JP2006216918A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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恒暢 木本
Atsushi Suda
淳 須田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor element having high channel mobility and a method of manufacturing the element. <P>SOLUTION: The method of manufacturing a semiconductor element, in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate including SiC, includes a step of oxide film formation of forming an oxide film including SiO<SB>2</SB>on the semiconductor substrate in a condition where the SiC is not oxidized; and a step of oxynitride film formation for forming an oxynitride film by oxynitriding SiC at an interface between the oxide film and the semiconductor substratre. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ＭＯＳ型トランジスタのチャネル移動度が高い半導体素子およびその製造方法に関するものであり、より詳細には半導体基板としてＳｉＣを用いた半導体素子およびその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device having a high channel mobility of a MOS transistor and a manufacturing method thereof, and more particularly to a semiconductor device using SiC as a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.

炭化珪素（ＳｉＣ）は、高電力、高周波、高温デバイス応用に有望な半導体材料である。そして、既存の半導体材料では達成できない上記ＳｉＣを用いた高性能トランジスタの実現が期待されているが、ＳｉＣを半導体基板として半導体素子を製造した場合、酸化膜とＳｉＣとの界面に高密度の欠陥が存在し、この部分の抵抗成分がデバイス性能を大幅に低下させることが知られている。   Silicon carbide (SiC) is a promising semiconductor material for high power, high frequency, high temperature device applications. The realization of high-performance transistors using SiC that cannot be achieved with existing semiconductor materials is expected. However, when a semiconductor element is manufactured using SiC as a semiconductor substrate, high-density defects are formed at the interface between the oxide film and SiC. It is known that the resistance component in this portion significantly reduces device performance.

具体的には、ＳｉＣのＭＯＳ型トランジスタを作製するとき、従来ではＯ２などのガス雰囲気中でＳｉＣを酸化することにより厚い酸化膜を形成している。しかし、この方法で形成したＭＯＳ型トランジスタは、酸化膜とＳｉＣとの界面に多数の欠陥が発生してしまう。そして、この欠陥によって電子の走行が著しく妨げられ、トランジスタの性能指標であるチャネル移動度が５〜２０ｃｍ2／Ｖｓに留まっている。 Specifically, when a SiC MOS transistor is manufactured, a thick oxide film is conventionally formed by oxidizing SiC in a gas atmosphere such as O 2 . However, in the MOS transistor formed by this method, many defects are generated at the interface between the oxide film and SiC. Then, the electron travel is significantly hindered by this defect, and the channel mobility that is a performance index of the transistor remains at 5 to 20 cm 2 / Vs.

そこで、チャネル移動度を向上させるために、例えば、半導体基板であるＳｉＣ上に、ゲート絶縁膜を形成した後、Ｈ２Ｏで熱処理を施したり（特許文献１参照）、温度の異なる２段階の酸化工程を行ったり（特許文献２参照）することが提案されている。
特開２００３−８６７９２公報（公開日；２００３年３月２０日） 特開２００２−２２２９４５公報（公開日；２００２年８月９日） Therefore, in order to improve channel mobility, for example, after forming a gate insulating film on SiC which is a semiconductor substrate, heat treatment is performed with H 2 O (see Patent Document 1), or two steps at different temperatures are performed. It has been proposed to perform an oxidation process (see Patent Document 2).
JP 2003-86792 A (publication date; March 20, 2003) JP 2002-222945 A (publication date; August 9, 2002)

しかしながら、上記従来の構成では、実際に半導体素子として使用できるレベルのチャネル移動度は得られていない。   However, the conventional configuration described above does not provide channel mobility at a level that can be actually used as a semiconductor device.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、チャネル移動度が高い半導体素子およびその製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a semiconductor device having a high channel mobility and a method for manufacturing the same.

本発明者らは、これらの問題点を解決すべく、半導体素子およびその製造方法について鋭意検討した。その結果、チャネル移動度の高速化を阻害する要因の一つとして、従来の方法では、ＳｉＣと酸化膜であるＳｉＯ２との界面に「界面遷移層」が生じることを見出した。 In order to solve these problems, the present inventors diligently studied a semiconductor element and a manufacturing method thereof. As a result, as one of the factors that hinder the increase in channel mobility, it has been found that an “interface transition layer” is generated at the interface between SiC and SiO 2 that is an oxide film in the conventional method.

具体的には、例えばＭＯＳデバイス（ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）など）等の半導体素子を作製する場合、ＳｉＣである半導体基板の表面に酸化膜であるＳｉＯ２膜を形成することが必須である。そして、従来では、上記ＳｉＣを熱酸化させることにより上記ＳｉＯ２膜を形成している。しかしながら、ＳｉＣを熱酸化させてＳｉＯ２膜を形成する従来の方法では、ＳｉＯ２とＳｉＣとの界面に多量の欠陥が発生し、この領域を走行する電子の速度が著しく遅くなってしまい、例えば、抵抗が増大する等のデバイス性能が低下してしまう。本発明者らは、例えば、Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ等の雰囲気下でＳｉＣを加熱、酸化することによってＳｉＣ表面にＳｉＯ２を形成すると、ＳｉＯ２とＳｉＣとの界面に、上記問題の原因となるＳｉＣｘＯｙで表される厚い「界面遷移層（ＳｉＯ２でもＳｉＣでもない中間層）」が形成されることを見出した。 Specifically, for example, when fabricating a semiconductor element such as a MOS device (MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), etc.), it is essential to form a SiO 2 film, which is an oxide film, on the surface of a semiconductor substrate, which is SiC. It is. Conventionally, the SiO 2 film is formed by thermally oxidizing the SiC. However, in the conventional method of forming a SiO 2 film by thermally oxidizing SiC, a large amount of defects are generated at the interface between SiO 2 and SiC, and the speed of electrons traveling in this region is remarkably reduced. As a result, the device performance decreases, for example, the resistance increases. For example, when the present inventors form SiO 2 on the SiC surface by heating and oxidizing SiC in an atmosphere of O 2 , H 2 O, N 2 O, or the like, the above-described interface is formed at the interface between SiO 2 and SiC. It has been found that a thick “interface transition layer (intermediate layer that is neither SiO 2 nor SiC)” represented by SiC x O y, which causes a problem, is formed.

そして、本発明者らは、さらに鋭意検討した結果、上記ＳｉＯ２とＳｉＣとの界面に生じる界面遷移層を無くすとともに、ＳｉＯ２とＳｉＣとの界面に、界面遷移層とは異なる別の層を形成することにより、従来と比べて、著しくチャネル移動度を向上させることができることを見出し、本発明を完成するに至った。 Then, the present inventors have further made intensive studies, as a result, together with eliminating the interfacial transition layer generated at the interface between the SiO 2 and SiC, the interface between the SiO 2 and SiC, a separate layer different from the interfacial transition layer As a result, it has been found that the channel mobility can be remarkably improved as compared with the conventional case, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記課題を解決するために、ＳｉＣからなる半導体基板上に酸化膜が形成された半導体素子の製造方法において、上記ＳｉＣを酸化させない条件で、上記半導体基板上にＳｉＯ２を形成することにより、当該ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、上記酸化膜と上記半導体基板との界面のＳｉＣを酸窒化させることにより、酸窒化膜を形成する酸窒化膜形成工程とを含むことを特徴としている。 That is, in order to solve the above-described problem, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate made of SiC, under the condition that the SiC is not oxidized. by forming a SiO 2 on a semiconductor substrate, the oxide film forming step of forming an oxide film consisting of SiO 2, by oxynitride of SiC at the interface between the oxide film and the semiconductor substrate, the oxynitride film And an oxynitride film forming step of forming.

上記の方法では、半導体基板であるＳｉＣ上に、当該ＳｉＣを酸化させたものではないＳｉＯ２からなる酸化膜を形成し、その後で、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在するＳｉＣを酸窒化させたＳｉＣの酸窒化膜を形成している。これにより、従来のようにＳｉＣを酸化させた際に生じるＳｉＣｘＯｙで表される界面遷移層を生じさせることがない。従って、上記界面遷移層が生じることによるチャネル移動度の減少を防止することができる。そして、さらに、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面にＳｉＣの酸窒化膜を形成するので、より一層チャネル移動度を向上させることができる。 In the above-described method, an oxide film made of SiO 2 that is not obtained by oxidizing SiC is formed on SiC that is a semiconductor substrate, and thereafter, SiC present at the interface between SiC and SiO 2 is oxynitrided. A SiC oxynitride film is formed. Thereby, an interface transition layer represented by SiC x O y generated when SiC is oxidized as in the prior art is not generated. Therefore, it is possible to prevent a decrease in channel mobility due to the occurrence of the interface transition layer. Further, since the SiC oxynitride film is formed at the interface between SiC and SiO 2 , the channel mobility can be further improved.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記酸化膜形成工程が、ＣＶＤ（気相化学堆積法）により、上記酸化膜を形成する方法であることがより好ましい。   In the method of manufacturing a semiconductor element according to the present invention, it is more preferable that the oxide film forming step is a method of forming the oxide film by CVD (vapor phase chemical deposition method).

