(57)【要約】【課題】静電チャックを用いて被吸着物を高温に保持した状態で各種の処理を行うとき、被吸着面に形成される欠陥の発生を低減する。【解決手段】本発明の静電チャック６は、誘電体層１４と、誘電体層１４の表面に電荷を誘起する電極１３と、誘電体層１４を４００℃以上に加熱するヒータとを備える静電チャック６であって、被吸着物（半導体ウェハ１）に接触する面が鏡面加工された絶縁部材２０を更に備えている。【選択図】図１
2008251579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と、
前記誘電体層の表面に電荷を誘起する電極と、
前記誘電体層を４００℃以上に加熱するヒータと、
を備える静電チャックであって、
被吸着物に接触する面が鏡面加工された絶縁部材を更に備えている静電チャック。
【請求項２】
前記絶縁部材は、比抵抗が１．０×１０8Ω・ｃｍ以上の半導体材料から形成されている請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記絶縁部材の鏡面加工された面は、５ｎｍ以下の表面粗さＲａを有している請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記絶縁部材は、厚さ５０〜１５０μｍの単結晶板である請求項３に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記絶縁部材は、シリコン、シリコンカーバイト、またはダイヤモンドから形成されている請求項４に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記絶縁部材は、前記誘電体層に対して脱着可能であり、少なくとも前記被吸着物をチャックする期間において前記絶縁部材が前記誘電体層上に配置される請求項１から５のいずれかに記載の静電チャック。
【請求項７】
前記絶縁部材は、前記被吸着物の硬度以下の硬度を有している請求項１から６のいずれかに記載の静電チャック。
【請求項８】
前記絶縁部材は、前記被吸着物と同じ材料から構成されている請求項１から６のいずれかに記載の静電チャック。
【請求項９】
誘電体層と、前記誘電体層の表面に電荷を誘起する電極と、前記誘電体層を４００℃以上に加熱するヒータと、被吸着物に接触する面が鏡面加工された絶縁部材を備える静電チャックの前記絶縁部材を４００℃以上に加熱し、かつ前記絶縁部材の鏡面加工された面上に電荷を誘起する工程と、
主面および前記主面に平行な裏面を有する半導体ウェハの一方の面を前記絶縁部材の鏡面加工された面に接触させるように前記半導体ウェハを前記静電チャックに吸着させる工程と、
前記半導体ウェハのうち前記絶縁部材の鏡面加工された面に接触していない側の面に対して処理を行う工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記処理は、イオン注入、ドライエッチング、薄膜堆積のいずれかである請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記静電チャックから前記絶縁部材を取り外し、被吸着物に接触する面が鏡面加工された他の絶縁部材と交換する工程を含む、請求項９または１０に記載の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、静電力によって半導体ウェハを保持する静電チャック、および当該静電チャックを用いて行う半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の製造プロセスにおいて、ドライエッチング、ＰＶＤ（物理的気相成長法）、ＣＶＤ（化学的気相成長法）などの処理を行う際に半導体ウェハを固定するために静電チャックが広く用いられている。静電チャックは、静電力を用いて半導体ウェハを固定する装置である。静電チャックは、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００３】
