(57)【要約】【課題】ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の信頼性や歩留まりを向上する。【解決手段】アンモニア・過酸化水素水洗浄（ＳＣ１）、塩酸・過酸化水素水洗浄（ＳＣ２）を行い、ＳｉＣ基板を洗浄する（ＲＣＡ洗浄工程Ｓ２）。次に、ＳｉＣ基板に、濃度が８０体積％以上のオゾンガスを１００ｓｃｃｍで供給し、３００Ｐａ、１０００℃で２６分間処理する（犠牲酸化工程Ｓ３）。犠牲酸化工程Ｓ３終了後のＳｉＣ基板をフッ酸で処理し、ＳｉＣ基板表面に形成された酸化膜を除去する（ＨＦ洗浄工程Ｓ４）。【選択図】図４
2014086709.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素単結晶基板を、８０体積％以上のオゾン雰囲気下で酸化処理し、前記炭化珪素単結晶基板表面に酸化膜を形成する犠牲酸化工程を、
有する
ことを特徴とする半導体装置製造方法。
【請求項２】
前記犠牲酸化工程は、
前記炭化珪素単結晶基板をＲＣＡ洗浄処理した後に行う
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。
【請求項３】
前記犠牲酸化工程は、酸素による酸化膜の製膜速度が３ｎｍ／ｈ以下の条件で行う
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。
【請求項４】
前記犠牲酸化工程の処理条件は、処理圧力が１０００Ｐａ以下、処理温度が１２００℃以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置製造方法。
【請求項５】
前記犠牲酸化工程後に、前記炭化珪素単結晶基板に電極層を形成する電極形成工程を行う
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。
【請求項６】
前記酸化膜は、０．４ｎｍ以上である
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。
【請求項７】
前記炭化珪素結晶基板には、エピタキシャル成長層が形成されている
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。
【請求項８】
前記犠牲酸化工程終了後、前記炭化珪素単結晶基板を、１０Ｐａ以下の真空下で、１００℃／ｍｉｎ以上の降温速度で、室温まで冷却する
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の半導体装置製造方法。
【請求項９】
前記犠牲酸化工程において、前記炭化珪素単結晶基板に、２００〜３００ｎｍの紫外光を照射して、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８のいずれか１項に記載の半導体装置製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素単結晶基板を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素（ＳｉＣ）素子は、珪素（Ｓｉ）素子と比較して、高耐圧、低オン抵抗の半導体装置を実現できることが期待されている。近年ＳｉＣ素子の製造技術が著しく進歩し、ＳｉＣ素子のデバイス特性の優位性が確立されつつある。また、炭化珪素単結晶基板（ＳｉＣ基板）の高品質化、大口径化が進み、半導体装置の製造に必要なＳｉＣ基板の入手が比較的容易になっている。これらの技術的進歩を背景に、ＳｉＣ素子の実用を見据えた開発が本格化している。特に、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）は、ＳｉＣ素子で最も開発が先行している素子のひとつであり、信頼性の確保や歩留り（良品の比率）の向上など量産に向けたプロセス開発段階に達している。
【０００３】
