(57)【要約】      （修正有）【課題】高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程と、炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程と、カーボン膜を保護膜として炭化珪素基板を予備加熱する工程と、カーボン膜を保護膜として炭化珪素基板を活性化熱処理する工程と、を備えることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。【選択図】図２
2010157546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程と、
前記炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程と、
前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を予備加熱する工程と、
前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を活性化熱処理する工程と、を備えることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記カーボン膜が、スパッタによって成膜されたカーボン膜、ＣＶＤによって成膜されたカーボン膜又はＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜であることを特徴する請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記予備加熱と前記活性化熱処理とを同一の加熱炉を用いて連続して行い、
前記予備加熱と前記活性化熱処理とを連続した２ステップ熱処理とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記２ステップ熱処理は、前記予備加熱の熱処理終了後から前記活性化熱処理の熱処理温度まで昇温する昇温工程があることを特徴とする請求項３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記予備加熱は、加熱温度が８００〜１２００℃、加熱時間が１０〜６０分で行い、
前記活性化熱処理は、加熱温度が１６００〜２０００℃、加熱時間が１〜５分で行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記予備加熱及び前記活性化熱処理を、１×１０−２Ｐａ以下の雰囲気で行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記活性化処理する工程の後に、前記カーボン膜を除去する工程をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体は、シリコン半導体よりも絶縁破壊電圧が大きく、エネルギーバンドギャップが広く、また、熱伝導度が高いなど優れた特徴を有するので、発光素子、大電力パワーデバイス、耐高温素子、耐放射線素子、高周波素子等への応用が期待されている。
【０００３】
上記炭化珪素半導体を用いて素子（ＳｉＣ半導体素子）を形成するためには、例えば、炭化珪素基板（ＳｉＣ基板）上に半導体素子の活性領域としてエピタキシャル成長層を形成し、このエピタキシャル成長層の選択された領域で導電型やキャリア濃度を制御することが必要となる。そこで、不純物ドーパント原子を活性領域であるエピタキシャル成長層中に部分的に注入することによって、ｐ型又はｎ型の各種不純物ドープ領域を形成し、トランジスタやダイオードなどの半導体素子を構成することが可能となる。
【０００４】
ところで、炭化珪素基板の活性領域にイオン注入された不純物を活性化させるためには、非常に高温でのアニール処理（例えば１６００℃〜２０００℃）を行う必要がある。この高温でのアニール処理により、炭化珪素基板表面のＳｉ原子が気化して表面が炭素（以下Ｃと記す）リッチになり、表面荒れやバンチングが発生し、デバイスの特性に悪影響を及ぼすことが知られている。したがって、このような表面の炭化珪素基板を用いてトランジスタやダイオードを形成しても、ＳｉＣ本来の優れた物性値から期待されるような電気的特性を得ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、炭化珪素基板の表面荒れを抑制可能な高温アニール処理方法が提案されている（特許文献１〜５）。具体的に、特許文献１に記載の炭化珪素半導体措置の製造方法には、活性領域となるエピタキシャル層上にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜や有機膜を保護膜として堆積して活性化アニールすることでＳｉＣ基板の表面荒れを抑制する高温アニール処理方法が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法には、上述したような保護膜は設けず、高温アニール処理の前に予備熱処理を行うことにより面荒れの発生を防止する高温アニール処理方法が開示されている。
