CM来测量体区13和接触区18的面积。作为SEM，例如，可以使用由FEI提供的Quanta? 3D FEG。样本分析区为例如20 μ mX 20 μ m。加速电压为例如2kV。探针电流为例如15pA。作为SCM，例如，可以使用由Bruker AXS提供的Dimens1n3100ο样本分析区为例如10μπιΧ15μπι。加速电压为例如不小于IV且不大于5V。频率为例如lOOHzo DC偏压为例如0伏。
[0095]如图21的图显而易见的，通过限定面积比不小于10%，M0SFET 1的导通时间可被明显缩短。向栅极氧化物膜馈送的电场被设定为2.3MV/cm,电源电压被设定为MOSFET的击穿电压的1/2。而且，负载电阻被选择为当施加到MOSFET的漏极电压被设定为2V且栅极电场被设定为2.3MV/cm时，漏极电流流动的值。当栅极电阻被设定为4.7 Ω且M0SFET开关时，导通时间能够减小到不大于14.5ns，优选不大于14.0ns。因此，在MOSFET 1中，通过相对于体区13的面积增加接触区18的面积，能够减小源电极16和接触区18之间的电阻。结果，能够减小施加到源电极16和栅电极27之间的栅极电压的损耗，从而进一步提高MOSFET 1的开关特性。
[0096](第二实施例)
[0097]接下来，参考图8和图9，描述用作根据第二实施例的碳化硅半导体器件的MOSFET2的结构。图8示出了沿着图9中的线段VII1-VIII得到的MOSFET 2的横截面结构。
[0098]MOSFET 2具有与根据第一实施例的MOSFET 1的配置基本相同的配置，以基本相同的方式操作并提供了基本相同的效果。然而，MOSFET 2与平面型MOSFET 1不同之处在于MOSFET 2具有沟槽型的器件结构。
[0099]首先，将描述MOSFET 2的结构。参考图8，与第一实施例相同，MOSFET 2包括碳化硅层10、栅极绝缘膜15、栅电极27、源电极16、漏电极20、源极焊盘电极19、背面焊盘电极23和层间绝缘膜21。而且，与第一实施例相同，碳化硅层10包括碳化硅衬底11和外延生长层5。而且，与第一实施例相同，漂移区12、体区13、源极区14和接触区18形成在外延生长层5中。
[0100]在MOSFET 2中，与第一实施例相同，在源极区14和源电极16的接触宽度用η ( μ m)表不且MOSFET 2的导通电阻用R。^ (m Ω cm2)表不的情况下，关系表达式
0.1彡n〈-0.02RonA+0.7成立，并且优选地，关系表达式0.1彡η彡-0.02RonA+0.6成立。而且，当在图9示出的第一主表面10a的平面图中看时，接触区18的面积不小于体区13的面积的10%，优选为不小于15%。
[0101]参考图8，沟槽TR形成在碳化硅层10中以在第一主表面10a侧有开口，并具有侧壁表面SW和底表面BT。沟槽TR形成为延伸通过源极区14和体区13并具有位于漂移区12中的底表面BT。而且，在侧壁表面SW上，暴露出漂移区12、体区13和源极区14的一部分。在MOSFET 2的操作中，控制是否在沟道区CH中形成反型层，沟道区CH是在体区13中与侧壁表面SW相邻的区域，从而控制载流子从源电极16向漏电极20的迀移。如图8的虚线箭头所示。
[0102](特殊面)
[0103]上述的侧壁表面SW具有特殊面，特别是在体区13的部分处。具有这种特殊面的侧壁表面SW包括具有{0-33-8}的面取向的面Sl(第一面)，如图22所示。换句话说，在沟槽TR的侧壁表面SW上，体区13设置有包括面S1的表面。面S1优选具有(0-33-8)的面取向。
[0104]更优选地，侧壁表面SW微观上包括面S1，侧壁表面SW微观上进一步包括具有{0-11-1}的面取向的面S2(第二面)。在这里，术语“微观上”是指“微小到考虑至少约为原子间距的两倍大的尺寸的程度”。对于微观结构的观察，例如，可以使用TEM。面S2优选具有(0-11-1)的面取向。
[0105]优选地，侧壁表面SW的面S1和S2构成具有{0-11-2}的面取向的组合面SR。换句话说，组合面SR由周期性重复的面S1和S2形成。例如，通过TEM或AFM(原子力显微镜)可以观察到这种周期性结构。在这种情况下，组合面SR相对于{0001-1}面宏观上具有62°的偏离角。在这里，术语“宏观上”是指“忽视具有约为原子间隙的尺寸的精细结构”。对于这种宏观偏离角的测量，例如，可以使用采用一般X-射线衍射的方法。优选地，组合面SR具有(0-11-2)的面取向。在这种情况下，组合面SR相对于(000-1)面宏观上具有62°的偏离角。
