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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren der Ausbildung eines
Siliciumdioxidfilms durch thermische Oxidation auf Siliciumcarbid,
wie es etwa bei der Herstellung eines Halbleiterbauelements eingesetzt
werden kann, welches Siliciumcarbid als Halbleitermaterial verwendet.
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Siliciumcarbid
(SiC) besitzt einen großen Bandabstand,
und seine maximale elektrische Durchbruchsfeldstärke ist um eine Größenordnung größer als
die von Silicium. Man hat deshalb erwartet, daß SiC als Material für Leistungshalbleiterbauelemente
der nächsten
Generation verwendet wird. Nachdem mehr und mehr α-Phasen-Einkristalle
hoher Qualität
wie 6H-SiC und 4H-SiC hergestellt wurden, hat man verschiedene Halbleiterbauelemente, etwa
Schottky-Dioden, MOS-Feldeffekttransistoren (MOSFETs) und Thyristoren
unter Verwendung von SiC als Halbleitermaterial hergestellt und
getestet. Dabei zeigte sich, daß diese
Bauelemente sehr viel bessere Eigenschaften als bekannte Bauelemente aufweisen,
die Silicium verwenden.
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Wenn
SiC einer oxidierenden Atmosphäre (beispielsweise
trockenem Sauerstoff oder Wasserdampf) bei einer hohen Temperatur
von 1000°C
bis 1200°C
ausgesetzt wird, wächst
wie im Fall von Silicium ein Siliciumdioxidfilm (SiO2-Film)
auf der Oberfläche
des SiC. Man weiß auch,
daß ein
so hergestellter SiO2-Film eine günstige Grenzschicht
zwischen einem Isolierfilm und einem Halbleitersubstrat schafft.
Dies ist eine charakteristische Eigenart von SiC, die man bei anderen
Verbindungshalbleitermaterialien nicht beobachten kann. Da diese
Eigenschaft vorteilhaft zur relativ einfachen Herstellung von MOSFETs
genutzt werden kann, erwartet man, daß SiC in der Zukunft in einem
weiten Anwendungsfeld eingesetzt wird.
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Man
hat verschiedene Eigenschaften bezüglich des Wachstums eines SiO2-Films durch thermische Oxidation auf SiC
herausgefunden. 3 beispielsweise zeigt in einer
graphischen Darstellung die Temperaturabhängigkeit der Wachstumsgeschwindigkeit
von SiC2 auf SiC, wenn letzteres gemäß einem
von M.R. Melloch und J.A. Copper (MRS Bulletin, März 1997,
Seite 42) durchgeführten
Test einer sich aus Wasserdampf zusammensetzenden Atmosphäre ausgesetzt
wurde. Zum Vergleich zeigt 3 auch die
Wachstumsgeschwindigkeit eines Oxidfilms auf Silicium. Man beachte,
daß in 3 die Dicke
des SiO2-Films über der Zeit aufgetragen ist. Andere
Berichte, die sich auf das Wachstum eines SiO2-Films
auf SiC beziehen, sind K. Ueno und Y. Seki "Silicon Carbide and Related Materials
1995" IOP Veröffentlichung,
Seite 629 und A. Golz, G. Horstmann, E. Stein von Kamienski und
H. Kurz "Silicon
Carbide and Related Materials 1995", IOP Veröffentlichung, Seite 633.
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Wie
in 3 gezeigt, hängt
die Wachstumsgeschwindigkeit des SiO2-Films
auf SiC von der Kristallausrichtung ab. Das heißt, die Wachstumsgeschwindigkeit
auf der (0001)-Siliciumfläche
(nachfolgend als Si-Fläche
bezezeichnet) ist deutlich kleiner als die Wachstumsgeschwindigkeit
auf der (000-1)-Kohlenstoffläche
(nachfolgend als C-Fläche bezeichnet).
Angesichts dessen könnte
man erwägen,
die C-Fläche
als Flächenausrichtung
bei der Herstellung von SiC-Halbleiterbauelementen zu verwenden.
Tatsächlich
ist die Grenzschichtzustandsdichte der Grenzschicht zwischen einem
SiO2-Film und SiC im Fall der Verwendung
der C-Fläche
als Flächenausrichtung
sehr viel höher
als im Fall der Verwendung der Si-Fläche als Flächenausrichtung. Daraus ergibt
sich, daß die
Verwendung der C-Fläche zur
Flächen-
oder Ebenenausrichtung nicht geeignet ist, insbesondere nicht zur
Herstellung von MOS-SiC-Halbleiterbauelementen. Unter diesen Umständen ist
bei der Entwicklung von SiC-Halbleiterbauelementen
in der unmittelbaren Vergangenheit im allgemeinen die Si-Fläche verwendet
worden.
