且具有彼此相反的第一主表面1a和第二主表面10b。碳化硅襯底10主要包括基礎(chǔ)襯底11、漂移區(qū)12、第一雜質(zhì)區(qū)17、阱區(qū)13、第二雜質(zhì)區(qū)14和P+區(qū)18。
[0044]基礎(chǔ)襯底11是例如由六方晶體碳化硅制成并且具有η型導(dǎo)電類型(第一導(dǎo)電類型)的襯底。基礎(chǔ)襯底11包括高濃度的諸如N(氮)的雜質(zhì)。包含在基礎(chǔ)襯底11中的氮等的雜質(zhì)濃度是例如大致1.0X 1018cm_3。
[0045]漂移區(qū)12和第一雜質(zhì)區(qū)17是由六方晶體碳化硅制成并且具有η型的外延層。第一雜質(zhì)區(qū)17是夾在一對阱區(qū)13之間的區(qū)域。包含在漂移區(qū)12和第一雜質(zhì)區(qū)17中的雜質(zhì)是例如氮。漂移區(qū)12和第一雜質(zhì)區(qū)17中的雜質(zhì)濃度低于基礎(chǔ)襯底11中的雜質(zhì)濃度。包含在漂移區(qū)12和第一雜質(zhì)區(qū)17中的氮的雜質(zhì)濃度是例如大致7.5X1015cnT3。
[0046]阱區(qū)13是具有不同于η型的P型(第二導(dǎo)電類型)的區(qū)域。包含在阱區(qū)13中的雜質(zhì)是例如Al(鋁)、B(硼)等。優(yōu)選地，包含在阱區(qū)13中的鋁的雜質(zhì)濃度大于或等于大致I X 117CnT3且小于或等于大致I X 10 18Cm_3。
[0047]第二雜質(zhì)區(qū)14是具有η型(第一導(dǎo)電類型)的區(qū)域。第二雜質(zhì)區(qū)通過阱區(qū)13與第一雜質(zhì)區(qū)17和漂移區(qū)分開。此外，第二雜質(zhì)區(qū)14包括第一主表面1a并且形成在阱區(qū)13內(nèi)部，從而被阱區(qū)13環(huán)繞。第二雜質(zhì)區(qū)14包含諸如濃度為例如大致I X102°cm_3的P(磷)的雜質(zhì)。包含在第二雜質(zhì)區(qū)14中的雜質(zhì)的濃度高于包含在漂移區(qū)12中的雜質(zhì)。
[0048]在夾在第一雜質(zhì)區(qū)17和第二雜質(zhì)區(qū)14之間的阱區(qū)13中，接觸第一主表面1a的區(qū)域是溝道區(qū)CH。沿著溝道區(qū)CH的長度在平行于第一主表面1a的方向中，第一雜質(zhì)區(qū)17和第二雜質(zhì)區(qū)14之間的距離被稱為溝道長度L。優(yōu)選地，溝道長度大于或等于大致0.8 μπι且小于或等于1.0 μπι。
[0049]ρ+區(qū)18是具有P型(第二導(dǎo)電類型)的區(qū)域。P+區(qū)18接觸第一主表面1a和阱區(qū)13并且被形成為在第二雜質(zhì)區(qū)14的中心附近穿透。ρ+區(qū)18包含諸如濃度為例如大致IX 12ciCnT3的鋁或硼的雜質(zhì)。包含在ρ+區(qū)18中的雜質(zhì)的濃度高于包含在阱區(qū)13中的雜質(zhì)的濃度。
[0050]柵絕緣膜15形成為接觸第一雜質(zhì)區(qū)17，以從一個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)14的上表面延伸到另一個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)14的上表面。柵絕緣膜由例如二氧化硅制成。優(yōu)選地，柵絕緣膜15的厚度(柵絕緣膜沿著第一主表面1a的法向方向的距離)大于或等于大致45nm且小于或等于大致55nm。