炭化珪素（ＳｉＣ）は不純物が熱拡散しにくいため、不純物拡散層を形成するためには、イオン注入を行う必要がある。ＳｉＣは結合力が強く、イオン注入後に行う活性化アニールには１６００℃以上の高温が必要とされるが、このような活性化アニールだけでは十分でなく、イオン注入を実行している間においてもＳｉＣウェハを４００℃以上の高温に保持することが必要とされている（例えば非特許文献１または非特許文献２）。高温でイオン注入を行うことにより、活性アニール後の表面荒れや拡散層のシート抵抗の上昇を抑制し、不純物の活性化率を高めることが可能になるからである。
【０００４】
このような高温イオン注入を行う場合、静電チャックに加熱機構を設け、静電チャックによってウェハを加熱することが行われる。
【０００５】
図７を参照して、一般的な静電チャックの従来例を説明する。
【０００６】
図７に示す静電チャック６は、絶縁膜１２で被覆されたグラファイト板１１と、絶縁膜１２の上に配置された電極１３と、これらを覆う誘電体層１４とを備えている。絶縁膜１２はｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）等の絶縁材料から形成されており、誘電体層１４は、ｐＢＮまたはＡｌＮ（窒化アルミ）から形成されている。電極１３は、端子を通じて電源（不図示）に接続されている。この電源よって電極１３に電圧が印加されると、誘電体層１４の表面に電荷が誘起される。図７に示すように、半導体ウェハ１が表面誘電体１４に近接対峙させられると、半導体ウェハ１の対向面には、誘電体層１４の表面に誘起された電荷とは逆極性の電荷が誘起されるため、両者の間にクーロン力やジャンセンラーベック力が作用し、半導体ウェハ１を静電チャック６に吸着固定（チャック）することが可能になる。
【０００７】
本明細書では、静電チャックの表面のうち、被吸着物と接触する領域を「吸着面」と称することとする。この吸着面は、チャック面やコンタクト面と称される場合がある。一方、静電チャックの「吸着面」と接触する半導体ウェハの表面を「被吸着面」と称することとする。
【０００８】
イオン注入などの処理を高温で行う場合、上記構成を備える静電チャック６にヒータ（不図示）などの加熱機構を設け、半導体ウェハ１を吸着する前から静電チャック６を高温（例えば４００℃）に加熱しておく。このように高温に加熱された静電チャック６で半導体ウェハ１を吸着すれば、熱伝導により半導体ウェハ１を加熱することができるため、高温イオン注入などの処理を実現することができる。
【特許文献１】特開平７−２４５３３６号公報
【非特許文献１】Ｓｅｉｊｉ  Ｉｍａｉ他、マテリアル・サイエンス・フォーラム  第５巻  ３３８−３４２  ８６１頁〜８６５頁  ２０００年発行（Ｓｅｉｊｉ  Ｉｍａｉ  ｅｔ  ａｌ．Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ  Ｖｏｌ．５  ３３８−３４２（２０００）ｐｐ８６１−８６４）
【非特許文献２】ＰＲＯＣＥＳＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ  ＦＯＲ  ＳＩＬＩＣＯＮ  ＣＡＲＢＩＤＥ  ＤＥＶＩＣＥＳ  ５１頁〜６７頁  ＩＮＳＰＥＣ社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、加熱機構付の静電チャックを用いてＳｉＣウェハの裏面に高温イオン注入を行った場合、ＳｉＣウェハの位置によっては最終的に得られるデバイスの特性が劣化し、製造歩留まりが低下するという問題のあることがわかった。
【００１０】
本発明者の詳細な検討によると、デバイス特性劣化の原因は、静電チャックに吸着されたＳｉＣウェハの吸着面に形成された傷などの欠陥に起因することが判明した。また、このような欠陥は、ＳｉＣウェハに限らず、他の半導体ウェハ（例えばＳｉウェハ）でも発生することがわかった。
【００１１】
更に、静電チャックに用いる誘電体層の材料によっては、半導体ウェハに多数のパーティクルが付着し、これによって半導体装置の製造歩留まりが低下するという問題のあることもわかった。
【００１２】
