JP2017168671A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】結晶成長面に露出する領域が除去されることを防止することができるとともに、結晶欠陥の少ない炭化珪素層を結晶成長させることができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】炭化珪素基板23の、n-型炭化珪素層21側の表面層にイオン注入によりp+型ベース領域3を選択的に形成し、当該表面を犠牲酸化する。次に、犠牲酸化膜上に堆積法により酸化膜を堆積することで、犠牲酸化膜33’の厚さt’を厚くする。次に、犠牲酸化膜33’で覆った状態で炭化珪素基板23をエピタキシャル成長装置の反応炉35に搬入する。このとき、反応炉35やロードロック室で発生するパーティクル34は犠牲酸化膜33’に付着する。次に、水素雰囲気中でのエッチングにより犠牲酸化膜33’を除去するとともにパーティクル34をリフトオフすることで、犠牲酸化により平坦でかつ結晶欠陥の少ない結晶成長面を露出する。その後、炭化珪素基板23の結晶成長面上にp型炭化珪素層をエピタキシャル成長させる。【選択図】図9

Description

この発明は、半導体装置および半導体装置の製造方法に関する。
従来、半導体材料として炭化珪素(SiC)半導体を用いたMOS型半導体装置(炭化珪素半導体装置)では、エピタキシャル成長法によりn-型ドリフト領域およびp型ベース領域を形成することが公知である(例えば、下記特許文献1参照。)。p型ベース領域をエピタキシャル成長法により形成することで、結晶性の良好なチャネルが得られる。従来の炭化珪素半導体装置の製造方法について、プレーナゲート構造の縦型MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)を例に説明する。
図19〜24は、従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。図19〜24では、エピタキシャル成長法により形成した炭化珪素層には導電型に続けて「エピ」と図示する。まず、図19に示すように、炭化珪素からなるn+型支持基板(以下、n+型炭化珪素基板とする)101を用意する。次に、n+型炭化珪素基板101のおもて面上に、n-型ドリフト領域102となるn-型炭化珪素層121をエピタキシャル成長させる。次に、イオン注入法により、n-型炭化珪素層121の表面層にp+型ベース領域103を選択的に形成する。
次に、図20に示すように、n-型炭化珪素層121上に、p型ベース領域104となるp型炭化珪素層122をエピタキシャル成長させる。ここまでの工程により、n+型炭化珪素基板101上に炭化珪素層121,122を順に積層した炭化珪素基体120が形成される。次に、図21に示すように、イオン注入法により、p型炭化珪素層122の一部をn型に打ち返して(反転させて)n型打ち返し領域105を形成する。次に、図22に示すように、イオン注入により、p型炭化珪素層122の内部にn+型ソース領域106およびp++型コンタクト領域107をそれぞれ選択的に形成する。
次に、イオン注入で形成した領域を活性化させるための熱処理を行う。このとき、図23に示すように、炭化珪素基体120のおもて面(p型炭化珪素層122側の表面)を熱酸化してゲート絶縁膜108を形成する。次に、ゲート絶縁膜108上にゲート電極109を形成する。次に、炭化珪素基体120のおもて面上に層間絶縁膜110を形成してパターニングした後、熱処理により平坦化する。次に、炭化珪素基体120のおもて面にソース電極111を形成し、裏面にドレイン電極112を形成する。その後、炭化珪素基体120のおもて面に保護膜を形成することで、図24に示すMOSFETが完成する。
ここで、上述したp+型ベース領域103の形成後、p型炭化珪素層122の形成前に行う工程について詳細に説明する。図25は、従来の炭化珪素半導体装置の製造工程の一部の概要を示すフローチャートである。図25(a)には一般的なエピタキシャル成長(結晶成長)工程を示し、図25(b)には図19の工程の後、図20の工程の前に行う工程の概要を示す。図25(a)に示すように、一般的には、半導体基板の表面(以下、結晶成長面とする)に半導体層をエピタキシャル成長させる(ステップS104:図20の工程)前に、まず、半導体基板の結晶成長面に犠牲酸化膜を形成する(ステップS101)。