ＳｉＣ素子を実用するためには、さらなるＳｉＣ素子の集積度（パワー密度）の向上が求められる。ＳｉＣ素子の集積度を向上させるためには、より大きなサイズの電極を用いた素子設計が必要となる。そして、大きなサイズの電極を用いる場合、ＳｉＣ素子の歩留りを高く保つためのＳｉＣ基板表面処理が重要となる。ＳｉＣ基板において、高温のＳｉＣ素子製造工程によって発生する基板への金属不純物の付着や混入、その他炭素化合物形成による表面の荒れなどが、ＳｉＣ素子の歩留りを低下させる要因のひとつと考えられる。
【０００４】
ＳｉＣ素子製造工程では、薬液によるＳｉＣ基板表面の洗浄工程が行われる。例えば、Ｓｉ素子を製造する技術として培われた洗浄技術であるＲＣＡ洗浄がＳｉＣ素子製造工程でもよく用いられる。ＲＣＡ洗浄とは、アンモニア・過酸化水素水による洗浄（ＳＣ１）と塩酸・過酸化水素水による洗浄（ＳＣ２）を基本とするＳｉ基板のウエット洗浄法である。
【０００５】
Ｓｉ基板では、ＳＣ１処理によりＳｉ基板表面に酸化膜が形成され、この膜中に金属不純物が取り込まれる。そして、ＳＣ２処理で、ＳＣ１処理により形成された酸化膜を除去することで、酸化膜に取り込まれた金属不純物も除去される。これに対して、ＳｉＣ基板では、ＳＣ１処理によってＳｉＣ基板表面に酸化膜を形成することが困難であり、Ｓｉ基板のＳＣ１処理のように酸化膜を形成して、この酸化膜に金属不純物を取り込んで除去することが困難であるとされている。また、ＳｉＣ基板をエッチングする場合、水酸化カリウム溶融液のような特殊な薬液を用いてエッチングするが、このエッチング速度が大きな面方位依存性を持つため、表面の荒れを制御することが困難となる。
【０００６】
そこで、ＳｉＣ基板の洗浄では、ＲＣＡ洗浄と犠牲酸化と呼ばれる酸化膜形成プロセスとを併用して、ＳｉＣ基板表面の洗浄が行われる（例えば、特許文献１）。通常の犠牲酸化は、酸素により基板表面に酸化膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９４２１６号公報
【特許文献２】特開２００８−２８３２０１号公報
【特許文献３】特開２００８−５３５６１号公報
【特許文献４】特開２００１−２４４２２７号公報
【特許文献５】特開２００１−２４４２６０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】小杉亮治、外２名、"Thermal oxidation of (0001)4H-SiC at high temperatures in ozone-admixed oxygen gas ambient"、Applied Physics Letters、American Institute of Physics、２００３年６月３日、第８３巻、第５号、p. 884-886
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、犠牲酸化工程の酸化手法（酸化ガス種）を変えることで、酸素ガスを用いた犠牲酸化手法を用いた場合より犠牲酸化膜除去後のＳｉＣ基板表面の金属不純物密度が低くなることが知られている（例えば、特許文献１）。そして、ＳｉＣ基板表面の金属不純物密度を低下させることで、ＳｉＣ素子の信頼性や歩留りが向上することが確認されている。
【００１０】
特許文献１には、酸素プラズマをＳｉＣ基板表面の酸化剤として用いることで、犠牲酸化膜除去後のＳｉＣ基板表面における金属不純物密度が酸素ガスを用いた犠牲酸化手法と比較して減少する傾向があることが示されている。このことより、より強い酸化種を用いることで、金属不純物を酸化膜中に効果的に取り込むことができ、この酸化膜を除去することでより多くの金属不純物を除去することができるものと考えられる。さらに、特許文献１には、ＳＢＤやＭＯＳＦＥＴなどさまざまな素子の製造工程において、酸化手法の違いによるＳｉＣ基板表面の洗浄効果を検証し、酸化手法の違いによってＳｉＣ素子の信頼性や歩留りを向上させることができることが示されている。
【００１１】
このように、ＳｉＣ基板では、従来のＳｉ基板の処理方法が必ずしも適用できるわけではないので、ＳｉＣ素子の信頼性や歩留りをより向上させるためのＳｉＣ基板の処理方法が求められている。
【００１２】