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Die
kleine Oxidationsgeschwindigkeit oder Wachstumsgeschwindigkeit,
von der oben die Rede war, bedeutet, daß das SiC-Substrat für eine lange Zeit
einer hohen Temperatur ausgesetzt werden muß, damit ein ausreichend dicker
Oxidfilm zustande kommt. Anhand von 3 läßt sich
beispielsweise abschätzen,
daß die
Si-Fläche
des SiC-Substrats etwa 17 Stunden einer hohen Temperatur von 1100°C ausgesetzt
werden muß,
damit ein Oxidfilm mit einer Dicke von 100 nm geschaffen wird.
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Wenn
das Halbleitersubstrat einer Wärmebehandlung
bei hoher Temperatur für
eine so lange Zeit ausgesetzt wird, können im Halbleitersubstrat Fehler
auftreten, oder es können
während
der Wärmebehandlung
andere Probleme auftreten. Aus diesem Grund ist man bestrebt, die
Oxidationszeit so kurz wie möglich
zu halten.
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Unter
bekannten Verfahren zur thermischen Oxidation von SiC-Halbleitern
ist generell ein sogenanntes Naßoxidationsverfahren
eingesetzt worden, bei dem reines Wasser erhitzt wird, um eine Blasenbildung
von Sauerstoff zu bewirken. Bei diesem Verfahren ist es jedoch schwierig,
den Partialdruck des Wasserdampfs zu steuern, und Wassertropfen
gelangen unvermeidlich in den resultierenden Film, was zum Problem
einer Verunreinigung führen
kann.
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Ein
Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 ist aus den Druckschriften MELLOCH, M. R.;
COOPER, J. A. Jr.: Fundamentals of SiC-Based Device Processing.
In: MRS Bulletin, März
1997, S.42.-47 und
WO
97/17730 A1 bekannt.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 zu schaffen, mit dem ein sauberer, dicker Oxidfilm
in kurzer Zeit hergestellt werden kann, und zwar insbesondere auf
einer Si-Fläche
eines Siliciumcarbidsubstrats.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei
einem Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Wasserdampf und Sauerstoff zum Aufwachsen eines
Siliciumdioxidfilms auf einer Oberfläche von SiC, das erhitzt wird,
eingeleitet, wobei der Partialdruck des Wasserdampfs, der repräsentiert
ist durch p(H2O)/[p(H2O)
+ p(O2)], auf einen Wert innerhalb des Bereichs
von 0,1 bis 0,9 gesteuert wird, wobei p(H2O)
und p(O2) den Dampfdruck von Wasserdampf
bzw. Sauerstoff repräsentieren.
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Obwohl
der Mechanismus des Einflusses des Partialdrucks des Wasserdampfs
auf die Dicke des Siliciumdioxidfilms nicht oder noch nicht bekannt ist,
nimmt die Oxidationsrate oder geschwindigkeit zu, wenn der Partialdruck
des Wasserdampfs auf einen Wert innerhalb des oben genannten Bereichs eingestellt
wird, und zwar verglichen mit dem Fall eines Partialdrucks von 1,0,
dem Fall also, daß die
Oxidationsatmosphäre
ausschließlich
aus Wasserdampf besteht. Auf diese Weise kann leicht ein SiO2-Film mit großer Dicke erhalten werden.
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Wenn
der Partialdruck des Wasserdampfs auf einen Wert innerhalb des Bereichs
von 0,1 bis 0,4 eingestellt wird, wird die Oxidationsgeschwindigkeit gegenüber dem
Fall des Partialdrucks von 1,0 so gar nahezu verdoppelt. Anders
ausgedrückt,
die Oxidationszeit, die zum Aufwachsen eines SiO2-Films
mit einer bestimmten Dicke erforderlich ist, kann auf die Hälfte reduziert
werden, verglichen mit der Oxidationszeit, die zur Erzielung derselben
Dicke erforderlich ist, wenn der Partialdruck 1,0 beträgt.
