JP4016928B2 - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device.
炭化珪素(SiC)は熱酸化によって二酸化珪素(SiO2)からなる絶縁膜を形成できるので、かかるSiO2をゲート絶縁膜に適用した高耐圧の絶縁ゲート型電界効果トランジスタ(MOSFET)が得られる。 Since silicon carbide (SiC) can form an insulating film made of silicon dioxide (SiO 2 ) by thermal oxidation, a high breakdown voltage insulated gate field effect transistor (MOSFET) in which such SiO 2 is applied to the gate insulating film can be obtained.
しかしながら、従来の熱酸化法で形成したMOS界面では多数の界面準位(トラップ)が存在するため、チャンネルコンダクタンス(チャネル移動度)が非常に小さくオン時の損失が大きくなってしまう、つまりオン抵抗が大きくなる問題があった。MOS界面の品質を改善するために、例えば非特許文献1では、ゲート絶縁膜形成時に一酸化窒素(NO)雰囲気下でウエハをアニールしてMOS界面の窒化処理を行う方法が開示されている。
However, since there are a large number of interface states (traps) at the MOS interface formed by the conventional thermal oxidation method, the channel conductance (channel mobility) is very small and the on-time loss increases, that is, the on-resistance There was a problem that would increase. In order to improve the quality of the MOS interface, for example, Non-Patent
また、非特許文献2では二窒化酸素(N2O)雰囲気下でウエハをアニール処理する方法が開示され、SiO2絶縁膜形成後の1200℃以上の高温アニール処理あるいは窒化前に酸素(O2)雰囲気下による酸化を行わずにN2O雰囲気下によって直接SiO2絶縁膜を形成する場合のみMOS界面の品質の向上が見られると報告されている。
Non-Patent
NOガスは毒性が強く、炭化珪素MOSFETを量産する場合にNO雰囲気下でのアニール処理をルーチンプロセスとして用いるとNOガス処理装置等の付帯設備の導入が必須となり、製造コストが上昇する問題があった。 NO gas is highly toxic, and when mass production of silicon carbide MOSFETs, if annealing treatment under an NO atmosphere is used as a routine process, the introduction of incidental equipment such as a NO gas treatment device is indispensable, which increases the manufacturing cost. It was.
また、非特許文献2に開示されたN2O雰囲気によるアニール処理あるいは直接の酸窒化方法により好適な素子特性を得るには1200℃以上の高温の熱処理を要するため、高温時の温度制御性に優れ、かつかかる高温熱処理の繰り返しに耐えうるような特別な仕様の熱処理装置が要求されるので、上述のNO雰囲気によるアニール処理の場合と同様、製造コストが上昇する問題があった。
In addition, in order to obtain suitable device characteristics by the annealing process in the N 2 O atmosphere disclosed in
さらには、高温によるウエハアニール処理時における熱処理装置からウエハへの不純物取り込みが懸念された。このような意図しない不純物のウエハへの取り込みにより、炭化珪素MOSFETの信頼性が損なわれるからである。 Furthermore, there is a concern that impurities are taken into the wafer from the heat treatment apparatus during the wafer annealing process at a high temperature. This is because the reliability of the silicon carbide MOSFET is impaired due to such unintentional incorporation of impurities into the wafer.
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、製造コストが安価でかつ素子特性に優れた炭化珪素半導体装置の製造方法を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device that is low in manufacturing cost and excellent in element characteristics.
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法は、酸素雰囲気下での熱酸化によって炭化珪素層が形成されたウエハ上に二酸化珪素膜を形成する熱酸化工程と、上記二酸化珪素膜が形成されたウエハを二窒化酸素雰囲気中で950℃以上1150℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、を含んでなり、上記熱酸化工程と熱処理工程で形成される二酸化珪素膜の層厚の合計を2nm以上50nm以下としたものである。 The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention includes a thermal oxidation step of forming a silicon dioxide film on a wafer on which a silicon carbide layer is formed by thermal oxidation in an oxygen atmosphere, and a wafer on which the silicon dioxide film is formed. And a heat treatment step in which the silicon dioxide film formed in the thermal oxidation step and the heat treatment step has a total thickness of 2 nm to 50 nm. It is as follows.
