JP2018082114A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置の性能を向上する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、水素アニールを実施する前に、トレンチTRの内壁を含む炭化珪素基板1Sの表面に形成された酸化物膜OXFを除去する工程を備える。
【選択図】図9
【解決手段】半導体装置の製造方法は、水素アニールを実施する前に、トレンチTRの内壁を含む炭化珪素基板1Sの表面に形成された酸化物膜OXFを除去する工程を備える。
【選択図】図9
Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、例えば、炭化珪素基板を使用した半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
特開2006−108243号公報(特許文献1)には、オゾン処理により酸化物膜をトレンチを形成した後のシリコン基板の表面に形成し、その後、水素を含む雰囲気中でアニールする技術が記載されている。
特許第5509520号公報(特許文献2)には、トレンチのコーナに電界が集中することを防止するため、トレンチのコーナを丸める技術が記載されている。具体的には、トレンチのコーナを丸める技術として、アルゴン(Ar)またはSiH4(シラン)/アルゴン(Ar)を使用したアニールを行なうことが記載されている。
トレンチの内部にゲート電極を形成するパワートランジスタでは、トレンチのコーナ(角部)に電界が集中して絶縁破壊しやすくなる。このことから、トレンチのコーナにおける電界集中を抑制するために、トレンチのコーナを丸めるための「丸めアニール」が実施されている。ところが、特に、炭化珪素(SiC)を使用したパワートランジスタの製造工程に着目すると、「丸めアニール」によって、トレンチの表面粗さが大きくなることを本発明者は新たに見出した。この場合、特に、トレンチの側壁は、電子の通り道であるチャネルとして機能することから、トレンチの側壁の表面粗さが大きくなると、電子散乱による電子の移動度の低下を招くことになる。したがって、特に、炭化珪素を使用したパワートランジスタの製造工程においては、表面粗さの増大を招くことなく、「丸めアニール」を実施することができる工夫が望まれている。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
一実施の形態における半導体装置の製造方法は、水素アニールを実施する前に、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面に形成された絶縁膜を除去する工程を備える。
一実施の形態によれば、半導体装置の性能を向上することができる。
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
<用語の説明>
本明細書において、「パワートランジスタ」とは、複数の単位トランジスタ(セルトランジスタ)を並列接続することによって(例えば、数千個から数十万個の単位トランジスタを並列接続する)、単位トランジスタの許容電流よりも大きな電流においても、単位トランジスタの機能を実現する単位トランジスタの集合体を意味する。例えば、単位トランジスタがスイッチング素子として機能する場合、「パワートランジスタ」は、単位トランジスタの許容電流よりも大きな電流にも適用可能なスイッチング素子となる。特に、本明細書において、「パワートランジスタ」という用語は、例えば、「パワーMOSFET」と「IGBT」の両方を包含する上位概念を示す語句として使用している。
本明細書において、「パワートランジスタ」とは、複数の単位トランジスタ(セルトランジスタ)を並列接続することによって(例えば、数千個から数十万個の単位トランジスタを並列接続する)、単位トランジスタの許容電流よりも大きな電流においても、単位トランジスタの機能を実現する単位トランジスタの集合体を意味する。例えば、単位トランジスタがスイッチング素子として機能する場合、「パワートランジスタ」は、単位トランジスタの許容電流よりも大きな電流にも適用可能なスイッチング素子となる。特に、本明細書において、「パワートランジスタ」という用語は、例えば、「パワーMOSFET」と「IGBT」の両方を包含する上位概念を示す語句として使用している。
<改善の検討>
パワー半導体デバイスの1つであるパワートランジスタにおいて、従来は、シリコン基板(Si基板)を用いたパワートランジスタ(以下、Siパワートランジスタと記す)が主流であった。しかし、炭化珪素基板(以下、SiC基板と記す)を用いたパワートランジスタ(以下、SiCパワートランジスタと記す)は、Siパワートランジスタと比較して、高耐圧化および低損失化が可能である。なぜなら、炭化珪素(SiC)は、珪素(Si)に比べてバンドギャップが大きいため、絶縁破壊耐圧が大きくなり、この結果、ドリフト層を薄くしても耐圧を確保することができるからである。つまり、SiCパワートランジスタでは、ドリフト層を薄くしても絶縁破壊耐圧を確保することができるとともに、ドリフト層が薄くなることから、SiCパワートランジスタのオン抵抗を低減できる。したがって、このような利点を有するSiCパワートランジスタは、高耐圧を必要とする半導体製品の適用に適しているといえる。
パワー半導体デバイスの1つであるパワートランジスタにおいて、従来は、シリコン基板(Si基板)を用いたパワートランジスタ(以下、Siパワートランジスタと記す)が主流であった。しかし、炭化珪素基板(以下、SiC基板と記す)を用いたパワートランジスタ(以下、SiCパワートランジスタと記す)は、Siパワートランジスタと比較して、高耐圧化および低損失化が可能である。なぜなら、炭化珪素(SiC)は、珪素(Si)に比べてバンドギャップが大きいため、絶縁破壊耐圧が大きくなり、この結果、ドリフト層を薄くしても耐圧を確保することができるからである。つまり、SiCパワートランジスタでは、ドリフト層を薄くしても絶縁破壊耐圧を確保することができるとともに、ドリフト層が薄くなることから、SiCパワートランジスタのオン抵抗を低減できる。したがって、このような利点を有するSiCパワートランジスタは、高耐圧を必要とする半導体製品の適用に適しているといえる。
ここで、例えば、SiCパワートランジスタのデバイス構造として、ゲート絶縁膜を介してゲート電極をトレンチに形成するいわゆるトレンチゲート型のパワートランジスタがある。このトレンチゲート型のSiCパワートランジスタは、半導体チップの厚さ方向(縦方向)に電流を流すため、集積度を向上することができる。この結果、トレンチゲート型のSiCパワートランジスタによれば、オン抵抗を低減することができる。
ところが、ゲート絶縁膜を介してゲート電極が形成されたトレンチにおいて、ゲート電極にゲート電圧を印加した場合、トレンチの角部には、トレンチの側面と比較して、電界集中が発生しやすい。なぜなら、電界集中は、平坦形状の場所(側面)よりも直角形状をした場所(角部)で生じやすいからである。この結果、トレンチの角部では、トレンチの側面のような平坦な場所での本来のゲート絶縁膜の絶縁耐圧よりも低い電圧でリーク電流が生じる結果、設計値よりも低い電圧でゲート絶縁膜が破壊されてしまうおそれがある。
