JP2005223003A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 チャネル移動度を低下させずに、熱処理温度や熱処理時間によって閾値電圧を容易に制御できる炭化珪素半導体装置の製造方法を得る。
【解決手段】 炭化珪素半導体装置の製造方法を、炭化珪素層２が形成されたウエハを二窒化酸素雰囲気中で熱処理して上記炭化珪素層２上に二酸化珪素膜５を成膜すると同時に窒化処理を行う窒化処理工程と、上記ウエハを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、を含んでなることとした。
【選択図】 図９

Description

本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。

炭化珪素（ＳｉＣ）は熱酸化によって良質の二酸化珪素（ＳｉＯ_２）からなる絶縁膜が形成できるので、高耐圧・低損失の高出力絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）が作製可能である。しかしながら、従来の熱酸化法で形成したＳｉＯ_２／ＳｉＣのいわゆるＭＯＳ界面には多数の界面準位(トラップ)が存在するため、チャネルコンダクタンス(チャネル移動度μ_ｃｈ)が非常に低くなる結果、素子のオン抵抗が大きくなって、オン時の損失が増大してしまう不具合があった。ＭＯＳ界面に存在する界面準位を低減するために、例えば非特許文献１や非特許文献２のように窒化酸素(ＮＯ)あるいは二窒化酸素(Ｎ_２Ｏ)ガスを用いた高温熱処理(窒化処理)を用いると、ＭＯＳ界面の品質が改善され、チャネル移動度μ_ｃｈが向上すると報告されている。

G.Y.Chung et al., "Improved Inversion Channel Mobility for 4H-SiC MOSFETs Following High Temperature Anneals in Nitric Oxide", IEEE Electron Device Letters, USA. April 2001, vol. 22, No.4, p. 176-178. L.A.Lipkin et al., "N2O Processing Improves the 4H-SiC:SiO2 Interface", Mater. Sci. Forum, Switzerland, 2002, vol. 389-393, p. 985-988.

ＮＯやＮ_２Ｏを用いた窒化処理によりチャネル移動度μ_ｃｈは向上するが、ＳｉＣが本来有する物性値から期待される素子特性を実現するにはさらなる改善が必要であった。また、窒化処理による界面準位の低減により、チャネル移動度μ_ｃｈの向上とともに閾値電圧Ｖ_ｔｈが低減されるが、低電圧駆動を考えると閾値電圧Ｖ_ｔｈの減少は好ましいものの、あまりに閾値電圧Ｖ_ｔｈが小さすぎると、蓄積チャネル型電界効果トランジスタ（ＡＣＣＵＦＥＴ）やエピチャネルＭＯＳＦＥＴ等のような複雑な構造の半導体装置に適用した際、素子特性として望ましくないノーマリ・オン特性となってしまうおそれがあった。これらの実用上の要請から、チャネル移動度μ_ｃｈをさらに向上させると同時に、閾値電圧Ｖ_ｔｈを制御する技術が望まれていた。

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、高チャネル移動度でかつ閾値電圧が制御さ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。

炭化珪素半導体装置の製造方法を、炭化珪素層が形成されたウエハを二窒化酸素雰囲気中で熱処理して上記炭化珪素層上に二酸化珪素膜を成膜すると同時に窒化処理を行う窒化処理工程と、上記ウエハを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、を含んでなることとした。

また、炭化珪素半導体装置の製造方法を、酸素雰囲気下での熱酸化によって上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、上記二酸化珪素膜が形成されたウエハを窒化酸素または二窒化酸素雰囲気中で熱処理する窒化処理工程と、上記ウエハを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、を含んでなることとした。

上記の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、ｎチャネル炭化珪素ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度μ_ｃｈを低下させずに、熱処理温度や熱処理時間によって閾値電圧Ｖ_ｔｈを容易に制御することができる。

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。

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（ＳｉＯ_２）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。

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。

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。

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。

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熱処理すると、注入イオンが電気的に活性化される。

続いて、熱酸化工程において、熱酸化法によってウエハ全面にＳｉＯ_２からなるゲート絶縁膜５を成膜する（図５）。熱酸化後、窒化酸素（ＮＯ）または二窒化酸素（Ｎ_２Ｏ）雰囲気にて窒化処理を実施する。さらに、熱処理工程において、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で８００℃より高く１１００℃未満の温度で熱処理する。かかる一連の工程は本発明における特徴的な工程なので後に詳述する。