このような問題は、静電チャックを高温に加熱しない場合には生じなかった課題であり、高温イオン注入を利用して製造される炭化珪素半導体装置の量産化にとっては、必ず解決しなければならない重要な問題である。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、静電チャックを用いて被吸着物を高温に保持した状態で各種の処理を行う際に、被吸着面に形成される欠陥の発生を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の静電チャックは、誘電体層と、前記誘電体層の表面に電荷を誘起する電極と、前記誘電体層を４００℃以上に加熱するヒータとを備える静電チャックであって、被吸着物に接触する面が鏡面加工された絶縁部材を更に備えている。
【００１５】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材は、比抵抗が１．０×１０8Ω・ｃｍ以上の半導体材料から形成されている。
【００１６】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材の鏡面加工された面は、５ｎｍ以下の表面粗さＲａを有している。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材は、厚さ５０〜１５０μｍの単結晶板である。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材は、シリコン、シリコンカーバイト、またはダイヤモンドから形成されている。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材は前記誘電体層に対して脱着可能であり、少なくとも前記被吸着物をチャックする期間において前記絶縁部材が前記誘電体層上に配置される。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材は前記被吸着物の硬度以下の硬度を有している。
【００２１】
好ましい実施形態において、前記絶縁部材は前記被吸着物と同じ材料から構成されている。
【００２２】
本発明による半導体装置の製造方法は、誘電体層と、前記誘電体層の表面に電荷を誘起する電極と、前記誘電体層を４００℃以上に加熱するヒータと、被吸着物に接触する面が鏡面加工された絶縁部材を備える静電チャックの前記絶縁部材を４００℃以上に加熱し、かつ前記絶縁部材の鏡面加工された面上に電荷を誘起する工程と、主面および前記主面に平行な裏面を有する半導体ウェハの一方の面を前記絶縁部材の鏡面加工された面に接触させるように前記半導体ウェハを前記静電チャックに吸着させる工程と、前記半導体ウェハのうち前記絶縁部材の鏡面加工された面に接触していない側の面に対して処理を行う工程とを含む。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記処理は、イオン注入、ドライエッチング、薄膜堆積のいずれかである。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記静電チャックから前記絶縁部材を取り外し、被吸着物に接触する面が鏡面加工された他の絶縁部材と交換する工程を含む。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、鏡面加工された絶縁部材を用いることにより、静電チャックの吸着面を鏡面処理された状態とすることができるため、吸着時に被吸着物の熱膨張が生じても、欠陥の発生を抑制することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
前述したように、高温に加熱された静電チャックを用いて半導体ウェハを吸着した場合、デバイス特性が劣化する原因は、静電チャックに吸着された半導体ウェハの被吸着面に傷などの欠陥が形成されることにある。
【００２７】
そこで、本発明の好ましい実施形態を説明する前に、高温の静電チャックと半導体ウェハとが接触することにより半導体ウェハの被吸着面に傷が形成される原因を説明する。
【００２８】