また、特許文献３に記載の炭化珪素半導体素子の製造方法には、基板の表面に新たな保護膜を堆積させず、炭化珪素基板を加熱して炭化珪素基板の表面にカーボン保護層５を形成し、活性化アニールすることで面荒れの発生を防止する高温アニール処理方法が開示されている。
また、特許文献４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法には、活性領域上に形成したレジスト層を炭化させた膜を保護膜として、活性化アニールすることで面荒れの発生を防止する高温アニール処理方法が開示されている。
また、特許文献５に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法には、活性領域上にスパッタによるカーボン膜を形成し保護膜として用いる。そして、このカーボン膜の純度を規定することにより、活性化アニールによる面荒れの発生を防止する高温アニール処理方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−６８４２８号公報
【特許文献２】特開２０００−３６４７０号公報
【特許文献３】ＷＯ２００５−０７６３２７号公報
【特許文献４】特開２００７−２８１００５号公報
【特許文献５】特開２００５−３５３７７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、特許文献１〜５に開示された高温アニール処理方法には、炭化珪素基板の表面荒れを防ぐため、保護膜としてカーボン膜を炭化珪素基板の表面に成膜して高温アニール処理することにより、炭化珪素基板の表面の荒れやバンチングの抑制を行っている。しかしながら、特許文献１〜５に開示された高温アニール処理方法では、炭化珪素基板の表面荒れやバンチングの発生の抑制が充分ではないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明者は、炭化珪素表面に保護膜を設けて高温アニール処理する際のメカニズムについて検討し、炭化珪素表面とその上に成膜された保護膜との密着性・緻密性が十分でない場合に表面荒れの抑制効果が低下することを解明した。また、本願発明者は、炭化珪素基板の表面荒れを抑制する方法について検討し、保護層としてスパッタ法又はＣＶＤ法で成膜したカーボン膜（ＤＬＣ膜も含む）を採用するとともに、炭化珪素基板の高温アニール処理として予備加熱（第１ステップ）と活性化アニール（第２ステップ）を連続して行なう２ステップ加熱処理を採用することにより、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られることを見出して本願発明を完成させた。
【００１０】
すなわち、本発明は以下に関する。
（１）  炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成する炭化珪素半導体装置の製造方法であって、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程と、前記炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程と、前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を予備加熱する工程と、前記カーボン膜を保護膜として前記炭化珪素基板を活性化熱処理する工程と、を備えることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
（２）  前記カーボン膜が、スパッタによって成膜されたカーボン膜、ＣＶＤによって成膜されたカーボン膜又はＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜であることを特徴する前項（１）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（３）  前記予備加熱と前記活性化熱処理とを同一の加熱炉を用いて連続して行い、前記予備加熱と前記活性化熱処理とを連続した２ステップ熱処理とすることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（４）  前記２ステップ熱処理は、前記予備加熱の熱処理終了後から前記活性化熱処理の熱処理温度まで昇温する昇温工程があることを特徴とする前項（３）に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（５）  前記予備加熱は、加熱温度が８００〜１２００℃、加熱時間が１０〜６０分で行い、前記活性化熱処理は、加熱温度が１６００〜２０００℃、加熱時間が１〜５分で行うことを特徴とする前項（１）乃至（４）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（６）  前記予備加熱及び前記活性化熱処理を、１×１０−２Ｐａ以下の雰囲気で行うことを特徴とする前項（１）乃至（５）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