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。

さらに、各ソース領域４上のゲート絶縁膜５の残余の部分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。

次に、本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法において特徴的な熱酸化工程および熱酸化後のＮＯまたはＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理工程および熱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の形成を目的とした熱酸化工程から熱酸化後の窒化処理工程および熱処理工程に至る各工程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。

なお、図９は１台の反応炉を用いてＯ_２雰囲気による熱酸化工程と続く窒化処理工程とを同じ温度で行った後、水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を含んだ酸素（Ｏ_２）、すなわちウェットＯ_２雰囲気中で熱処理工程を行った場合、図１０は3つの反応炉を用いて同じ温度の熱酸化工程と窒化処理工程を行った後、ウェットＯ_２雰囲気中の熱処理工程を行った場合、図１１は１台の反応炉を用いてＮ_２Ｏによる熱酸化および窒化処理を同時に実施する工程とウェットＯ_２雰囲気中の熱処理工程を行った場合の温度プロファイルをそれぞれ示している。以下、かかる一連の工程について説明する。

先ず、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（Ｎ_２）雰囲気下で熱酸化工程を実施可能な温度に到達するまで昇温する。

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Ｎ_２雰囲気から水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を含んだ酸素（Ｏ_２）雰囲気あるいはＯ_２のみの雰囲気に切り換え、所定時間この状態を保持する（熱酸化工程）。かかる熱酸化工程を実施することにより、ウエハ表面の炭化珪素層（ドリフト層）が酸化されてＳｉＯ_２からなるゲート絶縁膜５が形成される。つまり、図９、１０に示した温度プロファイルの中における熱酸化工程の部分が実施される。なお、図１１に示す温度プロファイルで表される一連の工程では、上述のゲート酸化膜５の形成は後述の窒化処理工程において窒化処理と同時に実施される。

なお、上記熱酸化工程では最初の一定時間はＯ_２のみの雰囲気で行い、残余の時間は水蒸気を含んだＯ_２雰囲気（ウエットＯ_２雰囲気）で行っても良いし、あるいはその逆でも良い。

熱酸化工程後、Ｏ_２雰囲気をＡｒ雰囲気あるいはＮ_２雰囲気に切り換え、次工程であるＮＯあるいはＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化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。例えば、図１０に示す一連の工程では、熱酸化工程と窒化処理工程は異なる反応炉で実施するため、両工程間で試料移動が可能な７００℃以下の温度にまで一旦降温している。但し、図９の温度プロファイルで示すように両者の温度が一致する場合は、Ａｒ雰囲気あるいはＮ_２雰囲気への切り換えは省略できる。

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Ｎ_２雰囲気をＮＯあるいはＮ_２Ｏ雰囲気に切り換え、窒化処理工程を開始する。かかるＮＯあるいはＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理工程は９５０℃以上１１５０℃以下の温度範囲が好適であるが、１１５０℃以上でも高温熱処理に耐えうる特殊な装置を用いることによって同様の効果が得られる。なお、窒化処理時間としては３時間程度が好適である。

ＮＯあるいはＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理によって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、Ｎ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理では、Ｎ_２Ｏ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、この場合、ゲート絶縁膜５の層厚は熱酸化工程に形成された分とＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理工程の形成された分を合計した値となる。したがって、Ｎ_２Ｏを雰囲気として使用する場合は、図１１に示すように最初の熱酸化工程を省略することも可能である。

ＮＯあるいはＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理終了時にＮＯあるいはＮ_２Ｏ雰囲気から再度Ａｒ雰囲気もしくはＮ_２雰囲気に切り換える。熱処理工程に要する熱処理温度まで昇温あるいは降温して、温度が安定した時点でウェットＯ_２雰囲気に切り換えて、熱処理工程を開始する。所定の時間、熱処理を行った後、ＡｒあるいはＮ_２雰囲気に切り換えてウエハ取り出し温度である７００℃程度にまで降温して、ウエハを反応炉外へ取り出す。熱処理工程における熱処理温度については、後述する。

なお、上述の一連の工程において、各工程は１台の反応炉で行う必要は無い。別々の反応炉を用いる場合は７００℃でウエハの導入および取り出しを行い、それぞれの処理毎に熱処理温度と７００℃の間で昇降温を行う。

