DE102015225390A1 - Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid Halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid Halbleitervorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102015225390A1
DE102015225390A1 DE102015225390.2A DE102015225390A DE102015225390A1 DE 102015225390 A1 DE102015225390 A1 DE 102015225390A1 DE 102015225390 A DE102015225390 A DE 102015225390A DE 102015225390 A1 DE102015225390 A1 DE 102015225390A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
silicon carbide
oxidation
nitriding
gas
diffusion furnace
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.)
Ceased
Application number
DE102015225390.2A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideaki YUKI
Kazuo Kobayashi
Yoichiro Tarui
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Publication of DE102015225390A1 publication Critical patent/DE102015225390A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8232—Field-effect technology
    • H01L21/8234—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type
    • H01L21/823462—MIS technology, i.e. integration processes of field effect transistors of the conductor-insulator-semiconductor type with a particular manufacturing method of the gate insulating layers, e.g. different gate insulating layer thicknesses, particular gate insulator materials or particular gate insulator implants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1608—Silicon carbide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/048—Making electrodes
    • H01L21/049—Conductor-insulator-semiconductor electrodes, e.g. MIS contacts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28158—Making the insulator
    • H01L21/28167—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation
    • H01L21/28202—Making the insulator on single crystalline silicon, e.g. using a liquid, i.e. chemical oxidation in a nitrogen-containing ambient, e.g. nitride deposition, growth, oxynitridation, NH3 nitridation, N2O oxidation, thermal nitridation, RTN, plasma nitridation, RPN

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Wenn eine Gate-Isolierungsschicht auf einem Siliziumkarbid-Substrat (3) ausgebildet wird, wird das Siliziumkarbid-Substrat (3) zuerst mit einem Oxidations-Reaktantengas oxidiert, um die Gate-Isolierungsschicht auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats (3) auszubilden. Das Siliziumkarbid-Substrat (3), auf welchem die Gate-Isolierungsschicht ausgebildet wurde, wird mit einem Nitrierungs-Reaktantengas nitriert. Die Oxidation und die Nitrierung werden kontinuierlich in dem gleichen Diffusionsofen (1) ausgeführt, während eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C beibehalten wird.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung und insbesondere auf eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, die eine Gate-Isolierungsschicht aufweist.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Ein Halbleiterelement, das aus Siliziumkarbid (SiC) gebildet ist, hat als ein Schaltelement der nächsten Generation mit einer hohen Spannungsfestigkeit, einem geringen Verlust und einem Widerstand gegen hohe Wärme auf sich aufmerksam gemacht, und es wird erwartet, dass es für eine Leistungshalbleitervorrichtung wie einen Inverter angewendet wird.
  • Ein vertikaler Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) ist als eine solche Leistungshalbleitervorrichtung gut bekannt. Wenn der MOSFET aus Siliziumkarbid gebildet wird, ist es notwendig, eine Gate-Isolierungsschicht, zum Beispiel gebildet aus Siliziumdioxid, auf einer Siliziumkarbidschicht auszubilden. Die Siliziumdioxidschicht kann auf der Siliziumkarbidschicht durch ein Verfahren einer thermischen Oxidierung eines Oberflächenteils der Siliziumkarbidschicht und ein Verfahren eines Ablagerns der Siliziumdioxidschicht auf der Siliziumkarbidschicht gebildet werden. In jedem der Verfahren wird ein Grenzflächenzustand an dem Übergang zwischen der Siliziumkarbidschicht und der Siliziumdioxidschicht gebildet. Der Grenzflächenzustand kann bewirken, dass eine Feldeffekt-Mobilität des MOSFET (SiC-MOSFET), der aus Siliziumkarbid gebildet ist, kleiner wird als die des Hauptanteils des Siliziumkarbids, ein Widerstand (EIN-Widerstand) während des EIN-Betriebs des SiC-MOSFET verringert wird und folglich der Verlust des SiC-MOSFET erhöht wird.
