(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化けい素半導体基板にイオン注入後、イオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜を形成し、１３００℃以上の高温熱処理を行うことを特徴とする炭化けい素半導体素子の製造方法。
【請求項２】
炭化けい素半導体基板にイオン注入後、イオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜を形成し、１３００℃〜１４００℃の高温熱処理を行うことを特徴とする炭化けい素半導体素子の製造方法。
【請求項３】
炭化けい素半導体基板にイオン注入後、イオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜を形成し、前記イオン注入時に生じた結晶欠陥を回復するように１３００℃以上の高温熱処理を行うことを特徴とする炭化けい素半導体素子の製造方法。
【請求項４】
酸素遮蔽性の膜が窒化けい素膜であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の炭化けい素半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、炭化けい素（以下ＳｉＣと記す）からなる半導体素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体材料として広く用いられているシリコン（Ｓｉ）に対して、その性能限界が考慮され、過酷な環境下でも使用に耐える半導体材料が模索されている。そして、例えば、３ｅＶ（エレクトロンボルト）のバンドギャップを持つＳｉＣのようなワイドギャップ半導体が次世代の半導体材料として有望視されている。ＳｉＣはＳｉと比較して、熱伝導度が３倍、最大電界強度が１０倍、電子のドリフト速度が２倍と優れた特性をもっている。既に、このＳｉＣの特性を生かし、１．１ｋＶの高耐圧ショットキーダイオードが試作されたことが報告されている〔ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会第２回講演予稿集、１９頁、１９９３年１１月〕。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のショットキーダイオードは、ＳｉＣ基板上にｎ型ＳｉＣをエピタキシャル成長させた後、ショットキー電極として金（Ａｕ）、オーミック電極としてニッケル（Ｎｉ）を形成して、作成された半導体素子である。この製造工程には、イオン注入による拡散層の形成工程が含まれていなかった。しかし種々の半導体素子をＳｉＣを適用する場合に、イオン注入およびその後の熱処理による拡散層の形成が必要となる。ＳｉＣへのイオン注入に関しては、学会等で多数の研究がなされている〔例えば、ＳｉＣ及び関連ワイドギャップ半導体研究会第２回講演予稿集、２７頁、１９９３年１１月〕。そして、ＳｉＣへのイオン注入によって生じる結晶欠陥は、Ｓｉと同程度の１１００〜１２００℃の熱処理では回復しきらず、Ｓｉより高い１３００〜１４００℃の熱処理が必要となることが知られている。一方、イオン注入層は、未注入層と比較して、非常に酸化速度が早いからである〔シャパニーズジャーナルオブアプライドフィジックス、３３巻、Ｌ１１２１頁、１９９４年〕。一般に結晶欠陥の多い層の酸化速度は速いことが知られており、イオン注入によって生じた結晶欠陥の多いためと考えられる。
【０００４】
通常、イオン注入後の高温熱処理は、不活性ガス雰囲気下で行われるが、このとき、不活性ガス雰囲気中に含まれる微量の酸素により、イオン注入領域の表面層が酸化される心配がある。特に、イオン注入領域が非常に浅い場合は、注入領域が全部酸化されて、不純物拡散領域が形成できないことになる。
以上の問題に鑑み、  本発明の目的は、イオン注入後の熱処理時に、不活性ガス雰囲気中の酸素の影響を受けずに熱処理が行え、そして、充分に結晶欠陥を回復させることができるＳｉＣ半導体素子の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明のＳｉＣ半導体素子の製造方法は、炭化けい素半導体基板にイオン注入後、イオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜を形成し、１３００℃以上の高温熱処理を行うこととする。
また、炭化けい素半導体基板にイオン注入後、イオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜を形成し、１３００℃〜１４００℃の高温熱処理を行うこととする。
