JPWO2012098759A1 - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8およびＳＦ6からなる群から選択された少なくとも１種のフッ素化合物ガスと、酸素ガスと、を含むガスを用いたエッチングにより酸化珪素膜（３１）の一部を除去して酸化珪素膜（３１）のマスクパターンを形成する工程を含む炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法である。
Description
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
半導体装置の製造においては、半導体基板に選択的に不純物領域を形成する工程が必要である。たとえばｎチャネル型ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｅｉｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が製造される場合、ｎｐｎ構造を得るために、ｎ型半導体基板上に部分的にｐ型領域を形成し、さらにこのｐ型領域に部分的にｎ+型領域を形成する工程がしばしば行われる。すなわち、互いに広がりの異なる二重の不純物領域が形成される。
半導体基板としてシリコン基板が用いられる場合、不純物の拡散によって不純物領域の広がりを調整することができるので、これを利用した二重拡散法が広く用いられている。
一方、半導体基板として炭化珪素基板が用いられる場合、不純物の拡散係数が小さいことから、不純物の拡散によって不純物領域の広がりを調整することは困難である。つまり、イオン注入が行なわれた領域が、活性化アニールを経て、ほぼそのまま不純物領域となる。そのため、二重拡散法を用いることができない。
そこで、たとえば特開２００８−１４７５７６号公報（特許文献１）においては、以下のような方法が開示されている。ずなわち、まず、炭化珪素基板上にタングステンからなるイオン注入マスクを形成する。そして、炭化珪素基板にｎ型不純物のイオン注入を行なった後に、イオン注入マスクの一部をエッチングして炭化珪素基板の露出領域を拡大し、その後、ｐ型不純物のイオン注入を行なっている。この方法によれば、セルフアラインによって、互いに広がりの異なる二重の不純物領域の位置関係のばらつきを低減することができるため、半導体装置の特性のばらつきを低減することができるとされている。
しかしながら、特許文献１に開示された方法においては、イオン注入マスクに内部応力の大きいタングステンを用いていることから、タングステンからなるイオン注入マスクと炭化珪素基板との内部応力差に起因して、炭化珪素基板に反りが生じることがあった。特に、近年の炭化珪素基板の大面積化に伴い、炭化珪素基板に反りが生じる傾向が大きくなると考えられる。
そのため、特許文献１に開示された方法においては、タングステンからなるイオン注入マスクの一部をエッチングして炭化珪素基板の露出領域を拡大する際にエッチング幅を均一に制御するのが困難であるため、不純物領域の広がりの精度が低くなるという問題があった。
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、不純物領域の広がりの精度を高めることができる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明は、炭化珪素基板を準備する工程と、炭化珪素基板上に酸化珪素膜を形成する工程と、ＣＨＦ3を含む第１のガスを用いた第１のエッチングにより酸化珪素膜の一部を除去して酸化珪素膜の第１のマスクパターンを形成する工程と、第１のマスクパターンを有する酸化珪素膜を備えた炭化珪素基板に第１のイオンをイオン注入することによって第１導電型を有する第１の不純物領域を形成する工程と、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8およびＳＦ6からなる群から選択された少なくとも１種のフッ素化合物ガスと、酸素ガスと、を含む第２のガスを用いた第２のエッチングにより酸化珪素膜の一部を除去して酸化珪素膜の第２のマスクパターンを形成する工程と、第２のマスクパターンを有する酸化珪素膜を備えた炭化珪素基板に第２のイオンをイオン注入することによって第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２の不純物領域を形成する工程と、を含む、炭化珪素半導体装置の製造方法である。
ここで、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法においては、第２のガスに占める酸素ガスの割合が３０体積％以上であることが好ましい。
また、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法においては、第２のエッチングにおけるエッチング選択比が０．５以上２以下であることが好ましい。