このように、トレンチの内部にゲート電極を形成するトレンチゲート型のパワートランジスタでは、トレンチのコーナ(角部)に電界が集中して絶縁破壊しやすくなる。このことから、トレンチのコーナにおける電界集中を抑制するために、トレンチのコーナを丸めるための「丸めアニール」が実施されている。ところが、特に、SiCパワートランジスタの製造工程に着目すると、「丸めアニール」によって、トレンチの表面粗さが大きくなることを本発明者は新たに見出した。以下に、具体的に説明する。
例えば、SiCパワートランジスタの製造方法では、まず、炭化珪素基板の表面にトレンチを形成した後、イオン注入法を使用することにより、トレンチの底部下に導電型不純物を導入する。これにより、トレンチの底部下に導電型不純物が導入された半導体領域が形成される。このとき、この半導体領域は、トレンチの底部下の電界を緩和する電界緩和領域として機能するが、実際に電界緩和領域として機能させるためには、トレンチの底部下に導入された導電型不純物を活性化させる必要がある。このため、炭化珪素基板に対して熱処理が実施されるが、炭化珪素基板に導入された導電型不純物を活性化させるための熱処理の温度は、1800℃程度と高いため、この熱処理工程において、炭化珪素基板を構成する珪素が炭化珪素基板から蒸発してしまうおそれがある。
このことから、導電型不純物を活性化させるための熱処理を実施する前に、トレンチの内部を含む炭化珪素基板の表面および裏面を、例えば、炭素膜からなる耐熱性膜で覆うことが行なわれている。これにより、導電型不純物を活性化させるための高温の熱処理を実施しても、炭化珪素基板の表面および裏面は、耐熱性膜で覆われているため、珪素が炭化珪素基板から蒸発することを防止することができる。
そして、耐熱性膜を除去した後、トレンチのコーナを丸めるための水素アニール(「丸めアニール」)を実施する。ところが、耐熱性膜を除去する工程は、酸素プラズマによるアッシング工程で実施されるため、必然的に、耐熱性膜を除去すると、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面に絶縁膜(酸化物膜)が形成される。ここで、本発明者が検討したところ、この絶縁膜が形成された状態で、水素アニールを実施すると、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面の表面粗さが大きくなることが判明した。これは、酸素プラズマによるアッシングで形成される絶縁膜の膜厚が場所によって不均一となることに起因するものと推測される。すなわち、その後の水素アニール時に絶縁膜の一部は蒸発するが、絶縁膜の膜厚の不均一性により、絶縁膜の膜厚の薄い表面領域では炭化珪素基板の表面が露出する一方、絶縁膜の膜厚の厚い表面領域では、炭化珪素基板の表面は露出しない状態を維持する。この結果、炭化珪素基板の表面が露出した領域からは、珪素が蒸発しやすくなる一方、炭化珪素基板の表面が露出しない領域からは、珪素が蒸発しにくくなる。これにより、炭化珪素基板の表面の露出の有無によって珪素の蒸発度合が異なることになるため、炭化珪素基板の表面粗さが大きくなると考えられるのである。
つまり、SiCパワートランジスタの製造工程においては、水素アニール(「丸めアニール」)を実施する直前に酸素プラズマによって耐熱性膜を除去する工程が存在することに起因して、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面の表面粗さが大きくなってしまうのである。この点に関し、トレンチの底部下に導入された導電型不純物を活性化させるためには、炭化珪素基板を覆う耐熱性膜を形成する必要があることを考慮すると、必然的に、耐熱性膜を除去する工程が、水素アニールを実施する前に存在することになる。したがって、炭化珪素基板の表面の表面粗さを大きくすることなく、水素アニール(「丸めアニール」)を実施するためには、工夫が必要とされる。そこで、本実施の形態では、炭化珪素基板の表面の表面粗さを大きくすることなく、水素アニール(「丸めアニール」)を実施するための工夫を施している。以下では、この工夫を施した本実施の形態における技術的思想について説明することにする。
<半導体ウェハの構成>
図1(a)は、本実施の形態における半導体ウェハWFの外形形状を模式的に示す図であり、図1(b)は、図1の領域ARを拡大して示す拡大図である。まず、図1(a)に示すように、本実施の形態における半導体ウェハWFは、平面形状が略円形形状をしている。そして、図1(b)に示すように、例えば、半導体ウェハWFの一部領域である領域ARには、複数のチップ領域CRが行列状(アレイ状)に配置されており、それぞれのチップ領域CRは、スクライブ領域BRで区画されている。このとき、複数のチップ領域CRのそれぞれには、例えば、半導体素子であるSiCパワートランジスタが形成されている。一方、スクライブ領域BRには、半導体素子は形成されておらず、複数のチップ領域CRを個片化する際のダイシングにおける切断領域として機能する。
図1(a)は、本実施の形態における半導体ウェハWFの外形形状を模式的に示す図であり、図1(b)は、図1の領域ARを拡大して示す拡大図である。まず、図1(a)に示すように、本実施の形態における半導体ウェハWFは、平面形状が略円形形状をしている。そして、図1(b)に示すように、例えば、半導体ウェハWFの一部領域である領域ARには、複数のチップ領域CRが行列状(アレイ状)に配置されており、それぞれのチップ領域CRは、スクライブ領域BRで区画されている。このとき、複数のチップ領域CRのそれぞれには、例えば、半導体素子であるSiCパワートランジスタが形成されている。一方、スクライブ領域BRには、半導体素子は形成されておらず、複数のチップ領域CRを個片化する際のダイシングにおける切断領域として機能する。
図2は、半導体ウェハWFの一断面を模式的に示す図である。図2に示すように、半導体ウェハWFのチップ領域CRには、複数のトレンチTRが形成されている。一方、半導体ウェハWFのスクライブ領域BRには、トレンチTRは形成されておらす、スクライブ領域BRの表面は、平坦面となっている。
<パワートランジスタのデバイス構造>
