JP2002016013A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
炭化珪素半導体装置の製造方法Info
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- JP2002016013A JP2002016013A JP2000193030A JP2000193030A JP2002016013A JP 2002016013 A JP2002016013 A JP 2002016013A JP 2000193030 A JP2000193030 A JP 2000193030A JP 2000193030 A JP2000193030 A JP 2000193030A JP 2002016013 A JP2002016013 A JP 2002016013A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 電気的に活性化されてキャリア濃度が高い状
態の不純物拡散層を形成することができ、良好なオーミ
ックコンタクトを形成することができる炭化珪素半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 炭化珪素基板１の全面にスパッタリング
蒸着法や化学気相成長法を用いて炭素薄膜２及びタング
ステンシリサイド膜３を積層し、拡散領域のタングステ
ンシリサイド膜３を除去した後、炭素薄膜２上からアル
ミニウムイオン４を注入した後、誘導加熱法を用いた１
６００℃の高温アニールを行い、炭素薄膜２を酸素プラ
ズマによって除去するとともに、プラズマエッチングに
よってイオンビームミキシング層を除去する。
態の不純物拡散層を形成することができ、良好なオーミ
ックコンタクトを形成することができる炭化珪素半導体
装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 炭化珪素基板１の全面にスパッタリング
蒸着法や化学気相成長法を用いて炭素薄膜２及びタング
ステンシリサイド膜３を積層し、拡散領域のタングステ
ンシリサイド膜３を除去した後、炭素薄膜２上からアル
ミニウムイオン４を注入した後、誘導加熱法を用いた１
６００℃の高温アニールを行い、炭素薄膜２を酸素プラ
ズマによって除去するとともに、プラズマエッチングに
よってイオンビームミキシング層を除去する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭化珪素半導体装置
に関し、特に半導体基板表面で良好なコンタクトの取れ
る炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
に関し、特に半導体基板表面で良好なコンタクトの取れ
る炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、炭化珪素（以下、ＳｉＣと記す）
の半導体基板の表面に不純物拡散層を形成する製造方法
が知られている（例えば、Ｓ．Ｍ．ＳＺＥ著、ＶＬＳＩ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ出
版、Ｐ３４７等）。上記従来技術では、ＳｉＣの半導体
基板上の全面に二酸化珪素（以下、ＳｉＯ 2と記す）膜
を形成し、拡散層を形成する部分に選択的に不純物原子
をイオン注入した後、高温にてアニールを行うようにし
ている。このようにＳｉＣ基板上にＳｉＯ2膜を形成す
ることによって、化学的に活性な半導体基板の表面を保
護すると共に、イオン注入時のチャネリングを抑制し、
更にアニール時にイオン注入された不純物の外向拡散を
防止している。
の半導体基板の表面に不純物拡散層を形成する製造方法
が知られている（例えば、Ｓ．Ｍ．ＳＺＥ著、ＶＬＳＩ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＭｃＧＲＡＷ−ＨＩＬＬ出
版、Ｐ３４７等）。上記従来技術では、ＳｉＣの半導体
基板上の全面に二酸化珪素（以下、ＳｉＯ 2と記す）膜
を形成し、拡散層を形成する部分に選択的に不純物原子
をイオン注入した後、高温にてアニールを行うようにし
ている。このようにＳｉＣ基板上にＳｉＯ2膜を形成す
ることによって、化学的に活性な半導体基板の表面を保
護すると共に、イオン注入時のチャネリングを抑制し、
更にアニール時にイオン注入された不純物の外向拡散を
防止している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来周知のようにＳｉ
Ｃ基板は、不純物原子の拡散係数が非常に小さいため、
厚みのある拡散層を形成しようとする場合には、不純物
をイオン注入する際にイオン注入の投影飛程距離を変化
させながら複数回のイオン注入を行う必要がある。また
不純物拡散層は、例えばＭＯＳＦＥＴ等でソース領域や
ドレイン領域等の素子領域が一般的に形成されるので、
その素子領域に電気配線用金属が積層されるが、その拡
散層の表面と電気配線用金属との電気的接続を良好に実
現するため、すなわちオーミックコンタクトを実現する
ためには、そのコンタクト部の拡散層界面近傍は不純物
濃度を増加させると共に、電気的に活性化してキャリア
濃度を高めることが望ましい。
Ｃ基板は、不純物原子の拡散係数が非常に小さいため、
