 erstreckenden Verarmungsschicht selbst dann, wenn eine Temperaturveränderung eintritt. Obwohl die Ausbildung der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch Ionenimplantation in Erwägung gezogen ist, wird die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 unter Berücksichtigung der Endbreite der Fremdstoffkonzentration während der Ionenimplantation auf 60 bis 310 nm eingestellt. Somit besteht keine Gefahr, dass die Verarmungsunterdrückung wegen der Abnahme der Fremdstoffkonzentration im Endteil unzureichend ist.
  • Ferner wird der Graben 7 in der ersten Ausführungsform unter Berücksichtigung von Schwankungen im Prozess zum Ausbilden des Grabens 7 so ausgebildet, dass der Unterschied Δd2 zwischen dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und der Tiefe d_Tr des Grabens 7 innerhalb von 26% der Tiefe des Grabens d_Tr liegt. Somit sind die Ecken des Grabens 7 innerhalb der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 enthalten. Dies unterbindet die Zunahme einer elektrischen Feldkonzentration an den Ecken des Grabens 7 und erzielt eine Verbesserung bei der Durchbruchspannung wegen der minimalen Tiefe des Grabens 7.
  • Das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der ersten Ausführungsform kann so abgewandelt werden, dass eine Schutzdiffusionsschicht 14, wie in 9 gezeigt, im Bodenabschnitt des Grabens 7 vorgesehen ist. Bei der Schutzdiffusionsschicht 14 handelt es sich um eine in Bodenabschnitt des Grabens 7 vorgesehene Halbleiterschicht des p-Typs. Die Schutzdiffusionsschicht 14 hat eine Fremdstoffkonzentration des p-Typs von 5,0 × 1017 bis 5,0 × 1018 cm–3. in einem derartigen Fall schwächt die Schutzdiffusionsschicht 14 das elektrische Feld im Bodenabschnitt des Grabens 7 ab, um eine Verbesserung der Durchbruchspannung zu erzielen, aber es besteht eine Befürchtung, dass die sich von der Schutzdiffusionsschicht 14 erstreckende Verarmungsschicht einen Einschaltzustandstrompfad begrenzt und den Einschaltzustandswiderstand erhöht. Allerdings verdrängt in der ersten Ausführungsform das Vorsehen der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht, um den Einschaltzustandsstrom seitlich zu diffundieren. Somit wird eine Erhöhung des Einschaltzustandswiderstands durch die seitliche Stromdiffusion auch dann unterbunden, wenn sich die Verarmungsschicht von der Schutzdiffusionsschicht 14 erstreckt.
  • Der Abstand in der Tiefenrichtung zwischen dem oberen Ende der Schutzdiffusionsschicht 14 und dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 (der Abstand zwischen dem oberen Ende der Schutzdiffusionsschicht 14 und dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht 6) ist nicht größer als 26% des Abstands von der Oberfläche der Driftschicht 2 zum oberen Ende der Schutzdiffusionsschicht 14.