次に、複数のチップ領域CRのそれぞれに形成されているSiCパワートランジスタのデバイス構造について説明する。図3は、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタのデバイス構造を模式的に示す断面図である。図3に示すように、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタは、例えば、SiCを含む炭化珪素基板1Sを有し、この炭化珪素基板1S上にn型半導体層からなるドリフト層(エピタキシャル層)が形成されている。ここで、図3では、ドリフト層を炭化珪素基板1Sと一体的に形成されているとして、その図示を省略している。このとき、炭化珪素基板1S(ドリフト層を含む)は、パワートランジスタのドレイン領域として機能する。特に、ドリフト層は、ドレイン領域と後述するソース領域との間の耐圧を確保する機能を有しており、本実施の形態では、例えば、ドリフト層をシリコンよりもバンドギャップの大きなワイドバンドギャップ半導体であるSiC(炭化珪素)から構成している。ここで、SiCの絶縁破壊強度は、Si(シリコン)の絶縁破壊強度よりも大きいため、本実施の形態では、シリコンを使用する場合よりも、耐圧を確保するためのドリフト層の厚さを薄くすることができるとともに、ドリフト層の不純物濃度を高くすることができる。この結果、ドリフト層に起因するオン抵抗の上昇を抑制することができる。つまり、本実施の形態では、炭化珪素基板1S(ドリフト層を含む)をSiCから構成することにより、耐圧の向上とオン抵抗の低減との両立を図ることができる。
次に、複数のチップ領域CRのそれぞれに形成されているSiCパワートランジスタのデバイス構造について説明する。図3は、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタのデバイス構造を模式的に示す断面図である。図3に示すように、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタは、例えば、SiCを含む炭化珪素基板1Sを有し、この炭化珪素基板1S上にn型半導体層からなるドリフト層(エピタキシャル層)が形成されている。ここで、図3では、ドリフト層を炭化珪素基板1Sと一体的に形成されているとして、その図示を省略している。このとき、炭化珪素基板1S(ドリフト層を含む)は、パワートランジスタのドレイン領域として機能する。特に、ドリフト層は、ドレイン領域と後述するソース領域との間の耐圧を確保する機能を有しており、本実施の形態では、例えば、ドリフト層をシリコンよりもバンドギャップの大きなワイドバンドギャップ半導体であるSiC(炭化珪素)から構成している。ここで、SiCの絶縁破壊強度は、Si(シリコン)の絶縁破壊強度よりも大きいため、本実施の形態では、シリコンを使用する場合よりも、耐圧を確保するためのドリフト層の厚さを薄くすることができるとともに、ドリフト層の不純物濃度を高くすることができる。この結果、ドリフト層に起因するオン抵抗の上昇を抑制することができる。つまり、本実施の形態では、炭化珪素基板1S(ドリフト層を含む)をSiCから構成することにより、耐圧の向上とオン抵抗の低減との両立を図ることができる。
次に、図3に示すように、ドリフト層には、p型半導体層からなるチャネル層CHが形成されている。このチャネル層CHは、反転層(n型半導体層)を形成するための領域である。そして、チャネル層CHの表面には、n型半導体領域からなるソース領域SRが形成されている。続いて、ソース領域SRとチャネル層CHとを貫通してドリフト層に達するトレンチTRが形成されており、トレンチTRの内壁からソース領域SRの上面の一部にわたって、例えば、酸化シリコン膜からなるゲート絶縁膜GOXが形成されている。そして、このゲート絶縁膜GOXを介して、トレンチTRを埋め込むように、例えば、ポリシリコン膜からなるゲート電極GEが形成されており、さらに、このゲート電極GEは、トレンチTRからはみ出して、ソース領域SRの一部上に配置されるはみ出し部分を有する。したがって、本実施の形態におけるゲート電極GEは、いわゆる「Tゲート構造」をしていることになる。さらに、図3に示すように、トレンチTRの底部下には、p型半導体領域からなる電界緩和領域ERが形成されている。これにより、本実施の形態によれば、トレンチTRの底部下における電界集中を抑制することができる。
続いて、図3に示すように、トレンチTRと接するソース領域SRの一端部とは反対側の他端部は、チャネル層CHに達する溝と接しており、この溝の底部には、チャネル層CHよりも不純物濃度の高いp型半導体領域からなるボディコンタクト領域BCが形成されている。また、ボディコンタクト領域BCとチャネル層CHと炭化珪素基板1S(ドリフト層)と接するように、p型半導体層PLが形成されている。なお、p型半導体層PLは、必ずしも、ボディコンタクト領域BCやチャネル層CHと接していなくてもよく、例えば、図3とは異なる他の断面図で見た場合、p型半導体層PLには、ボディコンタクト領域BCやチャネル層CHと接しない構成もありうる。
さらに、図3に示すように、ゲート電極GEのはみ出し部分を覆うように、例えば、酸化シリコン膜からなる層間絶縁膜ILが形成されている。そして、この層間絶縁膜ILを覆い、かつ、ソース領域SRおよびボディコンタクト領域BCと接するソース電極SEが形成されている。この結果、ソース領域SRとボディコンタクト領域BCとは、ソース電極SEによって、電気的に接続されていることになる。ボディコンタクト領域BCは、ソース電極SEとチャネル層CHとのオーミックコンタクトを確保する機能を有し、このボディコンタクト領域BCを介して、ソース電極SEとチャネル層CHとは、電気的に接続されることになる。
したがって、ソース領域SRとチャネル層CHには同電位が供給されることになり、これによって、n型半導体領域であるソース領域SRと、p型半導体層であるチャネル層CHと、n型半導体層であるドリフト層によって形成される寄生バイポーラトランジスタのオン動作を抑制することができる。なぜなら、ソース領域SRとチャネル層CHとが同電位で電気的に接続されているということは、寄生バイポーラトランジスタのベース・エミッタ間に電位差が生じないことを意味し、これによって、寄生バイポーラトランジスタのオン動作を抑制することができることになるからである。
このように構成されている本実施の形態におけるトレンチゲート型のSiCパワートランジスタは、ゲート電極GEにしきい値電圧以上のゲート電圧を印加することにより、トレンチTRの側面と接するチャネル層CHに反転層(n型半導体領域)を形成する。これにより、ソース領域SRとドリフト層(ドレイン領域)とは、反転層で電気的に接続されることになり、ソース領域SRとドレイン領域との間に電位差がある場合、ソース領域SRから反転層を通ってドリフト層に電子が流れる。言い換えれば、ドリフト層から反転層を通ってソース領域SRに電流が流れる。このようにして、SiCパワートランジスタのゲート電極GEにしきい値電圧以上のゲート電圧を印加すると、SiCパワートランジスタは、オン動作する。一方、SiCパワートランジスタのゲート電極GEにしきい値電圧よりも小さな電圧を印加すると、チャネル層CHに形成されていた反転層が消失して、ソース領域SRとドリフト層とが非導通となる。この結果、SiCパワートランジスタは、オフ動作する。以上のようにして、SiCパワートランジスタのゲート電極GEに印加するゲート電圧を変化させることにより、SiCパワートランジスタのオン/オフ動作を行なうことができることがわかる。
