JP3784393B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP3784393B2
JP3784393B2 JP2004191169A JP2004191169A JP3784393B2 JP 3784393 B2 JP3784393 B2 JP 3784393B2 JP 2004191169 A JP2004191169 A JP 2004191169A JP 2004191169 A JP2004191169 A JP 2004191169A JP 3784393 B2 JP3784393 B2 JP 3784393B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
semiconductor device
region
channel layer
concentration impurity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2004191169A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005039257A (en
Inventor
修 楠本
真 北畠
正雄 内田
邦方 高橋
賢哉 山下
正博 萩尾
和幸 澤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2004191169A priority Critical patent/JP3784393B2/en
Publication of JP2005039257A publication Critical patent/JP2005039257A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3784393B2 publication Critical patent/JP3784393B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Description

本発明は、高耐圧,大電流用に使用される炭化珪素基板(SiC基板)を利用したパワーデバイスに関する。   The present invention relates to a power device using a silicon carbide substrate (SiC substrate) used for high breakdown voltage and large current.

従来より、パワーデバイスは高耐圧で大電流を流す半導体素子であることから、低損失であることが望まれている。従来は、シリコン(Si)基板を用いたパワーデバイスが主流であったが、近年、SiとCとが1:1の成分比で結合してなる半導体材料であるSiC(炭化珪素)基板を用いたパワーデバイスが注目され、開発が進められている。SiCはシリコンに比べ材料自体の絶縁破壊電界が1桁高いので、pn接合部やショットキー接合部における空乏層を薄くしても高い逆耐圧を維持することができる。そこで、SiC基板を用いると、デバイスの厚さを薄く、また、ドーピング濃度を高めることができるために、SiC基板は、オン抵抗が低く、高耐圧低損失のパワーデバイスを形成するための基板材料として期待されている。ここで、SiC基板には、SiCとは異なる材料からなる基板上に、SiC結晶層をエピタキシャル成長させたものをも含むものとする。なお、「SiC」で表わされる炭化珪素は、「Si:C」で表されるCを微量(数%以下)含んだシリコンとは、物理的,化学的性質が異なる材料である。   Conventionally, a power device is a semiconductor element that allows a large current to flow with a high breakdown voltage. Conventionally, power devices using silicon (Si) substrates have been the mainstream, but in recent years SiC (silicon carbide) substrates, which are semiconductor materials in which Si and C are combined at a component ratio of 1: 1, have been used. The power devices that have been attracting attention are being developed. Since SiC has a dielectric breakdown electric field higher than that of silicon by an order of magnitude, high reverse breakdown voltage can be maintained even if the depletion layer at the pn junction or the Schottky junction is thinned. Therefore, when the SiC substrate is used, the thickness of the device can be reduced and the doping concentration can be increased. Therefore, the SiC substrate has a low on-resistance and a substrate material for forming a power device with high breakdown voltage and low loss. As expected. Here, the SiC substrate includes one obtained by epitaxially growing a SiC crystal layer on a substrate made of a material different from SiC. Silicon carbide represented by “SiC” is a material having different physical and chemical properties from silicon containing a small amount (several percent or less) of C represented by “Si: C”.

ところが、SiC基板を用いたMISFETは、シリコン基板を用いたMISFETに比べ、チャネル領域におけるキャリアの移動度が低いという欠点がある。これはシリコンの熱酸化膜が純粋な酸化シリコンであるのに対し、SiC基板上の熱酸化膜は、その内部に炭素が残留していて、熱酸化膜とSiC層(半導体層)との界面における界面準位が多いためである。   However, the MISFET using the SiC substrate has a drawback that the carrier mobility in the channel region is lower than the MISFET using the silicon substrate. This is because the thermal oxide film of silicon is pure silicon oxide, whereas the thermal oxide film on the SiC substrate has carbon remaining therein, and the interface between the thermal oxide film and the SiC layer (semiconductor layer). This is because there are many interface states in.

そこで、最近では、この欠点を克服するために、SiC基板を用いたMISFETとして、通常の反転型MISFETでなく、蓄積型MISFETが提案されている。たとえば、特許文献1には、このようなSiC基板を用いた蓄積型MISFETとして、表面部のチャネル層をエピタキシャル成長させた二重注入MISFETが開示されている。   Therefore, recently, in order to overcome this drawback, a storage MISFET has been proposed as a MISFET using a SiC substrate, instead of a normal inversion MISFET. For example, Patent Document 1 discloses a double-implanted MISFET in which a channel layer on the surface is epitaxially grown as an accumulation-type MISFET using such a SiC substrate.

図14は、従来のSiC基板を用いた蓄積型MISFET,かつ,二重注入型MISFETの構造を示す断面図である。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a storage MISFET and a double injection MISFET using a conventional SiC substrate.

図14に示すように、この二重注入型MISFETは、SiC基板131と、SiC基板131上に設けられた高抵抗SiC層132と、高抵抗SiC層132の表面部の一部にp型不純物イオンを注入して形成されたpウェル領域133と、pウェル領域133及び高抵抗SiC層132の上面上に形成されたn型不純物を含むチャネル層135と、チャネル層135及びpウェル領域133の一部にn型不純物イオンを注入して形成されたソース領域136と、チャネル層135の表面上に設けられた熱酸化膜からなるゲート絶縁膜137と、ゲート絶縁膜137の上に設けられたゲート電極110と、ソース領域136を貫通してpウェル領域133に到達する溝の壁面上に設けられ、pウェル領域133及びソース領域137に接触するように設けられたソース電極138と、SiC基板131の裏面上にオーミック接触するように形成されたドレイン電極139とを備えている。   As shown in FIG. 14, this double injection type MISFET includes a SiC substrate 131, a high resistance SiC layer 132 provided on the SiC substrate 131, and a p-type impurity in a part of the surface portion of the high resistance SiC layer 132. A p-well region 133 formed by ion implantation, a channel layer 135 containing n-type impurities formed on the upper surfaces of the p-well region 133 and the high-resistance SiC layer 132, and the channel layer 135 and the p-well region 133. A source region 136 formed by partially implanting n-type impurity ions, a gate insulating film 137 made of a thermal oxide film provided on the surface of the channel layer 135, and a gate insulating film 137. The gate electrode 110 is provided on the wall surface of the groove that penetrates the source region 136 and reaches the p well region 133, and is in contact with the p well region 133 and the source region 137. A source electrode 138 provided so that, and a drain electrode 139 formed to ohmic contact on the back surface of the SiC substrate 131.

各々n型半導体層であるソース領域136と高抵抗SiC層132とは、n型半導体層であるチャネル層135を介して電気的に接続された状態となっている。また、チャネル層135のうち、ソース領域上方に位置する部分の一部は除去されている。ソース電極138とソース領域136およびpウェル領域133とは、互いにオーミック接触するように熱処理されている。SiC基板131とドレイン電極139とは互いにオーミック接触している。   Each of the source region 136, which is an n-type semiconductor layer, and the high-resistance SiC layer 132 are electrically connected via a channel layer 135, which is an n-type semiconductor layer. In addition, a part of the channel layer 135 located above the source region is removed. The source electrode 138, the source region 136, and the p-well region 133 are heat-treated so as to be in ohmic contact with each other. SiC substrate 131 and drain electrode 139 are in ohmic contact with each other.

図15(a)〜(e)及び図16(a)〜(e)は、従来の二重注入型MISFETの製造工程を示す図である。   15 (a) to 15 (e) and FIGS. 16 (a) to 16 (e) are diagrams showing a manufacturing process of a conventional double injection type MISFET.

まず、図15(a)に示す工程で、低抵抗のSiC基板131上に、SiC基板131より高抵抗の(ドーパント濃度が低い)高抵抗SiC層132をエピタキシャル成長させる。   First, in the step shown in FIG. 15A, a high-resistance SiC layer 132 having a higher resistance (lower dopant concentration) than that of the SiC substrate 131 is epitaxially grown on the low-resistance SiC substrate 131.

次に、図15(b)に示す工程で、高抵抗SiC層132の表面部の一部に選択的なp型不純物のイオン注入を行なって、pウェル領域133を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 15B, selective p-type impurity ion implantation is performed on part of the surface portion of the high-resistance SiC layer 132 to form the p-well region 133.

次に、図15(c)に示す工程で、それまでに注入された不純物を活性化するためのアニールを行なう。このとき、pウェル領域133の表面が荒れる。   Next, in the step shown in FIG. 15C, annealing for activating the impurities implanted so far is performed. At this time, the surface of the p-well region 133 is roughened.

次に、図15(d)に示す工程で、pウェル領域133及び高抵抗SiC層132の表面上に、n型不純物を含むチャネル層135をエピタキシャル成長させる。   Next, in the step shown in FIG. 15D, a channel layer 135 containing an n-type impurity is epitaxially grown on the surface of the p-well region 133 and the high-resistance SiC layer 132.

次に、図15(e)に示す工程で、チャネル層135及びpウェル領域133の一部に高濃度のn型不純物のイオン注入を行なうことにより、チャネル層135を貫通して、pウェル領域133の内部まで達するソース領域136を形成する。このとき、各々n型半導体層であるソース領域136と高抵抗SiC層132とは、n型半導体層であるチャネル層135を介して電気的に接続された状態となっている。   Next, in the step shown in FIG. 15E, high-concentration n-type impurity ions are implanted into part of the channel layer 135 and the p well region 133 to penetrate the channel layer 135 to form the p well region. A source region 136 reaching the inside of 133 is formed. At this time, the source region 136, which is an n-type semiconductor layer, and the high-resistance SiC layer 132 are electrically connected via a channel layer 135, which is an n-type semiconductor layer.

次に、図16(a)に示す工程で、ソース領域136に注入された不純物を活性化するためのアニールを行なう。このとき、チャネル層135及びソース領域136の表面が荒れる。   Next, in the step shown in FIG. 16A, annealing for activating the impurities implanted into the source region 136 is performed. At this time, the surfaces of the channel layer 135 and the source region 136 are roughened.

次に、図16(b)に示す工程で、ソース領域136を貫通してpウェル領域133の上部に到達する溝134を形成した後、チャネル層135,ソース領域136及びpウェル領域133の露出している表面部を熱酸化して、熱酸化膜からなるゲート絶縁膜137を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 16B, a trench 134 that penetrates the source region 136 and reaches the top of the p-well region 133 is formed, and then the channel layer 135, the source region 136, and the p-well region 133 are exposed. A surface insulating portion 137 made of a thermal oxide film is formed by thermally oxidizing the surface portion.

次に、図16(c)に示す工程で、ゲート絶縁膜137のうち溝134の壁面上の部分と、溝134の周囲の部分とを除去する。   Next, in the step shown in FIG. 16C, the portion of the gate insulating film 137 on the wall surface of the trench 134 and the portion around the trench 134 are removed.

次に、図16(d)に示す工程で、ソース領域136のうちゲート絶縁膜137が除去されて露出している部分の上にソース電極138を形成する。また、SiC基板131の裏面上にドレイン電極139を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 16D, the source electrode 138 is formed on the portion of the source region 136 that is exposed by removing the gate insulating film 137. In addition, drain electrode 139 is formed on the back surface of SiC substrate 131.

次に、図16(e)に示す工程で、ゲート絶縁膜137の上にゲート電極110を形成する。なお、ソース電極138とソース領域137及びpウェル領域133とがオーミック接触し、SiC基板131とドレイン電極139とがオーミック接触するように熱処理が行われる。   Next, a gate electrode 110 is formed on the gate insulating film 137 in the step shown in FIG. Note that heat treatment is performed so that the source electrode 138 and the source region 137 and the p-well region 133 are in ohmic contact, and the SiC substrate 131 and the drain electrode 139 are in ohmic contact.

この従来のSiC基板を用いたMISFETは、チャネル層135がソース領域136,高抵抗SiC層132と同じn型半導体層であるので、チャネル層の反転を利用した反転型MISFET(一般的なMISFET)ではなく、チャネル層の蓄積状態を利用した蓄積型MISFETである。チャネル層を有する蓄積型MISFETは、反転型MISFETに比べ、MIS界面から離れた深い領域まで電流が流れることから、界面準位が多いMIS界面付近の領域の影響を受けにくいので、チャネル移動度(キャリアの移動度)が向上する。   In this MISFET using the conventional SiC substrate, since the channel layer 135 is the same n-type semiconductor layer as the source region 136 and the high-resistance SiC layer 132, an inversion type MISFET utilizing the inversion of the channel layer (general MISFET) Instead, it is a storage MISFET that uses the storage state of the channel layer. A storage type MISFET having a channel layer is less affected by a region near the MIS interface where there are many interface states because a current flows to a deep region far from the MIS interface as compared with an inversion type MISFET. (Carrier mobility) is improved.

また、通常、このような半導体装置のために用いるSiC基板としては、主面が公称されている結晶面(たとえば(0001)面など)からずれて傾いているオフ基板を用いる。その理由は、高抵抗SiC層32をエピタキシャル成長させる際に、オフ基板を用いると高抵抗SiC層がステップフロー成長するので、高抵抗SiC層32の結晶性が向上するからである。
特開2001−144288号公報(第3−7頁、第5図−第10図) マテリアルズ・サイエンス・フォーラム第389-393巻、831頁−834頁 (Materials Science Forum Vols.389-393,pp831-834) マテリアルズ・サイエンス・フォーラム第389-393巻、1211頁−1214頁 (Materials Science Forum Vols.389-393,pp1211-1214)
In general, as the SiC substrate used for such a semiconductor device, an off-substrate whose main surface is inclined with a deviation from a nominal crystal plane (for example, (0001) plane) is used. The reason is that, when the off-substrate is used when epitaxially growing the high-resistance SiC layer 32, the high-resistance SiC layer grows in a step flow, so that the crystallinity of the high-resistance SiC layer 32 is improved.
JP 2001-144288 A (pages 3-7, FIGS. 5-10) Materials Science Forum Vol.389-393, pp.831-834 (Materials Science Forum Vols.389-393, pp831-834) Materials Science Forum Vol.389-393, pp. 1211-1214 (Materials Science Forum Vols. 389-393, pp1211-1214)

しかしながら、特許文献1によれば、このようなオフ基板を用いた場合、MISFETのチャネル層を基板の主面に平行になるように設けると、チャネル層におけるキャリアの移動度が低くなり、主面にオフ方向に垂直になるように設けると、チャネル層におけるキャリアの移動度が向上する。その原因は、オフ基板の表面にはステップが存在しており、このステップを横切る方向にチャネルを設定すると電流が流れにくくなると記載されている。すなわち、表面の凹凸によって移動度が低下する。   However, according to Patent Document 1, when such an off-substrate is used, if the channel layer of the MISFET is provided so as to be parallel to the main surface of the substrate, the carrier mobility in the channel layer is reduced, and the main surface When provided so as to be perpendicular to the off direction, carrier mobility in the channel layer is improved. The reason is described that a step exists on the surface of the off-substrate, and that current does not flow easily if a channel is set in a direction crossing the step. That is, the mobility is lowered by the unevenness of the surface.

さらには、SiC層の表面の凹凸は、イオン注入後の高温の活性化のためのアニールにより、さらに大きくなることが知られている。十分に活性化されて高いキャリア密度とキャリアの移動度を得るためには、活性化温度を1700℃以上の高温にする必要があるが、高温にするほどSiC層の表面粗さは大きくなり、また、アニール時間が長いほど大きくなる。例えば、アニール前の平均表面粗さRaは1nm以下であるが、1700℃,30分の活性化アニールによって平均表面粗さRaは10nm程度となり、活性化アニール前の1桁以上大きい表面粗さになる(例えば非特許文献1参照)。マクロステップの段差は50nm以上と大きくなり、このため最大表面粗さRmax も50nm以上となる。   Furthermore, it is known that the unevenness on the surface of the SiC layer is further increased by annealing for high-temperature activation after ion implantation. In order to obtain a sufficiently activated carrier density and carrier mobility, it is necessary to set the activation temperature to a high temperature of 1700 ° C. or higher, but the surface roughness of the SiC layer increases as the temperature increases. Further, the longer the annealing time, the larger the annealing time. For example, the average surface roughness Ra before annealing is 1 nm or less, but the activation surface annealing at 1700 ° C. for 30 minutes results in an average surface roughness Ra of about 10 nm. (For example, refer nonpatent literature 1). The step of the macro step is as large as 50 nm or more, and therefore the maximum surface roughness Rmax is also 50 nm or more.

たとえば、図15(d)に示すウェル領域133へのイオン注入後の活性化アニールにより、ウェル領域133の露出している表面にステップバンチングが起こったり、ヒロックが形成され、表面粗さは大きくなる。そして、図15(e)に示す工程で、この表面粗さの大きい,平滑性の悪いウェル領域133の表面上にチャネル層135がエピタキシャル成長されるので、チャネル層135の表面もまた表面粗さが大きく、平滑性が悪い。チャネル層表面の平均表面粗さRaも10nm程度、最大表面粗さRmax では50nm以上になる。さらに、チャネル層135の堆積後に、図15(f)に示す工程でソース領域136のイオン注入を行ない、図16(a)に示す工程で活性化アニールを行なうので、チャネル層135の表面粗さはさらに大きくなり、平滑性がさらに悪化する。このように、表面粗さが大きくなるにつれ、MISFETのチャネル層におけるキャリアの移動度はさらに低下する。   For example, activation annealing after ion implantation into the well region 133 shown in FIG. 15D causes step bunching to occur on the exposed surface of the well region 133, hillocks are formed, and the surface roughness increases. . Then, in the step shown in FIG. 15E, the channel layer 135 is epitaxially grown on the surface of the well region 133 having a large surface roughness and poor smoothness, so that the surface of the channel layer 135 also has a surface roughness. Big and poor smoothness. The average surface roughness Ra of the channel layer surface is about 10 nm, and the maximum surface roughness Rmax is 50 nm or more. Further, after the deposition of the channel layer 135, ion implantation of the source region 136 is performed in the step shown in FIG. 15F, and activation annealing is performed in the step shown in FIG. Becomes larger and the smoothness is further deteriorated. Thus, as the surface roughness increases, the carrier mobility in the channel layer of the MISFET further decreases.