  • Die Schutzdiffusionsschicht 14 wird in der Driftschicht 2 im Bodenabschnitt des Grabens 7 ausgebildet, indem in den Bodenabschnitt des Grabens 7, wie in 10 gezeigt, nach der Ausbildung des Grabens 7 und vor der Ausbildung der Gate-Isolierschicht 9 Ionen implantiert werden. Die Ausbildung der Schutzdiffusionsschicht 14 ist nicht auf die vorstehend erwähnte Auslegung beschränkt. Die Schutzdiffusionsschicht 14 kann durch vorheriges Implantieren von Ionen in die Driftschicht 2 oder durch epitaxiales Wachstum im Bodenabschnitt des Grabens nach der um den Betrag tieferen Ausbildung des Grabens, welcher der Dicke der Schutzdiffusionsschicht 14 entspricht, ausgebildet werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht durch die Anordnung von Zellen eingeschränkt. Wie in den 11 und 12 gezeigt ist, können die Zellen zum Beispiel in einem Streifenmuster oder einem Gittermuster angeordnet sein. Wenn die Zellen in einem Gittermuster angeordnet werden, brauchen die Zellen nicht in Ausrichtung zu sein, und die Zellen können von der Form her polygonal sein oder Ecken mit einer Krümmung aufweisen. Die Source-Zonen 3 und die Körperkontaktzonen 4 werden in einem Streifenmuster oder einem Inselmuster ausgebildet, und die Körperzonen 5 und die Verarmungsunterdrückungsschichten 6 werden im selben Muster unter den Source-Zonen 3 und den Körperkontaktzonen 4 auf eine gestapelte Weise ausgebildet. Der Graben 7 wird in einem Streifenmuster oder in einem Gittermuster so ausgebildet, dass er die Seitenflächen der Source-Zonen 3 berührt. In einer Abschlusszone 13 um den Außenumfang des Musters herum, wird eine Fremdstoffschicht des p-Typs auf der Oberfläche der Halbleiterschicht 20 ausgebildet, oder eine Fremdstoffschicht des p-Typs wird in der Bodenfläche gebildet, indem ein Graben geätzt wird.
  • Die Wirkung, in der wie vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform den Einschaltzustandswiderstand zu senken und die Wirkung, die Durchbruchspannung zu verbessern, werden in Verbindung mit einem Vergleichsbeispiel beschrieben. 13 ist eine Schnittansicht, die eine Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 200 nach einem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform zeigt. In 13 stellen unterbrochene Linien Verarmungsschichten dar, die sich von der Körperzone 5 und der Schutzdiffusionsschicht 14 erstrecken. Wie in 13 gezeigt ist, unterscheidet sich das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 200 nach dem Vergleichsbeispiel von der ersten Ausführungsform darin, dass es die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 nicht enthält, und in der Tiefe des Grabens 7. Ein Vergleich wird hier in einem Fall angestellt, in dem die Schutzdiffusionsschicht 14 im Bodenabschnitt des Grabens 7 vorgesehen ist.
  • 14 zeigt ein Simulationsergebnis einer Einschaltzustandsstromverteilung des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform und entspricht 9. 15 zeigt ein Simulationsergebnis einer Einschaltzustandsstromverteilung des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach dem Vergleichsbeispiel der ersten Ausführungsform und entspricht 13. In den 14 und 15 sind Bereiche mit der Zunahme der Stromdichte etwas heller schattiert. In der Simulation hat die Driftschicht 2 eine Fremdstoffkonzentration von 1,0 × 1016 cm–3; die Körperzone 5 hat eine Fremdstoffkonzentration von 1,0 × 1018 cm–3; die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 hat eine Fremdstoffkonzentration von 1,0 × 1017 cm–3; und der Graben 7 des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform ist um 0,4 µm flacher als derjenige des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 200 nach dem Vergleichsbeispiel.
  • Bei dem wie in 14 gezeigten Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach der ersten Ausführungsform stellt sich heraus, dass das Vorsehen der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht so verdrängt, dass sich der Einschaltzustandsstrom seitlich vom Graben 7 weg ausdehnt. Bei dem wie in 15 gezeigten Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 200 nach dem Vergleichsbeispiel stellt sich heraus, dass die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht so zur Driftschicht 2 erstreckt, dass die seitliche Ausdehnung des Einschaltzustandsstroms durch die Verarmungsschicht unterbunden wird. Im Ergebnis bestätigt sich, dass das in 14 gezeigte Simulationsergebnis den Einschaltzustandswiderstand [mΩcm2] im Vergleich zu demjenigen in 15 um ungefähr 10% senken kann.