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Bei
einem Verfahren zur Herstellung eines thermischen Oxidfilms auf
einem Siliciumcarbidhalbleiter, bei dem Wasserstoff und Sauerstoff
zum Aufwachsen eines SiO2-Films auf einem
erhitzten SiC-Substrat durch pyrogene Oxidation umgeleitet werden,
wird das Verhältnis
der Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen von Sauerstoff auf einen Wert innerhalb
des Bereichs von 1:0,55 bis 1:9,5 eingestellt. In diesem Fall weist
die Oxidationsatmosphäre
in einem Ofen, in welchem die Oberfläche des Siliciumcarbids oxidiert
wird, einen Wasserdampf-Partialdruck mit einem Wert innerhalb des
Bereichs von 0,1 bis 0,95 auf.
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Wenn
das Verhältnis
der Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen von Sauerstoff auf einen Wert innerhalb
des Bereichs von 1:2 bis 1:9,5 eingestellt wird, ergibt sich der
Wert des Wasserdampf-Partialdrucks in der oxidierenden Atmosphäre in dem
Ofen zu einem Wert innerhalb des Bereichs von 0,1 bis 0,4.
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Bei
dem Verfahren gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung, bei dem Wasserstoff und Sauerstoff zum Aufwachsen
eines Siliciumdioxidfilms auf einem erhitzten SiC-Substrat durch
pyrogene Oxidation eingeleitet werden, wird anfänglich ein Film mit einem Verhältnis der
Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen zu Sauerstoff von etwa 1:4,5 erzeugt
und dann ein zusätzlicher
Oxidfilm bei einem Verhältnis
der Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen von Sauerstoff von etwa 1:0,55 erzeugt, wobei
der anfänglich
erzeugte Oxidfilm einen großen Anteil
der Gesamtdicke der Siliciumdioxidfilme oder teilfilme ausmacht.
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Der
Erfinder hat festgestellt, daß die
Grenzschichtzustandsdichte verringert werden kann, wenn die Wasserstoffströmungsrate
relativ zur Sauerstoffströmungsrate
erhöht
wird. In diesem Fall kann ein großer Teil eines Siliciumdioxidfilms,
der den größten Anteil
der endgültigen
Filmdicke ausmacht, mit hoher Oxidationsgeschwindigkeit innerhalb
einer relativ geringen Oxidationszeit ausgebildet werden, während der
restliche Teil des Siliciumdioxidfilms unter der Bedingung ausgebildet
werden kann, daß sich
eine niedrige Grenzschichtzustandsdichte ergibt, wodurch die Grenzschichtzustandsdichte
des resultierenden Siliciumdioxidfilms vorteilhafterweise gesenkt
werden kann.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 in
einer graphischen Darstellung den Zusammenhang zwischen der Dicke
eines auf einer Si-Fläche
von SiC gebildeten Oxidfilms und dem Wasserdampf-Partialdruck,
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2 eine
graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Oxidationszeit
und der Dicke des auf einer Si-Fläche von SiC gebildeten Oxidfilms,
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3 eine
graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Oxidationszeit
und der Dicke eines auf SiC bzw. Silicium ausgebildeten Oxidfilms,
und
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4 eine
graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Dicke eines
auf Silicium gebildeten Oxidfilms und dem Wasserdampfpartialdruck.
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Bei
dem nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung
wird die pyrogene Oxidation eingesetzt, bei der Wasserstoff- und
Sauerstoffgase eingeleitet und miteinander zur Reaktion gebracht
werden, um Wasser zu erzeugen und dadurch eine nasse Atmosphäre zu schaffen.
Da dieses Verfahren Gase als Speisequellen verwendet, erreicht man
eine sehr geringe Verunreinigung, und der Wasserdampf-Partialdruck
kann exakt gesteuert werden.
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, die die Ergebnisse von Experimenten
darstellen, wird das Verfahren zur Herstellung eines thermischen Oxidfilms
gemäß der vorliegenden
Erfindung nachfolgend im einzelnen erläutert.
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Vorbereitendes Experiment
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Bei
diesem Experiment wurde Silicium einer thermischen Oxidation in
einer Atmosphäre
ausgesetzt, die durch Änderung
der Strömungsraten
von Wasserstoff und Sauerstoff zur Änderung des Wasserdampf-Partialdrucks
in der Atmosphäre
gesteuert wurde. Beispielsweise kann die oxidierende Atmosphäre durch
Einstellen des Verhältnisses
der Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen von Sauerstoff auf 1:1,5, 1:1 und
1:0,7 gesteuert werden, so daß der
Wasserdampf-Partialdruck 0,5, 0,67 bzw. 0,83 wird.
