JP2003133308A - Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film - Google Patents

Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film

Info

Publication number
JP2003133308A
JP2003133308A JP2001324997A JP2001324997A JP2003133308A JP 2003133308 A JP2003133308 A JP 2003133308A JP 2001324997 A JP2001324997 A JP 2001324997A JP 2001324997 A JP2001324997 A JP 2001324997A JP 2003133308 A JP2003133308 A JP 2003133308A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide film
silicon carbide
carbide substrate
forming
light
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.)
Pending
Application number
JP2001324997A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Kato
正史 加藤
Masaya Ichimura
正也 市村
Eisuke Arai
英輔 荒井
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.)
Nagoya Industrial Science Research Institute
Original Assignee
Nagoya Industrial Science Research Institute
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 Nagoya Industrial Science Research Institute filed Critical Nagoya Industrial Science Research Institute
Priority to JP2001324997A priority Critical patent/JP2003133308A/en
Publication of JP2003133308A publication Critical patent/JP2003133308A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/0445Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising crystalline silicon carbide
    • H01L21/048Making electrodes
    • H01L21/049Conductor-insulator-semiconductor electrodes, e.g. MIS contacts

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for manufacturing a silicon-carbide oxide film, with which a silicon-carbide oxide film can be formed efficiently by subjecting a silicon carbide substrate to anodic-oxidation. SOLUTION: The anodic-oxidation is performed on the silicon carbide substrate, by irradiating the substrate with light in a wavelength region having larger energy than the band gap of silicon carbide. Consequently, a thick oxide film can be formed in a short time. In addition, since the anodic-oxidation can be performed at a room temperature unlike the case of thermal oxidation, the oxide film can be formed easily and, at the same time, the quality of the inner part of the silicon carbide substrate not forming the oxide film can be maintained. Moreover, when the method of forming silicon-carbide oxide film is applied to sacrificial oxidation, the formation of an element isolation film, and the formation of a gate oxide film in a semiconductor element manufacturing process, a high-quality semiconductor element can be manufactured efficiently.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体材料である
炭化ケイ素の陽極酸化法による酸化膜製造方法、酸化膜
製造装置、および酸化膜を用いた半導体素子の製造方法
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an oxide film of silicon carbide, which is a semiconductor material, by an anodic oxidation method, an oxide film manufacturing apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor element using an oxide film.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化ケイ素は、電力用、耐環境用デバイ
ス等への利用が期待される半導体材料の一つである。こ
の炭化ケイ素を用いて半導体装置を製造するための一工
程として、炭化ケイ素上に酸化膜を形成させる工程があ
る。
2. Description of the Related Art Silicon carbide is one of the semiconductor materials expected to be used for electric power and environment resistant devices. As one step for manufacturing a semiconductor device using this silicon carbide, there is a step of forming an oxide film on silicon carbide.

【0003】この酸化膜を形成させる方法としては、熱
酸化法、共沸状態の過塩素酸を用いた方法、陽極酸化法
がある。熱酸化法は、高温の炉の中を酸性雰囲気にし、
この炉の中に炭化ケイ素基板を投入することにより、基
板の表面に酸化膜を形成させるものであり、現在最も一
般的に利用されている。また、共沸状態の過塩素酸を用
いた方法は、例えば H. Kobayashi, T. Sakurai, M. Ni
shiyama and Y. Nishioka: Applied Physics Letters,
78 (2001) p. 2336 に開示されているように、203℃
の過塩素酸に炭化ケイ素基板を晒すことにより酸化膜を
形成させるものである。また、陽極酸化法は、例えば
J. S. Shor, X. G. Zhang and R. M. Osgood: Journal
of Electrochemical Society, 139 (1992) p. 1213 に
開示されているように、電解液として希硫酸を用いて、
この電解液中に陽極である炭化ケイ素基板と陰極とを設
置し、基板表面にレーザー光を照射しつつ両極間に電圧
を印加することにより、炭化ケイ素基板の表面に酸化膜
を形成させるものである。
As a method for forming this oxide film, there are a thermal oxidation method, a method using azeotropic perchloric acid, and an anodic oxidation method. The thermal oxidation method creates an acidic atmosphere in the high temperature furnace,
A silicon carbide substrate is put into this furnace to form an oxide film on the surface of the substrate, which is currently most commonly used. Further, the method using azeotropic perchloric acid, for example, H. Kobayashi, T. Sakurai, M. Ni
shiyama and Y. Nishioka: Applied Physics Letters,
78 (2001) p. 2336, 203 ° C.
The oxide film is formed by exposing the silicon carbide substrate to the perchloric acid. Further, the anodic oxidation method is, for example,
JS Shor, XG Zhang and RM Osgood: Journal
As disclosed in Electrochemical Society, 139 (1992) p. 1213, using dilute sulfuric acid as an electrolyte,
A silicon carbide substrate, which is an anode, and a cathode are installed in this electrolytic solution, and a voltage is applied between both electrodes while irradiating the substrate surface with a laser beam to form an oxide film on the surface of the silicon carbide substrate. is there.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、熱酸化法で
は、1000℃、1時間の処理で厚さがわずか10nm
の酸化膜しか形成できず、酸化膜の形成速度が非常に遅
いという問題があった。また、炭化ケイ素基板を長時
間、高温の状態に暴露しなければならないため、熱によ
る影響が、酸化膜の形成に直接関与しない内層部分にま
で及ぶおそれがあった。また、過塩素酸を用いた方法
は、20時間の処理で厚さがわずか80nmの酸化膜し
か形成できず、未だ実用に耐えるものではなかった。
However, in the thermal oxidation method, the thickness is only 10 nm after the treatment at 1000 ° C. for 1 hour.
However, there is a problem in that only the oxide film of 1) can be formed, and the formation speed of the oxide film is very slow. Further, since the silicon carbide substrate has to be exposed to a high temperature state for a long time, there is a possibility that the influence of heat may reach the inner layer portion that is not directly involved in the formation of the oxide film. In addition, the method using perchloric acid could form only an oxide film having a thickness of only 80 nm in 20 hours of treatment, and was not practical yet.

【0005】一方、陽極酸化法においては、酸化反応を
促進するためにレーザ光の照射が試みられている。しか
し、レーザ光は指向性が高く、一度に照射可能な面積が
非常に狭いため、酸化膜の形成速度の向上に限界があっ
た。このため、局所的に厚さ20nmの酸化膜を形成さ
せたという報告がなされているのみであり、酸化膜の形
成速度を飛躍的に増大させることは困難であると考えら
れた。
On the other hand, in the anodic oxidation method, irradiation of laser light has been attempted in order to accelerate the oxidation reaction. However, since the laser beam has high directivity and the area that can be irradiated at one time is very small, there is a limit to the improvement of the oxide film formation rate. Therefore, only a report that an oxide film having a thickness of 20 nm is locally formed has been made, and it has been considered that it is difficult to dramatically increase the oxide film formation rate.

【0006】本発明は、上記した事情に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、効率的に陽極酸化が可能な酸
化膜製造方法および装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide an oxide film manufacturing method and apparatus capable of efficiently performing anodization.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、効率的に
陽極酸化が可能な酸化膜製造方法および装置を開発すべ
く鋭意研究してきたところ、以下の知見を見出した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have made extensive studies to develop an oxide film manufacturing method and apparatus capable of efficiently performing anodization, and have found the following findings.

【0008】陽極酸化法により酸化膜が形成されるメカ
ニズムは、以下のようであると考えられる。電解液中の
水は、電離して水素イオンと水酸化物イオンとなって存
在している。この電解液中に、陽極である炭化ケイ素基
板と陰極とを設置し、両極間に電圧を印加することによ
り、陰極電極には水素イオンが、炭化ケイ素基板には水
酸化物イオンが引きつけられることになる。この水酸化
物イオンは炭化ケイ素基板の表面に存在する正孔と反応
し、酸素原子と水素原子に分解する。そして、酸素原子
は炭化ケイ素中の珪素原子または炭素原子と反応し、酸
化ケイ素の膜を生成すると同時に二酸化炭素ガスを発生
する。残った水素原子は二つの原子でペアになり水素ガ
スとなる。
The mechanism of forming an oxide film by the anodic oxidation method is considered to be as follows. Water in the electrolytic solution is ionized and exists as hydrogen ions and hydroxide ions. By placing a silicon carbide substrate as an anode and a cathode in this electrolytic solution and applying a voltage between both electrodes, hydrogen ions are attracted to the cathode electrode and hydroxide ions are attracted to the silicon carbide substrate. become. The hydroxide ions react with holes existing on the surface of the silicon carbide substrate and decompose into oxygen atoms and hydrogen atoms. Then, the oxygen atoms react with silicon atoms or carbon atoms in silicon carbide to form a silicon oxide film and at the same time generate carbon dioxide gas. The remaining hydrogen atoms are paired with two atoms and become hydrogen gas.

