(57)【要約】【課題】閾値電圧の変動を低減可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】炭化珪素半導体装置１の製造方法は以下の工程を備えている。第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有する炭化珪素基板１０が準備される。炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接するゲート酸化膜１５が形成される。ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が熱処理される。ゲート酸化膜１５を形成する工程およびゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程の少なくともいずれかの工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面と、前記第１の主面と反対側の第２の主面とを有する炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板の前記第１の主面に接するゲート酸化膜を形成する工程と、
前記ゲート酸化膜が形成された前記炭化珪素基板を熱処理する工程とを備え、
前記ゲート酸化膜を形成する工程および前記ゲート酸化膜が形成された前記炭化珪素基板を熱処理する工程の少なくともいずれかの工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で前記炭化珪素基板を熱処理する工程を含む、炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ゲート酸化膜を形成する工程は、前記ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で前記炭化珪素基板を熱処理する工程を含む、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】
前記ゲート酸化膜を形成する工程は、酸素を含む雰囲気中で前記炭化珪素基板を１３００℃以上に加熱する工程を含む、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で前記炭化珪素基板を熱処理する工程において、前記炭化珪素基板が１３００℃以上で加熱される、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対する前記ハロゲンを含む気体の濃度は、０．０００１％以上１０％以下である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記ハロゲンを含む気体は、塩化水素である、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で前記炭化珪素基板を熱処理する工程後、不活性ガス雰囲気中において前記ゲート酸化膜が形成された前記炭化珪素基板を熱処理する工程をさらに備えた、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ゲート酸化膜を形成する工程後、前記不活性ガス雰囲気中において前記ゲート酸化膜が形成された前記炭化珪素基板を熱処理する工程前に、窒素を含む雰囲気中において前記ゲート酸化膜が形成された前記炭化珪素基板を熱処理する工程をさらに備えた、請求項７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】
この発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関し、特定的には、閾値電圧の変動を低減可能な炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。
【０００３】
炭化珪素を材料として用いたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）およびＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの半導体装置は、所定の閾値電圧を境にしてチャネル領域における反転層の形成の有無を制御することにより、２つの電極間を流れる電流の導通および遮断を制御することが可能である。
【０００４】
たとえば、特開２０１２−２５３２９３号公報（特許文献１）には、｛０００１｝面に対するオフ角が５０°以上６５°以下である表面を有する炭化珪素基板と、当該表面上に設けられたゲート酸化膜とを有するＭＯＳＦＥＴの製造方法が記載されている。当該ＭＯＳＦＥＴの製造方法によれば、酸素雰囲気中において炭化珪素基板が１１００℃〜１３００℃の温度で６０分間程度保持されることによりゲート酸化膜が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２５３２９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特開２０１２−２５３２９３号公報に記載の方法で製造されたＭＯＳＦＥＴに対してゲートバイアスストレスが印加された場合に、当該ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧の閾値電圧が大きく変動する場合があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、閾値電圧の変動を低減可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は以下の工程を備えている。第１の主面と、第１の主面と反対側の第２の主面とを有する炭化珪素基板が準備される。炭化珪素基板の第１の主面に接するゲート酸化膜が形成される。ゲート酸化膜が形成された炭化珪素基板が熱処理される。ゲート酸化膜を形成する工程および炭化珪素基板を熱処理する工程の少なくともいずれかの工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板を熱処理する工程を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、閾値電圧の変動を低減可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の構造を概略的に説明するための断面模式図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法を概略的に説明するためのフロー図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第１の工程を概略的に説明するための断面模式図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第２の工程を概略的に説明するための断面模式図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３の工程を概略的に説明するための断面模式図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３の工程におけるアニール温度、時間および雰囲気ガスの種類を概略的に示す図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３の工程において、加熱炉に導入される雰囲気ガスの導入のタイミングの第１の例を概略的に示す図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３の工程において、加熱炉に導入される雰囲気ガスの導入のタイミングの第２の例を概略的に示す図である。