（７）  前記活性化処理する工程の後に、前記カーボン膜を除去する工程をさらに備えることを特徴とする前項（１）乃至（６）のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、カーボン膜を保護層とし、炭化珪素基板を予備加熱する工程と活性化熱処理する工程とを備えている。すなわち、不純物を活性化する際に、第１ステップとして予備加熱を行い、次いで第２ステップとして活性化熱処理を行うという２段階の加熱処理を行う構成となっている。このように、活性化熱処理の前に炭化珪素基板を予備加熱することにより、保護膜として用いるカーボン膜を緻密化して密着性の高い膜とすることができる。予備加熱を経た密着性の高いカーボン膜を保護膜として活性化熱処理を行うことにより、炭化珪素基板表面からのＳｉ原子の気化を防いで炭化珪素基板表面の荒れやバンチングを抑制することができる。したがって、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑な炭化珪素の表面が得られる炭化珪素半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した一実施形態である炭化珪素半導体装置の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１３】
図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する工程（不純物注入工程）と、炭化珪素基板の表面にカーボン膜を成膜する工程（保護膜形成工程）と、カーボン膜を保護膜として炭化珪素基板を予備加熱する工程（予備加熱工程）と、カーボン膜を保護膜として炭化珪素基板を活性化熱処理する工程（活性化熱処理工程）と、カーボン膜を除去する工程（保護膜除去工程）とを備えて概略構成されている。これにより、炭化珪素基板の表面層に不純物領域を形成するものである。
【００１４】
（不純物注入工程）
先ず、不純物注入工程において、炭化珪素基板の表面層に不純物を注入する。具体的には、先ず、図１（ａ）に示すように炭化珪素基板としてｎ＋型炭化珪素基板２上にｎ型エピタキシャル層３を成長させたエピタキシャル基板１を用いる。このエピタキシャル基板１は、例えばＲａ＜１ｎｍ以下の表面粗さの小さい平滑な表面であることが好ましい。
【００１５】
次に、エピタキシャル層３の表面上に不純物注入用のマスク４を形成する。このマスク４は、エピタキシャル層３の表面の一部分を覆い、不純物注入によってｐ型領域（不純物領域）を形成しようとする領域に開口部が設けられている。そして、この開口部から露出するエピタキシャル層３の表面層にｐ型領域を形成するための不純物、例えばアルミニウム（Ａｌ）イオン５を６種類の加速電圧を用いて多段で注入する。具体的には、加速電圧を２４０ｋＶ，１５０ｋＶ，９５ｋＶ，５５ｋＶ，２７ｋＶ，１０ｋＶとした合計６段のイオン注入を行なう（６段注入法）。また、注入されたＡｌ濃度は、例えば、２×１０１９ｃｍ−３または２×１０２０ｃｍ−３とする。このような不純物注入工程により、図１（ａ）に示すように不純物注入層６を形成する。
【００１６】
（保護膜形成工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、保護膜形成工程において、エピタキシャル基板（炭化珪素基板）１の表面にカーボン膜を成膜する。具体的には、先ず、不純物注入に用いたマスク４を除去する。続いて、エピタキシャル層３及び不純物注入層６の上に、カーボン膜７を形成する。
【００１７】
カーボン膜７は、スパッタによって成膜する。カーボン膜７のスパッタによる成膜方法は、例えば、エピタキシャル基板１をスパッタ蒸着装置のチャンバ内に取り付け、真空引きを行なった後にＡｒガスを導入して１００℃に加熱し、炭素板のターゲットにＤＣバイアス，１．２５ｋＷの高周波電力を印加してスパッタ蒸着する。
【００１８】