厚みのある拡散層を形成しようとする場合には、不純物
をイオン注入する際にイオン注入の投影飛程距離を変化
させながら複数回のイオン注入を行う必要がある。また
不純物拡散層は、例えばＭＯＳＦＥＴ等でソース領域や
ドレイン領域等の素子領域が一般的に形成されるので、
その素子領域に電気配線用金属が積層されるが、その拡
散層の表面と電気配線用金属との電気的接続を良好に実
現するため、すなわちオーミックコンタクトを実現する
ためには、そのコンタクト部の拡散層界面近傍は不純物
濃度を増加させると共に、電気的に活性化してキャリア
濃度を高めることが望ましい。
【０００４】しかしながら、従来のようにＳｉＣ基板上
にＳｉＯ2膜を形成した状態で、拡散層界面近傍へ不純
物が導入されるように投影飛程距離を調整してイオン注
入を行うと、イオン注入される不純物がＳｉＣ基板上に
形成されたＳｉＯ2膜と衝突、分解されＳｉ原子や、特
に酸素原子をＳｉＣ基板に注入してしまうノックオンと
呼ばれる現象が生じ、ＳｉＣ基板表面の結晶性が破壊さ
れてしまう。その後に行われるアニール等の熱処理時に
おいて、結晶性は多少は回復されるが、上記オーミック
コンタクトを実現するための電気的に活性化されてキャ
リア濃度が高い状態までは結晶性が回復されない。すな
わち、上記従来技術においては、ＳｉＣ基板表面に拡散
層が、オーミックコンタクトを実現するための電気的に
活性化されてキャリア濃度が高い状態を得られるもので
はなかった。本発明は上記課題を鑑みてなされたもの
で、ＳｉＣ基板表面に拡散層が、オーミックコンタクト
を実現するための電気的に活性化されてキャリア濃度が
高い状態を得られるＳｉＣ半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。
にＳｉＯ2膜を形成した状態で、拡散層界面近傍へ不純
物が導入されるように投影飛程距離を調整してイオン注
入を行うと、イオン注入される不純物がＳｉＣ基板上に
形成されたＳｉＯ2膜と衝突、分解されＳｉ原子や、特
に酸素原子をＳｉＣ基板に注入してしまうノックオンと
呼ばれる現象が生じ、ＳｉＣ基板表面の結晶性が破壊さ
れてしまう。その後に行われるアニール等の熱処理時に
おいて、結晶性は多少は回復されるが、上記オーミック
コンタクトを実現するための電気的に活性化されてキャ
リア濃度が高い状態までは結晶性が回復されない。すな
わち、上記従来技術においては、ＳｉＣ基板表面に拡散
層が、オーミックコンタクトを実現するための電気的に
活性化されてキャリア濃度が高い状態を得られるもので
はなかった。本発明は上記課題を鑑みてなされたもの
で、ＳｉＣ基板表面に拡散層が、オーミックコンタクト
を実現するための電気的に活性化されてキャリア濃度が
高い状態を得られるＳｉＣ半導体装置の製造方法を提供
することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法で
は、炭化珪素半導体基板上に炭素を含む薄膜を形成する
工程と、前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前
記炭化珪素半導体基板に達するまでイオン注入する工程
と、前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または
蒸発を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、
前記薄膜を除去する工程と、から構成した。また請求項
２では、請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法
において、前記薄膜は炭化ホウ素または炭化アルミニウ
ムであり、前記不純物はアルミニウムまたはホウ素の少
なくとも一方を用いるようにした。また請求項３では、
請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法におい
て、前記薄膜は窒化炭素であり、前記不純物はリン、窒
素、砒素またはアンモチンの少なくとも一つを用いるよ
うにした。
に、請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法で
は、炭化珪素半導体基板上に炭素を含む薄膜を形成する
工程と、前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前
記炭化珪素半導体基板に達するまでイオン注入する工程
と、前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または
蒸発を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、
前記薄膜を除去する工程と、から構成した。また請求項
２では、請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法
において、前記薄膜は炭化ホウ素または炭化アルミニウ
ムであり、前記不純物はアルミニウムまたはホウ素の少
なくとも一方を用いるようにした。また請求項３では、
請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製造方法におい
て、前記薄膜は窒化炭素であり、前記不純物はリン、窒