また、本発明の発明者達は、このような蓄積型のMISFETのチャネル層として、意図的にドーピングしない第1の半導体層と、高濃度にドーピングした極めて薄い第2の半導体層(δドープ層)とを交互に積層した構造(積層ドープ層構造構造)を提案し、このような積層ドープ層構造構造からなるチャネル層を有するMISFETは、極めて高いキャリア移動度を示すことを実証している(非特許文献2)。このような積層ドープ層構造構造においては、第2の半導体層(δドープ層)の厚さを10nm程度と極めて薄くする必要があるので、さらに、チャネル層表面の平均表面粗さもそれに応じて極めて小さくする必要がある。すなわち、チャネル層の表面粗さは、少なくとも第2の半導体層の厚み以下である必要があり、少なくとも10nm以下でなければならない。しかも、現実にワイドギャップ半導体を用いた高機能性を発揮するためには、チャネル層の表面粗さは1nm以下であることが望ましい。   Further, the inventors of the present invention, as a channel layer of such an accumulation-type MISFET, have a first semiconductor layer that is not intentionally doped and a very thin second semiconductor layer that is highly doped (δ-doped layer). ), And a MISFET having a channel layer having such a stacked doped layer structure has been demonstrated to exhibit extremely high carrier mobility ( Non-patent document 2). In such a laminated doped layer structure, since the thickness of the second semiconductor layer (δ-doped layer) needs to be extremely thin, such as about 10 nm, the average surface roughness of the channel layer surface is extremely high accordingly. It needs to be small. That is, the surface roughness of the channel layer must be at least equal to or less than the thickness of the second semiconductor layer, and must be at least 10 nm. Moreover, the surface roughness of the channel layer is desirably 1 nm or less in order to actually exhibit high functionality using a wide gap semiconductor.

ここで、平均表面粗さRaとは中心線平均粗さのことであり、JIS規格には、以下のように定義されている。   Here, the average surface roughness Ra is the centerline average roughness, and is defined in the JIS standard as follows.

「粗さ曲線からその中心線の方向に測定長さLの部分を抜き取り、この抜き取り部分の中心線の方向をX軸、縦倍率の方向(X軸に垂直)をY軸とし、粗さ曲線を
Y=F(X)
とおいたとき、
Ra=(1/L)・∫(X=0〜L){│F(X)│dX}
で与えられる値」である。
“A part of the measurement length L is extracted from the roughness curve in the direction of the center line, the direction of the center line of the extracted part is the X axis, and the direction of the vertical magnification (perpendicular to the X axis) is the Y axis. Y = F (X)
When
Ra = (1 / L) · ∫ (X = 0 to L) {│F (X) │dX}
The value given by

また、本発明者は、チャネル層の表面にステップバンチング等の大きな段差がある場合、MISFETのゲート絶縁膜である熱酸化膜が段差部分で薄くなり、この部分で酸化膜の絶縁耐圧が低下することを見出した。   In addition, when the present inventors have a large step such as step bunching on the surface of the channel layer, the thermal oxide film that is the gate insulating film of the MISFET becomes thin at the step portion, and the dielectric breakdown voltage of the oxide film decreases at this portion. I found out.

図17は、非特許文献2に開示されているものとほぼ同じ構造の蓄積型二重注入MISFETのチャネル層付近の構造を示すSEM写真である。   FIG. 17 is an SEM photograph showing the structure in the vicinity of the channel layer of the storage double injection MISFET having substantially the same structure as that disclosed in Non-Patent Document 2.

図17において、チャネル層であるn−エピ層(SiC)においては、意図的なドーピングを行なっていない厚み10nmのアンドープ層と、n型ド−ピング濃度5×1017cm-3で厚み40nmのド−プ層が交互に3層ずつ積層されており、最表面部は、厚み40nmのアンドープ層である。熱酸化膜は、1180℃で3時間のドライ酸化によって形成されている。図17には現れていないが、n−エピ層の下方に設けられているpウェル領域は、Alのイオン注入により、濃度1×1018cm-3の不純物を含む,厚み約800nmを有しており、イオン注入後に、1750℃,30分の条件で活性化アニールが行なわれている。pウェルの表面には、この活性化アニールで高さ50nm以上の段差ができている。AFMで評価すると、平均表面粗さRaは10nm以上、最大表面粗さRmax は50nm以上であった。このため、チャネル層の表面にも同程度の段差ができている。段差は垂直に切り立っているのでなく、なだらかなスロ−プとなっている。熱酸化膜の厚みは、チャネル層の平らな部分の上においては約56nmであるが、段差のスロ−プ部分の上においては約30nmであり、平らな部分の上における厚さの半分しかない。これは、平らな部分と段差の部分とでは露出している面の結晶学的面方位が異なることから、熱酸化膜の成長速度が異なるためと思われる。そして、この段差のスロ−プ部分の熱酸化膜の薄い部分でリ−ク電流が流れるため、このMISFETはゲート絶縁耐圧が10V以下であり、ゲートに十分な電圧が印加できないために、十分な電流が得られなかった。 In FIG. 17, in the n-epi layer (SiC) which is a channel layer, an undoped layer having a thickness of 10 nm which is not intentionally doped, and an n-type doping concentration of 5 × 10 17 cm −3 and a thickness of 40 nm. Three doped layers are alternately stacked, and the outermost surface is an undoped layer having a thickness of 40 nm. The thermal oxide film is formed by dry oxidation at 1180 ° C. for 3 hours. Although not shown in FIG. 17, the p-well region provided below the n-epi layer has a thickness of about 800 nm containing an impurity with a concentration of 1 × 10 18 cm −3 by Al ion implantation. After the ion implantation, activation annealing is performed at 1750 ° C. for 30 minutes. A step having a height of 50 nm or more is formed on the surface of the p-well by this activation annealing. When evaluated by AFM, the average surface roughness Ra was 10 nm or more, and the maximum surface roughness Rmax was 50 nm or more. For this reason, the same level difference is made on the surface of the channel layer. The step is not a vertical cut, but a gentle slope. The thickness of the thermal oxide film is about 56 nm on the flat portion of the channel layer, but about 30 nm on the stepped-slope portion, which is only half of the thickness on the flat portion. . This is presumably because the growth rate of the thermal oxide film is different because the crystallographic plane orientation of the exposed surface is different between the flat portion and the stepped portion. Since the leak current flows in the thin portion of the thermal oxide film at the slope portion of the step, this MISFET has a gate insulation breakdown voltage of 10 V or less, and a sufficient voltage cannot be applied to the gate. No current was obtained.

以上、縦型MISFETを例にとって従来のパワーデバイスの課題を説明したが、同様の不具合は、横型MISFET,MESFET,横型ショットキーダイオードについても存在する。これらのパワーデバイスは、SiC基板の主面に平行な方向にキャリアが流れる構造を有しているからである。   As described above, the problem of the conventional power device has been described by taking the vertical MISFET as an example, but the same problem exists also in the lateral MISFET, MESFET, and lateral Schottky diode. This is because these power devices have a structure in which carriers flow in a direction parallel to the main surface of the SiC substrate.

本発明の目的は、SiC基板を用いつつ、チャネル層におけるキャリアの移動度が高い半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a high carrier mobility in a channel layer while using a SiC substrate, and a method for manufacturing the same.

本発明の半導体装置は、高濃度不純物拡散領域を含む炭化珪素層の上に、エピタキシャル成長層を設け、エピタキシャル成長層の一部に上面が上記炭化珪素層の上面よりも平滑化されたチャネル層を設けたものである。   In the semiconductor device of the present invention, an epitaxial growth layer is provided on a silicon carbide layer including a high-concentration impurity diffusion region, and a channel layer whose upper surface is smoother than the upper surface of the silicon carbide layer is provided on a part of the epitaxial growth layer. It is a thing.

これにより、チャネル層の上面が平滑になるので、チャネル層におけるキャリアの移動度が高く保持される。また、炭化珪素層にステップバンチングによるマクロステップなどがあったとしても、チャネル層の上面は平滑化されているので、リーク電流が少なく、耐圧も高く保持されることになる。   As a result, the upper surface of the channel layer becomes smooth, so that the carrier mobility in the channel layer is kept high. Even if the silicon carbide layer has a macro step by step bunching or the like, the upper surface of the channel layer is smoothed, so that the leakage current is small and the breakdown voltage is kept high.

エピタキシャル成長層を貫通して高濃度不純物領域に到達する電極をさらに設けることにより、高い駆動力を有する半導体装置が容易に得られる。   By further providing an electrode that penetrates the epitaxial growth layer and reaches the high concentration impurity region, a semiconductor device having a high driving force can be easily obtained.

炭化珪素層の上面は、研磨により平滑化されていることにより、エピタキシャル成長層の上面,つまりチャネル層の上面も平滑になる。   Since the upper surface of the silicon carbide layer is smoothed by polishing, the upper surface of the epitaxial growth layer, that is, the upper surface of the channel layer is also smoothed.

炭化珪素層の上面は、炭素膜を被覆した熱処理により平滑化されていることにより、研磨などの処理が不要になり、実用化が容易になる。   Since the upper surface of the silicon carbide layer is smoothed by a heat treatment covering the carbon film, a treatment such as polishing is not required, and the practical application is facilitated.

チャネル層と高濃度不純物拡散領域とのオーバーラップ領域の横方向寸法はチャネル層の厚さよりも大きいことにより、高濃度不純物拡散領域からチャネル層へのキャリアの供給能力が確保される。   Since the lateral dimension of the overlap region between the channel layer and the high concentration impurity diffusion region is larger than the thickness of the channel layer, the carrier supply capability from the high concentration impurity diffusion region to the channel layer is ensured.

炭化珪素層のチャネル層と接触する面の平均表面粗さが2nm以下であることが好ましい。   The average surface roughness of the surface of the silicon carbide layer that contacts the channel layer is preferably 2 nm or less.

チャネル層の上面の平均表面粗さが1nm以下であることがより好ましい。   The average surface roughness of the upper surface of the channel layer is more preferably 1 nm or less.

チャネル層が、多重δドープを有していることにより、キャリア移動度が極めて高い半導体装置が得られる。   Since the channel layer has multiple δ-doping, a semiconductor device with extremely high carrier mobility can be obtained.

本構造を適用した縦型MISFET,横型MISFET,横型MESFETは、高い電流駆動力を発揮することができる。   A vertical MISFET, a lateral MISFET, and a lateral MESFET to which this structure is applied can exhibit a high current driving capability.

本発明の半導体装置の製造方法は、基板の炭化珪素層の一部に形成された高濃度不純物拡散領域に注入された不純物を活性化するためのアニールを行なった後、CMP,メカノケミカル研磨、ドライエッチングなどによって、高濃度不純物拡散層を含む炭化珪素層の露出している面を平滑化してから、高濃度不純物拡散領域を含む炭化珪素層の上に、チャネル層を形成する方法である。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes performing annealing for activating impurities implanted in a high concentration impurity diffusion region formed in a part of a silicon carbide layer of a substrate, followed by CMP, mechanochemical polishing, In this method, the exposed surface of the silicon carbide layer including the high concentration impurity diffusion layer is smoothed by dry etching or the like, and then the channel layer is formed on the silicon carbide layer including the high concentration impurity diffusion region.

この方法により、イオン注入,活性化のためのアニールを経て、高濃度不純物拡散領域を含む炭化珪素層の表面が荒れるが、その後の処理で平滑化された表面の上にチャネル層が形成されるので、チャネル層の表面も平滑になる。したがって、チャネル層におけるキャリアの移動度の高い半導体装置が得られることになる。   By this method, the surface of the silicon carbide layer including the high-concentration impurity diffusion region is roughened through annealing for ion implantation and activation, but a channel layer is formed on the surface smoothed by the subsequent processing. Therefore, the surface of the channel layer is also smoothed. Therefore, a semiconductor device having high carrier mobility in the channel layer can be obtained.

本発明によると、SiC基板を用いたMISFET,MESFET等の半導体装置において、表面が平滑化されたチャネル層を設けたので、キャリアの移動度が高い半導体装置及びその製造方法の提供を図ることができる。   According to the present invention, since a channel layer with a smoothed surface is provided in a semiconductor device such as a MISFET or MESFET using an SiC substrate, it is possible to provide a semiconductor device with high carrier mobility and a method for manufacturing the same. it can.

(第1の実施形態)
本実施形態においては、バルクのSiC基板を用いた蓄積型の二重注入MISFETに関する第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態である二重注入型MISFETの構造を示す断面図である。図1には、部分的な断面構造しか開示されていないが、MISFETの平面構造は、たとえば国際出願PCT/JP01/07810号の図2又は図10に開示されるような構造となっている。
(First embodiment)
In the present embodiment, a first embodiment relating to a storage type double injection MISFET using a bulk SiC substrate will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a structure of a double injection MISFET which is a first embodiment of the present invention. Although only a partial cross-sectional structure is disclosed in FIG. 1, the planar structure of the MISFET has a structure as disclosed in FIG. 2 or FIG. 10 of the international application PCT / JP01 / 07810, for example.

図1に示すように、この二重注入型MISFETは、濃度が1×1018cm-3以上のn型不純物(ドーパント)を含む低抵抗のSiC基板1と、SiC基板1の主面上に設けられ、濃度が1×1015cm-3〜1×1016cm-3程度のn型不純物がドープされている高抵抗SiC層2と、高抵抗SiC層2の表面部の一部に濃度が1×1016cm-3から1×1018cm-3のp型不純物をドープして形成されたpウェル領域3と、pウェル領域3の一部に濃度が約5×1019cm-3のp型不純物をドープして形成されたp+ コンタクト領域4と、pウェル領域3の一部に濃度が約1×1019cm-3のn型不純物をドープして形成されたソース領域6と、ソース領域6,pウェル領域3及び高抵抗SiC層2に跨って形成されたエピタキシャル成長層5の一部に設けられ積層ドープ層構造を含むチャネル層5xと、チャネル層5xの表面上に設けられた熱酸化膜からなるゲート絶縁膜7と、ゲート絶縁膜7の上に設けられたAl合金膜からなるゲート電極10と、チャネル層5xの側面,ソース領域6およびp+ コンタクト領域4の上面に接触するように設けられたNi合金膜からなるソース電極8と、SiC基板1の裏面上にオーミック接触するように形成されたNi合金膜からなるドレイン電極9とを備えている。ここで、本実施形態及び後述する各実施形態において、チャネル層とは、MISFETにおいてはエピタキシャル成長層のうちゲート電極の下方に位置する領域をいい、MESFETにおいてはソース領域−ドレイン領域間に位置する領域をいう。 As shown in FIG. 1, this double-implant MISFET has a low-resistance SiC substrate 1 containing an n-type impurity (dopant) having a concentration of 1 × 10 18 cm −3 or more, and a main surface of the SiC substrate 1. A high resistance SiC layer 2 which is provided and is doped with an n-type impurity having a concentration of about 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 16 cm −3, and a concentration on a part of the surface portion of the high resistance SiC layer 2. Is doped with a p-type impurity of 1 × 10 16 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 , and a concentration in a part of the p well region 3 is about 5 × 10 19 cm −. 3 and the p-type impurity p + contact regions 4 formed by doping, the source region concentration in a part of the p-well region 3 is formed by doping n-type impurities of about 1 × 10 19 cm -3 6, epitaxial growth formed across source region 6, p-well region 3 and high-resistance SiC layer 2 5, a channel layer 5x including a laminated doped layer structure, a gate insulating film 7 made of a thermal oxide film provided on the surface of the channel layer 5x, and an Al provided on the gate insulating film 7. Gate electrode 10 made of an alloy film, source electrode 8 made of an Ni alloy film provided so as to be in contact with the side surfaces of channel layer 5x, source region 6 and p + contact region 4, and on the back surface of SiC substrate 1 And a drain electrode 9 made of a Ni alloy film formed so as to be in ohmic contact therewith. Here, in the present embodiment and each embodiment described later, the channel layer means a region located below the gate electrode in the epitaxial growth layer in the MISFET, and a region located between the source region and the drain region in the MESFET. Say.

MISFETの動作時には、ソース電極8−ドレイン電極9間に所定の電圧が印加された状態で、ゲート電極10にしきい値電圧以上のバイアス電圧が印加されると、ソース電極8からソース領域6を経てチャネル層5xにキャリアが注入され、チャネル層5xから高抵抗SiC層2,SiC基板1を経てドレイン電極8までキャリアが走行する。   During operation of the MISFET, if a bias voltage higher than the threshold voltage is applied to the gate electrode 10 with a predetermined voltage applied between the source electrode 8 and the drain electrode 9, the source electrode 8 passes through the source region 6. Carriers are injected into the channel layer 5x, and the carriers travel from the channel layer 5x to the drain electrode 8 through the high-resistance SiC layer 2 and the SiC substrate 1.