カーボン膜７の膜厚は、２０〜５００ｎｍであることが好ましく、５０〜２００ｎｍであることがより好ましく、７０〜１５０ｎｍであることが特に好ましい。カーボン膜７の膜厚が２０ｎｍ未満であると、後述する活性化熱処理工程において保護膜としての機能が不十分となるため好ましくない。また、カーボン膜７の膜厚が５００ｎｍを超えると、基板に反りが生じたり割れたりするため好ましくない。さらに、後述する保護膜除去工程においてカーボン膜７の除去が困難となるため好ましくない。一方、カーボン膜７の膜厚が上記範囲であれば、活性化熱処理の際に基板に反りや割れが生じることなく、エピタキシャル基板１の表面からのＳｉ元素の昇華を抑制することができるとともに、保護膜除去工程において除去が容易となるために好ましい。
【００１９】
なお、カーボン膜７は、特にスパッタによって成膜されたカーボン膜に限定されるものではなく、例えば、ＣＶＤによって成膜されたカーボン膜やＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜であっても良いが、スパッタによって成膜されたカーボン膜７が緻密性に優れるために特に、好ましい。このような保護膜形成工程により、図１（ｂ）に示すようにカーボン膜７を形成する。
【００２０】
（予備加熱工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、カーボン膜７を保護膜としてエピタキシャル基板１を予備加熱する。ここで、予備加熱を行うことなく次工程の活性化熱処理を行うと、エピタキシャル基板１の表面とカーボン膜７との密着が不十分であると考えられる。このため、エピタキシャル基板１の表面とカーボン膜７との間に隙間が生じる。そして、この隙間からＳｉ原子が抜け出してしまうため、活性化熱処理後のエピタキシャル基板１の表面が荒れてしまう。このように、成膜したカーボン膜７を未処理のまま活性化処理に用いると、保護膜としての機能を充分に果たすことができない。
【００２１】
そこで、本願発明者は、活性化熱処理の前に予備加熱を行うことで、カーボン膜７の緻密性を高めることができることを見出した。すなわち、成膜したカーボン膜７を予備加熱することでカーボン膜７が緻密になり、エピタキシャル基板１の表面とカーボン膜７との密着性が高くなると推定される。これにより、活性化熱処理の際に基板とカーボン膜との隙間からＳｉ原子が抜け出ることを抑制し、活性化熱処理後のエピタキシャル基板１の表面の荒れを抑制することができると考える。
【００２２】
本実施形態において予備加熱は、減圧方式の加熱炉を用いて１×１０−２Ｐａ以下に減圧した雰囲気で、電子線加熱によって行う。加熱温度は、８００〜１２００℃の範囲が好ましく、９００〜１１００℃の範囲がより好ましく、９５０〜１０５０℃の範囲がもっとも好ましい。加熱温度が８００℃未満であると、カーボン膜７の緻密化が不足してエピタキシャル基板１の表面とカーボン膜７との密着性が不十分となるため好ましくない。また、１１００℃を超えるとエピタキシャル基板１の表面とカーボン膜７との密着性が安定する前にＳｉ原子が抜け出してしまう可能性であるため好ましくない。
【００２３】
また、加熱時間は、１０〜６０分で行うことが好ましく、３０〜６０分で行うことがより好ましく、３０〜４５分で行うことが特に好ましい。加熱時間が１０分未満であると、カーボン膜７の緻密性・密着性が安定化しないため好ましくない。また、加熱時間が６０分を超えると、工程時間が長くなり、生産コストが増加するため好ましくない。このような予備加熱工程により、図１（ｃ）に示すような緻密化されたカーボン膜７’を形成する。
【００２４】
（活性化熱処理工程）
次に、図１（ｃ）に示すように、予備加熱した後にカーボン膜７’を保護膜としてエピタキシャル基板１を活性化熱処理する。活性化熱処理は、減圧方式の加熱炉を用いて１×１０−２Ｐａ以下に減圧した雰囲気で、電子線加熱によって行う。加熱温度は、１６００〜２０００℃の範囲が好ましく、１７００〜１９００℃の範囲がより好ましく、１７００〜１８５０℃の範囲がもっとも好ましい。加熱温度が１６００℃未満であると、注入した不純物の活性化が不十分となり好ましくない。また、２０００℃を超えると保護膜があってもエピタキシャル基板１の表面が炭化して表面が荒れる可能性があるため好ましくない。なお、活性化熱処理工程では、上記予備加熱工程よりも高い加熱温度で熱処理を行うものとする。
【００２５】
また、加熱時間は、１〜５分で行うことが好ましく、１〜３分で行うことがより好ましく、１〜２分で行うことが特に好ましい。加熱時間が１分未満であると、不純物の活性化が不十分となるため好ましくない。また、加熱時間が５分を超えると、保護膜があってもエピタキシャル基板１の表面が炭化して表面が荒れる可能性があるため好ましくない。
【００２６】
本実施形態では、予備加熱（第１ステップ）と活性化熱処理（第２ステップ）とを同一の加熱炉を用いて連続して行うことが好ましい。すなわち、同一の加熱炉を用いて、図２に示すように、予備加熱の熱処理と活性化熱処理とを連続した２ステップ熱処理プロファイルとする２ステップ熱処理（以下、２ステップアニールという）とことが好ましい。２ステップアニールをすることにより、第１ステップにおいてエピタキシャル基板１の表面とスパッタ成膜されたカーボン膜７との密着性・緻密性が安定化したカーボン膜７’とし、このカーボン膜７’を第２ステップにおいて保護膜として用いて不純物注入層６の不純物活性化を行うことができる。この２ステップアニールでは、同一の加熱炉を用いて連続した熱処理としているため、熱処理を清浄な環境で効率的に行うことできる。