[0106]作为TEM，例如，可以使用由JE0L提供的JEM-2100F。样本分析区为例如ΙΟμ??ΧΙΟμπιΧΟ.1 μ??。加速电压为例如200kV。作为AFM，例如，可以使用由日本威科仪器(Veeco Instruments Japan)提供的Dimens1n Icon SPM系统。样本分析区为例如90μπιΧ90μπι。扫描速率为例如0.2Hz。芯片速度(chip rate)为例如8 μπι/秒。振幅设定点为例如15.5nm。Z范围为例如1 μπι。上述的每个参数都可根据样本来调整。作为X射线衍射仪，例如，可以使用由Rigaku提供SmartLab。样品分析区域为例如不小于0.3mm Φ且不大于0.8πιπιΦ。使用的灯泡为例如Cu。输出为例如45kV、80mA。例如，在使用X射线衍射仪证实第一主表面10a对应于(000-1)面之后，用AFM测量沟槽TR的侧壁表面SW。
[0107]优选地，在沟道表面中，载流子在实现上述周期性重复的沟道方向CD上流动。
[0108]接下来，将描述组合面SR的详细结构。
[0109]通常，对于Si原子(或C原子)，当从(000-1)面观察多型体4H的碳化硅单晶时，如图23所示，重复地设置了层A中的原子(图中为实线)、设置在其下方的层B中的原子(图中为虚线)、设置在其下方的层C中的原子(图中为点划线)和设置在其下方的层B中的原子(图中未示出)。换句话说，四层ABCB被视为一个周期，设置了周期性堆叠的结构，诸如 ABCBACBABCB…。
[0110]如图24所示，在(11-20)面中(沿图23的线XXIV-XXIV得到的横截面)，构成上述一个周期的四层ABCB中的每一层中的原子都没有沿(0-11-2)面完全对齐。在图24中，(0-11-2)面示出为穿过层B中的原子的位置。在这种情况下，应该理解的是，层A和C中的每个原子都从(0-11-2)面偏离。因此，即使当碳化硅单晶体表面的宏观面取向，即在其原子水平结构被忽略的情况下的面取向限制于(0-11-2)时，该表面微观上也可以有不同的结构。
[0111]如图25所示，通过交替设置具有(0-33-8)的面取向的面S1和连接到面S1且具有不同于各个面S1的面取向的面S2，构造了组合面SR。S1和S2中的每一个具有是Si原子(或C原子)的原子间隔两倍大的长度。应该注意的是，对面S1和面S2取平均的面对应于(0-11-2)面(图 24)。
[0112]如图26所示，当从(01-10)面观察组合面SR时，单晶结构具有周期性包括相当于立方结构的结构的部分(面S1部分)。具体地，通过交替设置以等价于立方结构的上述结构的、具有(001)的面取向的面S1，和连接到面S1且具有不同于各个面S1的面取向的面S2，来构造组合面SR。同时在不同于多型体4H的多型体中，表面可以由此由以等价于立方结构的结构的、具有(001)的面取向的面(图22中的面S1)，和连接到前述面且具有不同于各个前述面的面取向的面(图22中的面S2)来构成。多型体可以为例如6H或15R。
[0113]接下来，参考图27，下面描述侧壁表面SW的晶面和沟道表面的迀移率MB之间的关系。在图27的图中，横轴表示由(000-1)面和具有沟道表面的侧壁表面SW的宏观面取向形成的角D1，而纵轴表示迀移率MB。点组CM对应于通过热蚀刻处理对应于特殊面的侧壁表面SW的情况，而点组MC对应于侧壁表面SW没有被热蚀刻的情况。
[0114]在点组MC中，当沟道表面具有(0-33-8)的宏观面取向时，迀移率MB为最大。这大概是由于下面的原因。也就是，在不执行热蚀刻的情况下，即，在不特别控制沟道表面的微观结构的情况下，其宏观面取向对应于(0-33-8)，因此，(0-33-8)的微观面取向，即考虑到原子水平情况下的(0-33-8)的面取向的比率在统计学上变高。
[0115]另一方面，当沟道表面CH的宏观面取向为(0-11-2)时，点组CM中的迀移率MB为最大(箭头EX)。这大概是由于下面的原因。也就是，如图25和图26所示，密集且规律地布置各具有(0-33-8)的面取向的多个面S1，且面S2介于其间，从而(0-33-8)的微观面取向的比率在沟道表面中变高。
[0116]应该注意的是，迀移率MB对组合面SR具有取向依赖性。在图28示出的图中，横轴表示沟道方向和〈0-11-2〉方向之间的角D2，而纵轴表示沟道表面中的迀移率MB (任意单位)。为了图的可视性，其中增补提供了虚线。从这幅图中，已经发现为了增加沟道迀移率MB，沟道方向⑶(图22)优选具有不低于0°且不大于60°，更优选地基本上为0°的角D2o
[0117]如图29所示，除组合面SR之外，侧壁表面SW可以进一步包括面S3 (第三面)。更具体地，侧壁表面SW可包括组合面SQ，其由周期性重复的面S3和组合面SR构成。在这种情况下，侧壁表面SW相对{000-1}面的偏离角从组合面SR的理想偏离角，即62°偏离。优选地，这种偏差小，优选在±10°的范围内。包括在这种角度范围中的表面的