本実施の形態の炭化珪素半導体装置の製造方法の実施例として、Ｏ_２雰囲気による熱酸化工程とＮ_２Ｏ雰囲気による窒化処理工程を行った後に、９５０℃のウェットＯ_２雰囲気中の熱処理工程を1時間行った場合と、比較例としてのウェットＯ_２雰囲気中の熱処理工程を省略した場合のそれぞれの炭化珪素ＭＯＳＦＥＴのゲート特性を図１２に示す。比較例による炭化珪素ＭＯＳＦＥＴでは閾値電圧Ｖ_ｔｈが１Ｖ程度であるのに対し、９５０℃での熱処理工程を行った炭化珪素ＭＯＳＦＥＴでは閾値電圧Ｖ_ｔｈは９Ｖと大きくなっていることが分かる。ゲート特性の線形領域から求めたチャネル移動度μ_ｃｈは、比較例による炭化珪素ＭＯＳＦＥＴでは２４ｃｍ^２／Ｖｓであったのに対し、本実施の形態による炭化珪素ＭＯＳＦＥＴでは３２ｃｍ^２／Ｖｓと、比較例より高いチャネル移動度μ_ｃｈを達成した。これは、ウェットＯ_２雰囲気中のＨ基やＯＨ基がＭＯＳ界面やゲート酸化膜中に取り込まれて閾値電圧Ｖ_ｔｈの増加につながる負電荷の起源となったからと考えられる。また、これらの負電荷は窒化処理により向上したチャネル移動度μ_ｃｈを低下させるような影響はなく、ウェットＯ_２雰囲気中での熱処理によりチャネル移動度μ_ｃｈを低下させている準位のトラップを減少させている可能性がある。

一方、ウェットＯ_２雰囲気ではなくドライＯ_２雰囲気中にて９５０℃で熱処理工程を実施すると、チャネル移動度μ_ｃｈは逆に１３ｃｍ^２／Ｖｓと減少し、閾値電圧Ｖ_ｔｈは１．８Ｖとなって、熱処理工程を行わない場合、つまり上述の比較例と特性的にあまり変わらない結果となった。

また、ウェットＯ_２雰囲気中による熱処理工程における熱処理温度を１１００℃とした場合、チャネル移動度μ_ｃｈが６．７ｃｍ^２／Ｖｓと１／３以下に大幅に減少した。１１００℃以上の高温下での熱処理温度では炭化珪素層の酸化が促進されるため新たに界面準位の起源が生成され、これらの界面準位がチャネル移動度μ_ｃｈの低下をもたらすと考えられる。また、熱処理工程における熱処理温度を８００℃以下とした場合も、チャネル移動度μ_ｃｈは低下してしまう。ウェットＯ_２雰囲気による熱処理工程におけるチャネル移動度μ_ｃｈ、閾値電圧Ｖ_ｔｈの熱処理依存性を図１３に示す。以上の実験および考察から、熱処理工程における熱処理温度としては、８００℃より高く１１００℃未満が好適な範囲であり、９００℃以上１０００℃以下が一層好適である。また熱処理工程時の雰囲気はウェットＯ_２が好適である。なお、かかる熱処理温度を変えることにより、チャネル移動度μ_ｃｈをある一定値以上に保持しつつ閾値電圧Ｖ_ｔｈを所定の範囲内で制御できる。なお、熱処理温度だけでなく、熱処理時間によっても閾値電圧Ｖ_ｔｈを制御し得る。

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、熱酸化工程後に窒化処理工程を実施するためＭＯＳ界面に存在する界面準位が低減するので、ＭＯＳＦＥＴ特性が向上し、さらに８００℃より高く１１００℃未満の熱処理温度によるウェットＯ_２雰囲気中での熱処理工程によって、前述の窒化処理の効果を保持しつつ、高チャネル移動度を保持しながら閾値電圧をノーマリ・オフ特性に望ましい大きな値を含む所望の値に制御できる。

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例として、ｎチャネル炭化珪素ＭＯＳＦＥＴの断面構造を図１４、１５に示す。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。

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１４，１５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。

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を簡易に形成できる。

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型炭化珪素層９を形成してもよく、また、形成しなくてもよい。

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、高温熱処理を実施する。高温熱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。