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法によると、MOS界面の界面準位が著しく低減するのでMOS界面の品質が改善され、この結果、安価な製造コストを保ちつつ優れた素子特性を具備する炭化珪素半導体装置が容易に得られる。 According to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention, the interface state at the MOS interface is remarkably reduced, so that the quality of the MOS interface is improved. As a result, the carbonization having excellent device characteristics while maintaining a low manufacturing cost. A silicon semiconductor device can be easily obtained.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1の炭化珪素半導体装置の製造方法によって製造される炭化珪素半導体装置の素子構造を図1に示す。炭化珪素半導体装置の一例として、nチャネル炭化珪素MOSFETの断面構造を示す。また、本発明の実施の形態1の炭化珪素半導体装置の製造方法、具体的にはnチャネル炭化珪素MOSFETの製造方法を図2〜8に示す。
FIG. 1 shows an element structure of a silicon carbide semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the first embodiment of the present invention. As an example of the silicon carbide semiconductor device, a cross-sectional structure of an n-channel silicon carbide MOSFET is shown. Moreover, the manufacturing method of the silicon carbide semiconductor device of
図中、1はn型(第1導電型)基板、2はn型(第1導電型)の炭化珪素からなるドリフト層、3はp型(第2導電型)のベース領域、4はn型(第1導電型)のソース領域、5は二酸化珪素(SiO2)からなるゲート絶縁膜、6はゲート電極、7はソース電極、8はドレイン電極、をそれぞれ表す。 In the figure, 1 is an n-type (first conductivity type) substrate, 2 is a drift layer made of n-type (first conductivity type) silicon carbide, 3 is a p-type (second conductivity type) base region, and 4 is n The source region of the type (first conductivity type), 5 is a gate insulating film made of silicon dioxide (SiO 2 ), 6 is a gate electrode, 7 is a source electrode, and 8 is a drain electrode.
本発明の実施の形態1の炭化珪素半導体装置の製造方法を図2〜8に基づき概説する。先ず、エピタキシャル結晶成長法により、n型(第1導電型)基板1上にn型の炭化珪素からなるドリフト層2を形成する(図2)。n型基板1としては、例えば、n型炭化珪素基板が好適である。
A method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the first embodiment of the present invention will be outlined with reference to FIGS. First, a
エピタキシャル結晶成長後、ドリフト層2中で所定の間隔に離間した部位に、レジストをマスクとして不純物をイオン注入して、一対のp型(第2導電型)のベース領域3を形成する。レジスト除去後の素子断面を図3に示す。ドリフト層2中でp型となる不純物としては、例えばボロン(B)あるいはアルミニウム(Al)が挙げられる。
After the epitaxial crystal growth, a pair of p-type (second conductivity type)
さらに、上記各p型ベース領域3中に、レジストをマスクとして不純物をイオン注入して、n型(第1導電型)のソース領域4を形成する。レジスト除去後の素子断面を図4に示す。n型不純物としては、例えばリン(P)あるいは窒素(N)が挙げられる。
Further, an n-type (first conductivity type)
n型およびp型不純物のイオン注入後、熱処理装置によってウエハを高温でアニール処理すると、注入イオンが電気的に活性化される。 After the n-type and p-type impurity ions are implanted, if the wafer is annealed at a high temperature by a heat treatment apparatus, the implanted ions are electrically activated.