【００２７】
また、本実施形態では、図２に示すように、予備加熱の熱処理終了後に炉内の温度を下げることなく、活性化熱処理の熱処理温度まで昇温する昇温工程を設けることが好ましい。このように連続して熱処理を行うことにより、熱処理時間を短縮して、エネルギーコストの増大を抑制することができる。なお、２ステップアニールは、予備加熱の熱処理後に一度炉内の温度を下げてから活性化熱処理前の加熱温度まで昇温しても良い。このような活性化熱処理により、図１（ｃ）に示すように、不純物領域８を形成する。
【００２８】
（保護膜除去工程）
次に、図１（ｄ）に示すように、保護膜として用いたカーボン膜７’を除去する。カーボン膜７’の除去は、酸素雰囲気の熱酸化によりカーボン膜を灰化して除去する。具体的には、熱酸化炉内に基板を設置し、例えば、流量３．５Ｌ／ｍｉｎの酸素を供給して１１２５℃で９０分間加熱する条件を用いることによって、エピタキシャル層３及び不純物注入層６の上のカーボン膜７’を除去することができる。なお、本実施形態では、アルミニウムの活性化率は約８０％であり、十分な活性化が行なわれる。このような保護膜除去工程により、図１（ｄ）に示すような高い活性化率の不純物領域８を有すると共に表面が平滑な炭化珪素半導体基板（ウェハー）１０を製造することができる。そして、このような表面を含む炭化珪素半導体基板１０に、例えばショットキーダイオードを形成することにより、炭化珪素半導体装置を製造することができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、活性化熱処理の前にエピタキシャル基板１を予備加熱することにより、スパッタにより成膜したカーボン膜７を緻密化してエピタキシャル基板１との密着性を高めることができる。そして、予備加熱を経た密着性の高いカーボン膜７’を保護膜として活性化熱処理を行うことにより、エピタキシャル基板１の表面からのＳｉ原子の気化を効果的に抑制して、基板表面の荒れやバンチングを抑制することができる。したがって、高い不純物の活性化率を保ちながら平滑面が得られる炭化珪素半導体基板１０を製造することができる。
【００３０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態においては、予備加熱工程及び活性化熱処理工程を減圧方式の加熱炉を用いて行ったが、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガス雰囲気の加熱炉を用いても良い。また、本実施形態では、電子線加熱方式を用いたがこれに限定されるものではなく、ランプ加熱や高周波方式を用いても良い。
【００３１】
また、本実施形態においては、熱酸化を利用してカーボン膜７’を除去したが、酸素を用いたプラズマ処理やオゾン処理によっても、カーボン膜７’を除去することができる。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の効果を、実施例を用いて具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３３】
（実施例１）
先ず、ｎ型ＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を成長させたエピタキシャル基板にＡｌイオンの注入を行う。Ａｌイオンの注入条件としては、６段注入法（加速電圧２４０ｋＶ，１５０ｋＶ，９５ｋＶ，５５ｋＶ，２７ｋＶ，１０ｋＶの合計６段）を用いた。なお、注入後のＡｌ濃度は、２×１０１９ｃｍ−３であった。Ａｌイオンの注入後、スパッタによってカーボン膜を成膜した。スパッタ条件としては、ＤＣバイアス１．２５ｋＷを用いた。なお、カーボン膜厚は、１００ｎｍであった。
【００３４】
次に、真空アニール炉を用いて１×１０−３〜５×１０−３Ｐａ以下に減圧して、２ステップの加熱処理を行った。図３は、本実施例の予備加熱（第１ステップ）と活性化アニール（第２ステップ）の熱処理プロファイルである。図３に示すように、第１ステップとして、温度９５０℃、保持時間６０分の条件で予備加熱を行い、炭化珪素基板表面とスパッタ成膜されたカーボン膜との密着性・緻密性を安定化させた。次に、第２ステップのとして、温度１８３０℃、保持時間１分の条件で不純物の活性化熱処理を行った。最後に、酸素雰囲気の熱酸化（１１２５℃、９０分）により、カーボン膜を灰化して除去して実施例１の炭化珪素半導体装置を製造した。なお、実施例１の炭化珪素半導体装置のアルミニウムの活性化率は約８０％であった。