高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面は平滑化処理されており、この上にチャネル層5xがエピタキシャル成長されている。チャネル層5xは、キャリア走行領域として機能する第1の半導体層5aと、第1の半導体層5aよりも膜厚が薄く、第1の半導体層5aへのキャリアの供給が可能な高濃度のn型不純物を含む第2の半導体層5bとを交互に積層してなる積層ドープ層構造を有している。例えば、第1の半導体層5aにおける不純物の濃度が1×1016cm-3以下でその厚みが40nm程度であり、第2の半導体層5bにおける不純物の濃度が1×1017〜1×1018cm-3程度でその厚みが10nm程度である。例えば、チャネル層5xの最下層を第1の半導体層5aとして、第1の半導体層5aと第2の半導体層5bを交互に三周期堆積し、最表層にさらに第1の半導体層5aを積層した構造である。この場合、第1の半導体層5aの厚みを40nm、第2の半導体層5bの厚みを10nmにすると、チャネル層5xの厚さは190nmである。 The surfaces of the high resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 are smoothed, and the channel layer 5x is epitaxially grown thereon. The channel layer 5x has a first semiconductor layer 5a that functions as a carrier travel region, and a thickness that is smaller than that of the first semiconductor layer 5a and that can supply carriers to the first semiconductor layer 5a. It has a laminated doped layer structure in which second semiconductor layers 5b containing type impurities are alternately laminated. For example, the impurity concentration in the first semiconductor layer 5a is 1 × 10 16 cm −3 or less and the thickness is about 40 nm, and the impurity concentration in the second semiconductor layer 5b is 1 × 10 17 to 1 × 10 18. The thickness is about cm −3 and about 10 nm. For example, the lowermost layer of the channel layer 5x is the first semiconductor layer 5a, the first semiconductor layer 5a and the second semiconductor layer 5b are alternately deposited for three periods, and the first semiconductor layer 5a is further stacked on the outermost layer. This is the structure. In this case, when the thickness of the first semiconductor layer 5a is 40 nm and the thickness of the second semiconductor layer 5b is 10 nm, the thickness of the channel layer 5x is 190 nm.

なお、積層ドープ層構造として、意図的なドーピングを行なわない第1の半導体層と、高濃度にドーピングされた極めて薄い第2の半導体層(δドープ層)とを交互に席創始t構造(多重δドープ層構造)を用いてもかまわない。   As the laminated doped layer structure, a first semiconductor layer that is not intentionally doped and a very thin second semiconductor layer (δ-doped layer) that is highly doped are alternately found in a t-structure (multiple structure). (δ-doped layer structure) may also be used.

各々n型半導体層であるソース領域6と高抵抗SiC層2とは、n型半導体層であるチャネル層5xを介して電気的に導通した状態となっている。また、チャネル層5xのうち、ソース領域6の一部及びp+ コンタクト領域4の上方に位置する部分は、熱処理によってNi合金化されてソース電極8に変化している。ソース電極8はソース領域7及びp+ コンタクト領域4にオーミック接触しており、ドレイン電極9はSiC基板1にオーミック接触している。   Each of the source region 6 which is an n-type semiconductor layer and the high-resistance SiC layer 2 is in an electrically conductive state via a channel layer 5x which is an n-type semiconductor layer. In addition, a part of the source region 6 and a portion located above the p + contact region 4 in the channel layer 5x are Ni alloyed by heat treatment and changed to the source electrode 8. Source electrode 8 is in ohmic contact with source region 7 and p + contact region 4, and drain electrode 9 is in ohmic contact with SiC substrate 1.

図2(a)〜(f)及び図3(a)〜(e)は、第1の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程を示す図である。   FIGS. 2A to 2F and FIGS. 3A to 3E are diagrams showing manufacturing steps of the double injection MISFET of the first embodiment.

まず、図2(a)に示す工程で、4H−SiCの(0001)面から8度のオフ角を持つオフ基板であるSiC基板1の主面上に、熱CVD等により、SiC基板1よりも低濃度のn型不純物を含む高抵抗SiC層2をエピタキシャル成長させる。このとき、例えば、原料ガスとしてシラン(SiH4 )とプロパン(C38 )を、キャリアガスとして水素(H2 )を、ドーパントガスとして窒素(N2 )をそれぞれ用いる。例えば600V耐圧のMISFETを製造する場合には、高抵抗SiC層2の不純物濃度は1×1015cm-3〜1×1016cm-3であることが望ましく、その厚さは10μm以上であることが望ましい。 First, in the step shown in FIG. 2A, on the main surface of the SiC substrate 1, which is an off substrate having an off angle of 8 degrees from the (0001) plane of 4H-SiC, by means of thermal CVD or the like, The high resistance SiC layer 2 containing a low concentration n-type impurity is epitaxially grown. At this time, for example, silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used as source gases, hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas, and nitrogen (N 2 ) is used as a dopant gas. For example, when a MISFET having a withstand voltage of 600 V is manufactured, the impurity concentration of the high-resistance SiC layer 2 is desirably 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 16 cm −3 and the thickness thereof is 10 μm or more. It is desirable.

次に、図2(b)に示す工程で、エピタキシャル成長された高抵抗SiC層2の一部に、p型不純物(アルミニウム,ホウ素など)をイオン注入によりドープして、pウェル領域3を形成する。pウェル領域3の形成の際には、まず、注入マスクとなる厚さ3μm程度のシリコン酸化膜を高抵抗SiC層2の上面上に堆積し、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって、シリコン酸化膜のうちpウェル領域3を形成する部分のみに開口を設ける。その後、注入欠陥を低減するために、基板温度を500℃以上の高温に保ってアルミニウムまたはボロンのイオン注入を行ない、イオン注入の後、マスクとして用いたシリコン酸化膜をふっ酸によって除去する。pウェル領域3におけるp型不純物の濃度は、通常1×1017cm-3前後から1×1018cm-3であり、pウェル領域3の深さはピンチオフしないように1μm前後とする。 Next, in the step shown in FIG. 2B, p-type impurities (aluminum, boron, etc.) are doped into a part of the epitaxially grown high resistance SiC layer 2 by ion implantation to form the p well region 3. . When forming the p-well region 3, first, a silicon oxide film having a thickness of about 3 μm serving as an implantation mask is deposited on the upper surface of the high-resistance SiC layer 2, and the silicon oxide film is formed by photolithography and dry etching. An opening is provided only in a portion where the p-well region 3 is to be formed. Thereafter, in order to reduce implantation defects, aluminum or boron ions are implanted while maintaining the substrate temperature at a high temperature of 500 ° C. or higher. After the ion implantation, the silicon oxide film used as a mask is removed with hydrofluoric acid. The concentration of the p-type impurity in the p-well region 3 is usually about 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 , and the depth of the p-well region 3 is about 1 μm so as not to pinch off.

次に、図2(c)に示す工程で、pウェル領域3と後に形成されるソース電極とのコンタクトをとるために、pウェル領域3の表面部の一部に高濃度のp型不純物をイオン注入によってドープして、p+ コンタクト領域4を形成する。p+ コンタクト領域4の厚みは300nm前後で、不純物の濃度は約5×1019cm-3以上である。このとき、イオン注入の方法は、pウェル領域3の形成と同じである。活性化アニールは、この後のソース領域のイオン注入後に一括して行なうので、図2(c)に示す工程と図2(d)に示す工程との間では行なわない。 Next, in the step shown in FIG. 2C, a high-concentration p-type impurity is added to a part of the surface portion of the p-well region 3 in order to make contact between the p-well region 3 and a source electrode to be formed later. A p @ + contact region 4 is formed by doping by ion implantation. The p + contact region 4 has a thickness of about 300 nm and an impurity concentration of about 5 × 10 19 cm −3 or more. At this time, the ion implantation method is the same as the formation of the p-well region 3. Since the activation annealing is performed collectively after the ion implantation of the source region thereafter, it is not performed between the step shown in FIG. 2C and the step shown in FIG.

次に、図2(d)に示す工程で、pウェル領域3の表面部の一部に高濃度のn型不純物をイオン注入によってドープして、ソース領域6を形成する。その際、基板上に、注入マスクとなる厚さ1μm程度のシリコン酸化膜を堆積し、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって、シリコン酸化膜のうちソース領域6を形成する部分のみに開口を設ける。そして、注入欠陥を低減するために、基板温度を500℃以上の高温に保って窒素またはリンのイオン注入を行ない、イオン注入の後、マスクとして用いたシリコン酸化膜をふっ酸によって除去する。ソース領域6における不純物の濃度は1×1019cm-3程度であり、p+ コンタクト領域4の不純物濃度よりは低い。なお、ソース領域6における不純物濃度がp+ コンタクト領域4の不純物濃度と同程度の場合には、ソース領域6形成のための注入マスクがp+ コンタクト領域4を覆っている必要がある。また、ソース領域6の深さは、p+ コンタクト領域4の深さよりは浅く、例えば300nm程度である。 Next, in the step shown in FIG. 2D, a source region 6 is formed by doping a part of the surface portion of the p-well region 3 with high-concentration n-type impurities by ion implantation. At that time, a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm serving as an implantation mask is deposited on the substrate, and an opening is provided only in a portion of the silicon oxide film where the source region 6 is formed by photolithography and dry etching. In order to reduce implantation defects, nitrogen or phosphorus ions are implanted while maintaining the substrate temperature at a high temperature of 500 ° C. or higher. After the ion implantation, the silicon oxide film used as a mask is removed with hydrofluoric acid. The impurity concentration in the source region 6 is about 1 × 10 19 cm −3 , which is lower than the impurity concentration in the p + contact region 4. When the impurity concentration in the source region 6 is approximately the same as the impurity concentration in the p + contact region 4, the implantation mask for forming the source region 6 needs to cover the p + contact region 4. Further, the depth of the source region 6 is shallower than the depth of the p + contact region 4 and is, for example, about 300 nm.

次に、図2(e)に示す工程で、図2(b)〜(d)に示す工程において注入された不純物を活性化するために、アルゴンなどの不活性ガスの雰囲気中で、1700℃,30分の活性化アニールを施す。このとき、高抵抗SiC層2,pウェル領域3,p+ コンタクト領域4及びソース領域6の露出している表面には、高さ10nm〜100nm程度のマクロステップや、ヒロックが生じ、表面粗さが大きくなり、表面の平滑性が悪化する。   Next, in the step shown in FIG. 2E, in order to activate the impurities implanted in the steps shown in FIGS. 2B to 2D, 1700 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as argon. 30 minutes of activation annealing. At this time, macrosteps or hillocks having a height of about 10 nm to 100 nm occur on the exposed surfaces of the high resistance SiC layer 2, the p well region 3, the p + contact region 4 and the source region 6, and the surface roughness Increases and the surface smoothness deteriorates.

次に、図2(f)に示す工程で、例えばメカノケミカル研磨(MCP)によって、高抵抗SiC層2,pウェル領域3,p+ コンタクト領域4及びソース領域6の露出している表面を平滑化する。このとき、表面の平均表面粗さRaが2nm以下、好ましくは1nm以下になるまで平滑化処理を行なう。MCPを行なう際、例えば酸化クロムを砥粒として用いる。なお、研磨のダメ−ジによって表面部に生じる改質層を除去するために反応性イオンエッチングや犠牲酸化処理を行なう。あるいは、反応性イオンエッチングと犠牲酸化処理とを併用してもよい。反応性イオンエッチングは例えばCF4 とO2 の混合ガスを用い、イオン衝撃によるダメージがないように、試料バイアスをできるだけ低い電圧で行う。例えば誘導結合型プラズマを用いるICP−RIEを用いれば試料バイアス電位を1V以下に抑えることも可能である。エッチングの深さとしては、ドーピングプロファイルを損なわない程度で、表面のごく浅く、例えば深さ0.1μm以下の領域までエッチングを行う。犠牲酸化は、例えば基板を石英チューブ内に置き、乾燥酸素を流量1(l/min)程度で流しながら、1180℃で90分間保持することで厚さ約40nm程度の熱酸化膜を表面に形成することができる。その後、ふっ酸によって形成された熱酸化膜を除去する。この工程で表面の数十nm程度の深さまでSiC層が除去される。熱酸化の条件を変えることにより、除去されるSiC層の深さを制御することができる。 Next, in the step shown in FIG. 2 (f), the exposed surfaces of the high resistance SiC layer 2, the p well region 3, the p + contact region 4 and the source region 6 are smoothed by, for example, mechanochemical polishing (MCP). Turn into. At this time, the smoothing process is performed until the average surface roughness Ra of the surface is 2 nm or less, preferably 1 nm or less. When performing MCP, for example, chromium oxide is used as abrasive grains. Note that reactive ion etching or sacrificial oxidation treatment is performed in order to remove a modified layer formed on the surface portion due to polishing damage. Alternatively, reactive ion etching and sacrificial oxidation treatment may be used in combination. In reactive ion etching, for example, a mixed gas of CF 4 and O 2 is used, and a sample bias is performed at a voltage as low as possible so as not to be damaged by ion bombardment. For example, if ICP-RIE using inductively coupled plasma is used, the sample bias potential can be suppressed to 1 V or less. The etching depth is such that the doping profile is not impaired and the surface is extremely shallow, for example, a region having a depth of 0.1 μm or less. In the sacrificial oxidation, for example, a thermal oxide film having a thickness of about 40 nm is formed on the surface by holding the substrate in a quartz tube and holding dry oxygen at a flow rate of about 1 (l / min) and holding at 1180 ° C. for 90 minutes. can do. Thereafter, the thermal oxide film formed by hydrofluoric acid is removed. In this step, the SiC layer is removed to a depth of about several tens of nm on the surface. The depth of the SiC layer to be removed can be controlled by changing the thermal oxidation conditions.

次に、図3(a)に示す工程で、たとえば熱CVDにより、高抵抗SiC層2,pウェル領域3,ソース領域6及びp+ コンタクト領域4の上にチャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5をエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長層5(チャネル層5x)中の第2の半導体層5b(図1参照)の形成の際には、例えば、原料ガスとしてシラン(SiH4 )とプロパン(C3 H8 )を、キャリアガスとして水素(H2 )を、ドーパントガスとして窒素(N2 )をそれぞれ用いる。また、エピタキシャル成長層5(チャネル層5x)中の第1の半導体層5a(図1参照)の形成の際には、ドーパントガスを供給せずに、原料ガスとしてシラン(SiH4 )とプロパン(C3 H8 )を、キャリアガスとして水素(H2 )をそれぞれ供給する。この熱CVDを交互に繰り返すことにより、図1に示す積層ドープ層構造の構造を実現することができる。   Next, in the step shown in FIG. 3A, the epitaxial growth layer 5 including the channel layer 5x is formed on the high resistance SiC layer 2, the p well region 3, the source region 6 and the p + contact region 4 by, for example, thermal CVD. Epitaxially grow. When forming the second semiconductor layer 5b (see FIG. 1) in the epitaxial growth layer 5 (channel layer 5x), for example, silane (SiH4) and propane (C3H8) are used as source gases and hydrogen ( H2) and nitrogen (N2) as dopant gas, respectively. In forming the first semiconductor layer 5a (see FIG. 1) in the epitaxial growth layer 5 (channel layer 5x), silane (SiH4) and propane (C3H8) are used as source gases without supplying the dopant gas. And hydrogen (H2) as a carrier gas. By repeating this thermal CVD alternately, the structure of the laminated doped layer structure shown in FIG. 1 can be realized.

次に、図3(b)に示す工程で、エピタキシャル成長層5(チャネル層5x)(積層ドープ層構造)の表面を熱酸化することにより、シリコン酸化膜を形成する。その際、例えば石英管内にSiC基板を設置し、バブリングした酸素を流量2.5(l/min)で石英管に導入し、基板温度を1180℃に保った状態で2.5時間熱酸化を行なうことにより、厚み約60nmの熱酸化膜であるシリコン酸化膜が形成される。   Next, in the step shown in FIG. 3B, the surface of the epitaxial growth layer 5 (channel layer 5x) (laminated doped layer structure) is thermally oxidized to form a silicon oxide film. At that time, for example, a SiC substrate is installed in a quartz tube, bubbled oxygen is introduced into the quartz tube at a flow rate of 2.5 (l / min), and thermal oxidation is performed for 2.5 hours while maintaining the substrate temperature at 1180 ° C. As a result, a silicon oxide film which is a thermal oxide film having a thickness of about 60 nm is formed.

次に、SiC基板1の裏面に、蒸着法により、厚み200nmのニッケル膜からなるドレイン電極9を形成する。ドレイン電極9の熱処理は、後にソース電極を形成した後に行なう。   Next, a drain electrode 9 made of a nickel film having a thickness of 200 nm is formed on the back surface of the SiC substrate 1 by vapor deposition. The heat treatment of the drain electrode 9 is performed after the source electrode is formed later.

次に、フォトリソグラフィーにより、シリコン酸化膜の上にソース電極を形成しようとする領域を開口したレジスト膜Reを形成した後、フッ酸エッチングにより、シリコン酸化膜をパターニングして、ソース電極を形成しようとする領域を囲むゲート絶縁膜7を形成する。   Next, after forming a resist film Re having a region where the source electrode is to be formed on the silicon oxide film by photolithography, the silicon oxide film is patterned by hydrofluoric acid etching to form the source electrode A gate insulating film 7 surrounding the region to be formed is formed.

次に、図3(c)に示す工程で、レジスト膜Reを残したままで、真空蒸着などにより、基板上に厚み200nmのニッケル膜(Ni膜)を堆積した後、リフトオフにより、ソース電極となるニッケル膜8xを残す。   Next, in the step shown in FIG. 3C, a nickel film (Ni film) having a thickness of 200 nm is deposited on the substrate by vacuum evaporation or the like while leaving the resist film Re, and then becomes a source electrode by lift-off. The nickel film 8x is left.

次に、図3(d)に示す工程で、Ni膜8xに、例えば窒素などの不活性ガス雰囲気中で温度1000℃,2分間の条件で熱処理を施す。この熱処理の際に、ニッケル(Ni)及び炭化珪素(SiC)の相互拡散と反応とが生じ、エピタキシャル成長層5を貫通して、ソース領域6及びp+ コンタクト領域4に到達する,主としてニッケルシリサイドからなるソース電極8が形成される。また、この熱処理によって、ドレイン電極9はSiC基板1にオーミック接触する。ソース電極8及びドレイン電極9のオーミック接触のための熱処理は、同時に行なってもよいし、個別に行なってもよい。   Next, in the step shown in FIG. 3D, the Ni film 8x is subjected to a heat treatment in an inert gas atmosphere such as nitrogen at a temperature of 1000 ° C. for 2 minutes. During this heat treatment, nickel (Ni) and silicon carbide (SiC) interdiffusion and reaction occur, penetrate the epitaxial growth layer 5 and reach the source region 6 and the p + contact region 4, mainly from nickel silicide. A source electrode 8 is formed. Further, the drain electrode 9 is in ohmic contact with the SiC substrate 1 by this heat treatment. The heat treatment for the ohmic contact between the source electrode 8 and the drain electrode 9 may be performed simultaneously or individually.

