JP2010262952A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】イオン注入された領域であるイオン注入領域が除去されない炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明にかかる炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素層の表層にイオン注入により環状のイオン注入領域を選択的に形成する工程と、前記イオン注入領域が形成された前記炭化珪素層を活性化アニールする工程と、前記炭化珪素層の表面の全面に犠牲酸化膜を形成する工程と、前記イオン注入領域にあたる前記犠牲酸化膜上にフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして前記犠牲酸化膜を除去する工程と、前記フォトレジストと前記犠牲酸化膜をマスクとして前記犠牲酸化膜と前記活性化アニールの際に前記炭化珪素層の表層に形成される変質層を除去する工程とを備える。
【選択図】図６

Description

この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関し、特に炭化珪素ショットキダイオードの製造方法に関するものである。

ｋＶ級高耐圧の炭化珪素ショットキダイオードは、エピタキシャル結晶成長させたｎ型の炭化珪素層上にショットキ電極が形成された構造を有する。この構造では、炭化珪素層とショットキ電極との接合面（ショットキ接合面）の周縁に電界が集中し易くなるので、その接合面の周縁に位置する炭化珪素層の表層に電界集中緩和のためのｐ型の終端構造を形成する必要がある。

このｐ型終端構造の形成には、一般にＡｌ（アルミニウム）やＢ（ボロン）等のｐ型不純物を炭化珪素層にイオン注入した後、１５００℃程度以上の高温熱処理で活性化アニールする方法が用いられる。この時、炭化珪素層の表層に良好なショットキ接合の妨げとなる変質層が形成される。そのため良好な特性のショットキ接合を実現するためには、この高温熱処理により生じる炭化珪素層表層の変質層を除去する必要がある。この変質層を除去する技術としては、例えば特許文献１〜３に記載された技術が知られている。

特開２００８−５３４１８号公報 特許第３７３３７９２号 特許第３９６３１５４号

特許文献１では、この変質層を除去する方法として、活性化アニール後に炭化珪素層の表層に４０ｎｍ以上の犠牲酸化膜を形成し、その犠牲酸化膜と共に変質層を除去する方法が示されている。

しかしながら、この特許文献１の方法では、炭化珪素層の表層全面に形成された犠牲酸化膜を除去するので、イオン注入領域も１００ｎｍ以上除去され、イオン注入領域の厚さが薄くなるという問題がある。

また特許文献２では、プラズマによる表面エッチング又は高温溶融塩中における表面エッチングにより変質層を除去する方法が示されている。しかしながら、この方法でも特許文献１と同様に、イオン注入領域が１００ｎｍ以上除去され、イオン注入領域の厚みが薄くなるという問題がある。

また特許文献３では、水素エッチングで変質層を除去する方法が示されているが、この方法でも特許文献１と同様に、イオン注入領域が１００ｎｍ以上除去され、イオン注入領域の厚みが薄くなるという問題がある。

このように従来の方法では、変質層の除去の際にイオン注入領域も除去されるためにイオン注入領域の厚さが薄くなるという問題がある。このためイオン注入領域の除去量を見込んで、予めイオンの注入量を増加するかより深く注入する必要が生じ、イオン注入に要する時間とエネルギーが増大する。従って、変質層の除去に当たって、イオン注入領域が除去されないことが望ましい。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、イオン注入領域が除去されない炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

この発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素層の表層にイオン注入により環状のイオン注入領域を選択的に形成する工程と、前記イオン注入領域が形成された前記炭化珪素層を活性化アニールする工程と、前記炭化珪素層の表面の全面に犠牲酸化膜を形成する工程と、前記イオン注入領域にあたる前記犠牲酸化膜上にフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして前記犠牲酸化膜を除去する工程と、前記フォトレジストと前記犠牲酸化膜をマスクとして前記犠牲酸化膜と前記活性化アニールの際に前記炭化珪素層の表層に形成される変質層を除去する工程とを備えるものである。