ここで、トレンチTRの側面に形成されているゲート絶縁膜GOXの膜厚によって、反転層を形成するためのしきい値電圧が異なることになる。つまり、チャネル層CHと対向するトレンチTRの側面に形成されているゲート絶縁膜GOXの部位は、しきい値電圧を調整する機能を有しており、このゲート絶縁膜GOXの部位の膜厚によって、しきい値電圧が決定される。このことから、チャネル層CHと対向するトレンチTRの側面に形成されているゲート絶縁膜GOXの部位の膜厚は、反転層を形成するためのしきい値電圧によって決定されることになる。以上のようにして、本実施の形態におけるパワートランジスタが形成されていることになる。
本実施の形態におけるSiCパワートランジスタでは、例えば、図3に示すように、ゲート電極GEが形成されたトレンチTRの角部(コーナ)がラウンド形状(「丸め形状」)をしている。これにより、本実施の形態におけるパワートランジスタでは、トレンチTRの角部近傍における電界集中を抑制することができる。この結果、本実施の形態におけるパワートランジスタでは、設計値よりも低い電圧でのゲート絶縁膜の破壊を抑制できる。
さらに、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタでは、後述する半導体装置の製造方法における工夫を施している結果、トレンチTRの内壁の表面粗さを小さくすることができる。具体的に、本実施の形態によれば、トレンチTRの内壁の表面粗さを0.2nm〜0.3nm程度にすることができる。このことは、本実施の形態によれば、トレンチTRの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくできることを意味する。この結果、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタによれば、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができる。このことから、本実施の形態によれば、SiCパワートランジスタの性能向上を図ることができることになる。
<半導体装置の製造方法>
本実施の形態におけるSiCパワートランジスタ(半導体装置)は、上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図面を参照しながら説明することにする。
本実施の形態におけるSiCパワートランジスタ(半導体装置)は、上記のように構成されており、以下に、その製造方法について、図面を参照しながら説明することにする。
まず、図4に示すように、n型半導体層であるドリフト層が形成されたSiCからなる炭化珪素基板1Sを準備する。そして、例えば、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ドリフト層にp型半導体層であるチャネル層CHを形成する。その後、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、チャネル層CHの表面にn型半導体領域であるソース領域SRを形成する。
続いて、図5に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、ソース領域SRを貫通してチャネル層CHに達する溝を形成し、例えば、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、この溝の底面に、チャネル層CHよりも不純物濃度の高いp型半導体領域であるボディコンタクト領域BCを形成する。また、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、図5に示すp型半導体層PLも形成する。
その後、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を使用することにより、ボディコンタクト領域BCおよびソース領域SRを形成した炭化珪素基板1Sの表面上にハードマスク膜HMを形成する。そして、フォトリソグラフィ技術を使用することにより、このハードマスク膜HMをパターニングした後、このハードマスク膜HMをマスクにしたエッチング技術により、ソース領域SRとチャネル層CHとを貫通して、ドリフト層に達するトレンチTRを形成する。
次に、図6に示すように、ハードマスク膜HMをマスクとしたイオン注入法により、トレンチTRの底部下に、例えば、アルミニウムに代表されるp型不純物(導電型不純物)を導入して、電界緩和領域ERを形成する。そして、図7に示すように、トレンチTRを埋め込み、かつ、炭化珪素基板1Sの表面を覆い、かつ、炭素を含む耐熱性膜HRFを形成する。同様に、炭化珪素基板1Sの裏面にも、炭素を含む耐熱性膜HRFを形成する。この耐熱性膜HRFは、例えば、炭素膜から構成することができ、この炭素膜は、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。また、耐熱性膜HRFは、これに限らず、例えば、ベーク処理を施したレジスト膜から構成することもできる。
その後、図8に示すように、トレンチTRの底部下に導入した導電型不純物を活性化させる熱処理を炭化珪素基板1Sに対して施す。具体的には、例えば、1800℃程度の温度で炭化珪素基板1Sを加熱する。これにより、電界緩和領域ERに導入されている導電型不純物が活性化される。このとき、図8に示すように、炭化珪素基板1Sの表面および裏面は、耐熱性膜HRFで覆われているため、炭化珪素基板1Sに含まれている珪素(Si)の蒸発が抑制されることになる。
次に、図9に示すように、耐熱性膜HRFを除去する。具体的には、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術によって、耐熱性膜HRFを除去する。このとき、例えば、酸素プラズマを使用する結果、図9に示すように、トレンチTRの内壁を含む炭化珪素基板1Sの表面および裏面に酸化物膜OXFが形成される。この酸化物膜OXFは、例えば、不均一な膜厚の膜から構成され、その最小膜厚は、5nm以上である。
続いて、図10に示すように、トレンチTRの内壁を含む炭化珪素基板1Sの表面および裏面に形成された酸化物膜OXFを除去する。具体的には、例えば、フッ酸を使用したウェットエッチング技術によって、酸化物膜OXFを除去する。
その後、図11に示すように、トレンチTRを形成した炭化珪素基板1Sに対して、水素アニールを実施する。具体的に、この水素アニールは、例えば、1400℃以上1600℃以下の温度で実施される。この結果、トレンチTRの角部(コーナ)において、SiCのマイグレーションが生じることによって、図11に示すように、トレンチTRの角部が丸まることになる。以上のようにして、水素アニールによって「丸めアニール」が実現されることになる。
その後の工程については、図12に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、例えば、熱酸化法を使用することにより、トレンチの内壁に酸化物膜からなるゲート絶縁膜を形成する(S101)。