次に、バッファードフッ酸(BHF)などの薬液で犠牲酸化膜を除去することで、半導体基板の結晶成長面を平坦にし、かつ半導体基板の結晶成長面上のパーティクルなどの異物を除去する(ステップS102)。次に、結晶成長炉中で水素雰囲気の熱処理を行うことにより、半導体基板の結晶成長面をエッチングする(ステップS103)。ステップS103では、半導体基板を結晶成長炉に搬送した際に結晶成長面に付着したパーティクルなどの異物を半導体基板の表面層(0.2μm程度の厚さ)ごと除去し、新たに露出した結晶欠陥の少ない面を結晶成長面とする。その後、ステップS104の工程を行う。
一方、上述した従来の炭化珪素半導体装置の製造方法では、一般的なエピタキシャル成長工程で行うステップS103の工程を省略し、図25(b)に示すようにステップS101,S102,S104の工程を順に行う。その理由は、ステップS103の工程でn-型炭化珪素層121の表面層が0.2μm程度エッチングされ、当該表面層に0.5μm程度の厚さ(拡散深さ)で形成されているp+型ベース領域103がエッチングされてしまうからである。ステップS103の工程を省略することで、p+型ベース領域103の厚さが減少することを防止している。
また、炭化珪素層をエピタキシャル成長させる方法として、犠牲酸化および水素雰囲気中でのエッチングにより結晶成長面のゴミや研磨傷ダメージなどを除去した後、当該結晶成長面に昇華法により炭化珪素単結晶層をエピタキシャル成長させる方法が提案されている(例えば、下記特許文献2参照。)。
特許第3206727号公報 特開2010−111540号公報
しかしながら、上述した従来技術(図25(b)参照)のようにステップS103の工程を省略した場合、犠牲酸化後、結晶成長炉に搬送するまでに炭化珪素基板に付着したパーティクルを除去することができない。図17,18は、従来の炭化珪素半導体装置の製造方法の問題点を示す説明図である。このため、図17に示すようにn-型炭化珪素層121の表面にパーティクル131が残った状態で、p型炭化珪素層122をエピタキシャル成長させることとなる。この場合、図18に示すように、パーティクル131の部分でp型炭化珪素層122に結晶欠陥132が起きやすいという問題がある。
上記特許文献2では、炭化珪素単結晶層をエピタキシャル成長させる前に、結晶成長面のゴミや研磨傷ダメージなどの結晶成長阻害要因を除去するために、水素ガス雰囲気でのエッチングにより結晶成長面から0.2μm〜1.0μmの深さで種結晶をエッチングしている。このため、上記特許文献2を適用して図24に示すMOSFETを作製(製造)する場合、p型炭化珪素層122をエピタキシャル成長させる前に、結晶成長面のパーティクルとともに、結晶成長面側のp+型ベース領域103もエッチングされてしまうという問題がある。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、結晶成長面に露出する領域が除去されることを防止することができるとともに、結晶欠陥の少ない炭化珪素層を結晶成長させることができる半導体装置および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、次の特徴を有する。まず、半導体基板の表面層に半導体領域を選択的に形成する第1工程を行う。次に、前記半導体基板の、前記半導体領域が形成された側の面に犠牲酸化膜を形成する第2工程を行う。次に、前記犠牲酸化膜上に酸化膜を堆積して当該犠牲酸化膜を厚くする第3工程を行う。前記第3工程の後、水素を含む雰囲気でのエッチングにより前記犠牲酸化膜を除去する第4工程を行う。前記第4工程の後、前記半導体基板の、前記半導体領域が形成された側の面に半導体層をエピタキシャル成長させる第5工程を行う。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第2工程では、前記犠牲酸化膜の厚さを0.01μm以上0.2μm以下とすることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第3工程では、前記酸化膜を堆積して前記犠牲酸化膜の厚さの合計を0.1μm以上2.0μm以下にすることを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第4工程では、前記犠牲酸化膜上に付着した異物を前記犠牲酸化膜ごと除去することを特徴とする。
