[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法，特别涉及在碳化硅(SiC)衬底上的氧化工序中提供降低SiC衬底和氧化膜界面的界面能级并且可靠性较高的氧化膜的方法。

背景技术

对于碳化硅(SiC)来说，绝缘击穿电场强度(dielectric breakdownfield strength)比硅(Si)大1个数量级左右，因此，用于保持耐压的漂移层与Si的情况相比，能够薄到1/10，能够降低功率器件的损失。

但是，在SiC的硅面与碳面，表现由于结晶的离子性或键合顺序(bond sequence)的不同等的影响而不同的表面或界面的物理性质，在将SiC衬底上氧化了的情况下，在热氧化速度等方面产生差异。因此，在SiC-MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)的栅极氧化膜形成中，需要根据结晶面进行氧化条件的最优化。这是因为，氧化条件对反转沟道迁移率或氧化膜可靠性产生很大的影响。

作为以往的氧化方法，有如下两种方法：仅供给氧并形成氧化膜的干氧化法；在反应炉跟前使氧以及氢燃烧，在反应炉中提供其水蒸汽环境，形成氧化膜的湿氧化法。

对于在SiC衬底上以湿氧化法所形成的栅极氧化膜来说，水蒸汽环境中的氢原子有效地对界面的不饱和键进行氢封端，所以，具有使界面能级降低的效果，MOSFET的反转沟道迁移率提高。此外，在湿氧化法中，氧化力较强，存在促进界面的残留碳的脱离而减少界面能级的倾向。因此，优选采用湿氧化。

但是，当确认利用该湿氧化法得到的氧化膜的可靠性时，由于在栅极氧化膜中含有大量羟基(OH基)的影响，与利用干氧化法所形成的栅极氧化膜相比，绝缘击穿电场强度变差。

由于这些原因，在非专利文献1中进行了如下研究：在SiC-MOSFET的栅极氧化膜形成中，在利用干氧化法进行氧化之后，利用湿氧化法进行再氧化，由此，兼顾高迁移率和高可靠性。

【非专利文献1】東芝レビユ一Vol.63(No.10)，《高チヤネル移動度と高信頼性を両立したSiC-MOSFET》2008

在非专利文献1所记载的方法中，需要如下的栅极氧化膜的形成方法：进行湿氧化所引起的羟基的含有没有被避免而能进一步实现高可靠性。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于提供一种具有可靠性较高的栅极氧化膜的半导体装置的制造方法。

本发明的半导体装置的制造方法具有如下工序：(a)在SiC衬底上导入氢以及氧；(b)在所述SiC衬底上使所述氢以及氧发生燃烧反应，利用所述燃烧反应，在所述SiC衬底表面形成硅氧化膜。

根据本发明的半导体装置的制造方法，具有(a)在SiC衬底上导入氢以及氧的工序和(b)在所述SiC衬底上使所述氢以及氧发生燃烧反应并利用所述燃烧反应在所述SiC衬底表面形成硅氧化膜的工序，由此，能够制造具有可靠性较高的栅极氧化膜的半导体装置。

附图说明

图1是实施方式1的半导体装置的剖面图。

图2是实施方式1的半导体装置的制造方法中所使用的半导体制造装置的概要图。

图3是示出正上方燃烧氧化和湿氧化的半导体装置的可靠性比较的图。

图4是实施方式1的半导体装置的剖面图。

图5是实施方式1的半导体装置的制造方法中所使用的半导体制造装置的概要图。

附图标记说明：

1、8、10SiC衬底

2P型SiC扩散层

3N型SiC扩散层

4、11、12栅极氧化膜

5多晶Si电极

6卤素灯

7辐射温度计

9气体导入口

13正上方燃烧氧化处理室

14干氧化处理室

15HTO炉

16、17预抽室

18搬送室

具体实施方式

<A.实施方式1>

<A-1.制造方法>

在图1中示出作为实施方式1的半导体装置的SiC-MOSFET的剖面结构。图1所示的SiC-MOSFET形成于在SiC衬底上1a上形成有SiC外延层(漂移层)1b的衬底上。以下，包括SiC衬底1a和SiC外延层1b，称作SiC衬底1。在SiC衬底1表面的构图之后，注入Al，由此，分别分离地扩散P型SiC扩散层2，进而，在构图之后，在P型SiC扩散层2上，扩散N型SiC扩散层3。