そして、例えば、CVD法を使用することにより、トレンチの内部を埋め込み、かつ、ゲート絶縁膜を覆うポリシリコン膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、ポリシリコン膜をパターニングする。これにより、ポリシリコン膜からなるゲート電極を形成することができる(S102)。
続いて、ゲート電極を覆うように、層間絶縁膜を形成する(S103)。この層間絶縁膜は、例えば、酸化シリコン膜から形成される。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、層間絶縁膜をパターニングすることにより開口部を形成する(S104)。この層間絶縁膜は、ゲート電極と、後述するソース電極とを分離するために形成される。
次に、例えば、スパッタリング法を使用することにより、開口部を形成した層間絶縁膜の表面にバリア導体膜(例えば、TiN膜)を形成し、このバリア導体膜上に金属膜を形成する。金属膜は、例えば、アルミニウム膜や、アルミニウム合金膜(AiSi膜など)から形成することができる(S105)。
その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、金属膜とバリア導体膜をパターニングする。この結果、例えば、ソース電極(ソースパッド)およびゲートパッドを形成することができる(S106)。さらに、例えば、スパッタリング法を使用することにより、炭化珪素基板1Sの裏面に金属膜からなるドレイン電極を形成する(S107)。以上のようにして、本実施の形態におけるSiCパワートランジスタ(半導体装置)を製造することができる。
<実施の形態における特徴>
続いて、本実施の形態における特徴点について説明する。本実施の形態における特徴点は、例えば、図9〜図11に示すように、酸化物膜OXFを除去した後に、トレンチTRの角部を丸めるための水素アニールを実施する点にある。これにより、本実施の形態によれば、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さを大きくすることなく、水素アニール(「丸めアニール」)を実施して、トレンチTRの角部を丸めることができる。この結果、本実施の形態によれば、特に、トレンチTRの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくしながら、トレンチTRの角部形状をラウンド形状にすることができる。したがって、本実施の形態によれば、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができるとともに、トレンチTRの角部近傍における電界集中を抑制することができる。このことから、本実施の形態によれば、SiCパワートランジスタの信頼性向上と性能向上との両立を図ることができる。
続いて、本実施の形態における特徴点について説明する。本実施の形態における特徴点は、例えば、図9〜図11に示すように、酸化物膜OXFを除去した後に、トレンチTRの角部を丸めるための水素アニールを実施する点にある。これにより、本実施の形態によれば、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さを大きくすることなく、水素アニール(「丸めアニール」)を実施して、トレンチTRの角部を丸めることができる。この結果、本実施の形態によれば、特に、トレンチTRの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくしながら、トレンチTRの角部形状をラウンド形状にすることができる。したがって、本実施の形態によれば、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができるとともに、トレンチTRの角部近傍における電界集中を抑制することができる。このことから、本実施の形態によれば、SiCパワートランジスタの信頼性向上と性能向上との両立を図ることができる。
例えば、SiCパワートランジスタの製造工程においては、炭化珪素基板1Sに導電型不純物を導入した後、導入した導電型不純物を活性化させるために高温の活性化アニールが施される。ところが、炭化珪素基板1Sに導入した導電型不純物を活性化させるためには、例えば、1800℃程度の熱処理が必要であり、この熱処理によって、炭化珪素基板1Sを構成する炭化珪素が分解して、珪素が蒸発してしまう可能性がある。すなわち、炭化珪素基板1Sに導入した導電型不純物の活性化には、例えば、シリコン基板に導入した導電型不純物の活性化よりも遥かに高い温度の熱処理が必要となる。このことから、高い温度の熱処理によって、炭化珪素基板1Sを構成する炭化珪素が分解してしまうおそれが生じるのである。つまり、炭化珪素基板1Sを使用したSiCパワートランジスタでは、炭化珪素基板1Sに導入した導電型不純物の活性化に高温の熱処理を加える必要があることに起因して、炭化珪素の分解に伴う珪素の蒸発が懸念されるのである。
そこで、高温の熱処理を施す際に炭化珪素の分解に起因する珪素の蒸発を抑制するために、炭化珪素基板1Sの表面および裏面を覆うように、例えば、図7に示すように、炭素膜からなる耐熱性膜HRFを形成することが行なわれる。この場合、炭化珪素基板1Sを覆う耐熱性膜HRFによって、珪素の蒸発が抑制されることになる。そして、炭化珪素基板1Sに導入した導電型不純物の活性化のための高温の熱処理が終了した後には、耐熱性膜HRFは不要となるため、耐熱性膜HRFは除去されることになる。このとき、耐熱性膜HRFの除去には、例えば、酸素プラズマによるプラズマアッシング技術が使用されることになる。この結果、例えば、図9に示すように、耐熱性膜HRFを除去した炭化珪素基板1Sの表面に酸化物膜OXFが形成される。
そして、本発明者の検討によると、炭化珪素基板1Sの表面に、耐熱性膜HRFの除去に起因する酸化物膜OXFが形成されていると、その後に実施されるトレンチTRの角部を丸めるための水素アニールによって、トレンチTRの内壁の表面粗さが大きくなってしまうことが明らかとなった。この点に関し、本発明者の深い考察によって、特に、耐熱性膜HRFを除去する際に使用される酸素プラズマに起因して炭化珪素基板1Sの表面に形成される酸化物膜OXFの膜厚は、例えば、自然酸化物膜の膜厚よりも遥かに厚くなっており(例えば、平均膜厚は5nm程度)、かつ、この酸化物膜OXFは、不均一な膜厚の膜であることが判明した。そして、本発明者は、このような不均一の膜厚の酸化物膜OXFで、かつ、自然酸化物膜よりも遥かに厚い膜厚の酸化物膜OXFが炭化珪素基板1Sの表面に形成されていることが、トレンチTRの内壁の表面粗さが大きくなってしまう主原因であることを突き止めたのである。すなわち、本発明者の知見によると、不均一の膜厚の酸化物膜OXFで、かつ、自然酸化物膜よりも遥かに厚い膜厚の酸化物膜OXFが炭化珪素基板1Sの表面に形成されていると、水素アニールを実施した際、酸化物膜OXFの一部は蒸発するが、酸化物膜OXFの膜厚の不均一性により、酸化物膜OXFの膜厚の薄い表面領域では炭化珪素基板1Sの表面が露出する。一方、酸化物膜OXFの膜厚の厚い表面領域では、炭化珪素基板1Sの表面は露出しない状態を維持する。この結果、炭化珪素基板1Sの表面が露出した領域からは、珪素が蒸発しやすくなる一方、炭化珪素基板1Sの表面が露出しない領域からは、珪素が蒸発しにくくなる。これにより、炭化珪素基板1Sの表面の露出の有無によって珪素の蒸発度合が異なることになるため、炭化珪素基板1Sの表面粗さが大きくなると考えられるのである。つまり、耐熱性膜HRFの除去に起因する酸化物膜OXFが不均一な膜厚の膜になることに起因して、この不均一な膜厚の酸化物膜OXFが形成された状態で、水素アニールを実施すると、炭化珪素基板1Sの表面粗さが大きくなってしまうのである。