続いて、熱酸化法によってウエハ全面にSiO2からなるゲート絶縁膜5を成膜し(図5)、熱酸化後、N2O雰囲気にて熱処理を実施する。かかる工程は本発明における特徴的な工程なので後で詳述する。
Subsequently, a
ゲート絶縁膜5上にゲート電極6を成膜およびパターニングする(図6)。ゲート電極6は、一対のベース領域3およびソース領域4が両端部に位置し、ベース領域3間に露出したドリフト層2が中央に位置するような形状にパターニングされる。
A
さらに、各ソース領域4上の絶縁膜5はリソグラフィ技術およびエッチング技術によって除去され(図7)、除去後、ソース領域4が表面に露出した部位にソース電極7を成膜およびパターニングする(図8)。基板1の裏面側にドレイン電極8を形成すると、図1に示すような素子構造の主要部が完成する。
Further, the
次に、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法で特徴的な熱酸化工程および熱酸化後のN2O雰囲気下での熱処理工程(アニール処理工程)について詳述する。図9〜11は上述したゲート絶縁膜5形成を目的とした熱酸化および熱酸化後のアニール処理における反応炉内の温度プロファイルを表した図である。
Next, the thermal oxidation step and the heat treatment step (annealing step) in an N 2 O atmosphere after thermal oxidation, which are characteristic in the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present invention, will be described in detail. 9 to 11 are diagrams showing the temperature profile in the reaction furnace in the thermal oxidation and the annealing process after the thermal oxidation for the purpose of forming the
ゲート絶縁膜5形成のための熱酸化および熱酸化後のアニール処理は共通の熱処理装置で実施される。かかる熱処理装置として、例えば反応炉が挙げられる。以下、反応炉を用いた場合を一例として説明を進める。
The thermal oxidation for forming the
まず、700℃程度に昇温された反応炉内にベース領域3およびソース領域4形成後のウエハを導入し、アルゴン(Ar)雰囲気あるいは窒素(N2)雰囲気下で熱酸化を実施する温度に到達するまで昇温する。
First, the wafer after the formation of the
熱酸化温度に到達した時点で、反応炉内をAr雰囲気あるいはN2雰囲気から水蒸気を含んだ酸素(O2)雰囲気あるいはO2のみの雰囲気に切り換え、所定時間この状態を保持する。かかる熱酸化の過程でウエハ表面の炭化珪素層が酸化されてSiO2からなるゲート絶縁膜5が形成される。つまり、図9〜11に示した温度プロファイルの中で熱酸化の部分が実施される。
When the thermal oxidation temperature is reached, the inside of the reaction furnace is switched from an Ar atmosphere or N 2 atmosphere to an oxygen (O 2 ) atmosphere containing water vapor or an atmosphere containing only O 2 , and this state is maintained for a predetermined time. In the process of thermal oxidation, the silicon carbide layer on the wafer surface is oxidized to form a
なお、上記熱酸化では最初の一定時間はO2のみの雰囲気で行い、残余の時間は水蒸気を含んだO2雰囲気で行っても良いし、あるいはその逆でも良い。 The thermal oxidation may be performed in an atmosphere containing only O 2 for the first fixed time, and the remaining time may be performed in an O 2 atmosphere containing water vapor, or vice versa.
熱酸化後、O2雰囲気をAr雰囲気あるいはN2雰囲気に切り換え、次工程であるN2O雰囲気下でのアニール処理に要する温度に到達するまで昇温あるいは降温する。両者の熱処理温度は通常異なるからである。但し、両者の温度が一致する場合は、この工程は省略可能である。図9には熱酸化温度がN2O雰囲気下でのアニール処理温度より高い場合、図10には熱酸化温度がN2O雰囲気下でのアニール処理温度と同じ場合、図11には熱酸化温度がN2O雰囲気下でのアニール処理温度より低い場合の温度プロファイルをそれぞれ示している。 After the thermal oxidation, the O 2 atmosphere is switched to an Ar atmosphere or an N 2 atmosphere, and the temperature is raised or lowered until reaching the temperature required for the annealing process in the next step, the N 2 O atmosphere. This is because the heat treatment temperatures of the two are usually different. However, this step can be omitted when the temperatures of the two coincide. FIG. 9 shows the case where the thermal oxidation temperature is higher than the annealing temperature in the N 2 O atmosphere, FIG. 10 shows the case where the thermal oxidation temperature is the same as the annealing temperature in the N 2 O atmosphere, and FIG. Each temperature profile is shown when the temperature is lower than the annealing temperature in an N 2 O atmosphere.