【0009】このように、酸化反応においては、炭化ケ
イ素基板からの水酸化物イオンへの正孔の供給が不可欠
である。本発明者らは、炭化ケイ素のバンドギャップ以
上のエネルギーを有する光を、炭化ケイ素の表面に照射
しつつ陽極酸化を行うことによって、炭化ケイ素の表面
に継続的に正孔を生成させ、酸化反応を促進できること
を見出した。本発明は、かかる新規な知見に基づいてな
されたものである。
As described above, in the oxidation reaction, it is essential to supply holes from the silicon carbide substrate to the hydroxide ions. The present inventors continuously generate holes on the surface of silicon carbide by anodic oxidation while irradiating the surface of silicon carbide with light having an energy equal to or higher than the band gap of silicon carbide, thereby performing an oxidation reaction. It has been found that can promote. The present invention has been made based on such novel findings.

【0010】すなわち、本発明の酸化膜製造方法は、電
解液の中に、炭化ケイ素基板からなる陽極と、この陽極
と対をなす陰極とを設け、両電極間に電位差を与えて炭
化ケイ素基板の表面に酸化膜を形成させる方法であっ
て、炭化ケイ素基板に、この炭化ケイ素のバンドギャッ
プよりも大きなエネルギーを有する波長領域の光を照射
しつつ両電極間に電位差を与えることを特徴とする。
That is, in the method for producing an oxide film of the present invention, an electrolytic solution is provided with an anode made of a silicon carbide substrate and a cathode forming a pair with the anode, and a potential difference is applied between both electrodes to give a silicon carbide substrate. A method of forming an oxide film on the surface of a silicon carbide substrate, characterized by applying a potential difference between both electrodes while irradiating the silicon carbide substrate with light in a wavelength region having energy larger than the band gap of the silicon carbide. .

【0011】また、本発明の酸化膜製造装置は、炭化ケ
イ素基板の表面上に陽極酸化法により酸化膜を形成させ
る酸化膜製造装置であって、内部に電解液が貯留され、
かつ前記炭化ケイ素基板を設置可能な容器と、この容器
中に設けられた陰極と、前記炭化ケイ素基板と前記陰極
とに接続可能な電源と、前記炭化ケイ素のバンドギャッ
プよりも大きなエネルギーを有する波長領域の光を照射
可能な光源とが備えられたことを特徴とする。
The oxide film manufacturing apparatus of the present invention is an oxide film manufacturing apparatus for forming an oxide film on the surface of a silicon carbide substrate by an anodic oxidation method, in which an electrolytic solution is stored.
And a container in which the silicon carbide substrate can be installed, a cathode provided in the container, a power source connectable to the silicon carbide substrate and the cathode, and a wavelength having energy larger than the band gap of the silicon carbide. A light source capable of irradiating the light of the area is provided.

【0012】炭化ケイ素のバンドギャップは、炭化ケイ
素の結晶構造により異なるが、例えば4H−SiCでは
3.2eV、6H−SiCでは3.0eV、3C−Si
Cでは2.2eVである。これらのバンドギャップに相
当する光の波長は、式 λ(nm)=1240/Eg(eV)・・・式(1) (但し、λは波長、Egはバンドギャップを表す)で示
される。この式より、上述した炭化ケイ素のバンドギャ
ップよりも大きいエネルギーをもつ光としては、4H−
SiCでは約387nm以下、6H−SiCでは約41
3nm以下、3C−SiCでは約563nm以下の波長
をもつ近紫外光が使用できる。
The band gap of silicon carbide differs depending on the crystal structure of silicon carbide. For example, 4H-SiC has 3.2 eV, 6H-SiC has 3.0 eV, and 3C-Si.
It is 2.2 eV in C. The wavelength of light corresponding to these band gaps is represented by the formula λ (nm) = 1240 / Eg (eV) ... Formula (1) (where λ is the wavelength and Eg is the band gap). From this equation, as light having an energy larger than the band gap of silicon carbide described above, 4H-
About 387 nm or less for SiC, about 41 for 6H-SiC
In the case of 3 nm or less and 3C-SiC, near-ultraviolet light having a wavelength of about 563 nm or less can be used.

【0013】一方、光を照射する際には、炭化ケイ素基
板を容器中の電解液に浸漬した状態で、この容器の外側
から照射を行うことが通常であり、このような場合には
電解液を透過する波長の光を用いることが必要となる。
電解液の吸収スペクトルは、電解液の種類や組成等によ
り異なるが、例えばエチレングリコールと水との混合溶
媒を使用した場合には、その吸収端は350nm付近に
あり、これ以上の波長の光はほぼ100%透過される。
さらに、反応を効率的に進行させるためには、炭化ケイ
素基板上において酸化膜を形成させる領域全体を一度に
照射可能な程度に照射面積の広い光源を使用することが
好ましい。これらの条件を満たす光源としては、例えば
近紫外領域に発光波長をもつ水銀ランプ、クセノンラン
プ、メタルハライドランプ等が使用できるが、なかでも
水銀ランプ(発光波長365nm、405nm、436
nm)が好ましく使用できる。
On the other hand, when irradiating light, it is usual to irradiate from the outside of the container with the silicon carbide substrate immersed in the electrolytic solution in the container. In such a case, the electrolytic solution is used. It is necessary to use light having a wavelength that transmits the light.
The absorption spectrum of the electrolytic solution varies depending on the type and composition of the electrolytic solution. For example, when a mixed solvent of ethylene glycol and water is used, the absorption edge is around 350 nm, and light of wavelengths longer than this Almost 100% transmitted.
Further, in order to allow the reaction to proceed efficiently, it is preferable to use a light source having a wide irradiation area such that the entire region where the oxide film is formed on the silicon carbide substrate can be irradiated at one time. As a light source satisfying these conditions, for example, a mercury lamp, a xenon lamp, a metal halide lamp or the like having an emission wavelength in the near-ultraviolet region can be used. Among them, a mercury lamp (emission wavelength 365 nm, 405 nm, 436 nm) is used.
nm) can be preferably used.

【0014】また、炭化ケイ素基板を、その一面側が電
解液の液面に接するように設置し、他面側(電解液と接
していない面側)から光を照射しつつ陽極酸化を行わせ
ることもできる。このようにすれば、光源と基板との間
に電解液が介在しないため、照射光の電解液への吸収を
考慮する必要がなく、照射光を効率的に酸化反応に寄与
させることができる。
Further, the silicon carbide substrate is installed so that one surface side thereof is in contact with the liquid surface of the electrolytic solution, and anodic oxidation is performed while irradiating light from the other surface side (surface side not in contact with the electrolytic solution). You can also With this configuration, since the electrolytic solution does not exist between the light source and the substrate, it is not necessary to consider the absorption of the irradiation light into the electrolytic solution, and the irradiation light can efficiently contribute to the oxidation reaction.

【0015】さらに、再現性よく酸化膜を形成させるた
めには、電流密度(電流値/炭化ケイ素基板における酸
化膜形成面の面積)を一定の値とすることが好ましい。
Further, in order to form the oxide film with good reproducibility, it is preferable that the current density (current value / area of the oxide film forming surface of the silicon carbide substrate) be a constant value.

【0016】本発明の酸化膜製造方法に使用される電解
液としては、陽極酸化法に通常用いられる電解液であれ
ば特に制限はないが、比誘電率の高い溶媒と水との混合
溶媒が好ましく使用できる。比誘電率の高い溶媒として
は、例えばエチレングリコール、N−メチルアセトアミ
ド、テトラフルフリルアルコール(THF)等が挙げら
れるが、なかでも、エチレングリコールを使用すること
により、短時間で厚みの大きい酸化膜の形成を行うこと
ができる。また、電解液の電気抵抗を低下させて酸化を
促進するために、電解液中に塩を添加してもよい。添加
する塩としては、電解液中で電離するものであれば特に
制限はないが、例えば硝酸カリウム、亜硝酸カリウム、
硫酸ナトリウム等が好ましく使用できる。
The electrolytic solution used in the method for producing an oxide film of the present invention is not particularly limited as long as it is an electrolytic solution usually used in the anodizing method, but a mixed solvent of a solvent having a high relative dielectric constant and water is used. It can be preferably used. Examples of the solvent having a high relative dielectric constant include ethylene glycol, N-methylacetamide, and tetrafurfuryl alcohol (THF). Among them, the use of ethylene glycol makes it possible to form a thick oxide film in a short time. Can be formed. In addition, a salt may be added to the electrolytic solution in order to reduce the electric resistance of the electrolytic solution and accelerate the oxidation. The salt to be added is not particularly limited as long as it is ionized in the electrolytic solution, for example, potassium nitrate, potassium nitrite,
Sodium sulfate and the like can be preferably used.