上記事情に鑑み、本発明は、ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の信頼性や歩留りの向上に貢献する技術の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の一態様は、炭化珪素単結晶基板を、８０体積％以上のオゾン雰囲気下で酸化処理し、前記炭化珪素単結晶基板表面に酸化膜を形成する犠牲酸化工程を、有することを特徴としている。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記犠牲酸化工程を、前記炭化珪素単結晶基板をＲＣＡ洗浄処理した後に行うことを特徴としている。
【００１５】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記犠牲酸化工程は、酸素による酸化膜の製膜速度が３ｎｍ／ｈ以下の条件で行うことを特徴としている。
【００１６】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記犠牲酸化工程の処理条件は、処理圧力が１０００Ｐａ以下、処理温度が１２００℃以下であることを特徴としている。
【００１７】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記犠牲酸化工程後に、前記炭化珪素単結晶基板に電極層を形成する電極形成工程を行うことを特徴としている。
【００１８】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記酸化膜は、０．４ｎｍ以上であることを特徴としている。
【００１９】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記炭化珪素結晶基板には、エピタキシャル成長層が形成されていることを特徴としている。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記犠牲酸化工程終了後、前記炭化珪素単結晶基板を、１０Ｐａ以下の真空下で、１００℃／ｍｉｎ以上の降温速度で、室温まで冷却することを特徴としている。
【００２１】
また、上記目的を達成する本発明の半導体装置製造方法の他の態様は、上記の半導体装置製造方法において、前記犠牲酸化工程において、前記炭化珪素単結晶基板に、２００〜３００ｎｍの紫外光を照射して、酸化膜を形成することを特徴としている。
【発明の効果】
【００２２】
以上の発明によれば、ＳｉＣ基板を用いた半導体装置の信頼性や歩留りの向上に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる酸化膜形成装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法に用いられる酸化膜形成装置の要部の概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る半導体装置の要部断面図であり、（ａ）ＳｉＣ基板表面でのオゾンの反応を説明する説明図、（ｂ）半導体装置の電気的特性を評価する回路を説明する説明図である。
【図４】（ａ）実施例の半導体装置の製造方法を説明するフロー図、（ｂ）比較例の半導体装置の製造方法を説明するフロー図である。
【図５】（ａ）実施例の半導体装置の順方向特性を示す特性図、（ｂ）実施例の半導体装置の逆方向特性を示す特性図、（ｃ）比較例の半導体装置の順方向特性を示す特性図、（ｄ）比較例の半導体装置の逆方向特性を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の実施形態に係る半導体装置製造方法について、図を参照して詳細に説明する。なお、本発明の炭化珪素単結晶基板（ＳｉＣ基板）とは、炭化珪素の単結晶層を有する基板や炭化珪素の単結晶にイオン注入した層を有する炭化珪素基板のことを示す。
【００２５】
まず、図１、２を参照して、ＳｉＣ基板の表面に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２，３に開示される処理装置が知られている。
【００２６】
図１に示すように、酸化膜形成装置１は処理炉２、オゾン発生器３、光源４及び光源５を備える。
【００２７】