また、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法において、酸化珪素膜を形成する工程は、炭化珪素基板上にエッチングストップ層を形成する工程と、エッチングストップ層上に酸化珪素膜を形成する工程と、を含むことが好ましい。
また、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法において、エッチングストップ層は、ニッケル、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含むことが好ましい。
また、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法において、エッチングストップ層は、炭化珪素基板側から、チタンからなる第１層、ニッケルまたはアルミニウムからなる第２層、およびチタンからなる第３層がこの順に積層された積層体からなることが好ましい。
本発明によれば、不純物領域の広がりの精度を高めることができる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
図１に、本実施の形態の炭化珪素半導体装置の製造方法により製造される炭化珪素半導体装置の一例の模式的な断面図を示す。
図１に示すように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置は、ＭＯＳＦＥＴ１００であり、具体的には、縦型ＤｉＭＯＳＦＥＴ（Ｄｏｕｂｌｅ Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ ＭＯＳＦＥＴ）である。
ＭＯＳＦＥＴ１００は、エピタキシャル基板９０と、エピタキシャル基板９０の表面に形成されたｐ領域１２３（深さＤ１）およびｎ+領域１２４（深さＤ２）と、エピタキシャル基板９０の表面上に形成されたソース電極１１１および酸化膜１２６と、ソース電極１１１上に形成された上部ソース電極１２７と、酸化膜１２６上に形成されたゲート電極１１０と、エピタキシャル基板９０の裏面に形成されたドレイン電極１１２と、を有している。
エピタキシャル基板９０は、単結晶基板８０と、単結晶基板８０上に積層されたバッファ層１２１と、バッファ層１２１上に設けられた耐圧保持層１２２と、耐圧保持層１２２の表面に設けられたｐ領域１２３と、ｐ領域１２３内に設けられたｎ+領域１２４と、を有している。ＭＯＳＦＥＴ１００の平面形状（図１の上方向から見た形状）は、たとえば、２ｍｍ以上の長さの辺からなる長方形または正方形とすることができる。
単結晶基板８０およびバッファ層１２１は、それぞれ、ｎ型の導電型を有する炭化珪素であることが好ましい。バッファ層１２１におけるｎ型不純物の濃度はたとえば５×１０17ｃｍ-3とすることができる。また、バッファ層１２１の厚さは、たとえば０．５μｍ程度とすることができる。
耐圧保持層１２２は、導電型がｎ型の炭化珪素であることが好ましい。耐圧保持層１２２におけるｎ型不純物の濃度は、たとえば５×１０15ｃｍ-3とすることができる。また、バッファ層１２１の厚さは、たとえば１０μｍ程度とすることができる。
エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０には、導電型がｐ型である複数のｐ領域１２３が互いに間隔を隔てて形成されている。また、表面Ｓ０には、各ｐ領域１２３の内部に位置するようにｎ+領域１２４が形成されている。表面Ｓ０上において、ｐ領域１２３は、耐圧保持層１２２とｎ+領域１２４との間に挟まれて、酸化膜１２６を介してゲート電極１１０に覆われたチャネル領域を有する。チャネル領域はチャネル長ＣＬを有する。
表面Ｓ０において、複数のｐ領域１２３の間から露出する耐圧保持層１２２上に酸化膜１２６が形成されている。ここで、酸化膜１２６は、２つの隣り合うｐ領域１２３の一方のｐ領域１２３内のｎ+領域１２４上から、当該ｐ領域１２３上、隣り合うｐ領域１２３の間において露出する耐圧保持層１２２上、他方のｐ領域１２３上、および当該他方のｐ領域１２３内のｎ+領域１２４上にまで延在するように形成されている。
酸化膜１２６上にはゲート電極１１０が形成されているが、酸化膜１２６のうち、酸化膜１２６の上部にゲート電極１１０が形成されている部分はゲート絶縁膜としての機能を有する。
ｎ+領域１２４上にはソース電極１１１が形成されているが、ソース電極１１１の一部はｐ領域１２３に接していてもよい。ソース電極１１１上には上部ソース電極１２７が形成されている。
以下、図２〜図１４の模式的断面図を参照して、図１に示すＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法の一例について説明する。
まず、図２に示すように、表面Ｓ０を有するエピタキシャル基板９０（炭化珪素基板）を準備する。ここで、エピタキシャル基板９０は、たとえば、単結晶基板８０の表面上に、バッファ層１２１および耐圧保持層１２２をこの順序でＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等によってエピタキシャル成長させることにより形成することができる。