反応炉内が所定の温度に到達した時点で、Ar雰囲気あるいはN2雰囲気をN2O雰囲気に切り換え、アニール処理を開始する。かかるN2O雰囲気下でのアニール処理は950℃以上1150℃以下の温度で実施される。1150℃より高温のアニール処理では、高温時の温度制御性に優れ、かつ高温下での熱処理の繰り返しに耐えうるような特別な仕様の熱処理装置が不可欠であり、この結果、製造コストが大幅に上昇する問題があるからである。なお、アニール処理時間としては3時間程度が好適である。 When the inside of the reaction furnace reaches a predetermined temperature, the Ar atmosphere or the N 2 atmosphere is switched to the N 2 O atmosphere, and the annealing process is started. The annealing treatment in the N 2 O atmosphere is performed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower. In the annealing process at a temperature higher than 1150 ° C., a heat treatment apparatus having a special specification that is excellent in temperature controllability at a high temperature and that can withstand repeated heat treatment at a high temperature is indispensable. This is because there is a rising problem. The annealing time is preferably about 3 hours.
N2O雰囲気下でのアニール処理によってMOS界面は酸窒化される結果、界面準位が大幅に減少する。なお、N2O雰囲気下でのアニール処理も、N2Oガスから発生する酸素によってゲート絶縁膜5の形成は継続される。よって、ゲート絶縁膜5の層厚は熱酸化時に形成された分とN2O雰囲気下でのアニール処理時の形成された分を合計した値となる。
As a result of the oxynitriding of the MOS interface by the annealing process in the N 2 O atmosphere, the interface state is greatly reduced. Note that, in the annealing process under the N 2 O atmosphere, the formation of the
N2O雰囲気下でのアニール処理終了時にN2O雰囲気から再度Ar雰囲気もしくはN2雰囲気に切り換え、数十分間温度を保持してアニール処理を行った後、700℃まで降温してウエハを反応炉外へ取り出す。
上記アニール処理方法によると、ゲート絶縁膜形成時のO2ガスによるウエハ表面の炭化珪素層の熱酸化後に、さらにN2O雰囲気下でのアニール処理を行ったことによって、MOS界面の界面準位が著しく低減するので、MOS界面の品質が改善され、この結果、安価な製造コストを保ちつつ素子特性が向上する。 According to the annealing method described above, the interface state of the MOS interface is obtained by performing the annealing process in the N 2 O atmosphere after the thermal oxidation of the silicon carbide layer on the wafer surface with the O 2 gas at the time of forming the gate insulating film. As a result, the quality of the MOS interface is improved, and as a result, the device characteristics are improved while maintaining a low manufacturing cost.
O2ガスによる熱酸化後において、N2O雰囲気下でのアニール処理を1100℃で行った場合およびかかるアニール処理を行わない場合の炭化珪素MOSFETのゲート特性を図12に示す。N2O雰囲気下でのアニール処理を実施した炭化珪素MOSFETはかかるアニール処理の無い場合の炭化珪素MOSFETに比べて、ドレイン電流値が大きく、かつ傾斜が急になっている。線形領域から求めたチャネル移動度μchは、N2O雰囲気下でのアニール処理の無い炭化珪素MOSFETでは2.8cm2/Vsであったのに対して、N2O雰囲気下でのアニール処理を実施した炭化珪素MOSFETでは18cm2/Vsと約6倍に改善された。これは、N2O雰囲気下でのアニール処理によって界面準位の起源が窒化され、電気的に不活性になるために界面準位密度が低減し、チャネル移動度が高くなったからである。 FIG. 12 shows the gate characteristics of the silicon carbide MOSFET when annealing is performed at 1100 ° C. in an N 2 O atmosphere after thermal oxidation with O 2 gas and when such annealing is not performed. A silicon carbide MOSFET that has been annealed in an N 2 O atmosphere has a larger drain current value and a steeper slope than a silicon carbide MOSFET without such annealing. Channel mobility mu ch obtained from the linear region, whereas was annealed without silicon carbide MOSFET in 2.8 cm 2 / Vs under N 2 O atmosphere, annealing treatment under N 2 O atmosphere In the silicon carbide MOSFET which implemented this, 18 cm 2 / Vs, which is an improvement of about 6 times. This is because the interface state is nitrided by the annealing treatment in the N 2 O atmosphere and becomes electrically inactive, so that the interface state density is reduced and the channel mobility is increased.