また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記ＳｉＣ上に堆積したＳｉ膜を酸素を含むガス雰囲気下で熱処理することにより、上記ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する熱処理工程とを含むことがより好ましい。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a heat treatment step of forming an oxide film made of SiO 2 by heat-treating the Si film deposited on the SiC in a gas atmosphere containing oxygen. Is more preferable.

上記の構成とすることで、より確実にＳｉＣを酸化させることなくＳｉＯ２からなる酸化膜を形成することができる。 With the above configuration, an oxide film made of SiO 2 can be formed more reliably without oxidizing SiC.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記酸窒化膜形成工程が、Ｎ２ＯまたはＮＯ雰囲気下で熱処理することがより好ましい。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, it is more preferable that the oxynitride film forming step is heat-treated in an N 2 O or NO atmosphere.

上記の構成とすることで、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在するＳｉＣを確実に酸窒化することができる。 With the above configuration, SiC existing at the interface between SiC and SiO 2 can be reliably oxynitrided.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記酸窒化膜形成工程では、厚さ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上６ｎｍ以下の酸窒化膜を形成することがより好ましい。上記酸窒化膜の膜厚が、１ｎｍよりも薄い場合には、ＳｉＯ２膜／ＳｉＣ界面に発生する欠陥の影響を強く受けることになり、チャネル移動度が低くなる虞がある。一方、上記酸窒化膜の膜厚が、１０ｎｍよりも厚い場合には、この酸窒化膜形成時に、やはり上記界面遷移層が形成され、チャネル移動度が低くなる虞がある。従って、上記酸窒化膜を上記範囲内となるように形成することで、チャネル移動度をより一層向上させることができる。 In the method of manufacturing a semiconductor element according to the present invention, it is more preferable to form an oxynitride film having a thickness of 1 nm to 10 nm, more preferably 1 nm to 6 nm in the oxynitride film forming step. When the thickness of the oxynitride film is smaller than 1 nm, it is strongly affected by defects generated at the SiO 2 film / SiC interface, and there is a possibility that the channel mobility is lowered. On the other hand, when the thickness of the oxynitride film is larger than 10 nm, the interface transition layer is also formed at the time of forming the oxynitride film, and there is a possibility that the channel mobility is lowered. Therefore, channel mobility can be further improved by forming the oxynitride film within the above range.

また、本発明に係る半導体素子の製造方法は、ＳｉＣからなる半導体基板上に酸化膜が形成された半導体素子の製造方法において、上記ＳｉＣを酸化させない条件で、上記半導体基板上にＳｉＯ２を形成することにより、当該ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、Ｎ２ＯまたはＮＯ雰囲気下で酸化膜が積層された半導体基板を熱処理する熱処理工程とを含む方法であってもよい。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device comprising: forming SiO 2 on a semiconductor substrate under a condition that the SiC is not oxidized in the method for manufacturing a semiconductor device in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate made of SiC. Thus, a method including an oxide film forming step of forming an oxide film made of the SiO 2 and a heat treatment step of heat-treating the semiconductor substrate on which the oxide film is stacked in an N 2 O or NO atmosphere may be used. .

また、本発明に係る半導体素子は、上記製造方法によって得られたものである。これにより、チャネル移動度がより一層向上した半導体素子を提供することができる。   The semiconductor element according to the present invention is obtained by the above manufacturing method. Thereby, a semiconductor element with further improved channel mobility can be provided.

本発明に係る半導体素子の製造方法は、上記酸化膜形成工程は、上記半導体基板上にＳｉＯ２を形成することによりＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する工程、あるいは上記半導体基板上にＳｉを堆積することによりＳｉ膜を形成する薄膜形成工程と、上記Ｓｉ膜を酸素を含むガス雰囲気下で熱処理することにより、上記ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する熱処理工程とを含むので、チャネル移動度がより一層向上した半導体素子を提供することができる。 In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the oxide film forming step includes forming an oxide film made of SiO 2 by forming SiO 2 on the semiconductor substrate, or depositing Si on the semiconductor substrate. The channel mobility is increased by including a thin film forming step for forming a Si film by heat treatment and a heat treatment step for forming an oxide film made of SiO 2 by heat-treating the Si film in a gas atmosphere containing oxygen. A further improved semiconductor element can be provided.

本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。本実施の形態にかかる半導体素子の製造方法は、半導体基板であるＳｉＣ上に、当該ＳｉＣを熱酸化させない条件でＳｉＯ２からなる酸化膜を形成（酸化膜形成工程）した後で、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在するＳｉＣを酸窒化させたＳｉＣの酸窒化膜（ＳｉＯｘＮｙ）を形成（酸窒化膜形成工程）する方法である。これについて説明する。 An embodiment of the present invention will be described as follows. In the method of manufacturing a semiconductor element according to the present embodiment, an SiC film made of SiO 2 is formed on SiC, which is a semiconductor substrate, under the condition that the SiC is not thermally oxidized (oxide film forming step), and then SiC and SiO 2 is a method of forming an SiC oxynitride film (SiO x N y ) obtained by oxynitriding SiC existing at the interface with the substrate 2 (oxynitride film forming step). This will be described.

（酸化膜形成工程）
以下に、ＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を形成する酸化膜形成工程について説明する。本実施の形態では、ＳｉＣをＯ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ、ＮＯなどの雰囲気ガス中で高温（通常１０００〜１２００℃）に加熱することにより形成されるＳｉＯ２膜とは、異なる方法で形成されたＳｉＯ２膜を上記ＳｉＣ上またはＳｉＣ表面に形成している。 (Oxide film formation process)
The following describes oxide film forming step of forming a SiO 2 film on the SiC. In the present embodiment, the method is different from a SiO 2 film formed by heating SiC to a high temperature (usually 1000 to 1200 ° C.) in an atmospheric gas such as O 2 , H 2 O, N 2 O, or NO. The SiO 2 film formed in (1) is formed on the SiC or on the SiC surface.

具体的な形成方法としては、例えば、（Ａ）上記ＳｉＣが熱酸化されない条件でＣＶＤを行うことにより、ＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を堆積させる方法、（Ｂ）ＳｉＣ上にＳｉ膜を形成した後、当該Ｓｉを上記ＳｉＣが熱酸化されない条件で酸化させることにより、ＳｉＯ２膜を形成する方法が挙げられる。なお、これらの方法について以下に詳述するが、具体的なＳｉＯ２膜の形成方法については、上記に限定されるものではなく、ＳｉＣを熱酸化してＳｉＯ２膜を得る方法以外の方法で、ＳｉＯ２膜を形成する方法であればよい。 As a specific forming method, for example, (A) a method of depositing a SiO 2 film on SiC by performing CVD under the condition that the SiC is not thermally oxidized, and (B) after forming a Si film on SiC. A method of forming a SiO 2 film by oxidizing the Si under conditions where the SiC is not thermally oxidized can be mentioned. As will be described in detail below these methods, a method for forming the specific SiO 2 film, is not limited to the above, SiC in a method other than a method of obtaining a SiO 2 film by thermal oxidation Any method for forming a SiO 2 film may be used.

ここで、上記（Ａ）ＳｉＣ上にＣＶＤ法によって、ＳｉＯ２膜を堆積させる方法について説明する。上記ＣＶＤ法としては、例えば、熱ＣＶＤ、および、プラズマＣＶＤ等が挙げられる。なお、これらＣＶＤを用いて、ＳｉＣにＳｉＯ２膜を堆積させる場合、上記ＳｉＣが熱酸化されない条件で当該ＣＶＤを行う。 Here, (A) a method of depositing the SiO 2 film on the SiC by the CVD method will be described. Examples of the CVD method include thermal CVD and plasma CVD. Note that using these CVD, when depositing a SiO 2 film on SiC, performing the CVD under the condition that the SiC is not thermally oxidized.

具体的には、熱ＣＶＤにより、上記ＳｉＣにＳｉＯ２膜を堆積（形成）する場合の操作条件としては、例えば、ＳｉＨ４流量：２ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量：２５０ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：２６６０Ｐａ、基板温度：６００℃等の条件であればよい。なお、堆積時間については、堆積させるＳｉＯ２膜の膜厚によって適宜設定すればよく、例えば、３分程度でよい。 Specifically, the operating conditions for depositing (forming) a SiO 2 film on the SiC by thermal CVD are, for example, SiH 4 flow rate: 2 sccm, N 2 O flow rate: 250 sccm, N 2 flow rate: 1000 sccm, pressure : 2660 Pa, substrate temperature: 600 ° C. The deposition time may be appropriately set depending on the thickness of the SiO 2 film to be deposited, and may be about 3 minutes, for example.

