JP2014086711A - 半導体装置製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】SiC基板上にゲート酸化膜として必要とされる膜厚に近い厚さのバルク酸化膜を形成する(第1製膜工程S3)。バルク酸化膜が形成されたSiC基板に、900℃以上で濃度が80体積%以上のオゾンを供給して、SiC基板とバルク酸化膜との間に界面酸化膜を形成する(第2製膜工程S5)。界面酸化膜の膜厚は、SiC基板を同じ条件でオゾン処理したときの製膜速度に基づいて算出し、SiC基板上に1nm以上10nm以下の界面酸化膜を形成する。
【選択図】図4
Description
図1、2を参照して、SiC基板の表面に界面酸化膜を形成する酸化膜形成装置1について説明する。SiC基板の表面処理を行う処理装置としては、例えば、特許文献1,2に開示される処理装置が知られている。
O3 +hν(λ<310nm) → O(1D) + O2 …(1)
O3 → O(3P) + O2 …(2)
紫外光解離反応により生じた励起状態原子状酸素は、基底状態原子状酸素よりも反応性が高いので、光源4から紫外光を照射してSiC基板10に対してオゾンガスを供給した場合、SiC基板10表面の酸化膜形成速度が向上する。なお、基底状態原子状酸素も、高い反応性を有するため、SiC基板10上に良好な酸化膜を形成することができる。ゆえに、基底状態原子状酸素により十分な酸化膜が得られる場合は、必ずしも紫外光を照射する必要はない。
本発明の実施形態に係る半導体装置製造方法について、図3,4を参照して説明する。
図5は、SiC基板10をオゾン処理したときの、処理時間とSiC基板10に形成される酸化膜の厚さの関係を示す特性図である。図5に示すように、高い温度でオゾン酸化を行うことで、同じ処理時間で形成される酸化膜の膜厚が増加する。
図5に示すように、800℃でSiC基板10をオゾン処理した場合、形成される酸化膜の膜厚は3時間以上の酸化を行っても30nm以下であり、オゾン処理温度が800℃以下の場合、目的の膜厚を有する界面酸化膜17を形成することは困難であるものと推定される。このことから、SiC基板10上に50nmのゲート酸化膜18を形成する場合、第2製膜工程S5のオゾン処理温度を、900℃以上、より好ましくは1000℃以上とすることで、短時間でSiC基板10上に界面酸化膜17を形成することができる。
処理炉2内圧力の違いによる酸化膜の製膜速度について、図7を参照して説明する。
オゾン供給速度の違いによる酸化膜の製膜速度について、図7を参照して説明する。
2…処理炉
3…オゾン発生器
4…光源
5…光源
6,7…配管
8…オゾン除去装置
9…真空ポンプ
10…SiC基板
10a…n+層基板
10b…n-エピ層
11…サセプタ
15…半導体装置
16…バルク酸化膜(絶縁膜)
17…界面酸化膜(SiO2)
18…ゲート酸化膜
19…オゾン酸化膜
19a…ガス上流側酸化膜厚
19b…ガス下流側酸化膜厚
20…酸化膜全体
20a…ガス上流側酸化膜厚
20b…ガス下流側酸化膜厚
Claims (8)
- 絶縁膜が形成された炭化珪素単結晶基板を、80体積%以上のオゾン雰囲気下、酸素による酸化膜の製膜速度が3nm/h以下の処理条件で酸化処理し、当該絶縁膜とSiC基板との界面に界面酸化膜を形成する製膜工程を、有する
ことを特徴とする半導体装置製造方法。 - 前記界面酸化膜の膜厚は、1nm以上である
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置製造方法。 - 前記オゾンの流速は、0.5m/s以上である
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半導体装置製造方法。 - 前記処理条件は、処理圧力が7600Pa以下である
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体装置製造方法。 - 前記絶縁膜は、前記炭化珪素単結晶基板を酸化性ガスで酸化して形成する
ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の半導体装置製造方法。 - 前記絶縁膜と前記界面酸化膜でゲート酸化膜を形成する
ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の半導体装置製造方法。 - 前記製膜工程において、前記炭化珪素単結晶基板に、200〜300nmの紫外光を照射する
ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の半導体装置製造方法。 - 炭化珪素単結晶基板と、
当該炭化珪素単結晶基板表面に形成される絶縁膜と、
前記炭化珪素結晶基板と前記絶縁膜との間にオゾン酸化により形成される界面酸化膜と、
を有することを特徴とする半導体装置。
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