(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ膜と該ＳｉＣ膜上に設けられ、ＳｉＣで形成されると共に１３族（３Ｂ族）元素及び１５族（５Ｂ族）元素から選ばれる不純物元素でドープされたエピタキシャル膜とを有する炭化珪素ウエハの上に、前記エピタキシャル膜にドープされた不純物元素の少なくとも１つと同一の元素で同等の濃度になるように不純物元素がドープされた、Ｓｉ膜または、ＳｉＣよりも禁制帯幅の狭いＳｉと同族の元素もしくは該元素の混晶からなる膜を形成する工程と、
前記Ｓｉ膜またはＳｉと同族の元素もしくは該元素の混晶からなる前記膜の上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
炭化珪素ウエハ上の前記フォトレジスト膜の上方からパターン露光する工程と、
を有する炭化珪素半導体材料の製造方法。
【請求項２】
Ｓｉと同族の前記元素がＳｉ、ＧｅまたはＳｎであり、前記混晶がＳｉＧｅ、ＳｉＳｎまたはＳｉＧｅＣである請求項１に記載の炭化珪素半導体材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素半導体材料の製造方法に関し、詳しくは、量子細線デバイス、光デバイス、電子デバイスなどを形成するための半導体材料の作製に好適な炭化珪素半導体材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の製造過程では、パターンを形成する工程において、例えばフォトレジスト膜を露光する等のプロセスが設けられるが、この場合には、図７に示すように、光源から照射された光はフォトレジスト膜で吸収されずにウエハの下部膜（例えばＳｉＣ膜）に達し、下部膜の底部で反射して再びフォトレジスト膜を露光する。
【０００３】
すなわち、例えば４Ｈ−ＳｉＣ膜は禁制帯幅が３．２６ｅＶであり、光の波長に換算すると約３８０ｎｍであるため、ｇ線（波長４３６ｎｍ）による露光では、ｇ線波長が４Ｈ−ＳｉＣ膜に比べ長いために光は膜中を透過し、また、ｉ線（波長３６５ｎｍ）による露光でも、一部が吸収されるのみで光は同様に膜中を透過するため、ウエハの下部膜に到達した光は底部で反射し、その反射光は再びフォトレジスト膜に戻りフォトレジストを感光させる。そのため、フォトレジスト膜に形成されるパターンの解像度は低下してしまう。
【０００４】
さらに、ウエハの下部膜の底面の表面粗さにバラツキがある場合には、底部で反射する反射光の光量がばらつくために、フォトレジストに入射する入射光量にバラツキを生じ、フォトレジストの感光量や形成されるパターン開口幅が大きくばらつき、パターンの解像度は低下する。また、フォトレジスト膜の反射光が入射する側の表面状態によっても光は散乱し、同様にパターンの解像度の低下を招来する。
【０００５】
このようにフォトレジスト膜にパターン形成する際の下部膜での光反射を防ぐために、ＳｉＣ等の下部膜の表面に光源として用いる光の波長帯に良好な光吸収を有する膜を設けることが一般に行われている。この膜は通常、ウエハを構成するＳｉＣ膜などの上に基板作製過程において予め形成されており、反射防止膜と呼ばれている。この反射防止膜は、無機系と有機系とに区分されている。
【０００６】
反射防止膜に関連する技術として、ウエハでの下部膜での光の反射および回折を防止するために、ウエハ上に吸収系または反射系の反射防止膜を形成することに関する開示がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
また、例えばフォトレジスト膜にパターン形成する際、ＳｉＣ等の下部膜に透過した光の反射を防止する以前に、光が下部膜に透過してしまうのを防止するため、光透過性の少ない金属膜（例えばＡｌ膜）を形成することが知られている。
【０００８】
上記した反射防止膜は、露光工程で透過した光の反射を防止するために用いられるほか、工程作業時の位置合わせを行なうマークとしても利用されている。このマークの形成には、反射防止膜以外に、上記のように光透過性の少ない金属膜（例えばＡｌ膜）も利用されている。
【特許文献１】特開２００１−１９２４１１号公報