図３は、ＵＬＶＡＣ社製イオン注入機において、加熱機構付の静電チャックによってＳｉＣウェハを吸着したときに生じるウェハ表面温度の時間変化を示すグラフである。グラフの縦軸は、放射温度計によって計測したウェハ表面の温度であり、横軸は時間である。図３のデータは、吸着面温度を４００℃に設定した静電チャックによってＳｉＣウェハを実際にチャックする実験で得たものである。
【００２９】
静電チャックで半導体ウェハを吸着する場合、まず、半導体ウェハは静電チャックのチャック面の上にロードされる。ロード開始から期間Ｔ１（例えば５０〜１５０秒）を経た後、静電チャックの電極に電圧が印加され、半導体ウェハは静電チャックによって吸着される（チャック開始）。図３では、期間Ｔ２においてのみ、半導体ウェハは静電チャックの表面（吸着面）に密着する。図３からわかるように、半導体ウェハがロードされてから実際に吸着されるまでの期間Ｔ１においては、ウェハ表面温度が約３３０℃まで上昇して飽和する。このときの半導体ウェハの加熱は、主として静電チャックの表面（４００℃）からの輻射によって行われる。その後、静電チャックが行われると、半導体ウェハは静電チャックの吸着面に密着するため、期間Ｔ２の開始とともに、ウェハ表面温度は急激に上昇し、４００℃で飽和する(期間Ｔ２)。期間Ｔ２においては、半導体ウェハの加熱は、高温の静電チャックからの直接的な熱伝導によって生じ、期間Ｔ２においてイオン注入、ドライエッチング、薄膜堆積などの処理が実行されることになる。期間Ｔ２の経過後、デチャックを行うと、半導体ウェハが静電チャックの吸着面から離れるため、ウェハ表面温度は当初の約３３０℃まで徐々に低下する(期間Ｔ３)。
【００３０】
ウェハ表面温度が静電チャックからの輻射によって上昇するとき（期間Ｔ１）においても、半導体ウェハは熱膨張するが、静電チャックと半導体ウェハとが密着していないため、半導体ウェハの表面に傷などが形成されることは顕著には起こらない。その後、静電チャックの電極にチャック電圧が印加されると、半導体ウェハは静電力によって静電チャックに強固に押し付けられることになる。半導体ウェハが静電チャックに押し付けられて両者が密着すると、図３に示すようにウェハ温度が急激に上昇するため、半導体ウェハの熱膨張も急激に進行することになる。すなわち、半導体ウェハは、その厚さ方向に働く静電力によって静電チャックに押し付けられながら、面内方向に急激に熱膨張することになる。このとき、半導体ウェハの被吸着面と静電チャックの吸着面とが強い力で擦れあうことになる。
【００３１】
図４は、表面がＡｌＮからなる静電チャックによって炭化珪素（ＳｉＣ）半導体ウェハを吸着した後の、ＳｉＣウェハの吸着面を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である。ウェハ半径方向に長さの揃った傷（欠陥）が観察された。また、傷の端にはＳｉＣからなる異物が付着していることが判明した。
【００３２】
現在広く用いられている静電チャックの吸着面は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）から形成されており、その硬度は炭化珪素の硬度よりも低い。また、静電チャックの吸着面は、半導体ウェハの被吸着面に傷をつけないように可能な限り平滑化されている。このため、静電チャックによって炭化珪素のように硬い半導体からなるウェハに傷が形成されるとは予想されず、実際に傷が観察されたとの報告もない。しかしながら、本発明者の詳細な検討よると、静電チャックのＡｌＮ表面には、たとえ平滑化処理がなされていても、局所的に微細な凸部や異物が存在しており、高温チャック時に上述の熱膨張が急激に生じると、これらの凸部や異物が半導体ウェハの一部に欠陥を形成してしまうことがわかった。
【００３３】
図４の写真において、ウェハ半径方向に欠陥の方向が揃っている理由は、ＳｉＣウェハがウェハ中心部から放射線状に熱膨張するためであると考えられる。
【００３４】
ここで、欠陥とは以下の３種類を指す。
（１）静電チャックの吸着面に存在する突起や異物によって半導体ウェハの被吸着面が削られてできる「傷」。
（２）静電チャックの吸着面に存在する突起や異物によって削られたウェハ材料が半導体ウェハの吸着面に吸着する「パーティクル」。