  • 16 zeigt ein Simulationsergebnis, das eine maximale elektrische Feldstärke in der ersten Ausführungsform und im Vergleichsbeispiel angibt. In 16 stellt die Ordinate eine elektrische Feldstärke E [V/cm] im Siliciumcarbidhalbleiterbauteil dar, und die Abszisse stellt eine Drain-Spannung Vd [V] dar. In 16 gibt eine durchgezogene Kurve die maximale elektrische Feldstärke in der ersten Ausführungsform an, und eine gestrichelte Kurve gibt die maximale elektrische Feldstärke im Vergleichsbeispiel an.
  • Wenn wie im Vergleichsbeispiel die Schutzdiffusionsschicht 14 im Bodenabschnitt des Grabens 7 vorgesehen ist, wird der Weg des Einschaltzustandsstroms auch durch die sich von der Schutzdiffusionsschicht 14 erstreckende Verarmungsschicht eingeschränkt, so dass die Zunahme des Einschaltzustandswiderstands besonders besorgniserregend ist. Von daher ist es notwendig, dass der Graben 7 des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 200 nach dem Vergleichsbeispiel tiefer ausgelegt wird, um den Einschaltzustandsstromweg sicherzustellen. Im Ergebnis stellt sich heraus, dass der Graben 7 des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform in der Lage ist, die maximale elektrische Feldstärke in der Halbleiterschicht 20, d.h. die elektrische Feldstärke an den Ecken des Grabens 7, wie in 16 gezeigt, zu senken, weil der Graben 7 des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils nach der ersten Ausführungsform um 0,4 µm flacher ist als derjenige des Siliciumcarbidhalbleiterbauteils 200 nach dem Vergleichbeispiel. Somit bestätigt sich, dass die erste Ausführungsform die Durchbruchspannung im Vergleich zum Vergleichsbeispiel um ungefähr 10% erhöhen kann.
  • Wie vorstehend beschrieben, verdrängt das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der ersten Ausführungsform, das die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 enthält, die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht, um die Senkung des Einschaltzustandswiderstands zu erzielen. Auch ist der Graben 7 im Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 100 nach der ersten Ausführungsform flacher ausgelegt, indem die Dicker der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 auf die kleinste erforderliche Dicke eingestellt ist. Dies erzielt eine Verbesserung der Durchbruchspannung, um einen Kompromiss zwischen dem Einschaltzustandswiderstand und der Durchbruchspannung zu verbessern.
  • Zweite Ausführungsform
  • In der ersten Ausführungsform werden die Senkung des Einschaltzustandswiderstands und die Verbesserung der Durchbruchspannung durch Einstellen der Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und dergleichen erzielt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann auch die Position eingestellt werden, an der die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ausgebildet wird.
  • 17 ist eine Schnittansicht, die ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 101 nach einer zweiten Ausführungsform zeigt. Gleiche Bezugszahlen und -zeichen sind in 17 verwendet, um Komponenten zu bezeichnen, die identisch zu den in 1 gezeigten sind oder diesen entsprechen. Weil sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in der Position unterscheidet, an der die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ausgebildet ist, werden andere Komponenten nicht beschrieben.
  • In der zweiten Ausführungsform ist die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 teilweise in einem nicht kontaktierenden, beabstandeten Verhältnis zum Graben 7 ausgebildet und erstreckt sich zu einem Abschnitt unmittelbar unter der Körperkontaktzone 4. Wie in der ersten Ausführungsform hat die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 eine Fremdstoffkonzentration von nicht weniger als 1,0 × 1017, bevorzugter im Bereich von 2,0 × 1017 bis 5,0 × 1017 cm–3. Die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 braucht nur größer zu sein als die bei Raumtemperatur bestehende Verarmungsschichtbreite ln, die anhand von Gleichung (1) aus der Fremdstoffkonzentration des p-Typs der Körperzone 5 und der Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 berechnet ist, um die Verarmungsschicht mit Zuverlässigkeit zu unterdrücken. Im Spezielleren ist es vorzuziehen, dass die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 mindestens 0,06 µm oder mehr beträgt. Die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 kann in beabstandetem Verhältnis zum Graben 7 und in Kontakt mit dem unteren Teil der Körperzone 5 ausgebildet sein, wie in 17 gezeigt ist. Allerdings kann die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 auch in Kontakt mit dem Graben 7 ausgebildet werden und sich zu einem Abschnitt unmittelbar unter der Körperkontaktzone 4 erstrecken. In einem solchen Fall wird die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 unmittelbar unter der Körperzone 5 und im Spezielleren unmittelbar unter der Körperkontaktzone 4 auf eine beabstandete Weise ausgebildet.
