CN1774797A - 半导体装置及半导体装置的制造方法 - Google Patents
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Abstract
有关本发明的半导体装置，作为基板采用SiC，同时通过等离子处理形成绝缘膜。此时，在绝缘膜中含有稀有气体。优选作为稀有气体，包括氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种。特别优选氧气与氪(Kr)的组合。
Description
技术领域
本发明涉及在半导体基板上形成绝缘膜的方法及所制造的设备。
背景技术
一般来说，形成半导体设备的基板都使用Si(硅)。另外，具有与硅相比约10倍耐压的SiC，在功率设备等中更为有效。在国际公开WO97/39476中，公开了关于在可应用于高功率设备、高温设备、耐环境性设备等的半导体元件中的SiC元件及其制造方法。
但是，SiC是六方晶，不存在相当于硅的(100)面的面，所以在用以往的热处理方法形成绝缘膜时，界面电平显著增大，使设备特性劣化。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种在所有的面方位上都能形成良好的绝缘膜的方法。
有关本发明的第1方式的半导体装置具备由SiC组成的半导体基板，和在上述半导体基板上形成的绝缘膜。而且，通过等离子处理形成上述绝缘膜，其至少一部分含有稀有气体。
通过本发明，可使所有的面方位上形成良好的绝缘膜。其结果能够抑制界面电平的增大，可制造出具有优良的设备特性的半导体装置。本发明的半导体装置，特别适用于要求高耐压的功率设备，可不使设备的特性劣化，绝缘膜的厚度约300nm(＝3000)。
优选作为上述稀有气体，最好含有氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种。特别是氧气和氪(Kr)的组合最佳。这是因为成膜中的氧游离基和氪(Kr)残留于所形成的氧化膜中，可提高作为绝缘膜的特性(绝缘特性、界面特性)。顺便说一下，在通过热氧化手法的情况下，氧化膜中不残留氪(Kr)。
上述绝缘膜的形成，可通过由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化、或直接氮氧化来形成。另外，也可通过由微波激发的等离子CVD(Chemical Vapor Deposition)而引起的氧化、氮化、或氮氧化而形成。或者是在直接氧化(氮化、氮氧化)后，进行由CVD而引起的氧化膜形成的情况下，更容易增加作为绝缘膜的膜厚。
有关本发明的第2方式的半导体装置的制造方法中，在由SiC组成的半导体基板上，通过等离子处理形成绝缘膜。
附图说明
图1是表示本发明中所采用的等离子处理装置的构成的概略图(剖面图)。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。
图1表示用于本发明的等离子处理装置10的概略构成的例子。等离子处理装置10，具有具备保持作为被处理基板SiC晶片W的基板保持台12的处理容器11。处理容器11内的气体(gas)，从排气口11A及11B通过未图示的排气泵进行排气。即基板保持台12具有加热SiC晶片W的加热功能。在基板保持台12的周围，配置有由铝组成的烟气挡板(隔板)26。在烟气挡板26的上面，设置石英罩28。
在处理容器11的装置上方，对应基板保持台12上的SiC晶片W，设置开口部。此开口部用由石英或Al2O3组成的介质板13堵住。在介质板13的上部(处理容器11的外侧)，配置平面天线14。在此平面天线14上，形成用于透过从波导管供给的电磁波的多个槽。在平面天线14的更上面(外侧)，配置波长缩短板15和波导管18。在处理容器11的外侧，配置冷却板16，以使覆盖波长缩短板15的上部。在冷却板16的内部，设置流过冷冻剂的冷冻剂通路16a。
在处理容器11的内部侧壁上，设置等离子处理时用于导入气体的气体供给口22。此气体供给口22，也可在每次导入气体时设定。此时，将未图示的流量控制器作为流量调整机构，在每个供给口进行设置。另一方面，被导入的气体被预先混合送出，供给口22也可是一个喷嘴。此时的情况并未被图示，但被导入的气体的流量调整，可在混合阶段用流量调整阀等来实施。另外，在处理容器11的内壁的内侧，以围绕容器全部的方式，形成冷冻剂流路24。
在用于本发明的等离子基板处理装置10中，具备产生未图示的用于激发等离子的数GHz的电磁波的电磁波发生器。用此电磁波发生器所产生的微波，在导波管16中传播，导入到处理容器11中。
利用上述的构造的等离子处理装置10，在SiC基板上形成栅极绝缘膜(氧化膜)时，首先，将SiC晶片W导入处理容器11内，再在基板保持台12上固定。然后，通过排气口11A及11B，进行处理容器11内部的空气的排气，在处理容器11的内部设定规定的处理压。然后，从气体供给口22供给惰性气体、氧气以及/或者氮气。作为惰性气体，至少使用氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的一种。