【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、炭化珪素ウエハを用いた炭化珪素半導体を作製する工程では、一般にＣＶＤ法等による膜形成や高温加熱などの工程が行なわれるため、上記のように有機系の化合物を用いた反射防止膜では、熱やエッチング等の外的影響を受けて後工程までそのまま安定に保持することは難しい。
【００１０】
例えば図８−（ａ）に示すように、有機系の反射防止膜を用いてウエハの表面に位置合わせ用のマークを形成した場合、形成されたマークは、光を吸収して下部膜への光の透過を防止する。しかし、後工程の熱や処理によって除去されやすく、所期の光吸収を保持できずマークとしての機能が損なわれ、光量が不安定になる。この場合、フォトレジストに形成されるパターン解像にバラツキが生じ、パターンの線幅の変動（バラツキ）が大きくなるほか、図８−（ｂ）に示すようにマークで光吸収が得られないので、光学式の位置検出装置での位置検出精度も低下してウエハ位置を誤検出し、不適正に露光される不具合を招く。その結果、素子製造の歩留まりも低下する。
【００１１】
また、段差による光吸収差ができるようにＳｉＯ２等を設けることによりマークを形成する方法もあるが、ＳｉＯ２では図９−（ｂ）に示すように、厚みで光吸収差を大きくとることは困難であり（すなわちマークでの光吸収が小さく）、工程での位置ズレを回避することはできない。
【００１２】
Ａｌ膜などの金属膜を形成した場合には、Ａｌ等の金属を完全に除去しようとしても残存しやすく、例えばＭＯＳＦＥＴの製造工程で酸化処理を施す場合に金属が不純物としてＳｉＣ結晶内に侵入して基本特性（閾値や動作電流など）が変動したり、不純物散乱によるチャネル移動度の低下や、金属不純物による低抵抗な電流漏れルートが形成され、耐圧が低下してしまうおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記に鑑みなされたものであり、露光時における炭化珪素への光の入射が防止され、露光工程における反射光による例えばフォトレジスト膜に入射する光量変動を回避してパターン露光を安定的に行ない得る炭化珪素半導体材料の製造方法を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、本発明の炭化珪素半導体材料の製造方法は、ＳｉＣ膜と該ＳｉＣ膜上に設けられ、ＳｉＣで形成されると共に１３族（３Ｂ族）元素及び１５族（５Ｂ族）元素から選ばれる不純物元素でドープされたエピタキシャル膜とを有する炭化珪素ウエハの上に、前記エピタキシャル膜にドープされた不純物元素の少なくとも１つと同一の元素で同等の濃度になるように不純物元素がドープされた、Ｓｉ膜または、ＳｉＣよりも禁制帯幅の狭いＳｉと同族の元素もしくは該元素の混晶からなる膜を形成する工程と、前記Ｓｉ膜またはＳｉと同族の元素もしくは該元素の混晶からなる前記膜の上にフォトレジスト膜を形成する工程と、炭化珪素ウエハ上の前記フォトレジスト膜の上方からパターン露光する工程とを設けて構成したものである。なお、Ｓｉ膜も、ＳｉＣよりも狭い禁制帯幅を有する膜である。
【００１５】
本発明においては、炭化珪素ウエハの上、具体的には例えばＳｉＣ膜と該ＳｉＣ膜上に設けられ、ＳｉＣで形成されると共に１３族（３Ｂ族）元素及び１５族（５Ｂ族）元素から選ばれる不純物元素でドープされたエピタキシャル膜とを有する炭化珪素ウエハを構成する炭化珪素膜（ＳｉＣ膜）の表面に、前記エピタキシャル膜にドープされた不純物元素の少なくとも１つと同一の元素で同等の濃度になるように不純物元素がドープされ、電気特性に影響を与えない若しくは影響の少ない、(1)Ｓｉ膜または、(2)ＳｉＣよりも禁制帯幅の狭い、つまり低光透過性のＳｉと同族の元素もしくは該元素の混晶で構成された膜（以下、「低光透過性膜」ともいう。）を設けることで、例えばＳｉＣ膜／低光透過性膜／フォトレジスト膜の積層構造を形成してフォトレジスト膜の上方からパターン露光する場合に、照射された光が炭化珪素ウエハを構成するＳｉＣ膜に達する前に低光透過性膜で吸収または反射されるので、露光の際の波長光を透過しやすい炭化珪素半導体材料であっても、ＳｉＣ膜中の光透過および光透過に起因する光反射を回避でき、露光工程でのパターン露光を安定して行なうことができる。これにより、パターン解像のバラツキが解消され、良好に解像されたパターン形成が可能である。
