JP2004039946A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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- H01L21/049—Conductor-insulator-semiconductor electrodes, e.g. MIS contacts
Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、SiC(炭化ケイ素)半導体を用いたMOS(Metal Oxide Semiconducter)構造を有する半導体装置を製造する技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
SiC半導体は、バンドギャップが広いため、耐熱性に優れており、高温での使用に適している。また、動作時のオン抵抗も低いため、小さいサイズでも大電流を流すことができ、小型化に適している。
【0003】
従来において、このようなSiC半導体を用いてMOS構造を有する半導体装置を製造する場合、例えば、特公平5−5182号,特開平8−51110号公報などに記載された既提案例においては、SiC層上に、薄いSi(ケイ素)層を形成し、そのSi層を熱酸化して、SiO2(酸化ケイ素)層を形成し、その上に金属電極を形成することにより、MOS構造を実現していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような既提案例においては、Si層が熱酸化されて、全てSiO2に置き換わってしまうため、SiC層のすぐ上にはSiO2層が配置され、SiC層とSiO2層とが接触することになる。SiC層とSiO2層との界面は、一般に、界面準位密度が高くなる傾向にあり、例えば、Si層とSiO2層との界面に比較して、約1桁高いことが知られている。
【0005】
このように、既提案例においては、SiC層とSiO2層との界面における界面準位密度が高いため、チャネル移動度が小さくなる、オン抵抗が高くなる、絶縁耐圧が低くなるなどの問題が発生していた。
【0006】
従って、本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、酸化膜との界面における界面準位密度を低くし得る半導体装置を製造する技術を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の第1の製造方法は、半導体装置を製造する方法であって、
(a)炭化ケイ素層を用意する工程と、
(b)前記炭化ケイ素層上に、ケイ素をエピタキシャル成長させて、ケイ素エピタキシャル層を形成する工程と、
(c)前記ケイ素エピタキシャル層の上層部を酸化する工程と、
を備えることを要旨とする。
【0008】
本発明の製造方法によれば、ケイ素エピタキシャル層を酸化する際に、ケイ素エピタキシャル層を全て酸化するのではなく、その上層部を酸化しているので、酸化により形成される酸化膜(酸化ケイ素層)は、炭化ケイ素層に接触するのではなく、ケイ素エピタキシャル層と接触することになり、ケイ素層と酸化ケイ素層との界面が形成されることになるので、前述の既提案例に比較して、界面準位密度を約1桁低減することができ、チャネル移動度を大きくしたり、オン抵抗を低くしたり、絶縁耐圧を高くしたりすることが可能となる。
【0009】
本発明の第1の製造方法において、前記工程(c)では、前記ケイ素エピタキシャル層を100nm以下残すように酸化することが好ましい。
【0010】
このように、ケイ素エピタキシャル層を非常に薄く残すことにより、酸化膜である酸化ケイ素層との界面ではケイ素層で接触するものの、半導体装置全体におけるケイ素層の影響を極力抑えることができる。
【0011】
本発明の第2の製造方法は、半導体装置を製造する方法であって、
(a)炭化ケイ素層を用意する工程と、
(b)前記炭化ケイ素層上に、ケイ素をエピタキシャル成長させて、第1のケイ素エピタキシャル層を形成する工程と、
(c)前記第1のケイ素エピタキシャル層上に、炭化ケイ素をエピタキシャル成長させて、炭化ケイ素酸化抑止層を形成する工程と、
(d)前記炭化ケイ素酸化抑止層上に、ケイ素をエピタキシャル成長させて、第2のケイ素エピタキシャル層を形成する工程と、
(e)前記第2のケイ素エピタキシャル層を酸化すると共に、前記炭化ケイ素酸化抑止層の一部または全部を酸化する工程と、
を備えることを要旨とする。
【0012】
本発明の製造方法によれば、第1のケイ素エピタキシャル層と第2のケイ素エピタキシャル層との間に炭化ケイ素酸化抑止層を設け、酸化の際には、第2のケイ素エピタキシャル層を酸化させると共に、炭化ケイ素酸化抑止層の一部または全部を酸化させることにより、炭化ケイ素酸化抑止層の下の第1のSiエピタキシャル層を残すことができる。その結果、酸化により形成される酸化膜(酸化ケイ素層)は、炭化ケイ素層に接触するのではなく、第1のケイ素エピタキシャル層と接触することになり、ケイ素層と酸化ケイ素層との界面が形成されることになるので、前述の既提案例に比較して、界面準位密度を約1桁低減することができ、チャネル移動度を大きくしたり、オン抵抗を低くしたり、絶縁耐圧を高くしたりすることが可能となる。
【0013】
本発明の第2の製造方法において、前記工程(e)は、酸化時間を調整して、前記第2のケイ素エピタキシャル層を酸化させた後、炭化ケイ素酸化抑止層中において酸化を停止させる工程を含むようにしてもよい。