【図９】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第３の工程において、加熱炉に導入される雰囲気ガスの導入のタイミングの第３の例を概略的に示す図である。
【図１０】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第４の工程を概略的に説明するための断面模式図である。
【図１１】本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法の第５の工程を概略的に説明するための断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［本願発明の実施形態の説明］
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また、負の指数については、結晶学上、”−”（バー）を数字の上に付けることになっているが、本明細書中では、数字の前に負の符号を付けている。また角度の記載には、全方位角を３６０度とする系を用いている。
【００１２】
発明者らは、ゲートバイアスストレスによるゲート電圧の閾値電圧の変動を抑制する方策について鋭意検討を行なった結果、以下のような知見を得て本発明を見出した。
【００１３】
たとえばＭＯＳＦＥＴなどの炭化珪素半導体装置の製造工程において、炭化珪素基板の表面には、雰囲気中に存在するナトリウム（Ｎａ）、硫黄（Ｓ）、カリウム（Ｋ）、鉄（Ｆｅ）および銅（Ｃｕ）などの金属不純物が付着する。ナトリウムなどの金属不純物が付着した炭化珪素基板の表面にゲート酸化膜が形成されると、当該金属不純物がゲート酸化膜内に拡散する。ゲート酸化膜内に拡散した金属不純物は、ＭＯＳＦＥＴの動作時に電荷を供給することにより、閾値電圧が低下して電流が流れやすい状態になると考えられる。
【００１４】
さらに研究を進めていくと、金属不純物の中でも、特にナトリウムが閾値電圧の変動に大きな影響を与えていることが分かってきた。より詳細な研究の結果、ゲート酸化膜内におけるナトリウムの総数をある一定数以下とすることにより、ゲートバイアスストレスによる閾値電圧の変動を効果的に低減可能であることが分かってきた。
【００１５】
珪素からなるＭＯＳＦＥＴなどの半導体装置の場合においても、絶縁膜近傍におけるナトリウムを低減することにより閾値電圧の変動を低減することが可能であると考えられる。しかしながら、ナトリウムの炭化珪素に対する拡散係数は、ナトリウムの珪素に対する拡散係数よりも小さい。それゆえ、珪素基板の表面にナトリウムが付着した場合、ナトリウムは基板の内部に拡散して基板の表面にはあまり残存しない。一方、炭化珪素基板の表面にナトリウムが付着した場合、ナトリウムは基板の内部に拡散しづらいので基板の表面に残存しやすい。また基板上にゲート酸化膜を形成する際の酸化温度は、炭化珪素の方が珪素よりも高くなる。そのため、炭化珪素の場合は、珪素の場合よりもナトリウムがゲート酸化膜に対して拡散しやすいと考えられる。結果として、炭化珪素からなる半導体装置は、珪素からなる半導体装置よりも、閾値変動が発生しやすいと考えられる。つまり、ナトリウムによる閾値変動は、炭化珪素半導体装置において特に解決の必要性が高い問題である。
【００１６】
発明者らは、炭化珪素基板上のゲート酸化膜内に拡散したナトリウムを効果的に除去する方法について、さらに詳細な研究を行った。まず、ＮＯ（窒素の酸化物）系ガスおよびＰＯ（リンの酸化物）系ガスにより、ゲート酸化膜中のナトリウムが除去可能かどうか検討した。ＮＯ系ガスおよびＰＯ系ガスによっても、ゲート酸化膜中におけるナトリウムが除去可能であると考えられる。しかしながら、ＮＯ系ガスおよびＰＯ系ガスは分解して炭化珪素基板およびゲート酸化膜の界面のダングリングボンドに吸着してしまう。ダングリングボンドに吸着したＮＯ系ガスおよびＰＯ系ガスの一部は、閾値電圧の変動に対して悪影響を及ぼすおそれがある。一方、ハロゲン系のガスは、ハロゲン自身が単原子で遊離しやすい。そのため、ＮＯ系ガスおよびＰＯ系ガスと比較して、ハロゲン系のガスは炭化珪素基板およびゲート酸化膜の界面に残留しにくい。またゲート酸化膜中のナトリウムを効果的に除去することも可能である。
【００１７】
（１）実施の形態に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法は以下の工程を備えている。第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有する炭化珪素基板１０が準備される。炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接するゲート酸化膜１５が形成される。ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が熱処理される。ゲート酸化膜１５を形成する工程およびゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程の少なくともいずれかの工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程を含む。これにより、ゲート酸化膜１５中のナトリウムを効果的に除去することができる。結果として、炭化珪素半導体装置１の閾値電圧の変動を効果的に低減することができる。
【００１８】
（２）上記（１）に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ゲート酸化膜１５を形成する工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程を含む。これにより、ゲート酸化膜１５中におけるナトリウムをより効果的に除去することができる。
【００１９】
（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ゲート酸化膜１５を形成する工程は、酸素を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を１３００℃以上に加熱する工程を含む。これにより、優れた膜質を有するゲート酸化膜１５を形成することができる。
【００２０】