【0017】本発明の酸化膜製造方法は、半導体素子の
製造工程において、犠牲酸化、素子間分離膜の形成、ゲ
ート酸化膜の形成等に好適に適用することができる。
The oxide film manufacturing method of the present invention can be suitably applied to sacrificial oxidation, formation of an element isolation film, formation of a gate oxide film, etc. in a semiconductor device manufacturing process.

【0018】[0018]

【発明の作用、および発明の効果】本発明の酸化膜製造
方法および装置によれば、短時間で厚みの大きい酸化膜
を形成可能な酸化膜製造方法および装置を提供できる。
また、熱酸化法と異なり室温で処理可能であるため、酸
化膜を簡易に形成できるとともに、炭化ケイ素基板にお
いて酸化膜を形成しない内層部分の品質を保持すること
ができる。さらに、本発明の酸化膜製造方法を半導体素
子の製造工程において、犠牲酸化、素子間分離膜の形
成、ゲート酸化膜の形成に適用することにより、良質の
半導体素子を効率的に製造することができる。
EFFECTS OF THE INVENTION AND EFFECTS OF THE INVENTION According to the oxide film manufacturing method and apparatus of the present invention, it is possible to provide an oxide film manufacturing method and apparatus capable of forming an oxide film having a large thickness in a short time.
Further, unlike the thermal oxidation method, since it can be processed at room temperature, an oxide film can be easily formed and the quality of the inner layer portion of the silicon carbide substrate where the oxide film is not formed can be maintained. Furthermore, by applying the oxide film manufacturing method of the present invention to sacrificial oxidation, formation of an element isolation film, and formation of a gate oxide film in a semiconductor device manufacturing process, a good quality semiconductor device can be manufactured efficiently. it can.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】<第1実施形態>次に、本発明の
第1実施形態について、図1〜図4を参照しつつ、詳細
に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION <First Embodiment> Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0020】1)酸化膜製造装置の構成 本実施形態の酸化膜製造装置1を図1に示す。酸化膜製
造装置1の容器2は、例えば後述する水銀ランプ14か
ら発せられる光を透過可能なガラスにより、有底の角筒
状に形成されており、その内部に電解液3を貯留可能と
されている。電解液3は、エチレングリコール300m
lと水7.5mlとを混合した混合溶媒に、塩として硝
酸カリウム1.2gを溶解させたものである。この電解
液3は、図2に示すように、吸収端が350nm付近に
あり、これ以上の波長の光をほぼ100%透過するもの
である。
1) Structure of Oxide Film Manufacturing Apparatus An oxide film manufacturing apparatus 1 of this embodiment is shown in FIG. The container 2 of the oxide film manufacturing apparatus 1 is made of, for example, glass that can transmit light emitted from a mercury lamp 14 described later, and is formed in a rectangular tube shape with a bottom, and the electrolyte solution 3 can be stored therein. ing. Electrolyte 3 is ethylene glycol 300m
1.2 g of potassium nitrate as a salt was dissolved in a mixed solvent obtained by mixing 1 and 7.5 ml of water. As shown in FIG. 2, the electrolytic solution 3 has an absorption edge near 350 nm and transmits almost 100% of light having a wavelength longer than this.

【0021】容器2内には、陽極となる炭化ケイ素基板
4、陰極板5(本発明の陰極に該当する)、および炭化
ケイ素基板4を取り付けるための支持板6が設置されて
いる。
In the container 2, a silicon carbide substrate 4 serving as an anode, a cathode plate 5 (corresponding to the cathode of the present invention), and a support plate 6 for mounting the silicon carbide substrate 4 are installed.

【0022】炭化ケイ素基板4は、合成樹脂により炭化
ケイ素基板4よりも一回り大きな板状に形成された支持
板6上に、シリコン樹脂7により固着されている。この
とき、炭化ケイ素基板4は、その側面全面がシリコン樹
脂7により覆われて、酸化膜を形成させる面のみが露出
するようにされている。炭化ケイ素基板4において支持
板6と対向する面側には、アルミニウムによりオーミッ
ク電極8が形成されている。そして、支持板6は、容器
2の上端縁付近に設けられた図示しない支持腕によって
保持され、容器2内に垂下されている。
The silicon carbide substrate 4 is fixed by a silicon resin 7 on a support plate 6 which is made of synthetic resin and has a plate shape slightly larger than the silicon carbide substrate 4. At this time, the entire side surface of the silicon carbide substrate 4 is covered with the silicon resin 7 so that only the surface on which the oxide film is formed is exposed. An ohmic electrode 8 made of aluminum is formed on the surface of the silicon carbide substrate 4 facing the support plate 6. The support plate 6 is held by a support arm (not shown) provided near the upper edge of the container 2 and hangs down inside the container 2.

【0023】陰極板5は、白金により、支持板6とほぼ
同じ大きさの板状に形成されている。この陰極板5は、
支持板6と同様に図示しない支持腕によって保持され、
容器2内に垂下されている。
The cathode plate 5 is made of platinum in a plate shape having substantially the same size as the support plate 6. This cathode plate 5 is
It is held by a support arm (not shown) like the support plate 6,
It is suspended in the container 2.

【0024】炭化ケイ素基板4のオーミック電極8に
は、陽極側導線9の一端部が銀ペーストにより接着され
ている。この陽極側導線9は、支持板6に沿わせるよう
にして容器2外へ延出され、その他端部は直流電源11
(本発明の電源に該当する)のプラス側端子12に接続
されている。なお、陽極側導線9において電解液3に浸
漬される部分は、シリコン樹脂7で覆われることにより
絶縁され、支持板6上に固定されている。また、陰極板
5には陰極側導線10の一端部が接続され、この陰極側
導線10の他端部は直流電源11のマイナス側端子13
に接続されている。
On the ohmic electrode 8 of the silicon carbide substrate 4, one end of the anode side conductive wire 9 is adhered with a silver paste. This anode side conductor 9 is extended to the outside of the container 2 along the support plate 6, and the other end is a DC power source 11
It is connected to the positive terminal 12 (corresponding to the power supply of the present invention). The portion of the anode side conductor 9 that is immersed in the electrolytic solution 3 is insulated by being covered with the silicone resin 7 and is fixed on the support plate 6. Further, one end of a cathode-side conductor 10 is connected to the cathode plate 5, and the other end of the cathode-side conductor 10 is connected to the negative terminal 13 of the DC power supply 11.
It is connected to the.

【0025】容器2の側方には、水銀ランプ14(本発
明の光源に該当する)が設置されている。この水銀ラン
プ14は、炭化ケイ素のバンドギャップよりも大きなエ
ネルギーを持ち、かつ、電解液3を透過する波長領域の
光を発光可能なものである。
A mercury lamp 14 (corresponding to the light source of the present invention) is installed on the side of the container 2. The mercury lamp 14 has a larger energy than the band gap of silicon carbide and is capable of emitting light in a wavelength range that passes through the electrolytic solution 3.

【0026】また、容器2の外周面2Aには、集光レン
ズ15が取り付けられており、水銀ランプ14から発せ
られた光はこの集光レンズ15により集光されて、炭化
ケイ素基板4の表面に照射されるようになっている。
Further, a condenser lens 15 is attached to the outer peripheral surface 2A of the container 2, and the light emitted from the mercury lamp 14 is condensed by the condenser lens 15 to form the surface of the silicon carbide substrate 4. It is designed to be illuminated.

【0027】2)酸化膜製造装置1を用いた酸化膜製造
方法 次に、上記のように構成された酸化膜製造装置1を使用
して炭化ケイ素基板4の陽極酸化を行う方法について説
明する。
2) Oxide Film Manufacturing Method Using Oxide Film Manufacturing Apparatus 1 Next, a method of anodizing the silicon carbide substrate 4 using the oxide film manufacturing apparatus 1 configured as described above will be described.

【0028】酸化膜製造装置1の容器2中に、電解液3
を注ぎ入れて、炭化ケイ素基板4全体が浸漬されるよう
にする。そして、図示しない撹拌プロペラを回転させて
電解液3を攪拌するとともに、水銀ランプ14を点灯し
て炭化ケイ素基板4の表面に光を照射させる。すると、
照射光のエネルギーによって炭化ケイ素基板4の表面に
正孔が形成される。
The electrolytic solution 3 is placed in the container 2 of the oxide film manufacturing apparatus 1.
Is poured in so that the entire silicon carbide substrate 4 is dipped. Then, a stirring propeller (not shown) is rotated to stir the electrolytic solution 3, and the mercury lamp 14 is turned on to irradiate the surface of the silicon carbide substrate 4 with light. Then,
Holes are formed on the surface of the silicon carbide substrate 4 by the energy of the irradiation light.

【0029】この状態で、直流電源11のスイッチを入
れて、炭化ケイ素基板4−陰極板5間に所定の電圧を印
加する。すると、電解液3中の水が電離することにより
生じた水素水酸化物イオンが正孔と反応し、炭化ケイ素
基板4の表面に酸化膜を生成する。
In this state, the DC power supply 11 is turned on to apply a predetermined voltage between the silicon carbide substrate 4 and the cathode plate 5. Then, hydrogen hydroxide ions generated by the ionization of water in the electrolytic solution 3 react with holes to form an oxide film on the surface of the silicon carbide substrate 4.