次に、図３に示すように、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０上にエッチングストップ層５０を形成する。エッチングストップ層５０は、エピタキシャル基板９０側から、第１層５１、第２層５２および第３層５３がこの順に積層された積層体から形成されている。
ここで、第１層５１はチタン層からなることが好ましく、第２層５２はニッケル層またはアルミニウム層からなることが好ましく、第３層５３はチタン層からなることが好ましい。この場合には、チタン層からなる第１層５１によってエピタキシャル基板９０との接合を強固なものとすることができる傾向にある。また、ニッケル層またはアルミニウム層からなる第２層５２によって後述するエッチングを有効に止めることができる傾向にある。さらに、チタン層からなる第３層５３によって後述する酸化珪素膜との接合を強固なものとすることができる傾向にある。
なお、第１層５１、第２層５２および第３層５３の厚さは、それぞれ、たとえば２０ｎｍ程度とすることができる。
エッチングストップ層５０の構成は、後述するエッチングをエッチングストップ層５０で止めることができるものであれば特に限定されないが、ニッケル、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含むことが好ましく、エピタキシャル基板９０側から、チタン層からなる第１層５１、ニッケル層またはアルミニウム層からなる第２層５２、およびチタン層からなる第３層５３がこの順に積層された積層体から構成されていることが特に好ましい。
次に、図４に示すように、エッチングストップ層５０の表面上に酸化珪素膜３１を形成する。ここで、酸化珪素膜３１は、たとえばＣＶＤ法によってエッチングストップ層５０の表面上に堆積することができる。
酸化珪素膜３１の厚さは、０．５μｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上２．５μｍ以下であることがより好ましい。酸化珪素膜３１の厚さが０．５μｍ以上３μｍ以下である場合、特に１μｍ以上２．５μｍ以下である場合には、後の工程であるイオン注入において十分なイオン注入阻止能が得られるのに十分な厚さであるとともに、膜が厚すぎないことによって酸化珪素膜３１の膜応力起因の反りが抑えられ、さらにはエッチング工程におけるアスペクト比を小さく保つことで加工が容易となる傾向にある。
次に、図５に示すように、酸化珪素膜３１の表面上にフォトレジストパターン４０を形成する。ここで、フォトレジストパターン４０は、後述する酸化珪素膜３１の第１のマスクパターンの開口部に対応する位置に開口部を有するように形成される。フォトレジストパターン４０は、たとえば、酸化珪素膜３１の表面の全面にフォトレジストを塗布した後に開口部に対応する部分以外の部分を硬化し、開口部に対応する未硬化部分を除去すること等によって形成することができる。
次に、図６に示すように、フォトレジストパターン４０をマスクとした第１のエッチングＥ１により、酸化珪素膜３１の一部を除去する。これにより、フォトレジストパターン４０の開口部から露出している酸化珪素膜３１の部分が除去される。
ここで、第１のエッチングＥ１としては、ＣＨＦ3を含む第１のガスを用いた異方性ドライエッチングが行なわれる。これにより、フォトレジストパターン４０の開口部から露出している酸化珪素膜３１の部分がその厚さ方向（縦方向）にエッチングされてエッチングストップ層５０の表面が露出する。
次に、図７に示すように、酸化珪素膜３１上に残っているフォトレジストパターン４０を除去する。これにより、酸化珪素膜３１は、側壁Ｓ１と、側壁Ｓ１によって取り囲まれた開口部Ｐ１と、を備えた第１のマスクパターンを有することになる。
次に、図８に示すように、第１のマスクパターンを有する酸化珪素膜３１を備えたエピタキシャル基板９０にｎ型不純物のイオンのイオン注入Ｊ１によってｎ型の導電型を有するｎ+領域１２４を形成する。
ここで、イオン注入Ｊ１は、たとえば、酸化珪素膜３１の第１のマスクパターンの開口部Ｐ１からエッチングストップ層５０を通してエピタキシャル基板９０にｎ型不純物のイオンをイオン注入することによって行なうことができる。これにより、酸化珪素膜３１の第１のマスクパターンの開口部Ｐ１の下方に位置するエピタキシャル基板９０の部分に、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０から深さＤ２のｎ+領域１２４を形成することができる。ｎ型不純物としては、たとえば、リンなどを用いることができる。
次に、図９に示すように、第２のエッチングＥ２により、第１のマスクパターンを有する酸化珪素膜３１の一部を除去する。これにより、たとえば図１０に示すように、酸化珪素膜３１は、側壁Ｓ２と、側壁Ｓ２によって取り囲まれた開口部Ｐ２と、を備えた第２のマスクパターンを有することになる。