この発明における炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素層の表層にイオン注入により環状のイオン注入領域を選択的に形成する工程と、前記イオン注入領域が形成された前記炭化珪素層を活性化アニールする工程と、前記炭化珪素層の表面の全面に犠牲酸化膜を形成する工程と、前記イオン注入領域にあたる前記犠牲酸化膜上にフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストをマスクとして前記犠牲酸化膜を除去する工程と、前記フォトレジストと前記犠牲酸化膜をマスクとして前記犠牲酸化膜と前記活性化アニールの際に前記炭化珪素層の表層に形成される変質層を除去する工程とを備えているので、活性化アニールの際に形成される炭化珪素層の表層の変質層をエッチング除去する際に、イオン注入領域が除去されることが無くなるので、イオン注入領域の厚みが減少することがない。従ってイオン注入領域の除去量を見込んで、予めイオンの注入量を増加するかより深く注入する必要が無くなるため、イオン注入に要する時間とエネルギーが増大することがない。

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の一工程を示す説明図である。 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の一工程を示す説明図である。 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の一工程を示す説明図である。 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の一工程を示す説明図である。 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の一工程を示す説明図である。 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の一工程を示す説明図である。 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の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置を示す断面構造図である。 この発明の実施の形態１に係る他の炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る他の炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る他の炭化珪素半導体装置を示す断面構造図である。 この発明の実施の形態２に係る炭化珪素半導体装置を示す断面構造図である。 この発明の実施の形態２に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置を示す断面構造図である。 この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程を示す説明図である。 この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置を示す断面構造図である。

＜実施の形態１＞
この発明の実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキダイオード（ＳｉＣ−ＳＢＤ）の製造工程について、図１〜図８を参照して説明する。

まず図１に示すように、表面が（０００１）シリコン面を有する４Ｈ−ＳｉＣからなる例えば高濃度のｎ型の炭化珪素基板１を準備する。炭化珪素基板１の抵抗率は、例えば０．０２Ω・ｃｍ程度である。

また図１に示すように、炭化珪素基板１の表面上に、エピタキシャル結晶成長法を用いて、不純物濃度が５×１０¹⁵／ｃｍ³程度である低濃度のｎ型の炭化珪素層２を形成する。なお炭化珪素層２が形成された後の炭化珪素層２の表面に、加熱処理により熱酸化膜（ＳｉＯ₂熱酸化膜）を形成しても良い。その場合は、この熱酸化膜がプロセス保護膜として機能する。

次にｋＶ超級の耐圧を確保するｐ型終端構造を形成するために、図１に示すように、炭化珪素層２の表層に、ｐ型のドーパントであるＡｌ（アルミニウム）イオンを注入してｐ型のイオン注入領域３を０．８μｍ程度の深さを有して選択的に形成する。このイオン注入領域３の形成には、写真製版によりフォトレジストで注入パターンを形成してイオン注入を行えば良い。

なおここでイオン注入領域３は、ｐ型終端構造となる環状のＧＲ（Guard Ring）と、そのＧＲの外側に連続して形成される表面電界を低減するためのＪＴＥ（Junction Termination Extension）とから構成される。ＪＴＥのＡｌイオン濃度は、ＧＲのそれよりも若干薄く設定されている。

このイオン注入領域３をｐ型終端構造として完成させるためには、このイオン注入領域３を活性化する必要がある。そのため、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）タイプのアニール炉を用いて、炭化珪素層２全体を、常圧Ａｒ（アルゴン）雰囲気、１６００℃で１０分程度、高温熱処理（活性化アニール）する。なおイオン注入前にプロセス保護膜として熱酸化膜を形成した場合、これを例えば１０倍希釈のフッ酸中で除去する。

この活性化アニールの時、図２に示すように、活性化アニールされた炭化珪素層２の表層には変質層（活性化アニール後表面変質層）４が形成される。この変質層４の厚みは、１００〜２００ｎｍ程度であると考えられる。良好なショットキ接合を形成するには、この変質層４を除去する必要がある。

次にこの変質層４の除去方法について説明する。以下では、説明の便宜上、変質層４の厚さが１５０ｎｍの場合を想定して説明する。

まず図３に示すように、炭化珪素層２の表面の全面に犠牲酸化膜５を形成する。この時の犠牲酸化の条件は、例えば、乾式酸化により、１１５０℃で、酸化時間２時間とする。

次に図４に示すように、イオン注入領域３を保護するために、写真製版によりフォトレジスト６でイオン注入領域３の内側にある犠牲酸化膜５が露出するようにパターン形成した後、図５に示すように、ウェットエッチングにより犠牲酸化膜５の露出部分をエッチング除去して、犠牲酸化膜５に開口部を設ける。この時のエッチング条件は、例えば、１０倍希釈のフッ化水素酸溶液中で５分間程度とする。なお変質層４の厚みが４０ｎｍ程度の場合には、変質層４は犠牲酸化膜５と共に除去されるのに対し、変質層４の厚みが１００〜２００ｎｍ程度の場合には、変質層４の上層部分は除去されるが、下層部分は残ることになる。なおイオン注入領域３の保護から見れば、フォトレジスト６は、少なくともイオン注入領域３上に形成されていればよい。