また、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、上述した発明において、前記第5工程では、異物に起因する結晶欠陥密度が1個/cm2以下の前記半導体層をエピタキシャル成長させることを特徴とする。
また、上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、前記半導体基板の、半導体領域が選択的に設けられた側の面に、異物に起因する結晶欠陥密度が1個/cm2以下のエピタキシャル成長層を備えることを特徴とする。
本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法によれば、結晶成長面に露出する領域が除去されることを防止することができるとともに、結晶欠陥の少ない炭化珪素層を結晶成長させることができるという効果を奏する。
実施の形態にかかる半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の一例を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 実施の形態にかかる半導体装置の製造工程の一部の概要を示すフローチャートである。 従来の炭化珪素半導体装置の製造方法の問題点を示す説明図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造方法の問題点を示す説明図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。 従来の炭化珪素半導体装置の製造工程の一部の概要を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれそれが付されていない層や領域よりも高不純物濃度および低不純物濃度であることを意味する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本明細書では、ミラー指数の表記において、“−”はその直後の指数につくバーを意味しており、指数の前に“−”を付けることで負の指数を表している。
(実施の形態)
実施の形態にかかる半導体装置の製造方法により作製(製造)される半導体装置の一例として、炭化珪素(SiC)を用いたプレーナゲート型MOSFETの構造について説明する。図1は、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法により製造される半導体装置の一例を示す断面図である。図1に示す実施の形態にかかる半導体装置は、炭化珪素からなる半導体基体(炭化珪素基体:半導体チップ)20のおもて面側にプレーナゲート構造のMOSゲートを備えたMOSFETである。
炭化珪素基体20は、炭化珪素からなるn+型支持基板(n+型炭化珪素基板)1上にn-型ドリフト領域2およびp型ベース領域4となる各炭化珪素層21,22を順にエピタキシャル成長させてなる炭化珪素結晶基板である。p型炭化珪素層22は、後述するようにパーティクルなどの異物に起因する結晶欠陥の少ないエピタキシャル成長層である。MOSゲートは、p+型ベース領域3、p型ベース領域4、n型打ち返し領域5、n+型ソース領域6、p++型コンタクト領域7、ゲート絶縁膜8およびゲート電極9で構成される。
具体的には、n-型炭化珪素層21のソース側(ソース電極11側)の表面層に、p+型ベース領域3が選択的に設けられている。p+型ベース領域3は、p型炭化珪素層22(p型ベース領域4)に接する。n-型炭化珪素層21の、p+型ベース領域3以外の部分がn-型ドリフト領域2である。p型炭化珪素層22を深さ方向に貫通してn-型ドリフト領域2に達するn型打ち返し領域5が選択的に設けられている。n型打ち返し領域5は、JFET(Junction FET)抵抗を低減させる機能を有する。