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4 ist
eine graphische Darstellung, die die Abhängigkeit der Dicke des durch
thermische Oxidation von Silicium gebildeten Oxidfilms von dem Wasserdampf-Partialdruck
zeigt. Die thermische Oxidation wurde bei 1000°C für 160 Minuten durchgeführt. Auf
der Abszisse ist der Wasserdampf-Partialdruck in der oxidierenden
Atmosphäre
aufgetragen. Der Gesamtdruck dieser Atmosphäre beträgt 1 atm, und die Atmosphäre besteht
aus dem Wasserdampf und Sauerstoff. Aus 4 geht hervor,
daß die
Dicke des Oxidfilms proportional mit dem Wasserdampf-Partialdruck
ansteigt.
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Diese
experimentellen Ergebnisse zeigen an, daß die Dicke des Oxidfilms zunimmt,
wenn sich die Atmosphäre
von trockenem Sauerstoff zu nassem Sauerstoff ändert. Die maximale Oxidationsgeschwindigkeit
kann man erreichen, wenn der Wasserdampf-Partialdruck 1,0 beträgt, d.h.
wenn die thermische Oxidation in einer ausschließlich Wasserdampf enthaltenden
Atmosphäre
ausgeführt
wird.
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Experiment 1
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Man
hat angenommen, daß die
experimentellen Ergebnisse bei SiC ähnlich den obigen Ergebnissen
bezüglich
Silicium sein würden,
denen zufolge die Dicke des Oxidfilms zunimmt, wenn die Atmosphäre von trockenem
Sauerstoff zu nassem Sauerstoff geändert wird. Es gab jedoch keine
experimentellen Daten, die diese Annahme bestätigt haben. Um diese Annahme
zu verifizieren, führte
der Erfinder ein ähnliches
vorbereitendes Experiment unter Verwendung von SiC durch, bei dem
das Verhältnis
der Strömungsraten
von Wasserstoff und Sauerstoff geändert wurde, um den Wasserdampf-Partialdruck
zu ändern.
Es zeigte sich, daß sich
das SiC völlig
anders verhält
als das Silicium. Bei diesem Experiment wurde die Strömungsrate
von Wasserstoff auf acht Liter/Minute eingestellt, während die
Strömungsrate von
Sauerstoff verändert
wurde. Wo die Sauerstoffströmungsrate
jedoch sehr hoch war, wurde die Wasserstoffströmungsrate auf vier Liter/Minute
eingestellt.
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Als
Probe wurde ein p-leitendes SiC-Substrat vorbereitet, dessen Flächen- oder
Ebenenausrichtung die (0001)-Si-Fläche war und das mit Al bei einer
Störstellenkonzentration
von 1 × 1076 cm–3 dotiert war. Dieses
SiC-Substrat wurde einer thermischen Oxidation bei 1100°C während fünf Stunden ausgesetzt.
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1 zeigt
graphisch den Zusammenhang zwischen dem Wasserdampf-Partialdruck
und der Dicke des SiO2-Films. Auf der Abszisse
ist der Wasserdampf-Partialdruck, d.h. p(H2O)/[p(H2O) + p(O2)] aufgetragen.
Es wird angenommen, daß der
gesamte Wasserstoff mit Sauerstoff reagiert, dessen Strömungsrate
halb so groß wie
die des Wasserstoffs ist, um Wasserdampf zu erzeugen, während der übrige Sauerstoff
in gasförmigem
Zustand bleibt. Die Dicke des SiO2-Films
wurde mit einem Ellipsometer gemessen.