【００３５】
（実施例２）
Ａｌイオンの注入条件を６段注入法（加速電圧２４０ｋＶ，１５０ｋＶ，９５ｋＶ，５５ｋＶ，２７ｋＶ，１０ｋＶの合計６段（ただし、ドーズ量は２×１０１９ｃｍ−３の場合と異なる））として、注入後のＡｌ濃度を２×１０２０ｃｍ−３とした他は実施例１と同様に反応を行なうことにより、実施例２の炭化珪素半導体装置を製造した。なお、実施例２の炭化珪素半導体装置のアルミニウムの活性化率は約８０％であった。
【００３６】
（比較例１）
活性化熱処理の前に予備加熱を行わない従来の１ステップの熱処理により活性化熱処理とした他は実施例１と同様に反応を行なうことにより、比較例１の炭化珪素半導体装置を製造した。なお、比較例１の炭化珪素半導体装置のアルミニウムの活性化率は約８０％であった。
【００３７】
（比較例２）
活性化熱処理の前に予備加熱を行わない従来の１ステップの熱処理により活性化熱処理とした他は実施例２と同様に反応を行なうことにより、比較例２の炭化珪素半導体装置を製造した。なお、比較例２の炭化珪素半導体装置のアルミニウムの活性化率は約８０％であった。
【００３８】
（表面状態の比較結果）
本発明の方法で２ステップアニールされた実施例１及び２の炭化珪素半導体装置のＳｉＣ層の表面状態と、活性化熱処理の前に予備加熱を行わずにアニールされた比較例１及び２の炭化珪素半導体装置のＳｉＣ層の表面状態とを比較した。図４及び図５は、不純物活性化処理を行った実施例１及び２、並びに比較例１及び２のサンプルの原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）観察による表面モフォロジーを示す図である。なお、図４及び図５の走査面積は、２μｍ×２μｍである。また、高さのスケールは、図中に記載した。
【００３９】
先ず、注入後のＡｌ濃度が２×１０１９ｃｍ−３の場合を比較すると、図４（ａ）に示す比較例１のＲｍｓが１．４０９ｎｍであるのに対して、図４（ｂ）に示す実施例１のＲｍｓは１．１４９ｎｍであった。次に、注入後のＡｌ濃度が２×１０２０ｃｍ−３の場合を比較すると、図５（ａ）に示す比較例２のＲｍｓが２．９３３ｎｍであるのに対して、図５（ｂ）に示す実施例２のＲｍｓは２．６８６ｎｍであった。
【００４０】
図６に示すように、イオン注入量が異なる場合においても、スパッタによるカーボン膜を保護膜として従来の１ステップの活性化熱処理を行った比較例１及び比較例２と、活性化熱処理の前に予備加熱を行った実施例１及び実施例２とを比較すると、いずれも２ステップの熱処理方式が表面粗さの値（Ｒｍｓ）が小さい結果となることが確認された。
【００４１】
以上、本発明によれば、スパッタによるカーボン膜を保護膜として炭化珪素基板上に成膜し、さらに２ステップの活性化熱処理方式を行うことにより炭化珪素層内の物質（例えばＳｉ，Ｃ，ドーパント）の昇華に起因する炭化珪素表面の荒れやバンチングを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態の炭化珪素半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図２】図２は、本実施形態の予備加熱の熱処理と活性化熱処理とが連続した２ステップ熱処理のプロファイルを示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施例の予備加熱の熱処理と活性化熱処理とが連続した２ステップ熱処理のプロファイルを示す図である。
【図４】図４は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）観察による表面モフォロジーを示す図であり、（ａ）は比較例１、（ｂ）は実施例１の観察結果を示す図である。
【図５】図５は、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）観察による表面モフォロジーを示す図であり、（ａ）は比較例２、（ｂ）は実施例２の観察結果を示す図である。
【図６】図６は、実施例の表面粗さと比較例の表面粗さとの比較結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・エピタキシャル基板（炭化珪素基板）
２・・・ｎ＋型炭化珪素基板
３・・・ｎ型エピタキシャル層
４・・・マスク４
５・・・アルミニウムイオン
６・・・不純物注入層
７，７’ ・・・カーボン膜
８・・・不純物領域
１０・・・炭化珪素半導体基板
【図１】
2010157546.tif 000003
【図２】
2010157546.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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