【0014】
炭化ケイ素の酸化速度は、ケイ素の酸化速度に比較して、約1桁以上遅いため、第2のケイ素エピタキシャル層では酸化は急速に進むものの、炭化ケイ素酸化抑止層に入ると、酸化はゆっくり進むことになる。従って、酸化時間を適切に調整することにより、第2のケイ素エピタキシャル層を全て酸化させた後、炭化ケイ素酸化抑止層中において、容易に酸化を停止させることができ、酸化箇所を制御することができるので、第1のケイ素エピタキシャル層を残すことができる。
【0015】
本発明の第2の製造方法において、前記工程(b)では、前記第1のケイ素エピタキシャル層を膜厚100nm以下で形成することが好ましい。
【0016】
このように、第1のケイ素エピタキシャル層を非常に薄く形成することにより、酸化膜である酸化ケイ素層との界面ではケイ素層で接触するものの、半導体装置全体におけるケイ素層の影響を極力抑えることができる。
【0017】
本発明の第2の製造方法において、前記工程(c)では、前記炭化ケイ素酸化抑止層を膜厚10nm以下で形成することが好ましい。
【0018】
このように、炭化ケイ素酸化抑止層を非常に薄く形成することにより、炭化ケイ素酸化抑止層中における炭素の量を削減することができる。
【0019】
本発明の第2の製造方法において、前記工程(e)は、前記炭化ケイ素酸化抑止層中に存在する炭素を拡散または蒸発させる工程を含むことが好ましい。
【0020】
このような工程を含むことにより、最終的に、炭化ケイ素酸化抑止に残留する炭素の量を少なくすることができ、炭素による影響を排除することができる。
【0021】
なお、本発明は、上記した製造方法などの方法発明の態様に限ることなく、半導体装置などの装置発明としての態様で実現することも可能である。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1の実施例:
B.第2の実施例:
C.具体例:
【0023】
A.第1の実施例:
図1は本発明の第1の実施例としての半導体装置の基本構成部分の製造手順を模式的に示した断面図である。本実施例の半導体装置は、SiC半導体を用いたMOS構造の半導体装置である。
【0024】
まず、処理炉内に膜厚数百μmのn+型のSiCウェハ102を用意し、CVD(Chemical Vapor Deposition)により、SiH4(シラン),C3H8(プロパン),N2(窒素)の混合ガスを用いて、1400〜2000℃で、SiCウェハ102の表面に、n−型のSiCをエピタキシャル成長させて、n−型のSiCエピタキシャル層104を膜厚数〜数十μm形成する(図1(a))。
【0025】
次に、同じ処理炉内で、CVDにより、SiH4,N2の混合ガスを用いて、先ほどより低い温度の1050〜1250℃で、SiCエピタキシャル層104の上に、Siをエピタキシャル成長させて、Siエピタキシャル層106を膜厚数十〜数百nm形成する(図1(b))。
【0026】
なお、混合ガスとして、N2(窒素)の代わりに、PH3(フォスフィン)やAsH3(アルシン)を用いても良い。また、先ほどと同じ処理炉内で行う代わりに、大気への開放なくAr(アルゴン)雰囲気中または真空中で処理後のSiCウェハ102を搬送して異なる処理炉に移して、その処理炉内で行うようにしてもよい。
【0027】
次に、処理後のSiCウェハ102を酸化炉に移し、酸素雰囲気中において、1000〜1250℃で、Siエピタキシャル層106を100nm以下、好ましくは、1〜5nm残すように、Siエピタキシャル層106の上層部を熱酸化して、SiO2膜108を形成する(図1(c))。
【0028】
なお、酸素雰囲気には、水蒸気が含まれていてもよい。
【0029】
以上により、SiO2膜/Siエピタキシャル層/SiCエピタキシャル層/SiCウェハから成る半導体装置の基本構成部分が完成する。この後、例えば、SiO2層108の上に、Al(アルミニウム)などの金属(Metal)やポリSi(ポリシリコン)を蒸着することにより、MOS構造の半導体装置を得ることが可能となる。
【0030】
以上説明したように、本実施例によれば、Siエピタキシャル層106を熱酸化してSiO2層108を形成する際に、Siエピタキシャル層106を全て酸化するのではなく、100nm以下、好ましくは、1〜5nm残すように、Siエピタキシャル層106の上層部を酸化しているので、最終的に、酸化膜であるSiO2層108は、SiCエピタキシャル層104に接触するのではなく、Siエピタキシャル層106と接触することになる。従って、SiC層とSiO2層との界面ではなく、Si層とSiO2層との界面が形成されることになるので、前述の既提案例に比較して、界面準位密度を約1桁低減することができ、チャネル移動度を大きくしたり、オン抵抗を低くしたり、絶縁耐圧を高くしたりすることが可能となる。
【0031】
以上説明したように、本実施例によれば、Siエピタキシャル層106を熱酸化してSiO2層108を形成する際に、Siエピタキシャル層106を全て酸化するのではなく、100nm以下、好ましくは、1〜5nm残すように、Siエピタキシャル層106の上層部を酸化しているので、最終的に、酸化膜であるSiO2層108は、SiCエピタキシャル層104に接触するのではなく、Siエピタキシャル層106と接触することになる。従って、SiC層とSiO2層との界面ではなく、Si層とSiO2層との界面が形成されることになるので、前述の既提案例に比較して、界面準位密度を約1桁低減することができ、チャネル移動度を大きくしたり、オン抵抗を低くしたり、絶縁耐圧を高くしたりすることが可能となる。