（４）上記（１）〜（３）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程において、炭化珪素基板１０が１３００℃以上で加熱される。ゲート酸化膜１５の軟化点以上の温度である１３００℃以上で炭化珪素基板１０が加熱されることにより、ゲート酸化膜１５中のナトリウムを効果的にゲート酸化膜１５の外部に拡散させることができる。またハロゲン化ナトリウムの融点以上で熱処理することにより、ハロゲン化ナトリウムが炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに滞留することを抑制することができる。
【００２１】
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度は、０．０００１％以上１０％以下である。ここで、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度とは、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気の総流量に対するハロゲンを含む気体の流量のことである。ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度が０．０００１％未満の場合、ナトリウムの除去を十分に実施することができないおそれがある。ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度が１０％よりも高い場合、ハロゲンを含む気体によってゲート酸化膜１５がエッチングされるおそれがある。ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度を、０．０００１％以上１０％以下とすることにより、ゲート酸化膜１５のエッチングを抑制しながら、効果的にナトリウムをゲート酸化膜１５から除去することができる。
【００２２】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ハロゲンを含む気体は、塩化水素である。これにより、ゲート酸化膜中におけるナトリウムをより効果的に除去することができる。
【００２３】
（７）上記（１）〜（６）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程後、不活性ガス雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程をさらに備えている。これにより、ハロゲンを含む気体を拡散させることで、ハロゲン化物が炭化珪素基板１０およびゲート酸化膜１５の界面１５ｂに残留することを抑制することができる。また炭化珪素基板１０およびゲート酸化膜１５の界面１５ｂの炭素を炭化珪素基板１０中に拡散させることにより、炭素により界面準位が形成されて閾値電圧が変動することを抑制することができる。
【００２４】
（８）上記（７）に係る炭化珪素半導体装置１の製造方法において好ましくは、ゲート酸化膜１５を形成する工程後、不活性ガス雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程前に、窒素を含む雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程をさらに備えている。炭化珪素基板１０およびゲート酸化膜１５の界面１５ｂに対して窒素を導入することにより、界面準位が形成されることを抑制することができる。
【００２５】
［本願発明の実施形態の詳細］
まず、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１の構成について説明する。
【００２６】
図１を参照して、本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１は、炭化珪素基板１０と、ゲート電極２７と、ゲート酸化膜１５と、層間絶縁膜２１と、ソース電極１６と、表面保護電極１９と、ドレイン電極２０と、裏面保護電極２３とを主に有している。炭化珪素基板１０は、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有し、炭化珪素単結晶基板１１と、炭化珪素単結晶基板１１上に設けられた炭化珪素エピタキシャル層５とを主に含む。
【００２７】
炭化珪素単結晶基板１１は、たとえばポリタイプ４Ｈの六方晶炭化珪素単結晶からなる。炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの最大径は１００ｍｍより大きく、好ましくは１５０ｍｍ以上である。炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａは、たとえば｛０００１｝面または｛０００１｝面から８°以下オフした面である。具体的には、第１の主面１０ａは、たとえば（０００１）面または（０００１）面から８°以下程度オフした面であり、第２の主面１０ｂは、（０００−１）面または（０００−１）面から８°以下程度オフした面である。炭化珪素基板１０の厚みは、たとえば７００μｍ以下であり、好ましくは６００μｍ以下である。炭化珪素基板１０の厚みは、好ましくは２５０μｍ以上６００μｍ未満であり、より好ましくは３００μｍ以上６００μｍ未満であり、さらに好ましくは２５０μｍ以上５００μｍ以下であり、さらに好ましくは３５０μｍ以上５００μｍ以下である。
【００２８】
炭化珪素エピタキシャル層５は、ドリフト領域１２と、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とを有している。ドリフト領域１２は、窒素などのドナー不純物を含むｎ型（第１導電型）の領域である。ドリフト領域１２におけるドナー不純物の濃度は、たとえば５．０×１０15ｃｍ-3程度である。ボディ領域１３はｐ型（第２導電型）を有する領域である。ボディ領域１３に含まれるアクセプタ不純物は、たとえばＡｌ（アルミニウム）またはＢ（ホウ素）などである。ボディ領域１３に含まれるアクセプタ不純物の濃度は、たとえば１×１０17ｃｍ-3程度である。
【００２９】
ソース領域１４は、リンなどのドナー不純物を含むｎ型の領域である。ソース領域１４は、ボディ領域１３に取り囲まれるように、ボディ領域１３の内部に形成されている。ソース領域１４のドナー不純物の濃度は、ドリフト領域１２のドナー不純物の濃度よりも高い。ソース領域１４のドナー不純物の濃度はたとえば１×１０20ｃｍ-3である。ソース領域１４は、ボディ領域１３によりドリフト領域１２と隔てられている。
【００３０】
コンタクト領域１８はｐ型領域である。コンタクト領域１８は、ソース領域１４に囲まれて設けられており、ボディ領域１３に接して形成されている。コンタクト領域１８は、たとえばＡｌまたはＢなどの不純物をボディ領域１３に含まれる不純物よりも高い濃度で含んでいる。コンタクト領域１８におけるＡｌまたはＢなどの不純物濃度はたとえば１×１０20ｃｍ-3である。
【００３１】
ゲート酸化膜１５は、一方のソース領域１４の上部表面から他方のソース領域１４の上部表面にまで延在するように炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接して形成されている。ゲート酸化膜１５は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａにおいてソース領域１４、ボディ領域１３およびドリフト領域１２に接している。ゲート酸化膜１５は、たとえば二酸化珪素からなっている。ゲート酸化膜１５の厚みｔは、好ましくは４０ｎｍ以上５０ｎｍ以下程度であり、たとえば４５ｎｍである。