素、砒素またはアンモチンの少なくとも一つを用いるよ
うにした。
【０００６】また請求項４では、請求項１記載の炭化珪
素半導体装置の製造方法において、前記加熱する工程
は、雰囲気中に酸素を混合して、前記薄膜を消失させた
後、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表面ミキシ
ング層を酸化し、弗化水酸素を含む薬液を用いて前記表
面ミキシング層を除去するようにした。また請求項５で
は、炭化珪素半導体基板上に炭化アルミニウム薄膜を形
成する工程と、前記薄膜上から電気的活性を示す不純物
を、前記炭化珪素半導体基板に達するまでイオン注入す
る工程と、前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解
または蒸発を開始する温度よりも低い温度で加熱する工
程と、前記炭化珪素半導体基板を純水に浸して分解除去
する工程と、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表
面ミキシング層を酸化する工程と、弗化水酸素を含む薬
液を用いて前記表面ミキシング層を除去する工程と、前
記薄膜を除去する工程と、から構成した。
素半導体装置の製造方法において、前記加熱する工程
は、雰囲気中に酸素を混合して、前記薄膜を消失させた
後、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表面ミキシ
ング層を酸化し、弗化水酸素を含む薬液を用いて前記表
面ミキシング層を除去するようにした。また請求項５で
は、炭化珪素半導体基板上に炭化アルミニウム薄膜を形
成する工程と、前記薄膜上から電気的活性を示す不純物
を、前記炭化珪素半導体基板に達するまでイオン注入す
る工程と、前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解
または蒸発を開始する温度よりも低い温度で加熱する工
程と、前記炭化珪素半導体基板を純水に浸して分解除去
する工程と、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表
面ミキシング層を酸化する工程と、弗化水酸素を含む薬
液を用いて前記表面ミキシング層を除去する工程と、前
記薄膜を除去する工程と、から構成した。
【０００７】
【発明の効果】本発明においては、炭化珪素半導体基板
上に炭素を含む薄膜を形成し、薄膜上から電気的活性を
示す不純物を、炭化珪素半導体基板に達するまでイオン
注入し、炭化珪素半導体基板を、薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱し、薄膜を除去す
るようにしたので、結晶性を破壊することになる酸素原
子が珪素半導体基板に注入されることがなく、従って、
電気的に活性化されてキャリア濃度が高い状態の不純物
拡散層を形成することができるので、良好なオーミック
コンタクトを実現することができる。
上に炭素を含む薄膜を形成し、薄膜上から電気的活性を
示す不純物を、炭化珪素半導体基板に達するまでイオン
注入し、炭化珪素半導体基板を、薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱し、薄膜を除去す
るようにしたので、結晶性を破壊することになる酸素原
子が珪素半導体基板に注入されることがなく、従って、
電気的に活性化されてキャリア濃度が高い状態の不純物
拡散層を形成することができるので、良好なオーミック
コンタクトを実現することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
〜４を用いて説明する。本実施の形態の半導体装置の製
造方法を説明すると、図１に示すように、ＳｉＣ半導体
基板（以下、ＳｉＣ基板と記す）１の全面に、１００ｎ
ｍの厚みの炭素（グラファイト）薄膜２を、炭素ターゲ
ットを用いるスパッタリング蒸着法や、メタンやブタン
等のハイドロカーボン系のガスを還元する化学気相成長
（ＣＶＤ）法を用いて積層する。
〜４を用いて説明する。本実施の形態の半導体装置の製
造方法を説明すると、図１に示すように、ＳｉＣ半導体
基板（以下、ＳｉＣ基板と記す）１の全面に、１００ｎ
ｍの厚みの炭素（グラファイト）薄膜２を、炭素ターゲ
ットを用いるスパッタリング蒸着法や、メタンやブタン
等のハイドロカーボン系のガスを還元する化学気相成長
（ＣＶＤ）法を用いて積層する。
【０００９】次に炭素薄膜２上に８００ｎｍの厚みのタ
ングステンシリサイド膜をＣＶＤ法によって全面に積層
し、引き続きフォトリソグラフィー及びエッチングによ
って拡散層を形成する部分のタングステンシリサイド膜
を除去し、図２に示すようなマスク３を形成する。Ｓｉ
Ｃにおいては、イオン注入後の結晶性の回復のためにＳ
ｉＣの基板温度を５００℃以上の高温に昇温したままイ
オン注入を行うので、シリコン基板で一般的に多く用い
られているフォトレジストではなく、この高温に耐えら
れるタングステンシリサイド膜等を用いる必要がある。
ングステンシリサイド膜をＣＶＤ法によって全面に積層
し、引き続きフォトリソグラフィー及びエッチングによ
って拡散層を形成する部分のタングステンシリサイド膜
を除去し、図２に示すようなマスク３を形成する。Ｓｉ
Ｃにおいては、イオン注入後の結晶性の回復のためにＳ