そこで、本発明者は、耐熱性膜HRFの除去に起因する不均一な膜厚の酸化物膜OXFが形成されている状態で、水素アニールを実施すると、炭化珪素基板1Sの表面粗さが大きくなってしまうという知見に基づき、本実施の形態における特徴点を想到している。すなわち、本発明者は、上述した知見に対する認識を獲得したことによって、例えば、図9〜図11に示すように、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去した後に、トレンチTRの角部を丸めるための水素アニールを実施するという技術的思想を想到しているのである。つまり、本実施の形態における技術的思想(特徴点)は、(1)炭化珪素基板1Sに導入された導電型不純物の活性化には高温の熱処理が必要な点、(2)活性化アニールでの珪素の蒸発を抑制するために耐熱性膜HRFを形成する必要がある点、(3)耐熱性膜HRFの除去に起因して不均一な膜厚の酸化物膜OXFが形成されるという知見が前提となる。そして、この知見の元、本実施の形態における技術的思想(特徴点)は、(4)不均一な膜厚の酸化物膜OXFが形成されている状態で水素アニールを実施すると、炭化珪素基板1Sの表面粗さが大きくなってしまうという認識を獲得して初めて想到されるものである。このような本実施の形態における技術的思想(特徴点)によれば、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さを大きくすることなく、水素アニールを実施して、トレンチTRの角部を丸めることができる。この結果、本実施の形態における技術的思想(特徴点)によれば、特に、トレンチTRの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくしながら、トレンチTRの角部形状をラウンド形状にすることができる。このことは、本実施の形態における技術的思想(特徴点)によれば、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができるとともに、トレンチTRの角部近傍における電界集中を抑制することができることを意味する。このことから、本実施の形態における技術的思想(特徴点)によれば、SiCパワートランジスタの信頼性向上と性能向上との両立を図ることができるのである。
特に、本実施の形態では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、フッ酸を使用したウェットエッチング処理を使用している。このことから、本実施の形態によれば、炭化珪素基板1Sにエッチングダメージを与えることなく、不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去することができる。
例えば、耐熱性膜HRFの除去に起因する酸化物膜OXFが形成された状態で、水素アニールを実施すると、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さは、1.0nm〜1.3nm程度である。これに対し、耐熱性膜HRFの除去に起因する酸化物膜OXFを除去した状態で、水素アニールを実施する本実施の形態における技術的思想を適用すると、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さは、0.2nm〜0.3nm程度となる。このことから、耐熱性膜HRFの除去に起因する酸化物膜OXFを除去した状態で、水素アニールを実施するという本実施の形態における技術的思想(特徴点)によれば、酸化物膜OXFが形成された状態で水素アニールを実施する技術に比べて、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さを遥かに小さくできることがわかる。このことからも、トレンチTRの角部における電界集中を抑制する観点からトレンチTRの角部を丸めるための水素アニールを実施する上で、炭化珪素基板1Sの表面の表面粗さを小さくできる本実施の形態における技術的思想(特徴点)には、顕著な有用性が存在することがわかる。
<変形例1>
実施の形態では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、フッ酸を使用したウェットエッチング処理を使用する例について説明した。これに対し、本変形例1では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、ドライエッチングを使用する例について説明する。
実施の形態では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、フッ酸を使用したウェットエッチング処理を使用する例について説明した。これに対し、本変形例1では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、ドライエッチングを使用する例について説明する。
図13は、本変形例1において、耐熱性膜の除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜を除去する工程の流れを説明するフローチャートである。
図13において、まず、炭化珪素基板を覆うように形成された耐熱性膜を除去する(S201)。このとき、炭化珪素基板の表面には、耐熱性膜の除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜が形成される。具体的には、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術によって、耐熱性膜を除去する。このとき、例えば、酸素プラズマを使用する結果、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面および裏面に不均一な膜厚を有する酸化物膜が形成される。この酸化物膜の平均膜厚は、5nm以上である。
続いて、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面および裏面に形成された酸化物膜を除去する。具体的には、例えば、SF6、NF3、CF4のいずれかを含むエッチングガスを使用したドライエッチング技術により、炭化珪素基板の表面から酸化物膜を除去する(S202)。