（３）半導体ウェハによって削られた静電チャックの吸着面材料が半導体ウェハの被吸着面に付着する「パーティクル」。
【００３５】
これらの欠陥は、デバイス構造に直接影響し、性能の劣化、歩留まりの低下を引き起こす。また、静電チャック表面の絶縁体材料として広く用いられているＡｌＮや、熱分解性窒化ホウ素（ｐＢＮ）は、炭化珪素半導体のドーパント（不純物）として用いられる窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ホウ素（Ｂ）を含有している。したがって、これらのパーティクルがウェハに付着したまま、活性化アニールを行うと、本来形成されるべき拡散層の濃度が変化し、あるいは導電型が逆転してしまう可能性がある。特にホウ素（Ｂ）は、例外的に炭化珪素内を拡散できる元素であり、通常、ｎ型基板を用いて作製する炭化珪素パワーデバイスにとっては大きな問題となる。
【００３６】
図５（ａ）〜（ｃ）は、静電チャック６が半導体ウェハ１を吸着したときに半導体ウェハ１の吸着面に傷が入る現象をモデル化して説明するための断面図である。
【００３７】
図５（ａ）は、静電チャック前における半導体ウェハ１および静電チャック６の表面を示している。静電チャック６の表面は研削、研磨によって平坦化しているものの、実際にはその表面にも、局所的に高さが１μｍ以上の突起が存在する。このため、半導体ウェハ１と吸着面との間で点接触領域が発生することになる。図５（ｂ）は、静電チャック後にける半導体ウェハ１と静電チャック６との関係を示す図である。静電チャック６により、半導体ウェハ１は静電チャック６の表面に押し付けられながら、横方向に急激に熱膨張する。このとき、図５（ｃ）に示すように、静電チャック６の表面に存在する突起６ａが半導体ウェハ１の表面をえぐって傷４を形成し、削られたウェハ材料が傷４の端にバリとして残る。このバリがパーティクル５となる。すなわち、傷４およびパーティクル５が対で形成される。
【００３８】
本発明者は、平滑性に優れた材料からなる絶縁部材の表面に対して鏡面加工を施し、その絶縁部材を静電チャックの表面に設ければ、上記欠陥の課題を解決できること見出して本発明を完成した。
【００３９】
４００℃以上の高温に加熱されている静電チャックから静電力を半導体ウェハに及ぼすためには、静電チャック時における電荷の流出を防止する必要があるため、絶縁部材の比抵抗を１．０×１０8Ω・ｃｍ以上にする必要がある。
【００４０】
このような高抵抗を有する材料のうち、表面粗さＲａを５ｎｍ以下に研磨するのに適した材料は、シリコン、シリコンカーバイト、またはダイヤモンドなどである。本明細書において、「表面粗さＲａ」は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４で規格される算術平均粗さＲａによって定義される。これら半導体材料の比抵抗を１．０×１０8Ω・ｃｍ以上に上昇させるには、半導体中の不純物を低減すればよい。
【００４１】
なお、絶縁部材２０は、単結晶から形成されている必要はなく、ポリタイプやアモルファス、あるいは、これらの複合物であってもよいが、研磨によって表面の平滑度を充分に高めるには、単結晶であることが望ましい。静電チャックの吸着面として機能し得る広い面積の単結晶としては、ＳｉやＳｉＣの鏡面研磨済みウェハを好適に使用することができる。ただし、通常のウェハ厚さは２５０〜７５０μｍであり、静電チャックと半導体ウェハとの間に配置するには厚すぎるため、研削、ＣＭＰ（化学的機械研磨）、サンドブラストなどによって厚さを５０〜１５０μｍ程度に薄くすることが望ましい。このような厚さ範囲にあれば、絶縁部材自体が自立的な機械的強度を示すため、ハンドリングしやすく、静電チャックの誘電体層に対して絶縁部材を脱着可能にすることができる。絶縁部材を脱着可能にすれば、絶縁部材の表面荒度が劣化した場合、その絶縁部材のみを新しい絶縁部材に交換することが容易である。
【００４２】
（実施形態１）
以下、本発明による静電チャックの第１の実施形態を説明する。実施形態の静電チャックは、双極型であるが、単極型であってもよい。
【００４３】
図１は、本実施形態における静電チャック６の構造を模式的に示す断面図である。
【００４４】