【0030】この反応においては、炭化ケイ素基板4か
らの水酸化物イオンへの正孔の供給が不可欠であるが、
炭化ケイ素のバンドギャップ以上のエネルギーを有する
光を、炭化ケイ素基板4の表面に照射しつつ陽極酸化を
行うことによって、炭化ケイ素の表面に継続的に正孔を
生成させることができる。また、水銀ランプ14はレー
ザー等に比べて照射面積が広いため、炭化ケイ素基板4
の表面全面に渡って一度に照射光を照射することができ
る。これにより、酸化反応を促進させることができ、短
時間で厚みの大きい酸化膜を形成できる。さらに、電解
液3における吸収端よりも長い波長領域の光を照射する
ことによって、照射光が電解液3に吸収されて光量が減
少してしまうことを回避し、効率的に酸化反応を促進さ
せることができる。
In this reaction, it is essential to supply holes from the silicon carbide substrate 4 to the hydroxide ions.
By performing anodization while irradiating the surface of the silicon carbide substrate 4 with light having an energy equal to or higher than the band gap of silicon carbide, holes can be continuously generated on the surface of silicon carbide. Further, since the mercury lamp 14 has a larger irradiation area than a laser or the like, the silicon carbide substrate 4
Irradiation light can be radiated at one time over the entire surface of the. As a result, the oxidation reaction can be promoted, and a thick oxide film can be formed in a short time. Furthermore, by irradiating the light in the wavelength region longer than the absorption edge of the electrolytic solution 3, it is possible to prevent the irradiation light from being absorbed by the electrolytic solution 3 and reduce the light amount, and to promote the oxidation reaction efficiently. be able to.

【0031】[実施例] 1)第1実施形態の酸化膜製造装置・製造方法による炭
化ケイ素基板への酸化膜の形成 炭化ケイ素基板4として、n型の6H−SiC bulk 基
板で(0001)on-axis、Si面研磨のもの(sterling semi
conductor社製)を用いた。
[Examples] 1) Formation of an oxide film on a silicon carbide substrate by the oxide film manufacturing apparatus and method according to the first embodiment. As the silicon carbide substrate 4, an n-type 6H-SiC bulk substrate (0001) on -axis, Si surface polishing (sterling semi
conductor company) was used.

【0032】上記のように構成された酸化膜製造装置1
の容器2中に、電解液3を注ぎ入れて、炭化ケイ素基板
4全体が浸漬されるようにした。そして、図示しない撹
拌プロペラを回転させて電解液3を攪拌するとともに、
水銀ランプ14を点灯して炭化ケイ素基板4の表面に光
を照射させた。この状態で、直流電源11のスイッチを
入れて、電流密度1mA/cm2で20分間の陽極酸化
を行った。このとき0.5秒ごとに電圧を測定し、印加
電圧の変化を調べた。
Oxide film manufacturing apparatus 1 configured as described above
The electrolytic solution 3 was poured into the container 2 so that the entire silicon carbide substrate 4 was immersed. Then, while rotating a stirring propeller (not shown) to stir the electrolytic solution 3,
The mercury lamp 14 was turned on to irradiate the surface of the silicon carbide substrate 4 with light. In this state, the DC power supply 11 was turned on to carry out anodization at a current density of 1 mA / cm 2 for 20 minutes. At this time, the voltage was measured every 0.5 seconds to examine the change in the applied voltage.

【0033】電圧の印加操作が終了後、支持板6を引き
上げ、炭化ケイ素基板4を取り外した。形成された酸化
膜について、X線光電子分光スペクトルの測定を行っ
た。また、表面段差計により、酸化膜の膜厚を測定し
た。
After the voltage application operation was completed, the support plate 6 was pulled up and the silicon carbide substrate 4 was removed. An X-ray photoelectron spectroscopy spectrum was measured for the formed oxide film. In addition, the film thickness of the oxide film was measured by a surface step meter.

【0034】また、比較例として、光を照射しない以外
は上記と同様に陽極酸化を行い、印加電圧の変化および
膜厚の測定を行った。
Further, as a comparative example, anodic oxidation was performed in the same manner as above except that light was not irradiated, and changes in applied voltage and film thickness were measured.

【0035】2)結果と考察 図3には、陽極酸化における印加電圧の経時変化を示し
た。また、光を照射しなかった場合の印加電圧の経時変
化も併せて示した。
2) Results and Discussion FIG. 3 shows changes with time in applied voltage during anodic oxidation. In addition, the change over time in the applied voltage when light is not irradiated is also shown.

【0036】光を照射しなかった場合には、電圧は陽極
酸化開始直後に約62Vまで上昇した後、急激に低下し
て約42Vとなった。その後、電圧は緩やかに上昇し、
陽極酸化終了まで約42〜54Vの間で推移した。一
方、光を照射した場合には、電圧は約1〜2Vという低
い値で推移し、ほとんど変化がなかった。このことか
ら、光を照射して炭化ケイ素基板4上での正孔の生成を
促進することにより、少ない電圧で電流が流れるように
なり、酸化反応が容易となっていることがわかる。ま
た、光を照射した場合においては、反応開始直後から電
圧が低い値を示している。これは、直流電源のスイッチ
を入れるに先立って、水銀ランプを点灯し、炭化ケイ素
基板に光を照射しているため、電圧の印加を開始したと
きには、すでに炭化ケイ素基板の表面に充分に正孔が生
成されたことによるものと考えられる。
When no light was applied, the voltage rose to about 62V immediately after the start of anodic oxidation and then dropped sharply to about 42V. After that, the voltage rises slowly,
The voltage remained at about 42 to 54 V until the end of anodization. On the other hand, when irradiated with light, the voltage remained at a low value of about 1 to 2 V and hardly changed. From this, it is understood that by irradiating light to promote the generation of holes on the silicon carbide substrate 4, a current flows at a low voltage, and the oxidation reaction is facilitated. In addition, when light is irradiated, the voltage shows a low value immediately after the start of the reaction. This is because the mercury lamp is turned on and the silicon carbide substrate is irradiated with light prior to turning on the DC power supply, so when the voltage application is started, the surface of the silicon carbide substrate has already been sufficiently filled with holes. It is thought that this is due to the generation of.

【0037】また、図4には、酸化膜のX線光電子分光
スペクトルを示した。109.0eVにSi 2p、2
90.4eVにC 1s、538eVにO 1sのピー
クが現れていた。また、この酸化膜はフッ化水素により
溶解された。これらより、酸化膜は酸化ケイ素を主成分
とし、その他に少量の炭素原子を含んでいるものと考え
られる。
Further, FIG. 4 shows the X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of the oxide film. Si 2p, 2 at 109.0 eV
Peaks of C 1s appeared at 90.4 eV and O 1s appeared at 538 eV. The oxide film was dissolved by hydrogen fluoride. From these, it is considered that the oxide film contains silicon oxide as the main component and also contains a small amount of carbon atoms.

【0038】また、形成された酸化膜の膜厚は、光を照
射した場合では360nmであり、光を照射しない場合
では170nmであった。このように、光を照射するこ
とによって酸化反応が促進され、厚みのある酸化膜の形
成が可能となっていることがわかった。
The film thickness of the oxide film formed was 360 nm when light was irradiated, and 170 nm when light was not irradiated. As described above, it was found that the irradiation of light promotes the oxidation reaction and enables the formation of a thick oxide film.

【0039】<第2実施形態>次に、本発明の第2実施
形態について、図5を参照しつつ、詳細に説明する。
<Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

【0040】1)酸化膜製造装置20の構成 本実施形態の酸化膜製造装置20と第1実施形態の酸化
膜製造装置1との主たる相違点は、炭化ケイ素基板25
が、その一面側が電解液3の液面と接するように設置さ
れている点である。なお、本実施形態において、第一実
施形態と同一の構成には同一の符号を付して説明を省略
する。
1) Structure of Oxide Film Manufacturing Apparatus 20 The main difference between the oxide film manufacturing apparatus 20 of this embodiment and the oxide film manufacturing apparatus 1 of the first embodiment is that the silicon carbide substrate 25 is used.
However, the one side is installed so as to be in contact with the liquid surface of the electrolytic solution 3. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0041】本実施形態の酸化膜製造装置20におい
て、容器21は、上下に開口された扁平な円筒状に形成
されて、その内径は炭化ケイ素基板25よりもやや大き
くされている。この容器21の上端および下端には、そ
れぞれ内側方向へ突設された電極受け部22A、22B
が設けられている。
In the oxide film manufacturing apparatus 20 of the present embodiment, the container 21 is formed in a flat cylindrical shape having upper and lower openings, and its inner diameter is slightly larger than that of the silicon carbide substrate 25. At the upper end and the lower end of this container 21, electrode receiving portions 22A and 22B are provided which are provided so as to project inward.
Is provided.