その後、トレンチを形成した炭化珪素基板に対して、水素アニールを実施する(S203)。具体的に、この水素アニールは、例えば、1400℃以上1600℃以下の温度で実施される。この結果、トレンチの角部(コーナ)において、SiCのマイグレーションが生じることによって、トレンチの角部が丸まることになる。以上のようにして、水素アニールによって「丸めアニール」が実現されることになる。
本変形例1によっても、炭化珪素基板の表面の表面粗さを大きくすることなく、水素アニールを実施して、トレンチの角部を丸めることができる。この結果、本変形例1においても、トレンチの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくしながら、トレンチの角部形状をラウンド形状にすることができる。このことは、本変形例1によっても、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができるとともに、トレンチの角部近傍における電界集中を抑制することができることになる。このことから、本変形例1によれば、SiCパワートランジスタの信頼性向上と性能向上との両立を図ることができるのである。
特に、本変形例1では、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術での耐熱性膜の除去に引き続いた連続処理によって、SF6、NF3、CF4のいずれかを含むエッチングガスを使用したドライエッチング技術での酸化物膜の除去を実施できる。このため、本変形例1によれば、大気開放することなく、連続して耐熱性膜の除去工程と酸化物膜の除去工程とを実施することができることから、製造工程の簡略化を図ることができる。
<変形例2>
本変形例2では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、トレンチの角部を丸める水素アニール(「丸めアニール」)の処理温度よりも低温の水素アニールを使用する例について説明する。
本変形例2では、耐熱性膜HRFの除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜OXFを除去する方法として、例えば、トレンチの角部を丸める水素アニール(「丸めアニール」)の処理温度よりも低温の水素アニールを使用する例について説明する。
図14は、本変形例2において、耐熱性膜の除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜を除去する工程の流れを説明するフローチャートである。
図14において、まず、炭化珪素基板を覆うように形成された耐熱性膜を除去する(S301)。このとき、炭化珪素基板の表面には、耐熱性膜の除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜が形成される。具体的には、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術によって、耐熱性膜を除去する。このとき、例えば、酸素プラズマを使用する結果、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面および裏面に不均一な膜厚を有する酸化物膜が形成される。この酸化物膜の平均膜厚は、5nm以上である。
続いて、トレンチの内壁を含む炭化珪素基板の表面および裏面に形成された酸化物膜を除去する。具体的には、例えば、1100℃以上1300℃以下の温度(低温)の水素アニールを使用することにより、炭化珪素基板の表面から酸化物膜を除去する(S302)。
その後、トレンチを形成した炭化珪素基板に対して、高温の水素アニールを実施する(S303)。具体的に、この高温の水素アニールは、例えば、1400℃以上1600℃以下の温度で実施される。この結果、トレンチの角部(コーナ)において、SiCのマイグレーションが生じることによって、トレンチの角部が丸まることになる。以上のようにして、高温の水素アニールによって「丸めアニール」が実現されることになる。このように本実施の形態では、低温(1100℃以上1300℃以下)での水素アニールによって、耐熱性膜の除去に起因して形成される不均一な膜厚の酸化物膜を除去し、その後、高温(1400℃以上1600℃以下)での水素アニールによって、トレンチの角部を丸める「丸めアニール」が実施される。この結果、本変形例2によれば、低温の水素アニールによる酸化物膜の除去に引き続いた連続処理によって、高温の水素アニールによる「丸めアニール」を実施できる。このため、本変形例2においても、大気開放することなく、連続して酸化物膜の除去工程と、トレンチの角部を丸める工程とを実施することができることから、SiCパワートランジスタの製造工程を簡略化することができる。
なお、本変形例2においても、炭化珪素基板の表面の表面粗さを大きくすることなく、高温の水素アニールを実施して、トレンチの角部を丸めることができる。この結果、本変形例2においても、トレンチの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくしながら、トレンチの角部形状をラウンド形状にすることができる。このことは、本変形例2によっても、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができるとともに、トレンチの角部近傍における電界集中を抑制することができることになる。このことから、本変形例2によれば、SiCパワートランジスタの信頼性向上と性能向上との両立を図ることができる。
<変形例3>
本変形例3では、耐熱性膜を除去する工程として、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を採用するのではなく、非酸化工程を採用する例について説明する。
本変形例3では、耐熱性膜を除去する工程として、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を採用するのではなく、非酸化工程を採用する例について説明する。
図15は、本変形例3において、耐熱性膜の除去工程を実施した後、水素アニールを実施する工程の流れを説明するフローチャートである。
図15において、まず、炭化珪素基板を覆うように形成された耐熱性膜を除去する(S401)。このとき、本変形例3では、耐熱性膜を除去する工程として、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を採用するのではなく、非酸化工程が採用されている。具体的に、本変形例3では、耐熱性膜を除去する工程として、水素プラズマ、または、窒素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を使用している。これにより、本変形例3では、酸素プラズマを使用しないため、耐熱性膜の除去工程を実施しても、炭化珪素基板の表面に酸化物膜が形成されることはない。
その後、トレンチを形成した炭化珪素基板に対して、水素アニールを実施する(S402)。具体的に、この水素アニールは、例えば、1400℃以上1600℃以下の温度で実施される。この結果、トレンチの角部(コーナ)において、SiCのマイグレーションが生じることによって、トレンチの角部が丸まることになる。以上のようにして、水素アニールによって「丸めアニール」が実現されることになる。