ｉＣの基板温度を５００℃以上の高温に昇温したままイ
オン注入を行うので、シリコン基板で一般的に多く用い
られているフォトレジストではなく、この高温に耐えら
れるタングステンシリサイド膜等を用いる必要がある。
【００１０】次にアルミニウムイオン４を２００ＫｅＶ
でイオン注入を行う（図２）。このイオン注入により、
マスク３が形成されていない（拡散層の形成）領域で
は、イオン注入されたアルミニウムイオン４と炭素薄膜
２とが衝突することにより、炭素原子Ｃとアルミニウム
イオンＡｌとが、ＳｉＣ基板１表面に生成される。この
各原子およびイオンの深さ方向での存在を求めたプロフ
ァイルを図３に示す。
でイオン注入を行う（図２）。このイオン注入により、
マスク３が形成されていない（拡散層の形成）領域で
は、イオン注入されたアルミニウムイオン４と炭素薄膜
２とが衝突することにより、炭素原子Ｃとアルミニウム
イオンＡｌとが、ＳｉＣ基板１表面に生成される。この
各原子およびイオンの深さ方向での存在を求めたプロフ
ァイルを図３に示す。
【００１１】図３における深さ方向の数値は、０ｎｍ〜
１００ｎｍまでの範囲が炭素薄膜２を示し、１００ｎｍ
〜５００ｎｍまでの範囲がＳｉＣ基板１を示している。
すなわち、炭素薄膜２とＳｉＣ基板１の接触面が１００
ｎｍの深さとなっている。図３において実線はイオン注
入されたアルミニウムイオンＡｌの深さと濃度の関係を
示し、破線は炭素原子Ｃの深さと濃度の関係を示す。ア
ルミニウムイオンＡｌは１００ｎｍ〜３５０ｎｍの深さ
に渡って分布している（領域ａ）。炭素原子Ｃは２５０
ｎｍまでに渡って１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度
で分布している（領域ｂ）。本実施の形態では、従来技
術のようにＳｉＯ2膜を用いているものではないので、
当然ながらＳｉＣ基板１の表面に酸素がノックオンされ
ない。従って、この酸素に起因する結晶性の破壊が生じ
ない。１００〜１１０ｎｍまでのＳｉＣ基板１の極表面
層ｘにおける炭素原子Ｃの濃度は、１×１０22ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3と超高濃度となり、イオンビームミキシング
と呼ばれる作用により界面付近に存在する材料が均一に
混合された領域であり、ＳｉＣ半導体材料としては使用
できない領域であるので、後の工程で除去する。
１００ｎｍまでの範囲が炭素薄膜２を示し、１００ｎｍ
〜５００ｎｍまでの範囲がＳｉＣ基板１を示している。
すなわち、炭素薄膜２とＳｉＣ基板１の接触面が１００
ｎｍの深さとなっている。図３において実線はイオン注
入されたアルミニウムイオンＡｌの深さと濃度の関係を
示し、破線は炭素原子Ｃの深さと濃度の関係を示す。ア
ルミニウムイオンＡｌは１００ｎｍ〜３５０ｎｍの深さ
に渡って分布している（領域ａ）。炭素原子Ｃは２５０
ｎｍまでに渡って１×１０18ａｔｏｍｓ／ｃｍ3の濃度
で分布している（領域ｂ）。本実施の形態では、従来技
術のようにＳｉＯ2膜を用いているものではないので、
当然ながらＳｉＣ基板１の表面に酸素がノックオンされ
ない。従って、この酸素に起因する結晶性の破壊が生じ
ない。１００〜１１０ｎｍまでのＳｉＣ基板１の極表面
層ｘにおける炭素原子Ｃの濃度は、１×１０22ａｔｏｍ
ｓ／ｃｍ3と超高濃度となり、イオンビームミキシング
と呼ばれる作用により界面付近に存在する材料が均一に
混合された領域であり、ＳｉＣ半導体材料としては使用
できない領域であるので、後の工程で除去する。
【００１２】次に、イオン注入を行った後、マスク３を
除去し、誘導加熱法を用いた１６００℃の高温アニール
を行う。このとき、炭素原子Ｃが生成された領域も含
め、ＳｉＣ基板１のイオン注入領域は、単結晶構造が破
壊されているが、アニールによってＳｉＣ半導体基板１
の奥側の非破壊領域界面より結晶が次第に回復しながら
不純物が活性化され、上記イオンビームミキシング層ｘ
との境界まで到達して回復が止まる。不純物の活性化に
おいては炭素原子Ｃが注入された領域ｂではキャリア発
生量が１０倍程度に改善され、少ない注入量で高いキャ
リア濃度が得られる。
除去し、誘導加熱法を用いた１６００℃の高温アニール
を行う。このとき、炭素原子Ｃが生成された領域も含
め、ＳｉＣ基板１のイオン注入領域は、単結晶構造が破
壊されているが、アニールによってＳｉＣ半導体基板１
の奥側の非破壊領域界面より結晶が次第に回復しながら
不純物が活性化され、上記イオンビームミキシング層ｘ
との境界まで到達して回復が止まる。不純物の活性化に
おいては炭素原子Ｃが注入された領域ｂではキャリア発
生量が１０倍程度に改善され、少ない注入量で高いキャ
リア濃度が得られる。
【００１３】次にＳｉＣ基板１を酸素プラズマによって
炭素薄膜２を除去する。次いで、イオンビームミキシン
グ層（領域ｘ）を、ＣＦ4と酸素の混合ガスや、塩素ガ
スと酸素ガスの混合ガスや、その他のエッチング性を示
すガスを用いて、プラズマエッチングにて除去する。ま
たは、１２００℃程度以下の温度でイオンビームミキシ
ング層ｘを酸化した後に、弗化水酸素を含む薬液にて除
去する。
炭素薄膜２を除去する。次いで、イオンビームミキシン
グ層（領域ｘ）を、ＣＦ4と酸素の混合ガスや、塩素ガ
スと酸素ガスの混合ガスや、その他のエッチング性を示