図１４で示した素子構造において、ゲート酸化形成時にＮ_２Ｏ雰囲気下での窒化処理を行った後、ウェットＯ_２雰囲気中で９５０℃の熱処理温度下で熱処理を行った場合と行わない場合のゲート特性を図１６に示す。かかる熱処理を行わない場合の閾値電圧Ｖ_ｔｈ、２．４Ｖに比べて、熱処理を行うと閾値電圧Ｖ_ｔｈは３．８Ｖに増加した。チャネル移動度μ_ｃｈはいずれの場合も約１０ｃｍ^２／Ｖｓであり、窒化処理後の熱処理に起因するチャネル移動度μ_ｃｈの低下は見られなかった。以上の結果から、チャネル部にｎ型領域を形成した炭化珪素ＭＯＳＦＥＴにおいても、ウェットＯ_２雰囲気中で熱処理によって高チャネル移動度μ_ｃｈを保持しながら閾値電圧Ｖ_ｔｈを制御できることが分かった。

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も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。

また、以上の説明では、ゲート絶縁膜５を二酸化珪素としたが、他の絶縁膜、例えば窒化珪素膜あるいは酸化窒化珪素膜でも同様な効果を奏する。

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（ＭＯＳＦＥＴ）の断面図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部を示す図である。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部である熱酸化工程、窒化処理、熱処理工程を含む一連の工程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。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部である熱酸化工程、窒化処理、熱処理工程を含む一連の工程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。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法の一部である窒化処理、熱処理を含む一連の工程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。 実施の形態１の炭化珪素半導体装置の製造方法とその比較例によって作製された炭化珪素ＭＯＳＦＥＴの素子特性を示す図である。 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作製された炭化珪素ＭＯＳＦＥＴにおける閾値電圧の熱処理工程における熱処理温度依存性を示す図である。 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製造された半導体装置の断面図である。 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製造された半導体装置の断面図である。 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製造された半導体装置におけるドレイン電流のゲート電圧依存性を示す図である。

符号の説明

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（ＳｉＯ_２）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。

Claims (12)

1. 炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
   炭化珪素層が形成されたウエハを二窒化酸素雰囲気中で熱処理して前記炭化珪素層上に二酸化珪素膜を成膜すると同時に窒化処理を行う窒化処理工程と、
   前記ウエハを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、
   を含んでなる炭化珪素半導体装置の製造方法。
2. 炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
   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窒化酸素または二窒化酸素雰囲気中で熱処理する窒化処理工程と、
   前記ウエハを、水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で熱処理する熱処理工程と、
   を含んでなる炭化珪素半導体装置の製造方法。
3. 前記炭化珪素層の導電型がｎ型であることを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
4. 炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
   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、
   前記基板、前記ドリフト層、前記ドリフト層中に形成された前記ベース領域および前記ソース領域からなるウエハを二窒化酸素雰囲気中で熱処理して前記炭化珪素層上に二酸化珪素膜からなるゲート酸化膜を成膜すると同時に窒化処理を行う窒化処理工程と、
   水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で前記ウエハを熱処理する熱処理工程と、
   前記ゲート絶縁膜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、
   を含んでなる炭化珪素半導体装置の製造方法。
5. 炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
   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前記基板、前記ドリフト層、前記ドリフト層中に形成された前記ベース領域および前記ソース領域からなる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窒化酸素または二窒化酸素雰囲気中で熱処理する窒化処理工程と、
   水蒸気を含んだ酸素雰囲気中で前記ウエハを熱処理する熱処理工程と、
   前記ゲート絶縁膜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、
   を含んでなる炭化珪素半導体装置の製造方法。
6. 前記熱処理工程における熱処理温度が８００℃より高く１１００℃未満の温度であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
7. 前記熱酸化工程において、酸素雰囲気に水蒸気が含まれていることを特徴とする請求項２または５記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
8. 前記熱酸化工程または前記熱処理工程と前記窒化処理工程との間で処理温度を変更する際に窒素またはアルゴン雰囲気とすることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
9. 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向する各ソース領域、各ベース領域および各ソース領域間に位置するドリフト層中に、不純物のイオン注入によって第１導電型の不純物領域を形成する工程を含んでなる請求項４または５記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
10. 前記ゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向する各ソース領域、各ベース領域および各ベース領域間に位置するドリフト層上に、エピタキシャル結晶成長によって第１導電型の炭化珪素層を形成する工程を含んでなる請求項４または５記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
11. 前記熱処理工程の熱処理温度および熱処理時間のいずれか一方あるいは双方によって閾値電圧を制御することを特徴とする請求項４、５，９，１０のいずれか１項記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
12. 前記炭化珪素半導体装置が、絶縁ゲート型電界効果トランジスタまたは蓄積チャネル型電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
    

Images