処理炉２は横型層流減圧方式の炉である。処理炉２には、配管６を介してオゾン発生器３が接続され、配管７を介してオゾン除去装置８が設けられる。オゾン除去装置８により、処理炉２の反応に供されたガス中の残留オゾンが分解除去される。そして、オゾン除去装置８で処理後のガスは、真空ポンプ９により系外に排出される。また、処理炉２の内部中心付近には、ＳｉＣ基板１０を保持するするサセプタ１１が設けられる。サセプタ１１は、例えば、赤外光を吸収する材料（不透明石英やＳｉＣ単結晶体など）で構成され、処理炉２外に設けられた光源５から赤外光が照射され加熱される。
【００２８】
図２は、処理炉２の詳細を示す図である。図２に示すように、処理炉２として、例えば、石英ガラス管２ａが用いられる。石英ガラス管２ａの端部にそれぞれＯリング１２（または、ガスケット）を介して、配管６及び配管７が設けられる。配管６及び配管７は、真空対応の配管であり、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ材）管の内面を電解研磨により表面処理したものが用いられる。配管６（配管７）と処理炉２（すなわち、石英ガラス管２ａ）との接続部６ａ（接続部７ａ）は、水冷されていることが望ましい。また、Ｏリング１２は、耐熱材料の部材（例えば、デュポン社製カルレッツ）が用いられる。配管６及び配管７には、それぞれ流量可変バルブ１３，１４が設けられ、この流量可変バルブ１３，１４を制御することで、処理炉２に供給されるオゾンの流量や処理炉２の圧力が制御される。なお、処理炉２の外周近傍を流通するように冷却用のガスが供給され処理炉２が空冷される。つまり、処理炉２は、コールドウォールであり、ガス輸送中におけるオゾンの熱分解が抑制される。
【００２９】
オゾン発生器３は、図１に示すように、処理炉２にオゾンを供給する。オゾン発生器３は、気体のオゾンを冷却して液体オゾンとし、この液体オゾンを再び気化することで、ほぼ１００％のオゾンガスを発生する。このようなオゾン発生器３としては、例えば、明電舎製のピュアオゾンジェネレータがあり、オゾン発生器３から発生したオゾンを不活性ガス（アルゴンやヘリウムなど）で希釈することで、任意の濃度のオゾンを処理炉２に供給することができる。
【００３０】
光源４は、波長２１０ｎｍより長い連続的または離散的な波長の輝線を有する紫外光領域の光を発する。光源４からの光は、例えば、ＳｉＣ基板１０の表面に向けガスの流れと垂直に照射される。光源４からの光の照度はＳｉＣ基板１０の全面での照度の揺らぎが小さくなるように調節される。オゾンは、（１）式に示す紫外線解離反応により、励起状態原子状酸素Ｏ（1Ｄ）を生成する。また、オゾンは、（２）式に示す熱分解反応により、基底状態原子状酸素Ｏ（3Ｐ）を生成する。
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表面の洗浄効果がより向上する。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洗浄効果が得られる場合は、必ずしも紫外光を照射する必要がない。
【００３１】
光源５は、赤外光領域の光を出力するランプである。光源５からの光は、処理炉２を透過してサセプタ１１に照射され、サセプタ１１に保持されたＳｉＣ基板１０の温度が所定の温度となるようにサセプタ１１の温度が制御される。よって、光源５から照射される光の波長は、サセプタ１１またはＳｉＣ基板１０が吸収する光であればどのような波長の光を用いてもよい。
【００３２】
［実施例］
本発明の実施例の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。
【００３３】
図３（ａ）は、本発明の実施形態に係る半導体装置製造方法に供されるＳｉＣ基板１０の概略断面図であり、図３（ｂ）は、ＳｉＣ基板１０を用いて構成された半導体装置１５の特性を評価する電気的特性評価回路１６の概略を示す図である。なお、図３（ａ）のＳｉＣ基板１０及び図３（ｂ）の半導体装置１５は、本発明の実施形態に係るＳｉＣ基板及び半導体装置を模式的に示したものであり、図面上の寸法比と実際の寸法比とは必ずしも一致するものではない。
【００３４】
