JP2009065112A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 炭化珪素ウエハ(1,2)の表面内に不純物をイオン注入する工程と、不純物のイオン注入後に、炭化水素ガスを熱分解させて成膜する化学気相成長法により炭化珪素ウエハの全表面に所定の厚さのカーボン保護膜(6)を形成する工程と、カーボン保護膜(6)が形成された炭化珪素ウエハ(1,2)をアニールする工程とを含むことを特徴とする。
【選択図】 図3
Description
この発明の実施の形態1に係る炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。ここでは、一例として、パワーMOSFET(Power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)の製造方法を、図1から図8を参照して説明する。
実施の形態1では、アセチレンガスやメタンガスなどの炭化水素ガスを、900℃から1000℃の温度範囲で分解させて、炭化珪素ウエハの全表面に高純度で良質なカーボン保護膜6を形成させた。この実施の形態1では、炭化水素ガスの熱分解と、カーボン保護膜6の形成は、CVDを行う成膜装置内で、同一工程内で同時に行うことを想定している。実施の形態2では、CVDを行う成膜装置を、炭化水素ガスの流れに対し上流側にあるガス分解炉と下流側にある成膜炉から構成し、炭化水素ガスを分解する工程と、カーボン保護膜6を形成する工程を、それぞれ別の炉で別の工程で行うことを特徴とする。以下、この実施の形態2に係るカーボン保護膜6の形成方法を、図9に示す成膜装置の説明図を参照して説明する。なお実施の形態2において、炭化水素ガスを分解させてカーボン保護膜6を形成する工程以外の工程は、実施の形態1で示した工程と同一であるため、説明は省略する。
実施の形態1及び2では、アセチレン,メタン又はプロパンなどの炭化水素ガスを例として説明したが、酸素を含む炭化水素ガスであるエチルアルコール(C2H4OH:エタノール)やメチルアルコール(CH3OH:メタノール)などの低級アルコールを用いることもできる。ここでは、エタノールやメタノールを用いた炭化珪素半導体装置の製造方法を、パワーMOSFETを例にして説明する。なおパワーMOSFETの製造方法は、カーボン保護膜の形成方法を除いて、実施の形態1で示した図1から図8と同等である。そのため、図1から図8を参照して説明する。
実施の形態3では、エタノールやメタノールなどの酸素を含む炭化水素ガスを用いてカーボン保護膜6を形成したものを示したが、酸素を含む炭化水素ガスとしてテトラヒドロフラン(tetrahydrofuran, THF)などの環状エーテル化合物を用いた場合は、カーボン保護膜6の形成条件が若干相違する。以下では、炭化珪素半導体装置の製造方法のうち、実施の形態3とは相違するテトラヒドロフランを用いたカーボン保護膜6の形成方法について、図1から図8及び図10を参照して説明する。その他の炭化珪素半導体装置の製造方法については、実施の形態3で説明したものと同じであるため、説明は省略する。
実施の形態1から4によれば、成膜装置で炭化珪素ウエハの全表面にカーボン保護膜6を形成した後、炭化珪素ウエハをアニール処理装置に移し変えている。このため、移し変えの際に、炭化珪素ウエハの表面に形成されているカーボン保護膜6が、擦れなどにより、剥がれたり一部破損したりして、炭化珪素半導体装置の品質及び歩留まりが低下することが懸念される。
p型(第2導電型)のウェル領域、4 n型(第1導電型)のソース領域、5 p+型(第2導電型)のコンタクト領域、6 カーボン保護膜、7 ゲート酸化膜、8 ゲート電極、9 層間絶縁膜、10 ソース電極(第1の主電極)、11 ドレイン電極(第2の主電極)、20 成膜装置、21 ガス分解炉、22 成膜炉、23 接続管、24 ガス導入管、25 ガス排気管、26 ヒータ、27 ヒータ、30 成膜装置、31 ガス導入管、32 成膜炉、33 ガス排気管、34 ヒータ、35 基板保持具、40
アニール処理装置、41 アニール炉、42 ガス導入管、43 ガス排気管、44 ヒータ、45 均熱材、46 コイル
Claims (13)
- 炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
炭化珪素ウエハの表面内に不純物をイオン注入する工程と、
前記イオン注入後に、炭化水素ガスを熱分解させて成膜する化学気相成長法により、前記炭化珪素ウエハの全表面に所定の厚さのカーボン保護膜を形成する工程と、
前記カーボン保護膜が形成された前記炭化珪素ウエハをアニールする工程と、
を含む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1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記カーボン保護膜を形成する工程は、
ガス分解炉において前記炭化水素ガスを熱分解する工程と、
前記熱分解された前記炭化水素ガスが導入された成膜炉において前記炭化珪素ウエハの全表面に所定の厚さのカーボン保護膜を形成する工程と、
からなることを特長とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 請求項1又は2のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記所定の厚さは、1nm以上で、かつ1000nm以下であ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1又は2のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記所定の厚さは、10nm以上で、かつ500nm以下であ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1乃至4のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記炭化水素ガスは、アセチレン、メタン又はプロパンであ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1乃至5のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記カーボン保護膜の形成は、
複数の前記炭化珪素ウエハに対して一括して形成するバッチ処理により行うことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
炭化珪素ウエハの表面内に不純物をイオン注入する工程と、
前記イオン注入後に、酸素を含む炭化水素ガスを熱分解させて成膜する化学気相成長法により、前記炭化珪素ウエハの全表面に所定の厚さのカーボン保護膜を形成する工程と、
前記カーボン保護膜が形成された前記炭化珪素ウエハをアニールする工程と、
を含む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7に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記カーボン保護膜を形成する工程は、
1.33×104Pa以下の減圧状態において前記酸素を含む炭化水素ガスを熱分解する工程と、
前記熱分解された前記酸素を含む炭化水素ガスが導入された成膜炉において前記炭化珪素ウエハの全表面に所定の厚さのカーボン保護膜を形成する工程と、
からなることを特長とする炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 請求項7又は8のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記所定の厚さは、1nm以上で、かつ1000nm以下であ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7又は8のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記所定の厚さは、10nm以上で、かつ500nm以下であ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7乃至10のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記酸素を含む炭化水素ガスは、メチルアルコール、エチルアルコール、セタノール、ヒドロキシ酸、カルボン酸、ケトン、アルデヒド、フェノール、エステル、エーテル又はテトラヒドロフランであ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7乃至11のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記カーボン保護膜の形成は、
複数の前記炭化珪素ウエハに対して一括して形成するバッチ処理により行う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1乃至12のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記炭化珪素ウエハに前記カーボン保護膜を形成する工程と前記カーボン保護膜が形成された前記炭化珪素ウエハをアニール処理する工程は、共通の基板保持具を用いて行うことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
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