また、プラズマＣＶＤにより、上記ＳｉＣにＳｉＯ２膜を堆積する場合の操作条件としては、ＳｉＨ４流量：３ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量：２００ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：２００ｓｃｃｍ、圧力：５０Ｐａ、高周波電力：１２０Ｗ、基板温度：４５０℃等の条件であればよい。なお、堆積時間（処理時間）については、堆積させるＳｉＯ２膜の膜厚によって適宜設定すればよく、例えば、２分程度でよい。 Further, by plasma CVD, as the operating conditions for depositing an SiO 2 film on the SiC, SiH 4 flow rate: 3 sccm, N 2 O flow rate: 200 sccm, N 2 flow rate: 200 sccm, pressure: 50 Pa, RF power: 120 W, The substrate temperature may be a condition such as 450 ° C. The deposition time (processing time) may be appropriately set depending on the thickness of the SiO 2 film to be deposited, and may be, for example, about 2 minutes.

そして、上記条件で熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤを行った場合には、ＳｉＣを熱酸化することなく、当該ＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を形成することができる。 When thermal CVD or plasma CVD is performed under the above conditions, a SiO 2 film can be formed on the SiC without thermally oxidizing the SiC.

次に、上記（Ｂ）ＳｉＣ上にＳｉ膜を形成した後、当該Ｓｉを上記ＳｉＣが熱酸化されない条件で酸化させることによりＳｉＯ２膜を形成する方法について説明する。 Next, (B) a method of forming a SiO 2 film by forming a Si film on SiC and then oxidizing the Si under conditions where the SiC is not thermally oxidized will be described.

ＳｉＣ上にＳｉ膜を堆積させる方法としては、例えば、熱ＣＶＤを用いて堆積させる方法が挙げられる。なお、上記以外の方法を用いて、ＳｉＣ上にＳｉ膜を堆積させてもよいが、熱ＣＶＤを用いる場合であっても、他の方法であっても、上記ＳｉＣが熱酸化されない条件でＳｉ膜を堆積させる必要がある。   As a method for depositing the Si film on the SiC, for example, a method of depositing using thermal CVD can be cited. Note that a Si film may be deposited on SiC by using a method other than the above. However, even if thermal CVD is used or other methods are used, Si is not thermally oxidized under the conditions. A film needs to be deposited.

具体的には、熱ＣＶＤによってＳｉ膜を堆積する場合には、例えば、ＳｉＨ４流量：３ｓｃｃｍ、Ｈ２流量：２０００ｓｃｃｍ、圧力：１０６４０Ｐａ、基板温度：７００℃の条件で行えばよい。なお、堆積時間（処理時間）については、堆積させるＳｉ膜の膜厚によって適宜設定すればよく、例えば、４分程度でよい。 Specifically, when the Si film is deposited by thermal CVD, for example, the SiH 4 flow rate: 3 sccm, the H 2 flow rate: 2000 sccm, the pressure: 10640 Pa, and the substrate temperature: 700 ° C. may be used. The deposition time (processing time) may be appropriately set depending on the thickness of the Si film to be deposited, and may be about 4 minutes, for example.

次に、堆積したＳｉ膜を例えばドライＯ２雰囲気で熱処理することにより、Ｓｉが熱酸化されたＳｉＯ２膜を形成することができる。換言すると、ＳｉＣ上に堆積したＳｉ膜を酸化させてＳｉＯ２膜にする。具体的には、Ｏ２流量：１０００ｓｃｃｍ、温度８００℃程度で、２時間反応させることにより、Ｓｉが熱酸化されたＳｉＯ２膜を形成することができる。そして、ＳｉＣを熱酸化させることなく、当該ＳｉＣ上に堆積させたＳｉを熱酸化させることにより、高品質な（欠陥の少ない）ＳｉＯ２／ＳｉＣ界面を形成することができる。上記の堆積したＳｉ膜を酸化する雰囲気として、ウェットＯ２、Ｎ２Ｏなどであってもよい。 Next, by heat-treating the deposited Si film, for example, in a dry O 2 atmosphere, a SiO 2 film in which Si is thermally oxidized can be formed. In other words, the Si film deposited on SiC is oxidized to form a SiO 2 film. Specifically, by reacting at a flow rate of O 2 of 1000 sccm and a temperature of about 800 ° C. for 2 hours, a SiO 2 film in which Si is thermally oxidized can be formed. A high-quality (small defect) SiO 2 / SiC interface can be formed by thermally oxidizing the Si deposited on the SiC without thermally oxidizing the SiC. The atmosphere for oxidizing the deposited Si film may be wet O 2 , N 2 O, or the like.

このように、ＳｉＣを酸化させることなく、当該ＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を形成させることにより、ＳｉＣを酸化させてＳｉＯ２膜を得る従来の方法のように厚い界面遷移層が生成されることがない。 As described above, by forming the SiO 2 film on the SiC without oxidizing the SiC, a thick interface transition layer may be generated as in the conventional method of oxidizing the SiC to obtain the SiO 2 film. Absent.

ここで、上記（Ａ）、（Ｂ）の方法が、ＳｉＣを熱酸化させない理由について説明する。ＳｉＣは結晶面によって熱酸化の速度および熱酸化が起こる温度が異なる。最もよく用いられる（０００１）面では、約９００℃以上の温度で熱酸化が始まることになる。また、（０００−１）面、（１１−２０）面は酸化が進行しやすく、８５０℃程度から酸化されることになる。従って、上記ＳｉＣを熱酸化して、ＳｉＯ２膜を形成するには、上記以上の温度が必要となる。実際には、９００℃では形成速度が遅すぎるので、実用上成膜速度の関係から、デバイス作製に必要な厚さ（４０〜８０ｎｍ程度）のＳｉＯ２膜（酸化膜）を形成するために、通常は１１００〜１２００℃の高温が用いられる。 Here, the reason why the methods (A) and (B) do not thermally oxidize SiC will be described. SiC differs in the rate of thermal oxidation and the temperature at which thermal oxidation occurs depending on the crystal plane. The most frequently used (0001) plane starts thermal oxidation at a temperature of about 900 ° C. or higher. Further, the (000-1) plane and the (11-20) plane are likely to oxidize and are oxidized from about 850 ° C. Therefore, in order to thermally oxidize the SiC and form the SiO 2 film, the above temperature is required. Actually, since the formation speed is too slow at 900 ° C., in order to form a SiO 2 film (oxide film) having a thickness (about 40 to 80 nm) necessary for device production from the relationship of the film formation speed in practical use, Usually, a high temperature of 1100 to 1200 ° C. is used.

ところが、上記（Ａ）、（Ｂ）の方法では、上記ＳｉＣが熱酸化する温度よりも低い温度で、ＳｉＯ２膜の堆積を行っているために、ＳｉＣを熱酸化させることなく、ＳｉＯ２膜を堆積することができる。なお、結晶学では数字の上に−を付けることが慣例であるが、本実施の形態では負の表示としている。 However, in the methods (A) and (B), since the SiO 2 film is deposited at a temperature lower than the temperature at which the SiC is thermally oxidized, the SiO 2 film can be obtained without thermally oxidizing the SiC. Can be deposited. In crystallography, it is customary to add − on a number, but in this embodiment, a negative display is used.

上記酸化膜形成工程において、上記半導体基板であるＳｉＣの上に堆積させるＳｉＯ２膜の膜厚としては、使用する用途や条件等によって変わるが、例えば、電力用デバイス応用の場合は４０〜８０ｎｍ程度のＳｉＯ２膜厚、高周波用デバイス応用の場合は５〜４０ｎｍ程度のＳｉＯ２膜厚がより好ましい。 In the oxide film forming step, the film thickness of the SiO 2 film deposited on the semiconductor substrate SiC varies depending on the use and conditions used, but for example, in the case of power device application, about 40 to 80 nm. SiO 2 film thickness of, SiO 2 film thickness of about 5~40nm case of the high frequency device applications is more preferable.

（酸窒化膜形成工程）
次に、ＳｉＣの上にＳｉＯ２膜を形成した後、当該ＳｉＣを酸窒化させてＳｉＣとＳｉＯ２膜との界面にＳｉＣの酸窒化膜を形成する酸窒化膜形成工程について説明する。 (Oxynitride film formation process)
Then, after forming a SiO 2 film on the SiC, described oxynitride film forming step of forming an oxynitride film of SiC the SiC by oxynitride at the interface between SiC and SiO 2 film.

ＳｉＣの酸窒化膜を形成するには、例えば、Ｎ２ＯまたはＮＯ雰囲気下で熱処理を行えばよい。 In order to form the SiC oxynitride film, for example, heat treatment may be performed in an N 2 O or NO atmosphere.