次に図６に示すように、ドライエッチング（ここではＲＩＥ（Reactive ion etching））により変質層４を含む炭化珪素層２の約１５０ｎｍ程度の厚さを除去する。これにより変質層４が完全に除去される。この時のエッチング条件は、例えば、ＳＦ₆ガス流量３０ｓｃｃｍ、処置室圧力０．５Ｐａ、エッチング時間２０秒、エッチンング速度７．５ｎｍ／秒程度とする。なおイオン注入領域３は、図６に示すように、フォトレジスト６および犠牲酸化膜５をマスクとして保護しているのでエッチングされることはない。

次に図７に示すように、炭化珪素層２上、具体的には変質層４が除去され露出した炭化珪素層２及びフォトレジスト６を覆うように、例えばＴｉによるショットキ電極用金属膜８およびＡｌによる配線電極用金属膜９を順に形成すると共に、基板１の裏面上の全面に、例えばＮｉシリサイドによるオーミック電極７を形成する。

なおオーミック電極７の形成時のプロセス温度がショットキ接合（ショットキ電極となるショットキ電極用金属膜８と炭化珪素層２の接合部分）に損傷を与える１０００℃程度になる場合は、オーミック電極７をショットキ電極８よりも先に形成する必要がある。

次に、例えばアセトン溶液を用いてフォトレジスト６を除去すれば、フォトレジスト６上にあるショットキ電極用金属膜８と配線電極用金属膜９が除去され、図８に示すように、イオン注入領域３の内側にある炭化珪素層２の表面上にショットキ電極８ａ、このショットキ電極８ａの表面上に配線電極９ａが形成される。

更に図示は省略するが、配線電極９ａの表面上にワイヤボンディングのための開口部を有するようにポリイミド等の樹脂層を形成し、オーミック電極７の裏面上には、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）等の金属によりダイボンド用の金属膜を形成する。

これにより、この実施の形態１に係る炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキダイオードが完成する。

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よれば、犠牲酸化膜５とフォトレジスト６をマスクとしてイオン注入領域３を保護しているので、活性化アニールにより変質した炭化珪素層２の表層の変質層４をエッチング除去する際に、イオン注入領域３がエッチングされることが無くなる。よってイオン注入領域３の厚みが減少することがない。

このことは、予めイオン注入領域３の厚みの減少を見込んでＡｌのイオン注入量を増加したり深く注入したりする必要を無くすので、イオン注入時間の増大と注入エネルギーの増大の防止に繋がる。

なお実施の形態１によれば、フォトレジスト６の表面上にショットキ電極用金属膜８と配線電極用金属膜９を形成し、このフォトレジスト６を除去する際にフォトレジスト６の表面上のショットキ電極用金属膜８と配線電極用金属膜９も同時に除去して、ショットキ電極８ａと配線電極９ａを形成したが、先にフォトレジスト６を除去し、炭化珪素層２上にショットキ電極用金属膜１０と配線電極用金属膜１１を形成した後、フォトレジスト１２を用いて必要部分を除去して、ショットキ電極１０ａと配線電極１１ａを形成してもよい。

具体的には、図９に示すように、変質層４が除去され露出したイオン注入領域３の内側の炭化珪素層２及び犠牲酸化膜５を覆うように、例えばＴｉによるショットキ電極用金属膜１０およびＡｌによる配線電極用金属膜１１を順に形成すると共に、基板１の裏面上の全面に、例えばＮｉシリサイドによるオーミック電極７を形成する。