【００３２】
ゲート電極２７は、一方のソース領域１４上から他方のソース領域１４上にまで延在するように、ゲート酸化膜１５に接触して配置されている。ゲート電極２７は、炭化珪素基板１０との間にゲート酸化膜１５を挟むようにゲート酸化膜１５上に設けられている。ゲート電極２７は、ソース領域１４、ボディ領域１３およびドリフト領域１２の上方にゲート酸化膜１５を介して形成されている。ゲート電極２７は、たとえば不純物がドーピングされたポリシリコンまたはＡｌなどの導電体からなっている。
【００３３】
ソース電極１６は、一対のソース領域１４上のそれぞれから、ゲート酸化膜１５から離れる向きにコンタクト領域１８上にまで延在するとともに、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接触して配置されている。ソース電極１６は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａと接する。ソース電極１６は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａにおいてソース領域１４およびコンタクト領域１８と接する。ソース電極１６は、たとえばＴｉＡｌＳｉなどからなる。ソース電極１６は、ソース領域１４とオーミック接合している。
【００３４】
層間絶縁膜２１は、ゲート電極２７を覆うようにゲート電極２７およびゲート酸化膜１５の各々に接して設けられている。層間絶縁膜２１は、ゲート電極２７とソース電極１６とを電気的に絶縁している。表面保護電極１９は、層間絶縁膜２１を覆い、かつソース電極１６に接するように設けられている。表面保護電極１９は、ソース電極１６を介してソース領域１４と電気的に接続されている。
【００３５】
ドレイン電極２０は、炭化珪素基板１０の第２の主面１０ｂに接して設けられている。このドレイン電極２０は、ＮｉＳｉ（ニッケルシリサイド）など、炭化珪素単結晶基板１１とオーミックコンタクト可能な材料からなっている。これにより、ドレイン電極２０は炭化珪素単結晶基板１１と電気的に接続されている。裏面保護電極２３は、ドレイン電極２０の炭化珪素単結晶基板１１とは反対側の主面に接して形成されている。裏面保護電極２３は、たとえばＴｉ層と、Ｐｔ層と、Ａｕ層とからなる積層構造を有している。
【００３６】
ゲート酸化膜１５とゲート電極２７の界面を第１の界面１５ａとし、ゲート酸化膜１５と炭化珪素基板１０との界面のうち、第１の界面１５ａと対向する領域を第２の界面１５ｂとする。第１の界面１５ａの法線方向ｘに沿って第１の界面１５ａからゲート酸化膜１５の厚みｔだけゲート電極２７側に離れた第１仮想面２ａと、第２の界面１５ｂの法線方向ｘに沿って第２の界面１５ｂからゲート酸化膜１５の厚みｔだけ炭化珪素基板１０側に離れた第２仮想面２ｂとに挟まれた領域を界面領域Ｒとする。界面領域Ｒに含まれるナトリウムの総数を第１の界面１５ａの面積で除した値は、好ましくは５×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下であり、より好ましくは、３×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下であり、さらに好ましくは、１×１０10ａｔｏｍｓ／ｃｍ2以下である。界面領域Ｒに含まれるナトリウムの総数を第１の界面１５ａの面積で除した値は、単位面積（１ｃｍ2）あたりのナトリウム原子の数である。なお、ナトリウムの総数は、ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ−ｍｉｃｒｏｐｒｏｂｅ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）により測定可能である。
【００３７】
好ましくは、ゲート電極２７の第２の界面１５ｂとは反対側の第３の主面２７ａから１０ｎｍ以内の領域におけるナトリウム濃度の最大値は、界面領域Ｒにおけるナトリウム濃度の最大値よりも大きい。好ましくは、界面領域Ｒにおけるナトリウム濃度の最大値は、１×１０16ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下である。
【００３８】
次に、炭化珪素半導体装置の閾値電圧（Ｖth）について説明する。まずゲート電圧（つまりゲートソース間電圧）を変化させてドレイン電流（つまりソースドレイン間電流）を測定する。ゲート電圧が閾値電圧より低い場合、ゲート酸化膜１５直下に位置するボディ領域１３とドリフト領域１２との間のｐｎ接合が逆バイアスとなり非導通状態（オフ状態）となり、ソース電極１６（第１の電極）およびドレイン電極２０（第２の電極）間にはドレイン電流は、ほとんど流れない。一方、ゲート電極２７に閾値電圧以上の電圧を印加すると、ボディ領域１３のゲート酸化膜１５と接触する付近であるチャネル領域ＣＨにおいて反転層が形成される。その結果、ソース領域１４とドリフト領域１２とが電気的に接続され、ソース電極１６とドレイン電極２０との間にドレイン電流が流れはじめる。つまり、閾値電圧は、ドレイン電流が流れ始めるゲート電圧のことである。より詳細には、閾値電圧は、ソースドレイン間の電圧が１０Ｖのときに、ドレイン電流が３００μＡとなるゲート電圧のことである。
【００３９】
次に、炭化珪素半導体装置の閾値電圧の変動について説明する。まず、炭化珪素半導体装置に印加されるゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定し、ゲート電圧とドレイン電流の関係をプロットする。ソースドレイン間の電圧が１０Ｖのときに、ドレイン電流が３００μＡとなるゲート電圧を第１の閾値電圧とする。次に、炭化珪素半導体装置のゲート電極２７に対して負電圧を一定時間印加するストレス試験が実施される。その後、炭化珪素半導体装置に印加されるゲート電圧を変化させてドレイン電流を測定し、ゲート電圧とドレイン電流の関係をプロットする。ソースドレイン間の電圧が１０Ｖのときに、ドレイン電流が３００μＡとなるゲート電圧を第２の閾値電圧とする。ストレス試験の後、閾値電圧が変動する場合がある。特に、閾値電圧が負側に変動すると、ノーマリオフ動作すべきスイッチ動作がオンとなってしまう場合がある。
【００４０】
本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１において、１７５℃の温度下において、ゲート電極２７に対して−５Ｖのゲート電圧を１００時間印加する第１のストレス試験を行う場合に、第１のストレス試験を行う前の閾値電圧を第１の閾値電圧とし、第１のストレス試験を行った後の閾値電圧を第２の閾値電圧とした場合、第１の閾値電圧と第２の閾値電圧との差の絶対値（言い換えれば、閾値電圧の変動量）は、０．５Ｖ以下であり、好ましくは０．３Ｖ以下であり、より好ましくは０．１Ｖ以下である。
【００４１】