また、p型炭化珪素層22の内部には、n型打ち返し領域5と離して、かつ深さ方向にp+型ベース領域3と対向する位置に、n+型ソース領域6およびp++型コンタクト領域7がそれぞれ選択的に設けられている。n+型ソース領域6およびp++型コンタクト領域7は互いに接する。p++型コンタクト領域7は、n+型ソース領域6に対してn型打ち返し領域5の反対側に配置される。p型炭化珪素層22の、n型打ち返し領域5、n+型ソース領域6およびp++型コンタクト領域7以外の部分がp型ベース領域4である。
p型ベース領域4の、n型打ち返し領域5とn+型ソース領域6とに挟まれた部分の表面上に、n型打ち返し領域5の表面に延在するようにゲート絶縁膜8が設けられている。ゲート絶縁膜8上にゲート電極9が設けられている。ソース電極11は、n+型ソース領域6およびp++型コンタクト領域7に接するとともに、層間絶縁膜10によりゲート電極9と電気的に絶縁されている。ドレイン電極12は、炭化珪素基体20の裏面(n+型ドレイン領域となるn+型炭化珪素基板1)に設けられている。
次に、実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について、例えば耐圧1200Vクラスのプレーナゲート構造の縦型MOSFETを例に説明する。図2〜15は、実施の形態にかかる半導体装置の製造途中の状態を示す断面図である。図2〜15では、エピタキシャル成長法により形成した炭化珪素層には導電型に続けて「エピ」と図示する。図16は、実施の形態にかかる半導体装置の製造工程の一部の概要を示すフローチャートである。図16には、図7の工程から図11の工程までの概要を示す。
まず、図2に示すように、n+型ドレイン領域となるn+型炭化珪素基板1を用意する。n+型炭化珪素基板1は、例えば、窒素(N)を2×1019/cm3の不純物濃度で含む炭化珪素単結晶基板であってもよい。n+型炭化珪素基板1のおもて面は、例えば4度程度のオフ角を有する(000−1)面、いわゆるC面であってもよい。
次に、n+型炭化珪素基板1のおもて面上に、n-型ドリフト領域2となる例えば窒素(N)ドープのn-型炭化珪素層21をエピタキシャル成長させる。n-型炭化珪素層21の不純物濃度は、例えば1×1015/cm3以上3×1016/cm3以下程度であってもよい。具体的には、n-型炭化珪素層21の不純物濃度および厚さは、例えば、それぞれ1.8×1016/cm3程度および10μm程度であってもよい。ここまでの工程により、n+型炭化珪素基板1上にn-型炭化珪素層21を堆積した炭化珪素基板23が形成される。
次に、図3に示すように、例えば堆積法により、n-型炭化珪素層21の表面に例えば1.5μm程度の厚さで酸化膜(SiO2膜)31を形成する。次に、図4に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、p+型ベース領域3の形成領域に対応する部分の酸化膜31を除去する。酸化膜31は、例えば、フッ化水素(HF)水溶液などの薬液を用いたウェットエッチングで除去してもよいし、RIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)などのドライエッチングで除去してもよい(後述する酸化膜39,41,43においても同様)。
次に、図5に示すように、酸化膜31の残部をマスクとしてアルミニウム(Al)などのp型不純物をイオン注入32し、n-型炭化珪素層21の表面層にp+型ベース領域3を選択的に形成する。p+型ベース領域3の不純物濃度は、例えば1×1018/cm3であってもよい。p+型ベース領域3の深さd1および幅w1は、例えば、それぞれ0.5μm程度および13μm程度であってもよい。隣り合うp+型ベース領域3間の幅(すなわちのちの工程で形成されるn型打ち返し領域5の幅)w2は、例えば2μm程度であってもよい。
次に、図6に示すように、酸化膜31の残部を除去する。ここまでの工程により、炭化珪素基板23のおもて面(n-型炭化珪素層21側の面)に露出するようにp+型ベース領域3が形成される。炭化珪素基板23のおもて面(結晶成長面)には、後の工程でp+型ベース領域3を覆うようにp型炭化珪素層22をエピタキシャル成長させる。