  • Ein Verfahren zum Ausbilden der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in der zweiten Ausführungsform ist dergestalt, dass eine Implantationsmaske verwendet wird, um einen nicht mit Fremdstoffen des n-Typs implantierten Bereich während der Ausbildung der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch Ionenimplantation auszubilden, wodurch die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 teilweise ausgebildet wird. Für die Ausbildung der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 durch epitaxiales Wachstum kann eine epitaxiale Schicht des n-Typs teilweise in einem Abschnitt ausgebildet werden, in dem die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ausgebildet werden soll. Alternativ kann eine epitaxiale Schicht des n-Typs gänzlich ausgebildet und in einem Abschnitt weggeätzt werden, in dem die Verarmungsunterdrückungsschicht nicht ausgebildet wird, und dann kann ein oberes Schichtteil epitaxial auf diesem Abschnitt aufgezogen werden. Dies stellt das wie in 17 gezeigte Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 101 bereit.
  • Das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 101 nach der zweiten Ausführungsform bringt die wie nachstehend zu beschreibenden Wirkungen hervor. Erstens, wenn die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in einem beabstandeten Verhältnis zum Graben 7 ausgebildet wird, berührt die Verarmungsunterdrückungsschicht 6, die eine hohe Fremdstoffkonzentration hat, den Graben 7 nicht. Das heißt, die Ecken des Grabens 7 sind nicht im Inneren der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 enthalten. Dies stellt den flachen Graben 7 zum Verbessern der Durchbruchspannung bereit. In dem vom Graben 7 beabstandeten Abschnitt ist die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 so ausgebildet, dass sie die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht unterdrückt. Dies erzielt die seitliche Diffusion des Einschaltzustandsstroms zum Senken des Einschaltzustandswiderstands.
  • Wenn die Körperzone 5 durch Ionenimplantation ausgebildet wird, gibt es Fälle, in denen eine Kanallänge wegen einer Überlappung zwischen den Fremdstoffkonzentrationsprofilen der Zone (Kanalzone), wo ein Kanal in der Körperzone 5 ausgebildet wird, und der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 verkürzt wird. Die zweite Ausführungsform ist jedoch in der Lage, eine lange Kanallänge aufrechtzuerhalten, weil die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 nicht unmittelbar unter der Kanalzone ausgebildet wird.
  • Darüber hinaus wird die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in einem beabstandeten Verhältnis zum Graben 7 ausgebildet und erstreckt sich zu dem Abschnitt unmittelbar unter der Körperkontaktzone 4. Mit anderen Worten ist unmittelbar unter der Körperkontaktzone 4 ein Bereich vorhanden, in dem die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 nicht ausgebildet ist. In diesem Bereich kann sich die Verarmungsschicht ausgehend von der Körperzone 5 im Ausschaltzustand zum Abschwächen des elektrischen Felds in der Driftschicht 2 ausweiten.
  • Dritte Ausführungsform
  • In der ersten Ausführungsform werden die Senkung des Einschaltzustandswiderstands und die Verbesserung der Durchbruchspannung durch Einstellen der Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und dergleichen erzielt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann auch die Fremdstoffkonzentration in der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 eingestellt werden.