好ましくは、１７５℃の温度下において、ゲート電極２７に対して−５Ｖのゲート電圧を３００時間印加する第１のストレス試験を行う場合に、第１のストレス試験を行う前の閾値電圧を第１の閾値電圧とし、第１のストレス試験を行った後の閾値電圧を第２の閾値電圧とした場合、第１の閾値電圧と第２の閾値電圧との差の絶対値は、０．５Ｖ以下であり、好ましくは０．３Ｖ以下であり、より好ましくは０．１Ｖ以下である。
【００４２】
好ましくは、１７５℃の温度下において、ゲート電極２７に対して絶対値で５Ｖ以上の負バイアスを３００時間印加する第１のストレス試験を行う場合に、第１のストレス試験を行う前の閾値電圧を第１の閾値電圧とし、第１のストレス試験を行った後の閾値電圧を第２の閾値電圧とした場合、第１の閾値電圧と第２の閾値電圧との差の絶対値は、０．５Ｖ以下であり、好ましくは０．３Ｖ以下であり、より好ましくは０．１Ｖ以下である。
【００４３】
好ましくは、１５０℃の温度下において、ゲート電極２７に対して−１０Ｖのゲート電圧を１００時間印加する第２のストレス試験を行う場合に、第２のストレス試験を行う前の閾値電圧を第３の閾値電圧とし、第２のストレス試験を行った後の閾値電圧を第４の閾値電圧とした場合、第３の閾値電圧と第４の閾値電圧との差の絶対値（言い換えれば、閾値電圧の変動量）は、０．１Ｖ以下である。
【００４４】
好ましくは、１５０℃の温度下において、ゲート電極２７に対して−１０Ｖのゲート電圧を３００時間印加する第２のストレス試験を行う場合に、第２のストレス試験を行う前の閾値電圧を第３の閾値電圧とし、第２のストレス試験を行った後の閾値電圧を第４の閾値電圧とした場合、第３の閾値電圧と第４の閾値電圧との差の絶対値は、０．１Ｖ以下である。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る炭化珪素半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１の製造方法について説明する。
【００４６】
まず、炭化珪素基板準備工程（Ｓ１０：図２）が実施される。たとえば、昇華法により形成されたポリタイプ４Ｈを有する六方晶炭化珪素単結晶からなるインゴットをスライスすることにより、炭化珪素単結晶基板１１が準備される。次に、炭化珪素単結晶基板１１上に炭化珪素エピタキシャル層５が、たとえばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成される。具体的には、炭化珪素単結晶基板１１上に、水素（Ｈ2）を含むキャリアガスと、モノシラン（ＳｉＨ4）、プロパン（Ｃ3Ｈ8）および窒素（Ｎ2）などを含む原料ガスとが供給され、炭化珪素単結晶基板１１がたとえば１５００℃以上１７００℃以下程度に加熱される。これにより、図３に示すように、炭化珪素エピタキシャル層５が炭化珪素単結晶基板１１上に形成される。以上により、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有する炭化珪素基板１０が準備される。炭化珪素基板１０は、第２の主面１０ｂを形成する炭化珪素単結晶基板１１と、炭化珪素単結晶基板１１上に設けられ、第１の主面１０ａを形成する炭化珪素エピタキシャル層５とを含む（図３参照）。
【００４７】
次に、イオン注入工程（Ｓ２０：図２）が実施される。具体的には、図４を参照して、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに対してイオン注入が実施される。たとえばＡｌ（アルミニウム）イオンが、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに対して注入されることにより、炭化珪素エピタキシャル層５内に導電型がｐ型のボディ領域１３が形成される。次に、たとえばＰ（リン）イオンが、上記Ａｌイオンの注入深さよりも浅い深さでボディ領域１３内に注入されることにより、導電型がｎ型のソース領域１４が形成される。そして、たとえばＡｌイオンが、ソース領域１４内にさらに注入されることにより、ソース領域１４に囲まれ、ソース領域１４と同等の深さを有し、かつ導電型がｐ型のコンタクト領域１８が形成される。炭化珪素エピタキシャル層５において、ボディ領域１３、ソース領域１４およびコンタクト領域１８のいずれも形成されない領域は、ドリフト領域１２となる。以上により、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ側に、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とが形成される。
【００４８】
次に、活性化アニール工程（Ｓ３０：図２）が実施される。具体的には、炭化珪素基板１０が、たとえば１６００℃以上２０００℃以下の温度で３０分間程度加熱される。これにより、上記イオン注入工程にて形成されたボディ領域１３、ソース領域１４およびコンタクト領域１８における不純物が活性化されて所望のキャリアが生成する。
【００４９】
次に、ゲート酸化膜形成工程（Ｓ４０：図２）と、ＮＯアニール工程（Ｓ５０：図２）と、Ａｒアニール工程（Ｓ６０：図２）とが実施される。ゲート酸化膜形成工程（Ｓ４０：図２）、ＮＯアニール工程（Ｓ５０：図２）およびＡｒアニール工程（Ｓ６０：図２）は、たとえば図６に示すようなアニール温度、時間および雰囲気ガスの条件により実施される。
【００５０】
具体的には、ゲート酸化膜形成工程（Ｓ４０：図２）において、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ側に、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とが形成された炭化珪素基板１０が加熱炉内に配置される。加熱炉に対して窒素ガスが導入された状態を維持しながら、炭化珪素基板１０の温度が室温（時間Ｔ０）から１３００℃（時間Ｔ１）にまで加熱される。時間Ｔ１において加熱炉に対する窒素の供給が停止された後、加熱炉に対して酸素およびハロゲンを含むガスが導入される。つまり、ゲート酸化膜を形成する工程では、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０が熱処理される。ハロゲンを含むガスは、たとえば塩化水素（ＨＣｌ）である。ハロゲンを含むガスは、たとえば、フッ化水素（ＨＦ）、臭化水素（ＨＢｒ）、ヨウ化水素（ＨＩ）またはトランス−１，２−ジクロロエチレンなどであってもよい。
【００５１】
図７、図８および図９を参照して、炭化珪素基板１０が配置された加熱炉に対して酸素およびハロゲンを含むガスが導入されるタイミングについて説明する。なお、図７〜図９中における「ＯＮ」とは加熱炉に対して気体を導入している状態を意味し、「ＯＦＦ」とは加熱炉に対する気体の導入を停止している状態を意味する。
【００５２】