次に、図3(e)に示す工程で、ゲート絶縁膜7の上でソース電極8とは離間した位置にゲート電極10を形成する。その際、真空蒸着などにより、厚さ200nm程度のアルミニウム膜などを堆積した後、通常のフォトリソグラフィーとエッチングにより、アルミニウム膜をパタ−ニングして、ゲート電極10を形成する。   Next, in the step shown in FIG. 3E, the gate electrode 10 is formed on the gate insulating film 7 at a position separated from the source electrode 8. At this time, an aluminum film or the like having a thickness of about 200 nm is deposited by vacuum evaporation or the like, and then the aluminum film is patterned by ordinary photolithography and etching to form the gate electrode 10.

その後の工程は図示しないが、ソース電極8及びゲート電極10を覆う層間絶縁膜として厚さ1μm程度のシリコン酸化膜を堆積し、RIE等により、層間絶縁膜を貫通してソース電極8およびゲート電極10に達するヴィアホールを形成した後に、厚さ2μm程度のアルミニウム膜を真空蒸着等で堆積し、通常のフォトリソグラフィー,エッチングによってパタ−ニングすることにより、電極パッドや配線を形成する。   Although the subsequent steps are not shown, a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited as an interlayer insulating film covering the source electrode 8 and the gate electrode 10, and the source electrode 8 and the gate electrode are penetrated through the interlayer insulating film by RIE or the like. After the via hole reaching 10 is formed, an aluminum film having a thickness of about 2 μm is deposited by vacuum vapor deposition or the like, and patterned by ordinary photolithography and etching to form electrode pads and wirings.

このようにして、二重注入型MISFETが完成する。このMISFETのチャネル部の断面をTEMで評価したところ、チャネル層の下面および表面には平均表面粗さRaが1nm以下の凹凸しか見られず、良好な平滑性を実現することができた。また、ゲート絶縁膜7の膜厚は50nm〜65nmと10%程度の範囲で均一であり、ゲート絶縁膜7の耐圧は40V以上を維持していた。このMISFETのチャネル移動度は100cm2 /Vsec 以上と高く、オフ耐圧600Vでオン抵抗は10mΩ・cm2 以下であった。 In this way, a double injection type MISFET is completed. When the cross section of the channel portion of the MISFET was evaluated by TEM, only the irregularities having an average surface roughness Ra of 1 nm or less were observed on the lower surface and the surface of the channel layer, and good smoothness could be realized. Moreover, the film thickness of the gate insulating film 7 was uniform within a range of about 50% to 65 nm, and the breakdown voltage of the gate insulating film 7 was maintained at 40 V or more. The channel mobility of this MISFET was as high as 100 cm 2 / Vsec or more, the off breakdown voltage was 600 V, and the on resistance was 10 mΩ · cm 2 or less.

したがって、本実施形態によると、チャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5を形成する前に、その下地層(本実施形態では、高抵抗SiC層2及びpウェル領域3)の表面を平滑化しておいて、エピタキシャル成長層5をエピタキシャル成長させるので、チャネル層5xにおけるキャリアの走行を妨げる凹凸を低減することができ、キャリアの移動度を高く維持することができる。特に、チャネル層5xの上面および下面が平坦であるため、キャリアが走行するときに散乱されず、チャネル移動度が高く、もってオン抵抗を低くできる。   Therefore, according to the present embodiment, the surface of the underlying layer (in this embodiment, the high-resistance SiC layer 2 and the p-well region 3) is smoothed before the epitaxial growth layer 5 including the channel layer 5x is formed. Since the epitaxial growth layer 5 is epitaxially grown, unevenness that hinders carrier movement in the channel layer 5x can be reduced, and the carrier mobility can be maintained high. In particular, since the upper surface and the lower surface of the channel layer 5x are flat, the carriers are not scattered when traveling, the channel mobility is high, and the on-resistance can be lowered.

また、表面にマクロステップなどがあることに起因するゲート絶縁膜7を介したリークの増大を抑制し、ゲート耐圧を高く維持することも可能となる。   In addition, it is possible to suppress an increase in leakage through the gate insulating film 7 due to the presence of a macro step or the like on the surface and maintain a high gate breakdown voltage.

特に、チャネル層5xがδドープ構造を有するものである場合、チャネル層5xの凹凸がδドープ層(図1に示す第2の半導体層5b)の厚さよりも大きくなると、キャリアの走行に悪影響を及ぼすことがわかっている。本実施形態では、δドープ層(第2の半導体層)の厚さ10nmよりも凹凸(表面粗さ)の小さいチャネル層5xが容易に得られるので、積層ドープ層構造を有していることによる高駆動力,高耐圧性という効果を確実に発揮することができる。   In particular, in the case where the channel layer 5x has a δ-doped structure, if the unevenness of the channel layer 5x is larger than the thickness of the δ-doped layer (second semiconductor layer 5b shown in FIG. 1), the carrier travel is adversely affected. I know it will affect. In the present embodiment, the channel layer 5x having a concavo-convex (surface roughness) smaller than the thickness of 10 nm of the δ-doped layer (second semiconductor layer) can be easily obtained. The effects of high driving force and high pressure resistance can be reliably exhibited.

また、ソース領域6をチャネル層5xの下方に配置したので、チャネル層5xの堆積後の活性化アニールがなくなり、堆積後の表面平滑性を維持できる。   Further, since the source region 6 is disposed below the channel layer 5x, the activation annealing after the deposition of the channel layer 5x is eliminated, and the surface smoothness after the deposition can be maintained.

また、従来チャネル層を堆積してからソース領域を形成していたため、エピタキシャル成長させる工程の前後に1回ずつの活性化アニールが必要であった。本発明ではチャネル層5xの下方にソース領域6を形成しているため、イオン注入領域の活性化アニールを一括して一回で行なうことができる。すなわち、製造工程を簡略化できるという利点もある。   In addition, since the source region is formed after depositing the channel layer in the related art, activation annealing is required once before and after the epitaxial growth step. In the present invention, since the source region 6 is formed below the channel layer 5x, activation annealing of the ion implantation region can be performed at once in a lump. That is, there is also an advantage that the manufacturing process can be simplified.

また、従来のように、チャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5の堆積後にソース領域6をイオン注入で形成している手順に比べて、本実施形態の製造工程により、ソース領域6とチャネル層5xとをオーバーラップさせる構造を採用することにより、両者の接触面積を大きくすることができるので、コンタクト抵抗を低減することができる。   Compared to the conventional procedure in which the source region 6 is formed by ion implantation after the deposition of the epitaxial growth layer 5 including the channel layer 5x, the manufacturing process of this embodiment allows the source region 6 and the channel layer 5x to be formed. By adopting a structure in which the two are overlapped, the contact area between the two can be increased, so that the contact resistance can be reduced.

図4(a),(b)は、それぞれ順に、SiC基板を用いた従来のMISFETと、本発明のMISFETにおけるソース領域とチャネル層の重なりの違いを示す断面図である。   FIGS. 4A and 4B are cross-sectional views showing the difference in overlap between the source region and the channel layer in the conventional MISFET using the SiC substrate and the MISFET of the present invention, respectively.

図4(a)に示すように、従来のMISFETでは、ソース領域136がチャネル層135を貫通しているために、この断面におけるソース領域136とチャネル層135との接触長さはチャネル層135の厚さt(200nm程度)以上にすることができない。それに対し、図4(b)に示すように、本実施形態においては、ソース領域6の上面とチャネル層5xの下面とが接触しているため、この断面におけるチャネル層5xとソース領域6との接触長さAは比較的自由に設定できる。MISFETの動作時には、キャリアがソース電極8からソース領域6を通ってチャネル層5xに流れるので、チャネル層5xとソース領域6との接触面積が大きいほど、キャリアを効率的に注入することができる。したがって、この断面における接触長さAはチャネル層5xの厚さ以上であることが好ましい。例えば、接触長さAが1μm以上であることが好ましい。   As shown in FIG. 4A, in the conventional MISFET, since the source region 136 penetrates the channel layer 135, the contact length between the source region 136 and the channel layer 135 in this cross section is equal to that of the channel layer 135. Thickness t (about 200 nm) or more cannot be made. On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the present embodiment, since the upper surface of the source region 6 and the lower surface of the channel layer 5x are in contact, the channel layer 5x and the source region 6 in this cross section are in contact with each other. The contact length A can be set relatively freely. During the operation of the MISFET, carriers flow from the source electrode 8 through the source region 6 to the channel layer 5x. Therefore, the larger the contact area between the channel layer 5x and the source region 6, the more efficiently carriers can be injected. Therefore, the contact length A in this cross section is preferably equal to or greater than the thickness of the channel layer 5x. For example, the contact length A is preferably 1 μm or more.

本実施形態では、チャネル層5xを濃度の異なる第1の半導体層5aと第2の半導体層5bを積層した積層ドープ層構造を有する構造にしたが、チャネル層全体がほぼ均一な濃度のn型不純物を含んでいてもよい。その場合、n型不純物の濃度は1×1016cm-3〜5×1017cm-3程度であり、その厚みは200nm前後であることが好ましい。また、積層ドープ層構造を設けずに、深さ方向にn型不純物の濃度が変化するような濃度分布を有するチャネル層を設けてもよい。 In the present embodiment, the channel layer 5x has a structure having a laminated doped layer structure in which the first semiconductor layer 5a and the second semiconductor layer 5b having different concentrations are stacked. However, the n-type channel layer has a substantially uniform concentration. Impurities may be included. In that case, the concentration of the n-type impurity is about 1 × 10 16 cm −3 to 5 × 10 17 cm −3 and the thickness is preferably about 200 nm. In addition, a channel layer having a concentration distribution such that the concentration of the n-type impurity changes in the depth direction may be provided without providing the laminated doped layer structure.

また、エピタキシャル成長層5をエッチングすることなく、エピタキシャル成長層5の表面上に堆積した金属膜(本実施形態では、Ni膜)とSiCとの化学反応によりエピタキシャル成長層5を貫通してソース領域6に到達するソース電極8を形成しているので、製造工程が大幅に簡略化され、製造コストの低減を図ることができ、実用化が容易となる。   Further, without etching the epitaxial growth layer 5, the metal film (Ni film in this embodiment) deposited on the surface of the epitaxial growth layer 5 and SiC reach the source region 6 through the epitaxial growth layer 5 by a chemical reaction. Since the source electrode 8 is formed, the manufacturing process is greatly simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the practical use is facilitated.

なお、本実施形態では、イオン注入後のアニールによって生じた表面の凹凸を平滑化するための処理として、メカノケミカル研磨(MCP)を用いたが、例えばフッ素などのハロゲン元素を含むガスによるプラズマ雰囲気中で行なう等方性のドライエッチングを行なってもよい。また、MCPは砥粒が直接表面に接触するし、薬液を用いたりするので、不純物汚染が起こりやすく、洗浄が必要となる。それに対し、ラジカルを用いたドライエッチングの場合、ドライプロセスであるので、不純物汚染が生じにくいという利点がある。等方性のドライエッチングとしては、例えばプラズマ発生室から試料を離し、中性活性種(ラジカル)のみを試料に輸送し、活性種と試料表面の化学反応でエッチングを行う、いわゆるダウンフローエッチングを行えばよい。あるいは、プラズマ室に試料を置くエッチングであっても、ICPのようにプラズマ発生用バイアスと独立に試料バイアスを設定できるようなエッチング方式で、試料バイアスをなるべく低く設定し、イオンエネルギーをできるだけ低くすれば、不純物汚染を生じにくくすることができる。プラズマとしてはCF4とO2の混合ガスなど、ハロゲン元素を含むガスを用いる。 In the present embodiment, mechanochemical polishing (MCP) is used as a process for smoothing the unevenness of the surface caused by annealing after ion implantation. However, a plasma atmosphere using a gas containing a halogen element such as fluorine is used. Isotropic dry etching performed in the inside may be performed. In addition, since MCP directly contacts the surface of the MCP and uses a chemical solution, impurity contamination is likely to occur and cleaning is necessary. On the other hand, dry etching using radicals has an advantage that impurity contamination hardly occurs because it is a dry process. As isotropic dry etching, for example, so-called down-flow etching is performed in which the sample is separated from the plasma generation chamber, only neutral active species (radicals) are transported to the sample, and etching is performed by a chemical reaction between the active species and the sample surface. Just do it. Alternatively, even when etching a sample in the plasma chamber, the sample bias can be set as low as possible by using an etching method that can set the sample bias independently of the plasma generation bias, such as ICP, and the ion energy should be as low as possible. In this case, impurity contamination can be made difficult to occur. As the plasma, a gas containing a halogen element such as a mixed gas of CF 4 and O 2 is used.

なお、本発明においては、ゲート絶縁膜は必ずしも熱酸化膜である必要はなく、CVD等によって堆積されたシリコン酸化膜でもよい。あるいは、ゲート絶縁膜が熱酸化膜と堆積膜との積層構造を有していてもよい。また、ゲート絶縁膜がシリコン酸化膜である必要はなく、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜や酸化タンタル膜、酸化ハフニウム膜などの金属酸化物膜でもよい。   In the present invention, the gate insulating film is not necessarily a thermal oxide film, and may be a silicon oxide film deposited by CVD or the like. Alternatively, the gate insulating film may have a laminated structure of a thermal oxide film and a deposited film. The gate insulating film is not necessarily a silicon oxide film, and may be a metal oxide film such as a silicon nitride film, a silicon oxynitride film, a tantalum oxide film, or a hafnium oxide film.

(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る半導体装置は、第1の実施形態における図1に示す二重注入型MISFETと見かけ上は同じ構造を有しているので、MISFETの構造の図示は省略する。本実施形態のMISFETにおいては、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面は平滑化処理されておらず、カーボン膜を被覆した状態での活性化アニールにより、表面の平滑さが維持されている点で、第1の実施形態とは大きく異なる。そして、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との上にチャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5がエピタキシャル成長されている。チャネル層5x(エピタキシャル成長層5)の内部構造は、第1の実施形態の図1に示すとおりであり、第1の実施形態において説明したとおりの積層ドープ層構造を有している。
(Second Embodiment)
The semiconductor device according to the second embodiment of the present invention apparently has the same structure as the double-injection MISFET shown in FIG. 1 in the first embodiment, so the illustration of the structure of the MISFET is omitted. . In the MISFET of the present embodiment, the surfaces of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3, and the source region 6 are not smoothed, and the surface is smoothed by activation annealing with the carbon film covered. Is significantly different from the first embodiment in that the above is maintained. Then, epitaxial growth layer 5 including channel layer 5 x is epitaxially grown on high resistance SiC layer 2, well region 3 and source region 6. The internal structure of the channel layer 5x (epitaxial growth layer 5) is as shown in FIG. 1 of the first embodiment, and has the laminated doped layer structure as described in the first embodiment.

図5(a)〜(f)は、第2の実施形態に係る二重注入型MISFETの製造工程を示す断面図である。   FIGS. 5A to 5F are cross-sectional views showing manufacturing steps of the double injection MISFET according to the second embodiment.

まず、図5(a)〜(d)に示す工程で、第1の実施形態における図2(a)〜(d)と同じ工程を行なって、SiC基板1の主面上に、高抵抗SiC層2をエピタキシャル成長させた後、ハードマスクであるイオン注入マスクを個別に用いて、エピタキシャル成長された高抵抗SiC層2の一部に、p型不純物(アルミニウム,ホウ素など)をイオン注入によりドープして、pウェル領域3を形成し、さらに、pウェル領域3の表面部の一部に高濃度のn型不純物をイオン注入によってドープして、ソース領域6を形成する。   First, in the steps shown in FIGS. 5A to 5D, the same steps as those in FIGS. 2A to 2D in the first embodiment are performed, and the high resistance SiC is formed on the main surface of the SiC substrate 1. After the layer 2 is epitaxially grown, p-type impurities (aluminum, boron, etc.) are doped by ion implantation into a portion of the epitaxially grown high resistance SiC layer 2 using an ion implantation mask that is a hard mask individually. The p-well region 3 is formed, and a source region 6 is formed by doping a part of the surface of the p-well region 3 with a high-concentration n-type impurity by ion implantation.

次に、図5(e)に示す工程で、イオン注入マスクを除去した後、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との上に、カーボン膜9を堆積する。カーボン膜9の堆積は以下の手順による。まず、SiC基板をスパッタ蒸着装置(図示せず)の基板取り付け部に設置して、チャンバ内をガス排気系によって真空引きを行なう。このときの真空度はおよそ10-4Pa程度である。チャンバー内をガス排気系で真空引きを行なった後に、Arガスを導入して10-2Pa程度の圧力で、炭素板のターゲットに13.56MHz,100Wの高周波電力を印加して、スパッタ蒸着を行なう。約20分の蒸着により、膜厚が50nmのカーボン膜9が形成される。このとき、カーボン膜97中に含まれる水素等の炭素以外の成分は少なく、カーボン膜9の成分の99%以上は炭素であることが確認されている。 Next, in the step shown in FIG. 5E, after removing the ion implantation mask, a carbon film 9 is deposited on the high resistance SiC layer 2, the well region 3, and the source region 6. The carbon film 9 is deposited by the following procedure. First, an SiC substrate is installed on a substrate attachment portion of a sputter deposition apparatus (not shown), and the inside of the chamber is evacuated by a gas exhaust system. The degree of vacuum at this time is about 10 −4 Pa. After evacuating the inside of the chamber with a gas exhaust system, Ar gas was introduced and high frequency power of 13.56 MHz and 100 W was applied to the carbon plate target at a pressure of about 10 −2 Pa to perform sputter deposition. Do. A carbon film 9 having a thickness of 50 nm is formed by vapor deposition for about 20 minutes. At this time, it is confirmed that there are few components other than carbon such as hydrogen contained in the carbon film 97, and 99% or more of the components of the carbon film 9 are carbon.