次に、図９に示すように、少なくともイオン注入領域３の内側にある炭化珪素層２上の配線電極用金属膜１１の表面上にフォトレジスト１２をパターン形成した後、図１０に示すように、配線電極用金属膜１１とショットキ電極用金属膜１０の不要部分をウェットエッチングにより除去する。この時のエッチングは、例えば、ショットキ電極用金属膜１０のエッチングの場合は１％のフッ化水素酸溶液中、配線電極用金属膜１１の場合はリン酸、酢酸及び硝酸の混合液中で行う。これによりイオン注入領域３の内側にある炭化珪素層２の表面上にショットキ電極１０ａ、このショットキ電極１０ａの表面上に配線電極１１ａが形成される。なお図１０では、ショットキ電極１０ａ及び配線電極１１ａの周縁部が犠牲酸化膜５の一部を覆うように形成されている。なお図１１に示すように、エッチング後にフォトレジスト１２は除去される。

最後に、配線電極１１ａの表面上にワイヤボンディングのための開口部を有するようにポリイミド等の樹脂層を形成し、オーミック電極７の裏面上には、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）等の金属によりダイボンド用の金属膜を形成して、炭化珪素ショットキダイオードが完成する。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、図８及び図１０のＡ点に見られるように、炭化珪素層２にショットキ接合されるショットキ電極１０ａの外周端部がイオン注入領域３の内周端部と略一致するように形成したが、図１２に示すように、ショットキ電極１３ａの外周端部がイオン注入領域３の一部にかかるように形成してもよい。この実現には、図１３に示すように、フォトレジスト１５の内周端部がイオン注入領域３に一部かかるようにしてフォトレジスト１５を形成することにより達成される。このフォトレジスト１５の形成は、実施の形態１で示したフォトレジスト６の形成に取って代わるものであり、その他の工程は実施の形態１で示した炭化珪素ショットキダイオードの製造工程が参考となるため、ここでの説明は省略する。なおショットキ電極１３ａの表面上には配線電極１４ａが形成されている。

この実施の形態２によれば、ショットキ電極１３ａの外周端部がイオン注入領域３にかかるように形成されているので、実施の形態１で示した効果に加えて、犠牲酸化膜５の開口部を形成するためのマスク合わせが容易になる効果を奏する。

＜実施の形態３＞
実施の形態１では、犠牲酸化膜５とフォトレジスト６によりイオン注入領域３を保護したが、犠牲酸化膜５を変質層４のエッチング除去時に除去されない程度に厚く形成できれば、変質層４のエッチング除去時にフォトレジスト６を設けなくてもよい。以下、この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキダイオード（ＳｉＣ−ＳＢＤ）の製造工程において、実施の形態１と相違する工程について、図１４〜図２１を参照して説明する。なお実施の形態３において、実施の形態１及び２で説明したものと同等又は相当するものについては同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。

まず活性化アニール時に炭化珪素層２の表層に変質層４が形成される点については、実施の形態１で説明した通りである。（図１、図２参照）

次に図１４に示すように、炭化珪素層２の表面の全面に犠牲酸化膜１６を形成する。この時の犠牲酸化の条件は、実施の形態１で示した例が参考になるが、少なくとも変質層４のエッチング除去時に犠牲酸化膜１６が除去されない程度に厚膜で形成する必要がある。また犠牲酸化膜１６を熱酸化膜として形成する場合は、形成時間が長くなることが考えられるが、この場合薄膜の熱酸化膜上に成長速度の速いＴＥＯＳ（Tetraethoxysilane）ガスを用いた厚膜のＴＥＯＳ酸化膜を化学気相成長法により形成し、熱酸化膜とＴＥＯＳ酸化膜を合わせて犠牲酸化膜１６とすればよい。

次に図１５に示すように、イオン注入領域３を保護するために、写真製版によるフォトレジスト１７でイオン注入領域３の内側にある犠牲酸化膜１６が露出するようにパターン形成した後、図１６に示すように、例えば、１０倍希釈のフッ化水素酸溶液を用いたウェットエッチングにより犠牲酸化膜１６の露出部分をエッチング除去して、犠牲酸化膜１６に開口部を設ける。なお変質層４の厚みが４０ｎｍ程度に薄い場合には、変質層４は犠牲酸化膜１６と共に除去されるのに対し、変質層４の厚みが１００〜２００ｎｍ程度に厚い場合には、変質層４の上層部分は除去されるが、下層部分は残ることになる。なお犠牲酸化膜１６のエッチング後、図１７に示すように、フォトレジスト１７は除去される。