[0051]柵電極27布置成接觸柵絕緣膜15，以從一個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)14上方延伸到另一個(gè)第二雜質(zhì)區(qū)14上方。柵電極27由諸如多晶硅或鋁的導(dǎo)電材料制成。
[0052]源電極16布置成接觸第一主表面1a上的第二雜質(zhì)區(qū)14和ρ+區(qū)18。此外，源電極16接觸第二雜質(zhì)區(qū)14上的柵絕緣膜15。源電極16包括例如鈦(Ti)原子、鋁(Al)原子和硅(Si)。源電極16是包含T1、Al和Si的歐姆接觸電極，使得它們以低接觸電阻接觸ρ型碳化硅區(qū)和η型碳化硅區(qū)二者。
[0053]漏電極20形成為接觸碳化硅襯底10的第二主表面10b。這個(gè)漏電極20可具有與例如上述源電極16相同的構(gòu)造，或者可以由能夠與基礎(chǔ)襯底11歐姆接觸的諸如Ni的其它材料制成。因此，漏電極20電連接到基礎(chǔ)襯底11。焊盤電極23布置成接觸漏電極20。
[0054]層間絕緣膜21形成為接觸柵絕緣膜15并且環(huán)繞柵電極27。層間絕緣膜21由例如作為絕緣體的二氧化硅制成。源互連19環(huán)繞層間絕緣膜21并且接觸碳化硅襯底10的第一主表面1a上方的源電極16。源互連19由諸如Al的導(dǎo)電材料制成并且通過源電極16電連接到第二雜質(zhì)區(qū)14。
[0055]碳化硅襯底10的第一主表面1a包括第一表面1c和第二表面10d，第一表面1c是第一雜質(zhì)區(qū)17的表面，第二表面1d是溝道區(qū)CH的表面。第二表面1d是阱區(qū)13接觸柵絕緣膜15的表面。碳化硅襯底10的第一主表面1a優(yōu)選地具有以下將描述的特殊表面。更優(yōu)選地，阱區(qū)13的接觸柵絕緣膜15 (第二表面1d)的表面具有特殊表面。
[0056]將描述特殊表面。如圖7中所示，具有特殊表面的第二表面1d包括具有(0-33-8)的面取向的面Sl(第一面)。更優(yōu)選地，第二表面1d微觀地包括面SI。另外，第二表面1d微觀地包括具有(0-11-1)的面取向的面S2(第二面)。本文中，“微觀地”意指達(dá)到考慮至少尺寸是大致原子間隙的兩倍大的程度。例如，可使用TEM(透射電子顯微鏡)作為觀察此微觀結(jié)構(gòu)的方法。
[0057]優(yōu)選地，第二表面1d的面SI和面S2構(gòu)成具有(0-11-2)的面取向的復(fù)合面SR。換句話講，復(fù)合面SR由面SI和S2的周期性重復(fù)構(gòu)成。可用例如TEM或AFM(原子力顯微鏡)觀察此周期性結(jié)構(gòu)。在這種情況下，復(fù)合面SR宏觀上相對于{000-1}面具有62°的角度。這里，“宏觀地”意指忽視具有大致等于原子間隙的尺寸的精細(xì)結(jié)構(gòu)。為了測量此宏觀偏離角度，可使用采用一般X射線衍射的方法。
[0058]優(yōu)選地，溝道方向⑶即載流子在第二表面1d上流動(dòng)的方向(平行于第一主表面1a的方向)是沿著上述周期性重復(fù)的方向。
[0059]接下來，將描述復(fù)合面SR的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。