特别是氧气和氪(Kr)的组合最佳。这是因为成膜中的氧游离基和氪(Kr)残留于所形成的氧化膜中，可提高作为绝缘膜的特性(绝缘特性、界面特性)。顺便说一下，在通过热氧化手法的情况下，氧化膜中不残留氪(Kr)。
另一方面，由电磁波发生器所产生的数GHz频率的微波，通过波导管15供给处理容器11。平面天线14，通过介质板13，将此微波导入处理容器11中。通过微波激发等离子，生成游离基。等离子处理时的SiC晶片温度在600℃以下。在处理容器11内的通过微波激发而生成的高密度等离子，可在SiC晶片W上形成氧化膜等的绝缘膜。
可使用氧化膜、氮化膜、氮氧化膜等作为绝缘膜的种类。虽然在上述的例子中，通过等离子(游离基)可在SiC晶片W上直接形成绝缘膜，但也可通过CVD(Chemical Vapor Deposition)法形成。或者，也可在等离子的直接氧化、直接氮化或直接氮氧化后，接着进行由等离子CVD而引起的氧化膜、氮化膜或者氮氧化膜的形成。由此，很容易调整绝缘膜的厚度。本发明的半导体装置，特别适用于要求高耐压的功率设备，绝缘膜的膜厚约300nm(＝3000)。
如上所述那样制造的半导体装置，在所有的面方位上具备良好的绝缘膜，能够抑制界面电平的增大，具有优良的设备特性。
以上，针对本发明的实施方式，基于几个例子进行了说明，但本发明并不限定于这些例子，在权利要求的范围所示的技术思想的范畴内可进行变更。
Claims (24)
1、一种半导体装置，其特征在于，
具备：由SiC组成的半导体基板；和
在所述半导体基板上形成的绝缘膜，
所述绝缘膜通过等离子处理形成、至少一部分含有稀有气体。
2、根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜包含栅极绝缘膜。
3、根据权利要求1及2中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜，包括作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种。
4、根据权利要求1、2及3中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜的至少一部分是氧化膜、氮氧化膜以及氮化膜中的任一种。
5、根据权利要求1、2、3及4中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
形成所述半导体基板的SiC是单结晶。
6、根据权利要求1、2、3、4及5中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜，通过基板温度在600℃以下的等离子处理而形成。
7、根据权利要求1、2、3、4、5及6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜，通过由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化、及直接氮氧化中的任一种而形成。
8、根据权利要求1、2、3、4、5及6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜，包含通过微波激发的等离子CVD而形成的氧化膜、氮化膜及氮氧化膜中的至少一种。
9、根据权利要求1、2、3、4、5及6中任一项所述的半导体装置，其特征在于，
所述绝缘膜，包含在由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化、及直接氮氧化的任一种之后，接着通过微波激发的等离子CVD而形成的氧化膜、氮化膜及氮氧化膜中的至少一种。
10、一种半导体装置，其特征在于，
具备：由单结晶的SiC构成的半导体基板；和
包含在所述半导体基板上形成的栅极绝缘膜的绝缘膜，
所述绝缘膜通过等离子处理而形成，
所述绝缘膜，包括作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种，
所述绝缘膜的至少一部分为氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种，
所述绝缘膜，在基板为600℃以下的条件下，通过由微波激发的等离子而引起的直接氧化、直接氮化及直接氮氧化中的任一种而形成。
11、一种半导体装置，其特征在于，
具备：由单结晶的SiC组成的半导体基板；和
包含在所述半导体基板上形成的栅极绝缘膜的绝缘膜，
所述绝缘膜通过等离子处理而形成，
所述绝缘膜，包括作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种，
所述绝缘膜的至少一部分为氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种，
所述绝缘膜，在基板为600℃以下的条件下，通过由微波激发的等离子CVD而引起的氧化、氮化、及氮氧化中的任一种而形成。
12、一种半导体装置，其特征在于，
具备：由单结晶的SiC组成的半导体基板；和
包含在所述半导体基板上形成的栅极绝缘膜的绝缘膜，