すガスを用いて、プラズマエッチングにて除去する。ま
たは、１２００℃程度以下の温度でイオンビームミキシ
ング層ｘを酸化した後に、弗化水酸素を含む薬液にて除
去する。
【００１４】このように、本実施の形態においては、Ｓ
ｉＣ基板１に炭素薄膜２を積層し、その上にマスク３を
形成し、アルミニウムイオン４を注入するようにしたの
で、従来結晶性を破壊することになる酸素原子が、Ｓｉ
Ｃ基板１に注入されることがなく、従って、電気的に活
性化されてキャリア濃度が高い状態の不純物拡散層を形
成することができるので、良好なオーミックコンタクト
を実現することができる。また従来ＳｉＣ基板１表面に
ＳｉＯ2膜を用いる場合には、アニールによりＳｉＯ2膜
が蒸発したり界面でＳｉＣ基板１と再反応してＳｉＣ基
板１表面を荒らしてしまうが、本実施の形態において
は、炭素薄膜２を用いたことにより、高温アニールに耐
えてＳｉＣ基板１の表面を保護するため、ＳｉＣ基板１
の表面荒れも生じない。
ｉＣ基板１に炭素薄膜２を積層し、その上にマスク３を
形成し、アルミニウムイオン４を注入するようにしたの
で、従来結晶性を破壊することになる酸素原子が、Ｓｉ
Ｃ基板１に注入されることがなく、従って、電気的に活
性化されてキャリア濃度が高い状態の不純物拡散層を形
成することができるので、良好なオーミックコンタクト
を実現することができる。また従来ＳｉＣ基板１表面に
ＳｉＯ2膜を用いる場合には、アニールによりＳｉＯ2膜
が蒸発したり界面でＳｉＣ基板１と再反応してＳｉＣ基
板１表面を荒らしてしまうが、本実施の形態において
は、炭素薄膜２を用いたことにより、高温アニールに耐
えてＳｉＣ基板１の表面を保護するため、ＳｉＣ基板１
の表面荒れも生じない。
【００１５】また上記のアニールにおいて、酸素を混入
した雰囲気として、炭素と酸素の反応による炭素薄膜２
の消失量と、ＳｉＣ基板１表面のイオンビームミキシン
グ層ｘの酸化量との合計をアニール時間と整合させるこ
とにより、ＳｉＣ基板１のアニール後の表面は図４に示
すように薄いＳｉＯ2膜５を形成することができ、この
ＳｉＯ2膜５は弗化水酸素系のエッチング液で容易に除
去することができるので、イオン注入および活性化の工
程は更に簡単にすることができる。
した雰囲気として、炭素と酸素の反応による炭素薄膜２
の消失量と、ＳｉＣ基板１表面のイオンビームミキシン
グ層ｘの酸化量との合計をアニール時間と整合させるこ
とにより、ＳｉＣ基板１のアニール後の表面は図４に示
すように薄いＳｉＯ2膜５を形成することができ、この
ＳｉＯ2膜５は弗化水酸素系のエッチング液で容易に除
去することができるので、イオン注入および活性化の工
程は更に簡単にすることができる。
【００１６】また、ＳｉＣ基板１では欠陥を低減するた
めにＳｉＣ基板１上にＳｉＣエピタキシャル層６を形成
した基板を使用することがある。このエピタキシャル層
６の形成は非常にコストが高いが、本実施の形態によれ
ば、ＳｉＣ基板１表面で除去するイオンビームミキシン
グ層ｘは１０ｎｍと非常に薄いので、この高価なエピタ
キシャル層６をほとんど無駄にすることがない。
めにＳｉＣ基板１上にＳｉＣエピタキシャル層６を形成
した基板を使用することがある。このエピタキシャル層
６の形成は非常にコストが高いが、本実施の形態によれ
ば、ＳｉＣ基板１表面で除去するイオンビームミキシン
グ層ｘは１０ｎｍと非常に薄いので、この高価なエピタ
キシャル層６をほとんど無駄にすることがない。
【００１７】またイオン注入はイオン化した元素を電界
加速させてターゲット試料に衝突させるときに受け渡さ
れる電荷をカウントすることによるイオン数を定量化し
ているが、ターゲット試料表面が絶縁膜である場合には
電荷がターゲット試料表面にチャージアップしてしま
い、このチャージアップが高電圧になる場合には入射す
るイオンの定量がずれてしまったり、イオン軌道が曲げ
られて注入エネルギーがシフトしてしまったり、注入さ
れるイオンが基板面内で不均一になってしまう。従っ
て、タ一ゲット試料表面に注入量に整合させた量の電子
を浴びせるエレクトロシャワーと呼ばれる手法が適用さ
れるが、これはイオン注入量に適合させた照射量の適合
が必要となってしまう。これに対して本実施の形態で
は、炭素薄膜２は導電性であってそもそもチャージアッ
プ自体が生じないので、ターゲット試料表面の注入異常
の問題を有していない。
加速させてターゲット試料に衝突させるときに受け渡さ
れる電荷をカウントすることによるイオン数を定量化し
ているが、ターゲット試料表面が絶縁膜である場合には
電荷がターゲット試料表面にチャージアップしてしま
い、このチャージアップが高電圧になる場合には入射す
るイオンの定量がずれてしまったり、イオン軌道が曲げ
られて注入エネルギーがシフトしてしまったり、注入さ
れるイオンが基板面内で不均一になってしまう。従っ
て、タ一ゲット試料表面に注入量に整合させた量の電子
を浴びせるエレクトロシャワーと呼ばれる手法が適用さ
れるが、これはイオン注入量に適合させた照射量の適合
が必要となってしまう。これに対して本実施の形態で
は、炭素薄膜２は導電性であってそもそもチャージアッ
プ自体が生じないので、ターゲット試料表面の注入異常
の問題を有していない。
【００１８】また上記の実施の形態では、炭素薄膜２と
してグラファイト膜を用いたが、薄膜２として炭素を用