【0042】容器21の底面部には、この容器21の内
径と同じ径を備えた円盤状の陰極板23が嵌め込まれ、
下側の電極受け部22Aにより支持されている。このよ
うに陰極板23を容器21内に嵌めこんだ状態では、容
器21の内部に電解液3を貯留することが可能となって
いる。また、上側の電極受け部22Bの下方には、ゴム
等の弾性部材により形成されたパッキン24が嵌め込ま
れている。パッキン24は、外径が容器21の内径と同
じ径とされ、内径が容器21の内径とほぼ同じ径とされ
たドーナツ状に形成されている。パッキン24の内周面
において上下方向の中央部分には、組付凹部24Aが外
側方向へ凹設されており、組付凹部24A内に炭化ケイ
素基板25の周縁部を挿入して上下から挟み付けること
で、炭化ケイ素基板25を支持することが可能とされて
いる。
A disk-shaped cathode plate 23 having the same diameter as the inner diameter of the container 21 is fitted on the bottom surface of the container 21,
It is supported by the lower electrode receiving portion 22A. When the cathode plate 23 is thus fitted in the container 21, the electrolytic solution 3 can be stored inside the container 21. A packing 24 formed of an elastic member such as rubber is fitted under the upper electrode receiving portion 22B. The packing 24 is formed in a donut shape having an outer diameter equal to the inner diameter of the container 21 and an inner diameter substantially equal to the inner diameter of the container 21. An assembling recess 24A is provided outward in a central portion in the vertical direction on the inner peripheral surface of the packing 24. The peripheral edge of the silicon carbide substrate 25 is inserted into the assembling recess 24A and sandwiched from above and below. As a result, it is possible to support the silicon carbide substrate 25.

【0043】この炭化ケイ素基板25および陰極板23
には、第1実施形態と同様に導線9、10が接続され、
これらの導線9、10は直流電源11のプラス側端子1
2、マイナス側端子13にそれぞれ接続されている。
This silicon carbide substrate 25 and cathode plate 23
The conductors 9 and 10 are connected to the same as in the first embodiment,
These conducting wires 9 and 10 are the positive terminal 1 of the DC power supply 11.
2 and the negative terminal 13 are respectively connected.

【0044】容器21の上方には、炭化ケイ素のバンド
ギャップよりも大きなエネルギーを持つ波長領域の光を
発光可能な水銀ランプ14が設置されている。なお、本
実施形態においては、水銀ランプ14の光が電解液3中
を通過することなく、直接に炭化ケイ素基板25に照射
されるため、電解液3による照射光の吸収を考慮する必
要はない。
A mercury lamp 14 capable of emitting light in a wavelength range having energy larger than the band gap of silicon carbide is installed above the container 21. In the present embodiment, the light of the mercury lamp 14 is directly irradiated onto the silicon carbide substrate 25 without passing through the electrolytic solution 3, so it is not necessary to consider the absorption of the irradiation light by the electrolytic solution 3. .

【0045】2)酸化膜製造装置20を用いた酸化膜製
造方法 次に、上記のように構成された酸化膜製造装置20を使
用して、陽極酸化法により炭化ケイ素基板25に酸化膜
を形成させる方法について説明する。
2) Oxide Film Manufacturing Method Using Oxide Film Manufacturing Apparatus 20 Next, using the oxide film manufacturing apparatus 20 configured as described above, an oxide film is formed on the silicon carbide substrate 25 by anodic oxidation. The method of making it will be described.

【0046】酸化膜製造装置20の容器21中に、陰極
板23を嵌め付けた状態で、電解液3を注ぎ入れる。次
いで、炭化ケイ素基板25をパッキン24に嵌め付け、
その内表面25A側(本発明の一面側に該当する)が電
解液3と接するようにする。そして、水銀ランプ14を
点灯して炭化ケイ素基板25の外表面25B側(本発明
の他面側に該当する)に光を照射させる。すると、照射
光のエネルギーによって炭化ケイ素基板25の外表面2
5Bに正孔が形成され、内表面25A側に向かって拡散
していく。
The electrolytic solution 3 is poured into the container 21 of the oxide film manufacturing apparatus 20 with the cathode plate 23 fitted therein. Then, the silicon carbide substrate 25 is fitted to the packing 24,
The inner surface 25A side (corresponding to one surface side of the present invention) is brought into contact with the electrolytic solution 3. Then, the mercury lamp 14 is turned on to irradiate the outer surface 25B side of the silicon carbide substrate 25 (corresponding to the other surface side of the present invention) with light. Then, the outer surface 2 of the silicon carbide substrate 25 is changed by the energy of the irradiation light.
Holes are formed in 5B and diffuse toward the inner surface 25A side.

【0047】この状態で、直流電源11のスイッチを入
れて、炭化ケイ素基板25−陰極板23間に所定の電圧
を印加する。すると、電解液3中の水が電離することに
より生じた水酸化物イオンが、炭化ケイ素基板25の内
表面25A側に移動してきた正孔と反応し、炭化ケイ素
基板25の表面に酸化膜を生成する。このように、本実
施形態においても、第1実施形態と同様に炭化ケイ素の
表面に継続的に正孔を生成させて酸化反応を促進し、短
時間で厚みの大きい酸化膜を形成することができる。さ
らに、電解液3への照射光の吸収を考慮しなくてよいた
め、照射光のエネルギーをより効率的に酸化促進のため
に利用することができる。
In this state, the DC power supply 11 is turned on to apply a predetermined voltage between the silicon carbide substrate 25 and the cathode plate 23. Then, the hydroxide ions generated by the ionization of water in the electrolytic solution 3 react with the holes that have moved to the inner surface 25A side of the silicon carbide substrate 25 to form an oxide film on the surface of the silicon carbide substrate 25. To generate. As described above, also in this embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to continuously generate holes on the surface of silicon carbide to promote the oxidation reaction and form a thick oxide film in a short time. it can. Further, since it is not necessary to consider the absorption of the irradiation light into the electrolytic solution 3, the energy of the irradiation light can be used more efficiently for promoting the oxidation.

【0048】<第3実施形態>次に、本発明の第3実施
形態について、図6〜図8を参照しつつ、詳細に説明す
る。本実施形態では、本発明の酸化膜製造方法を、半導
体素子35、45、55の製造における犠牲酸化、素子
間分離膜44の形成、およびゲート酸化膜53の形成に
適用する。
<Third Embodiment> Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. In the present embodiment, the oxide film manufacturing method of the present invention is applied to the sacrificial oxidation in the manufacturing of the semiconductor devices 35, 45, 55, the formation of the element isolation film 44, and the formation of the gate oxide film 53.

【0049】1)犠牲酸化 図6には、本発明の酸化膜製造方法を適用した犠牲酸化
の工程図を示す。まず、炭化ケイ素基板30において表
面の全域に、例えば周知のCVD(化学蒸着)法を用い
て窒化膜を形成させる。次に、この窒化膜上に所定のパ
ターンのフォトレジスト膜を形成する。そして、このフ
ォトレジスト膜をマスクとして、例えばプラズマを用い
たドライエッチングにより、電極形成領域31の窒化膜
を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜を除去
する。このようにして、電極形成領域31が開口された
素子間分離膜32を形成させる。
1) Sacrificial Oxidation FIG. 6 is a process diagram of sacrificial oxidation to which the oxide film manufacturing method of the present invention is applied. First, a nitride film is formed on the entire surface of the silicon carbide substrate 30 by using, for example, a well-known CVD (chemical vapor deposition) method. Next, a photoresist film having a predetermined pattern is formed on this nitride film. Then, by using this photoresist film as a mask, the nitride film in the electrode formation region 31 is selectively removed by dry etching using plasma, for example. Then, the photoresist film is removed. In this way, the element isolation film 32 having the electrode formation region 31 opened is formed.

【0050】次いで、露出された電極形成領域31の表
面に、犠牲酸化膜33を形成させる(図6A)。犠牲酸
化膜33の形成は、例えば上記した第1実施形態の酸化
膜製造装置1を用いて、陽極酸化法により行う。具体的
には、容器2中に満たされた電解液3中に、この炭化ケ
イ素基板30を貼り付けた支持板6と、陰極板5とをセ
ットする。そして、炭化ケイ素基板4の電極形成領域3
1に、水銀ランプ14により光を照射しつつ、直流電源
11のスイッチを入れ、炭化ケイ素基板30−陰極板5
間に電圧を印加する。これにより、短時間で効率的に犠
牲酸化膜33を形成することができる。
Then, a sacrificial oxide film 33 is formed on the exposed surface of the electrode formation region 31 (FIG. 6A). The sacrificial oxide film 33 is formed by, for example, the anodic oxidation method using the oxide film manufacturing apparatus 1 of the first embodiment described above. Specifically, the support plate 6 to which the silicon carbide substrate 30 is attached and the cathode plate 5 are set in the electrolytic solution 3 filled in the container 2. Then, the electrode forming region 3 of the silicon carbide substrate 4
1, while irradiating light with the mercury lamp 14, the DC power supply 11 is turned on, and the silicon carbide substrate 30-cathode plate 5
Apply voltage between them. As a result, the sacrificial oxide film 33 can be formed efficiently in a short time.