具体的には、Ｎ２Ｏ流量：１００ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：１気圧、温度：１３００℃の条件下で、例えば、３時間熱処理を行えばよい。あるいは、Ｎ２Ｏ流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：１気圧、温度：１３００℃の条件下で、例えば、２時間の熱処理でもよい。なお、最適な酸窒化条件は、ＳｉＣ上に形成されているＳｉＯ２膜の厚さによって変わる。すなわち、ＳｉＣ上に形成されているＳｉＯ２膜が薄い場合には、比較的短時間の酸窒化処理が望ましく、ＳｉＣ上に形成されているＳｉＯ２膜が厚い場合には、最適な酸窒化処理時間が相対的に長くなる。この理由は、後述のように、酸窒化処理によって形成される酸窒化膜の膜厚と深く関連している。また、上記の説明では、Ｎ２Ｏを用いた場合における条件を示しているが、ＮＯの場合も上記と同様である。 Specifically, for example, heat treatment may be performed for 3 hours under the conditions of N 2 O flow rate: 100 sccm, N 2 flow rate: 1000 sccm, pressure: 1 atm, and temperature: 1300 ° C. Alternatively, heat treatment may be performed, for example, for 2 hours under the conditions of N 2 O flow rate: 1000 sccm, pressure: 1 atm, and temperature: 1300 ° C. The optimum oxynitriding condition varies depending on the thickness of the SiO 2 film formed on the SiC. That is, when the SiO 2 film formed on the SiC is thin, a relatively short oxynitriding process is desirable, and when the SiO 2 film formed on the SiC is thick, an optimal oxynitriding process is performed. Time is relatively long. This reason is deeply related to the thickness of the oxynitride film formed by the oxynitriding process, as will be described later. Moreover, although the above description shows the condition when N 2 O is used, the same applies to the case of NO.

そして、この酸窒化膜形成工程において、形成する酸窒化膜の膜厚としては、少しでも存在していればよいが、１〜１０ｎｍの範囲内がより好ましく、１〜６ｎｍの範囲内がさらに好ましく、２〜５ｎｍの範囲内が特に好ましい。上記酸窒化膜の膜厚が、１ｎｍよりも薄い場合には、ＳｉＯ２膜／ＳｉＣ界面に発生する欠陥の影響を強く受けることになり、実効チャネル移動度が低くなる虞がある。一方、上記酸窒化膜の膜厚が、１０ｎｍよりも厚い場合には、この酸窒化膜形成時に、やはり上記界面遷移層が形成され、チャネル移動度が低くなる虞がある。 In the oxynitride film forming step, the thickness of the oxynitride film to be formed may be as small as possible, but is preferably in the range of 1 to 10 nm, and more preferably in the range of 1 to 6 nm. The range of 2 to 5 nm is particularly preferable. When the thickness of the oxynitride film is smaller than 1 nm, it is strongly affected by defects generated at the SiO 2 film / SiC interface, and the effective channel mobility may be lowered. On the other hand, when the thickness of the oxynitride film is larger than 10 nm, the interface transition layer is also formed at the time of forming the oxynitride film, and there is a possibility that the channel mobility is lowered.

（半導体素子）
そして、上記の酸化膜形成工程と酸窒化膜形成工程とを行うことにより、ＳｉＣからなる半導体基板に酸化膜が形成された半導体素子を製造することができる。 (Semiconductor element)
Then, by performing the oxide film formation step and the oxynitride film formation step, a semiconductor element in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate made of SiC can be manufactured.

具体的には、上記酸化膜形成工程の上記（Ａ）の方法を用いて絶縁膜を形成する場合、例えば、図１に示すように、半導体基板であるＳｉＣ上にＣＶＤによってＳｉＯ２膜を堆積した後、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在しているＳｉＣを酸窒化することにより酸窒化膜を形成している。 Specifically, when the insulating film is formed using the method (A) in the oxide film forming step, for example, as shown in FIG. 1, a SiO 2 film is deposited by CVD on SiC as a semiconductor substrate. Then, an oxynitride film is formed by oxynitriding SiC present at the interface between SiC and SiO 2 .

また、上記酸化膜形成工程の上記（Ｂ）の方法を用いて絶縁膜を形成する場合、例えば、図２に示すように、半導体基板であるＳｉＣ上にＣＶＤによってＳｉ膜を形成した後、ＳｉＣが熱酸化されない条件にてＳｉ堆積膜を熱酸化させることにより、ＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を積層している。そして、その後で、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在しているＳｉＣを酸窒化することにより酸窒化膜を形成している。 In the case of forming the insulating film by using the method (B) in the oxide film forming step, for example, as shown in FIG. 2, after forming a Si film on the semiconductor substrate SiC by CVD, The SiO 2 film is laminated on the SiC by thermally oxidizing the Si deposited film under the condition that is not thermally oxidized. Then, an oxynitride film is formed by oxynitriding SiC existing at the interface between SiC and SiO 2 .

このように、半導体素子を製造することで、上記酸窒化膜は、大気と接することなく形成される。これにより、上記酸窒化膜が、大気と接することにより、生じる欠陥を防止することができる。   Thus, by manufacturing a semiconductor element, the oxynitride film is formed without being in contact with the atmosphere. Thereby, the defect which arises when the said oxynitride film contacts air | atmosphere can be prevented.

そして、本実施の形態にかかる半導体素子は、半導体基板であるＳｉＣ上に当該ＳｉＣが酸窒化された酸窒化膜とＳｉＯ２とが順に積層された構成であって、ＳｉＣと酸窒化膜と、および、酸窒化膜とＳｉＯ２とが直接、接している構成である。より具体的には、本実施の形態にかかる半導体素子は、ＳｉＣが酸化されることにより発生するＳｉＣｘＯｙで表される界面遷移層（ＳｉＯ２でもＳｉＣでもない中間層）を有していない。 The semiconductor element according to the present embodiment has a configuration in which an oxynitride film obtained by oxynitriding SiC and SiO 2 are sequentially stacked on SiC, which is a semiconductor substrate, and SiC, an oxynitride film, In addition, the oxynitride film and SiO 2 are in direct contact with each other. More specifically, the semiconductor element according to the present embodiment has an interface transition layer (intermediate layer that is neither SiO 2 nor SiC) represented by SiC x O y generated when SiC is oxidized. Absent.

以上のように、本実施の形態にかかる半導体素子の製造方法は、ＳｉＣからなる半導体基板上に酸化膜が形成された半導体素子の製造方法において、上記ＳｉＣを酸化させない条件で、ＳｉＯ２からなる酸化膜を、上記半導体基板上に形成する酸化膜形成工程と、上記酸化膜と上記半導体基板との界面のＳｉＣを酸窒化させることにより、酸窒化膜を形成する酸窒化膜形成工程とを含む方法である。 As described above, the manufacturing method of the semiconductor element according to the present embodiment is made of SiO 2 under the condition that the SiC is not oxidized in the manufacturing method of the semiconductor element in which the oxide film is formed on the semiconductor substrate made of SiC. An oxide film forming step for forming an oxide film on the semiconductor substrate; and an oxynitride film forming step for forming an oxynitride film by oxynitriding SiC at an interface between the oxide film and the semiconductor substrate. Is the method.

上記の方法では、半導体基板であるＳｉＣ上に、当該ＳｉＣを酸化させたものではないＳｉＯ２からなる酸化膜を堆積し、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在するＳｉＣを酸窒化させたＳｉＣの酸窒化膜を形成している。これにより、ＳｉＣを酸化させた際に生じるＳｉＣｘＯｙで表される界面遷移層を生じさせることがない。これにより、上記界面遷移層が生じることによるチャネル移動度の減少を防止することができる。そして、さらに、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面にＳｉＣの酸窒化膜を形成するので、より一層チャネル移動度を向上させることができる。 In the above-described method, an SiC oxide film made of SiO 2 that is not obtained by oxidizing SiC is deposited on SiC, which is a semiconductor substrate, and SiC existing at the interface between SiC and SiO 2 is oxidized and nitrided. An oxynitride film is formed. Thereby, the interface transition layer represented by SiC x O y generated when SiC is oxidized is not generated. Thereby, it is possible to prevent a decrease in channel mobility due to the occurrence of the interface transition layer. Further, since the SiC oxynitride film is formed at the interface between SiC and SiO 2 , the channel mobility can be further improved.

また、本実施の形態にかかる半導体素子の製造方法は、上記酸化膜形成工程が、（Ａ）ＣＶＤ法によりＳｉＯ２からなる酸化膜を上記半導体基板上に堆積する方法、または、（Ｂ）上記半導体基板上にＳｉからなるＳｉ薄膜を堆積する薄膜形成工程と、上記Ｓｉ薄膜を酸素を含むガス雰囲気下で熱処理することにより、ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する熱処理工程とを含む方法であることがより好ましい。これにより、より確実にＳｉＣを酸化させることなくＳｉＯ２からなる酸化膜を形成することができる。 Also, in the method of manufacturing a semiconductor element according to the present embodiment, the oxide film forming step (A) deposits an oxide film made of SiO 2 on the semiconductor substrate by a CVD method, or (B) A thin film forming step of depositing a Si thin film made of Si on a semiconductor substrate, and a heat treatment step of heat-treating the Si thin film in a gas atmosphere containing oxygen to form an oxide film made of SiO 2. It is more preferable. Thereby, an oxide film made of SiO 2 can be formed more reliably without oxidizing SiC.

また、本実施の形態にかかる半導体素子の製造方法は、上記酸窒化膜形成工程を、Ｎ２ＯまたはＮＯ雰囲気下で熱処理する方法とすることで、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在するＳｉＣを確実に酸窒化することができる。 Further, in the method of manufacturing a semiconductor element according to the present embodiment, the oxynitride film forming step is a method of performing a heat treatment in an N 2 O or NO atmosphere, so that SiC existing at the interface between SiC and SiO 2 can be obtained. Can be reliably oxynitrided.