【0032】
B.第2の実施例:
図2は本発明の第2の実施例としての半導体装置の基本構成部分を製造手順を模式的に示した断面図である。本実施例の半導体装置は、SiC半導体を用いたMOS構造の半導体装置である。
【0033】
まず、処理炉内に膜厚数百μmのn+型のSiCウェハ202を用意し、CVDにより、SiH4,C3H8,N2の混合ガスを用いて、1400〜2000℃で、SiCウェハ202の表面に、n−型のSiCをエピタキシャル成長させて、n−型のSiCエピタキシャル層204を膜厚数〜数十μm形成する(図2(a))。
【0034】
次に、同じ処理炉内で、CVDにより、SiH4,N2の混合ガスを用いて、先ほどより温度が低い1050〜1250℃で、SiCエピタキシャル層204の上に、Siをエピタキシャル成長させて、第1Siエピタキシャル層206を膜厚100nm以下で形成する(図2(b))。
【0035】
なお、混合ガスとして、N2(窒素)の代わりに、PH3(フォスフィン)やAsH3(アルシン)を用いたり、同じ処理炉内で行う代わりに、大気への開放なくAr(アルゴン)雰囲気中または真空中で処理後のSiCウェハ102を搬送して異なる処理炉に移して、その処理炉内で行ったりしてもよいことは、第1の実施例と同様である。
【0036】
次に、同じ処理炉内で、CVDにより、SiH4,C3H8,N2の混合ガスを用いて、先ほどと同じ温度(1050〜1250℃)で、第1Siエピタキシャル層206の上に、SiCをエピタキシャル成長させて、SiC酸化抑止層208を膜厚10nm以下で形成する(図2(c))。
【0037】
なお、第1Siエピタキシャル層206の形成時と同じ温度で行う代わりに、第1Siエピタキシャル層206が溶融もしくは蒸発にて消失もしくは面割れしない異なる温度で行うようにしてもよい。
【0038】
次に、同じ処理炉内で、CVDにより、SiH4,N2の混合ガスを用いて、1050〜1250℃で、SiC酸化抑止層208の上に、Siをエピタキシャル成長させて、第2Siエピタキシャル層210を形成する(図2(d))。
【0039】
なお、形成する膜厚は、要求される半導体装置の特性に合わせて適宜設定する。
【0040】
次に、処理後のSiCウェハ102を酸化炉に移し、酸素雰囲気中において、比較的低い1000〜1200℃で、第2Siエピタキシャル層210,SiC酸化抑止層208を熱酸化して、SiO2膜212を形成する(図2(e))。
【0041】
このとき、SiCの酸化速度は、Siの酸化速度に比較して、約1桁以上遅いため、第2Siエピタキシャル層210では、酸化は急速に進むが、SiC酸化抑止層208に入ると、酸化はゆっくり進むことになる。従って、酸化時間を適切に調整することにより、第2Siエピタキシャル層210を全て酸化させた後、SiC酸化抑止層208中において、容易に酸化を停止させることができる。
【0042】
このようにして、酸化箇所を制御することにより、非常に膜厚の薄い(膜厚100nm以下、好ましくは、1〜5nm)第1Siエピタキシャル層206を残すことができる。
【0043】
ところで、SiC酸化抑止層208には、C(炭素)が存在するが、SiC酸化抑止層208を形成する際に、その膜厚を薄くして、全体的なCの量を削減することにより、最終的に、SiC酸化抑止層208に残留するCの量を少なくすることができる。或いは、熱酸化を行った後に、H2(水素)雰囲気中で熱処理したり、熱酸化を行う際に、短時間(例えば、数分間)だけ処理温度(酸化温度)を1200〜1300℃に上げたりして、SiC酸化抑止層208中に存在するCを拡散・蒸発させることにより、最終的に、SiC酸化抑止層208に残留するCの量を少なくすることができる。また、処理温度(酸化温度)を低下した状態で処理時間を延長したり、或いは、水蒸気雰囲気中で酸化処理を行ったりすることによっても、SiC酸化抑止層208中に存在するCを拡散・蒸発させることができる。
【0044】
以上により、SiO2膜/Siエピタキシャル層/SiCエピタキシャル層/SiCウェハから成る半導体装置の基本構成部分が完成する。この後、例えば、SiO2層108の上に、Al(アルミニウム)などの金属(Metal)やポリSi(ポリシリコン)を蒸着することにより、MOS構造の半導体装置を得ることが可能となる。
【0045】
以上説明したように、本実施例によれば、第1Siエピタキシャル層206と第2Siエピタキシャル層210との間にSiC酸化抑止層208を設け、酸化の際には、第2Siエピタキシャル層210を全て酸化させた後に、SiC酸化抑止層208中で酸化を停止させることにより、SiC酸化抑止層208の下の膜厚の薄い(膜厚100nm以下、好ましくは、1〜5nm)第1Siエピタキシャル層206を残すことができる。従って、最終的に、酸化膜であるSiO2層108は、SiCエピタキシャル層104に接触するのではなく、Siエピタキシャル層106と接触することになる。従って、SiC層とSiO2層との界面ではなく、Si層とSiO2層との界面が形成されることになるので、前述の既提案例に比較して、界面準位密度を約1桁低減することができ、チャネル移動度を大きくしたり、オン抵抗を低くしたり、絶縁耐圧を高くしたりすることが可能となる。
【0046】
C.具体例:
次に、第1または第2の実施例において得られた半導体装置の基本構成部分を利用して、例えば、縦型MOSFETを製造する方法について説明する。なお、製造方法は、第1の実施例の基本構成部分を用いる場合も、第2の実施例の基本構成部分を用いる場合も同じであるので、代表して、第1の実施例の基本構成部分を用いる場合を例として説明する。
【0047】
図3は第1の実施例の基本構成部分を用いて縦型MOSFETを製造する課程を模式的に示した断面図である。
【0048】
まず、第1の実施例において得られたiO2膜/Siエピタキシャル層/SiCエピタキシャル層/SiCウェハから成る半導体装置の基本構成部分を用意し(図3(a))、そこにイオン注入により、p型領域110には、B(ホウ素),Alなどを、n型領域112には、N(窒素),As(ヒ素)またはP(リン)を、それぞれ注入して、その後、活性化アニールを行う(図3(b))。
【0049】
次に、ドレイン電極及びソース電極を形成したい領域を開口したマスクをフォトリソグラフにより形成し、そのマスクを用いて、RIE(Reactive Ion Etching)などのドライエッチングを行って、上記領域におけるSiO2膜を除去し、SiCを露出させる。
【0050】
次に、上記領域に、Ni(ニッケル)もしくはAlを蒸着するか、または、Ti(チタン)及びNiを多層膜にて蒸着して、ドレイン電極114及びソース電極116を形成し、その後、加熱処理によりオーミック接合を形成する。
【0051】
次に、ゲート電極を形成したい領域に、AlやポリSiなどをスパッタ蒸着するか、CVDによりポリSiを形成することにより、ゲート電極118を形成し、フォトリソグラフにより形成したマスクを用いて、RIEなどのドライエッチングを行って、トランジスタ構造を形成する(図3(c))。
【0052】
なお、本発明は上記した実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。
【0053】
上記した第2の実施例においては、第2Siエピタキシャル層210を全て酸化させた後、SiC酸化抑止層208中において酸化を停止させるようにしていたが、SiC酸化抑止層208を全て酸化させるようにしてもよいし、その下の第1Siエピタキシャル層206が比較的膜厚が厚く形成されている場合には、第1Siエピタキシャル層206の上層部まで酸化させるようにしてもよい。最終的に、少なくとも、第1Siエピタキシャル層206が残っていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例としての半導体装置の基本構成部分の製造手順を模式的に示した断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例としての半導体装置の基本構成部分を製造手順を模式的に示した断面図である。
【図3】第1の実施例の基本構成部分を用いて縦型MOSFETを製造する課程を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
102…SiCウェハ
104…SiCエピタキシャル層
106…Siエピタキシャル層
110…p型領域
112…n型領域
114…ドレイン電極
116…ソース電極
118…ゲート電極
202…SiCウェハ
204…SiCエピタキシャル層
206…第1Siエピタキシャル層
208…SiC酸化抑止層
210…第2Siエピタキシャル層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a technology for manufacturing a semiconductor device having a MOS (Metal Oxide Semiconductor) structure using a SiC (silicon carbide) semiconductor.
[0002]
[Prior art]
Since the SiC semiconductor has a wide band gap, it has excellent heat resistance and is suitable for use at high temperatures. Further, since the on-resistance during operation is low, a large current can flow even in a small size, which is suitable for miniaturization.
[0003]
Conventionally, when a semiconductor device having a MOS structure is manufactured using such a SiC semiconductor, for example, in the already-proposed examples described in Japanese Patent Publication No. 5-5182 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-51110, SiC is used. A MOS structure is realized by forming a thin Si (silicon) layer on the layer, thermally oxidizing the Si layer to form a SiO 2 (silicon oxide) layer, and forming a metal electrode thereon. I was