図７に示すようなタイミングで酸素、塩化水素およびアルゴンが加熱炉に導入されることにより、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５が形成されてもよい。図７を参照して、炭化珪素基板１０が１３００℃なった時間Ｔ１の後、酸素ガスが加熱炉に対して導入される。酸素ガスの導入は時間Ｔ２まで継続される。時間Ｔ１の後、酸素ガスが加熱炉に導入されることにより炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５が一部形成される。時間Ｔ１および時間Ｔ２の間の時間Ｔ７において塩化水素が加熱炉に導入される。つまり、時間Ｔ７以降は、加熱炉に対して酸素および塩化水素が導入された状態になる。炭化珪素基板１０を収容する加熱炉に対して酸素および塩化水素が導入されている状態において、塩化水素を含む雰囲気に対する塩化水素の濃度が、０．０００１％（１ｐｐｍ）以上１０％以下となるように塩化水素および酸素の流量が制御されることが好ましい。具体的には、加熱炉に導入される酸素および塩化水素の総流量に対する塩化水素の流量が０．０００１％以上１０％以下であることが好ましい。たとえば、加熱炉に酸素および塩化水素が導入される場合、酸素および塩化水素の総流量に対する塩素の濃度が０．１％であり、酸素の濃度が９９．９％となるように塩化水素および酸素の流量が制御される。塩化水素の導入を開始する時間Ｔ７の後、時間Ｔ２になると酸素および塩化水素の導入が停止され、加熱炉に対してアルゴンが導入される。加熱炉に対してアルゴンが導入されることにより、加熱炉中の酸素および塩化水素がアルゴンに置換される。
【００５３】
好ましくは、ゲート酸化膜形成工程において、酸素を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０が１３００℃以上に加熱される。加熱炉に導入されたハロゲンはゲート酸化膜１５中におけるナトリウムと反応してハロゲン化ナトリウムとなる。ハロゲンがたとえば塩素の場合、ハロゲン化ナトリウムは塩化ナトリウムである。好ましくは、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０が熱処理される際に、炭化珪素基板１０はハロゲン化ナトリウムの融点以上で加熱される。好ましくは、炭化珪素基板１０は、塩化ナトリウムの融点より高い１３００℃以上に加熱される。より好ましくは、酸素およびハロゲンを含む雰囲気中で炭化珪素基板１０が１３００℃以上に加熱されることにより、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５が形成される。
【００５４】
図８に示すようなタイミングで酸素、塩化水素およびアルゴンが加熱炉に導入されることにより、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５が形成されてもよい。図８を参照して、炭化珪素基板１０が１３００℃なった時間Ｔ１の後、まず、酸素ガスが加熱炉に対して導入される。酸素ガスが加熱炉に導入されることにより炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５が形成される。その後、時間Ｔ７において酸素ガスの導入が停止される。これにより、ゲート酸化膜１５の形成がほぼ終了する。またゲート酸化膜１５の形成がほぼ終了した時間Ｔ７において塩化水素およびアルゴンが加熱炉に導入される。つまり、時間Ｔ７以降は、加熱炉に対して塩化水素およびアルゴンが導入された状態になる。炭化珪素基板１０を収容する加熱炉に対して塩化水素およびアルゴンが導入されている状態において、塩化水素を含む雰囲気に対する塩化水素の濃度は、０．０００１％以上１０％以下であることが好ましい。具体的には、加熱炉に導入される塩化水素およびアルゴンの総流量に対する塩化水素の流量が０．０００１％以上１０％以下であることが好ましい。塩化水素の導入を開始する時間Ｔ７の後、時間Ｔ２になると塩化水素の導入が停止され、アルゴンだけが継続して加熱炉に導入される。これにより、加熱炉中の酸素および塩化水素がアルゴンに置換される。
【００５５】
図９に示すようなタイミングで酸素、塩化水素およびアルゴンが加熱炉に導入されることにより、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５が形成されてもよい。図９を参照して、炭化珪素基板１０が１３００℃なった時間Ｔ１の後、まず、酸素ガスが加熱炉に対して導入される。酸素ガスが加熱炉に導入されることにより炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にゲート酸化膜１５の形成が開始される。その後、時間Ｔ７において塩化水素およびアルゴンが加熱炉に導入される。つまり、時間Ｔ７以降は、加熱炉に対して酸素、塩化水素およびアルゴンが導入された状態になる。炭化珪素基板１０を収容する加熱炉に対して酸素、塩化水素およびアルゴンが導入されている状態において、塩化水素を含む雰囲気に対する塩化水素の濃度は、０．０００１％以上１０％以下であることが好ましい。具体的には、加熱炉に導入される酸素、塩化水素およびアルゴンの総流量に対する塩化水素の流量が０．０００１％以上１０％以下であることが好ましい。塩化水素の導入を開始する時間Ｔ７の後、時間Ｔ２になると酸素および塩化水素の導入が停止され、アルゴンだけが加熱炉に継続して導入される。これにより、加熱炉中の酸素および塩化水素がアルゴンに置換される。
【００５６】
以上のようにして、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａを覆うように二酸化珪素からなるゲート酸化膜１５が形成される（図５参照）。具体的には、ゲート酸化膜１５は、一方のコンタクト領域１８から他方のコンタクト領域１８まで延在するように、第１の主面１０ａにおいてドリフト領域１２と、ボディ領域１３と、ソース領域１４と、コンタクト領域１８とに接して形成される。ゲート酸化膜１５の厚みは、たとえば５０ｎｍ程度である。なお、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの時間はたとえば１時間程度である。
【００５７】
次に、ＮＯアニール工程（Ｓ５０：図２）が実施される。具体的には、図６を参照して、時間Ｔ３において加熱炉に対するアルゴンの供給が停止される。時間Ｔ３の後、窒素を含む気体が加熱炉に導入される。窒素を含む雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が１３００℃程度の温度で熱処理される。窒素を含む気体とは、たとえば一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化二窒素、二酸化窒素およびアンモニアなどである。好ましくは、ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が、窒素を含む気体中において、１３００℃以上１５００℃以下の温度で、たとえば１時間程度保持される。
【００５８】