【００１６】
また、Ｓｉ膜および低光透過性膜は、ＳｉＣよりも禁制帯幅の狭い膜であるので、露光の際の波長光の吸収による光学的な位置検出を適正に行なえ、炭化珪素半導体材料の製造工程上必要とされる位置合わせマークとして好適である。さらに、後工程での酸化処理などにおいて、マークが損なわれて位置検出精度が低下したり、基本特性（閾値や動作電流など）の変動、不純物散乱によるチャネル移動度や耐圧の低下を招来することもない。
【００１７】
本発明の炭化珪素半導体材料の製造方法では、前記工程において、炭化珪素ウエハがＳｉＣ膜と該ＳｉＣ膜上に設けられ、ＳｉＣで形成されると共に１３族（３Ｂ族）元素及び１５族（５Ｂ族）元素から選ばれる不純物元素でドープされたエピタキシャル膜とで構成されており、Ｓｉ膜または低光透過性膜に、エピタキシャル膜にドープされた不純物元素の少なくとも１つと同一の元素で略同等の濃度になるように、不純物元素がドープされた構成とする。
【００１８】
Ｓｉ膜または低光透過性膜中の不純物濃度を、エピタキシャル膜にドープされた不純物元素の濃度と略同等にすることで、Ｓｉ膜または低光透過性膜とエピタキシャル膜との界面において、エピタキシャル膜からの不純物拡散が抑えられるので、エピタキシャル膜の特性劣化を効果的の防止することができる。
【００１９】
Ｓｉと同族の前記元素としてはＳｉ、ＧｅまたはＳｎが、前記混晶としてはＳｉＧｅ、ＳｉＳｎまたはＳｉＧｅＣが効果的である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、露光時における炭化珪素への光の入射が防止され、露光工程における反射光による例えばフォトレジスト膜に入射する光量変動を回避してパターン露光を安定的に行ない得る炭化珪素半導体材料の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の炭化珪素半導体材料の製造方法の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態の炭化珪素半導体材料の製造方法は、ＳｉＣウエハ上にフォトレジスト膜を用いてパターンマスクを形成するに際し、フォトレジスト膜の形成前にＳｉＣウエハの表面にＳｉ膜を形成し、Ｓｉ膜形成後にフォトレジスト膜を設けて露光を行なうようにしたものである。
【００２３】
まず、半導体材料の製造に当たって、ＳｉＣウエハ（４Ｈ−ＳｉＣ基板；禁制帯幅が３．２６ｅＶであり、光の波長に換算すると約３８０ｎｍである。）を用意し、このＳｉＣウエハの表面にＣＶＤ法を用いた常法により、１．１２ｅＶの禁制帯幅を換算した光の波長が１１０７ｎｍであって、これより短波長域に属する可視光（およそ４００〜８００ｎｍ）を吸収することが可能な光透過性の少ないＳｉ膜を形成する。このＳｉ膜は、電気特性に影響を与えないものである。
【００２４】
具体的には、反応炉内に４Ｈ−ＳｉＣウエハを配置して８００〜１０００℃で加熱し、ウエハが加熱されている反応炉内に、キャリアガスであるＨ２ガスと共にモノシラン（ＳｉＨ４）ガス（Ｓｉ源ガス）を導入すると、ＳｉＨ４ガスが分解し、図１に示すように、ウエハ１１の表面にＳｉが堆積して、膜厚０．５μｍのＳｉ膜１２が形成される。
【００２５】
このように、ウエハ１１の表面に予めＳｉ膜１２を設けておき、ウエハ１１に形成されたＳｉ膜１２上に更にフォトレジスト膜１３を設けて光源１６からフォトマスク１５を介してパターン露光する場合に、フォトレジスト膜１３への露光を、ウエハ１１に光が透過しないようにＳｉ膜１２で光を吸収もしくは、フォトレジスト膜中に反射させて行なう構成とし、ウエハ（４Ｈ−ＳｉＣ）１１中への光の入射を抑えることで、入射光の反射や散乱が防止され、フォトレジスト膜１３に対する安定した露光が可能となる。
【００２６】