ここで、第２のエッチングＥ２としては、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8およびＳＦ6からなる群から選択された少なくとも１種のフッ素化合物ガスと、酸素ガスと、を含む第２のガスを用いた等方性ドライエッチングが行なわれる。これにより、酸化珪素膜３１の一部がその厚さ方向（縦方向）とともに幅方向（横方向）にもエッチングされてエッチングストップ層５０の表面の露出領域が拡大する。すなわち、第２のエッチングＥ２によって、第２のマスクパターンの側壁Ｓ２の高さは、第１のマスクパターンの側壁Ｓ１の高さよりも低くなり、第２のマスクパターンの開口部Ｐ２の幅は、第１のマスクパターンの開口部Ｐ１の幅よりも狭くなる。なお、第２のガスには、上記のフッ素化合物ガスと酸素ガス以外のたとえばアルゴンガス等のガスが含まれていてもよい。
第２のエッチングＥ２においては、第２のガスに占める酸素ガスの割合が、３０体積％以上であることが好ましく、５０体積％以上であることがより好ましく、７０体積％以上であることがさらに好ましい。第２のガスに占める酸素ガスの割合が、３０体積％以上、５０体積％以上および７０体積％以上と増加するにしたがってエッチング選択比（（単位時間当たりの横方向エッチング量）／（単位時間当たりの縦方向エッチング量））を大きくすることができる傾向にあるため酸化珪素膜３１の厚さ（側壁の高さ）の低下を抑えながら開口部の幅を広げることができる傾向にある。また、第２のエッチングＥ２を効率的に行なう観点からは、第２のガスに占める酸素ガスの割合は８０体積％以下であることが好ましい。
第２のエッチングＥ２におけるエッチング選択比は、０．５以上２以下であることが好ましく、１以上２以下であることがより好ましい。第２のエッチングＥ２におけるエッチング選択比が０．５以上２以下である場合、特に１以上２以下である場合には、酸化珪素膜３１の厚さの低下を抑えながら、酸化珪素膜３１の開口部の幅を広げることができる傾向がさらに大きくなる。
次に、図１１に示すように、第２のマスクパターンを有する酸化珪素膜３１を備えたエピタキシャル基板９０にｐ型不純物のイオンのイオン注入Ｊ２によってｐ型の導電型を有するｐ領域１２３を形成する。
ここで、イオン注入Ｊ２は、たとえば、酸化珪素膜３１の第２のマスクパターンの開口部Ｐ２からエッチングストップ層５０を通してエピタキシャル基板９０にｐ型不純物のイオンをイオン注入することによって行なうことができる。これにより、酸化珪素膜３１の第２のマスクパターンの開口部Ｐ２の下方に位置するエピタキシャル基板９０の部分に、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０から深さＤ１のｐ領域１２３を形成することができる。ｐ型不純物としては、たとえば、アルミニウムなどを用いることができる。
次に、図１２に示すように、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０上のエッチングストップ層５０および酸化珪素膜３１を除去する。これにより、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０にｐ領域１２３とｎ+領域１２４とが露出することになる。
ここで、エッチングストップ層５０および酸化珪素膜３１の除去は、たとえばフッ酸を用いてエッチングすることによって行なうことができる。
その後、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０のｐ領域１２３およびｎ+領域１２４の活性化アニール処理が行われる。活性化アニール処理は、たとえば、エピタキシャル基板９０をアルゴン雰囲気中で１７００℃で３０分間加熱することなどによって行なうことができる。
次に、図１３に示すように、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０上に酸化膜１２６を形成する。ここで、酸化膜１２６は、たとえば、ドライ酸化（熱酸化）によって、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０に露出している耐圧保持層１２２、ｐ領域１２３およびｎ+領域１２４を覆うようにして形成することができる。ドライ酸化は、たとえば、エピタキシャル基板９０を１２００℃で３０分間加熱することなどによって行なうことができる。
次に、図１４に示すように、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０上にソース電極１１１を形成するとともに、エピタキシャル基板９０の裏面にドレイン電極１１２を形成する。