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a proposed example, since the Si layer is thermally oxidized and is entirely replaced with SiO 2 , the SiO 2 layer is disposed immediately above the SiC layer, and the SiC layer and the SiO 2 layer are separated from each other. Will come in contact. Generally, the interface between the SiC layer and the SiO 2 layer tends to have a high interface state density, and is known to be, for example, about one digit higher than the interface between the Si layer and the SiO 2 layer. .
[0005]
As described above, in the already-proposed example, since the interface state density at the interface between the SiC layer and the SiO 2 layer is high, problems such as a decrease in channel mobility, an increase in on-resistance, and a decrease in withstand voltage are caused. Had occurred.
[0006]
Accordingly, it is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the prior art and to provide a technique for manufacturing a semiconductor device capable of reducing the interface state density at the interface with an oxide film.
[0007]
[Means for Solving the Problems and Their Functions and Effects]
In order to achieve at least a part of the above object, a first manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device,
(A) providing a silicon carbide layer;
(B) forming a silicon epitaxial layer by epitaxially growing silicon on the silicon carbide layer;
(C) oxidizing an upper layer of the silicon epitaxial layer;
The gist is to provide
[0008]
According to the manufacturing method of the present invention, when the silicon epitaxial layer is oxidized, not the entire silicon epitaxial layer is oxidized, but the upper layer is oxidized. ) Does not come into contact with the silicon carbide layer, but comes into contact with the silicon epitaxial layer, and an interface between the silicon layer and the silicon oxide layer is formed. In addition, the interface state density can be reduced by about one digit, and the channel mobility can be increased, the on-resistance can be reduced, and the withstand voltage can be increased.
[0009]
In the first manufacturing method of the present invention, it is preferable that in the step (c), the silicon epitaxial layer is oxidized so that the silicon epitaxial layer remains at 100 nm or less.