  • Als ein Verfahren zum Deaktivieren des Grenzflächenzustands, der an dem Übergang zwischen Siliziumkarbid und Siliziumdioxid gebildet wird, ist ein Verfahren bekannt, bei dem, nachdem Siliziumdioxid auf Siliziumkarbid ausgebildet ist, diese bei einer hohen Temperatur in einem Stickstoffmonoxid-(NO-)Gas oder einem Distickstoffmonoxid-(N2O-)Gas behandelt werden. Zum Beispiel offenbart das japanische Patent Nr. 4911263 eine Technologie für eine Nitrierung des Übergangs zwischen Siliziumkarbid und Siliziumdioxid durch Erhitzen eines Substrats, das durch Bilden der Siliziumdioxidschicht auf der Siliziumkarbidschicht hergestellt wurde, auf eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C, sodass das Substrat mit Stickstoff reagiert. Insbesondere wird in dem japanischen Patent Nr. 4911263 eine Flussrate eines gemischten Gases aus Stickstoff und Stickstoffmonoxid (in einem Mischungsverhältnis von 1:1 bis 9:1), das in einen Ofen eingeleitet wird, auf 0,75 slm oder höher festgesetzt, wenn ein Innendurchmesser des Ofens 140 mm beträgt und eine Position des Substrats so eingestellt wird, dass das Gasgemisch für 50 Sekunden oder kürzer in dem Ofen festgehalten wird. Als eine Folge wird ein Partialdruck von Sauerstoff, der durch eine Reaktion zwischen dem Stickstoffoxid und dem Stickstoff erzeugt wird, so gesteuert, dass er 0,05 oder weniger des Partialdrucks des Stickstoffmonoxids an einer Position nah bei dem Substrat beträgt.
  • Es wird angenommen, dass der EIN-Widerstand des SiC-MOSFET mit der in dem japanischen Patent Nr. 4911263 offenbarten Technologie reduziert wird. Der SiC-MOSFET weist jedoch verglichen mit einem MOSFET (Si-MOSFET), der aus Silizium gebildet ist, immer noch einen hohen EIN-Widerstand auf, und somit ist eine weitere Reduzierung des EIN-Widerstands erwünscht.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wurde konzipiert, um vorstehend beschriebene Probleme zu lösen, und hat zur Aufgabe, eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die einen reduzierten EIN-Widerstand aufweist.
  • Ein Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Schritte auf: Oxidieren einer Siliziumkarbidschicht mit einem Oxidations-Reaktantengas, um eine Gate-Isolierungsschicht auf einer Oberfläche einer Siliziumkarbidschicht auszubilden; und dann Nitrieren der Siliziumkarbidschicht mit einem Nitrierungs-Reaktantengas. Die Oxidation und die Nitrierung werden kontinuierlich in der gleichen Bearbeitungsvorrichtung durchgeführt, während eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C beibehalten wird.
  • Der Grenzflächenzustand, der an dem Übergang zwischen der Siliziumkarbidschicht und der Gate-Isolierungsschicht ausgebildet ist, wird deaktiviert, was eine Reduzierung des EIN-Widerstands der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung ermöglicht. Durch kontinuierliches Ausführen einer Oxidation und einer Nitrierung in der gleichen Bearbeitungsvorrichtung, während die Temperatur beibehalten wird, kann eine Bearbeitungszeit reduziert werden, und eine Wirkung einer Reduzierung des Einflusses von Umweltfremdstoffen kann erzielt werden. Weiter können die Eigenschaften der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung durch Hinzufügen eines Gasaustauschs zum Austauschen des Oxidations-Reaktantengases mit einem Inertgas nach der Oxidation stabilisiert werden.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher aus der nachfolgenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch die Struktur einer Bearbeitungsvorrichtung (Ofen) zur Verwendung bei einem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt einen Temperaturverlauf in einem Diffusionsofen zu der Zeit des Ausführens einer Oxidation und Nitrierung in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung; und
  • 3 ist ein Graph zum Beschreiben einer (EIN-Widerstandsreduzierungs-)Wirkung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Ausführungsform 1
  • 1 zeigt schematisch die Struktur einer Bearbeitungsvorrichtung (Ofen) zur Verwendung bei einem Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Diffusionsofen 1 als eine Bearbeitungsvorrichtung verwendet.
  • In dem Diffusionsofen 1 werden eine Oxidation zum Bilden einer Siliziumdioxidschicht auf der Oberfläche eines Siliziumkarbidsubstrats 3 (Siliziumkarbidschicht) und eine Nitrierung zum Deaktivieren des Grenzflächenzustands, der an dem Übergang zwischen dem Siliziumkarbidsubstrat 3 und der Siliziumdioxidschicht ausgebildet ist, ausgeführt. Die Siliziumdioxidschicht wird als eine Gate-Isolierungsschicht einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung wie eines MOSFETs oder eines Bipolartransistors mit isoliertem Gate (IGBT) verwendet.