そこで、次に、図7に示すように、1000℃以上程度の熱処理により、炭化珪素基板23のおもて面を犠牲酸化して例えば0.05μmの厚さtで犠牲酸化膜(SiO2膜)33を形成する(ステップS1)。このときの犠牲酸化膜33の厚さtは、例えば0.01μm以上0.2μm以下程度であることがよい。犠牲酸化膜33の厚さtが0.01μm未満である場合、犠牲酸化後に炭化珪素基板23を酸洗浄する際に犠牲酸化膜33が除去されてしまうからである。犠牲酸化膜33の厚さtが0.2μmよりも厚い場合、先の工程で形成したp+型ベース領域3が犠牲酸化されて過度にp+型ベース領域3の厚みが減少することにより、素子のドレイン・ソース間耐圧が出なくなってしまうためである。
次に、犠牲酸化膜33上に堆積法により酸化膜を堆積することで、図8に示すように、犠牲酸化膜33’の厚さt’を例えば1.5μm程度まで厚くする(ステップS2)。酸化膜の堆積に用いるガス種は、例えばTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)などのシラン系ガスを用いてもよい。酸化膜堆積後の犠牲酸化膜33’の厚さt’は、例えば0.1μm以上2.0μm以下程度であることがよい。酸化膜堆積後の犠牲酸化膜33’の厚さt’が0.1μm未満である場合、後述する水素雰囲気中での熱処理時に炭化珪素基板23のおもて面がエッチングされてしまうからである。一方、酸化膜堆積後の犠牲酸化膜33’の厚さt’が 2.0μmよりも厚い場合、厚い酸化膜の堆積によって炭化珪素基板23(半導体ウェハ)の反りが増大し、炭化珪素基板23の自動搬送が困難になってしまうからである。
次に、図9に示すように、おもて面を犠牲酸化膜33’で覆った状態で炭化珪素基板23をエピタキシャル成長装置の反応炉(結晶成長炉)35に搬入(挿入)する。そして、反応炉35を例えば10300Pa程度に真空引きする。このとき、炭化珪素基板23のおもて面は犠牲酸化膜33’で覆われているため、反応炉35やロードロック室(不図示)で発生するごみやパーティクルなど結晶成長を妨げる要因となる異物(以下、パーティクルとする)34は犠牲酸化膜33’に付着する。ロードロック室とは、反応炉35の真空度を保持した状態で炭化珪素基板23を搬入・搬出するために反応炉35に隣接して設置されたチャンバーである。
次に、図10に示すように、炭化珪素基板23が挿入された反応炉35に水素(H2)ガス36を導入し、水素を含む雰囲気(以下、水素雰囲気とする)中でエピタキシャル成長可能な例えば1600℃以上に炭化珪素基板23を加熱する。このとき、水素雰囲気中において最表面から例えば0.2μm〜1.0μm程度の深さまでエッチングが進むが、炭化珪素基板23のおもて面はエッチング量(厚さ)よりも厚い犠牲酸化膜33’で覆われているため、エッチングされない。かつ、当該加熱時、犠牲酸化膜33’が蒸発し(破線で示す部分)、犠牲酸化膜33’上のパーティクル34がリフトオフされるとともに、犠牲酸化により平坦でかつ結晶欠陥の少ない結晶成長面が露出される(ステップS3)。
続けて、図11に示すように、添加ガスを不純物として含む原料ガス38を反応炉35に導入し、炭化珪素基板23のおもて面上にp型炭化珪素層22をエピタキシャル成長させる(ステップS4)。p型炭化珪素層22をエピタキシャル成長させるための原料ガス38は、例えば、モノシラン(SiH4)ガスやプロパン(C38)ガスを用いてもよい。添加ガスとして、例えば、トリメチルアルミニウム((CH33Al)を気化させたガスを用いてもよい。図10,11の符号37は、真空ポンプなどによる反応炉35から排気されるガスである。
上述したように犠牲酸化膜33’の除去により炭化珪素基板23のおもて面のパーティクル34がリフトオフされているため、ステップS4においてパーティクル34の悪影響をほぼ受けない結晶性の高いp型炭化珪素層22をエピタキシャル成長させることができる。ごみやパーティクルなど結晶成長を妨げる要因となる異物に起因してp型炭化珪素層22に生じる結晶欠陥密度は、例えば1個/cm2以下である。
p型炭化珪素層22の不純物濃度は、例えば1×1015/cm3以上1×1017/cm3以下程度であってもよい。具体的には、p型炭化珪素層22の不純物濃度および厚さは、例えば、それぞれ2×1016/cm3程度および0.5μm程度であってもよい。ここまでの工程により、n+型炭化珪素基板1上にn-型炭化珪素層21およびp型炭化珪素層22を順に積層した炭化珪素基体20が形成される。