また、本実施の形態にかかる半導体素子の製造方法は、上記酸窒化膜形成工程では、厚さ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以上６ｎｍ以下の酸窒化膜を形成する方法がより好ましい。上記酸窒化膜の膜厚が、１ｎｍよりも薄い場合には、ＳｉＯ２膜／ＳｉＣ界面に発生する欠陥の影響を強く受けることになり、チャネル移動度が低くなる虞がある。一方、上記酸窒化膜の膜厚が、１０ｎｍよりも厚い場合には、この酸窒化膜形成時に、やはり上記界面遷移層が形成され、チャネル移動度が低くなる虞がある。従って、上記酸窒化膜を上記範囲内となるように形成することで、チャネル移動度をより一層向上させることができる。 In addition, in the method for manufacturing a semiconductor element according to the present embodiment, in the oxynitride film forming step, a method of forming an oxynitride film having a thickness of 1 nm to 10 nm, more preferably 1 nm to 6 nm is more preferable. When the thickness of the oxynitride film is smaller than 1 nm, it is strongly affected by defects generated at the SiO 2 film / SiC interface, and there is a possibility that the channel mobility is lowered. On the other hand, when the thickness of the oxynitride film is larger than 10 nm, the interface transition layer is also formed at the time of forming the oxynitride film, and there is a possibility that the channel mobility is lowered. Therefore, channel mobility can be further improved by forming the oxynitride film within the above range.

また、本実施の形態にかかる半導体素子は、上記製造方法によって得られたものであるので、チャネル移動度がより一層向上した半導体素子を提供することができる。   Further, since the semiconductor element according to the present embodiment is obtained by the above manufacturing method, a semiconductor element with further improved channel mobility can be provided.

なお、上記界面遷移層（ＳｉＣｘＯｙ）が存在するか否かを確認する方法としては、例えば、二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）およびＸ線光電子分光（ＸＰＳ）の深さ分析等の方法が挙げられる。具体的には、ＳＩＭＳによってＣ、Ｏ、Ｎ、Ｓｉ原子の深さ方向分布を分析すれば、界面遷移層の存在の有無と厚さを決定できる。 As a method for confirming whether the interfacial transition layer (SiC x O y) is present, for example, a method of depth analysis of secondary ion mass spectrometry (SIMS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) Is mentioned. Specifically, the presence / absence and thickness of the interface transition layer can be determined by analyzing the depth distribution of C, O, N, and Si atoms by SIMS.

また、本実施の形態にかかる半導体素子の製造方法は、ＳｉＣからなる半導体基板上に酸化膜が形成された半導体素子の製造方法において、上記半導体基板上に、上記ＳｉＣを熱酸化して得られるＳｉＯ２以外の方法により、ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、上記酸化膜と上記半導体基板との界面のＳｉＣを酸窒化させることにより、酸窒化膜を形成する酸窒化膜形成工程とを含む方法であってもよい。上記の構成によれば、半導体基板であるＳｉＣ上に、ＳｉＣを酸化させることなくＳｉＯ２からなる酸化膜を形成することで、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に、当該ＳｉＣとＳｉＯ２とは組成が異なる別の層（ＳｉＣｘＯｙ（ｘとｙは任意の定数））が形成されることを防止できる。また、酸窒化膜を形成することで、従来のようにＳｉＣとＳｉＯ２との界面に生じる欠陥を防止できるので、界面を急峻にすることができる。 The method for manufacturing a semiconductor element according to the present embodiment is obtained by thermally oxidizing SiC on the semiconductor substrate in the method for manufacturing a semiconductor element in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate made of SiC. An oxide film forming step for forming an oxide film made of SiO 2 by a method other than SiO 2 , and an oxynitride film for forming an oxynitride film by oxynitriding SiC at the interface between the oxide film and the semiconductor substrate And a method including a forming step. According to the above configuration, on the SiC is a semiconductor substrate, by forming the oxide film composed of SiO 2 without oxidizing the SiC, the interface between SiC and SiO 2, the composition and the SiC and SiO 2 Can be prevented from forming another layer (SiC x O y (where x and y are arbitrary constants)). In addition, by forming the oxynitride film, defects generated at the interface between SiC and SiO 2 can be prevented as in the conventional case, so that the interface can be made steep.

また、本発明にかかる半導体素子は、上記以外の方法によって製造してもよく、例えば、ＳｉＣ上に数ｎｍの酸窒化膜を形成した後、ＣＶＤ法によってＳｉＯ２膜を堆積し、さらにＮ２ＯまたはＮＯにより酸窒化を行うことにより製造してもよい。 The semiconductor device according to the present invention may be manufactured by a method other than the above. For example, after forming an oxynitride film of several nm on SiC, an SiO 2 film is deposited by CVD, and further N 2 It may be produced by oxynitriding with O or NO.

以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
〔実施例１〕
本実施例では、上記半導体素子を備えた半導体装置である反転型ｎチャネルＭＯＳＦＥＴを作成して、実効チャネル移動度を評価した。以下に上記ＭＯＳＦＥＴの製造工程について説明する。
（ＭＯＳＦＥＴ）
本実施例における、ＭＯＳＦＥＴの製造工程は、（Ａ）ソース・ドレイン領域の形成工程、（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程、（Ｃ）ソース・ドレイン電極の形成工程、（Ｄ）ゲート電極の形成工程の４つの工程を含むものである。なお、以下の説明では、半導体基板として、４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）エピタキシャル基板を用いた例について説明している。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited at all by these.
[Example 1]
In this example, an inverted n-channel MOSFET, which is a semiconductor device provided with the above-described semiconductor element, was created and the effective channel mobility was evaluated. The manufacturing process of the MOSFET will be described below.
(MOSFET)
In the present embodiment, the MOSFET manufacturing process includes (A) a source / drain region forming process, (B) a gate insulating film forming process, (C) a source / drain electrode forming process, and (D) a gate electrode forming process. It includes four steps. In the following description, an example in which a 4H—SiC (0001) epitaxial substrate is used as the semiconductor substrate is described.

（Ａ）ソース・ドレイン領域の形成工程
図３は、本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるソース・ドレイン領域の形成工程を説明する図面である。 (A) Source / Drain Region Forming Process FIG. 3 is a diagram for explaining a source / drain region forming process, which is a process of manufacturing a MOSFET according to the present embodiment.

まず、図３（ａ）に示すように、基板３１とエピタキシャル層（本発明における半導体基板（ＳｉＣ）に相当）３２とを有するエピタキシャル基板を用いて、当該エピタキシャル層３２の表面にＡｌ膜３３を形成した後、このＡｌ膜３３上にレジストを塗布し、露光・現像を行うことで、レジスト３８のパターニングを行った。次に、図３（ｂ）に示すように。パターニングされたレジスト３８をマスクとしてＡｌ膜３３のエッチングを行うことにより、Ａｌ膜３３のパターニングを行った。その後、図３（ｃ）に示すように、パターニングされたレジスト３８およびＡｌ膜３３をマスクとして、表面が露出している部分に、エピタキシャル層３２に、Ｐ（リン）イオン（Ｐ＋）の注入を行った。次に、図３（ｄ）に示すように、レジスト３８およびＡｌ膜３３を除去した後、アニールすることにより、ｎ＋拡散層４０、４１を形成した。Ｐ＋イオン注入は３００℃で行った。注入ドーズ量は４ｘ１０１５ｃｍ−２である。また、注入後に１６００℃、２０分間のアニールを行ってイオン注入により発生した結晶欠陥を低減した。 First, as shown in FIG. 3A, using an epitaxial substrate having a substrate 31 and an epitaxial layer (corresponding to a semiconductor substrate (SiC) in the present invention) 32, an Al film 33 is formed on the surface of the epitaxial layer 32. After the formation, a resist was applied onto the Al film 33, and exposure / development was performed to pattern the resist 38. Next, as shown in FIG. The Al film 33 was patterned by etching the Al film 33 using the patterned resist 38 as a mask. Thereafter, as shown in FIG. 3C, P (phosphorus) ions (P + ) are implanted into the epitaxial layer 32 in a portion where the surface is exposed using the patterned resist 38 and the Al film 33 as a mask. Went. Next, as shown in FIG. 3D, after removing the resist 38 and the Al film 33, n + diffusion layers 40 and 41 were formed by annealing. P + ion implantation was performed at 300 ° C. The implantation dose is 4 × 10 15 cm −2 . Further, after the implantation, annealing was performed at 1600 ° C. for 20 minutes to reduce crystal defects generated by the ion implantation.

これにより、エピタキシャル基板にソース・ドレイン領域を形成した。   Thereby, source / drain regions were formed in the epitaxial substrate.

（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程
図４は、本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるゲート絶縁膜の形成工程を説明する図面である。 (B) Formation Process of Gate Insulating Film FIG. 4 is a drawing for explaining the forming process of the gate insulating film, which is one process of the MOSFET manufacturing process according to this example.