Ｓｉ源ガスとしては、上記したＳｉＨ４ガス以外に、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３（ＣＨ３）などのガスを用いて好適に行なうことができる。また、キャリアガスとしては、Ｈ２ガス以外に、アルゴン（Ａｒ）ガス等が好適である。
【００２７】
Ｓｉ膜の形成は、上記したＣＶＤ法に限らず、前記同様のガスを用いたプラズマＣＶＤ法、Ｓｉ源ガスを用いた真空蒸着法などでも行なうことができる。
【００２８】
上記では、ウエハの表面に低光透過性膜としてＳｉ膜を形成する場合を説明したが、Ｓｉ膜以外に、Ｇｅ膜、Ｓｎ膜や、ＳｉＧｅ混晶膜、ＳｉＳｎ混晶膜、ＳｉＧｅＣ混晶膜などを形成した場合も同様である。
【００２９】
Ｇｅ膜を形成する場合は、反応炉内に炭化珪素ウエハを配置して６００〜８００℃で加熱し、キャリアガスであるＨ２ガスやＡｒガスと共にＧｅ源ガスを導入すると、Ｇｅ源ガスが分解して前記同様にＧｅが堆積し、Ｇｅ膜が形成される。Ｇｅ源ガスとしては、ＧｅＨ４、Ｇｅ（ＣＨ３）４などのガスを使用できる。
【００３０】
Ｓｎ膜を形成する場合は、前記同様に炭化珪素ウエハを１５０℃に加熱し、キャリアガスであるＨ２ガスやＡｒガスと共にＳｎ源ガスを導入すると、Ｓｎ源ガスが分解して前記同様にＳｎが堆積し、Ｓｎ膜が形成される。Ｓｎ源ガスとしては、Ｓｎ（ＣＨ３）４などのガスを使用できる。
【００３１】
また、Ｇｅ膜の形成は、上記したＣＶＤ法に限らず、前記同様のガスを用いたプラズマＣＶＤ法、Ｓｉ源ガスを用いた真空蒸着法などでも行なえ、Ｓｎ膜の形成も、上記のＣＶＤ法以外に、Ｓｎ源ガスを用いた真空蒸着法などで蒸着形成することもできる。
【００３２】
ウエハの表面に混晶膜を形成する場合は、５００〜１８００℃に加熱した後、反応炉内にキャリアガスであるＨ２ガスと共に、前記同様のＳｉ源ガスおよびＧｅ源ガスやＳｎ源ガス等を導入して行なうＣＶＤ法を用いた常法により、結晶成長させて形成することができる。
【００３３】
例えば、炭化珪素ウエハの表面にＳｉＧｅ混晶膜を形成する場合、８００〜１６００℃に加熱後、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ２、Ｓｉ源ガス：ＳｉＨ４、Ｇｅ源ガス：テトラエチルゲルマニウム［(Ｃ２Ｈ５)４Ｇｅ］〕を用いた常法により、所望組成の混晶となるようにＳｉＧｅ混晶膜を結晶成長させる。また、ＳｉＧｅＣ混晶膜を形成する場合は、８００〜１６００℃に加熱後、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ２、原料ガス：ＳｉＨ４及びＣ３Ｈ８、Ｇｅ源ガス：Ｇｅ(ＣＨ３)４〕を用いた常法により、所望組成の混晶（例えばＳｉ０．９Ｇｅ０．１Ｃ）となるようにガス供給比率を調整して結晶成長させる。ＳｉＧｅ混晶膜では、Ｓｉ１−ｘＧｅｘＣ混晶〔０＜ｘ＜１〕の組成が好適である。
【００３４】
Ｓｉ膜などの低光透過性膜の膜厚は、０．１〜２．０μｍの範囲で選択することができる。
【００３５】
低光透過性膜を混晶膜で構成する場合、混晶の組成としては、ＳｉＧｅ、ＳｉＳｎ等のＳｉＭ混晶膜ではＳｉ／（Ｓｉ＋Ｍ）比（ｘ）が０≦ｘ≦１の範囲であるのが好ましく、ＳｉＧｅＣ等のＳｉＭＣ混晶膜ではＭ／（Ｓｉ＋Ｃ）比（ｙ）が０≦ｙ≦１の範囲であるのが好ましい。
【００３６】
例えば、Ｇｅ膜は、禁制帯幅が０．６６ｅＶであり、この禁制帯幅を換算した光の波長は１８７８ｎｍであるため、これより短波長域に属する可視光の吸収が可能であり、また、Ｓｎ膜は、禁制帯幅が０．０８２ｅＶであり、この禁制帯幅を換算した光の波長は１５１１８ｎｍであるため、やはりこれより短波長域に属する可視光の吸収が可能である。また、混晶膜では、各金属間の値をとり、例えばＳｉＧｅの場合は、Ｓｉ膜の１１０７ｎｍとＧｅ膜の１８７８ｎｍの間の波長の膜となり、その波長より短波長域に属する波長光を吸収できる。
【００３７】
上記のＳｉ膜等やＳｉＧｅ混晶膜等の低光透過性膜には、さらに窒素（Ｎ）などのドナー不純物やアルミニウム（Ａｌ）などのアクセプタ不純物、並びにヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）などをドープすることによって、膜性状を所望の電気伝導状態（電気抵抗や伝導発現など）となるように制御することが可能である。