次に、カーボン膜9により被覆されたSiC基板をアニール装置(図示せず)に設置し、ガス供給系からアニール雰囲気用ガスを供給する。アニール雰囲気用ガスとしてはアルゴンガスを選択している。アルゴンガスの流量を0.5リットル/分とした。チャンバー内の圧力は、91kPaで一定としている。その後、基板温度を1750℃まで昇温し、この温度を保ったままで、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6とに注入された不純物の活性化アニールを30分間行なう。次に、アルゴンガスを供給したままで、コイルへの高周波電力の印加を停止して加熱を終了し、基板を冷却する。   Next, the SiC substrate covered with the carbon film 9 is set in an annealing apparatus (not shown), and an annealing atmosphere gas is supplied from a gas supply system. Argon gas is selected as the annealing atmosphere gas. The flow rate of argon gas was 0.5 liter / min. The pressure in the chamber is constant at 91 kPa. Thereafter, the substrate temperature is raised to 1750 ° C., and while maintaining this temperature, activation annealing of impurities implanted into the high resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 is performed for 30 minutes. Next, while supplying the argon gas, the application of the high-frequency power to the coil is stopped to finish the heating, and the substrate is cooled.

次に、図5(f)に示す工程で、硫酸と過酸化水素水の3:1混合液による処理により、カーボン膜9を一様に溶融させて除去する。この場合、上記混合水溶液はSiC層をほとんど溶融することがなく、カーボン膜のみが除去される。   Next, in the step shown in FIG. 5F, the carbon film 9 is uniformly melted and removed by treatment with a 3: 1 mixture of sulfuric acid and hydrogen peroxide. In this case, the mixed aqueous solution hardly melts the SiC layer, and only the carbon film is removed.

続いて、カーボン膜9を完全に除去するために熱酸化チャンバ内にSiC基板を設置し、流量5リットル/分の酸素を供給して800℃まで加熱する。30分間加熱することによって、表面のカーボン膜9はほぼ完全に除去されるが、本実施形態では60分間の加熱を行なう。その結果、本実施形態では、アルミニウムの活性化率は90%以上であり、十分な活性化率が得られている。   Subsequently, in order to completely remove the carbon film 9, an SiC substrate is placed in the thermal oxidation chamber, and oxygen is supplied at a flow rate of 5 liters / minute and heated to 800 ° C. By heating for 30 minutes, the carbon film 9 on the surface is almost completely removed, but in this embodiment, heating is performed for 60 minutes. As a result, in this embodiment, the activation rate of aluminum is 90% or more, and a sufficient activation rate is obtained.

ここで、本実施形態においては、カーボン膜9の除去後の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との平均表面粗さRaは、約2nm以下であり、例えば約0.9nm〜1.3nmというデータが得られている。つまり、活性化アニールに伴う表面の荒れは抑制されている。   Here, in the present embodiment, the average surface roughness Ra of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3, and the source region 6 after the removal of the carbon film 9 is about 2 nm or less, for example, about 0.9 nm to Data of 1.3 nm is obtained. That is, surface roughness accompanying activation annealing is suppressed.

このように、スパッタ法で形成されたカーボン膜9によってイオンが注入された領域が覆われているので、イオンが注入された領域からの物質の昇華に起因する表面荒れが抑制される。すなわち、スパッタ法で形成されたカーボン膜は、緻密であるとともに、1600℃以上の高温において安定であるので、カーボン膜の組成・構造・膜厚の変化はほとんど生じないからである。したがって、アニール前のイオン注入層の表面が平滑な場合には、アニール後のイオン注入層の表面もその平滑さを維持することができる。   As described above, since the region into which ions are implanted is covered with the carbon film 9 formed by sputtering, surface roughness due to sublimation of a substance from the region into which ions are implanted is suppressed. That is, the carbon film formed by the sputtering method is dense and stable at a high temperature of 1600 ° C. or higher, so that almost no change in the composition, structure, and film thickness of the carbon film occurs. Therefore, when the surface of the ion-implanted layer before annealing is smooth, the surface of the ion-implanted layer after annealing can also be maintained smooth.

次に、カーボン膜9の除去後の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との上に、チャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5をエピタキシャル成長させる。このときの条件は、第1の実施形態における図3(a)に示す工程で説明したとおりである。   Next, epitaxial growth layer 5 including channel layer 5 x is epitaxially grown on high resistance SiC layer 2, well region 3, and source region 6 after removal of carbon film 9. The conditions at this time are as described in the step shown in FIG. 3A in the first embodiment.

ここで、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaは、例えば約0.08nm〜0.8nmという値が得られている。このように、発明者達は、エピタキシャル成長層の表面粗さは、下地層の表面粗さよりも小さくなっていることを見いだした。言い換えると、エピタキシャル成長における平滑化現象が生じていることがわかった。   Here, the average surface roughness Ra of the channel layer 5x immediately after the epitaxial growth has a value of about 0.08 nm to 0.8 nm, for example. Thus, the inventors have found that the surface roughness of the epitaxial growth layer is smaller than the surface roughness of the underlayer. In other words, it was found that a smoothing phenomenon occurred in the epitaxial growth.

図18は、エピタキシャル成長前の下地層の平均表面粗さRaと、その上にエピタキシャル成長されたエピタキシャル成長層の平均表面粗さRaとの相関関係を示す図である。同図から、下地層の平均表面粗さRaが7nm以上の場合には、その上にエピタキシャル成長されたエピタキシャル成長層の表面粗さRaは下地層の平均表面粗さRaよりも増大している。それに対し、下地層の平均表面粗さRaが2nm以下の場合には、その上にエピタキシャル成長されたエピタキシャル成長層の平均表面粗さRaは1nm以下にまで平滑化されていることがわかる。   FIG. 18 is a diagram showing a correlation between the average surface roughness Ra of the base layer before epitaxial growth and the average surface roughness Ra of the epitaxially grown layer epitaxially grown thereon. From the figure, when the average surface roughness Ra of the underlayer is 7 nm or more, the surface roughness Ra of the epitaxially grown layer epitaxially grown thereon is higher than the average surface roughness Ra of the underlayer. On the other hand, when the average surface roughness Ra of the underlayer is 2 nm or less, the average surface roughness Ra of the epitaxial growth layer epitaxially grown thereon is smoothed to 1 nm or less.

具体的には、エピタキシャル成長前(カーボン膜を被覆したアニール後)の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面粗さRaが1.3nmのときには、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaは0.78nmであり、エピタキシャル成長前(カーボン膜を被覆したアニール後)の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面粗さRaが0.9nmのときには、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaは0.08nmであるというデータが得られている。   Specifically, when the surface roughness Ra of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 before epitaxial growth (after annealing covering the carbon film) is 1.3 nm, the channel layer 5x immediately after epitaxial growth The average surface roughness Ra is 0.78 nm, and when the surface roughness Ra of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 before epitaxial growth (after annealing coated with a carbon film) is 0.9 nm, Data indicating that the average surface roughness Ra of the channel layer 5x immediately after the epitaxial growth is 0.08 nm is obtained.

このように、チャネル層形成のためのエピタキシャル成長の下地層に、ソース領域(横型MISFET及びMESFETにおいては、ソース・ドレイン領域)を有し、下地層の表面粗さよりもエピタキシャル成長後のチャネル層の表面粗さの方が小さくなっている,つまりより平滑化されている点が、本発明の縦型MISFETと、後述する各実施形態のMESFET及び横型MISFETとの構造上の特徴である。   As described above, the source layer (the source / drain region in the lateral MISFET and MESFET) is provided in the base layer for epitaxial growth for forming the channel layer, and the surface roughness of the channel layer after the epitaxial growth is higher than the surface roughness of the base layer. The fact that it is smaller, that is, smoother, is a structural feature of the vertical MISFET of the present invention and the MESFET and lateral MISFET of each embodiment described later.

その後の工程は、第1の実施形態における図3(b)〜(e)に示すとおりであるので、図示及び説明を省略する。   Since the subsequent steps are as shown in FIGS. 3B to 3E in the first embodiment, illustration and description are omitted.

本実施形態の製造方法によると、第1の実施形態の効果に加えて、以下の効果を発揮することができる。カーボン膜を堆積した状態での不純物活性化処理によってエピタキシャル成長の下地層(本実施形態では、高抵抗SiC層2,ウェル領域3及びソース領域6)の平均表面粗さRaを2nm以下にすることにより、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaをさらに小さくすることができる。このようなエピタキシャル成長中の平滑化現象は、下地層の平均表面粗さが約1.5nm以下のときに顕著である。ただし、必ずしも下地層の平均表面粗さRaが1.5nm以下である必要はない。その結果、本実施形態のMISFETにおいては、特に高い電流駆動力を発揮しうることがわかった。   According to the manufacturing method of the present embodiment, the following effects can be exhibited in addition to the effects of the first embodiment. By reducing the average surface roughness Ra of the underlying layer for epitaxial growth (in this embodiment, the high-resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6) to 2 nm or less by impurity activation processing with the carbon film deposited. The average surface roughness Ra of the channel layer 5x immediately after the epitaxial growth can be further reduced. Such a smoothing phenomenon during epitaxial growth is remarkable when the average surface roughness of the underlayer is about 1.5 nm or less. However, the average surface roughness Ra of the underlayer is not necessarily 1.5 nm or less. As a result, it was found that the MISFET of this embodiment can exhibit a particularly high current driving capability.

図11(a),(b)は、それぞれ順に、参考例の縦型MISFET及び本実施形態の縦型MISFETのI−V特性を示す図である。ただし、図11(a)に示すデータは、図14に示す従来のMISFETの構造ではなく、基本的な形状は図14に示す構造とほとんど同じであるが、ソース領域136形成のためのイオン注入後にカーボン膜を被覆して不純物活性化アニールを施したものであり、チャネル層135の平均表面粗さRaは約1nmである。一方、図11(b)に示す本実施形態のMISFETにおけるチャネル層5xの平均表面粗さRaは、約0.1nmである。各MISFETにおいて、ゲート長は3μmでウェルスペーシングは3μmである。図11(a),(b)に示すように、共通のゲートバイアスで比較すると、参考例の縦型MISFETに比べて、本実施形態の縦型MISFETの電流駆動力が向上していることがわかる。なお、参考例の縦型MISFETの電流駆動力は、図14に示す従来の縦型MISFETの電流駆動力よりもさらに高い電流駆動力を有しているので、本実施形態の縦型MISFETは、従来の縦型MISFETよりも極めて高い電流駆動力を有していることになる。   FIGS. 11A and 11B are diagrams showing the IV characteristics of the vertical MISFET of the reference example and the vertical MISFET of this embodiment, respectively, in order. However, the data shown in FIG. 11A is not the structure of the conventional MISFET shown in FIG. 14, and the basic shape is almost the same as the structure shown in FIG. 14, but ion implantation for forming the source region 136 is performed. The carbon film is subsequently coated and subjected to impurity activation annealing, and the average surface roughness Ra of the channel layer 135 is about 1 nm. On the other hand, the average surface roughness Ra of the channel layer 5x in the MISFET of this embodiment shown in FIG. 11B is about 0.1 nm. In each MISFET, the gate length is 3 μm and the well spacing is 3 μm. As shown in FIGS. 11A and 11B, when compared with a common gate bias, the current driving capability of the vertical MISFET of this embodiment is improved as compared with the vertical MISFET of the reference example. Recognize. Since the current driving force of the vertical MISFET of the reference example has a higher current driving force than the current driving force of the conventional vertical MISFET shown in FIG. 14, the vertical MISFET of the present embodiment is It has a much higher current driving force than the conventional vertical MISFET.

また、図12は、本実施形態の縦型MISFETのI−V特性を示す図である。同図に示すデータは、9セルを含む縦型MISFET(実際の縦型MISFETは1000セル程度を含むものが多い)についてのデータである。セルの構造は、図11(a),(b)に示すデータを得たサンプルと同じである。図12に示すI−V特性からオン抵抗を計算すると、12mΩ・cm2 という値が得られている。Si基板を用いた縦型MISFETにおけるオン抵抗が100mΩ・cm2 程度であるので、本実施形態の縦型MISFETは、高い電流駆動力と、小さなオン抵抗とを示すことがわかる。 FIG. 12 is a diagram showing the IV characteristics of the vertical MISFET of this embodiment. The data shown in the figure is data for a vertical MISFET including 9 cells (an actual vertical MISFET often includes about 1000 cells). The cell structure is the same as the sample from which the data shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b) was obtained. When the on-resistance is calculated from the IV characteristics shown in FIG. 12, a value of 12 mΩ · cm 2 is obtained. Since the on-resistance in the vertical MISFET using the Si substrate is about 100 mΩ · cm 2 , it can be seen that the vertical MISFET of this embodiment exhibits a high current driving force and a small on-resistance.

さらに、後述する横型MISFETについてのデータによって示すように、本実施形態の縦型MISFETは、高いキャリア移動度70cm2 /Vs)と、小さな閾値電圧のばらつきとを示すこともわかっている。 Furthermore, as shown by data on a lateral MISFET described later, it is also known that the vertical MISFET of this embodiment shows a high carrier mobility of 70 cm 2 / Vs) and a small threshold voltage variation.

なお、第1の実施形態における図2(f)に示す工程のように、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面を、MCPによって平滑化してからエピタキシャル成長を行なうことによっても、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの表面をさらに平滑化することができる。ただし、MCPによる平滑化処理は、長時間の処理と深いエッチング量とを必要とするので、第1の実施形態の製造方法よりも本実施形態の製造方法の方が、製造コストを低減しうる点で利点がある。   Note that, as in the step shown in FIG. 2F in the first embodiment, the surfaces of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3, and the source region 6 are smoothed by MCP and then epitaxially grown. The surface of the channel layer 5x immediately after the epitaxial growth can be further smoothed. However, since the smoothing process by MCP requires a long process and a deep etching amount, the manufacturing method of this embodiment can reduce the manufacturing cost more than the manufacturing method of the first embodiment. There are advantages in terms.

(第3の実施形態)
図6(a)〜(f)は、第3の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程を示す図である。
(Third embodiment)
FIGS. 6A to 6F are diagrams showing manufacturing steps of the double injection MISFET of the third embodiment.

まず、図6(a)に示す工程で、第1の実施形態における図2(a)に示す工程と同じ処理を行なって、4H−SiCの(0001)面から8度のオフ角を持つオフ基板であるSiC基板1の主面上に、高抵抗SiC層2をエピタキシャル成長させる。   First, in the step shown in FIG. 6A, the same process as the step shown in FIG. 2A in the first embodiment is performed, and an off angle having an off angle of 8 degrees from the (0001) plane of 4H-SiC. High resistance SiC layer 2 is epitaxially grown on the main surface of SiC substrate 1 as a substrate.

次に、図6(b)に示す工程で、第1の実施形態における図2(c)に示す工程と同じ処理を行なって、後に形成されるpウェル領域とソース電極とのコンタクトをとるために、高抵抗SiC層2の表面部の一部に高濃度のp型不純物をイオン注入によってドープして、p+ コンタクト領域4を形成する。p+ コンタクト領域4の不純物濃度は、約5×1019cm-3である。 Next, in the step shown in FIG. 6B, the same process as the step shown in FIG. 2C in the first embodiment is performed to make contact between the p well region and the source electrode to be formed later. Next, a high concentration p-type impurity is doped into a part of the surface portion of the high resistance SiC layer 2 by ion implantation to form the p + contact region 4. The impurity concentration of the p + contact region 4 is about 5 × 10 19 cm −3 .

次に、図6(c)に示す工程で、pウェル領域3の一部に、p型不純物(アルミニウム,ホウ素など)をイオン注入によりドープして、pウェル領域3を形成する。pウェル領域3の形成の際には、まず、注入マスクとなる厚さ3μm程度のシリコン酸化膜21を高抵抗SiC層2の上面上に堆積し、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングによって、シリコン酸化膜のうちpウェル領域3を形成する部分のみに開口を設ける。その後、注入欠陥を低減するために、基板温度を500℃以上の高温に保ってアルミニウム(Al)またはボロン(B)のイオン注入を行なう。pウェル領域3におけるp型不純物の濃度は、通常1×1017cm-3前後から1×1018cm-3であり、pウェル領域3の深さはピンチオフしないように1μm前後とする。 Next, in the step shown in FIG. 6C, a p-type impurity (aluminum, boron, etc.) is doped into a part of the p-well region 3 by ion implantation to form the p-well region 3. When forming the p-well region 3, first, a silicon oxide film 21 having a thickness of about 3 μm serving as an implantation mask is deposited on the upper surface of the high-resistance SiC layer 2, and the silicon oxide film is formed by photolithography and dry etching. Of these, an opening is provided only in a portion where the p-well region 3 is formed. Thereafter, in order to reduce implantation defects, ion implantation of aluminum (Al) or boron (B) is performed while maintaining the substrate temperature at a high temperature of 500 ° C. or higher. The concentration of the p-type impurity in the p-well region 3 is usually about 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 18 cm −3 , and the depth of the p-well region 3 is about 1 μm so as not to pinch off.

次に、図6(d)に示す工程で、注入マスクとして用いたシリコン酸化膜21,pウェル領域3及びp+ コンタクト領域4を覆うポリシリコン膜を堆積し、ポリシリコン膜の選択的,異方性エッチングを行なって、シリコン酸化膜21の側面上にサイドウォール22を形成する。このサイドウォール22の形成の際には、フォトリソグラフィー工程は不要であり、フォトマスクを用いる必要がないので、ソース領域6はpウェル領域3に対してセルフアラインに形成されることになる。   Next, in the step shown in FIG. 6D, a polysilicon film covering the silicon oxide film 21, the p well region 3 and the p + contact region 4 used as the implantation mask is deposited, and the polysilicon film is selectively and differently formed. Sidewalls 22 are formed on the side surfaces of the silicon oxide film 21 by performing isotropic etching. When the sidewalls 22 are formed, a photolithography process is not necessary, and it is not necessary to use a photomask. Therefore, the source region 6 is formed in a self-aligned manner with respect to the p-well region 3.