いる場合には、注入するイオンとしてホウ素、アルミニ
ウム、リン、砒素等の不純物を用いても、同様の効果を
有する。また炭素薄膜２の厚みを厚くすると、イオン注
入原子のプロファイルがなだらかになりＳｉＣ基板１特
有のボックスインプラと呼ばれる多段階にエネルギーを
変化させて、イオン注入を行う工程の段階数を減少させ
ることかでき、またノックオン原子量を確保可能であ
る。
してグラファイト膜を用いたが、薄膜２として炭素を用
いる場合には、注入するイオンとしてホウ素、アルミニ
ウム、リン、砒素等の不純物を用いても、同様の効果を
有する。また炭素薄膜２の厚みを厚くすると、イオン注
入原子のプロファイルがなだらかになりＳｉＣ基板１特
有のボックスインプラと呼ばれる多段階にエネルギーを
変化させて、イオン注入を行う工程の段階数を減少させ
ることかでき、またノックオン原子量を確保可能であ
る。
【００１９】また本実施の形態では、ＳｉＣ基板１の表
面に炭素薄膜２を積層したが、図５や図６に示すように
アルミニウムカーバイトＡｌ4Ｃ3（ｍｐ２２００℃）や
ボロンカーバイトＢ4Ｃ（ｍｐ２３５０℃）等の炭素化
合物７を用いれば、上記実施の形態と同様の効果を有す
ると共に、高温のアニールにおいては表面の炭素化合物
７の溶解温度は約２２００℃、真空中での昇華開始温度
は１８００℃であるから１７００℃まで十分に保護膜と
して機能するので、ＳｉＣ表面のあれの発生を防止でき
る。またアルミニウムカーバイトは、その後のアニール
を施した後に水で澄透するだけで水酸化アルミニウムと
メタンとに分解されて、アルミニウムカーバイトを除去
することができ工程を少なく出来る。また注入するイオ
ンとしてリン、砒素を用いる場合には図７に示すように
ＳｉＣ基板１の表面に窒化炭素８を積層しても同様の効
果が得られる。
面に炭素薄膜２を積層したが、図５や図６に示すように
アルミニウムカーバイトＡｌ4Ｃ3（ｍｐ２２００℃）や
ボロンカーバイトＢ4Ｃ（ｍｐ２３５０℃）等の炭素化
合物７を用いれば、上記実施の形態と同様の効果を有す
ると共に、高温のアニールにおいては表面の炭素化合物
７の溶解温度は約２２００℃、真空中での昇華開始温度
は１８００℃であるから１７００℃まで十分に保護膜と
して機能するので、ＳｉＣ表面のあれの発生を防止でき
る。またアルミニウムカーバイトは、その後のアニール
を施した後に水で澄透するだけで水酸化アルミニウムと
メタンとに分解されて、アルミニウムカーバイトを除去
することができ工程を少なく出来る。また注入するイオ
ンとしてリン、砒素を用いる場合には図７に示すように
ＳｉＣ基板１の表面に窒化炭素８を積層しても同様の効
果が得られる。
【図１】実施の形態の炭化珪素基板上に炭素薄膜を積層
する工程を示す図である。
する工程を示す図である。
【図２】アルミニウムイオンを注入する工程を示す図で
ある。
ある。
【図３】アルミニウムイオン及び炭素原子の深さと濃度
の関係を示すプロファイルである。
の関係を示すプロファイルである。
【図４】炭化珪素基板のアニール後の表面を示す図であ
る。
る。
【図５】炭化珪素基板上に炭素化合物を積層する工程を
示す図である。
示す図である。
【図６】アルミニウムイオン及び炭素化合物の深さと濃
度の関係を示すプロファイルである。
度の関係を示すプロファイルである。
【図７】炭化珪素基板上に窒化炭素を積層する工程を示
す図である。
す図である。
１ ＳｉＣ半導体基板 ２ 炭素薄膜 ３ マスク ４ アルミニウムイオン ５ ＳｉＯ2膜 ６ ＳｉＣエピタキシャル層 ７ 炭素化合物 ８ 窒化炭素
Claims (5)
- 【請求項１】 炭化珪素半導体基板上に炭素を含む薄膜
を形成する工程と、 前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前記炭化珪
素半導体基板に達するまでイオン注入する工程と、 前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、 前記薄膜を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方
法。 - 【請求項２】 請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製
造方法において、 前記薄膜は炭化ホウ素または炭化アルミニウムであり、 前記不純物はアルミニウムまたはホウ素の少なくとも一
方を用いることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造
方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製
造方法において、 前記薄膜は窒化炭素であり、 前記不純物はリン、窒素、砒素またはアンモチンの少な
くとも一つを用いることを特徴とする炭化珪素半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の炭化珪素半導体装置の製
造方法において、 前記加熱する工程は、雰囲気中に酸素を混合して、前記
薄膜を消失させた後、珪素及び二酸化珪素が蒸発しない
温度で表面ミキシング層を酸化し、弗化水酸素を含む薬
液を用いて前記表面ミキシング層を除去する工程からな
ることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 炭化珪素半導体基板上に炭化アルミニウ