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Wie
sich aus 1 ergibt, zeigt die Dicke des
SiO2-Films eine Spitze bzw. ein Maximum
bei einem Wasserdampf-Partialdruck von etwa 0,2. Bei der pyrogenen
Oxidation, wo Wasserstoff und Sauerstoff eingeleitet werden, ist
es zu gefährlich,
den Wasserdampf-Partialdruck auf 1,0 einzustellen, d.h. eine ausschließlich aus
Wasserdampf bestehende Atmosphäre
zu erzeugen. Anhand der Ergebnisse gemäß 1 in der
Nähe des
Partialdrucks von 1,0 kann angenommen werden, daß die Filmdicke etwa 25 nm betragen
würde,
wenn der Wasserdampf-Partialdruck auf 1,0 eingestellt würde. Es
folgt, daß die
Dicke des unter der Voraussetzung eines Wasserdampf-Partialdrucks von
etwa 0,2 erzeugten Oxidfilms eineinhalbmal so groß wie die
Dicke des Oxidfilms ist, die sich bei dem in dem Experiment erreichten
maximalen Wasserdampf-Partialdruck von 0,95 ergab, und nahezu zweimal
so groß ist
wie diejenige, die sich in einer ausschließlich aus Wasserdampf bestehenden
Atmosphäre
ergeben würde. 1 zeigt, daß, wenn der
Wasserdampf-Partialdruck im Bereich von 0,1 bis 0,9 liegt, ein SiO2-Film, der unter dieser Voraussetzung ausgebildet
wird, eine Dicke aufweist, die um wenigstens 20% größer als
die eines SiO2-Films ist, welcher bei einem
Partialdruck von 0,95 gebildet wird. Liegt der Wasserdampf-Partialdruck
im Bereich von 0,1 bis 0,4, weist ein unter dieser Voraussetzung
ausgebildeter SiO2-Film sogar eine Dicke
auf, die um wenigstens 50% größer als diejenige
eines SiO2-Films ist, der bei einem Partialdruck
von 0,95 ausgebildet wird.
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Was
das oben beschriebene Phänomen
angeht, daß die
Dicke des SiO2-Films, der auf SiC wächst, mit
abnehmendem Wasserdampf-Partialdruck zunimmt, so sind der Mechanismus
und die physikalische Bedeutung noch nicht bekannt und weiter Gegenstand
der Forschung.
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Die
obigen experimentellen Ergebnisse haben noch eine andere Bedeutung.
Herkömmlicherweise
wurde ein SiO2-Film dadurch auf SiC hergestellt,
daß man
Sauerstoffblasen in siedendem reinem Wasser verursacht hat und nassen
Sauerstoff zur Ausführung
der thermischen Oxidation in einen elektrischen Ofen eingeführt hat.
Dieses herkömmliche
Verfahren benötigt
keine spezielle Ausrüstung und
ist daher in großem
Umfang als einfaches Oxidationsverfahren eingesetzt worden. Bei
diesem einfachen Verfahren ist es jedoch schwierig, den Wasserdampf-Partialdruck
zu steuern. Aufgrund der obigen experimentellen Ergebnisse ergeben
sich daraus Schwierigkeiten der genauen Steuerung der Dicke des
resultierenden SiO2-Films. Wenn nämlich der Wasserdampf-Partialdruck
verändert
wird, ändert sich
auch die Wachstumsgeschwindigkeit des SiO2-Films mit der Folge
von Schwankungen oder Variationen der Dicke des SiO2-Films.
Daraus ist verständlich,
daß die
Steuerung des Wasserdampf-Partialdrucks extrem wichtig zur Schaffung
eines SiO2-Films mit einer gleichförmigen Dicke
ist, die präzise
gesteuert wird.
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Experiment 2
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2 zeigt
graphisch den Zusammenhang zwischen der Oxidationszeit und der Dicke
des SiO2-Films mit
dem Wasserdampf-Partialdruck als Parameter. Bei diesem Experiment
erfolgte die Oxidation bei einer Temperatur von 1100°C. Auf der
Abszisse in 2 ist die Oxidationszeit aufgetragen, d.h.
die Zeitdauer, während
derer die Oxidation ausgeführt
wurde.
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Zur
Schaffung eines SiO2-Films mit einer Dicke
von 50 nm muß beispielsweise
die Oxidation für etwa
zehn Stunden in einer Atmosphäre
mit einem Wasserdampf-Partialdruck von 0,95 durchgeführt werden,
wobei das Verhältnis
der Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen von Sauerstoff auf 1:0,55 eingestellt
wird. Wenn das Verhältnis
der Strömungsrate
von Wasserstoff zu derjenigen von Sauerstoff auf 1:3,5 eingestellt
wird, so daß der
Wasserdampf-Partialdruck auf 0,25 gesenkt wird, wird zur Ausbildung
eines SiO2-Films gleicher Dicke nur die Hälfte der
oben genannten Oxidationszeit, nämlich etwa
fünf Stunden,
benötigt.
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Gemäß 2 zeigen
die für
beide Fälle
erhaltenen experimentellen Werte einen im wesentlichen linearen
Zusammenhang. Man kann daher annehmen, daß in einer anfänglichen
Oxidationsphase die Filmdicke rasch auf etwa 15 nm ansteigt. Diese anfängliche
Oxidationsphase scheint ähnlich
der einer trockenen Oxidation ausgeführt an einem Siliciumsubstrat.