図１の静電チャック６は、絶縁膜１２で被覆されたグラファイト板１１と、絶縁膜１２の上に配置された電極１３と、これらを覆う誘電体層１４とを備えている。絶縁膜１２はｐＢＮ（熱分解窒化ホウ素）等の絶縁材料から形成されており、誘電体層１４は、ｐＢＮまたはＡｌＮ（窒化アルミ）から形成されている。電極１３は、端子を通じて電源（不図示）に接続されている。
【００４５】
本実施形態の静電チャックに特徴的な点は、図１に示すように、誘電体層１４の上に絶縁部材２０が設けられていることにある。この絶縁部材２０の表面のうち、半導体ウェハ１と密着する側の面は、鏡面研磨処理が施されており、その表面粗さＲａは５ｎｍ以下の状態にある。本実施形態における絶縁部材２０は、厚さ５０μｍのＳｉＣウェハから形成されているが、絶縁部材２０の材料は、他の半導体材料（シリコン単結晶、ダイヤモンド等）から形成されていてもよい。また、これらの半導体が積層された構造を有していてもよい。なお、絶縁材料２０は接着材料等により絶縁膜１２に固定されている。
【００４６】
このような構成を備える静電チャック６を用いて図３に示すシーケンスで直径３インチの半導体ウェハ１をチャックし、半導体ウェハ１を４６０℃の温度に加熱した状態でイオン注入を行ったところ、半導体ウェハ１の吸着面には、図４に示すような傷は観察されなかった。また、半導体ウェハ１の吸着面に付着するパーティクルの量も、ウェハ全体で１００個以下であることがわかった。
【００４７】
（実施形態２）
以下、本発明による静電チャックの第２の実施形態を説明する。本実施形態の静電チャックは、双極型であるが、単極型であってもよい。
【００４８】
図２は、本実施形態における静電チャック６の構造を模式的に示す断面図である。
【００４９】
図２の静電チャック６が図１の静電チャック６と異なる点は、絶縁部材３０が誘電体層１４から脱着可能に配置されていることにある。本実施形態の絶縁部材３０は、鏡面研磨処理が施されており、その表面粗さＲａは５ｎｍ以下の状態にある。本実施形態における絶縁部材３０は、厚さ１５０μｍのＳｉＣウェハ（比抵抗：１．０×１０8Ω・ｃｍ程度）から形成されている。
【００５０】
本実施形態の絶縁部材３０は、その厚さが相対的に厚いため、絶縁部材３０のハンドリングが容易である。
【００５１】
（実施形態３）
以下、本発明に係る半導体装置の製造方法の実施形態を説明する。本実施形態では、炭化珪素半導体の縦型ＭＩＳＦＥＴを製造する。
【００５２】
まず、図６を参照する。図６（ａ）〜（g）は、本実施形態における炭化珪素半導体の縦型ＭＩＳＦＥＴの製造工程を示す工程断面図である。
【００５３】
まず、図６（ａ）に示すように、炭化珪素基板１０１上に炭化珪素からなるドリフト層１０２をエピタキシャル成長させた半導体ウェハ１を用意する。本明細書では、半導体基板の表面に半導体層が形成されている場合、その全体を「半導体ウェハ」と称することとする。半導体ウェハ１の第１の面（ウェハの「主面」）１ａは、ドリフト層１０２の上面であり、第２の面（ウェハの「裏面」）１ｂは、炭化珪素基板１０１の下面である。
【００５４】
炭化珪素基板１０１は、（０００１）面から＜１１−２０＞方向に向かって例えば８°オフされた主面を有し、ｎ型ドーピング濃度が１×１０18ｃｍ-3〜５×１０19ｃｍ-3である。炭化珪素基板１０１よりもドーピング濃度の低いドリフト層１０２は、原料ガスとして例えばシラン（ＳｉＨ4）およびプロパン（Ｃ3Ｈ8）を、キャリアガスとして水素（Ｈ2）を、ドーパントガスとして窒素（Ｎ2）ガスを用いる熱ＣＶＤを行うことにより得ることができる。６００Ｖ耐圧のＭＯＳＦＥＴを製造する場合、ドリフト層１０２のドーピング濃度は１×１０15ｃｍ-3〜１×１０16ｃｍ-3に調整され、厚さは１０μｍ以上に設定されることが好ましい。
【００５５】
次に、図６（ｂ）に示すように、半導体ウェハ１の第１の面１ａを静電チャックの絶縁部材２０に吸着させ、第２の面１ｂにイオン注入を行う。本実施形態では、図１に示す静電チャック６を使用してイオン注入工程を実行する。このとき、絶縁部材２０の温度は、例えば４６０℃に設定されている。イオン３としては、炭化珪素基板１０１と同じｎ型を示すドーパント、例えば窒素を用いる。このイオン注入により、半導体ウェハ１の第２の面１ｂの表面に裏面注入層７を形成することができる（図６（ｃ））。裏面注入層７は、ドレイン電極のコンタクト抵抗を低減するために形成するものであり、炭化珪素基板１０１よりも高濃度の注入層を形成する。なお、この時点では活性化アニールは行わなくともよい。