次に図１８に示すように、例えばＲＩＥによるドライエッチングにより、犠牲酸化膜１６に開口部に位置する変質層４を含む炭化珪素層２を約１５０ｎｍ程度の厚さを除去する。これにより変質層４が完全に除去される。この時のエッチング条件は、例えば、ＳＦ₆ガス流量３０ｓｃｃｍ、処置室圧力０．５Ｐａ、エッチング時間２０秒、エッチンング速度７．５ｎｍ／秒程度とする。なおイオン注入領域３は、図１８に示すように、犠牲酸化膜１６で保護されているのでエッチングされることはない。なおイオン注入領域３の保護から見れば、犠牲酸化膜１６は、少なくともイオン注入領域３上に形成されていればよい。

次に図１９に示すように、炭化珪素層２上、具体的には変質層４が除去され露出した炭化珪素層２及び犠牲酸化膜１６を覆うように、例えばＴｉによるショットキ電極用金属膜１７及びＡｌによる配線電極用金属膜１８を順に形成すると共に、基板１の裏面上に、例えばＮｉシリサイドによるオーミック電極７を形成する。

なおオーミック電極７の形成時のプロセス温度がショットキ接合（ショットキ電極となるショットキ電極用金属膜１７と炭化珪素層２の接合部分）に損傷を与える１０００℃程度になる場合は、オーミック電極７をショットキ電極用金属膜１７よりも先に形成する必要がある。

次に、図１９に示すように、少なくともイオン注入領域３の内側の炭化珪素層２上にある配線電極用金属膜１８の表面上にフォトレジスト１９をパターン形成した後、図２０に示すように、配線電極用金属膜１８とショットキ電極用金属膜１７の不要部分をウェットエッチングにより除去する。この時のエッチングは、例えば、ショットキ電極用金属膜１７のエッチングの場合は１％のフッ化水素酸溶液、配線電極用金属膜１８の場合はリン酸、酢酸及び硝酸の混合液を用いて行う。これによりイオン注入領域３の内側にある炭化珪素層２の表面上にショットキ電極１７ａ、このショットキ電極１７ａの表面上に配線電極１８ａが形成される。なお図２０では、ショットキ電極１７ａ及び配線電極１８ａの周縁部が犠牲酸化膜１６の一部を覆うように形成されている。なお図２１に示すように、エッチング後にフォトレジスト１９は除去される。

更に図示は省略するが、配線電極１８ａの表面上にワイヤボンディングのための開口部を有するようにポリイミド等の樹脂層を形成し、オーミック電極７の裏面上には、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）等の金属によりダイボンド用の金属膜を形成する。

これにより、この実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置としての炭化珪素ショットキダイオードが完成する。

この発明の実施の形態３に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、イオン注入領域３の表面上に形成された犠牲酸化膜１６をマスクとしてイオン注入領域３を保護しているので、活性化アニールにより変質した炭化珪素層２の表層の変質層４をエッチング除去する際に、イオン注入領域３がエッチングされることが無くなる。よってイオン注入領域３の厚みが減少することがない。

このことは、予めイオン注入領域３の厚みの減少を見込んでＡｌのイオン注入量を増加したり深く注入したりする必要を無くすので、イオン注入時間の増大と注入エネルギーの増大の防止に繋がる。

なお上記説明においては、実施の形態１と同様に、炭化珪素層２にショットキ接合されるショットキ電極１７ａの外周端部がイオン注入領域３の内周端部と略一致するように形成したものを示しているが、実施の形態２で説明したように、ショットキ電極１７ａの外周端部がイオン注入領域３にかかるように形成してもよい。これにより実施の形態２で示した効果を奏することができる。

＜実施の形態４＞
実施の形態１〜３においては、活性化アニール後に、炭化珪素層２の表面に犠牲酸化膜５又は犠牲酸化膜１６を形成したが、イオン注入領域３を形成するイオン注入の前に炭化珪素層２の表面に熱酸化膜を形成し、これを犠牲酸化膜とすることも出来る。以下、この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキダイオード（ＳｉＣ−ＳＢＤ）の製造工程について、図２２〜図２６を参照して説明する。なお実施の形態４において、実施の形態１〜３で説明したものと同等又は相当するものについては同じ符号を付して、詳細な説明は省略する。