図４は、実施例の半導体装置１５製造方法のフローを示す図である。図４を参照して、実施例の半導体装置１５の製造方法について説明する。
【００３５】
実施例では、１２ｍｍ□サイズ４Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板（ＳｉＣ基板）を用いて簡易型ＰＮダイオードを作成した。具体的には、Ｃｒｅｅ社製のオフ角４°、１．２×１０18ｃｍ-3のｎ型ドープされたｎ+層基板１０ａを用いた。
【００３６】
まず、前工程Ｓ１で、ｎ+層基板１０ａ上に、ｎ-エピ層１０ｂ（エピキャピタル成長層）を形成した。具体的には、ｎ+層基板１０ａ上に、厚み４．７μｍ程度のｎ-エピ層１０ｂを濃度１．２×１０15ｃｍ-3で形成した。そして、ｎ-エピ層１０ｂ上にｐ層１０ｃなどｎ-エピ層１０ｂ内のキャリア分布作成処理を行い、ＳｉＣ基板１０を作成した。
【００３７】
次に、ＲＣＡ洗浄工程Ｓ２を行った。ＲＣＡ洗浄工程Ｓ２は、アンモニア（２８重量％）：過酸化水素水（３０〜３５重量％）：水＝１：１：５（体積比）の洗浄液で、７０〜８０℃、１０分処理するアンモニア・過酸化水素水洗浄工程（ＳＣ１）を行った。その後、塩酸（３６重量％）：過酸化水素水（３０〜３５重量％）：水＝１：１：５（体積比）の洗浄液で、７０〜８０℃、１０分処理する塩酸・過酸化水素水洗浄工程（ＳＣ２）を行い、ＳｉＣ基板１０を洗浄した。
【００３８】
犠牲酸化工程Ｓ３では、図１，２に示した酸化膜形成装置１を用いてＳｉＣ基板１０の酸化処理を行った。サセプタ１１にＳｉＣ基板１０を保持し、濃度が８０体積％以上のオゾンガスを１００ｓｃｃｍ、３００Ｐａで処理炉２に供給し、１０００℃で２６分間ＳｉＣ基板１０のオゾン処理を行った。このとき、光源４による紫外光の照射は行わなかった。犠牲酸化工程Ｓ３で形成された酸化膜は、１０ｎｍ程度であった。なお、犠牲酸化工程Ｓ３では、オゾン酸化後に、ＳｉＣ基板１０のアニール処理（ＰＯＡ）を行わなかった。ＰＯＡを行うことで、界面準位が少ない酸化膜／ＳｉＣ界面を形成することができるが、ＰＯＡ工程を行わないことで、プロセス時間を短縮することができる。
【００３９】
ＳｉＣ基板１０の酸化処理が終了したら、処理炉２へのオゾン供給を停止し、処理炉２内を真空（１０Ｐａ以下）とした。この状態で、ＳｉＣ基板１０の加熱を停止し、ＳｉＣ基板１０を室温まで冷却した。ＳｉＣ基板１０が室温まで冷却された後、不活性ガスをパージして、ＳｉＣ基板１０を処理炉２から取り出してＨＦ洗浄工程Ｓ４に供した。
【００４０】
ＨＦ洗浄工程Ｓ４では、犠牲酸化工程Ｓ３でＳｉＣ基板１０表面に形成された酸化膜をフッ酸（０．５〜１０％程度のフッ化水素水溶液）を用いて除去した。
【００４１】
さらに、金属電極層形成工程Ｓ５では、ＨＦ洗浄工程Ｓ４で酸化膜が除去されたＳｉＣ基板１０の表面１７に金属電極層１８を形成した。金属電極層１８は、ニッケルを１０００℃にて合金化して形成し、この金属電極層１８をアノード電極とした。実施例の半導体装置１５では、直径１ｍｍの円形に形成した金属電極層１８を１６個形成した。
【００４２】
後工程Ｓ６では、金属電極層１８にアルミニウムを融点以上の温度で合金化して、金属電極層１８にアノード電極パッド１９を設けた。また、ＳｉＣ基板１０のアノード電極パッド１９が設けられる面の反対側の面（つまり、ｎ+層基板１０ａ）に、オーミック接合によりアルミニウムを合金化して設け、カソード電極２０とした。
【００４３】
［比較例］
比較例の半導体装置製造方法のフローを図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示すように、比較例の半導体装置の製造方法は、犠牲酸化工程Ｓ７以外の工程は、実施例の半導体装置の製造方法と同じである。よって、犠牲酸化工程Ｓ７についてのみ詳細に説明し、重複を避けるため他の工程には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４４】
比較例の半導体装置製造方法の犠牲酸化工程Ｓ７は、前工程Ｓ１及びＲＣＡ洗浄工程Ｓ２を行った後のＳｉＣ基板を処理炉２のサセプタ１１に保持し、この処理炉２に１００ｓｃｃｍ、１．０１５×１０6Ｐａで１００％酸素ガスを供給して、１２００℃、５０分間、ＳｉＣ基板の表面処理を行った。犠牲酸化工程Ｓ７で形成された酸化膜は、１０ｎｍ程度であった。