[0010]
As described above, by leaving the silicon epitaxial layer very thin, although the silicon layer is in contact at the interface with the silicon oxide layer as the oxide film, the influence of the silicon layer on the entire semiconductor device can be suppressed as much as possible.
[0011]
A second manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device,
(A) providing a silicon carbide layer;
(B) forming a first silicon epitaxial layer by epitaxially growing silicon on the silicon carbide layer;
(C) forming a silicon carbide oxidation inhibiting layer by epitaxially growing silicon carbide on the first silicon epitaxial layer;
(D) forming a second silicon epitaxial layer by epitaxially growing silicon on the silicon carbide oxidation inhibiting layer;
(E) oxidizing the second silicon epitaxial layer and oxidizing part or all of the silicon carbide oxidation inhibiting layer;
The gist is to provide
[0012]
According to the manufacturing method of the present invention, a silicon carbide oxidation inhibiting layer is provided between the first silicon epitaxial layer and the second silicon epitaxial layer, and at the time of oxidation, the second silicon epitaxial layer is oxidized. By oxidizing a part or all of the silicon carbide oxidation inhibiting layer, the first Si epitaxial layer below the silicon carbide oxidation inhibiting layer can be left. As a result, the oxide film (silicon oxide layer) formed by oxidation comes into contact with the first silicon epitaxial layer instead of contacting with the silicon carbide layer, and the interface between the silicon layer and the silicon oxide layer is formed. As a result, the interface state density can be reduced by about one digit, the channel mobility can be increased, the on-resistance can be reduced, and the withstand voltage can be reduced. Or higher.
[0013]
In the second manufacturing method of the present invention, the step (e) includes a step of adjusting the oxidation time, oxidizing the second silicon epitaxial layer, and then stopping the oxidation in the silicon carbide oxidation inhibiting layer. It may be included.
[0014]
Since the oxidation rate of silicon carbide is about one order of magnitude slower than the oxidation rate of silicon, oxidation proceeds rapidly in the second silicon epitaxial layer, but proceeds slowly when it enters the silicon carbide oxidation inhibiting layer. Will be. Therefore, by appropriately adjusting the oxidation time, after all the second silicon epitaxial layer has been oxidized, the oxidation can be easily stopped in the silicon carbide oxidation suppressing layer, and the oxidized portion can be controlled. As a result, the first silicon epitaxial layer can be left.
[0015]
In the second manufacturing method of the present invention, in the step (b), it is preferable that the first silicon epitaxial layer is formed with a thickness of 100 nm or less.
[0016]
As described above, by forming the first silicon epitaxial layer very thinly, it is possible to suppress the influence of the silicon layer on the entire semiconductor device as much as possible, although the silicon layer is in contact with the interface with the silicon oxide layer as the oxide film. it can.
[0017]
In the second manufacturing method of the present invention, in the step (c), it is preferable that the silicon carbide oxidation inhibiting layer is formed to a thickness of 10 nm or less.
[0018]
As described above, by forming the silicon carbide oxidation suppressing layer to be extremely thin, the amount of carbon in the silicon carbide oxidation suppressing layer can be reduced.
[0019]
In the second production method of the present invention, it is preferable that the step (e) includes a step of diffusing or evaporating carbon present in the silicon carbide oxidation inhibiting layer.
[0020]
By including such a step, finally, the amount of carbon remaining in the suppression of silicon carbide oxidation can be reduced, and the influence of carbon can be eliminated.
[0021]
Note that the present invention is not limited to aspects of the method invention such as the manufacturing method described above, but can also be realized in aspects of a device invention such as a semiconductor device.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. First embodiment:
B. Second embodiment:
C. Concrete example:
[0023]
A. First embodiment:
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a manufacturing procedure of a basic component of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. The semiconductor device of this embodiment is a semiconductor device having a MOS structure using a SiC semiconductor.
[0024]
First, an n + -
[0025]
Next, in the same processing furnace, Si is epitaxially grown on the
[0026]
Note that PH 3 (phosphine) or AsH 3 (arsine) may be used as the mixed gas instead of N 2 (nitrogen). Also, instead of performing in the same processing furnace as before, the
[0027]
Next, the processed
[0028]
Note that water vapor may be contained in the oxygen atmosphere.