[0060]總體上，當(dāng)從(000-1)面觀察多晶型4H的碳化硅單晶時(shí)，如圖8中所示，Si原子(或C原子)以A層(圖中的實(shí)線)中的原子、位于下方的B層(圖中的虛線)中的原子、位于下方的C層(圖中的點(diǎn)劃線)中的原子、位于下方的B層(未示出)中的原子的次序重復(fù)地設(shè)置。換句話講，一個(gè)周期中包括四個(gè)層ABCB，設(shè)置ABCBABCBABCB等的周期性層合結(jié)構(gòu)。
[0061]如圖9中所示，在(11-20)面(沿著圖8的IX-1X線截取的剖面)上，構(gòu)成一個(gè)周期的四個(gè)層ABCB中的每個(gè)中的原子沒有沿著(0-11-2)面完全對準(zhǔn)。在圖9中，(0_11_2)面被示出為經(jīng)過B層中的原子的位置。在這種情況下，可明白，A層和C層中的各原子偏離(0-11-2)面。因此，即使當(dāng)碳化硅單晶的表面的宏觀面取向(換句話講，其原子級結(jié)構(gòu)被忽略的情況下的面取向)被限于(0-11-2)時(shí)，這個(gè)表面也可微觀上采用各種結(jié)構(gòu)。
[0062]如圖10中所示，通過交替提供面SI和面S2，構(gòu)造復(fù)合面SR，面SI具有(0_33_8)的面取向，面S2連接到面SI并且具有與面SI的面取向不同的面取向。面SI和面S2中的每個(gè)的長度是Si原子(或C原子)的原子間隙的兩倍。將面SI和面S2求平均得到的面對應(yīng)于(0-11-2)面(圖9)。
[0063]如圖11中所示，當(dāng)從(01-10)面觀看復(fù)合面SR時(shí)，單晶結(jié)構(gòu)周期性包括部分與立方晶體等同的結(jié)構(gòu)(面SI的部分)。具體地，通過交替提供面SI和面S2，構(gòu)造復(fù)合面SR，面SI具有等同于上述立方晶體的結(jié)構(gòu)中的(001)的面取向并且面S2連接到面SI并且具有與面SI的面取向不同的面取向。在除了 4H外的多晶型中，可以此方式由具有等同于立方晶體的結(jié)構(gòu)中的(001)的面取向的面(圖8中的面SI)和連接到這個(gè)面并且具有與這個(gè)面取向不同的面取向的面(圖8中的面S2)構(gòu)成表面。
[0064]接下來，參照圖12，將描述第二表面1d的晶體表面和溝道表面的迀移率MB之間的關(guān)系。在圖12的曲線圖中，橫軸表示具有溝道表面的第二表面1d的宏觀面取向和(000-1)面之間的角度Dl，豎軸表示迀移率MB。圖線組CM對應(yīng)于通過熱蝕刻將第二表面1d精修成具有特殊表面的情況，圖線組MC對應(yīng)于不執(zhí)行這種熱蝕刻并且第二表面1d未精修為特殊表面的情況。
[0065]當(dāng)溝道表面的表面的宏觀面取向是(0-33-8)時(shí)，圖線組MC中的迀移率MB最大。如此的原因看上去是因?yàn)?，?dāng)不執(zhí)行熱蝕刻時(shí)，換句話講，當(dāng)不特定控制溝道表面的微觀結(jié)構(gòu)時(shí)，宏觀面取向被設(shè)置為(0-33-8)，使得形成微觀面取向(0-33-8)(換句話講，考慮原子級的面取向(0-33-8)的概率變高。
[0066]另一方面，當(dāng)溝道表面的表面的宏觀面取向是(0-11-2)(箭頭EX)時(shí)，圖線組CM中的遷移率MB變成最大。為此的原因看上去是因?yàn)椋鐖D10和圖11中所不，具有(0-33-8)的面取向的大量面SI以通過面S2的規(guī)則性密集布置，使得溝道表面的表面中的微觀面取向(0-33-8)的比率變高。
[0067]應(yīng)所述注意，迀移率MB具有取決于復(fù)合面SR的取向。在圖13中示出的曲線圖中，橫軸表示溝道方向和〈0-11-2〉方向之間的角度D2，豎軸表示