JP2009290172A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】まず、炭化珪素基板1上に10nm以下のアモルファスシリコン膜2、キャップとなるシリコン酸化膜3を形成する。次いで前記シリコン酸化膜3で表面を保護した状態でアモルファスシリコン膜2を熱酸化することで、炭化珪素基板1上に熱酸化膜4を形成する。
【選択図】図1
Description
図1(a)−(c)は本発明の実施例1における半導体装置の製造工程の一部の断面構造を示す説明図である。
本実施例1による半導体装置は、図1(a)に示すように、例えばn型の導電型からなる炭化珪素基板1に、n型としたい領域およびp型としたい領域に各々不純物打ち込みを行い、不純物活性化用のアニールを行う。ここで、n型としたい領域へ注入する不純物は、例えば窒素を、p型としたい領域へ注入する不純物は、例えばアルミを用いる。
続いて、図1(b)に示すように、炭化珪素基板1上に、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition)法によって5nm程度の厚さのイントリンシックのアモルファスシリコン膜2および、例えば40nm程度の厚さのシリコン酸化膜3を堆積する。ここで堆積されるアモルファスシリコン膜2は非晶質であるため結晶粒が存在せず、また10nm以下と非常に薄膜であるため膜厚の均一性に優れる。
例えば、900℃のドライO2雰囲気でアモルファスシリコン膜を熱酸化し、シリコン酸化膜を形成する。このとき形成されるシリコン酸化膜は、アモルファスシリコン膜のおよそ2倍の膜厚となるため、10nm程度となる。余裕を見て、熱酸化膜が12nm程度形成される時間で熱酸化を行うと、最大でシリコン酸化膜が2nm程度形成される熱酸化を炭化珪素基板に行うことになる。4H−SiCの(0001)面の場合、熱酸化の速度はシリコンと比べておおむね1/10倍程度である。このため、炭化珪素基板上に形成される熱酸化膜は最大で0.2nm程度となり、実質的に炭化珪素基板1を酸化することなく、アモルファスシリコン膜2のみを酸化することができる。
本実施例1では、炭化珪素基板1がn型の導電型の場合について説明したが、p型の導電型としてもよい。
本実施例2では、図2A−Cに示すような、いわゆるMOS(Metal-Oxide-Semiconductor)構造を備えた半導体装置について説明する。なお、この半導体装置では、前記実施例1で述べた炭化珪素/シリコン酸化膜構造を、MOS構造のゲート絶縁膜として使用することになる。
なお、前記断面図は、煩雑さを避けるため、当該工程における主要部位の構成のみを示すもので、正確な断面図には相当しない。
まず、例えば高濃度n型(n+)炭化珪素単結晶/低濃度n型(n)炭化珪素単結晶の積層構造を有する半導体基板を用意し、所望の領域に不純物をイオン打ち込みして、さらにアニールを行うことで、p型領域、n+領域を形成する。例えば図3ではp型領域の内部にトランジスタのソース6となるn+領域が形成されている。
所定の洗浄を行った後、図4に示すように、前記半導体基板上に例えば5nm程度のアモルファスシリコン膜2、例えば20nm程度の厚さからなるCVDシリコン酸化膜3を堆積する。
続いて、図6に示すように、200nm程度の厚さのn型多結晶シリコン膜からなるゲート材料膜5を堆積する。
続いて、通常のシリサイド電極工程、層間絶縁膜形成工程、ソース6およびゲート8へのコンタクトを形成する工程、配線を形成する工程を行い半導体装置が完成する。
上記のように、通常のMOSトランジスタを製造する工程において、ゲート絶縁膜の形成方法だけを変更することで、実質的に炭化珪素を酸化することなく、良質なシリコン酸化膜4を得る事ができる。また、このことから図8A−Cに示した各MOS構造についても、ゲート絶縁膜の形成方法を変更することで、同様に適用することができる。このため、図8Cに示したトレンチMOS構造に適用した場合において、炭化珪素の結晶方位の違いによる熱酸化速度の違いを考慮することなく、熱酸化したシリコン酸化膜を炭化珪素基板1上に形成することができる。
2…アモルファスシリコン膜、
3…シリコン酸化膜、
4…アモルファスシリコン膜を酸化したシリコン酸化膜、
5…ゲート材料膜、
6…ソース、
7…ドレイン、
8…ゲート。
Claims (5)
- 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法;
(a)炭化珪素基板上にアモルファスシリコン膜を形成する工程、
(b)前記アモルファスシリコン膜上に堆積法によってシリコン酸化膜を形成する工程、
(c)前記アモルファスシリコン膜を酸化処理し、前記アモルファスシリコン膜からシリコン酸化膜を形成する工程。 - 前記堆積法にCVD法、あるいはスパッタ法を用いることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(a)で形成するアモルファスシリコン膜の膜厚が、10nm以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(a)では、膜厚が10nm以下からなるアモルファスシリコン膜を形成し、
前記工程(c)の前に、前記アモルファスシリコン膜をアニール処理し、前記アモルファスシリコン膜を結晶化することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 請求項1から4のいずれか一つの半導体装置の製造方法で形成したシリコン酸化膜をゲート絶縁膜として用いることを特徴とする炭化珪素半導体装置。
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