  • Ein unterstützender Halter 2 ist in dem Diffusionsofen 1 vorgesehen, um eine Mehrzahl von Siliziumkarbidsubstraten 3 zu halten, die einer Oxidation und Nitrierung unterzogen werden sollen. Der Diffusionsofen 1 weist einen Gaseinlass 4 zum Einlassen verschiedener Arten von Gasen in den Diffusionsofen 1 für eine Verwendung während einer Oxidation und Nitrierung und einen Gasauslass 5 zum Auslassen der Gase aus dem Diffusionsofen 1 auf.
  • Nachfolgend werden die vorstehend genannte Oxidation und Nitrierung beschrieben, die während der Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt werden. 2 zeigt einen Temperaturverlauf in dem Diffusionsofen 1 zu der Zeit eines Ausführens der Oxidation und Nitrierung.
  • Zuerst werden die Siliziumkarbid-Substrate 3 durch den stützenden Halter 2 gehalten, um die Siliziumkarbid-Substrate 3 in dem Diffusionsofen 1, wie in 1 gezeigt, zu platzieren. Ein Reaktantengas (ein Oxidations-Reaktantengas), das für eine Oxidation benötigt wird, und ein Inertgas werden durch den Gaseinlass 4 in den Diffusionsofen 1 eingelassen, und die Innenseite des Diffusionsofens 1 wird erhitzt. In diesem Fall wird die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 auf eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C erhöht, wie in 2 gezeigt. Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 wird in einem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten, bis eine Siliziumdioxidschicht (Gate-Isolierungsschicht) einer gewünschten Dicke (z. B. 50 nm) auf jedem der Siliziumkarbid-Substrate 3 ausgebildet ist.
  • Dann werden, während die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 in dem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten wird, ein Reaktantengas (Nitrierungs-Reaktantengas), das für eine Nitrierung benötigt wird, und ein Inertgas durch den Gaseinlass 4 in den Diffusionsofen 1 eingelassen, und ein nicht benötigtes Gas, das während der Oxidation verwendet wurde, wird durch den Gasauslass 5 ausgelassen. Als eine Folge geht die in dem Diffusionsofen 1 ausgeführte Behandlung von einer Oxidation in eine Nitrierung über. Der Grenzflächenzustand, der an dem Übergang zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 3 und der Siliziumdioxidschicht ausgebildet ist, wird durch die Nitrierung deaktiviert.
  • Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 wird auch während des Nitrierens in dem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten. Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 ist vorzugsweise während der Oxidation und der Nitrierung konstant (d. h. Oxidation und Nitrierung werden bei der gleichen Temperatur ausgeführt), wie in 2 gezeigt.
  • Nachdem das Nitrieren nur für eine vorbestimmte Zeit ausgeführt ist, wird die Temperatur in dem Diffusionsofen gesenkt, und dann wird das Siliziumkarbid-Substrat 3 aus dem Diffusionsofen 1 herausgenommen. Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, welche die Siliziumdioxidschicht aufweist, die auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 3 als die Gate-Isolierungsschicht ausgebildet ist, wird dann ausgebildet, aber ein Verfahren zum Ausbilden der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung wird nicht beschrieben, da die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung durch das gleiche Verfahren wie das in einer herkömmlichen Technologie ausgebildet wird.
  • Wie vorstehend beschrieben, werden in der vorliegenden Ausführungsform eine Oxidation zum Ausbilden der Siliziumdioxidschicht auf dem Siliziumkarbid-Substrat 3 und Nitrierung nach der Oxidation kontinuierlich in der gleichen Bearbeitungsvorrichtung (Diffusionsofen 1) ausgeführt, während die Temperatur beibehalten wird. Verglichen mit einem herkömmlichen Verfahren, in welchem eine Oxidation und eine Nitrierung getrennt ausgeführt werden, kann der Grenzflächenzustand, der an dem Übergang zwischen Siliziumkarbid und Siliziumdioxid ausgebildet wird, weiter deaktiviert werden, und der EIN-Widerstand kann reduziert werden.