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Experiment 3
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Der
Erfinder hat festgestellt, daß die
Grenzschichtzustandsdichte mit einer Zunahme des Verhältnisses
der Wasserstoffströmungsrate
zur Sauerstoffströmungsrate
abnimmt. Daher ist es im Hinblick auf die Grenzschichtzustandsdichte
ungünstig,
einen SiO2-Film unter der Bedingung eines
geringen Wasserdampf-Partialdrucks auszubilden. Beispielsweise ist
die Grenzschichtzustandsdichte eines SiO2-Films, der
bei einem Wasserdampf-Partialdruck von 0,2 ausgebildet wird, unmeßbar kleiner
als der eines SiO2-Films, der auf der C-Fläche des
SiC-Substrats ausgebildet wird, aber wenigstens zweimal so groß wie der
eines SiO2-Films, der bei einem Wasserdampf-Partialdruck
von 0,95 ausgebildet wird.
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Bei
diesem Experiment wurde nach Durchführung einer Oxidation während vier
Stunden bei einem Wasserdampf-Partialdruck von 0,2 zur Ausbildung
eines SiO2-Films das SiC-Substrat für eine zusätzliche
Stunde weiter oxidiert, wobei der Wasserdampf-Partialdruck auf 0,94
eingestellt wurde, um einen zusätzlichen
SiO2-Film zu bilden. Die Gesamtdicke der
resultierenden SiO2-Filme betrug 48 nm,
was sehr viel mehr als die Dicke von 30 nm ist, die sich bei einer
Oxidation für
die Dauer von fünf
Stunden bei einem Wasserdampf-Partialdruck von 0,95 ergibt. Die Grenzschichtzustandsdichte
des resultierenden SiO2-Films war äquivalent
derjenigen des SiO2-Films, der bei Einstellung
des Wasserdampf-Partialdrucks auf 0,95 gebildet wird.
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Auf
diese Weise wird nach Ausbildung eines SiO2-Films,
der einen großen
Anteil der endgültigen Dicke
aufweist, unter der Bedingung eines relativ niedrigen Wasserdampf-Partialdrucks
ein zusätzlicher
SiO2-Film mit der Restdicke unter einer
Bedingung eines relativ hohen Wasserdampf-Partialdrucks ausgebildet, so daß der resultierende
SiO2-Film mit einer niedrigen Grenzschichtzustandsdichte
in einer reduzierten Oxidationszeit ausgebildet werden kann.
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Während bei
den oben beschriebenen Experimenten das pyrogene Oxidationsverfahren
eingesetzt wird, bei dem der Wasserdampf-Partialdruck leicht eingestellt
werden kann, liegt die Erfindung in der Einstellung des Wasserdampf-Partialdrucks
in einer solchen Weise, daß eine
gewünschte
thermische Oxidation erreicht wird. Die Erfindung ist dabei nicht auf
die pyrogene Oxidation beschränkt,
solange der Wasserdampf-Partialdruck präzise gesteuert werden kann.
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Wie
oben beschrieben, wird bei dem Verfahren zur Ausbildung eines thermischen
Oxidfilms eines Siliciumcarbidhalbleiters gemäß der vorliegenden Erfindung
der Wasserdampf-Partialdruck in einer Mischung aus Wasserdampf und
Sauerstoffgas auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 0,1 bis
0,9 eingestellt, so daß der
resultierende SiO2-Film, der auf einer Si-Fläche des
SiC-Substrats ausgebildet wird, um 10%- bis maximal 50% dicker ist
als ein SiO2-Film, der mit einem bekannten
Verfahren unter einer Bedingung ausgebildet wird, von der angenommen
wurde, daß sie
die höchste
Oxidationsgeschwindigkeit bietet. Andererseits kann die zur Ausbildung
eines SiO2-Films mit einer bestimmten Dicke erforderliche
Oxidationszeit unter Gewährleistung
einer ausreichend niedrigen Grenzschichtzustandsdichte verringert
werden.
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SiO2-Filme sind wichtige Bestandteile, insbesondere
von MOS-Halbleiterbauelementen. Gemäß der vorliegenden Erfindung
können
SiO2-Filme mit niedriger Grenzschichtzustandsdichte
in kurzer Oxidationszeit hergestellt werden, was bei der Herstellung
von MOS-Halbleiterbauelemente mit SiC-Substraten besonders vorteilhaft
ist.