また、炭化けい素半導体基板にイオン注入後、イオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜を形成し、前記イオン注入時に生じた結晶欠陥を回復するように１３００℃以上の高温熱処理を行うこととする。
さらに、酸素遮蔽性の膜として窒化けい素膜を成膜することとする。
【０００６】
【作用】
上記の手段を講じ、イオン注入後、そのイオン注入した表面上に酸素遮蔽性の膜、例えば窒化膜を成膜することによつて、結晶欠陥の回復に充分な高温熱処理を可能にし、また熱処理雰囲気中の微量酸素による酸化を防止する。
窒化けい素膜の形成方法としては、高周波スパッタリング法、減圧ＣＶＤ法、またはプラズマＣＶＤ法のいずれの方法でも、緻密な成膜が可能である。
【０００７】
【実施例】
以下、図を引用して本発明の実施例について述べる。
図１（ａ）ないし（ｅ）は、本発明の製造方法にかかるＳｉＣ半導体素子の工程順に示した断面図であり、例としてｎｐｎトランジスタを取り上げる。６Ｈ−ＳｉＣのｎ型サブストレート１上に、ｎ型エピタキシャル層２、ｐ型エピタキシャル層３をエピタキシャル成長したＳｉＣエピタキシャルウェハ４を使用する〔図１（ａ）〕。ｎ型エピタキシャル層２は、ノンドープで厚さ５μｍ、ｐ型エピタキシャル層３は、不純物濃度が９．０×１０16ｃｍ-3で厚さ１．２μｍのものを用いた。このＳｉＣエピタキシャルウェハ４に、フォトレジスト５を塗布し、露光・現像を行い、イオン注入用の窓を開け、窒素イオン６を注入する〔同図（ｂ）〕。ここでは、イオン種として窒素（Ｎ+ ）を用いた。注入条件は、加速電圧が３５ｋｅＶでドーズ量が１．０×１０15ｃｍ-2、７０ｋｅＶで１．０×１０15ｃｍ-2、１５０ｋｅＶで４．０×１０15ｃｍ-2、１８０ｋｅＶで２．０×１０15ｃｍ-2という多重エネルギイオン注入を行った。窒素は、ＳｉＣにイオン注入されると、ｎ型領域を形成するドナー形成型の不純物である。この窒素イオン注入を行った部分をｎソース領域として利用することができる。多重エネルギイオン注入をしたのは、表面から深さ方向に０．３〜０．４μｍの距離で均一に１０19ｃｍ-3以上の窒素濃度を得るためである。イオン注入後、フォトレジスト５は、酸素プラズマにより灰化した後、剥離液を通して除去する。次に高周波スパッタリング法にて窒化けい素膜７を成膜する〔同図（ｃ）〕。高周波スパッタリングには、反応焼結法で作成したターゲットを用いた。ターゲットの組成は、けい素：窒素比が３：４のものである。ターゲットを叩くガスは、アルゴン：窒素＝１：１の混合ガスを用いた。高周波スパッタリング法で成膜した窒化けい素膜７は、膜中に水素（Ｈ）が含まれる割合が少ないので、膜質が緻密である。よって、高温環境においても表面保護膜として働く。続いて、窒素雰囲気下で１３００℃、５時間の熱処理を行う〔同図（ｄ）〕。この時にイオン注入時に生じた結晶欠陥は、ほぼ完全に回復する。また、前記窒素雰囲気中の微量酸素により、窒化けい素膜７の一部が酸化されて、窒化けい素膜７上に３０ｎｍ程度の酸化膜が形成される。また、この熱処理時にイオン注入された窒素がイオン化し（活性化率数％）、ドナーとなってｎエミッタ領域８が形成される。この後、フッ化水素酸（ＨＦ）をＨＦ：水＝１：１の割合で混合した希釈フッ化水素酸溶液を用い、窒化けい素膜７を除去する〔同図（ｅ）〕。この後、ｎエミッタ領域８上にエミッタ電極、ｐ型エピタキシャル層３の表面上にベース電極、ｎ型サブストレート１の裏面にコレクタ電極を設ければ、ｎｐｎトランジスタが完成する。
【０００８】
酸素遮蔽性の膜としては、上記の窒化けい素膜の他に、多結晶シリコン等がある。なお、窒化けい素膜７は、減圧ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法によっても形成できる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＳｉＣ半導体基板表面にイオン注入後、高周波スパッタリング法他の方法で、窒化けい素膜等の酸素遮蔽性の膜を成膜してから高温熱処理を行う。これにより、不活性ガス中の酸素によるＳｉＣ半導体表面の酸化が抑えられ、なおかつ、イオン注入時の結晶欠陥を回復させられる充分な高温熱処理を行うことができて、拡散領域が確実に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）ないし（ｅ）は本発明の製造方法にかかるＳｉＣ半導体素子の工程順に示した断面図
【符号の説明】
１          ｎ型サブストレート
２          ｎ型エピタキシャル層
３          ｐ型エピタキシャル層
４          エピタキシャルウェハ
５          フォトレジスト
６          窒素イオン
７          窒化けい素膜
８          ｎエミッタ領域
【図１】
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