  • 3 zeigt einen Vergleich des EIN-Widerstands des SiC-MOSFET, der durch das Verfahren in Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, mit dem EIN-Widerstand des SiC-MOSFET, der durch das herkömmliche Verfahren gebildet wurde, in welchem Oxidation und Nitrierung getrennt ausgeführt werden. Der Vergleich zeigt, dass der EIN-Widerstand des SiC-MOSFET, der durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet wurde, bei der gleichen Schwellenwertspannung um etwa 7% geringer ist als der des SiC-MOSFET, der durch das herkömmliche Verfahren ausgebildet wurde.
  • Ausführungsform 2
  • In Ausführungsform 2 wird ein Austausch (Gasaustausch) eines Oxidations-Reaktantengases, das für eine Oxidation verwendet wird, mit einem Inertgas (z. B. einem Stickstoffgas und einem Argongas) zwischen der Oxidation und der Nitrierung in Ausführungsform 1 ausgeführt. Wie nachfolgend beschrieben, wird die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 während des Gasaustauschs ebenfalls in einem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten wie bei der Oxidation und der Nitrierung. Der Temperaturverlauf in dem Diffusionsofen 1 ist im Wesentlichen ähnlich zu dem in 2 gezeigten.
  • Nachfolgend wird die vorstehend genannte Oxidation und Nitrierung, die bei der Herstellung der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, beschrieben.
  • Zuerst werden die Siliziumkarbid-Substrate 3 durch den stützenden Halter 2 gehalten, um die Siliziumkarbid-Substrate 3 in dem Diffusionsofen 1 wie in 1 gezeigt zu platzieren. Ein Reaktantengas (ein Oxidations-Reaktantengas), das für eine Oxidation benötigt wird, und ein Inertgas werden durch den Gaseinlass 4 in den Diffusionsofen 1 eingelassen, und die Innenseite des Diffusionsofens 1 wird erhitzt. In diesem Fell wird die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 wie in Ausführungsform 1 auf eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C erhöht. Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 wird in einem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten, bis eine Siliziumdioxidschicht (Gate-Isolierungsschicht) einer gewünschten Dicke (z. B. 50 nm) auf jedem der Siliziumkarbid-Substrate 3 ausgebildet ist.
  • Dann wird ein Austausch (Gasaustausch) des Oxidations-Reaktantengases, das während der Oxidation verwendet wurde, mit einem Inertgas (z. B. Stickstoffgas und Argongas) vorgenommen. Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 wird auch während des Gasaustauschs in dem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten (vorzugsweise wird die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 auf der gleichen Temperatur gehalten wie bei der Oxidation). Als eine Folge des Austauschs des Oxidations-Reaktantengases mit dem Inertgas wird das Siliziumkarbid-Substrat 3 in einer Inertgas-Atmosphäre wärmebehandelt. Die Eigenschaften der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung können durch Ausführen einer Wärmebehandlung in der Inertgas-Atmosphäre nach dem Bilden der Gate-Isolierungsschicht auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 3 stabilisiert werden.
  • Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 wird auch nach dem Austausch des Oxidations-Reaktantengases mit dem Inertgas in dem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten. Die Wärmebehandlung in der Inertgas-Atmosphäre wird zum Beispiel für fünf bis zehn Minuten ausgeführt.
  • Dann werden, während die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 in dem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten wird, ein Reaktantengas (Nitrierungs-Reaktantengas), das für eine Nitrierung benötigt wird, und ein Inertgas durch den Gaseinlass 4 in den Diffusionsofen 1 eingelassen, und ein nicht benötigtes Gas wird durch den Gasauslass 5 ausgelassen. Als eine Folge geht eine in dem Diffusionsofen 1 ausgeführte Behandlung in eine Nitrierung über. Der Grenzflächenzustand, der an dem Übergang zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 3 und der Siliziumdioxidschicht ausgebildet wird, wird durch die Nitrierung deaktiviert.
  • Wie in Ausführungsform 1 wird die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 auch während der Nitrierung in dem Bereich von 1200°C bis einschließlich 1300°C gehalten. Die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 ist vorzugsweise während der Oxidation, des Gasaustauschs (Wärmebehandlung in der Inertgas-Atmosphäre) und der Nitrierung konstant.
  • Nachdem die Nitrierung nur für eine bestimmte Zeit ausgeführt wurde, wird die Temperatur in dem Diffusionsofen 1 gesenkt, und dann wird das Siliziumkarbid-Substrat 3 aus dem Diffusionsofen 1 herausgenommen. Eine Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, welche die Siliziumdioxidschicht als die Gate-Isolierungsschicht auf der Oberfläche des Siliziumkarbid-Substrats 3 aufweist, wird dann ausgebildet.