【００３８】
例えばドープ量を増加した場合には、低光透過性膜での光の吸収を更に向上させることができ、低光透過性膜の下層に位置する炭化珪素への光の透過量低減に効果的であり、より安定した露光が可能である。また、ＡｓやＰの添加による場合には、伝導型を発現させることができる。
【００３９】
特に炭化珪素ウエハ（好ましくは炭化珪素上の結晶膜）に不純物がドープされている場合は、Ｓｉ膜等やＳｉＧｅ混晶膜等の低光透過性膜への不純物ドープは、基板（好ましくは結晶膜）中の不純物と同じ不純物を用いて行なうことが、ウエハ中の成分拡散を防止する点で望ましい。このとき、低光透過性膜には、基板（好ましくは結晶膜）にドープされた不純物元素と略同等の濃度になるようにドープされるのが前記同様の観点から好適である。
【００４０】
炭化珪素ウエハとしては、ＳｉＣ膜を含むウエハの全てが含まれ、４Ｈ−ＳｉＣ基板以外に６Ｈ−ＳｉＣ基板が好適である。
【００４１】
なお、工程上露光が終了した後に残存するＳｉ膜等の低光透過性膜は、素子作製終了後あるいは金属配線形成後にプラズマエッチング処理を施す等して除去することができる。
【００４２】
本発明は、炭化珪素ウエハを用いて半導体材料を製造する場合において、フォトレジスト膜を露光する等の露光時に、製造工程で用いる波長光を透過しやすい炭化珪素に光が入射し透過して光反射を起こす現象が解消され、露光を安定に行なってパターン解像に優れた炭化珪素半導体材料を提供できる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
（参考例１）
まず、反応炉内に、４Ｈ−ＳｉＣ上にエピタキシャル膜（ＳｉＣ層）が設けられた炭化珪素ウエハ（ＳｉＣウエハ）を配置し、このＳｉＣウエハを６００〜８００℃で加熱した。その後、ＳｉＣウエハが加熱されている反応炉内に、キャリアガスであるＨ２ガスと共にＧｅ（ＣＨ３）４を導入し、Ｇｅ（ＣＨ３）４ガスを分解させると、図２−（ａ）に示すように、ＳｉＣウエハ２１上のエピタキシャル膜２４の表面にＧｅが堆積し、膜厚０．５μｍのＧｅ膜２２が形成された。エピタキシャル膜２４は、ＳｉＣウエハの構成膜としてあらかじめ形成されている膜である。
【００４５】
続いて、半導体製造工程で一般に用いられるフォトリソグラフィ法により、図２−（ａ）に示すように、Ｇｅ膜２２の表面全体にフォトレジスト膜２３を形成した。
【００４６】
次に、フォトレジスト膜２３の上方において、フォトレジスト膜２３と光源との間に位置合わせマーク形成用のフォトマスク２５を配置し、図２−（ａ）に示すようにして、光源２６からフォトマスク２５を通してフォトレジスト膜２３をパターン露光し、未露光部を除去して、図２−（ｂ）に示すようにマスクパターン３０を形成した。
【００４７】
続いて、フォトレジスト膜２３が除去されて露出したＧｅ膜２２を、プラズマエッチング技術により図２−（ｃ）に示すように、マスクパターン３０をエッチング用マスクとしてエッチング処理し、マスクパターン３０と同サイズのＧｅ膜３１とした。
【００４８】
その後、Ｇｅ膜３１上のマスクパターン３０をＯ２プラズマ等を用いたアッシング装置や公知のレジスト剥離液を用いて除去し、図２−（ｄ）に示すように、エピタキシャル膜（ＳｉＣ層）２４上に、Ｇｅ膜からなる位置合わせマーク３２を形成した。
【００４９】
（実施例２）
参考例１において、用いたＳｉＣウエハを、４Ｈ−ＳｉＣ上に窒素ドープされたエピタキシャル膜（Ｎ＋；窒素ドープ、キャリア濃度１×１０１９cm-３）が設けられた炭化珪素ウエハに代えると共に、加熱後にキャリアガスであるＨ２ガスと共にＧｅ（ＣＨ３）４を導入する操作を、加熱後にキャリアガスであるＨ２ガスと共にＧｅ（ＣＨ３）４および窒素ガスを導入し、Ｇｅ膜中の窒素ドープ量がエピタキシャル膜の窒素ドープ量と同じ２×１０１９cm-３となるようにしたこと以外、参考例１と同様にして、Ｇｅ膜２２を形成すると共に、位置合わせマーク３２を形成した。
【００５０】
（比較例１）