【0051】その後、例えばフッ酸を用いたエッチング
によって、犠牲酸化膜33を除去し、電極形成領域31
の表面を清浄化させる(図6B)。そして、電極形成領
域31上に、周知の方法で電極34を形成させる(図6
C)。このようにして、半導体素子35が製造される。
After that, the sacrificial oxide film 33 is removed by etching using hydrofluoric acid, for example, and the electrode forming region 31
Clean the surface of (FIG. 6B). Then, the electrode 34 is formed on the electrode formation region 31 by a known method (FIG. 6).
C). In this way, the semiconductor element 35 is manufactured.

【0052】2)素子間分離膜の形成 図7には、本発明の酸化膜製造方法を適用した素子間分
離膜形成の工程図を示す。まず、炭化ケイ素基板40表
面の全域に、酸化膜41を形成させる(図7A)。酸化
膜41の形成は、例えば上記した第1実施形態の酸化膜
製造装置1を用いて、陽極酸化法により行う。具体的に
は、容器2中に満たされた電解液3中に、この炭化ケイ
素基板40を貼り付けた支持板6と、陰極板5とをセッ
トする。そして、炭化ケイ素基板40の表面全域に、水
銀ランプ14により光を照射しつつ、直流電源11のス
イッチを入れ、炭化ケイ素基板40−陰極板5間に電圧
を印加する。これにより、厚みの大きい酸化膜41を短
時間で形成させることができる。
2) Formation of inter-element isolation film FIG. 7 shows a process diagram of formation of an inter-element isolation film to which the oxide film manufacturing method of the present invention is applied. First, an oxide film 41 is formed on the entire surface of the silicon carbide substrate 40 (FIG. 7A). The oxide film 41 is formed by the anodic oxidation method using, for example, the oxide film manufacturing apparatus 1 of the first embodiment described above. Specifically, the support plate 6 to which the silicon carbide substrate 40 is attached and the cathode plate 5 are set in the electrolytic solution 3 filled in the container 2. Then, while the mercury lamp 14 irradiates the entire surface of the silicon carbide substrate 40 with light, the DC power supply 11 is turned on to apply a voltage between the silicon carbide substrate 40 and the cathode plate 5. Thus, the thick oxide film 41 can be formed in a short time.

【0053】次に、この酸化膜41上に所定のパターン
のフォトレジスト膜42を形成する(図7B)。そし
て、このフォトレジスト膜42をマスクとして、フッ酸
を用いたエッチングにより、電極形成領域43の酸化膜
41を選択的に除去する。その後、フォトレジスト膜4
2を除去して素子間分離膜44を形成させる(図7
C)。このようにして、半導体素子45が製造される。
Next, a photoresist film 42 having a predetermined pattern is formed on the oxide film 41 (FIG. 7B). Then, using the photoresist film 42 as a mask, the oxide film 41 in the electrode formation region 43 is selectively removed by etching using hydrofluoric acid. After that, the photoresist film 4
2 is removed to form an element isolation film 44 (see FIG. 7).
C). In this way, the semiconductor element 45 is manufactured.

【0054】3)ゲート酸化膜の形成 図8には、本発明の酸化膜製造方法を適用したゲート酸
化膜形成の工程図を示す。まず、炭化ケイ素基板50表
面の全域に、例えば周知のCVD法を用いて窒化膜を形
成させる。次に、この窒化膜上に所定のパターンのフォ
トレジスト膜を形成する。そして、このフォトレジスト
膜をマスクとして、例えばプラズマを用いたドライエッ
チングにより、電極形成領域51の窒化膜を選択的に除
去する。その後、フォトレジスト膜を除去する。このよ
うにして、電極形成領域51が開口された素子間分離膜
52を形成させる(図8A)。
3) Formation of Gate Oxide Film FIG. 8 shows a process diagram of gate oxide film formation to which the oxide film manufacturing method of the present invention is applied. First, a nitride film is formed on the entire surface of the silicon carbide substrate 50 by using, for example, a well-known CVD method. Next, a photoresist film having a predetermined pattern is formed on this nitride film. Then, by using this photoresist film as a mask, the nitride film in the electrode formation region 51 is selectively removed by dry etching using plasma, for example. Then, the photoresist film is removed. In this way, the inter-element isolation film 52 having the electrode formation region 51 opened is formed (FIG. 8A).

【0055】次いで、露出された電極形成領域51の表
面に、ゲート酸化膜53を形成させる(図8B)。ゲー
ト酸化膜53の形成は、例えば上記した第1実施形態の
酸化膜製造装置1を用いて、陽極酸化法により行う。具
体的には、容器2中に満たされた電解液3中に、この炭
化ケイ素基板50を貼り付けた支持板6と、陰極板5と
をセットする。そして、炭化ケイ素基板50の電極形成
領域51に、水銀ランプ14により光を照射しつつ、直
流電源11のスイッチを入れ、炭化ケイ素基板50−陰
極板5間に電圧を印加する。これにより、短時間で効率
的にゲート酸化膜53を形成することができる。そし
て、ゲート酸化膜53上に、周知の方法でゲート電極5
4を形成させる(図8C)。このようにして、半導体素
子55が製造される。
Next, a gate oxide film 53 is formed on the exposed surface of the electrode formation region 51 (FIG. 8B). The gate oxide film 53 is formed by an anodic oxidation method using, for example, the oxide film manufacturing apparatus 1 of the first embodiment described above. Specifically, the support plate 6 to which the silicon carbide substrate 50 is attached and the cathode plate 5 are set in the electrolytic solution 3 filled in the container 2. Then, the DC power supply 11 is turned on while irradiating the electrode formation region 51 of the silicon carbide substrate 50 with light from the mercury lamp 14, and a voltage is applied between the silicon carbide substrate 50 and the cathode plate 5. Thereby, the gate oxide film 53 can be formed efficiently in a short time. Then, the gate electrode 5 is formed on the gate oxide film 53 by a known method.
4 are formed (FIG. 8C). In this way, the semiconductor element 55 is manufactured.

【0056】このように、本発明の酸化膜製造方法を、
半導体素子の製造工程における犠牲酸化、素子間分離膜
の形成、ゲート酸化膜の形成に適用することにより、半
導体素子を効率的に製造することができる。また、室温
で処理可能であるため、酸化膜を簡易に形成できるとと
もに、炭化ケイ素基板において酸化膜を形成しない内層
部分の品質を保持することができ、良質な半導体素子を
製造することができる。
As described above, the oxide film manufacturing method of the present invention is
The semiconductor element can be efficiently manufactured by applying it to the sacrificial oxidation in the manufacturing process of the semiconductor element, the formation of the element isolation film, and the formation of the gate oxide film. Further, since it can be processed at room temperature, an oxide film can be easily formed, and the quality of the inner layer portion of the silicon carbide substrate where the oxide film is not formed can be maintained, so that a good-quality semiconductor element can be manufactured.

【0057】なお、本発明の技術的範囲は、上記した実
施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に
記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶ
ものである。 (1)第1実施形態においては、水銀ランプ14からの
照射光を集光レンズ15により集光して炭化ケイ素基板
4に照射しているが、本発明によれば必ずしも照射光を
集光する必要はなく、直接に炭化ケイ素基板に照射して
もよい。また、第2実施形態においては、水銀ランプ1
4からの照射光を集光せず直接に炭化ケイ素基板4に照
射しているが、集光レンズを介して照射してもよい。 (2)第1実施形態においては、オーミック電極8はア
ルミニウムにより形成されているが、本発明によればオ
ーミック電極の材質は本実施形態の限りではなく、例え
ばニッケルにより形成されていてもよい。 (3)第2実施形態によれば、容器21は円筒状である
が、本発明によれば容器の形状は本実施形態の限りでは
なく、例えば角筒状など、陽極酸化を施す炭化ケイ素基
板の形状に合わせて種々の形状のものを使用できる。 (4)第3実施形態における犠牲酸化の工程、およびゲ
ート酸化膜形成の工程においては、素子間分離膜32、
52を窒化膜により形成させているが、本発明によれば
素子間分離膜の組成は本実施形態の限りではなく、例え
ば酸化膜により形成されていてもよい。また、素子間分
離膜の形成においては、本発明の酸化膜製造法を好適に
適用できる他、素子間分離膜の形成に通常に適用される
いかなる方法を適用してもよい。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and the following technical scope is also included in the technical scope of the present invention.
In addition, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range. (1) In the first embodiment, the irradiation light from the mercury lamp 14 is condensed by the condenser lens 15 and applied to the silicon carbide substrate 4. However, according to the present invention, the irradiation light is not necessarily condensed. It is not necessary to irradiate the silicon carbide substrate directly. In addition, in the second embodiment, the mercury lamp 1
Although the irradiation light from 4 is directly irradiated onto the silicon carbide substrate 4 without being condensed, it may be irradiated via a condensing lens. (2) In the first embodiment, the ohmic electrode 8 is made of aluminum, but according to the present invention, the material of the ohmic electrode is not limited to that of the present embodiment, and may be made of nickel, for example. (3) According to the second embodiment, the container 21 has a cylindrical shape, but according to the present invention, the shape of the container is not limited to that of this embodiment, and for example, a silicon carbide substrate to be anodized, such as a rectangular tube shape. Various shapes can be used according to the shape of. (4) In the sacrificial oxidation step and the gate oxide film formation step in the third embodiment, the element isolation film 32,
Although 52 is formed of a nitride film, according to the present invention, the composition of the element isolation film is not limited to that of this embodiment, and may be formed of, for example, an oxide film. Further, in forming the inter-element isolation film, the oxide film manufacturing method of the present invention can be suitably applied, and any method that is generally applied in the formation of the inter-element isolation film may be applied.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】第1実施形態の酸化膜製造装置を示す概略図FIG. 1 is a schematic view showing an oxide film manufacturing apparatus of a first embodiment.