  • 18 ist eine Schnittansicht, die ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 102 nach einer dritten Ausführungsform zeigt. Gleiche Bezugszahlen und -zeichen sind in 18 verwendet, um Komponenten zu bezeichnen, die identisch zu den in 1 gezeigten sind oder diesen entsprechen. Weil sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in der Fremdstoffkonzentration in der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 unterscheidet, werden andere Komponenten nicht beschrieben.
  • In der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in einer planaren Richtung eine Abstufung in der Fremdstoffkonzentration, wie in 18 gezeigt ist. Im Spezielleren hat die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 eine Abstufung in der Fremdstoffkonzentration, die mit zunehmendem Abstand von den Grabenseitenflächen höher wird.
  • Die Konzentrationsabstufung kann mehrere sich Stufe um Stufe verändernde Konzentrationsstufen haben oder sich allmählich ohne Stufen verändern. Für stufenweise Veränderungen in der Fremdstoffkonzentration wird eine Schicht des n-Typs mit teilweise unterschiedlichen Konzentrationen ausgebildet, indem eine Ionenimplantation mehrmals unter Verwendung mehrerer Masken durchgeführt wird. Für eine allmähliche Veränderung im Gegensatz zu stufenweisen Veränderungen in der Fremdstoffkonzentration wird eine gewünschte Struktur durch Implantieren von Fremdstoffionen des n-Typs unter Verwendung einer Grautonmaske ausgebildet. Dabei kann die Fremdstoffkonzentration der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in Übereinstimmung mit den Fremdstoffkonzentrationsverteilungen der Körperzone 5 des p-Typs, die über der und angrenzend an die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und die Körperkontaktzone 4 liegt, so ausgebildet werden, dass die Fremdstoffkonzentration des n-Typs in einem Abschnitt mit einer niedrigeren Fremdstoffkonzentration des p-Typs wie etwa nahe einem Kanal niedriger ist, und die Fremdstoffkonzentration des n-Typs in einem Abschnitt mit einer höheren Fremdstoffkonzentration des p-Typs wie etwa einem Abschnitt unter der Körperkontaktzone 4 höher ist.
  • Das Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 102 nach der dritten Ausführungsform bringt die nachstehend zu beschreibenden Wirkungen hervor. Die Ausdehnung der Verarmungsschicht ausgehend von der Körperzone 5 nimmt mit zunehmendem Abstand vom Graben 7 wegen des Einflusses des Potentials der Gate-Elektrode 10 zu. Somit ist in der dritten Ausführungsform die Fremdstoffkonzentration des n-Typs der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 in dem vom Graben 7 weiter weg befindlichen Bereich, wo die Ausdehnung der Verarmungsschicht groß ist, höher, um die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht mit Zuverlässigkeit zu unterdrücken. Die Fremdstoffkonzentration der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 ist um den Graben 7 herum geringer als in dem vom Graben 7 weit weg befindlichen Bereich. Allerdings wird die Verarmungsschicht auch um den Graben 7 herum unterdrückt, weil die Ausdehnung der Verarmungsschicht ausgehend von der Körperzone 5 auch gering ist. Darüber hinaus wird die elektrische Feldstärke, die an den Seitenwänden und der Bodenfläche des Grabens 7 anliegt, wegen der niedrigen Fremdstoffkonzentration um den Graben 7 herum niedrig gehalten. Auch bewirkt die geringe Fremdstoffkonzentration unmittelbar unter der Kanalzone eine kleine Überlappung zwischen den Fremdstoffkonzentrationsprofilen der Kanalzone und der Verarmungsunterdrückungsschicht 6, um eine lange Kanallänge aufrechtzuerhalten.
  • Vierte Ausführungsform
  • In der ersten Ausführungsform werden die Senkung des Einschaltzustandswiderstands und die Verbesserung der Durchbruchspannung durch Einstellen der Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 und dergleichen erzielt. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Es kann auch die ebeneninterne Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 eingestellt werden.