まず図２２に示すように、ｎ型の炭化珪素基板１の表面上にｎ型の炭化珪素層２を成長させた後、炭化珪素層２の表面の全面に加熱処理によりプロセス保護膜としての熱酸化膜（ＳｉＯ₂熱酸化膜）を犠牲酸化膜２０として形成する。

次に図２３に示すように、炭化珪素層２の表層にｐ型のドーパントであるＡｌイオンを注入して、０．８μｍ程度の深さを有する環状のｐ型のイオン注入領域３を選択的に形成する。このイオン注入領域３の形成には、写真製版によりフォトレジストで注入パターンを形成してイオン注入を行えば良い。

なおイオン注入領域３は、ｐ型終端構造となる環状のＧＲ（Guard Ring）と、そのＧＲの外側に連続して形成される表面電界を低減するためのＪＴＥ（Junction Termination Extension）とから構成される。ＪＴＥのＡｌイオン濃度は、ＧＲのそれよりも若干薄く設定されている。

このイオン注入領域３をｐ型終端構造として完成させるためには、このイオン注入領域３を活性化する必要がある。そのため、例えば、ＲＴＡ（Rapid Thermal Anneal）タイプのアニール炉を用いて、炭化珪素層２全体を、常圧Ａｒ（アルゴン）雰囲気、１６００℃で１０分程度、高温熱処理（活性化アニール）する。

この活性化アニールの時、実施の形態１〜３においては、炭化珪素層２の表層に変質層４が形成されたが、この実施の形態４では、活性化アニール前の炭化珪素層２の表面に犠牲酸化膜２０を形成しているので、活性化アニール時に変質層４に相当するものは形成されない。

次に図２４に示すように、イオン注入領域３を保護するために、写真製版によるフォトレジスト２１でイオン注入領域３の内側にある犠牲酸化膜２０が露出するようにパターン形成した後、ウェットエッチングにより犠牲酸化膜２０の露出部分をエッチング除去して、犠牲酸化膜２０に開口部を設ける。この時のエッチング条件は、例えば、１０倍希釈のフッ化水素酸溶液中で５分間程度とする。これによりイオン注入領域３の内側にある犠牲酸化膜２０が除去され炭化珪素層２が露出する。なおイオン注入領域３の保護から見れば、犠牲酸化膜２０は、少なくともイオン注入領域３上に形成されていればよい。

次に図２５に示すように、炭化珪素層２上、具体的には犠牲酸化膜２０が除去され露出した炭化珪素層２、犠牲酸化膜２０及びフォトレジスト２１を覆うように、例えばＴｉによるショットキ電極用金属膜２２及びＡｌによる配線電極用金属膜２３を順に形成する。また基板１の裏面上に、例えばＮｉシリサイドによるオーミック電極７を形成する。

なおオーミック電極７の形成時のプロセス温度がショットキ接合（ショットキ電極となるショットキ電極用金属膜２２と炭化珪素層２の接合部分）に損傷を与える１０００℃程度になる場合は、オーミック電極７をショットキ電極用金属膜２２よりも先に形成する必要がある。

次に、例えばアセトン溶液を用いてフォトレジスト２１を除去すれば、フォトレジスト２１上にあるショットキ電極用金属膜２２と配線電極用金属膜２３が除去され、図２６に示すように、イオン注入領域３の内側にある炭化珪素層２の表面上にショットキ電極２２ａ、このショットキ電極２２ａの表面上に配線電極２３ａが形成される。

更に図示は省略するが、配線電極２３ａの表面上にワイヤボンディングのための開口部を有するようにポリイミド等の樹脂層を形成し、オーミック電極７の裏面上には、Ｎｉ（ニッケル）、Ａｕ（金）等の金属によりダイボンド用の金属膜を形成する。

これにより、この実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置である炭化珪素ショットキダイオードが完成する。

この発明の実施の形態４に係る炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、犠牲酸化膜２０とフォトレジスト２１をマスクとしてイオン注入領域３を保護しているので、イオン注入領域３がエッチングされることが無くなる。よってイオン注入領域３の厚みが減少することがない。

このことは、予めイオン注入領域３の厚みの減少を見込んでＡｌのイオン注入量を増加したり深く注入したりする必要を無くすので、イオン注入時間の増大と注入エネルギーの増大の防止に繋がる。