まず、熱ＣＶＤによって上記４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）エピタキシャル層３２上に、ＳｉＯ２膜（酸化膜）４２を形成した。このときの処理条件は、ＳｉＨ４流量：２ｓｃｃｍ、Ｎ２Ｏ流量：２５０ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：２６６０Ｐａ、基板温度：６００℃であり、この処理条件で３分間処理した。これにより、エピタキシャル層（ＳｉＣ）３２上に、７０ｎｍのＳｉＯ２膜４２を堆積した（酸化膜形成工程）。このとき、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面には、当該ＳｉＣが酸化されることにより生じる界面遷移層は、生じていなかった。 First, an SiO 2 film (oxide film) 42 was formed on the 4H—SiC (0001) epitaxial layer 32 by thermal CVD. The treatment conditions at this time were SiH 4 flow rate: 2 sccm, N 2 O flow rate: 250 sccm, N 2 flow rate: 1000 sccm, pressure: 2660 Pa, and substrate temperature: 600 ° C., and the treatment was performed under these treatment conditions for 3 minutes. Thus, a 70 nm SiO 2 film 42 was deposited on the epitaxial layer (SiC) 32 (oxide film forming step). At this time, an interface transition layer generated by oxidation of the SiC was not generated at the interface between SiC and SiO 2 .

次に、Ｎ２Ｏ流量：１００ｓｃｃｍ、Ｎ２流量：１０００ｓｃｃｍ、圧力：１気圧、温度：１３００℃の条件下で、３時間熱処理することにより、エピタキシャル層３２であるＳｉＣと、当該ＳｉＣ上に堆積したＳｉＯ２膜４２との界面に、ＳｉＣの酸窒化膜を形成した（酸窒化膜形成工程）。すなわち、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在するＳｉＣを酸窒化させることにより、ＳｉＣの酸窒化膜３９を形成した。 Next, SiC, which is the epitaxial layer 32, is deposited on the SiC by performing heat treatment for 3 hours under the conditions of N 2 O flow rate: 100 sccm, N 2 flow rate: 1000 sccm, pressure: 1 atm, and temperature: 1300 ° C. An SiC oxynitride film was formed at the interface with the SiO 2 film 42 (oxynitride film forming step). That is, SiC oxynitride film 39 was formed by oxynitriding SiC existing at the interface between SiC and SiO 2 .

これにより、ＳｉＯ２膜４２とＳｉＣの酸窒化膜３９とからなるゲート絶縁膜を形成した。 Thus, a gate insulating film composed of the SiO 2 film 42 and the SiC oxynitride film 39 was formed.

（Ｃ）ソース・ドレイン電極の形成工程
図５は、本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるコンタクトホールの形成工程を説明する図面である。 (C) Source / Drain Electrode Formation Process FIG. 5 is a drawing for explaining a contact hole formation process, which is a process for manufacturing a MOSFET according to this embodiment.

まず、図５（ａ）に示すように、ゲート絶縁膜（ＳｉＯ２膜４２とＳｉＣの酸窒化膜３９）上にフォトリソグラフィーによってコンタクトホール形成用のレジストパターン４３を形成した。次に、図５（ｂ）に示すように、レジストパターン４３をマスクして、ゲート絶縁膜をエッチングした。その後、図５（ｃ）に示すように、レジストパターン４３の上からＮｉ膜４４を蒸着した。次に、図５（ｄ）に示すように、ゲート絶縁膜上に形成されているＮｉ膜４４およびレジストパターン４３を除去することにより、ソース・ドレイン電極４５、４６を形成した。また、基板３１の裏側にＴｉ／Ａｌ電極膜４７を蒸着した。これらの電極の接触抵抗を低減するために、Ｎ２ガス雰囲気中で１０００℃、２分の熱処理を行った。 First, as shown in FIG. 5A, a resist pattern 43 for forming a contact hole was formed on the gate insulating film (SiO 2 film 42 and SiC oxynitride film 39) by photolithography. Next, as shown in FIG. 5B, the gate insulating film was etched using the resist pattern 43 as a mask. Thereafter, as shown in FIG. 5C, a Ni film 44 was deposited on the resist pattern 43. Next, as shown in FIG. 5D, source / drain electrodes 45 and 46 were formed by removing the Ni film 44 and the resist pattern 43 formed on the gate insulating film. Further, a Ti / Al electrode film 47 was deposited on the back side of the substrate 31. In order to reduce the contact resistance of these electrodes, heat treatment was performed at 1000 ° C. for 2 minutes in an N 2 gas atmosphere.

（Ｄ）ゲート電極の形成工程
図６は、本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるゲート電極の形成工程を説明する図面である。 (D) Gate Electrode Formation Process FIG. 6 is a diagram for explaining a gate electrode formation process, which is a process of manufacturing a MOSFET according to this embodiment.

まず、図６（ａ）に示すように、ソース・ドレイン電極４５、４６およびゲート絶縁膜の表面にレジスト４８を塗布し、露光・現像を行うことにより、当該レジスト４８のパターニングを行った。   First, as shown in FIG. 6A, a resist 48 was applied to the surfaces of the source / drain electrodes 45 and 46 and the gate insulating film, and the resist 48 was patterned by exposure and development.

次に、図６（ｂ）に示すように、パターニングされたレジスト４８上にＡｌ膜４９を蒸着した。その後、図６（ｃ）に示すように、レジスト４８と当該レジスト上に形成されているＡｌ膜４９を除去することにより、ゲート電極５０を形成した。そして、最後にフォーミングガス雰囲気中で、４００℃、１０分間の熱処理を行った。   Next, as shown in FIG. 6B, an Al film 49 was deposited on the patterned resist 48. Thereafter, as shown in FIG. 6C, the gate electrode 50 was formed by removing the resist 48 and the Al film 49 formed on the resist. Finally, heat treatment was performed at 400 ° C. for 10 minutes in a forming gas atmosphere.

これにより、本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴを製造した。
（実効チャネル移動度の測定）
上記のようにして得られたＭＯＳＦＥＴの実効チャネル移動度を測定した。具体的には、上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の酸窒化膜形成工程において、熱処理時間を変えることによって、ＳｉＣの酸窒化膜３９の膜厚、換言すると、酸化膜厚を変化させたときの、実効チャネル移動度を測定した。その結果を、表１および図７に示す。ＳｉＣ酸窒化膜の厚さが２〜１０ｎｍのとき、高いチャネル移動度が得られている。特にＳｉＣ酸窒化膜の厚さが２〜５ｎｍのとき、チャネル移動度は５０〜６０ｃｍ２／Ｖｓとなり、従来のドライＯ２酸化の場合（酸窒化膜なし）に比べて約８倍の値となった。 Thereby, the MOSFET according to this example was manufactured.
(Measurement of effective channel mobility)
The effective channel mobility of the MOSFET obtained as described above was measured. Specifically, in the oxynitride film forming step (B), the film thickness of the SiC oxynitride film 39, in other words, the oxide film thickness is changed by changing the heat treatment time. The effective channel mobility was measured. The results are shown in Table 1 and FIG. When the thickness of the SiC oxynitride film is 2 to 10 nm, high channel mobility is obtained. In particular, when the thickness of the SiC oxynitride film is 2 to 5 nm, the channel mobility is 50 to 60 cm 2 / Vs, which is about 8 times the value in the case of conventional dry O 2 oxidation (no oxynitride film). became.

Figure 2006216918
Figure 2006216918

〔実施例２〕
４Ｈ−ＳｉＣ（０００−１）エピタキシャル基板を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＭＯＳＦＥＴを製造した。そして、得られたＭＯＳＦＥＴの実効チャネル移動度を測定した。測定結果を図７に示す。なお、この実効チャネル移動度の最高値は、ＳｉＣ酸窒化膜の膜厚が２〜３ｎｍのとき、８１ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔実施例３〕
４Ｈ−ＳｉＣ（１１−２０）エピタキシャル基板を用いた以外は、実施例１と同様にして、ＭＯＳＦＥＴを製造した。そして、得られたＭＯＳＦＥＴの実効チャネル移動度を測定した。測定結果を図７に示す。なお、この実効チャネル移動度の最高値は、ＳｉＣ酸窒化膜の膜厚が２〜３ｎｍのとき、１２８ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔実施例４〕
ＭＯＳＦＥＴの製造工程のうち、上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の（酸化膜形成工程）以外は、実施例１と同様にして、ＭＯＳＦＥＴを製造した。以下に、本実施例における（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程以外について説明する。
（酸化膜形成工程）
まず、熱ＣＶＤによって上記エピタキシャル層上に、Ｓｉ膜を形成した。このときの処理条件は、ＳｉＨ４流量：３ｓｃｃｍ、Ｈ２流量：２０００ｓｃｃｍ、圧力：１０６４０Ｐａ、基板温度：７００℃であり、この条件で４分間処理した。これにより、エピタキシャル層（ＳｉＣ）上に、厚さ約４０ｎｍのＳｉ膜を堆積した。 [Example 2]
A MOSFET was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a 4H—SiC (000-1) epitaxial substrate was used. Then, the effective channel mobility of the obtained MOSFET was measured. The measurement results are shown in FIG. The maximum value of the effective channel mobility was 81 cm 2 / Vs when the thickness of the SiC oxynitride film was 2 to 3 nm.
Example 3
A MOSFET was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a 4H—SiC (11-20) epitaxial substrate was used. Then, the effective channel mobility of the obtained MOSFET was measured. The measurement results are shown in FIG. The maximum value of the effective channel mobility was 128 cm 2 / Vs when the thickness of the SiC oxynitride film was 2 to 3 nm.
Example 4
A MOSFET was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the (B) gate insulating film forming step (oxide film forming step) among the MOSFET manufacturing steps. The steps other than the step (B) of forming the gate insulating film in this embodiment will be described below.
(Oxide film formation process)
First, a Si film was formed on the epitaxial layer by thermal CVD. The treatment conditions at this time were SiH 4 flow rate: 3 sccm, H 2 flow rate: 2000 sccm, pressure: 10640 Pa, substrate temperature: 700 ° C., and the treatment was performed under these conditions for 4 minutes. Thereby, a Si film having a thickness of about 40 nm was deposited on the epitaxial layer (SiC).