次に、図12に示すように、例えば堆積法により、炭化珪素基体20のおもて面(p型炭化珪素層22側の面)に酸化膜39を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、n型打ち返し領域5の形成領域に対応する部分の酸化膜39を除去する。次に、酸化膜39の残部をマスクとして窒素などのn型不純物をイオン注入40し、p型炭化珪素層22の一部をn型に反転させて(打ち返して)n型打ち返し領域5を形成する。n型打ち返し領域5の不純物濃度は、例えば5.0×1016/cm3程度であってもよい。n型打ち返し領域5の深さおよび幅は、例えば、それぞれ1.5μm程度および2.0μm程度であってもよい。そして、酸化膜39の残部を除去する。
次に、図13に示すように、例えば堆積法により、炭化珪素基体20のおもて面に酸化膜41を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、n+型ソース領域6の形成領域に対応する部分の酸化膜41を除去する。次に、酸化膜41の残部をマスクとしてn型不純物をイオン注入42し、p型炭化珪素層22の内部にn+型ソース領域6を選択的に形成する。そして、酸化膜41の残部を除去する。
次に、図14に示すように、例えば堆積法により、炭化珪素基体20のおもて面に酸化膜43を形成する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、p++型コンタクト領域7の形成領域に対応する部分の酸化膜41を除去する。次に、酸化膜41の残部をマスクとしてp型不純物をイオン注入44し、p型炭化珪素層22の内部にp++型コンタクト領域7を選択的に形成する。酸化膜43の残部を除去する。n型打ち返し領域5、n+型ソース領域6およびp++型コンタクト領域7の形成順序を入れ替えてもよい。
次に、イオン注入32,40,42,44で形成したすべての領域を活性化させるため例えば1620℃程度の熱処理(以下、活性化アニールとする)を例えば2分間程度行う。このとき、図15に示すように、炭化珪素基体20のおもて面を熱酸化して例えば100nm程度の厚さのゲート絶縁膜8を形成し、水素雰囲気中にて例えば1000℃程度の温度でアニールする。次に、ゲート絶縁膜8上に例えばリン(P)をドープした多結晶シリコン(poly−Si)層を形成してパターニングし、多結晶シリコン層のゲート電極9となる部分を残す。
次に、炭化珪素基体20のおもて面上に、ゲート電極9を覆うように層間絶縁膜10として例えばPSG(Phospho Silicate Glass)を1μm程度の厚さで堆積(形成)する。次に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、層間絶縁膜10およびゲート絶縁膜8をパターニングしてコンタクトホールを形成する。次に、熱処理(リフロー)により層間絶縁膜10を平坦化する。
次に、例えばスパッタリング法により、コンタクトホールを埋め込むように、例えば1%程度の割合でシリコン(Si)を含むアルミニウム(Al−Si)膜を5μm程度の厚さで堆積し、ソース電極11を形成する。また、例えばスパッタリング法により、炭化珪素基体20の裏面にニッケル(Ni)膜を堆積する。次に、例えば970℃程度の温度での熱処理によりニッケル膜をシリサイド化し、炭化珪素基体20とのオーミックコンタクトを形成する。そして、ニッケルシリサイド膜上に、チタン(Ti)膜、ニッケル膜および金(Au)膜を順に積層してドレイン電極12を形成する。その後、炭化珪素基体20のおもて面にパッシベーション保護膜を形成することで、図1に示すMOSFETが完成する。
以上、説明したように、実施の形態によれば、エピタキシャル成長装置の反応炉で炭化珪素基板を加熱する際、炭化珪素基板の結晶成長面は、酸化膜を堆積して厚さを増した犠牲酸化膜で覆われた状態であるため、反応炉内の水素雰囲気でエッチングされない。このため、当該水素雰囲気でのエッチングにより、反応炉に炭化珪素基板を搬入する際に生じるごみやパーティクルなど結晶成長を妨げる要因となる異物を除去することができる。かつ、当該水素雰囲気でのエッチングにより、炭化珪素基板の結晶成長面に露出する領域(例えばp+型ベース領域など)が消失することを防止することができる。