次に、Ａｒアニール工程（Ｓ６０：図２）が実施される。具体的には、図６を参照して、時間Ｔ４において加熱炉に対するＮＯの供給が停止される。時間Ｔ４の後、アルゴンなどの不活性ガスが加熱炉に導入される。アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中において、ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が１３００℃程度の温度で熱処理される。好ましくは、アルゴンガス中において、ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が、たとえば１１００℃以上１５００℃以下の温度で１時間程度保持される。より好ましくは、ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０は、１３００℃以上１５００℃以下の温度に保持される。時間Ｔ５の後、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気中において、ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０の温度を、１３００℃から１０００℃まで低減させる。炭化珪素基板１０の温度が１０００℃程度になった時間Ｔ６の後、加熱炉に対して窒素ガスが導入される。加熱炉の雰囲気ガスがアルゴンガスから窒素ガスに置換された後、炭化珪素基板１０の温度が１０００℃から室温まで低減される。以上のように、ゲート酸化膜１５が形成された後、窒素を含む雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が熱処理される。窒素を含む雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が熱処理された後、不活性ガス雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が熱処理される。つまり、ゲート酸化膜１５が形成された後、不活性ガス雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が熱処理される。
【００５９】
次に、ゲート電極形成工程（Ｓ７０：図２）が実施される。たとえばＬＰＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ゲート酸化膜１５上に接触し、不純物を含むポリシリコンからなるゲート電極２７が形成される。ゲート電極２７は、ゲート酸化膜１５を介してドリフト領域１２、ソース領域１４およびボディ領域１３に対向して形成される。
【００６０】
次に、層間絶縁膜形成工程（Ｓ８０：図２）が実施される。たとえば二酸化珪素からなる層間絶縁膜２１が、ゲート酸化膜１５およびゲート電極２７を覆うように形成される。具体的には、たとえば６５０℃以上７５０℃以下程度の温度下において６時間程度、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）ガスが炭化珪素基板１０上に供給される。次に、たとえば９００℃以上１１００℃以下程度の温度下において２０分程度ＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ  Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｇｌａｓｓ)処理が実施される。これにより、ゲート電極２７を覆うように層間絶縁膜２１が形成される。
【００６１】
次に、ソース電極形成工程（Ｓ９０：図２）が実施される。図１０を参照して、ソース電極１６を形成すべき領域において層間絶縁膜２１およびゲート酸化膜１５が除去され、ソース領域１４およびコンタクト領域１８が層間絶縁膜２１およびゲート酸化膜１５から露出した領域が形成される。次に、たとえばスパッタリングにより、上記領域において、たとえばＮｉＳｉ、ＴｉＳｉ、ＴｉＡｌまたはＴｉＡｌＳｉ（チタンアルミニウムシリコン）を含むソース電極１６が形成される。ソース電極１６は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接して形成される。
【００６２】
次に、合金化アニール工程（Ｓ１００：図２）が実施される。具体的には、ソース電極１６がソース領域１４およびコンタクト領域１８の各々に接して設けられた炭化珪素基板１０が、たとえば９００℃以上１１００℃以下で５分程度加熱される。これにより、ソース電極１６の少なくとも一部がシリサイド化し、ソース領域１４とオーミック接合するソース電極１６が形成される。
【００６３】
次に、ソース電極１６に接し、かつ層間絶縁膜２１を覆うように表面保護電極１９が形成される。表面保護電極１９は、好ましくはＡｌを含む材料からなり、たとえばＡｌＳｉＣｕである。表面保護電極１９形成後、ランプアニール工程が実施されてもよい。ランプアニール工程では、たとえば７００℃以上８００℃以下の温度下で、たとえば３０秒間程度、表面保護電極１９が設けられた炭化珪素基板１０が加熱される。次に、パッシベーション膜形成工程が実施されてもよい。パッシベーション膜（図示せず）は、たとえば表面保護電極１９上に設けられる。パッシベーション膜形成工程では、たとえば４００℃以上４５０℃以下程度の温度下で、たとえば７０秒程度、表面保護電極１９が設けられた炭化珪素基板１０が加熱される。次に、シンター処理工程が実施されてもよい。シンター処理工程では、３５０℃以上４５０℃以下程度の温度下で、たとえば１５分間程度、パッシベーション膜が設けられた炭化珪素基板１０が加熱される。
【００６４】
次に、炭化珪素基板１０の第２の主面１０ｂと接して、たとえばＮｉＳｉからなるドレイン電極２０が形成される。ドレイン電極２０は、たとえばＴｉＡｌＳｉなどであっても構わない。ドレイン電極２０の形成は、好ましくはスパッタリング法により実施されるが、蒸着により実施されても構わない。当該ドレイン電極２０が形成された後、当該ドレイン電極２０がたとえばレーザーアニールにより加熱される。これにより、当該ドレイン電極２０の少なくとも一部がシリサイド化し、炭化珪素単結晶基板１１とオーミック接合するドレイン電極２０が形成される。次に、ドレイン電極２０に接して裏面保護電極２３が形成される。裏面保護電極２３は、好ましくはＡｌを含む材料からなる。以上のように、図１に示すＭＯＳＦＥＴ１が製造される。
【００６５】
なお、上記実施の形態において、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程は、ゲート酸化膜形成工程において行われる場合について説明したが、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程は、ゲート酸化膜形成工程によってゲート酸化膜１５が炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上に設けられた後において、ゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程において行われてもよい。たとえばゲート酸化膜形成工程の後、ハロゲンを含む気体および不活性ガスを含む雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０が１３００℃以上の温度に保持されてもよい。
【００６６】