そして、シリコン酸化膜21及びサイドウォール22をマスクとして、pウェル領域3の表面部の一部に高濃度のn型不純物をイオン注入によってドープして、ソース領域6を形成する。その際、注入欠陥を低減するために、基板温度を500℃以上の高温に保って窒素またはリンのイオン注入を行なう。   Then, using the silicon oxide film 21 and the sidewall 22 as a mask, a high concentration n-type impurity is doped into a part of the surface portion of the p-well region 3 by ion implantation to form the source region 6. At that time, in order to reduce implantation defects, nitrogen or phosphorus ions are implanted while maintaining the substrate temperature at a high temperature of 500 ° C. or higher.

次に、図6(e)に示す工程で、マスクとして用いたシリコン酸化膜21及びサイドウォール22を、選択的ドライエッチング及びふっ酸処理によって除去する。ソース領域6における不純物の濃度は1×1019cm-3程度であり、p+ コンタクト領域4の不純物濃度よりは低い。また、ソース領域6の深さは、p+ コンタクト領域4の深さよりは浅く、例えば300nm程度である。 Next, in the step shown in FIG. 6E, the silicon oxide film 21 and the sidewalls 22 used as the mask are removed by selective dry etching and hydrofluoric acid treatment. The impurity concentration in the source region 6 is about 1 × 10 19 cm −3 , which is lower than the impurity concentration in the p + contact region 4. Further, the depth of the source region 6 is shallower than the depth of the p + contact region 4 and is, for example, about 300 nm.

さらに、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との上に、カーボン膜9を堆積する。カーボン膜9の堆積は以下の手順による。まず、SiC基板をスパッタ蒸着装置(図示せず)の基板取り付け部に設置して、チャンバ内をガス排気系によって真空引きを行なう。このときの真空度はおよそ10-4Pa程度である。チャンバー内をガス排気系で真空引きを行なった後に、Arガスを導入して10-2Pa程度の圧力で、炭素板のターゲットに13.56MHz,100Wの高周波電力を印加して、スパッタ蒸着を行なう。約20分の蒸着により、膜厚が50nmのカーボン膜9が形成される。このとき、カーボン膜97中に含まれる水素等の炭素以外の成分は少なく、カーボン膜9の成分の99%以上は炭素であることが確認されている。 Further, a carbon film 9 is deposited on the high resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6. The carbon film 9 is deposited by the following procedure. First, an SiC substrate is installed on a substrate attachment portion of a sputter deposition apparatus (not shown), and the inside of the chamber is evacuated by a gas exhaust system. The degree of vacuum at this time is about 10 −4 Pa. After evacuating the inside of the chamber with a gas exhaust system, Ar gas was introduced and high frequency power of 13.56 MHz and 100 W was applied to the carbon plate target at a pressure of about 10 −2 Pa to perform sputter deposition. Do. A carbon film 9 having a thickness of 50 nm is formed by vapor deposition for about 20 minutes. At this time, it is confirmed that there are few components other than carbon such as hydrogen contained in the carbon film 97, and 99% or more of the components of the carbon film 9 are carbon.

次に、カーボン膜9により被覆されたSiC基板をアニール装置(図示せず)に設置し、ガス供給系からアニール雰囲気用ガスを供給する。アニール雰囲気用ガスとしてはアルゴンガスを選択している。アルゴンガスの流量を0.5リットル/分とした。チャンバー内の圧力は、91kPaで一定としている。その後、基板温度を1750℃まで昇温し、この温度を保ったままで、高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6とに注入された不純物の活性化アニールを30分間行なう。次に、アルゴンガスを供給したままで、コイルへの高周波電力の印加を停止して加熱を終了し、基板を冷却する。   Next, the SiC substrate covered with the carbon film 9 is set in an annealing apparatus (not shown), and an annealing atmosphere gas is supplied from a gas supply system. Argon gas is selected as the annealing atmosphere gas. The flow rate of argon gas was 0.5 liter / min. The pressure in the chamber is constant at 91 kPa. Thereafter, the substrate temperature is raised to 1750 ° C., and while maintaining this temperature, activation annealing of impurities implanted into the high resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 is performed for 30 minutes. Next, while supplying the argon gas, the application of the high-frequency power to the coil is stopped to finish the heating, and the substrate is cooled.

次に、図6(f)に示す工程で、硫酸と過酸化水素水の3:1混合液による処理により、カーボン膜9を一様に溶融させて除去する。この場合、上記混合水溶液はSiC層をほとんど溶融することがなく、カーボン膜のみが除去される。   Next, in the step shown in FIG. 6F, the carbon film 9 is uniformly melted and removed by treatment with a 3: 1 mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide. In this case, the mixed aqueous solution hardly melts the SiC layer, and only the carbon film is removed.

続いて、カーボン膜9を完全に除去するために熱酸化チャンバ内にSiC基板を設置し、流量5リットル/分の酸素を供給して800℃まで加熱する。30分間加熱することによって、表面のカーボン膜9はほぼ完全に除去されるが、本実施形態では60分間の加熱を行なう。その結果、本実施形態では、アルミニウムの活性化率は90%以上であり、十分な活性化率が得られている。   Subsequently, in order to completely remove the carbon film 9, an SiC substrate is placed in the thermal oxidation chamber, and oxygen is supplied at a flow rate of 5 liters / minute and heated to 800 ° C. By heating for 30 minutes, the carbon film 9 on the surface is almost completely removed, but in this embodiment, heating is performed for 60 minutes. As a result, in this embodiment, the activation rate of aluminum is 90% or more, and a sufficient activation rate is obtained.

ここで、本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、カーボン膜9の除去後の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との平均表面粗さRaは、約2nm以下であり、例えば約0.9nm〜1.3nmというデータが得られている。つまり、活性化アニールに伴う表面の荒れは発生していない。   Here, also in the present embodiment, as in the second embodiment, the average surface roughness Ra of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3, and the source region 6 after the removal of the carbon film 9 is about 2 nm or less. For example, data of about 0.9 nm to 1.3 nm is obtained. That is, the surface roughness accompanying activation annealing does not occur.

次に、カーボン膜9の除去後の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との上に、チャネル層5xを含むエピタキシャル成長層5をエピタキシャル成長させる。このときの条件は、第1の実施形態における図3(a)に示す工程で説明したとおりである。   Next, epitaxial growth layer 5 including channel layer 5 x is epitaxially grown on high resistance SiC layer 2, well region 3, and source region 6 after removal of carbon film 9. The conditions at this time are as described in the step shown in FIG. 3A in the first embodiment.

本実施形態においても、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaは、例えば約0.08nm〜0.8nmという値が得られている。つまり、エピタキシャル成長の下地層の表面粗さよりもさらに小さな表面粗さになっており、エピタキシャル成長における平滑化現象が生じていることがわかった。具体的には、エピタキシャル成長前(カーボン膜を被覆したアニール後)の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面粗さRaが1.3nmのときには、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaは0.78nmであり、エピタキシャル成長前(カーボン膜を被覆したアニール後)の高抵抗SiC層2とウェル領域3とソース領域6との表面粗さRaが0.9nmのときには、エピタキシャル成長直後のチャネル層5xの平均表面粗さRaは0.08nmであるというデータが得られている。   Also in this embodiment, the average surface roughness Ra of the channel layer 5x immediately after epitaxial growth has a value of about 0.08 nm to 0.8 nm, for example. In other words, it was found that the surface roughness was smaller than the surface roughness of the epitaxially grown underlayer, and a smoothing phenomenon occurred in the epitaxial growth. Specifically, when the surface roughness Ra of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 before epitaxial growth (after annealing covering the carbon film) is 1.3 nm, the channel layer 5x immediately after epitaxial growth The average surface roughness Ra is 0.78 nm, and when the surface roughness Ra of the high-resistance SiC layer 2, the well region 3 and the source region 6 before epitaxial growth (after annealing coated with a carbon film) is 0.9 nm, Data indicating that the average surface roughness Ra of the channel layer 5x immediately after the epitaxial growth is 0.08 nm is obtained.

その後の工程は、第1の実施形態における図3(b)〜(e)に示すとおりであるので、図示及び説明を省略する。   Since the subsequent steps are as shown in FIGS. 3B to 3E in the first embodiment, illustration and description are omitted.

本実施形態によると、第2の実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。本実施形態では、図6(c)に示す工程で、pウェル領域3の形成のための注入マスクであるシリコン酸化膜21の側面上に、サイドウォール22を形成し、シリコン酸化膜21及びサイドウォール22を注入マスクとして、ソース領域6の形成のためのイオン注入を行なっている。したがって、ソース領域6がpウェル領域3に対してセルフアラインに形成されるので、図6(e)に示される断面におけるpウェル領域3の幅(ソース領域6から高抵抗SiC層2に至る間での距離)がほぼ一定となり、これによってチャネル長がほぼ均一になる。つまり、SiC基板を用いたMISFETの電気的特性が安定することになる。   According to this embodiment, in addition to the effects of the second embodiment, the following effects can be obtained. In this embodiment, sidewalls 22 are formed on the side surfaces of the silicon oxide film 21 that is an implantation mask for forming the p-well region 3 in the step shown in FIG. Ion implantation for forming the source region 6 is performed using the wall 22 as an implantation mask. Therefore, since source region 6 is formed in a self-aligned manner with respect to p well region 3, the width of p well region 3 in the cross section shown in FIG. 6 (e) (from source region 6 to high-resistance SiC layer 2). (Distance) is substantially constant, which makes the channel length substantially uniform. That is, the electrical characteristics of the MISFET using the SiC substrate are stabilized.

(第4の実施形態)
図7は、第4の実施形態における横型トランジスタであるMESFETの構造を示す断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the structure of a MESFET, which is a lateral transistor in the fourth embodiment.

同図に示すように、本実施形態のMESFETは、絶縁性基板であるイントリンシックのSiC基板41と、SiC基板41の上にエピタキシャル成長により形成されたアンドープの高抵抗SiC層42と、高抵抗SiC層42内における互いに離間した2つの領域にそれぞれn型不純物をドープして形成されたソース領域44及びドレイン領域45と、高抵抗SiC層42の上にエピタキシャル成長により形成されたチャネル層46xを含むエピタキシャル成長層46と、チャネル層46xのうちソース領域44の上方に位置する部分を貫通してソース領域44に到達するNi合金膜からなるソース電極49と、チャネル層46xのうちドレイン領域45の上方に位置する部分を貫通してドレイン領域45に到達するNi合金膜からなるドレイン電極50と、チャネル層46xのうちソース電極49とドレイン電極50との間に位置する領域上に形成されたショットキーゲート電極51とを備えている。   As shown in the figure, the MESFET of this embodiment includes an intrinsic SiC substrate 41 which is an insulating substrate, an undoped high-resistance SiC layer 42 formed by epitaxial growth on the SiC substrate 41, and a high-resistance SiC. Epitaxial growth including source region 44 and drain region 45 formed by doping n-type impurities in two regions separated from each other in layer 42, and channel layer 46x formed by epitaxial growth on high-resistance SiC layer 42 A layer 46; a source electrode 49 made of a Ni alloy film that reaches the source region 44 through a portion of the channel layer 46x positioned above the source region 44; and a position above the drain region 45 in the channel layer 46x. Of the Ni alloy film that reaches the drain region 45 through the portion to be In-electrode 50, and a Schottky gate electrode 51 formed on a region located between the source electrode 49 and the drain electrode 50 of the channel layer 46x.

チャネル層46xは、キャリア走行領域として機能する第1の半導体層46aと、第1の半導体層46aよりも膜厚が薄く、第1の半導体層46aへのキャリアの供給が可能な高濃度のn型不純物を含む第2の半導体層46bとを交互に積層してなる積層ドープ層構造を有している。例えば、第1の半導体層46aにおける不純物の濃度が1×1016cm-3以下でその厚みが40nm程度であり、第2の半導体層46bにおける不純物の濃度が1×1017〜1×1018cm-3程度でその厚みが10nm程度である。例えば、チャネル層46xの最下層を第1の半導体層46aとして、第1の半導体層46aと第2の半導体層46bを交互に三周期堆積し、最表層にさらに第1の半導体層46aを積層した構造である。この場合、第1の半導体層46aの厚みを40nm、第2の半導体層46bの厚みを10nmにすると、チャネル層46xの厚さは190nmである。 The channel layer 46x is thinner than the first semiconductor layer 46a functioning as a carrier traveling region and the first semiconductor layer 46a, and has a high concentration of n capable of supplying carriers to the first semiconductor layer 46a. It has a laminated doped layer structure in which second semiconductor layers 46b containing type impurities are alternately laminated. For example, the impurity concentration in the first semiconductor layer 46a is 1 × 10 16 cm −3 or less and the thickness thereof is about 40 nm, and the impurity concentration in the second semiconductor layer 46b is 1 × 10 17 to 1 × 10 18. The thickness is about cm −3 and about 10 nm. For example, the lowermost layer of the channel layer 46x is the first semiconductor layer 46a, the first semiconductor layer 46a and the second semiconductor layer 46b are alternately deposited for three periods, and the first semiconductor layer 46a is further stacked on the outermost layer. This is the structure. In this case, when the thickness of the first semiconductor layer 46a is 40 nm and the thickness of the second semiconductor layer 46b is 10 nm, the thickness of the channel layer 46x is 190 nm.

図8(a)〜(e)及び図9(a)〜(c)は、本実施形態のMESFETの製造工程を示す断面図である。   FIGS. 8A to 8E and FIGS. 9A to 9C are cross-sectional views showing manufacturing steps of the MESFET of this embodiment.

まず、図8(a)に示す工程で、4H−SiCの(0001)面から8度のオフ角を持つオフ基板であるSiC基板41の主面上に、熱CVD等により、アンドープの高抵抗SiC層42をエピタキシャル成長させる。このとき、例えば、原料ガスとしてシラン(SiH4 )とプロパン(C38 )を、キャリアガスとして水素(H2 )をそれぞれ用いる。高抵抗SiC層42の厚さとしては例えば数μmが好ましい。 First, in the step shown in FIG. 8A, an undoped high resistance is formed on the main surface of the SiC substrate 41 which is an off substrate having an off angle of 8 degrees from the (0001) plane of 4H-SiC by thermal CVD or the like. The SiC layer 42 is epitaxially grown. At this time, for example, silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used as source gases, and hydrogen (H 2 ) is used as a carrier gas. The thickness of the high resistance SiC layer 42 is preferably, for example, several μm.

次に、図8(b)に示す工程で、高抵抗SiC層42の互いに離間した部位にn型不純物である窒素またはリンをイオン注入して、ソース領域44およびドレイン領域45を形成する。ソース領域44,ドレイン領域45の形成の際には、CVD法により、注入マスクとなる厚さ1μm程度のシリコン酸化膜43を高抵抗SiC層42の上に堆積した後、フォトリソグラフィーおよびドライエッチングにより、シリコン酸化膜43のうちソース領域44およびドレイン領域45の上方に位置する部分に開口を形成する。そして、注入欠陥を低減するために基板温度を500℃以上の高温に保って、窒素またはリンをイオン注入し、イオン注入後、シリコン酸化膜43はふっ酸によって除去する。   Next, in the step shown in FIG. 8B, nitrogen or phosphorus, which is an n-type impurity, is ion-implanted into portions of the high-resistance SiC layer 42 that are separated from each other to form the source region 44 and the drain region 45. When the source region 44 and the drain region 45 are formed, a silicon oxide film 43 having a thickness of about 1 μm serving as an implantation mask is deposited on the high-resistance SiC layer 42 by CVD, followed by photolithography and dry etching. Then, an opening is formed in a portion of the silicon oxide film 43 located above the source region 44 and the drain region 45. Then, in order to reduce implantation defects, nitrogen or phosphorus is ion-implanted while maintaining the substrate temperature at a high temperature of 500 ° C. or higher. After the ion implantation, the silicon oxide film 43 is removed with hydrofluoric acid.

このとき、ソース領域44およびドレイン領域45のn型不純物の濃度は、通常1×1018cm-3以上であり、その深さは0.3μm前後である。 At this time, the concentration of the n-type impurity in the source region 44 and the drain region 45 is usually 1 × 10 18 cm −3 or more and the depth is about 0.3 μm.

次に、図8(c)に示す工程で、図8(b)に示す工程において注入された不純物を活性化するために、カーボン膜55を基板上に堆積した状態で、アルゴンなどの不活性ガスの雰囲気中で、1750℃,30分の活性化アニールを施す。カーボン膜55の堆積方法やアニールの方法は、第2の実施形態における図5(e)に示す工程と同じである。   Next, in the step shown in FIG. 8C, in order to activate the impurities implanted in the step shown in FIG. 8B, an inert gas such as argon is deposited with the carbon film 55 deposited on the substrate. In a gas atmosphere, activation annealing is performed at 1750 ° C. for 30 minutes. The deposition method and annealing method of the carbon film 55 are the same as those shown in FIG. 5E in the second embodiment.

次に、図8(d)に示す工程で、カーボン膜55を除去する。このとき、カーボン膜55を除去するために、硫酸と過酸化水素水の3:1混合液による処理と、熱酸化チャンバ内における加熱処理を行なうこと、及びそれらの処理の条件は、第2の実施形態における図5(f)に示す工程と同じである。   Next, the carbon film 55 is removed in the step shown in FIG. At this time, in order to remove the carbon film 55, the treatment with a 3: 1 mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, the heat treatment in the thermal oxidation chamber, and the conditions of these treatments are as follows. This is the same as the step shown in FIG. 5F in the embodiment.