[0029]
Thus, the basic components of the semiconductor device composed of the SiO 2 film / Si epitaxial layer / SiC epitaxial layer / SiC wafer are completed. Thereafter, for example, by depositing a metal (Metal) such as Al (aluminum) or poly-Si (polysilicon) on the SiO 2 layer 108, a semiconductor device having a MOS structure can be obtained.
[0030]
As described above, according to the present embodiment, when the
[0031]
As described above, according to the present embodiment, when the
[0032]
B. Second embodiment:
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a manufacturing procedure of a basic component of a semiconductor device as a second embodiment of the present invention. The semiconductor device of this embodiment is a semiconductor device having a MOS structure using a SiC semiconductor.
[0033]
First, an n + -
[0034]
Next, in the same processing furnace, Si is epitaxially grown on the
[0035]
In addition, instead of using PH 3 (phosphine) or AsH 3 (arsine) instead of N 2 (nitrogen) as a mixed gas, or performing the same gas in the same processing furnace, an Ar (argon) atmosphere without opening to the atmosphere is used. Alternatively, as in the first embodiment, the
[0036]
Next, in the same processing furnace, on the first
[0037]
Note that, instead of performing at the same temperature as when the first
[0038]
Next, in the same processing furnace, Si is epitaxially grown on the SiC
[0039]
Note that the film thickness to be formed is set as appropriate in accordance with required characteristics of the semiconductor device.
[0040]
Next, the processed
[0041]
At this time, the oxidation rate of SiC is about one digit or more slower than the oxidation rate of Si, so oxidation proceeds rapidly in the second
[0042]
In this way, by controlling the oxidized portion, the first
[0043]
By the way, C (carbon) is present in the SiC
[0044]
Thus, the basic components of the semiconductor device composed of the SiO 2 film / Si epitaxial layer / SiC epitaxial layer / SiC wafer are completed. Thereafter, for example, by depositing a metal (Metal) such as Al (aluminum) or poly-Si (polysilicon) on the SiO 2 layer 108, a semiconductor device having a MOS structure can be obtained.
[0045]
As described above, according to the present embodiment, the SiC
[0046]
C. Concrete example:
Next, a method for manufacturing, for example, a vertical MOSFET using the basic components of the semiconductor device obtained in the first or second embodiment will be described. The manufacturing method is the same in the case of using the basic components of the first embodiment and the case of using the basic components of the second embodiment. The case where a part is used will be described as an example.
[0047]
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a process of manufacturing a vertical MOSFET using the basic components of the first embodiment.
[0048]
First, a basic component of a semiconductor device composed of the iO 2 film / Si epitaxial layer / SiC epitaxial layer / SiC wafer obtained in the first embodiment is prepared (FIG. 3A), and ion implantation is performed. B (boron), Al, or the like is implanted into the p-
[0049]
Next, a mask having an opening in a region where a drain electrode and a source electrode are to be formed is formed by photolithography, and dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) is performed using the mask to form an SiO 2 film in the region. Removed to expose SiC.
[0050]
Next, in the above region, Ni (nickel) or Al is deposited, or Ti (titanium) and Ni are deposited in a multilayer film to form a
[0051]
Next, in a region where a gate electrode is to be formed, Al, poly Si, or the like is sputter-deposited or poly-Si is formed by CVD to form a
[0052]
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
[0053]
In the above-described second embodiment, after the second
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a manufacturing procedure of a basic component of a semiconductor device as a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing procedure of a basic component of a semiconductor device as a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a process of manufacturing a vertical MOSFET using the basic components of the first embodiment.
[Explanation of symbols]
102 ...
Claims (9)
(a)炭化ケイ素層を用意する工程と、
(b)前記炭化ケイ素層上に、ケイ素をエピタキシャル成長させて、ケイ素エピタキシャル層を形成する工程と、
(c)前記ケイ素エピタキシャル層の上層部を酸化する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(A) providing a silicon carbide layer;
(B) forming a silicon epitaxial layer by epitaxially growing silicon on the silicon carbide layer;
(C) oxidizing an upper layer of the silicon epitaxial layer;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記工程(c)では、前記ケイ素エピタキシャル層を100nm以下残すように酸化することを特徴とする製造方法。The method according to claim 1,
In the step (c), the silicon epitaxial layer is oxidized so as to leave the silicon epitaxial layer at 100 nm or less.