さらに、N2O雰囲気下でのアニール処理を1150℃で行った場合と、かかるアニール処理を行わない場合の炭化珪素MOSFETのゲート特性を図13に示す。線形領域から求めたチャネル移動度μchは、N2O雰囲気下でのアニール処理の無い炭化珪素MOSFETでは2.8cm2/Vsであったのに対して、N2O雰囲気下でのアニール処理を実施した炭化珪素MOSFETでは22cm2/Vsと約8倍に改善された。 Furthermore, FIG. 13 shows the gate characteristics of the silicon carbide MOSFET when the annealing process is performed at 1150 ° C. in an N 2 O atmosphere and when the annealing process is not performed. Channel mobility mu ch obtained from the linear region, whereas was annealed without silicon carbide MOSFET in 2.8 cm 2 / Vs under N 2 O atmosphere, annealing treatment under N 2 O atmosphere In the silicon carbide MOSFET which implemented this, 22 cm 2 / Vs was improved about 8 times.
図14はゲート絶縁膜5の膜厚とチャネル移動度の関係について、N2O雰囲気下でのアニール処理を行った場合とかかるアニール処理を行わない場合に分けて調べた結果を示している。図14から分かるように、チャネル移動度はアニール処理の有無に強く依存しているが、ゲート絶縁膜5の膜厚が20nm以上50nm以下の範囲でN2O雰囲気下でのアニール処理を行った場合は良好な素子特性が得られた。N2O雰囲気下でのアニール処理の効果はゲート絶縁膜5の膜厚に依存しており、ゲート絶縁膜5が2nm以上50nm以下では充分なアニール処理効果が発現する一方、その範囲外の膜厚では充分なアニール処理効果は得られない。50nmより厚い膜厚ではN2O雰囲気下でのアニール処理処理の効果が充分に発現しない問題が発生し、また、2nm未満の膜厚では均一な膜厚の維持が困難で、素子特性に実用上無視し得ないばらつきが生じるからである。
FIG. 14 shows the results of investigating the relationship between the film thickness of the
なお、1150℃以下のN2O雰囲気下でのアニール処理においてもゲート絶縁膜5形成時の熱酸化の処理条件およびアニール処理時の処理条件の最適化によってMOS界面の品質を改善できるが、950℃より低い熱処理温度では、N2O雰囲気下でのアニール処理を実施しても、もはやMOS界面の充分な高品質化は困難となる。熱処理温度が低すぎて、充分なアニール処理効果が得られないからである。
Even in the annealing process under an N 2 O atmosphere of 1150 ° C. or lower, the quality of the MOS interface can be improved by optimizing the thermal oxidation process conditions when forming the
以上、本実施の形態の炭化珪素半導体装置の製造方法によると、酸素雰囲気下での熱酸化によって炭化珪素層が形成されたウエハ上に二酸化珪素膜を形成する熱酸化工程と、上記二酸化珪素膜が形成されたウエハを二窒化酸素雰囲気中で950℃以上1150℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、を含んでなり、上記熱酸化工程と前記熱処理工程で形成される二酸化珪素膜の層厚の合計を2nm以上50nm以下としたので、MOS界面の界面準位が著しく低減するため、MOS界面の品質が改善され、この結果、安価な製造コストを保ちつつ優れた素子特性を具備する炭化珪素半導体装置が容易に得られる。 As described above, according to the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the present embodiment, a thermal oxidation step of forming a silicon dioxide film on a wafer on which a silicon carbide layer is formed by thermal oxidation in an oxygen atmosphere, and the silicon dioxide film And a heat treatment step of heat-treating the wafer formed with a temperature of 950 ° C. to 1150 ° C. in an oxygen dinitride atmosphere, and the layer thickness of the silicon dioxide film formed by the thermal oxidation step and the heat treatment step Since the interface state of the MOS interface is remarkably reduced, the quality of the MOS interface is improved, and as a result, silicon carbide having excellent device characteristics while maintaining a low manufacturing cost. A semiconductor device can be easily obtained.