  • In Ausführungsform 2 wird eine Wirkung einer Reduzierung des EIN-Widerstands erzielt, die der ähnlich ist, die in Ausführungsform 1 erzielt wird (die Wirkung einer Reduzierung des EIN-Widerstands um ungefähr 7%, wie in 3 gezeigt, ist in von den Erfindern durchgeführten Experimenten bestätigt worden). Dies bedeutet, dass in Ausführungsform 2 die Wirkung einer Stabilisierung der Eigenschaften des MOSFET zusätzlich zu der in Ausführungsform 1 erzielten Wirkung erzielt werden kann.
  • In jeder der Ausführungsformen 1 und 2 wird die gesamte Zeit, die für eine Oxidation und Nitrierung benötigt wird, durch die kontinuierliche Ausführung von Oxidation und Nitrierung in der gleichen Bearbeitungsvorrichtung reduziert. Da zwischen der Oxidation und der Nitrierung kein Vorgang von einer Bedienperson ausgeführt wird, kann auch die Wirkung einer Reduzierung des Einflusses von Umweltfremdstoffen erzielt werden.
  • Weiter wird angenommen, dass eine Variation von Eigenschaften der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung durch Ausführen der Oxidation und der Nitrierung bei der gleichen Temperatur reduziert wird. Dies gilt aus folgendem Grund: Wenn eine Oxidation und eine Nitrierung bei unterschiedlichen Temperaturen ausgeführt werden, kann sich ein Temperaturgradient in dem Diffusionsofen 1 und in dem Siliziumkarbid-Substrat 3 ändern und es ändert sich, insbesondere wenn ein Stickstoffgas als das Inertgas verwendet wird, ein Nitrierungsgehalt an dem Übergang zwischen dem Siliziumkarbid-Substrat 3 und der Siliziumdioxidschicht, und die Änderung beeinflusst eine Kanalbeweglichkeit der Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung.
  • Es gibt Techniken für eine Nitrierung der Gate-Isolierungsschicht bei der Herstellung einer herkömmlichen Leistungshalbleitervorrichtung (Si-Vorrichtung), die aus Silizium (Si) ausgebildet ist. Diese Techniken haben jedoch zur Aufgabe, die Qualität der Gate-Isolierungsschicht zu verbessern, und haben nicht zur Aufgabe, wie in der vorliegenden Erfindung eine Mobilität zu verbessern. Die gilt, da die Si-Vorrichtung eine hohe Mobilität aufweist. Das heißt, die vorliegende Erfindung fokussiert sich auf das Problem, das speziell für die Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung besteht, d. h. Verbesserung der Mobilität, und unterscheidet sich im Wesentlichen von einer Nitrierung der Gate-Isolierungsschicht, die bei der Herstellung der Si-Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können innerhalb des Gültigkeitsumfangs der Erfindung frei kombiniert werden und können geeignet modifiziert und weggelassen werden.
  • Obwohl die Erfindung detailliert gezeigt und beschrieben wurde, ist die vorstehende Beschreibung in allen Aspekten darstellend und nicht einschränkend. Es ist daher verständlich, dass zahlreiche Modifikationen und Variationen entworfen werden können, ohne den Gültigkeitsumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Diffusionsofen
    2
    stützender Halter
    3
    Siliziumkarbid-Substrat
    4
    Gaseinlass
    5
    Gasauslass
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 4911263 [0004, 0005]

Claims (2)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: ein Oxidieren einer Siliziumkarbidschicht (3) mit einem Oxidations-Reaktantengas, um eine Gate-Isolierungsschicht auf einer Oberfläche der Siliziumkarbidschicht (3) auszubilden; und nach der Oxidation ein Nitrieren der Siliziumkarbidschicht (3), auf welcher die Gate-Isolierungsschicht ausgebildet wurde, mit einem Nitrierungs-Reaktantengas, wobei die Oxidation und die Nitrierung kontinuierlich in der gleichen Bearbeitungsvorrichtung (1) ausgeführt werden, während eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C beibehalten wird.