ここで、ソース電極１１１は、たとえば、以下のようにして形成することができる。すなわち、まず、酸化膜１２６の表面上に、ソース電極１１１の形成部分に対応する箇所に開口部を有するフォトレジストパターンを形成する。そして、このフォトレジストパターンをマスクとして酸化膜１２６の一部を除去して開口部を形成する。その後、酸化膜１２６の開口部から露出しているｎ+領域１２４と接触してフォトレジストパターンを覆うように導電膜を形成し、リフトオフによってフォトレジストパターンを除去する。これにより、エピタキシャル基板９０の表面Ｓ０に残存する導電膜がｎ+領域１２４と接触するソース電極１１１とされる。なお、導電膜としては、たとえば、ニッケル（Ｎｉ）などの金属膜を用いることができる。
ソース電極１１１の形成後には、アロイ化のための熱処理を行なうことが好ましい。ここで、アロイ化のための熱処理は、たとえば、ソース電極１１１の形成後のエピタキシャル基板９０をアルゴン雰囲気中で９５０℃で２分間加熱することなどによって行なうことができる。
また、ドレイン電極１１２は、たとえば、ニッケルをスパッタリングすることによって形成することができる。
その後、図１に示すように、ソース電極１１１の表面上に上部ソース電極１２７を形成するとともに、酸化膜１２６の表面上にゲート電極１１０を形成する。以上により、図１に示すＭＯＳＦＥＴ１００を製造することができる。
なお、上部ソース電極１２７は、たとえば、ニッケルをスパッタリングすることによって形成することができる。また、ゲート電極１１０は、たとえば、多結晶シリコンをＣＶＤ法を用いて成膜することによって形成することができる。
以上のように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置の製造方法においては、イオン注入マスクに酸化珪素膜を用いることによって、内部応力の大きいタングステンを用いなくても、セルフアラインにより互いに広がりの異なる二重の不純物領域を不純物領域の広がりの精度を高めて形成することができる。
従来、炭化珪素基板を用いた半導体装置の製造においては、酸化珪素膜をイオン注入マスクとして用いたセルフアラインによって、互いに広がりの異なる二重の不純物領域を形成することは非常に困難であった。その理由としては、酸化珪素膜は、横方向のエッチングが難しく、エッチング選択比が小さくなってしまうことから、第２のイオンのイオン注入のための第２のマスクパターンを形成することが困難であったためである。これにより、従来においては、セルフアラインによって互いに広がりの異なる二重の不純物領域を形成する場合のイオン注入マスクとしてはエッチング選択比が比較的大きいタングステンが用いられていた。
しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8およびＳＦ6からなる群から選択された少なくとも１種のフッ素化合物ガスとともに、酸素ガスを含むガスを用いることにより、酸化珪素膜のエッチング選択比を大きくできることを見い出し、本発明を完成するに至ったものである。
本実施の形態のように、イオン注入マスクに酸化珪素膜を用いることによってイオン注入マスクにタングステンを用いた場合のような炭化珪素基板の反りの発生の問題を生じないようにすることができる。そのため、本実施の形態の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、セルフアラインにより互いに広がりの異なる二重の不純物領域の広がりの精度を高めることができる。
また、本実施の形態の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、イオン注入マスクに酸化珪素膜を用いることによって、イオン注入マスクにタングステンを用いた場合のような炭化珪素基板の金属汚染等の問題の発生も低減することができる。
なお、上記の実施の形態において、ｐ型とｎ型の導電型が入れ替えられてもよい。また、上記の実施の形態においては炭化珪素基板としてエピタキシャル基板９０を用いた場合について説明したが、エピタキシャル基板９０に代えて炭化珪素単結晶基板等を用いてもよい。
＜実験例１＞
ｎ型の炭化珪素単結晶からなる単結晶基板上に、厚さ０．５μｍのｎ型の炭化珪素膜（ｎ型不純物濃度：５×１０17ｃｍ-3）からなるバッファ層と、厚さ１０μｍのｎ型の炭化珪素膜（ｎ型不純物濃度：５×１０15ｃｍ-3）からなる耐圧保持層と、をこの順序で、それぞれＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させることによって、単結晶基板とバッファ層と耐圧保持層との積層体からなるエピタキシャル基板を作製した。
ｎ型の炭化珪素単結晶からなる単結晶基板上に、厚さ０．５μｍのｎ型の炭化珪素膜（ｎ型不純物濃度：５×１０17ｃｍ-3）からなるバッファ層と、厚さ１０μｍのｎ型の炭化珪素膜（ｎ型不純物濃度：５×１０15ｃｍ-3）からなる耐圧保持層と、をこの順序で、それぞれＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させることによって、単結晶基板とバッファ層と耐圧保持層との積層体からなるエピタキシャル基板を作製した。