【００４５】
犠牲酸化工程Ｓ７終了後、実施例の半導体装置製造方法と同様に、ＨＦ洗浄工程Ｓ４、金属電極層作成工程Ｓ５、後工程Ｓ６により、比較例の半導体装置にアノード電極、及びカソード電極を設けた。電極は、直径１ｍｍの円形に形成したものを１６個形成した。
【００４６】
図５は、図３（ｂ）に示す電気的特性評価回路１６で、実施例及び比較例の半導体装置の各電極で順方向特性及び逆方向特性を測定した測定結果である。
【００４７】
図５（ａ），（ｃ）に示すように、多くの電極で図中矢印で示した場所よりも高電圧側でオーミックなＶＩ関係が成り立った。図５（ａ），（ｂ）に示すように、実施例の半導体装置では、順方向特性、逆方向特性のどちらの特性試験でも、不良特性を示す試料が１つであり、残りの１５個の試料は良好な特性を示した。一方、図５（ｃ），（ｄ）に示すように、比較例の半導体装置では、順方向特性、逆方向特性どちらの特性試験でも、不良特性を示す試料が３つあり、残りの１３個の試料は良好な特性を示した。つまり、実施例の半導体装置の製造方法によれば、比較例の半導体装置の製造方法と比較して、不良電極の数が減少した。
【００４８】
以上のように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、ＳｉＣ基板の洗浄に、高濃度（８０体積％以上）のオゾンを用いて犠牲酸化膜を作成する犠牲酸化工程と、当該犠牲酸化膜を除去するＨＦ洗浄工程とを有するＳｉＣ基板洗浄方法を用いることで、ＳｉＣ基板表面の金属不純物やカーボン系化合物を効果的に除去することができる。さらに、オゾンの強い酸化力による不純物除去だけでなく、ＳｉＣ基板の表面の粗さを抑制することができる。その結果、ＳｉＣ素子の信頼性を向上し、ＳｉＣ素子の歩留りを向上することができる。
【００４９】
また、２００ｎｍ以上の波長の光をＳｉＣ基板に照射することでＳｉＣ基板表面のダメージを低減することができ、３００ｎｍ以下の波長の光をオゾンに照射することで励起状態原子状酸素を生成することができる。よって、ＳｉＣ基板の表面をオゾン処理するときに、ＳｉＣ基板表面にオゾンの分解に必要な紫外光（波長２００〜３００ｎｍの光を含む）を照射することで、基板表面の洗浄効果をより向上させることができる（例えば、引用文献５）。
【００５０】
また、本発明の半導体装置の製造方法は、酸素によるＳｉＣ基板表面の製膜速度が３ｎｍ／ｈ以下となるようなプロセス条件で、犠牲酸化処理を行うことで、酸素による酸化による影響を低減したＳｉＣ基板の洗浄を行うことができる。具体的には、非特許文献１で示されているように、処理圧力が１０００Ｐａ以下、処理温度を１２００℃以下とすることで、酸素によるＳｉＣ基板表面の製膜速度が３ｎｍ／ｈ以下となるようにＳｉＣ基板表面を酸化することができる。その結果、酸素ガスによるＳｉＣ基板表面の酸化反応の進行を抑制し、酸素による不完全な酸化が局所的に行われることでＳｉＣ基板表面の洗浄状態が不均一となることを低減することができる。なお、処理圧力が１０Ｐａ以上、処理温度を８００℃以上とすることで、ＳｉＣ基板表面に酸化膜を形成することができる。よって、犠牲酸化工程の処理条件は、オゾンガスの供給量：５０〜３００ｓｃｃｍ、処理圧力：１０〜１０００Ｐａ、処理温度：８００〜１２００℃とすることで、ＳｉＣ基板の表面の不純物を除去するだけでなく、ＳｉＣ基板の表面の粗さを低減したＳｉＣ基板の洗浄を行うことができる。
【００５１】
また、犠牲酸化工程のＳｉＣ基板の酸化処理に、高濃度（８０体積％以上）のオゾンを用いることで、低温下、短時間で、ＳｉＣ基板の酸化処理を行うことができる。その結果、ＳｉＣ基板の熱歪みやＳｉＣ基板への不純物の混入を減少させることができる。濃度が８０体積％以上、より好ましくは９５体積％以上のオゾンをＳｉＣ基板の犠牲酸化処理に供することで、良好な酸化膜を形成することができる。特に、略１００体積％のオゾンを用いると数分でＳｉＣ基板の酸化処理を行うことができる。この処理時間は、８０体積％のオゾンで同じ膜厚の酸化膜を形成する形成速度の１．２５倍であり、単位時間あたりのＳｉＣ基板の処理量が向上する。半導体装置の製造工程は枚葉処理のため、酸化膜形成速度の向上は、半導体装置の生産速度に大きく影響する。