  2. Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid-Halbleitervorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: ein Oxidieren einer Siliziumkarbidschicht (3) mit einem Oxidations-Reaktantengas, um eine Gate-Isolierungsschicht auf einer Oberfläche der Siliziumkarbidschicht (3) auszubilden; nach der Oxidation ein Ausführen eines Gasaustauschs zum Austauschen des Oxidations-Reaktantengases mit einem Inertgas; und nach dem Gasaustausch ein Nitrieren der Siliziumkarbidschicht (3), auf welcher die Gate-Isolierungsschicht ausgebildet wurde, mit einem Nitrierungs-Reaktantengas, wobei die Oxidation, der Gasaustausch und die Nitrierung kontinuierlich in der gleichen Bearbeitungsvorrichtung (1) ausgeführt werden, während eine Temperatur von 1200°C bis einschließlich 1300°C beibehalten wird.
DE102015225390.2A 2014-12-17 2015-12-16 Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid Halbleitervorrichtung Ceased DE102015225390A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014-254660 2014-12-17
JP2014254660A JP2016115860A (ja) 2014-12-17 2014-12-17 炭化珪素半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015225390A1 true DE102015225390A1 (de) 2016-06-23

Family

ID=56099620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015225390.2A Ceased DE102015225390A1 (de) 2014-12-17 2015-12-16 Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid Halbleitervorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9455197B2 (de)
JP (1) JP2016115860A (de)
DE (1) DE102015225390A1 (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4911263B2 (ja) 2009-03-11 2012-04-04 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3667535B2 (ja) * 1998-09-17 2005-07-06 東京エレクトロン株式会社 成膜方法
JP4164575B2 (ja) * 2003-10-02 2008-10-15 独立行政法人産業技術総合研究所 半導体装置の製造方法
JP5292968B2 (ja) * 2008-07-23 2013-09-18 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置
JP5197474B2 (ja) * 2009-04-17 2013-05-15 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
JP5811969B2 (ja) * 2012-08-27 2015-11-11 住友電気工業株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法
US9209262B2 (en) * 2012-12-27 2015-12-08 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Silicon carbide semiconductor device and method for manufacturing same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4911263B2 (ja) 2009-03-11 2012-04-04 三菱電機株式会社 炭化珪素半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20160181160A1 (en) 2016-06-23
JP2016115860A (ja) 2016-06-23
US9455197B2 (en) 2016-09-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112010001476B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Siliciumcarbidhalbleiterbauteils
DE60131698T2 (de) Thermische Behandlungsvorrichtung und Verfahren
DE10394374B4 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben
DE2414982B2 (de)
DE102014103742B4 (de) Verfahren zur herstellung eines ferritischen edelstahlprodukts
JP2006210818A (ja) 半導体素子およびその製造方法
DE112013005403T5 (de) Verfahren zum Herstellen einer Siliziumcarbid-Halbleitervorrichtung
DE19716707A1 (de) Halbleiterkristallscheiben -Wärmebehandlungsvorrichtung
DE1298189B (de) Verfahren zum Herstellen von isolierten Bereichen in einer integrierten Halbleiter-Schaltung
DE1489258B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer duennen leitenden Zone unter der Oberflaeche eines Siliciumkoerpers
DE102012201917A1 (de) Nitrid-Halbleitersubstrat und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102016112877A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und für das Verfahren verwendete Halbleiterherstellungsvorrichtung
DE112014003518T5 (de) Siliciumcarbid-Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
DE1213054B (de) Diffusionsverfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen
DE2052221B2 (de) Verfahren zum erzeugen einer siliciumoxidschicht auf einem siliciumsubstrat und vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
DE05023406T1 (de) Auf Substraten gebildete Metalloxidschicht und Verfahren zur Herstellung
DE102006025342B4 (de) Halbleitervorrichtung mit isoliertem Gate und Herstellungsverfahren dafür
DE10350354B4 (de) Orientierungs-unabhängige Oxidation von nitriertem Silizium
DE102015225390A1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Siliziumkarbid Halbleitervorrichtung
DE102010064214A1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE102004024207B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Niedertemperaturepitaxie auf einer Vielzahl von Halbleitersubstraten
DE112013005536T5 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter-auf-lsolator-Substrats
DE2220807A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Abscheiden von polykristallinen Duennfilmen aus Silicium und Siliciumdioxid auf Halbleitersubstraten
KR100526389B1 (ko) 가스질화의 열처리 방법
DE2208083A1 (de) Verfahren zur herstellung von p-kanalfeldeffekt-transistoren

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final