  • 19 ist eine Schnittansicht, die ein Siliciumcarbidhalbleiterbauteil 103 nach einer vierten Ausführungsform zeigt. Gleiche Bezugszahlen und -zeichen sind in 19 verwendet, um Komponenten zu bezeichnen, die identisch zu den in 1 gezeigten sind oder diesen entsprechen. Weil sich die vierte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform in der ebeneninternen Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 unterscheidet, werden andere Komponenten nicht beschrieben.
  • In der wie in 19 gezeigten vierten Ausführungsform ist die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 dicker und hat eine übermäßige Dicke in einem vom Graben 7 weit weg befindlichen Bereich. Speziell hat die ebeneninterne Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 zwei Höhen. Und zwar ist die Dicke des Teils der Verarmungsunterdrückungsschicht 6, der in Kontakt mit dem Graben 7 ist, gleich derjenigen der ersten Ausführungsform, und die Dicke des Teils der Verarmungsunterdrückungsschicht 6, der sich von Graben 7 weit weg befindet, ist größer. Die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 kann mehrere sich Stufe um Stufe verändernde Höhen haben oder sich allmählich ohne Stufen verändern. Für stufenweise Veränderungen in der Dicke wird eine Schicht des n-Typs mit teilweise unterschiedlichen Dicken ausgebildet, indem eine Ionenimplantation mehrmals unter Verwendung mehrerer Masken durchgeführt wird. Für eine allmähliche Veränderung im Gegensatz zu stufenweisen Veränderungen in der Dicke werden Fremdstoffionen des n-Typs unter Verwendung einer geneigten Fotolackmaske und dgl. implantiert, wodurch die Verarmungsunterdrückungsschicht 6 mit einer Tiefe in Übereinstimmung mit der Form der Maske ausgebildet wird.
  • Um den Graben 7 herum unterdrückt das Vorsehen der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 nach der vierten Ausführungsform die sich von der Körperzone 5 erstreckende Verarmungsschicht, um die Senkung des Einschaltzustandswiderstands wie in der ersten Ausführungsform zu erzielen. Auch wird der Graben 7 flacher ausgelegt, indem die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 auf die kleinste erforderliche Dicke eingestellt wird. Dies erzielt eine Verbesserung der Durchbruchspannung, um einen Kompromiss zwischen dem Einschaltzustandswiderstand und der Durchbruchspannung zu verbessern.
  • In dem weit weg vom Graben 7 befindlichen Bereich, wie etwa dem Bereich unmittelbar unter der Körperkontaktzone 4, steigert die erhöhte Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht 6 die seitliche Diffusion des Einschaltzustandsstroms, um den Einschaltzustandswiderstand wie bei der herkömmlichen Stromdiffusionsschicht weiter zu senken.
  • Die Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung lassen sich nach Angemessenheit im Rahmen der vorliegenden Erfindung beliebig kombinieren, modifizieren oder weglassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1 Substrat; 2 Driftschicht; 3 Source-Zone; 4 Körperkontaktzone; 5 Körperzone; 6 Verarmungsunterdrückungsschicht; 7 Graben; 8 dielektrische Zwischenlagenschicht; 9 Gate-Isolierschicht; 10 Gate-Elektrode; 11 Source-Elektrode; 12 Drain-Elektrode; 13 Abschlusszone; 14 Schutzdiffusionsschicht; 20 Halbleiterschicht; und 100, 101, 102, 103, 200 Siliciumcarbidhalbleiterbauteile.

Claims (14)

  1. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei die Verarmungsunterdrückungsschicht eine Dicke hat, die gleich oder größer als 0,06 µm und gleich oder kleiner als 0,31 µm ist.
  2. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht gleich oder größer als 100% und gleich oder kleiner als 130% der Dicke einer näher an der Verarmungsunterdrückungsschicht liegenden Verarmungsschicht ist, wobei die Dicke der Verarmungsschicht aus der Fremdstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps der Körperzone und der Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps der Verarmungsunterdrückungsschicht berechnet wird.