また、実施の形態によれば、反応炉に炭化珪素基板を搬入する際に生じるごみやパーティクルなど結晶成長を妨げる要因となる異物は、炭化珪素基板の結晶成長面を覆う犠牲酸化膜に付着する。このため、犠牲酸化膜を除去することで当該異物をリフトオフすることができる。これにより、炭化珪素基板の結晶成長面に異物がほぼ存在しない状態で、炭化珪素層をエピタキシャル成長させることができ、結晶欠陥の少ない高品質な炭化珪素層が得られる。また、犠牲酸化膜は水素雰囲気でのエッチング時に蒸発するため、従来のように薬液を用いて犠牲酸化膜を除去する工程を省略することができる。
以上において本発明は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であり、上述した実施の形態において、例えば各部の寸法や不純物濃度等は要求される仕様等に応じて種々設定される。また、本発明は炭化珪素基板上に炭化珪素層をエピタキシャル成長させる場合にも適用可能であり、炭化珪素基板の結晶成長面を、酸化膜を堆積して厚さを増した犠牲酸化膜で覆うことで同様の効果が得られる。また、上述した実施の形態では、半導体材料を炭化珪素とした場合を例に説明しているが、例えばシリコンなど様々な半導体材料を用いた場合にも同様の効果が得られる。また、本発明は、半導体基板、半導体層および半導体領域の各導電型(n型、p型)を種々変更した場合においても同様の効果を奏する。
以上のように、本発明にかかる半導体装置および半導体装置の製造方法は、素子構造を構成する各部(半導体領域)が製造途中に半導体基板の結晶成長面に露出するように形成される構造を備えた半導体装置に有用であり、特に炭化珪素を用いた半導体装置に適している。
1 n+型炭化珪素基板
2 n-型ドリフト領域
3 p+型ベース領域
4 p型ベース領域
5 n型打ち返し領域
6 n+型ソース領域
7 p++型コンタクト領域
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート電極
10 層間絶縁膜
11 ソース電極
12 ドレイン電極
20 炭化珪素基体
21,22 炭化珪素層
23 炭化珪素基板
31,39,41,43 酸化膜
32,40,42,44 イオン注入
33,33’ 犠牲酸化膜
34 パーティクル
35 反応炉
36〜38 ガス
d1 p+型ベース領域の深さ
t、t’ 犠牲酸化膜の厚さ
w1 p+型ベース領域の幅
w2 隣り合うp+型ベース領域間の幅

Claims (6)

  1. 半導体基板の表面層に半導体領域を選択的に形成する第1工程と、
    前記半導体基板の、前記半導体領域が形成された側の面に犠牲酸化膜を形成する第2工程と、
    前記犠牲酸化膜上に酸化膜を堆積して当該犠牲酸化膜を厚くする第3工程と、
    前記第3工程の後、水素を含む雰囲気でのエッチングにより前記犠牲酸化膜を除去する第4工程と、
    前記第4工程の後、前記半導体基板の、前記半導体領域が形成された側の面に半導体層をエピタキシャル成長させる第5工程と、
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 前記第2工程では、前記犠牲酸化膜の厚さを0.01μm以上0.2μm以下とすることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  3. 前記第3工程では、前記酸化膜を堆積して前記犠牲酸化膜の厚さの合計を0.1μm以上2.0μm以下にすることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 前記第4工程では、前記犠牲酸化膜上に付着した異物を前記犠牲酸化膜ごと除去することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
  5. 前記第5工程では、異物に起因する結晶欠陥密度が1個/cm2以下の前記半導体層をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
  6. 半導体基板の表面層に選択的に設けられた半導体領域と、
    前記半導体基板の、前記半導体領域が設けられた側の面に設けられた、異物に起因する結晶欠陥密度が1個/cm2以下のエピタキシャル成長層と、
    を備えることを特徴とする半導体装置。
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