次に、エピタキシャル基板の耐圧保持層の表面上に、厚さ２０ｎｍのチタン膜からなる第１層と、厚さ２０ｎｍのニッケル膜からなる第２層と、厚さ２０ｎｍのチタン膜からなる第３層と、をこの順序で、それぞれスパッタリング法によって形成して、第１層と第２層と第３層との積層体からなるエッチングストップ層を形成した。
次に、エッチングストップ層の第３層の表面上に、厚さ２．５μｍのＳｉＯ2膜からなる酸化珪素膜をＣＶＤ法によって形成した。
次に、酸化珪素膜の表面上にフォトレジストパターンを形成した後に、フォトレジストパターンをマスクとしてＣＨＦ3ガスを第１のガスとして用いた異方性ドライエッチングにより酸化珪素膜の一部をその厚さ方向に除去した。その後、フォトレジストパターンを除去することによって、酸化珪素膜に第１のマスクパターンを形成した。
次に、第１のマスクパターンを有する酸化珪素膜を備えたエピタキシャル基板にエッチングストップ層を通してリンイオンをイオン注入することによって、酸化珪素膜の開口部の下方のエピタキシャル基板の表面領域にｎ+領域を形成した。
上記のようにしてｎ+領域を形成した状態のエピタキシャル基板を５つ用意して、それぞれ、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５とした。
次に、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５のそれぞれのエピタキシャル基板の表面上の酸化珪素膜について、表１に示す第２のガス組成（体積比）の第２のガスを用いて等方性ドライエッチングを所定時間行なうことにより酸化珪素膜の一部を厚さ方向（縦方向）および幅方向（横方向）に除去した。
そして、上記の等方性ドライエッチングによる単位時間当たりの横方向エッチング量と縦方向エッチング量とを算出して、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５のエピタキシャル基板の表面上の酸化珪素膜のそれぞれのエッチング選択比（（単位時間当たりの横方向エッチング量）／（単位時間当たりの縦方向エッチング量））を求めた。その結果を表１に示す。
表１に示すように、第２のガスとしてＳＦ6とＯ2との混合ガスを用いた試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の酸化珪素膜のエッチング選択比は、第２のガスとしてＳＦ6のみを用いた試料Ｎｏ．５の酸化珪素膜のエッチング選択比よりも大きくなることが確認された。これは、試料Ｎｏ．５の酸化珪素膜の横方向エッチングと比較して、試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４の酸化珪素膜の横方向エッチングが進行しやすいことを示している。
また、表１に示すように、実験例１においては、第２のガスに占めるＯ2の割合が増大するにしたがって、酸化珪素膜のエッチング選択比が増大することが確認された。
＜実験例２＞
実験例１と同様にしてｎ+領域を形成した状態のエピタキシャル基板を５つ用意して、それぞれ、試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０とした。
実験例１と同様にしてｎ+領域を形成した状態のエピタキシャル基板を５つ用意して、それぞれ、試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０とした。
次に、試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０のそれぞれのエピタキシャル基板の表面上の酸化珪素膜について、表２に示す第２のガス組成（体積比）の第２のガスを用いて等方性ドライエッチングを所定時間行なうことにより酸化珪素膜の一部を厚さ方向（縦方向）および幅方向（横方向）に除去した。
そして、上記の等方性ドライエッチングによる単位時間当たりの横方向エッチング量と縦方向エッチング量とを算出して、試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０のエピタキシャル基板の表面上の酸化珪素膜のそれぞれのエッチング選択比（（単位時間当たりの横方向エッチング量）／（単位時間当たりの縦方向エッチング量））を求めた。その結果を表２に示す。
表２に示すように、第２のガスとしてＣＦ4とＯ2との混合ガスを用いた試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１０の酸化珪素膜のエッチング選択比は、第２のガスとしてＣＦ4のみを用いた試料Ｎｏ．１０の酸化珪素膜のエッチング選択比よりも大きくなることが確認された。これは、Ｎｏ．１０の酸化珪素膜の横方向エッチングと比較して、試料Ｎｏ．６〜Ｎｏ．９の酸化珪素膜の横方向エッチングが進行しやすいことを示している。
また、表２に示すように、実験例２においても、第２のガスに占めるＯ2の割合が増大するにしたがって、酸化珪素膜のエッチング選択比が増大することが確認された。
＜実験例３＞