またイオン注入領域３を形成するイオン注入工程の前に、炭化珪素層２の表面に熱酸化膜を形成して犠牲酸化膜２０としているので、実施の形態１〜３で示した変質層４が形成されることがない。変質層４を除去するエッチング工程を省略できるため、炭化珪素半導体装置の製造工程が簡素化される。

なお実施の形態４によれば、フォトレジスト２１の表面上にショットキ電極用金属膜２２と配線電極用金属膜２３を形成し、このフォトレジスト２１を除去する際にフォトレジスト２１の表面上のショットキ電極用金属膜２２と配線電極用金属膜２３も同時に除去して、ショットキ電極２２ａと配線電極２３ａを形成したが、先にフォトレジスト２１を除去し、炭化珪素層２と犠牲酸化膜２０の表面上にショットキ電極用金属膜２２と配線電極用金属膜２３を形成した後にフォトレジストを用いて不要部分を除去して、ショットキ電極２２ａと配線電極２３ａを形成してもよい。これを実現するには、実施の形態１を参考にすればよい。

更に実施の形態４によれば、炭化珪素層２にショットキ接合されるショットキ電極２２ａの外周端部がイオン注入領域３の内周端部と略一致するように形成したが、実施の形態２で示したように、ショットキ電極２２ａの外周端部がイオン注入領域３に一部かかるように形成してもよい。これにより犠牲酸化膜２０の開口部を形成するためのマスク合わせが容易になる効果を奏する。

１ ｎ型の炭化珪素基板、２ ｎ⁻型の炭化珪素層、３ ｐ型のイオン注入領域、４ 変質層（活性化アニール後表面変質層）、５ 犠牲酸化膜、６ フォトレジスト、７ オーミック電極、８ ショットキ電極用金属膜、８ａ ショットキ電極、９ 配線電極用金属膜、９ａ 配線電極

Claims (7)

1. 炭化珪素層の表層にイオン注入により環状のイオン注入領域を選択的に形成する工程、
   前記イオン注入領域が形成された前記炭化珪素層を活性化アニールする工程、
   前記炭化珪素層の表面の全面に犠牲酸化膜を形成する工程、
   前記イオン注入領域にあたる前記犠牲酸化膜上にフォトレジストを形成する工程、
   前記フォトレジストをマスクとして前記犠牲酸化膜を除去する工程、
   前記フォトレジストと前記犠牲酸化膜をマスクとして前記犠牲酸化膜と前記活性化アニールの際に前記炭化珪素層の表層に形成される変質層を除去する工程、
   を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法。
2. 請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法において、
   前記フォトレジストは、その内周端部が前記イオン注入領域にかかるように形成される炭化珪素半導体装置の製造方法。
3. 炭化珪素層の表層にイオン注入により環状のイオン注入領域を選択的に形成する工程、
   前記イオン注入領域が形成された前記炭化珪素層を活性化アニールする工程、
   前記炭化珪素層の表面の全面に犠牲酸化膜を形成する工程、
   前記イオン注入領域にあたる前記犠牲酸化膜上にフォトレジストを形成する工程、
   前記フォトレジストをマスクとして前記犠牲酸化膜を除去する工程、
   前記フォトレジストの除去後に前記イオン注入領域上にある前記犠牲酸化膜をマスクとして前記活性化アニールの際に前記炭化珪素層の表層に形成される変質層を除去する工程、
   を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法。
4. 請求項３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法において、
   前記犠牲酸化膜は、その内周端部が前記イオン注入領域にかかるように形成される炭化珪素半導体装置の製造方法。
5. 請求項３又は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において、
   前記犠牲酸化膜は、熱酸化膜及び前記熱酸化膜上に形成されたＴＥＯＳ酸化膜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。
6. 炭化珪素層の表面の全面に犠牲酸化膜を形成する工程、
   前記犠牲酸化膜下の前記炭化珪素層の表層にイオン注入により環状のイオン注入領域を選択的に形成する工程、
   前記イオン注入領域が形成された前記炭化珪素層を活性化アニールする工程、
   前記イオン注入領域にあたる前記犠牲酸化膜上にフォトレジストを形成する工程、
   前記フォトレジストをマスクとして前記犠牲酸化膜を除去する工程、
   を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法。
7. 請求項６に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法において、
   前記フォトレジストは、その内周端部が前記イオン注入領域にかかるように形成される炭化珪素半導体装置の製造方法。

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