参考例１において、エピタキシャル膜（ＳｉＣ層）上にＧｅ膜２２を形成せずにフォトレジスト膜を形成し、更にマスクパターンを形成した後、エピタキシャル膜（ＳｉＣ層）にエッチング処理により、光吸収差ができるように段差を設けるようにしたこと以外、参考例１と同様にして、位置合わせマーク３２を形成した。
【００５１】
（比較例２）
４Ｈ−ＳｉＣ上にエピタキシャル膜（ＳｉＣ層）が設けられた炭化珪素ウエハを用意し、そのエピタキシャル膜（ＳｉＣ層）上に、スパッタ蒸着によりＳｉＯ２膜を形成して、位置合わせマーク３２とした。
【００５２】
−評価−
１．位置検出の評価
参考例１、実施例２並びに比較例１〜２にて作製した位置合わせマーク付のＳｉＣウエハについて、波長４３６ｎｍの光源を備えたステッパ露光機（ニコン（株）製）に備えられた光学式位置検出器を用いて、ＳｉＣウエハの位置合わせマーク３２での位置検出の可否を評価した。
【００５３】
その結果、参考例１、実施例２では、誤検出なく、しかも位置精度のよい検出が可能であった。これに対し、比較例１〜２では検出不可能であった。
【００５４】
（参考例２）
−１）ＳｉＣウエハの作製−
ＳｉＣ基板（Ｎ＋；４Ｈ−ＳｉＣ（0001）８°off toward［11-20］、窒素ドープ、キャリア濃度＞３×１０１８cm-３）４１を用意し、このＳｉＣ基板４１を１４００〜２０００℃（より好ましくは１５００〜１７００℃）に加熱して、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ２、原料ガス：モノシラン（ＳｉＨ４）およびプロパン（Ｃ３Ｈ８）、Ｎ型伝導用原料：窒素（Ｎ２）ガス〕を用いた常法により、ＳｉＣ基板４１上に、厚み１０μｍのＳｉＣドリフト層（Ｎ−；窒素ドープ、キャリア濃度５×１０１５cm-３）４２をエピタキシャル成長させて積層した。
【００５５】
ＳｉＣドリフト層４２の積層後に連続して、１４００〜２０００℃に加熱しつつ、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ２、原料ガス：ＳｉＨ４およびＣ３Ｈ８、Ｐ型伝導用原料：トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）〕を用いた常法により、ＳｉＣドリフト層４２上に厚み２μｍのＳｉＣチャネル層（Ｐ−；Ａｌドープ、キャリア濃度５×１０１６cm-３）４３をエピタキシャル成長させて積層した。
【００５６】
引き続き連続して、前記同様に１４００〜２０００℃に加熱しつつ、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ２、原料ガス：ＳｉＨ４およびＣ３Ｈ８、Ｎ型伝導用原料：Ｎ２〕を用いた常法により、ＳｉＣチャネル層４３上に、厚み０．１μｍのＳｉＣコンタクト層（Ｎ＋；窒素ドープ、キャリア濃度１×１０１９cm-３）４４をエピタキシャル成長させて積層した。このようにして、図３−（ａ）に示すように、ＳｉＣ基板４１上に該基板側から順に、ＳｉＣドリフト層４２、ＳｉＣチャネル層４３、およびＳｉＣコンタクト層４４が積層されたＳｉＣウエハ４０を得た。
【００５７】
−２）低光透過性膜の形成−
次に、得られたＳｉＣウエハ４０を反応炉内に配置して８００〜１０００℃で加熱し、ＳｉＣウエハ４０が加熱されている反応炉内に更に、キャリアガスであるＨ２ガスと共に、ＳｉＨ４ガス（Ｓｉ源ガス）、ＰＨ３ガス（Ｎ型用ドーパント）を導入し、ＳｉＨ４ガスの分解によりＳｉＣコンタクト層４４上にＳｉを堆積させて、図３−（ｂ）に示すように、膜厚０．５μｍのＳｉ膜（キャリア濃度１×１０１９cm-３）４５を形成した。
【００５８】
−３）溝部の形成−
さらに、得られたＳｉＣウエハ４０に設けられたＳｉ膜４５の表面全体に、図３−（ｃ）に示すように、ＣＶＤ法を用いた常法によりＳｉＯ２膜４６を形成した。なお、ＳｉＯ２膜の形成は、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法、スパッタ法等を用いて行なうこともできる。
【００５９】