ム薄膜を形成する工程と、 前記薄膜上から電気的活性を示す不純物を、前記炭化珪
素半導体基板に達するまでイオン注入する工程と、 前記炭化珪素半導体基板を、前記薄膜が分解または蒸発
を開始する温度よりも低い温度で加熱する工程と、 前記炭化珪素半導体基板を純水に浸して分解除去する工
程と、 珪素及び二酸化珪素が蒸発しない温度で表面ミキシング
層を酸化する工程と、 弗化水酸素を含む薬液を用いて前記表面ミキシング層を
除去する工程と、 前記薄膜を除去する工程と、 を備えたことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193030A JP2002016013A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000193030A JP2002016013A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002016013A true JP2002016013A (ja) | 2002-01-18 |
Family
ID=18692090
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000193030A Pending JP2002016013A (ja) | 2000-06-27 | 2000-06-27 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002016013A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002246397A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 |
| JP2002314071A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-25 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2005517296A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-09 | クリー インコーポレイテッド | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス |
| KR100508661B1 (ko) * | 2002-06-25 | 2005-08-17 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
| WO2005076327A1 (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 炭化珪素半導体素子及びその製造方法 |
| GB2424312A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-20 | Denso Corp | Silicon carbide ohmic contacts |
| JP2009290160A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2011146662A (ja) * | 2009-04-15 | 2011-07-28 | Mes Afty Corp | ＳｉＣ半導体素子の製造方法 |
| JP2011210935A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | ショットキーバリアダイオード |
| US8163637B2 (en) | 2009-12-22 | 2012-04-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Forming impurity regions in silicon carbide devices |
| WO2013118879A1 (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-15 | 日産化学工業株式会社 | 膜形成組成物及びイオン注入方法 |
| JP2014096465A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Fuji Electric Co Ltd | 炭化珪素ｍｏｓ型半導体装置の製造方法 |
| JP2018147984A (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
-
2000
- 2000-06-27 JP JP2000193030A patent/JP2002016013A/ja active Pending
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002246397A (ja) * | 2001-02-16 | 2002-08-30 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置及びその製造方法 |