次に、図8(e)に示す工程で、たとえば熱CVDにより、チャネル層46xを含むエピタキシャル成長層46をエピタキシャル成長させる。チャネル層46x中の第2の半導体層46b(図7参照)の形成の際には、例えば、原料ガスとしてシラン(SiH4 )とプロパン(C38 )を、キャリアガスとして水素(H2 )を、ドーパントガスとして窒素(N2 )をそれぞれ用いる。また、チャネル層46x中の第1の半導体層46a(図7参照)の形成の際には、ドーパントガスを供給せずに、原料ガスとしてシラン(SiH4 )とプロパン(C38 )を、キャリアガスとして水素(H2 )をそれぞれ供給する。この熱CVDを交互に繰り返すことにより、図7に示す積層ドープ層構造の構造を実現することができる。 Next, in the step shown in FIG. 8E, the epitaxial growth layer 46 including the channel layer 46x is epitaxially grown by, for example, thermal CVD. When forming the second semiconductor layer 46b (see FIG. 7) in the channel layer 46x, for example, silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used as source gases and hydrogen (H 2 is used as a carrier gas). ) And nitrogen (N 2 ) as dopant gas. Further, when forming the first semiconductor layer 46a (see FIG. 7) in the channel layer 46x, silane (SiH 4 ) and propane (C 3 H 8 ) are used as source gases without supplying a dopant gas. Hydrogen (H 2 ) is supplied as a carrier gas. By repeating this thermal CVD alternately, the structure of the laminated doped layer structure shown in FIG. 7 can be realized.

次に、図9(a)に示す工程で、エピタキシャル成長層46のうちソース領域44,ドレイン領域46の上方に位置する部分の上に、第1の実施形態における図3(c)に示す工程と同じ処理を行なう。すなわち、レジスト膜Re(図示せず)を用いたリフトオフ法により、基板上に、ソース電極,ドレイン電極となる,厚み200nmのNi膜49x,50xを残す。   Next, in the step shown in FIG. 9A, on the portion of the epitaxial growth layer 46 located above the source region 44 and the drain region 46, the step shown in FIG. Do the same process. That is, Ni films 49x and 50x with a thickness of 200 nm, which will become source and drain electrodes, are left on the substrate by a lift-off method using a resist film Re (not shown).

次に、図9(b)に示す工程で、Ni膜49x,50xに、例えば窒素などの不活性ガス雰囲気中で温度1000℃,2分間の条件で熱処理を施す。この熱処理の際に、ニッケル(Ni)及び炭化珪素(SiC)の相互拡散と反応とが生じ、チャネル層46xを貫通して、ソース領域44及びドレイン領域45にぞれぞれ到達する,主としてニッケルシリサイドからなるソース電極49及びドレイン電極50が形成される。   Next, in the step shown in FIG. 9B, the Ni films 49x and 50x are heat-treated in an inert gas atmosphere such as nitrogen at a temperature of 1000 ° C. for 2 minutes. During this heat treatment, mutual diffusion and reaction of nickel (Ni) and silicon carbide (SiC) occur, penetrate the channel layer 46x, and reach the source region 44 and the drain region 45, respectively. A source electrode 49 and a drain electrode 50 made of silicide are formed.

次に、図9(c)に示す工程で、チャネル層46xの上でソース電極44とドレイン電極46との間に位置する部位に、ショットキーゲート電極51を形成する。ショットキーゲート電極51としては、例えばニッケル膜などをリフトオフする方法を利用することができる。ショットキーゲート電極51の厚みは、例えば200nm前後が好ましい。   Next, in the step shown in FIG. 9C, the Schottky gate electrode 51 is formed on the channel layer 46x at a portion located between the source electrode 44 and the drain electrode 46. As the Schottky gate electrode 51, for example, a method of lifting off a nickel film or the like can be used. The thickness of the Schottky gate electrode 51 is preferably about 200 nm, for example.

その後の工程は図示しないが、ソース電極44,ドレイン電極46,ショットキーゲート電極51及びチャネル層46xを覆う層間絶縁膜として厚さ1μm程度のシリコン酸化膜を堆積し、RIE等により、層間絶縁膜を貫通してソース電極44,ドレイン電極46およびショットキーゲート電極51に達するヴィアホールを形成した後に、厚さ2μm程度のアルミニウム膜を真空蒸着等で堆積し、通常のフォトリソグラフィー,エッチングによってパタ−ニングすることにより、電極パッドや配線を形成する。   Although the subsequent steps are not shown, a silicon oxide film having a thickness of about 1 μm is deposited as an interlayer insulating film covering the source electrode 44, the drain electrode 46, the Schottky gate electrode 51 and the channel layer 46x, and the interlayer insulating film is formed by RIE or the like. Via holes reaching the source electrode 44, the drain electrode 46, and the Schottky gate electrode 51 are formed, and an aluminum film having a thickness of about 2 μm is deposited by vacuum evaporation or the like, and patterned by ordinary photolithography and etching. By performing the annealing, electrode pads and wirings are formed.

本実施形態においても、第2の実施形態と同様に、チャネル層46xの表面が平滑化されていることにより、キャリア移動度の高い,電流能力の大きいMESFETが得られる。特に、本実施形態のMESFETにおいては、チャネル層46xが積層ドープ層構造を有しているので、耐圧の高い,電流能力の大きいMESFETが得られることになる。   Also in the present embodiment, a MESFET with high carrier mobility and high current capability can be obtained by smoothing the surface of the channel layer 46x as in the second embodiment. In particular, in the MESFET of this embodiment, since the channel layer 46x has a laminated doped layer structure, a MESFET having a high breakdown voltage and a high current capability can be obtained.

本実施形態の製造工程を利用して形成されたMESFETのチャネル層46xの断面をTEMで評価したところ、チャネル層46xの下面および表面には、最大表面粗さRmax が1nm程度であり、平均表面粗さRaを求めると1nm以下である凹凸しか観察されず、良好な平滑性が実現されていた。   When the cross section of the channel layer 46x of the MESFET formed by using the manufacturing process of the present embodiment was evaluated by TEM, the maximum surface roughness Rmax was about 1 nm on the lower surface and the surface of the channel layer 46x, and the average surface When the roughness Ra was obtained, only unevenness of 1 nm or less was observed, and good smoothness was realized.

本実施形態においては、半導体装置はゲート絶縁膜を有しないMESFETであるが、チャネル層46xとの上にゲート絶縁膜が設けられ、ゲート絶縁膜の上にゲート電極が設けられた横型MISFETの場合にも、上記第1の実施形態と同様の効果を発揮することができる。   In the present embodiment, the semiconductor device is a MESFET having no gate insulating film, but in the case of a lateral MISFET in which a gate insulating film is provided on the channel layer 46x and a gate electrode is provided on the gate insulating film. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be exhibited.

なお、本実施形態のMESFETや横型のMISFETは、バルクのSiC基板だけでなく、各種酸化物基板等の上にSiC層をエピタキシャル成長させてなるSiC基板を用いて形成することもできる。   Note that the MESFET and the lateral MISFET of this embodiment can be formed using not only a bulk SiC substrate but also a SiC substrate obtained by epitaxially growing a SiC layer on various oxide substrates.

(第5の実施形態)
図10は、第5の実施形態における横型トランジスタであるMISFETの構造を示す断面図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the structure of a MISFET which is a lateral transistor in the fifth embodiment.

同図に示すように、本実施形態のMISFETは、低抵抗のP型のSiC基板61と、SiC基板61の上にエピタキシャル成長により形成された,1×1015cm-3〜1×1016cm-3程度のP型不純物を含む高抵抗SiC層62と、高抵抗SiC層62内における互いに離間した2つの領域にそれぞれn型不純物をドープして形成されたソース領域64及びドレイン領域65と、高抵抗SiC層62の上にエピタキシャル成長により形成されたチャネル層66xを含むエピタキシャル成長層66と、エピタキシャル成長層66のうちソース領域64の上方に位置する部分を貫通してソース領域64に到達するNi合金膜からなるソース電極69と、エピタキシャル成長層66のうちドレイン領域65の上方に位置する部分を貫通してドレイン領域65に到達するNi合金膜からなるドレイン電極70と、チャネル層66xのうちソース電極69とドレイン電極70との間に位置する領域上に形成されたゲート電極71と、ゲート電極71とチャネル層66xとの間に介在するゲート絶縁膜72とを備えている。ゲート絶縁膜72の厚さは約80nmであり、ゲート長は10μmであり、ゲート幅は500μmである。SiC基板61の裏面上には、Alからなるベース電極73が設けられている。 As shown in the figure, the MISFET of this embodiment includes a low-resistance P-type SiC substrate 61 and 1 × 10 15 cm −3 to 1 × 10 16 cm formed on the SiC substrate 61 by epitaxial growth. A high-resistance SiC layer 62 containing about −3 P-type impurities, a source region 64 and a drain region 65 formed by doping n-type impurities in two regions separated from each other in the high-resistance SiC layer 62, An epitaxial growth layer 66 including a channel layer 66x formed by epitaxial growth on the high-resistance SiC layer 62, and a Ni alloy film that reaches the source region 64 through a portion of the epitaxial growth layer 66 located above the source region 64 The source electrode 69 and the epitaxial growth layer 66 through the portion located above the drain region 65 are drained. A drain electrode 70 made of a Ni alloy film reaching the in region 65, a gate electrode 71 formed on a region of the channel layer 66x located between the source electrode 69 and the drain electrode 70, a gate electrode 71 and a channel And a gate insulating film 72 interposed between the layer 66x. The thickness of the gate insulating film 72 is about 80 nm, the gate length is 10 μm, and the gate width is 500 μm. On the back surface of SiC substrate 61, a base electrode 73 made of Al is provided.

チャネル層66xは、キャリア走行領域として機能する第1の半導体層66aと、第1の半導体層66aよりも膜厚が薄く、第1の半導体層66aへのキャリアの供給が可能な高濃度のn型不純物を含む第2の半導体層66bとを交互に積層してなる積層ドープ層構造を有している。例えば、第1の半導体層66aにおける不純物の濃度が1×1016cm-3以下でその厚みが40nm程度であり、第2の半導体層66bにおける不純物の濃度が1×1017〜1×1018cm-3程度でその厚みが10nm程度である。例えば、チャネル層66xの最下層を第1の半導体層66aとして、第1の半導体層66aと第2の半導体層66bを交互に三周期堆積し、最表層にさらに第1の半導体層66aを積層した構造である。この場合、第1の半導体層66aの厚みを40nm、第2の半導体層66bの厚みを10nmにすると、チャネル層66xの厚さは190nmである。 The channel layer 66x has a first semiconductor layer 66a that functions as a carrier traveling region, and a thickness that is smaller than that of the first semiconductor layer 66a and that can supply carriers to the first semiconductor layer 66a. It has a laminated doped layer structure in which second semiconductor layers 66b containing type impurities are alternately laminated. For example, the impurity concentration in the first semiconductor layer 66a is 1 × 10 16 cm −3 or less and the thickness is about 40 nm, and the impurity concentration in the second semiconductor layer 66b is 1 × 10 17 to 1 × 10 18. The thickness is about cm −3 and about 10 nm. For example, the lowermost layer of the channel layer 66x is the first semiconductor layer 66a, and the first semiconductor layer 66a and the second semiconductor layer 66b are alternately deposited in three cycles, and the first semiconductor layer 66a is further stacked on the outermost layer. This is the structure. In this case, when the thickness of the first semiconductor layer 66a is 40 nm and the thickness of the second semiconductor layer 66b is 10 nm, the thickness of the channel layer 66x is 190 nm.

本実施形態の製造方法は、基本的には第4の実施形態の製造方法において、ゲート絶縁膜72を形成する工程を追加するだけであるので、図示及び説明を省略する。   The manufacturing method according to the present embodiment is basically the same as the manufacturing method according to the fourth embodiment except that a step of forming the gate insulating film 72 is added.

本実施形態の横型MISFETによると、チャネル層66xの表面が平滑化されているので、第2の実施形態の縦型MISFETと同様に、高い電流駆動力や高いキャリア移動度を発揮する横型MISFETが得られることになる。また、MISFETのロットやウエハ内位置による閾値電圧のばらつきが低減される。   According to the lateral MISFET of the present embodiment, since the surface of the channel layer 66x is smoothed, the lateral MISFET that exhibits high current driving force and high carrier mobility is provided as in the vertical MISFET of the second embodiment. Will be obtained. Also, variations in threshold voltage due to the MISFET lot and the position in the wafer are reduced.

図13(a),(b)は、それぞれ順に、参考例の横型MISFET及び本実施形態の横型MISFETのしきい値電圧の分布状態を示す図である。参考例の横型MISFETは、チャネル層を含むエピタキシャル成長層をエピタキシャル成長させた後、エピタキシャル成長層の上方からソース・ドレイン領域形成のためのイオン注入を行ない、さらに、カーボン膜を堆積してから不純物活性化アニールを行なったものである。図13(a),(b)を比較すると、参考例の横型MISFETのしきい値電圧が−7.5V〜5.0Vの広い範囲にばらついているのに対し、本実施形態の横型MISFETのしきい値電圧は2.0V〜4.5Vの範囲に集中しており、本実施形態により、しきい値電圧のばらつきの小さい横型MISFETが得られることがわかる。また、参考例の横型MISFETのキャリア移動度が20cm2 /Vsであるのに対し、本実施形態の横型MISFETのキャリア移動度は70cm2 /Vsであり、キャリア移動度も顕著に向上していることがわかる。 FIGS. 13A and 13B are diagrams showing threshold voltage distribution states of the lateral MISFET of the reference example and the lateral MISFET of this embodiment, respectively. In the lateral MISFET of the reference example, after epitaxially growing an epitaxial growth layer including a channel layer, ion implantation is performed for forming a source / drain region from above the epitaxial growth layer, and further, a carbon film is deposited and then impurity activation annealing is performed. It was done. Comparing FIGS. 13A and 13B, the threshold voltage of the lateral MISFET of the reference example varies in a wide range of −7.5 V to 5.0 V, whereas the lateral MISFET of the present embodiment The threshold voltage is concentrated in the range of 2.0 V to 4.5 V, and it can be seen that a lateral MISFET with small variations in threshold voltage can be obtained according to this embodiment. Further, the carrier mobility of the lateral MISFET of the reference example is 20 cm 2 / Vs, whereas the carrier mobility of the lateral MISFET of the present embodiment is 70 cm 2 / Vs, and the carrier mobility is remarkably improved. I understand that.

なお、図13(b)に示すデータは、横型MISFETについてのデータであるが、縦型MISFETについても同様のデータが得られている。したがって、縦型MISFET及びMESFETにおいてはソース領域形成のためのイオン注入を行なってから、横型MISFETにおいてはソース・ドレイン領域形成のためのイオン注入を行なってから、カーボン膜を堆積した状態で不純物活性化のためのアニールを行ない、その後、カーボン膜を除去して、チャネル層形成のためのアニールを行なうことにより、エピタキシャル形成のための下地層よりもさらに表面粗さの小さいチャネル層を得ることができる。その結果、電流駆動力の大きい縦型MISFET,横型MISFET,MESFETなどを得ることができる。   The data shown in FIG. 13B is data for the horizontal MISFET, but similar data is obtained for the vertical MISFET. Therefore, in the vertical MISFET and MESFET, after the ion implantation for forming the source region is performed, in the lateral MISFET, the ion implantation for forming the source / drain region is performed, and then the impurity activity is performed in the state where the carbon film is deposited. The channel layer having a smaller surface roughness than that of the underlying layer for epitaxial formation can be obtained by performing annealing for the formation of the film, and then removing the carbon film and performing annealing for forming the channel layer. it can. As a result, it is possible to obtain a vertical MISFET, a horizontal MISFET, a MESFET or the like having a large current driving capability.

また、これらのデバイスのキャリア移動度の向上も得ることができ、しきい値電圧のばらつきの小さいMISFET(縦型MISFET及び横型MISFETを含む)を得ることができる。   Further, the carrier mobility of these devices can be improved, and MISFETs (including vertical MISFETs and lateral MISFETs) with small variations in threshold voltage can be obtained.

本発明の半導体装置及びその製造方法は、パワーデバイス,高周波デバイスに特に適している,SiC基板を用いたMISFET,MESFET等に利用することができる。   The semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention can be used for MISFET, MESFET, and the like using a SiC substrate, which are particularly suitable for power devices and high-frequency devices.