また、形成されたＳｉＯ２膜４６上には更に、半導体製造工程で一般に用いられるフォトリソグラフィ法により、ゲート電極を形成するための領域（ゲート形成領域）が開口、つまりゲート形成領域とし得る範囲のＳｉＯ２膜４６が露出するようにパターニングされたフォトレジスト膜４７を形成した。
【００６０】
このとき、Ｓｉ膜４５においてパターニング時の光が吸収もしくは反射され、Ｓｉ膜４５の下層に位置する各種ＳｉＣ層およびＳｉＣ基板４１への光の透過はなく、所望のパターン解像となるようにパターニングすることができた。
【００６１】
そして、フォトレジスト４７をマスクとして、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチング法により、図４−（ｄ）に示すように、ゲート形成領域の形成に必要な範囲のＳｉＯ２膜４６を、Ｓｉ膜４５が露出するまでエッチング処理して開口し、凹形状の溝部４８を形成した。その後、ＳｉＯ２膜４６上に残存するフォトレジスト膜４７をレジスト剥離液を用いて除去した。
【００６２】
なお、エッチング処理は、バッファードフッ酸等の薬液を用いて行なってもよい。また、フォトレジスト膜の除去は、Ｏ２プラズマ等を用いたアッシング装置を用いて行なうようにしてもよい。
【００６３】
続いて、ＳｉＯ２膜４６をマスクとして、ＳＦ６ガスを用いたドライエッチング法により、図４−（ｅ）に示すように、ＳｉＯ２膜４６にて規制されたゲート形成領域に相当する範囲でＳｉ膜４５、ＳｉＣコンタクト層４４、およびＳｉＣチャネル層４３を、ＳｉＣドリフト層４２の一部が除去され溝部４８と同幅に凹状に溝（深さ３．０μｍ）が形成されるようにエッチング処理し、深さ３．０μｍの溝〔Ｓｉ膜（０．５μｍ）４５とＳｉＣコンタクト層（０．１μｍ）４４とＳｉＣチャネル層（２．０μｍ）４３と深さ０．４μｍの総和；溝部４８）を形成した。その後、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチング法により、ＳｉＯ２膜４６を除去した。なお、ＳｉＯ２膜の除去は、バッファードフッ酸等の薬液を用いて行なってもよい。
【００６４】
−４）熱酸化法による酸化被膜およびドレイン電極の形成−
熱酸化炉内に溝部４８が形成されたＳｉＣウエハ４０を入れ、酸素雰囲気中で１０００〜１３００℃に加熱してＳｉＣウエハ４０の外側表面を酸化し、図２−（ｆ）に示すように、ＳｉＯ２の酸化被膜４９を形成した。なお、図２−（ｆ）には、ＳｉＣウエハ４０の上部と底部に酸化被膜４９が形成されているところを示す。
【００６５】
そして、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチング法により、図４−（ｇ）に示すように、底部に形成された酸化被膜４９を除去し、酸化被膜４９が除去されてＳｉＣ基板が露出した領域に、ＥＢ法により蒸着を行なって、図５−（ｈ）に示すようにＮｉ膜を成膜し、ドレイン電極５１を形成した。
【００６６】
−５）ソース電極の形成−
次に、前記３）の操作と同様にして、半導体製造工程で一般に用いられるフォトリソ法により、ソース電極を形成するための領域（ソース形成領域）が開口、つまりソース形成領域となる範囲のＳｉＣコンタクト層４４が露出するようにパターニングされたフォトレジスト膜５２を形成した。そして、ＣＨＦ３ガスを用いたドライエッチング法により、図５−（ｉ）に示すように、ソース形成領域に相当する範囲の酸化被膜４９およびＳｉ膜４５を、ＳｉＣコンタクト層４４が露出するまでエッチング処理して開口した。ここでは、図５−（ｉ）に示すように、ソース形成領域を除いた、溝部４８を含む酸化被膜４９の表面全体には、フォトレジスト膜５２が形成されている。
【００６７】
このとき、Ｓｉ膜４５においてパターニング時の光が吸収もしくは反射され、Ｓｉ膜４５の下層に位置する各種ＳｉＣ層およびＳｉＣ基板４１への光の透過はなく、所望のパターン解像となるようにパターニングすることができた。
【００６８】
そして、開口するソース形成領域にＥＢ法により蒸着を行ない、図５−（ｊ）に示すように、ＳｉＣコンタクト層４４の露出部にＮｉを蒸着して厚み０．１μｍのソース電極５３を成膜した。そして、リフトオフ法により、レジスト剥離液を用いてフォトレジスト膜５２上に形成されている不要なＮｉ材を、残存するフォトレジスト膜と共に除去した。