【図2】電解液の吸光スペクトルを示すグラフFIG. 2 is a graph showing an absorption spectrum of an electrolytic solution.

【図3】陽極酸化における印加電圧の経時変化を示すグ
ラフ
FIG. 3 is a graph showing changes with time in applied voltage during anodization.

【図4】酸化膜のX線光電子分光スペクトルFIG. 4 X-ray photoelectron spectroscopy spectrum of oxide film

【図5】第2実施形態の酸化膜製造装置を示す概略図FIG. 5 is a schematic view showing an oxide film manufacturing apparatus of a second embodiment.

【図6】本発明の酸化膜製造方法を適用した犠牲酸化の
工程図
FIG. 6 is a process diagram of sacrificial oxidation to which the oxide film manufacturing method of the present invention is applied.

【図7】本発明の酸化膜製造方法を適用した素子間分離
膜形成の工程図
FIG. 7 is a process chart of forming an element isolation film by applying the oxide film manufacturing method of the present invention.

【図8】本発明の酸化膜製造方法を適用したゲート酸化
膜形成の工程図
FIG. 8 is a process chart of forming a gate oxide film by applying the oxide film manufacturing method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、20…酸化膜製造装置 2、21…容器 3…電解液 4、25、30、40、50…炭化ケイ素基板 5、23…陰極板(陰極) 11…直流電源(電源) 14水銀ランプ(光源) 31、43、51…電極形成領域 32、44、52…素子間分離膜 33…犠牲酸化膜 35、45、55…半導体素子 41…酸化膜 54…ゲート酸化膜 55…ゲート電極 1, 20 ... Oxide film manufacturing equipment 2, 21 ... Container 3 ... Electrolyte 4, 25, 30, 40, 50 ... Silicon carbide substrate 5, 23 ... Cathode plate (cathode) 11 ... DC power supply (power supply) 14 Mercury lamp (light source) 31, 43, 51 ... Electrode forming region 32, 44, 52 ... Element separation film 33 ... Sacrificial oxide film 35, 45, 55 ... Semiconductor element 41 ... Oxide film 54 ... Gate oxide film 55 ... Gate electrode

フロントページの続き (72)発明者 荒井 英輔 愛知県名古屋市北区名城3−1 名城住宅 2−107 Fターム(参考) 5F032 AA11 CA01 CA05 CA09 DA24 DA54 5F058 BC02 BF70 BF71 BF78 5F140 AA19 AA40 BA02 BA20 BD06 BE07 CB00 Continued front page    (72) Inventor Eisuke Arai             Meijo House, 3-1 Meijo, Kita-ku, Nagoya City, Aichi Prefecture             2-107 F-term (reference) 5F032 AA11 CA01 CA05 CA09 DA24                       DA54                 5F058 BC02 BF70 BF71 BF78                 5F140 AA19 AA40 BA02 BA20 BD06                       BE07 CB00

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解液中に、炭化ケイ素基板からなる陽
極と、この陽極と対をなす陰極とを設け、両電極間に電
位差を与えて前記炭化ケイ素基板の表面に陽極酸化法に
より酸化膜を形成させる酸化膜製造方法であって、 前記炭化ケイ素基板に炭化ケイ素のバンドギャップより
も大きなエネルギーを有する波長領域の光を照射しつ
つ、両電極間に電位差を与えることを特徴とする酸化膜
製造方法。
1. An electrolytic film is provided with an anode made of a silicon carbide substrate and a cathode forming a pair with the anode, and a potential difference is applied between both electrodes to form an oxide film on the surface of the silicon carbide substrate by an anodic oxidation method. A method for producing an oxide film, which comprises forming a potential difference between both electrodes while irradiating the silicon carbide substrate with light in a wavelength region having energy larger than a band gap of silicon carbide. Production method.
【請求項2】 前記光は、前記電解液における吸収端の
波長よりも長い波長領域の光であることを特徴とする請
求項1に記載の酸化膜製造方法。
2. The oxide film manufacturing method according to claim 1, wherein the light is light in a wavelength region longer than a wavelength of an absorption edge in the electrolytic solution.
【請求項3】 前記電解液は、エチレングリコールと水
とを含むことを特徴とする請求項1または請求項2に記
載の酸化膜製造方法。
3. The method for producing an oxide film according to claim 1, wherein the electrolytic solution contains ethylene glycol and water.
【請求項4】 前記電解液は、この電解液中で電離可能
な塩を含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
れかに記載の酸化膜製造方法。
4. The method for producing an oxide film according to claim 1, wherein the electrolytic solution contains a salt ionizable in the electrolytic solution.
【請求項5】 炭化ケイ素基板の表面上に酸化膜を形成
させる酸化膜製造装置であって、 内部に電解液が貯留され、かつ前記炭化ケイ素基板を設
置可能な容器と、 この容器中に設けられた陰極と、 前記炭化ケイ素基板と前記陰極とに接続可能な電源と、 前記炭化ケイ素のバンドギャップよりも大きなエネルギ
ーを有する波長領域の光を照射可能な光源とが備えられ
たことを特徴とする酸化膜製造装置。
5. An oxide film production apparatus for forming an oxide film on the surface of a silicon carbide substrate, wherein a container in which an electrolytic solution is stored and in which the silicon carbide substrate can be installed, and a container provided in this container are provided. A cathode, a power source connectable to the silicon carbide substrate and the cathode, and a light source capable of irradiating light in a wavelength region having energy larger than a band gap of the silicon carbide, Oxide film manufacturing equipment.
【請求項6】 前記炭化ケイ素基板は、その表裏両面の
うち一面側が前記電解液の液面と接するように設置さ
れ、かつ、前記炭化ケイ素基板の他面側に前記光を照射
可能なように光源が設けられていることを特徴とする請
求項5に記載の酸化膜製造装置。
6. The silicon carbide substrate is installed such that one of the front and back surfaces thereof is in contact with the liquid surface of the electrolytic solution, and the other surface of the silicon carbide substrate is irradiated with the light. The oxide film manufacturing apparatus according to claim 5, wherein a light source is provided.
【請求項7】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
酸化膜製造方法により製造された酸化膜を備えた半導体
素子。
7. A semiconductor device comprising an oxide film manufactured by the method for manufacturing an oxide film according to claim 1. Description:
【請求項8】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
酸化膜製造方法を含む方法により製造された半導体素
子。
8. A semiconductor device manufactured by a method including the method for manufacturing an oxide film according to claim 1.
【請求項9】 (a)炭化ケイ素基板の表面に、電極形
成領域が開口された素子間分離膜を形成させる工程と、 (b)前記電極形成領域に犠牲酸化膜を形成させる工程
と、 (c)前記犠牲酸化膜をエッチングによって除去する工
程と、 (d)前記電極形成領域に電極を形成させる工程を経る
半導体素子の製造方法であって、 前記(c)の工程において前記犠牲酸化膜は、電解液中
に前記炭化ケイ素基板からなる陽極と、この陽極と対を
なす陰極とを設け、前記電極形成領域に炭化ケイ素のバ
ンドギャップよりも大きなエネルギーを有する波長領域
の光を照射しつつ両電極間に電位差を与えることにより
形成されることを特徴とする半導体素子の製造方法。
9. (a) a step of forming an inter-element isolation film having an electrode formation region opened on the surface of a silicon carbide substrate; (b) a step of forming a sacrificial oxide film in the electrode formation region; c) A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of removing the sacrificial oxide film by etching; and (d) a step of forming an electrode in the electrode forming region, wherein the sacrificial oxide film is formed in the step (c). An anode composed of the silicon carbide substrate in the electrolytic solution and a cathode paired with the anode are provided, and the electrode formation region is irradiated with light in a wavelength region having energy larger than the band gap of silicon carbide. A method for manufacturing a semiconductor element, which is formed by applying a potential difference between electrodes.
【請求項10】 (e)炭化ケイ素基板の表面に酸化膜
を形成させる工程と、 (f)前記酸化膜を所定のパターンでエッチングするこ
とにより素子間分離膜を形成させる工程とを経る半導体
素子の製造方法であって、 前記(e)の工程において前記犠牲酸化膜は、電解液中
に前記炭化ケイ素基板からなる陽極と、この陽極と対を
なす陰極とを設け、前記炭化ケイ素基板の表面に炭化ケ
イ素のバンドギャップよりも大きなエネルギーを有する
波長領域の光を照射しつつ両電極間に電位差を与えるこ
とにより形成されることを特徴とする半導体素子の製造
方法。
10. A semiconductor device including (e) a step of forming an oxide film on the surface of a silicon carbide substrate, and (f) a step of forming an element isolation film by etching the oxide film in a predetermined pattern. In the step (e), the sacrificial oxide film is provided with an anode made of the silicon carbide substrate and a cathode forming a pair with the anode in the electrolytic solution, and the surface of the silicon carbide substrate is provided. A method for manufacturing a semiconductor element, which is formed by applying a potential difference between both electrodes while irradiating with light in a wavelength region having energy larger than the band gap of silicon carbide.
【請求項11】 (g)炭化ケイ素基板の表面に、電極
形成領域が開口された素子間分離膜を形成させる工程
と、 (h)前記電極形成領域にゲート酸化膜を形成させる工
程と、 (i)前記ゲート酸化膜上にゲート電極を形成する工程
を経る半導体素子の製造方法であって、 前記(i)の工程において前記ゲート酸化膜は、電解液
中に前記炭化ケイ素基板からなる陽極と、この陽極と対
をなす陰極とを設け、前記電極形成領域に炭化ケイ素の
バンドギャップよりも大きなエネルギーを有する波長領
域の光を照射しつつ両電極間に電位差を与えることによ
り形成されることを特徴とする半導体素子の製造方法。
11. (g) A step of forming an inter-element isolation film having an opening in an electrode formation region on the surface of a silicon carbide substrate, (h) a step of forming a gate oxide film in the electrode formation region, i) A method of manufacturing a semiconductor device, which comprises a step of forming a gate electrode on the gate oxide film, wherein in the step (i), the gate oxide film is an anode made of the silicon carbide substrate in an electrolytic solution. , A cathode that forms a pair with this anode is provided, and the electrode formation region is formed by applying a potential difference between both electrodes while irradiating light in a wavelength region having energy larger than the band gap of silicon carbide. A method for manufacturing a characteristic semiconductor device.
JP2001324997A 2001-10-23 2001-10-23 Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film Pending JP2003133308A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001324997A JP2003133308A (en) 2001-10-23 2001-10-23 Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001324997A JP2003133308A (en) 2001-10-23 2001-10-23 Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003133308A true JP2003133308A (en) 2003-05-09