(a)炭化ケイ素層を用意する工程と、
(b)前記炭化ケイ素層上に、ケイ素をエピタキシャル成長させて、第1のケイ素エピタキシャル層を形成する工程と、
(c)前記第1のケイ素エピタキシャル層上に、炭化ケイ素をエピタキシャル成長させて、炭化ケイ素酸化抑止層を形成する工程と、
(d)前記炭化ケイ素酸化抑止層上に、ケイ素をエピタキシャル成長させて、第2のケイ素エピタキシャル層を形成する工程と、
(e)前記第2のケイ素エピタキシャル層を酸化すると共に、前記炭化ケイ素酸化抑止層の一部または全部を酸化する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(A) providing a silicon carbide layer;
(B) forming a first silicon epitaxial layer by epitaxially growing silicon on the silicon carbide layer;
(C) forming a silicon carbide oxidation inhibiting layer by epitaxially growing silicon carbide on the first silicon epitaxial layer;
(D) forming a second silicon epitaxial layer by epitaxially growing silicon on the silicon carbide oxidation inhibiting layer;
(E) oxidizing the second silicon epitaxial layer and oxidizing part or all of the silicon carbide oxidation inhibiting layer;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記工程(e)は、酸化時間を調整して、前記第2のケイ素エピタキシャル層を酸化させた後、炭化ケイ素酸化抑止層中において酸化を停止させる工程を含むことを特徴とする製造方法。The manufacturing method according to claim 3,
The step (e) includes a step of adjusting the oxidation time to oxidize the second silicon epitaxial layer and then stopping the oxidation in the silicon carbide oxidation inhibiting layer.
前記工程(b)では、前記第1のケイ素エピタキシャル層を膜厚100nm以下で形成することを特徴とする製造方法。The manufacturing method according to claim 3,
In the step (b), the first silicon epitaxial layer is formed with a thickness of 100 nm or less.
前記工程(c)では、前記炭化ケイ素酸化抑止層を膜厚10nm以下で形成することを特徴とする製造方法。The manufacturing method according to claim 3,
In the step (c), the silicon carbide oxidation inhibiting layer is formed to a thickness of 10 nm or less.
前記工程(e)は、前記炭化ケイ素酸化抑止層中に存在する炭素を拡散または蒸発させる工程を含むことを特徴とする製造方法。The manufacturing method according to claim 3,
The manufacturing method, wherein the step (e) includes a step of diffusing or evaporating carbon present in the silicon carbide oxidation inhibiting layer.
前記ケイ素エピタキシャル層は、膜厚が100nm以下であることを特徴とする半導体装置。The semiconductor device according to claim 8,
The semiconductor device, wherein the silicon epitaxial layer has a thickness of 100 nm or less.
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JP2006351743A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Mos gate type silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2007335501A (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008294171A (en) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2009088440A (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Oki Semiconductor Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2010278120A (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device |
US20120068194A1 (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | Adrian Shipley | Silicon carbide semiconductor devices |
JP2012099834A (en) * | 2011-12-19 | 2012-05-24 | Fuji Electric Co Ltd | Method of manufacturing mos gate type silicon carbide semiconductor device |
CN105513962A (en) * | 2016-01-12 | 2016-04-20 | 上海晶亮电子科技有限公司 | Trench MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) gate oxidation processing method in silicon carbide device |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006351743A (en) * | 2005-06-15 | 2006-12-28 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Mos gate type silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2007335501A (en) * | 2006-06-13 | 2007-12-27 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2008294171A (en) * | 2007-05-24 | 2008-12-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
JP2009088440A (en) * | 2007-10-03 | 2009-04-23 | Oki Semiconductor Co Ltd | Semiconductor device and its manufacturing method |
JP2010278120A (en) * | 2009-05-27 | 2010-12-09 | Mitsubishi Electric Corp | Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device |
US20120068194A1 (en) * | 2010-09-17 | 2012-03-22 | Adrian Shipley | Silicon carbide semiconductor devices |
JP2012099834A (en) * | 2011-12-19 | 2012-05-24 | Fuji Electric Co Ltd | Method of manufacturing mos gate type silicon carbide semiconductor device |
CN105513962A (en) * | 2016-01-12 | 2016-04-20 | 上海晶亮电子科技有限公司 | Trench MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) gate oxidation processing method in silicon carbide device |
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