【００６９】
続いて、アルゴン雰囲気のもと、ソース電極及びドレイン電極にオーミック特性が得られるように、１０００℃で１０分間熱処理を行なった。
【００７０】
−６）ゲート電極及び配線の形成−
次に、前記３）の操作と同様にして、半導体製造工程で一般に用いられるフォトリソ法により、図６−（ｋ）に示すように、酸化被膜４９のゲート電極およびソース電極を形成しようとする領域に部分的に、突起状にパターニングされたフォトレジスト膜５４を形成した。
【００７１】
このとき、Ｓｉ膜４５およびＮｉ膜（ソース電極）においてパターニング時の光が吸収もしくは反射され、Ｓｉ膜４５の下層に位置する各種ＳｉＣ層およびＳｉＣ基板４１への光の透過はなく、所望のパターン解像となるようにパターニングすることができた。
【００７２】
次いで、ＥＢ法により蒸着を行なって、図６−（ｌ）に示すように、露出した酸化被膜４９およびソース電極５３上にＴｉとＡｌとを蒸着し、厚み２．１μｍのＴｉ層／Ａｌ層（Ｔｉ厚０．１μｍ＋Ａｌ厚２．０μｍ）からなるゲート電極５５とソース電極用配線５６とを成膜した。そして、リフトオフ法により、レジスト剥離液を用いてフォトレジスト膜上に形成されている不要な電極材（Ｔｉ、Ａｌ）と残存するフォトレジスト膜５４とをともに除去した。以上のようにして、縦型のＭＯＳＦＥＴを作製した。
【００７３】
−評価−
１．しきい値電圧
上記より作製したＭＯＳＦＥＴのしきい値電圧を半導体パラメータアナライザを用いて測定した。その結果、Ｓｉ膜４５を設けずに同様にして作製した従来のＭＯＳＦＥＴとの比較において、電圧バラツキの１０％以上の低減効果が認められた。
【００７４】
２．表面抵抗
参考例２にて作製したＳｉＣウエハについて、半導体パラメータアナライザを用いて、コンタクト抵抗値を測定した。
【００７５】
その結果、参考例２のＳｉＣウエハにおいては、Ｇｅ膜２２中の窒素ドープ量（不純物濃度）を、下層に位置するエピタキシャル膜中の窒素ドープ量（不純物濃度）と同濃度としたことによって、エピタキシャル膜中の不純物（窒素）のＧｅ膜への拡散に起因する劣化が抑制され、電気的な表面抵抗が高くなるのが防止され、ソース電極５３のコンタクト抵抗が下がり、良好な電気特性を保持することができた。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１実施形態の炭化珪素半導体材料の製造方法を示す概略図である。
【図２】本発明の参考例１に係る位置合わせマークを形成しているところを説明するための工程図である。
【図３】本発明の参考例２に係る縦型のＭＯＳＦＥＴを作製しているところを説明するための工程図である。
【図４】本発明の参考例２に係る縦型のＭＯＳＦＥＴを作製しているところを説明するための工程図である。
【図５】本発明の参考例２に係る縦型のＭＯＳＦＥＴを作製しているところを説明するための工程図である。
【図６】本発明の参考例２に係る縦型のＭＯＳＦＥＴを作製しているところを説明するための工程図である。
【図７】従来構成における光の透過を説明するための概念図である。
【図８】（ａ）は位置合わせマークが形成された炭化珪素ウエハを示す表面図であり、（ｂ）は（ａ）の炭化珪素ウエハに照射された光が位置合わせマークで吸収されるところを説明するための側面図である。
【図９】（ａ）は位置合わせマークが形成された従来の炭化珪素ウエハを示す表面図であり、（ｂ）は（ａ）の従来の炭化珪素ウエハに照射された光が位置合わせマークの有無に関わらず透過しているところを説明するための側面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１１，２１…４Ｈ−ＳｉＣウエハ
１２，４５…Ｓｉ膜（低光透過性膜）
１３，２３…フォトレジスト膜
２２…Ｇｅ膜（低光透過性膜）
２４…エピタキシャル膜
４１…ＳｉＣ基板
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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