| JP2002314071A (ja) * | 2001-04-18 | 2002-10-25 | Denso Corp | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP2005517296A (ja) * | 2002-02-08 | 2005-06-09 | クリー インコーポレイテッド | 改良エピタキシャル堆積のために炭化珪素基板を処理する方法、及びその方法によって得られる構造とデバイス |
| KR100508661B1 (ko) * | 2002-06-25 | 2005-08-17 | 동부아남반도체 주식회사 | 반도체 소자의 제조 방법 |
| WO2005076327A1 (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 炭化珪素半導体素子及びその製造方法 |
| US7462540B2 (en) | 2004-02-06 | 2008-12-09 | Panasonic Corporation | Silicon carbide semiconductor device and process for producing the same |
| GB2424312A (en) * | 2005-03-14 | 2006-09-20 | Denso Corp | Silicon carbide ohmic contacts |
| US7141498B2 (en) | 2005-03-14 | 2006-11-28 | Denso Corporation | Method of forming an ohmic contact in wide band semiconductor |
| GB2424312B (en) * | 2005-03-14 | 2010-03-03 | Denso Corp | Method of forming an ohmic contact in wide band semiconductor |
| JP2009290160A (ja) * | 2008-06-02 | 2009-12-10 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP2011146662A (ja) * | 2009-04-15 | 2011-07-28 | Mes Afty Corp | ＳｉＣ半導体素子の製造方法 |
| US8163637B2 (en) | 2009-12-22 | 2012-04-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Forming impurity regions in silicon carbide devices |
| JP2011210935A (ja) * | 2010-03-30 | 2011-10-20 | Shindengen Electric Mfg Co Ltd | ショットキーバリアダイオード |
| WO2013118879A1 (ja) * | 2012-02-09 | 2013-08-15 | 日産化学工業株式会社 | 膜形成組成物及びイオン注入方法 |
| KR20140133834A (ko) * | 2012-02-09 | 2014-11-20 | 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 | 막형성 조성물 및 이온주입방법 |
| JPWO2013118879A1 (ja) * | 2012-02-09 | 2015-05-11 | 日産化学工業株式会社 | 膜形成組成物及びイオン注入方法 |
| US9214345B2 (en) | 2012-02-09 | 2015-12-15 | Nissan Chemical Industries, Ltd. | Film-forming composition and ion implantation method |
| JP2016146486A (ja) * | 2012-02-09 | 2016-08-12 | 日産化学工業株式会社 | イオン注入方法 |
| KR101880201B1 (ko) * | 2012-02-09 | 2018-07-20 | 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 | 막형성 조성물 및 이온주입방법 |
| KR101926739B1 (ko) | 2012-02-09 | 2018-12-07 | 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 | 막형성 조성물 및 이온주입방법 |
| JP2014096465A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Fuji Electric Co Ltd | 炭化珪素ｍｏｓ型半導体装置の製造方法 |
| JP2018147984A (ja) * | 2017-03-03 | 2018-09-20 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び製造装置 |
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