実験例１および実験例２と同様にしてｎ+領域を形成した状態のエピタキシャル基板を２つ用意して、それぞれ、試料Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２とした。
実験例１および実験例２と同様にしてｎ+領域を形成した状態のエピタキシャル基板を２つ用意して、それぞれ、試料Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２とした。
次に、試料Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２のそれぞれのエピタキシャル基板の表面上の酸化珪素膜について、表３に示す第２のガス組成（体積比）の第２のガスを用いて等方性ドライエッチングを所定時間行なうことにより酸化珪素膜の一部を厚さ方向（縦方向）および幅方向（横方向）に除去した。
そして、上記の等方性ドライエッチングによる単位時間当たりの横方向エッチング量と縦方向エッチング量とを算出して、試料Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２のエピタキシャル基板の表面上の酸化珪素膜のそれぞれのエッチング選択比（（単位時間当たりの横方向エッチング量）／（単位時間当たりの縦方向エッチング量））を求めた。その結果を表３に示す。
表３に示すように、第２のガスとしてＡｒとＣＦ4とＯ2との混合ガスを用いた試料Ｎｏ．１１およびＮｏ．１２の酸化珪素膜のエッチング選択比も、上記の試料Ｎｏ．５やＮｏ．１０よりも大きくなることが確認された。
今回開示された実施の形態および実験例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に利用することができる。
３１ 酸化珪素膜、４０ フォトレジストパターン、５０ エッチングストップ層、５１ 第１層、５２ 第２層、５３ 第３層、８０ 単結晶基板、９０ エピタキシャル基板、１００ ＭＯＳＦＥＴ、１１０ ゲート電極、１１１ ソース電極、１１２ ドレイン電極、１２１ バッファ層、１２２ 耐圧保持層、１２３ ｐ領域、１２４ ｎ+領域、１２６ 酸化膜、１２７ 上部ソース電極。
Claims (6)
- 炭化珪素基板（９０）を準備する工程と、
前記炭化珪素基板（９０）上に酸化珪素膜（３１）を形成する工程と、
ＣＨＦ3を含む第１のガスを用いた第１のエッチングにより前記酸化珪素膜（３１）の一部を除去して前記酸化珪素膜（３１）の第１のマスクパターンを形成する工程と、
前記第１のマスクパターンを有する前記酸化珪素膜（３１）を備えた前記炭化珪素基板（９０）に第１のイオンをイオン注入することによって第１導電型を有する第１の不純物領域（１２４）を形成する工程と、
ＣＦ4、Ｃ2Ｆ6、Ｃ3Ｆ8およびＳＦ6からなる群から選択された少なくとも１種のフッ素化合物ガスと、酸素ガスと、を含む第２のガスを用いた第２のエッチングにより前記酸化珪素膜（３１）の一部を除去して前記酸化珪素膜（３１）の第２のマスクパターンを形成する工程と、
前記第２のマスクパターンを有する前記酸化珪素膜（３１）を備えた前記炭化珪素基板（９０）に第２のイオンをイオン注入することによって前記第１導電型とは異なる第２導電型を有する第２の不純物領域（１２３）を形成する工程と、を含む、炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法。 - 前記第２のガスに占める前記酸素ガスの割合が、３０体積％以上である、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法。
- 前記第２のエッチングにおけるエッチング選択比が、０．５以上２以下である、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法。
- 前記酸化珪素膜（３１）を形成する工程は、前記炭化珪素基板（９０）上にエッチングストップ層（５０）を形成する工程と、前記エッチングストップ層（５０）上に前記酸化珪素膜（３１）を形成する工程と、を含む、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法。
- 前記エッチングストップ層（５０）は、ニッケル、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択された少なくとも１種の金属を含む、請求項４に記載の炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法。
- 前記エッチングストップ層（５０）は、前記炭化珪素基板（９０）側から、チタンからなる第１層（５１）、ニッケルまたはアルミニウムからなる第２層（５２）、およびチタンからなる第３層（５３）がこの順に積層された積層体からなる、請求項５に記載の炭化珪素半導体装置（１００）の製造方法。
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