また上記実施の形態において、第１導電型はｎ型であり、かつ第２導電型はｐ型であるとして説明したが、第１導電型をｐ型とし、かつ第２導電型をｎ型としてもよい。上記においては、本発明の炭化珪素半導体装置の一例として、プレーナ型のＭＯＳＦＥＴについて説明したが、炭化珪素半導体装置は、たとえばトレンチ型のＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴなどであっても構わない。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る炭化珪素半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１の作用効果について説明する。
【００６８】
実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ゲート酸化膜１５を形成する工程およびゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程の少なくともいずれかの工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程を含む。これにより、ゲート酸化膜１５中のナトリウムを効果的に除去することができる。結果として、ＭＯＳＦＥＴ１の閾値電圧の変動を効果的に低減することができる。
【００６９】
また実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ゲート酸化膜１５を形成する工程は、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程を含む。これにより、ゲート酸化膜１５中におけるナトリウムをより効果的に除去することができる。
【００７０】
さらに実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ゲート酸化膜１５を形成する工程は、酸素を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を１３００℃以上に加熱する工程を含む。これにより、優れた膜質を有するゲート酸化膜１５を形成することができる。
【００７１】
さらに実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程において、炭化珪素基板１０が１３００℃以上で加熱される。ゲート酸化膜１５の軟化点以上の温度である１３００℃以上で炭化珪素基板１０が加熱されることにより、ゲート酸化膜１５中のナトリウムを効果的にゲート酸化膜１５の外部に拡散させることができる。またハロゲン化ナトリウムの融点以上で熱処理することにより、ハロゲン化ナトリウムが炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに滞留することを抑制することができる。
【００７２】
さらに実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度は、０．０００１％以上１０％以下である。ここで、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度とは、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気の総流量に対するハロゲンを含む気体の流量のことである。ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度が０．０００１％未満の場合、ナトリウムの除去を十分に実施することができないおそれがある。ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度が１０％よりも高い場合、ハロゲンを含む気体によってゲート酸化膜１５がエッチングされるおそれがある。ハロゲンを含む気体を含む雰囲気に対するハロゲンを含む気体の濃度を、０．０００１％以上１０％以下とすることにより、ゲート酸化膜１５のエッチングを抑制しながら、効果的にナトリウムをゲート酸化膜１５から除去することができる。
【００７３】
さらに実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ハロゲンを含む気体は、塩化水素である。これにより、ゲート酸化膜中におけるナトリウムをより効果的に除去することができる。
【００７４】
さらに実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ハロゲンを含む気体を含む雰囲気中で炭化珪素基板１０を熱処理する工程後、不活性ガス雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程をさらに備えている。これにより、ハロゲンを含む気体を拡散させることで、ハロゲン化物が炭化珪素基板１０およびゲート酸化膜１５の界面１５ｂに残留することを抑制することができる。また炭化珪素基板１０およびゲート酸化膜１５の界面１５ｂの炭素を炭化珪素基板１０中に拡散させることにより、炭素により界面準位が形成されて閾値電圧が変動することを抑制することができる。
【００７５】
さらに実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１の製造方法によれば、ゲート酸化膜１５を形成する工程後、不活性ガス雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程前に、窒素を含む雰囲気中においてゲート酸化膜１５が形成された炭化珪素基板１０を熱処理する工程をさらに備えている。炭化珪素基板１０およびゲート酸化膜１５の界面１５ｂに対して窒素を導入することにより、界面準位が形成されることを抑制することができる。
【００７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１  炭化珪素半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ）
２ａ  第１仮想面
２ｂ  第２仮想面
５  炭化珪素エピタキシャル層
１０  炭化珪素基板
１０ａ  第１の主面
１０ｂ  第２の主面
１１  炭化珪素単結晶基板
１２  ドリフト領域
１３  ボディ領域
１４  ソース領域
１５  ゲート酸化膜
１５ａ  第１の界面
１５ｂ  界面（第２の界面）
１６  ソース電極
１８  コンタクト領域
１９  表面保護電極
２０  ドレイン電極
２１  層間絶縁膜
２３  裏面保護電極
２７  ゲート電極
ＣＨ  チャネル領域
Ｒ  界面領域
ｔ  厚み
ｘ  法線方向
【図１】
2015095480.tif 000003
【図２】
2015095480.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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【図７】
2015095480.tif 000009
【図８】
2015095480.tif 000010
【図９】
2015095480.tif 000011
【図１０】
2015095480.tif 000012
【図１１】
2015095480.tif 000013