本発明の第1の実施形態である二重注入型MISFETの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the double injection type MISFET which is the 1st Embodiment of this invention. (a)〜(f)は、第1の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程のうちの前半部分を示す図である。(A)-(f) is a figure which shows the first half part in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 1st Embodiment. (a)〜(e)は、第1の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程のうちの後半部分を示す図である。(A)-(e) is a figure which shows the latter half part in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 1st Embodiment. (a),(b)は、それぞれ順に、SiC基板を用いた従来のMISFETと、本発明のMISFETにおけるソース領域とチャネル層の重なりの違いを示す断面図である。(A), (b) is sectional drawing which shows the difference in the overlap of the source region and channel layer in the conventional MISFET which respectively used the SiC substrate, and MISFET of this invention in order. (a)〜(f)は、第2の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程のうちの前半部分を示す図である。(A)-(f) is a figure which shows the first half part in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 2nd Embodiment. (a)〜(e)は、第3の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程のうちの前半部分を示す図である。(A)-(e) is a figure which shows the first half part in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 3rd Embodiment. 第4の実施形態における横型トランジスタであるMESFETの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of MESFET which is a horizontal transistor in 4th Embodiment. (a)〜(e)は、第4の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程のうちの前半部分を示す図である。(A)-(e) is a figure which shows the first half part in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 4th Embodiment. (a)〜(c)は、第4の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程のうちの後半部分を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the second half part in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 4th Embodiment. 第5の実施形態における横型トランジスタであるMESFETの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of MESFET which is a horizontal transistor in 5th Embodiment. (a),(b)は、それぞれ順に、参考例の縦型MISFET及び本実施形態の縦型MISFETのI−V特性を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the IV characteristic of the vertical MISFET of a reference example, and the vertical MISFET of this embodiment in order, respectively. 本実施形態の縦型MISFETのI−V特性を示す図である。It is a figure which shows the IV characteristic of the vertical MISFET of this embodiment. (a),(b)は、それぞれ順に、参考例の横型MISFET及び本実施形態の横型MISFETのしきい値電圧の分布状態を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the distribution state of the threshold voltage of the lateral MISFET of a reference example, and the lateral MISFET of this embodiment in order, respectively. 従来のSiC基板を用いた蓄積型MISFET,かつ,二重注入型MISFETの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of storage type MISFET using the conventional SiC substrate, and double injection type MISFET. (a)〜(e)は、従来の二重注入型MISFETの製造工程のうちの前半部分を示す図である。(A)-(e) is a figure which shows the first half part in the manufacturing process of the conventional double injection type MISFET. (a)〜(e)は、従来の二重注入型MISFETの製造工程のうちの後半部分を示す図である。(A)-(e) is a figure which shows the latter half part in the manufacturing process of the conventional double injection type MISFET. 非特許文献2に開示されているものとほぼ同じ構造の蓄積型二重注入MISFETのチャネル層付近の構造を示すSEM写真図である。It is a SEM photograph figure which shows the structure of the channel layer vicinity of the storage type double injection MISFET of the structure substantially the same as what is disclosed by the nonpatent literature 2. 第2の実施形態の二重注入型MISFETの製造工程においてエピタキシャル成長前の下地層の平均表面粗さRaと、エピタキシャル成長層の平均表面粗さRaとの相関関係を示す図である。It is a figure which shows correlation with the average surface roughness Ra of the base layer before epitaxial growth, and the average surface roughness Ra of an epitaxial growth layer in the manufacturing process of the double injection type MISFET of 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 SiC基板
2 高抵抗SiC層
3 pウェル領域
4 p+ コンタクト領域
5 エピタキシャル成長層
5x チャネル層
5a 第1の半導体層
5b 第2の半導体層
6 ソース領域
7 ゲート絶縁膜
8 ソース電極
9 ドレイン電極
10 ゲート電極
20 コンタクトホール
21 シリコン酸化膜
22 サイドウォール
41 SiC基板
42 高抵抗SiC層
43 シリコン酸化膜
44 ソース領域
45 ドレイン領域
46 エピタキシャル成長層
46x チャネル層
46a 第1の半導体層
46b 第2の半導体層
47 コンタクトホール
48 金属薄膜
49 ソース電極
50 ドレイン電極
51 ショットキーゲート電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 SiC substrate 2 High resistance SiC layer 3 p well region 4 p + contact region 5 epitaxial growth layer 5x channel layer 5a first semiconductor layer 5b second semiconductor layer 6 source region 7 gate insulating film 8 source electrode 9 drain electrode 10 gate Electrode 20 Contact hole 21 Silicon oxide film 22 Side wall 41 SiC substrate 42 High resistance SiC layer 43 Silicon oxide film 44 Source region 45 Drain region 46 Epitaxial growth layer 46x Channel layer 46a First semiconductor layer 46b Second semiconductor layer 47 Contact hole 48 Metal thin film 49 Source electrode 50 Drain electrode 51 Schottky gate electrode

Claims (16)

基板の主面上に設けられた炭化珪素層と、
上記炭化珪素層の一部に設けられ、第1導電型不純物を含む高濃度不純物拡散領域と、
上記高濃度不純物拡散領域の少なくとも一部の上と上記炭化珪素層の上とに、エピタキシャル成長によって形成されたエピタキシャル成長層と、
上記エピタキシャル成長層の一部に設けられ、上面が上記炭化珪素層の上面よりも平滑化され上記高濃度不純物拡散領域に跨るチャネル層と
を備えている半導体装置。
A silicon carbide layer provided on the main surface of the substrate;
A high concentration impurity diffusion region provided in a part of the silicon carbide layer and including a first conductivity type impurity;
An epitaxial growth layer formed by epitaxial growth on at least a part of the high-concentration impurity diffusion region and on the silicon carbide layer;
A semiconductor device comprising: a channel layer provided in a part of the epitaxial growth layer, the upper surface of which is smoother than the upper surface of the silicon carbide layer and straddles the high concentration impurity diffusion region.
請求項1記載の半導体装置において、
上記エピタキシャル成長層を貫通して上記高濃度不純物領域に到達する電極をさらに備えている半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device further comprising an electrode penetrating the epitaxial growth layer and reaching the high concentration impurity region.
請求項1又は2記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の上面は、研磨により平滑化されている,半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
A semiconductor device, wherein an upper surface of the silicon carbide layer is smoothed by polishing.
請求項1又は2記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の上面は、炭素膜を被覆した状態で不純物活性化処理が行われている,半導体装置。
The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The semiconductor device, wherein the upper surface of the silicon carbide layer is subjected to an impurity activation process in a state of covering a carbon film.
請求項1〜4のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記チャネル層と上記高濃度不純物拡散領域とを含む断面において、上記チャネル層と上記高濃度不純物拡散領域とのオーバーラップ領域の横方向寸法が、上記チャネル層の厚さよりも大きい,半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
A semiconductor device, wherein, in a cross section including the channel layer and the high concentration impurity diffusion region, a lateral dimension of an overlap region between the channel layer and the high concentration impurity diffusion region is larger than a thickness of the channel layer.
請求項1〜5のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の上記チャネル層と接触する面の平均表面粗さが2nm以下である,半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 5,
A semiconductor device, wherein an average surface roughness of a surface of the silicon carbide layer contacting the channel layer is 2 nm or less.
請求項1〜6のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記チャネル層の上面の平均表面粗さが1nm以下である,半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
A semiconductor device, wherein an average surface roughness of an upper surface of the channel layer is 1 nm or less.
請求項1〜7のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記チャネル層は、キャリア走行領域として機能する少なくとも1つの第1の半導体層と、上記第1の半導体層よりも高濃度のキャリア用不純物を含み上記第1の半導体層よりも膜厚が薄く上記第1の半導体層へのキャリアの供給が可能な少なくとも1つの第2の半導体層とを交互に積層して構成されている積層ドープ層構造を含む,半導体装置。
In the semiconductor device according to any one of claims 1 to 7,
The channel layer includes at least one first semiconductor layer functioning as a carrier traveling region and a carrier impurity having a concentration higher than that of the first semiconductor layer, and is thinner than the first semiconductor layer. A semiconductor device including a stacked doped layer structure configured by alternately stacking at least one second semiconductor layer capable of supplying carriers to the first semiconductor layer.
請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の一部に上記高濃度不純物拡散領域を囲むように形成された第2導電型不純物を含むウェル領域と、
上記チャネル層の上に設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極と、
上記炭化珪素基板の裏面に設けられたオーミック電極とをさらに備え、
上記高濃度不純物拡散領域は、ソース領域として機能し、
上記炭化珪素層は、第1導電型不純物を含んでおり、
上記チャネル層は、上記高濃度不純物拡散領域及び上記ウェル領域に跨っており、
上記炭化珪素基板は、ドレイン領域として機能し、
縦型MISFETとして機能する,半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
A well region including a second conductivity type impurity formed so as to surround the high concentration impurity diffusion region in a part of the silicon carbide layer;
A gate insulating film provided on the channel layer;
A gate electrode provided on the gate insulating film;
An ohmic electrode provided on the back surface of the silicon carbide substrate;
The high concentration impurity diffusion region functions as a source region,
The silicon carbide layer contains a first conductivity type impurity,
The channel layer straddles the high concentration impurity diffusion region and the well region,
The silicon carbide substrate functions as a drain region,
A semiconductor device that functions as a vertical MISFET.
請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の他部に設けられた第1導電型不純物を含む他の高濃度不純物拡散領域と、
上記チャネル層の上に設けられたゲート絶縁膜と、
上記ゲート絶縁膜の上に設けられたゲート電極とをさらに備え、
上記高濃度不純物拡散領域及び他の高濃度不純物拡散領域は、ソース・ドレイン領域として機能し、
上記チャネル層は、上記高濃度不純物拡散領域及び上記他の高濃度不純物拡散領域に跨っていて、
横型MISFETとして機能する,半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
Another high-concentration impurity diffusion region containing the first conductivity type impurity provided in the other part of the silicon carbide layer;
A gate insulating film provided on the channel layer;
A gate electrode provided on the gate insulating film,
The high-concentration impurity diffusion region and other high-concentration impurity diffusion regions function as source / drain regions,
The channel layer straddles the high concentration impurity diffusion region and the other high concentration impurity diffusion region,
A semiconductor device that functions as a horizontal MISFET.
請求項1〜8のうちいずれか1つに記載の半導体装置において、
上記炭化珪素層の他部に設けられた第1導電型不純物を含む他の高濃度不純物拡散領域と、
上記チャネル層にショットキー接触するゲート電極とをさらに備え、
上記高濃度不純物拡散領域及び他の高濃度不純物拡散領域は、ソース・ドレイン領域として機能し、
上記チャネル層は、上記高濃度不純物拡散領域及び上記他の高濃度不純物拡散領域に跨っていて、
MESFETとして機能する,半導体装置。
In the semiconductor device according to claim 1,
Another high-concentration impurity diffusion region containing the first conductivity type impurity provided in the other part of the silicon carbide layer;
A gate electrode in Schottky contact with the channel layer;
The high-concentration impurity diffusion region and other high-concentration impurity diffusion regions function as source / drain regions,
The channel layer straddles the high concentration impurity diffusion region and the other high concentration impurity diffusion region,
A semiconductor device that functions as a MESFET.
基板の炭化珪素層の一部に、第1導電型不純物のイオン注入を行なって、高濃度不純物拡散領域を形成する工程(a)と、
上記高濃度不純物拡散領域に注入された不純物を活性化するためのアニールを行なう工程(b)と、
上記高濃度不純物拡散層を含む上記炭化珪素層の上面を平滑化処理する工程(c)と、
上記工程(c)の後で、上記炭化珪素層の上に、上記高濃度不純物拡散領域の一部に跨るチャネル層を含むエピタキシャル成長層を形成する工程(d)
を含む半導体装置の製造方法。
(A) forming a high-concentration impurity diffusion region by ion-implanting a first conductivity type impurity into a part of the silicon carbide layer of the substrate;
(B) performing annealing for activating impurities implanted in the high concentration impurity diffusion region;
Smoothing the upper surface of the silicon carbide layer including the high-concentration impurity diffusion layer (c);
After the step (c) , a step (d) of forming an epitaxial growth layer including a channel layer over a part of the high-concentration impurity diffusion region on the silicon carbide layer.
請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(c)は、上記工程(b)の前に上記炭化珪素層を炭素膜で被覆する工程(c1)と、
上記工程(b)の後上記炭素膜を除去する工程(c2)とを含む,半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12 ,
The step (c) includes a step (c1) of covering the silicon carbide layer with a carbon film before the step (b) ;
And a step (c2) of removing the carbon film after the step (b), a method of manufacturing a semiconductor device.
請求項12記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(c)では、メカノケミカル研磨を行なう,半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to claim 12 ,
In the step (c), a semiconductor device manufacturing method in which mechanochemical polishing is performed.
請求項12〜14のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(d)の後で、上記エピタキシャル成長層の上記高濃度不純物拡散領域の上方に位置する領域の上に金属膜を形成する工程(e)と、
熱処理により、上記金属膜と上記エピタキシャル成長層とを反応させて、上記高濃度不純物拡散領域に達する合金膜からなる電極を形成する工程(f)
をさらに含む,半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 12 to 14 ,
After the step (d) , a step (e) of forming a metal film on a region located above the high concentration impurity diffusion region of the epitaxial growth layer;
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising a step (f) of reacting the metal film and the epitaxial growth layer by heat treatment to form an electrode made of an alloy film reaching the high-concentration impurity diffusion region.
請求項12〜15のうちいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法において、
上記工程(a)の前に、上記炭化珪素層の一部の上方に位置する領域を開口した注入マスクを用いて、第2導電型不純物のイオン注入を行なって、上記高濃度不純物拡散領域を囲むウェル領域を形成する工程(g)と、
上記注入マスクの上記開口部の側面を覆うサイドウォールを形成する工程(h)とをさらに含み、
上記工程(a)では、上記注入マスク及びサイドウォールを用いて、上記第1導電型不純物のイオン注入を行なう,半導体装置の製造方法。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 12 to 15 ,
Prior to the step (a), ion implantation of a second conductivity type impurity is performed using an implantation mask having an opening in a region located above a part of the silicon carbide layer, and the high concentration impurity diffusion region is formed. Forming a surrounding well region (g) ;
Forming a sidewall covering a side surface of the opening of the implantation mask (h) ,
In the step (a), a method of manufacturing a semiconductor device, wherein ion implantation of the first conductivity type impurity is performed using the implantation mask and sidewalls.
JP2004191169A 2003-07-02 2004-06-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof Active JP3784393B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004191169A JP3784393B2 (en) 2003-07-02 2004-06-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003189980 2003-07-02
JP2004191169A JP3784393B2 (en) 2003-07-02 2004-06-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005039257A JP2005039257A (en) 2005-02-10
JP3784393B2 true JP3784393B2 (en) 2006-06-07

Family

ID=34220574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004191169A Active JP3784393B2 (en) 2003-07-02 2004-06-29 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3784393B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8653535B2 (en) 2010-09-06 2014-02-18 Panasonic Corporation Silicon carbide semiconductor device having a contact region that includes a first region and a second region, and process for production thereof
US8754422B2 (en) 2009-10-23 2014-06-17 Panasonic Corporation Semiconductor device and process for production thereof

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7018554B2 (en) * 2003-09-22 2006-03-28 Cree, Inc. Method to reduce stacking fault nucleation sites and reduce forward voltage drift in bipolar devices
JP4666200B2 (en) * 2004-06-09 2011-04-06 パナソニック株式会社 Method for manufacturing SiC semiconductor device
US7528040B2 (en) * 2005-05-24 2009-05-05 Cree, Inc. Methods of fabricating silicon carbide devices having smooth channels
WO2007032214A1 (en) * 2005-09-14 2007-03-22 The Kansai Electric Power Co., Inc. Process for producing silicon carbide semiconductor device
WO2007139146A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Panasonic Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2009088440A (en) * 2007-10-03 2009-04-23 Oki Semiconductor Co Ltd Semiconductor device and its manufacturing method
JP2009200278A (en) * 2008-02-22 2009-09-03 Mitsubishi Electric Corp METHOD FOR MANUFACTURING SiC SCHOTTKY BARRIER DIODE
WO2010110123A1 (en) 2009-03-26 2010-09-30 キヤノンアネルバ株式会社 Method for treating substrate, and process for manufacturing crystalline silicon carbide (sic) substrate
JP2012104856A (en) * 2009-04-30 2012-05-31 Panasonic Corp Semiconductor element, semiconductor device, and power converter
WO2010125819A1 (en) 2009-04-30 2010-11-04 パナソニック株式会社 Semiconductor element, semiconductor device, and power converter
WO2011027525A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-10 パナソニック株式会社 Semiconductor element and method for manufacturing same
WO2011027540A1 (en) * 2009-09-02 2011-03-10 パナソニック株式会社 Semiconductor element and method for manufacturing same
JP2014146826A (en) * 2010-07-15 2014-08-14 Tokyo Electron Ltd Method for cleaning thin film forming device, method for forming thin film, and thin film forming device
JP5954856B2 (en) 2011-02-01 2016-07-20 ルネサスエレクトロニクス株式会社 Manufacturing method of vertical channel type normally-off power JFET
JP5643140B2 (en) * 2011-03-22 2014-12-17 株式会社デンソー Diode manufacturing method
JP2012227473A (en) * 2011-04-22 2012-11-15 Ulvac Japan Ltd Semiconductor device manufacturing method
JP5884357B2 (en) * 2011-09-22 2016-03-15 株式会社デンソー Silicon carbide semiconductor device
JP5577478B1 (en) * 2012-10-30 2014-08-20 パナソニック株式会社 Semiconductor device
JP6395299B2 (en) * 2014-09-11 2018-09-26 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Silicon carbide semiconductor element and method for manufacturing silicon carbide semiconductor element
JP6441190B2 (en) * 2015-09-11 2018-12-19 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8754422B2 (en) 2009-10-23 2014-06-17 Panasonic Corporation Semiconductor device and process for production thereof
US8653535B2 (en) 2010-09-06 2014-02-18 Panasonic Corporation Silicon carbide semiconductor device having a contact region that includes a first region and a second region, and process for production thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005039257A (en) 2005-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3784393B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7473929B2 (en) Semiconductor device and method for fabricating the same
US9559188B2 (en) Trench gate type semiconductor device and method of producing the same
US20100065857A1 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same
US9269781B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2007115875A (en) Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5774261B2 (en) Silicon carbide self-aligned epitaxial MOSFET and manufacturing method thereof
JP2002329670A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP5649152B1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2005166930A (en) Sic-misfet and its manufacturing method
JP2003234301A (en) Semiconductor substrate, semiconductor element and method for manufacturing the same
US20130065384A1 (en) Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP4842527B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US9893162B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2012160485A (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JPH11297712A (en) Formation method for compound film and manufacture of semiconductor element
JP2008205296A (en) Silicon carbide semiconductor element and its manufacturing method
WO2012105170A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2011091125A (en) Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2008004726A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
US11322593B2 (en) Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing silicon carbide semiconductor device
JP2013165118A (en) Gate oxide film formation method and silicon carbide semiconductor device manufacturing method
JP2005033030A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5352999B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US11183590B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20050801

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20050909

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050920

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20051118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060228

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3784393

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100324

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110324

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120324

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130324

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130324

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140324

Year of fee payment: 8