実施の形態2.
本発明の実施の形態2の炭化珪素半導体装置の製造方法によって作製される炭化珪素半導体装置の素子構造を図15、16に示す。炭化珪素半導体装置の一例として、nチャネル炭化珪素MOSFETの断面構造を示す。図中、9はn型炭化珪素層、10はn型炭化珪素9中に設けられた空乏部、をそれぞれ示す。
15 and 16 show element structures of a silicon carbide semiconductor device manufactured by the method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device of the second embodiment of the present invention. As an example of the silicon carbide semiconductor device, a cross-sectional structure of an n-channel silicon carbide MOSFET is shown. In the figure, 9 indicates an n-type silicon carbide layer, and 10 indicates a depletion portion provided in the n-
実施の形態1の炭化珪素半導体装置、つまり図1に示した素子構造に対して、実施の形態2の炭化珪素半導体装置の製造方法の対象となる素子構造は、図15,16に示すようにゲート絶縁膜5の直下にn型炭化珪素層9が設けられ、さらに、ドリフト層2と接するn型炭化珪素層9に空乏部10が存する点が相違する。
In contrast to the silicon carbide semiconductor device of the first embodiment, that is, the element structure shown in FIG. 1, the element structure that is the object of the method for manufacturing the silicon carbide semiconductor device of the second embodiment is as shown in FIGS. The difference is that n-type
かかるn型炭化珪素層9は、実施の形態1で示したベース領域3およびソース領域4形成後のウエハ、つまり図4で示した状態のウエハに対して、n型不純物のイオン注入あるいはn型炭化珪素層を新たにエピタキシャル結晶成長する方法により形成される。なお、イオン注入時に空乏部10に相当する部分に対しては不純物がイオン注入されないようにマスクを施しておくことによって、空乏部10を容易に形成できる。一方、エピタキシャル成長を採用する場合は、n型炭化珪素層9をウエハ全面に結晶成長した後、n型炭化珪素層9のみ、もしくはn型炭化珪素層9と空乏部10をリソグラフィ技術およびエッチング技術によって形成するか、トレンチ状に形成されたn型炭化珪素層9のみ、もしくはn型炭化珪素層9と空乏部10の領域にエピタキシャル成長を行うことによってn型炭化珪素領域を形成する。チャネルの形成されないデプレッション領域部(空乏部)10についてはn型層9を形成してもよく、また、形成しなくてもよい。
The n-type
イオン注入によってn型炭化珪素層9を形成した場合は、高温アニール処理を実施する。高温アニール処理により注入イオンを電気的に活性化させるためである。なお、上述の特徴的な工程以外の前工程および後工程は実施の形態1と同様なので省略する。
When n-type
図15あるいは図16で示した素子構造において、O2ガスによる熱酸化後にN2O雰囲気下でのアニール処理を1100℃で実施した炭化珪素MOSFETで、チャネル移動度45cm2/Vsという極めて優れた素子特性が得られた。チャネル部にn領域を用いたことで、チャネルを通過する電子がMOS界面に存在する界面準位(トラップ)から受ける影響が小さくなり、さらにN2O雰囲気下での1100℃のアニール処理でMOS界面の界面準位密度が低減された結果、高チャネル移動度を達成できたからである。 15 or 16, a silicon carbide MOSFET in which annealing is performed at 1100 ° C. in an N 2 O atmosphere after thermal oxidation with O 2 gas, and has an extremely excellent channel mobility of 45 cm 2 / Vs. Device characteristics were obtained. By using the n region in the channel portion, the influence of electrons passing through the channel from the interface state (trap) existing at the MOS interface is reduced, and further, the MOS is processed by annealing at 1100 ° C. in an N 2 O atmosphere. This is because high channel mobility can be achieved as a result of the reduction of the interface state density of the interface.