  3. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei ein Abstand zwischen der Verarmungsunterdrückungsschicht und einem Bodenabschnitt des Grabens, von einer Oberfläche der Driftschicht aus gemessen, nicht größer als 26% der Tiefe des Grabens ist.
  4. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei die Verarmungsunterdrückungsschicht auf der Driftschicht und vom Graben beabstandet ausgebildet ist.
  5. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei die Verarmungsunterdrückungsschicht unter der Körperzone in einer beabstandeten Weise ausgebildet ist.
  6. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei sich die Verarmungsunterdrückungsschicht auf der Driftschicht in Kontakt mit dem Graben erstreckt und die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht mit zunehmendem Abstand vom Graben zunimmt.
  7. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach Anspruch 6, wobei die Dicke der Verarmungsunterdrückungsschicht Stufe um Stufe mit zunehmendem Abstand vom Graben zunimmt.
  8. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps der Verarmungsunterdrückungsschicht 2,0 × 1017 bis 5,0 × 1017 cm–3 beträgt.
  9. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil, Folgendes aufweisend: eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; eine Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps, die auf der Driftschicht ausgebildet ist und eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; eine Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps, die auf der Verarmungsunterdrückungsschicht ausgebildet ist; einen Graben, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und eine Gate-Isolierschicht, die entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens ausgebildet ist, wobei sich die Verarmungsunterdrückungsschicht auf der Driftschicht in Kontakt mit dem Graben erstreckt und die Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps der Verarmungsunterdrückungsschicht mit zunehmendem Abstand vom Graben zunimmt.
  10. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach Anspruch 9, wobei die Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps der Verarmungsunterdrückungsschicht Stufe um Stufe mit zunehmendem Abstand vom Graben zunimmt.
  11. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, darüber hinaus aufweisend: eine Schutzdiffusionsschicht des zweiten Leitfähigkeitstyps, die in der Driftschicht unter dem Graben ausgebildet ist.
  12. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach Anspruch 11, wobei ein Abstand zwischen dem oberen Ende der Schutzdiffusionsschicht und dem unteren Ende der Verarmungsunterdrückungsschicht nicht größer als 26% eines Abstands zwischen einer Oberfläche der Driftschicht und dem oberen Ende der Schutzdiffusionsschicht ist.
  13. Siliciumcarbidhalbleiterbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fremdstoffkonzentration des zweiten Leitfähigkeitstyps der Körperzone 1,0 × 1014 bis 1,0 × 1018 cm–3 beträgt.
  14. Verfahren zum Herstellen eines Siliciumcarbidhalbleiterbauteils, die folgenden Schritte umfassend: Vorbereiten eines Siliciumcarbidsubstrats, auf dem eine Driftschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps ausgebildet wird, die aus einem Siliciumcarbidhalbleiter hergestellt ist; Ausbilden einer Verarmungsunterdrückungsschicht des ersten Leitfähigkeitstyps auf der Driftschicht, wobei die Verarmungsunterdrückungsschicht eine Fremdstoffkonzentration des ersten Leitfähigkeitstyps hat, die höher ist als diejenige der Driftschicht; Ausbilden einer Körperzone eines zweiten Leitfähigkeitstyps auf der Verarmungsunterdrückungsschicht; Ausbilden eines Grabens, der sich durch die Körperzone und die Verarmungsunterdrückungsschicht erstreckt, um die Driftschicht zu erreichen; und Ausbilden einer Gate-Isolierschicht entlang Boden- und Seitenflächen des Grabens, wobei der Schritt des Ausbildens der Driftschicht so durchgeführt wird, dass ein Abstand zwischen der Verarmungsunterdrückungsschicht und einem Bodenabschnitt des Grabens, von der Oberfläche der Driftschicht aus gemessen, nicht größer als 26% der Tiefe des Grabens ist.
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