所述绝缘膜通过等离子处理而形成，
所述绝缘膜，包括作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种，
所述绝缘膜的至少一部分为氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种，
所述绝缘膜，在基板为600℃以下的条件下，由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化及直接氮氧化中的任一种后，接着再通过由微波激发的等离子CVD而引起的氧化、氮化及氮氧化的任一种而形成。
13、一种半导体装置的制造方法，其特征在于，
在由SiC组成的半导体基板上，通过等离子处理形成绝缘膜。
14、根据权利要求13所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述绝缘膜，包含栅极绝缘膜。
15、根据权利要求13及14中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
在形成所述绝缘膜时，使用作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种。
16、根据权利要求13、14及15中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述绝缘膜的至少一部分是氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种。
17、根据权利要求13、14、15及16中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
形成所述半导体基板的SiC是单结晶。
18、根据权利要求13、14、15、16及17中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
通过基板温度为600℃以下的等离子处理，形成所述绝缘膜。
19、根据权利要求13、14、15、16、17及18中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述绝缘膜，通过由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化、及直接氮氧化中的任一种而形成。
20、根据权利要求13、14、15、16、17及18中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述绝缘膜是通过微波激发的等离子CVD而形成的氧化膜、氮化膜及氮氧化膜中的任一种。
21、根据权利要求13、14、15、16、17及18中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于，
所述绝缘膜，是在由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化及直接氮氧化中的任一种后，接着再通过微波激发的等离子CVD而形成的氧化膜、氮化膜及氮氧化膜中的任一种。
22、一种半导体装置的制造方法，是在由单结晶的SiC组成的半导体基板上，通过等离子处理而形成包含栅极绝缘膜的绝缘膜的方法，其特征在于，
在形成所述绝缘膜时，使用作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种，
所述绝缘膜的至少一部分是氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种，
所述绝缘膜，在基板温度为600℃以下的条件下，通过由微波激发的等离子而引起的直接氧化、直接氮化、及直接氮氧化中的任一种而形成。
23、一种半导体装置的制造方法，是在由单结晶的SiC组成的半导体基板上，通过等离子处理而形成包含栅极绝缘膜的绝缘膜的方法，其特征在于，
在形成所述绝缘膜时，使用作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种，
所述绝缘膜的至少一部分是氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种，
所述绝缘膜，在基板温度为600℃以下的条件下，通过由微波激发的等离子CVD而引起的氧化、氮化及氮氧化中的任一种而形成。
24、一种半导体装置的制造方法，是在由单结晶的SiC组成的半导体基板上，通过等离子处理而形成包含栅极绝缘膜的绝缘膜的方法，其特征在于，
在形成所述绝缘膜时，使用作为稀有气体的氪(Kr)、氩(Ar)、氙(Xe)中的至少一种，
所述绝缘膜的至少一部分是氧化膜、氮氧化膜及氮化膜中的任一种，
所述绝缘膜，在基板温度为600℃以下的条件下，通过由微波激发而引起的等离子的直接氧化、直接氮化、及直接氮氧化中的任一种后，接着再通过由微波激发的等离子CVD而引起的氧化、氮化、及氮氧化的任一种而形成。
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