以上の説明では炭化珪素MOSFETを炭化珪素半導体装置の一例としたが、他の炭化珪素半導体装置で炭化珪素層上に絶縁膜が形成された素子構造を有するものにおいて本実施の形態に示された製造方法を適用すれば、同様な効果がもたらされることは言うまでもない。 In the above description, the silicon carbide MOSFET is taken as an example of a silicon carbide semiconductor device. However, the silicon carbide MOSFET shown in the present embodiment has an element structure in which an insulating film is formed on a silicon carbide layer in another silicon carbide semiconductor device. It goes without saying that the same effect can be obtained by applying the manufacturing method.
1 n型(第1導電型)の基板、 2 n型(第1導電型)の炭化珪素からなるドリフト層、 3 p型(第2導電型)のベース領域、 4 n型(第1導電型)のソース領域、 5 二酸化珪素(SiO2)からなるゲート絶縁膜、 6 ゲート電極、 7 ソース電極、 8 ドレイン電極、 9 n型炭化珪素層、 10 空乏部。
1 n-type (first conductivity type) substrate, 2 n-type (first conductivity type) silicon carbide drift layer, 3 p-type (second conductivity type) base region, 4 n-type (first conductivity type) ) Source region, 5 gate insulating film made of silicon dioxide (SiO 2 ), 6 gate electrode, 7 source electrode, 8 drain electrode, 9 n-type silicon carbide layer, 10 depletion part.
Claims (8)
酸素雰囲気下での熱酸化によって前記炭化珪素層が形成されたウエハ上に二酸化珪素膜を形成する熱酸化工程と、
前記二酸化珪素膜が形成されたウエハを二窒化酸素雰囲気中で950℃以上1150℃以下の温度で熱処理する熱処理工程と、を含んでなり、
前記熱酸化工程と前記熱処理工程で形成される二酸化珪素膜の層厚の合計が2nm以上50nm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。 A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device having a silicon carbide layer,
A thermal oxidation step of forming a silicon dioxide film on the wafer on which the silicon carbide layer is formed by thermal oxidation under an oxygen atmosphere;
A heat treatment step of heat-treating the wafer on which the silicon dioxide film is formed at a temperature of 950 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower in an oxygen dinitride atmosphere,
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, wherein a total thickness of silicon dioxide films formed in the thermal oxidation step and the heat treatment step is 2 nm or more and 50 nm or less.
第1導電型の基板上に第1導電型の炭化珪素からなるドリフト層をエピタキシャル結晶成長する工程と、
不純物のイオン注入によって前記ドリフト層中で所定の間隔に離間した一対の第2導電型のベース領域を形成する工程と、
不純物のイオン注入によって前記各ベース領域中に第1導電型の各ソース領域をそれぞれ形成する工程と、
酸素雰囲気下での熱酸化によってウエハ上に二酸化珪素からなるゲート絶縁膜を形成する熱酸化工程と、
前記ゲート絶縁膜形成後のウエハを二窒化酸素雰囲気中で950℃以上1150℃以下の熱処理温度で熱処理する熱処理工程と、
前記ゲート絶縁膜上で中央部に前記ドリフト層が位置し、両端部に前記各ベース領域および各ソース領域が位置する領域にゲート電極を形成する工程と、を含んでなり、
前記熱酸化工程と前記熱処理工程で形成されるゲート絶縁膜の層厚の合計が2nm以上50nm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。 A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device having a silicon carbide layer,
Epitaxially growing a drift layer made of silicon carbide of the first conductivity type on a substrate of the first conductivity type;
Forming a pair of second conductivity type base regions spaced apart by a predetermined distance in the drift layer by ion implantation of impurities;
Forming each source region of the first conductivity type in each of the base regions by ion implantation of impurities;
A thermal oxidation step of forming a gate insulating film made of silicon dioxide on the wafer by thermal oxidation in an oxygen atmosphere;
A heat treatment step of heat-treating the wafer after forming the gate insulating film at a heat treatment temperature of 950 ° C. to 1150 ° C. in an oxygen dinitride atmosphere;
Forming a gate electrode in a region where the drift layer is located at a central portion on the gate insulating film and each base region and each source region are located at both ends, and
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, wherein a total thickness of a gate insulating film formed in the thermal oxidation step and the heat treatment step is 2 nm or more and 50 nm or less.
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