次に、Ｓｉ膜が堆積されたエピタキシャル基板を、Ｏ２流量：１０００ｓｃｃｍ、温度８００℃程度で、２時間反応させることによりＳｉ膜を熱酸化して、ＳｉＯ２膜４２を形成した。 Next, the Si film was thermally oxidized by reacting the epitaxial substrate on which the Si film was deposited at an O 2 flow rate of 1000 sccm and a temperature of about 800 ° C. for 2 hours, whereby the SiO 2 film 42 was formed.

このようにして、本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴを製造した。そして、得られたＭＯＳＦＥＴの実効チャネル移動度を測定した。具体的には、上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の酸窒化膜形成工程において、熱処理時間を変えることによって、ＳｉＣの酸窒化膜３９の膜厚、換言すると、酸化膜厚の増分を変化させたときの、実効チャネル移動度を測定した。その結果を、表２および図８に示す。ＳｉＣ酸窒化膜の厚さが２〜１０ｎｍのとき、チャネル移動度の向上が確認された。特にＳｉＣ酸窒化膜の厚さが２〜５ｎｍのとき、チャネル移動度は５０〜６０ｃｍ２／Ｖｓとなり、従来のドライＯ２酸化の場合（酸窒化膜なし）に比べて約８倍の値となった。 Thus, the MOSFET according to this example was manufactured. Then, the effective channel mobility of the obtained MOSFET was measured. Specifically, in the oxynitride film forming step (B), the film thickness of the SiC oxynitride film 39, in other words, the increment of the oxide film thickness is changed by changing the heat treatment time. The effective channel mobility was measured. The results are shown in Table 2 and FIG. When the thickness of the SiC oxynitride film was 2 to 10 nm, improvement in channel mobility was confirmed. In particular, when the thickness of the SiC oxynitride film is 2 to 5 nm, the channel mobility is 50 to 60 cm 2 / Vs, which is about 8 times the value in the case of conventional dry O 2 oxidation (no oxynitride film). became.

Figure 2006216918
Figure 2006216918

〔比較例１〕
上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の代わりに、Ｏ２雰囲気、１１５０℃、４時間のＳｉＣ熱酸化によりゲート絶縁膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、本比較例のＭＯＳＦＥＴを製造した。つまり、この比較例では、ＳｉＣの酸窒化膜がなく、ＳｉＣを熱酸化させることにより、ゲート絶縁膜であるＳｉＯ２膜を形成している。そして得られた４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）上ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定したところ７．３ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔比較例２〕
上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の代わりに、Ｈ２Ｏ雰囲気、１１００℃、２時間のＳｉＣ熱酸化によりゲート絶縁膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、本比較例のＭＯＳＦＥＴを製造した。つまり、この比較例では、ＳｉＣの酸窒化膜がなく、ＳｉＣを熱酸化させることにより、ゲート絶縁膜であるＳｉＯ２膜を形成している。そして得られた４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）上ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定したところ１２ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔比較例３〕
上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の代わりに、Ｏ２雰囲気、１２５０℃、２時間のＳｉＣ熱酸化によりゲート絶縁膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、本比較例のＭＯＳＦＥＴを製造した。つまり、この比較例では、ＳｉＣの酸窒化膜がなく、ＳｉＣを熱酸化させることにより、ゲート絶縁膜であるＳｉＯ２膜を形成している。そして得られた４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）上ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定したところ２．６ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔比較例４〕
上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の代わりに、Ｎ２Ｏ雰囲気、１３００℃、８時間のＳｉＣ熱酸化によりゲート絶縁膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、本比較例のＭＯＳＦＥＴを製造した。つまり、この比較例では、ＳｉＣを酸窒化させることにより、ゲート絶縁膜を形成している。そして得られた４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）上ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定したところ２１ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔比較例５〕
上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の代わりに、ＣＶＤによってＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を堆積した後、Ｏ２雰囲気で１２００℃、６０分の熱処理することによりゲート絶縁膜を形成した以外は、実施例１と同様にして、本比較例のＭＯＳＦＥＴを製造した。つまり、この比較例では、ＳｉＣを酸窒化させることなく堆積したゲート絶縁膜を形成している。そして得られた４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）上ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度を測定したところ７.０ｃｍ２／Ｖｓであった。
〔参考比較例〕
上記（Ｂ）ゲート絶縁膜の形成工程の代わりに、Ｏ２雰囲気で４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）を熱酸化した後に、Ｎ２Ｏ雰囲気で熱処理する方法が、文献〔藤平、樽井、今泉、大塚、高見、尾関、応用物理学会ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会第１２回講演会予稿集 ｐ.73〕に開示されている。このときのチャネル移動度は、２５ｃｍ２／Ｖｓである。 [Comparative Example 1]
Instead of the above (B) a gate insulating film formation step, O 2 atmosphere, 1150 ° C., except for a gate insulating film by SiC thermal oxidation of 4 hours, in the same manner as in Example 1, MOSFET of this comparative example Manufactured. That is, in this comparative example, there is no SiC oxynitride film, and the SiO 2 film, which is a gate insulating film, is formed by thermally oxidizing SiC. And when the channel mobility of MOSFET obtained on 4H-SiC (0001) was measured, it was 7.3 cm < 2 > / Vs.
[Comparative Example 2]
Instead of the above (B) a gate insulating film formation step, H 2 O atmosphere, 1100 ° C., except for a gate insulating film by SiC thermal oxidation of 2 hours, in the same manner as in Example 1, the present comparative example A MOSFET was manufactured. That is, in this comparative example, there is no SiC oxynitride film, and the SiO 2 film, which is a gate insulating film, is formed by thermally oxidizing SiC. And when the channel mobility of MOSFET obtained on 4H-SiC (0001) was measured, it was 12 cm < 2 > / Vs.
[Comparative Example 3]
The MOSFET of this comparative example is the same as that of Example 1 except that the gate insulating film is formed by SiC thermal oxidation for 2 hours in an O 2 atmosphere at 1250 ° C. instead of the step (B) of forming the gate insulating film. Manufactured. That is, in this comparative example, there is no SiC oxynitride film, and the SiO 2 film, which is a gate insulating film, is formed by thermally oxidizing SiC. And when the channel mobility of MOSFET obtained on 4H-SiC (0001) was measured, it was 2.6 cm < 2 > / Vs.
[Comparative Example 4]
Instead of the above (B) a gate insulating film formation step, N 2 O atmosphere, is 1300 ° C., except for forming a gate insulating film by SiC thermal oxidation of 8 hours, in the same manner as in Example 1, the present comparative example A MOSFET was manufactured. That is, in this comparative example, the gate insulating film is formed by oxynitriding SiC. And when the channel mobility of MOSFET obtained on 4H-SiC (0001) was measured, it was 21 cm < 2 > / Vs.
[Comparative Example 5]
(B) Instead of the step of forming the gate insulating film, after depositing a SiO 2 film on SiC by CVD, the gate insulating film was formed by heat treatment at 1200 ° C. for 60 minutes in an O 2 atmosphere. In the same manner as in Example 1, a MOSFET of this comparative example was manufactured. That is, in this comparative example, the gate insulating film deposited without SiC oxynitriding is formed. And when the channel mobility of MOSFET obtained on 4H-SiC (0001) was measured, it was 7.0 cm < 2 > / Vs.
[Reference Comparative Example]
Instead of the above (B) a gate insulating film formation step, after the 4H-SiC (the 0001) is thermally oxidized in an O 2 atmosphere, a method of heat treatment at N 2 O atmosphere, literature [Fujihira, Tarui, Imaizumi, Otsuka, Takami, Ozeki, Applied Physics Society of SiC and related wide gap semiconductor research group 12th lecture proceedings collection p.73]. The channel mobility at this time is 25 cm 2 / Vs.

そして、これら、実施例および比較例の結果を表３に示す。なお、表中の実施例１および４の実効チャネル移動度については、最大値を記載している。   Table 3 shows the results of these examples and comparative examples. In addition, the maximum value is described about the effective channel mobility of Example 1 and 4 in a table | surface.