Family

ID=19141633

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001324997A Pending JP2003133308A (en) 2001-10-23 2001-10-23 Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003133308A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093808A1 (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Hikaru Kobayashi METHOD FOR FORMING OXIDE FILM, SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD FOR OXIDIZING SiC SUBSTRATE, SiC-MOS SEMICONDUCTOR DEVICE AND SiC-MOS INTEGRATED CIRCUIT USING SUCH METHOD, AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SiC-MOS SEMICONDUCTOR DEVICE AND SiC-MOS INTEGRATED CIRCUIT
JP2005311352A (en) * 2004-03-26 2005-11-04 Japan Science & Technology Agency Method of forming oxide film, semiconductor device, method and apparatus for manufacturing the semiconductor device, method of oxidizing silicon carbide substrate, and silicon carbide mos semiconductor device and silicon carbide mos integrated circuit using the method, and apparatus for manufacturing the silicon carbide mos semiconductor device and silicon carbide mos integrated circuit
JP2008034483A (en) * 2006-07-26 2008-02-14 Matsushita Electric Works Ltd Compound semiconductor element, illumination apparatus using the same and method of manufacturing the same
JP2008130709A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Ricoh Co Ltd Manufacturing method of semiconductor laser, semiconductor laser manufacturing apparatus, the semiconductor laser, optical scanning apparatus, image forming device, optical transmission module, and optical transmission system
WO2024004872A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 東京応化工業株式会社 Processing method for silicon carbide single crystal substrate, silicon carbide single crystal substrate processing system, and replenishing liquid
WO2024004864A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 東京応化工業株式会社 Silicon carbide single crystal substrate processing method, and silicon carbide single crystal substrate processing system

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005093808A1 (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Hikaru Kobayashi METHOD FOR FORMING OXIDE FILM, SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING SEMICONDUCTOR DEVICE, METHOD FOR OXIDIZING SiC SUBSTRATE, SiC-MOS SEMICONDUCTOR DEVICE AND SiC-MOS INTEGRATED CIRCUIT USING SUCH METHOD, AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SiC-MOS SEMICONDUCTOR DEVICE AND SiC-MOS INTEGRATED CIRCUIT
JP2005311352A (en) * 2004-03-26 2005-11-04 Japan Science & Technology Agency Method of forming oxide film, semiconductor device, method and apparatus for manufacturing the semiconductor device, method of oxidizing silicon carbide substrate, and silicon carbide mos semiconductor device and silicon carbide mos integrated circuit using the method, and apparatus for manufacturing the silicon carbide mos semiconductor device and silicon carbide mos integrated circuit
JP4567503B2 (en) * 2004-03-26 2010-10-20 独立行政法人科学技術振興機構 Method for forming oxide film, semiconductor device, method for manufacturing semiconductor device, method for oxidizing SiC substrate, SiC-MOS type semiconductor device using the same, and SiC-MOS type integrated circuit using the same
JP2008034483A (en) * 2006-07-26 2008-02-14 Matsushita Electric Works Ltd Compound semiconductor element, illumination apparatus using the same and method of manufacturing the same
JP2008130709A (en) * 2006-11-20 2008-06-05 Ricoh Co Ltd Manufacturing method of semiconductor laser, semiconductor laser manufacturing apparatus, the semiconductor laser, optical scanning apparatus, image forming device, optical transmission module, and optical transmission system
WO2024004872A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 東京応化工業株式会社 Processing method for silicon carbide single crystal substrate, silicon carbide single crystal substrate processing system, and replenishing liquid
WO2024004864A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 東京応化工業株式会社 Silicon carbide single crystal substrate processing method, and silicon carbide single crystal substrate processing system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW436837B (en) Field emission-type electron source and manufacturing method thereof and display using the electron source
JP4242832B2 (en) Fabrication method and activation treatment of nanostructured composite field emission cathode
US5895223A (en) Method for etching nitride
Bockris et al. The Rate of the Photoelectrochemical Generation of Hydrogen at p‐Type Semiconductors
Aroutiounian et al. Investigation of ceramic Fe2O3< Ta> photoelectrodes for solar energy photoelectrochemical converters
CN113897683B (en) Stripping method and stripping device for n-type silicon carbide single crystal wafer
EP0105623A2 (en) Electrolytic photodissociation of chemical compounds by iron oxide electrodes
JP2003133308A (en) Method and device for manufacturing silicon-carbide oxide film and method of manufacturing semiconductor element using the oxide film
US3328272A (en) Process using an oxygen free electrolyte for doping and contacting semiconductor bodies
JP5742597B2 (en) How to generate hydrogen
JP6221067B2 (en) Formic acid production apparatus and method
JP6497590B2 (en) Method of decomposing water, water splitting device and anode electrode for oxygen generation
JP3112456B1 (en) Field emission type electron source, method of manufacturing the same, and display
JP4810651B2 (en) Method of forming electrode on silicon carbide, and semiconductor device provided with the electrode
JPH0436456B2 (en)
WO2018179738A1 (en) Oxygen generation electrode and oxygen generation device
US4046645A (en) Method of manufacturing solid electrolytic capacitor
WO2023080173A1 (en) Diamond laminate
JP2014205899A (en) Electrochemical reaction apparatus
JP2012039016A (en) Manufacturing method of porous silicon optical element
JP4011522B2 (en) Anodizing device, method for producing oxide layer, field emission electron source, method for producing field emission electron source
JP2002358873A (en) Surface treatment method of carbon matter material for field electron emission material
JP4135309B2 (en) Manufacturing method of field emission electron source
Lim et al. Spectral Shifts of Electroluminescence from Porous n‐Si under Cathodic Bias
TW390916B (en) Method for etching nitride