【００５６】
高温でのイオン注入工程が終了した後、半導体ウェハ１を静電チェックから取り外し、イオン注入装置の外部に取り出して、次の工程を実行する。半導体ウェハ１の第１の面１ａには、この後の工程で、ｐウェル、ｎ型ソース領域を形成し、チャネルを形成することになる。また、第１の面１ａの側にはゲート絶縁膜やゲート電極を形成することになる。したがって、第２の面１ｂへの注入工程によって第１の面１ａに静電チャックからのパーティクルが付着したり、傷が形成されたりすると、チャネル移動度の低下を招く。また第１の面１ａが汚染すると、ゲート絶縁膜の耐圧劣化や信頼性劣化を招くことになる。しかし、本実施形態では、半導体ウェハ１のうちチャネルやゲート絶縁膜を形成する側の面（第１の面１ａ）が静電チャックに吸着されるとき、絶縁部材２０の研磨面と接触するため、半導体ウェハ１の熱膨張が生じても、第１の面１ａへの欠陥発生、汚染を防止できるため、デバイス特性を高めることが可能になる。
【００５７】
静電チャック６からのパーティクルを除去するため、半導体ウェハ１に硫酸過水洗浄とアンモニア過水洗浄を実施する。
【００５８】
次に、図６（ｄ）に示すように、ドリフト層１０２の表面にｐ型のウェル領域１０３をイオン注入法によって形成する。このときも、イオン注入装置内において高温に加熱された静電チャック６で半導体ウェハ１を吸着させ、その状態でイオン注入を行う。ただし、静電チャック６の吸着面に密着するのは、半導体ウェハ１の第２の面１ｂである。第２の面１ｂも、絶縁部材２０の鏡面処理された面に密着するため、半導体ウェハ１の熱膨張が生じても傷などの形成が抑制される。
【００５９】
図６（ｄ）に示す注入マスク１１２には、パターニングされたＳｉＯ2膜（厚さ：厚さ２μｍ）を用いることができる。ここで注入するイオン３は、ｐ型のドーパントであるＡｌである。このイオン注入工程でも、半導体ウェハ１の設定温度は４６０℃である。
【００６０】
イオン注入完了後には、図６（ｅ）に示すように注入マスク１１２を除去する。注入マスク１１２がＳｉＯ2からなる場合、例えば１０：１のバッファードフッ酸中に３０分間浸漬することにより、注入マスク１１２を除去できる。
【００６１】
同様にして、パターニングされた注入マスク（不図示）を用いてＡｌのイオン注入および窒素のイオン注入を行うことにより、図６（ｇ）に示すコンタクト領域１０４およびソース領域１０５を形成する。
【００６２】
この後、不活性化ガス雰囲気中で例えば１７００℃で３０分の活性化アニールを一括的に行う。その後、図６（ｇ）に示すゲート絶縁膜１０６を形成するため、例えば熱酸化膜を成長させる。このとき、例えばドライ酸素を３ＳＬＭ流しながら１１００℃で３時間保持することにより、厚さ７０ｎｍ程度の熱酸化膜を形成することができる。
【００６３】
次に、ゲート絶縁膜１０６の所望の領域上にゲート電極１０９を形成する。ゲート電極１０９の材料としては、導電性を付与した多結晶シリコンを用いることが好ましい。このような多結晶シリコン膜は熱ＣＶＤによって、原料ガスとしてシランを、ドーピングガスとしてホスフィンＰＨ3を用いることによって形成することができる。パターニングは通常のフォトリソグラフィーとドライエッチングによって実施できる。ゲート電極１０９を形成した後、ＳｉＯ2からなる層間絶縁膜１１０を堆積する。層間絶縁膜１１０の所定領域をドライエッチングで開口することによりコンタクトホールを形成した後、コンタクトホール内にソース電極１０８を形成する。ソース電極１０８は、例えばチタンまたはニッケルを例えば厚さ５０ｎｍになるまで形成した後、９５０℃程度の温度で１分程度シンターすることによって得られる。
【００６４】
第２の面１ｂに形成した裏面注入層７にはドレイン電極１０７を形成する。ドレイン電極１０７は、例えばチタンまたはニッケルを例えば厚さ５０ｎｍになるまで形成した後、９５０℃程度の温度で１分程度シンターすることによって得られる。