Figure 2006216918
Figure 2006216918

この表３の結果より、ＳｉＣを熱酸化させることなく（ＳｉＣの非熱酸化）酸化膜であるＳｉＯ２膜をＳｉＣに形成し、その後、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面のＳｉＣを酸窒化することにより、実効チャネル移動度が著しく向上していることがわかる。 From the results shown in Table 3, an SiO 2 film, which is an oxide film, is formed on SiC without thermally oxidizing SiC (non-thermal oxidation of SiC), and thereafter, SiC at the interface between SiC and SiO 2 is oxynitrided. Thus, it can be seen that the effective channel mobility is remarkably improved.

具体的には、例えば、実施例１と比較例５とを比較すると、ＳｉＣを熱酸化させることなくＳｉＯ２膜を形成しただけでは、実効チャネル移動度は低いことがわかる。また、実施例１と参考比較例とを比較すると、ＳｉＯ２膜を酸窒化しただけでは、実効チャネル移動度は低いことがわかる。また、実施例１と比較例１、３とを比較すると、ＳｉＣを熱酸化させることによりＳｉＯ２膜を形成して、酸窒化させないと実効チャネル移動度が最も悪いことがわかる。 Specifically, for example, when Example 1 and Comparative Example 5 are compared, it can be seen that the effective channel mobility is low only by forming the SiO 2 film without thermally oxidizing SiC. Further, comparing Example 1 with the reference comparative example, it can be seen that the effective channel mobility is low only by oxynitriding the SiO 2 film. Further, comparing Example 1 with Comparative Examples 1 and 3, it can be seen that the effective channel mobility is the worst unless an SiO 2 film is formed by thermally oxidizing SiC and oxynitrided.

つまり、実効チャネル移動度を従来よりも向上させるには、（１）ＳｉＣの非熱酸化（界面遷移層を形成しないこと）、および、（２）ＳｉＣとＳｉＯ２との界面のＳｉＣを酸窒化、の２つの条件が必要であることがわかる。そして、２つの条件を満たした本発明にかかるＭＯＳＦＥＴは、従来の方法（比較例）により製造されたＭＯＳＦＥＴと比べて、２〜８倍の特性が得られることがわかる。 That is, in order to improve the effective channel mobility as compared with the prior art, (1) non-thermal oxidation of SiC (not to form an interface transition layer) and (2) oxynitriding SiC at the interface between SiC and SiO 2 It can be seen that the following two conditions are necessary. It can be seen that the MOSFET according to the present invention satisfying the two conditions can obtain 2 to 8 times the characteristics as compared with the MOSFET manufactured by the conventional method (comparative example).

また、表１、２の結果より、形成する酸窒化膜の膜厚は、１〜１０ｎｍの範囲内がより好ましく、１〜６ｎｍの範囲内がさらに好ましく、２〜５ｎｍの範囲内が特に好ましいことが分かる。   From the results shown in Tables 1 and 2, the thickness of the oxynitride film to be formed is more preferably in the range of 1 to 10 nm, more preferably in the range of 1 to 6 nm, and particularly preferably in the range of 2 to 5 nm. I understand.

本発明にかかる半導体素子は、例えば、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体装置に好適に適用できる。   The semiconductor element according to the present invention can be suitably applied to a semiconductor device such as a MOSFET.

半導体基板であるＳｉＣ上にＣＶＤによってＳｉＯ２膜を堆積した後、ＳｉＣとＳｉＯ２との界面に存在しているＳｉＣを酸窒化することにより酸窒化膜を形成することにより半導体素子を製造する製造方法を説明する図面である。Manufacturing of manufacturing a semiconductor device by forming an oxynitride film by depositing an SiO 2 film on SiC, which is a semiconductor substrate, by CVD and then oxynitriding SiC present at the interface between SiC and SiO 2 It is drawing explaining a method. 半導体基板であるＳｉＣ上にＣＶＤによってＳｉ膜を形成した後、ＳｉＣが熱酸化されない条件にてＳｉ膜を熱酸化させることにより、ＳｉＣ上にＳｉＯ２膜を積層させ、かつ酸窒化することにより酸窒化膜を形成することにより半導体素子を製造する製造方法を説明する図面である。After forming the Si film by CVD on the SiC is a semiconductor substrate, by thermally oxidizing the Si film under the conditions SiC is not thermally oxidized, acid upon by stacking an SiO 2 film, and oxinitriding that on SiC It is drawing explaining the manufacturing method which manufactures a semiconductor element by forming a nitride film. 本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるソース・ドレイン領域の形成工程を説明する図面である。It is drawing explaining the formation process of the source / drain area | region which is 1 process of the manufacturing process of MOSFET concerning a present Example. 本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるゲート絶縁膜の形成工程を説明する図面である。It is drawing explaining the formation process of the gate insulating film which is 1 process of the manufacturing process of MOSFET concerning a present Example. 本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるソース・ドレイン電極の形成工程を説明する図面である。It is drawing explaining the formation process of the source / drain electrode which is one process of the manufacturing process of MOSFET concerning a present Example. 本実施例にかかるＭＯＳＦＥＴの製造工程の一工程であるゲート電極の形成工程を説明する図面である。It is drawing explaining the formation process of the gate electrode which is one process of the manufacturing process of MOSFET concerning a present Example. 実施例１〜３における酸化膜厚を変化させたときの実効チャネル移動度を測定したグラフである。It is the graph which measured the effective channel mobility when changing the oxide film thickness in Examples 1-3. 実施例４における酸化膜厚を変化させたときの実効チャネル移動度を測定したグラフである。It is the graph which measured the effective channel mobility when the oxide film thickness in Example 4 was changed.

符号の説明Explanation of symbols

３１ 基板
３２ エピタキシャル層
３８ レジスト
３９ 酸窒化膜
４０ イオン注入層
４３ レジストパターン
４５ ソース・ドレイン電極（Ｎｉ）
４６ ソース・ドレイン電極（Ｎｉ）
４７ Ｔｉ／Ａｌ電極膜
４８ レジスト
５０ ゲート電極（Ａｌ） 31 Substrate 32 Epitaxial layer 38 Resist 39 Oxynitride film 40 Ion implantation layer 43 Resist pattern 45 Source / drain electrode (Ni)
46 Source / Drain Electrode (Ni)
47 Ti / Al electrode film 48 Resist 50 Gate electrode (Al)

Claims (7)

ＳｉＣからなる半導体基板上に酸化膜が形成された半導体素子の製造方法において、
上記ＳｉＣを酸化させない条件で、上記半導体基板上にＳｉＯ２を形成することにより、当該ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
上記酸化膜と上記半導体基板との界面のＳｉＣを酸窒化させることにより、酸窒化膜を形成する酸窒化膜形成工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor element in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate made of SiC,
Under conditions that do not oxidize the SiC, by forming a SiO 2 on the semiconductor substrate, and the oxide film forming step of forming an oxide film consisting of the SiO 2,
A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an oxynitride film forming step of forming an oxynitride film by oxynitriding SiC at an interface between the oxide film and the semiconductor substrate. 上記酸化膜形成工程は、ＣＶＤ法により、上記酸化膜を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein the oxide film forming step forms the oxide film by a CVD method. 上記酸化膜形成工程は、上記半導体基板上にＳｉを堆積することによりＳｉ膜を形成する薄膜形成工程と、
上記Ｓｉ膜を酸素を含むガス雰囲気下で熱処理することにより、上記ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する熱処理工程とを含むことを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。 The oxide film forming step includes a thin film forming step of forming a Si film by depositing Si on the semiconductor substrate,
The by Si film is heat-treated in a gas atmosphere containing oxygen, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, characterized in that it comprises a heat treatment step of forming an oxide film made of the SiO 2. 上記酸窒化膜形成工程は、Ｎ２ＯまたはＮＯ雰囲気下で熱処理することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。 The oxynitride film forming step, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment under N 2 O or NO atmosphere. 上記酸窒化膜形成工程では、厚さ１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の酸窒化膜を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein in the oxynitride film forming step, an oxynitride film having a thickness of 1 nm to 10 nm is formed. 上記酸窒化膜形成工程では、厚さ１ｎｍ以上６ｎｍ以下の酸窒化膜を形成することを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor element according to claim 1, wherein in the oxynitride film forming step, an oxynitride film having a thickness of 1 nm to 6 nm is formed. ＳｉＣからなる半導体基板上に酸化膜が形成された半導体素子の製造方法において、
上記ＳｉＣを酸化させない条件で、上記半導体基板上にＳｉＯ２を形成することにより、当該ＳｉＯ２からなる酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、
Ｎ２ＯまたはＮＯ雰囲気下で酸化膜が積層された半導体基板を熱処理する熱処理工程とを含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。 In a method for manufacturing a semiconductor element in which an oxide film is formed on a semiconductor substrate made of SiC,
Under conditions that do not oxidize the SiC, by forming a SiO 2 on the semiconductor substrate, and the oxide film forming step of forming an oxide film consisting of the SiO 2,
And a heat treatment step of heat-treating the semiconductor substrate on which the oxide film is laminated in an N 2 O or NO atmosphere.
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