このように、本変形例3では、耐熱性膜を除去する工程として、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を採用するのではなく、水素プラズマ、または、窒素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を採用している。このことから、本変形例3では、酸素プラズマを使用しないため、耐熱性膜の除去工程を実施しても、炭化珪素基板の表面に酸化物膜が形成されることはない。つまり、本変形例3における技術的思想は、耐熱性膜の除去に起因して不均一な膜厚の酸化物膜自体が形成されることを防止する思想である。すなわち、本変形例3では、例えば、耐熱性膜を除去する工程として、酸素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を使用すると、酸素プラズマに起因して、炭化珪素基板の表面に不均一な膜厚の酸化物膜が形成されてしまうことを考慮して、耐熱性膜を除去する工程として、水素プラズマ、または、窒素プラズマを使用したプラズマアッシング技術を採用しているのである。以上のことから、本変形例3における技術的思想は、耐熱性膜を除去する工程を実施することにより形成されてしまう不均一な膜厚の酸化物膜を除去するという思想ではなく、そもそも、耐熱性膜を除去する工程を実施しても、酸化物膜自体が形成されないようにする思想である。言い換えれば、本変形例3における技術的思想は、耐熱性膜を除去する工程自体に工夫を施して、炭化珪素基板の表面に酸化物膜が形成されないようにする思想である。このような本変形例3における技術的思想によれば、酸化物膜自体が形成されていないことから、酸化物膜を除去する工程を実施しなくてもよいことになる。このことから、本変形例3によれば、SiCパワートランジスタの製造工程を簡略化することができる。
なお、本変形例3においても、炭化珪素基板の表面の表面粗さを大きくすることなく、高温の水素アニールを実施して、トレンチの角部を丸めることができる。この結果、本変形例3においても、トレンチの側壁に形成されるチャネル領域の表面粗さを小さくしながら、トレンチの角部形状をラウンド形状にすることができる。このことは、本変形例3によっても、表面粗さ(凹凸形状)に起因する電子散乱を抑制することができ、これによって、電子の移動度の低下を抑制することができるとともに、トレンチの角部近傍における電界集中を抑制することができることになる。このことから、本変形例3によれば、SiCパワートランジスタの信頼性向上と性能向上との両立を図ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
1S 炭化珪素基板
ER 電界緩和領域
HRF 耐熱性膜
OXF 酸化物膜
TR トレンチ
ER 電界緩和領域
HRF 耐熱性膜
OXF 酸化物膜
TR トレンチ
Claims (15)
- (a)炭化珪素基板を準備する工程、
(b)前記炭化珪素基板の表面にトレンチを形成する工程、
(c)前記トレンチの底部下に導電型不純物を導入する工程、
(d)前記(c)工程の後、前記トレンチを埋め込み、かつ、前記炭化珪素基板の前記表面を覆い、かつ、炭素を含む耐熱性膜を形成する工程、
(e)前記(d)工程の後、前記導電型不純物を活性化させる熱処理を施す工程、
(f)前記(e)工程の後、前記耐熱性膜を除去する工程、
(g)前記(f)工程によって前記トレンチの内壁を含む前記炭化珪素基板の前記表面に形成された絶縁膜を除去する工程、
(h)前記(g)工程の後、前記トレンチを形成した前記炭化珪素基板に対して、水素アニールを実施する工程、
を備える、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(f)工程では、酸素プラズマを使用する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記水素アニールは、1400℃以上1600℃以下の温度で実施される、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記絶縁膜の膜厚は、5nm以上である、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程は、ウェットエッチング工程である、半導体装置の製造方法。 - 請求項5に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、フッ酸を使用する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程は、ドライエッチング工程である、半導体装置の製造方法。 - 請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程では、SF6、NF3、CF4のいずれかを含むエッチングガスを使用する、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(g)工程は、1100℃以上1300℃以下の温度の水素アニールであり、
前記(h)工程は、1400℃以上1600℃以下の温度の水素アニールである、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(e)工程によって、前記トレンチの底部下に電界緩和領域が形成される、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(h)工程によって、前記トレンチの角部が丸まる、半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(c)工程で導入される前記導電型不純物は、p型不純物である、半導体装置の製造方法。 - 請求項12に記載の半導体装置の製造方法において、
前記p型不純物は、アルミニウムである、半導体装置の製造方法。 - (a)炭化珪素基板を準備する工程、
(b)前記炭化珪素基板の表面にトレンチを形成する工程、
(c)前記トレンチの底部下に導電型不純物を導入する工程、
(d)前記(c)工程の後、前記トレンチを埋め込み、かつ、前記炭化珪素基板の前記表面を覆い、かつ、炭素を含む耐熱性膜を形成する工程、
(e)前記(d)工程の後、前記導電型不純物を活性化させる熱処理を施す工程、
(f)前記(e)工程の後、前記耐熱性膜を除去する工程、
(g)前記(f)工程の後、前記トレンチを形成した前記炭化珪素基板に対して、水素アニールを実施する工程、
を備える、半導体装置の製造方法であって、
前記(f)工程は、非酸化工程である、半導体装置の製造方法。 - 請求項14に記載の半導体装置の製造方法において、
前記(f)工程は、水素プラズマ、または、窒素プラズマを使用する、半導体装置の製造方法。
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