【００５２】
また、本発明の半導体装置の製造方法に用いられるＳｉＣ基板表面の洗浄方法を、ＳｉＣ基板にアノード用接触電極を形成する前の基板処理工程に用いることで、結合信頼性の高いＳｉＣ／電極層（例えば、Ｎｉ）界面を形成することができる。
【００５３】
また、コールドウォールの処理炉でＳｉＣ基板表面のオゾン処理を行うことで、オゾン処理後のＳｉＣ基板を１００℃／ｍｉｎ以上の降温速度で冷却することができる。犠牲酸化工程終了後、ＳｉＣ基板を、１０Ｐａ以下の真空下で、１００℃／ｍｉｎ以上の降温速度で室温まで冷却すると、基板へのパーティクルの付着を防止し、ウエハへの不純物の混入を防止することができる。
【００５４】
ＳｉＣ基板の表面をオゾン処理することで、ＳｉＣ基板表面の炭素不純物が減少することや、品質の良い酸化膜を形成することができることが開示されている（例えば、特許文献４，５）。これに対して、本発明の半導体装置の製造方法は、犠牲酸化工程の酸化処理に８０％以上のオゾンを用いることを特徴としている。特に、エピ層内にキャリア分布作成処理を行った後のＳｉＣ基板の処理に後のＳｉＣ基板の洗浄工程である犠牲酸化工程の酸化にオゾン用いることで、ＳｉＣ基板と電極層との接合部の信頼性が向上する。この犠牲酸化工程で形成される酸化膜の膜厚を、原子一層分の厚さ（０．４ｎｍ）以上、特に１０ｎｍ程度形成することで、ＳｉＣ基板と電極層との良好な接合部を得ることができる。
【００５５】
なお、本発明の半導体装置の製造方法について、具体例を示して詳細に説明したが、本発明の半導体装置の製造方法は、上述した実施形態に限定されるものでなく、本発明の特徴を損なわない範囲で適宜設計変更が可能であり、そのように変更された形態も本発明の半導体装置の製造方法である。
【００５６】
例えば、実施形態の説明では、炭化珪素の単結晶として、４Ｈ−ＳｉＣからなるＳｉＣ基板を用いたが、炭化珪素の単結晶としては、４Ｈ−ＳｉＣの他にも、２Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ、３Ｃ−ＳｉＣ等、他の結晶形の炭化珪素単結晶をＳｉＣ基板として用いることもできる。また、実施例では、単結晶基板の（０００１）面に対して、エピ層や金属電極層などを形成したが、（０００１）面の他、（０００−１）面や（１１−２０）面に対してエピ層などを形成した基板に本発明の半導体装置製造方法を適用することができる。また、実施例では、オフ角４°のＳｉＣ基板を用いたが、オフ角は４°に限らず、０〜８°程度であれば他の角度でも構わない。
【００５７】
また、本発明の半導体装置の製造方法に用いられるＳｉＣ基板の洗浄方法は、ＳｉＣ基板／電極層の界面を接合するときの前処理として行うことに限定されるものではなく、さまざまなＳｉＣ基板の界面（例えば、ＳｉＣ基板／ＳｉＯ2の界面）に対する前処理として用いることができる。
【００５８】
また、半導体装置としては、ショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）の他にＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴなどの半導体装置においても、ＳｉＣ表面にショットキー接合またはオーミック接合により電極を形成する場合などに本発明の半導体装置の製造方法に係る洗浄方法を適用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１…酸化膜形成装置
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
１０ｃ…ｐ層
１１…サセプタ
１５…半導体装置
１６…電気的特性評価回路
１７…ＳｉＣ基板の表面（ＳｉＣ／Ｎｉ界面）
１８…金属電極層
１９…アノード電極パッド
２０…カソード電極
２１…保護膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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