【００６５】
層間絶縁膜１１０の表面には上部配線１１１を形成する。上部配線１１１は、例えば厚さ３μｍのアルミニウムを堆積し、通常のフォトリソグラフィーおよびドライエッチングまたはウェットエッチングによってアルミニウムをパターニングすることによって得られる。これで炭化珪素縦型ＭＩＳＦＥＴが完成する（図６（ｇ））。
【００６６】
上記の製造方法によって得られる炭化珪素縦型ＭＩＳＦＥＴは、第２の面１ｂ（基板裏面）へのイオン注入工程において、チャネルを形成する第１の面１ａが静電チャックにおける絶縁部材２０の鏡面処理された平滑な表面に吸着されるため、第１の面１ａにおける欠陥の形成を抑制でき、その結果として、チャネル移動度の低下や、ゲート絶縁膜の耐圧劣化、信頼性劣化を防止できる。
【００６７】
本実施形態では、縦型パワーデバイスの例としてＭＩＳＦＥＴをあげたが、本発明は、これに限定されるものでない。本発明は、ＩＧＢＴ、ＪＦＥＴ、静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ）、ＰＮダイオード、ショットキーダイオードなど、ウェハの第１の面から、これに対峙する第２の面に電流を流す縦型パワーデバイスであれば、適用することが可能である。
【００６８】
本実施形態では、高温で静電チャックを行った状態でイオン注入を実行しているが、イオン注入以外にも、ＰＶＤ、ＣＶＤ、ドライエッチング等の他の処理を実行してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の静電チャックは、半導体ウェハなどを吸着して各種の処理を行う製造技術に広く適用することができる。吸着の対象物は、表面の平滑性が要求されるものであれば、必ずも半導体ウェハに限定されないため、本発明の静電チャックは、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、ハードディスク、光学メディアなどの電子装置の製造方法に適用しても効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明による静電チャックの第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明による静電チャックの第２の実施形態を示す断面図である。
【図３】加熱機構を備えた静電チャックによる被吸着物であるウェハ表面温度の時間変化を示すタイムチャートである。
【図４】ＳｉＣウェハ吸着面にできた欠陥をＳＥＭ観察した結果である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、ウェハ吸着面に欠陥ができるモデルを示す断面図である。
【図６】（ａ）〜（ｇ）は本発明の実施形態における炭化珪素縦型ＭＩＳＦＥＴ半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】静電チャックの従来構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      半導体ウェハ
１ａ    第１の面（半導体ウェハの主面）
１ｂ    第２の面（半導体ウェハの裏面）
３      イオン
４      傷
５      パーティクル
６      静電チャック
６ａ    静電チャック表面の突起
７      裏面注入層
１１    グラファイト板
１２    絶縁膜
１３    電極
１４    誘電体層
２０、３０    絶縁部材
１０１  炭化珪素基板
１０２  ドリフト層
１０３  ウェル領域
１０４  コンタクト領域
１０５  ソース領域
１０６  ゲート絶縁膜
１０７  ドレイン電極
１０８  ソース電極
１０９  ゲート電極
１１０  層間絶縁膜
１１１  上部配線
１１２  注入マスク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図４】
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