(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、そのゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、上記の半導体領域に電極を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法において、
半導体領域は、（１１−２０）面の炭化珪素からなる領域が形成された半導体領域であり、さらに、
該半導体領域の表面を清浄にする工程と、
ゲート絶縁膜をＨ2（水素）ガスとＯ2（酸素）ガスとを燃焼させることにより生成したＨ2Ｏ（水）雰囲気中において１０５０℃の温度による熱酸化法で形成する工程と、
そのゲート絶縁膜を形成した後に、アルゴン雰囲気中で熱処理し、さらに、Ｈ2（水素）雰囲気中において８００℃以上９００℃以下で熱処理することにより、上記のゲート絶縁膜と上記の半導体領域の界面の界面準位密度を低減せしめる工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、前記の半導体領域の表面を清浄にする工程は、オゾン雰囲気中に置かれた半導体領域に紫外光を照射することにより清浄にする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記の半導体領域の表面を清浄にする工程は、Ｈ2（水素）雰囲気中で熱処理することにより清浄にする工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかひとつに記載の半導体装置の製造方法に加えて、（０００１）面の半導体表面を深さ方向に垂直にエッチングする工程を含み、
上記の（１１−２０）面は、この工程で形成された（１１−２０）面であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかひとつに記載の半導体装置の製造方法に含まれる工程に加えて、さらに、層間絶縁膜を形成する工程と、配線層を形成する工程と、配線層を保護する絶縁膜を形成する工程とを含む事を特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、基板の結晶面方位を規定した炭化珪素基板上に形成する半導体装置の製造方法に関し、特に、金属―酸化膜―半導体（ＭＯＳ）キャパシタあるいはＭＯＳ電界効果型トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などのゲート絶縁膜を用いる半導体装置の製造方法に関している。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、炭化珪素（ＳｉＣ）基板を用いた酸化膜−炭化珪素界面は、界面準位密度がシリコンＭＯＳトランジスタに比べて、約一桁高く、それにより、炭化珪素基板を用いたＭＯＳ電界効果型トランジスタは、シリコン基板を用いたＭＯＳ電界効果型トランジスタよりもチャネル移動度が低いという問題があった。特に４Ｈ−ＳｉＣと呼ばれる結晶構造を有する炭化珪素のバルク基板の移動度は、６Ｈ−ＳｉＣと呼ばれる結晶構造を有する炭化珪素のバルク基板の移動度の約２倍であるので、本来、パワーＭＯＳＦＥＴのオン抵抗を下げるには有利であるはずである。だが、４Ｈ−ＳｉＣの酸化膜／炭化珪素界面の欠陥（界面準位密度）が６Ｈ−ＳｉＣよりも多く、結果として、４Ｈ−ＳｉＣの方がチャネル移動度は低い。したがって、４Ｈ−ＳｉＣのＭＯＳ構造の界面準位密度を下げることは、低オン抵抗ＳｉＣＭＯＳＦＥＴを実現するためには非常に重要である。通常、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴは、（０００１）面に形成されていたが、そのチャネル移動度は、１０ｃｍ2／Ｖｓ以下にしかならなかった。
【０００３】
また、ＳｉＣの（１１−２０）面にＨ2Ｏ（水）でゲート絶縁膜を形成することにより界面準位密度を下げて、チャネル移動度が３０ｃｍ2／Ｖｓまで向上することが報告され、（０００１）面を用いるよりも（１１−２０）面を用いる方が有利であることが既に知られている。しかし、ＳｉＣパワーＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値を理論値まで引き下げるには、１００ｃｍ2／Ｖｓ以上のチャネル移動度が必要となるので、まだ不十分である。
【０００４】
このようなことから、これまで、半導体基板とゲート絶縁膜の界面を改善する努力が行われてきた。また、前述の界面の改善は、おもに界面準位密度を低下させるための熱処理の導入によることが多く、炭化珪素基板の酸化方法とその後の熱処理方法については、以下に説明する様に、既にいくつかの発表が行われ、あるいは発明が開示されている。
【０００５】
例えば、特開平９−１９９４９７号公報には、ＳｉＣ単結晶基板の熱酸化膜の改善方法において、酸化する工程に続き、水素によりアニールする工程と、不活性ガスによりアニールする工程を有することを特徴とするヒステリシスおよびフラットバンドシフトを低減するＳｉＣの熱酸化膜の改善法が開示されている。この公報には、特に、炭化珪素を酸化後に１０００℃で水素熱処理する方法が記載されているが、これは、炭化珪素基板の（０００１）面についての方法であり、（１１−２０）面については記載がない。さらに、１０００℃では温度が高すぎて水素により酸化膜が還元されてしまい、この酸化膜をゲート酸化膜として用いた場合のデバイス信頼性を低下させる要因となる。
【０００６】
また、特開平１０−１１２４６０号公報には、炭化珪素半導体装置の熱酸化膜形成後の界面凖位密度を低減するために、熱酸化後の不活性ガス中のアニール時間を２時間未満とし、また、一度形成した熱酸化膜を３００〜５００℃の低温で水素や、水等の水素原子を含むガス中で熱処理するのもよく、更にまた、熱酸化後および熱酸化後の熱処理工程後の冷却期間の少なくとも一部で、水素原子を含むガスを雰囲気とする炭化珪素半導体装置の製造方法が開示されている。特に、ゲート酸化膜形成後に水素原子を含む雰囲気で３００℃〜５００℃の範囲において熱処理する方法が記載されているが、これは、炭化珪素基板の（０００１）面についての方法であり、（１１−２０）面については記載がない。また、ゲート酸化膜形成後に水素原子を含む雰囲気での熱処理としては、３００℃〜５００℃の範囲は温度が低くて不充分である。
【０００７】
また、特開平１１−３１６９１号公報には、炭化珪素半導体装置の熱酸化膜形成後の界面凖位密度を低減するために、（１）水素と酸素を導入して熱酸化するパイロジェニック酸化によって酸化珪素膜を成長させる熱酸化膜形成方法において、水素と酸素の流量比を１：１よりも水素の流量が多い流量比とし、あるいは、（２）酸化後の冷却を水素原子を含む雰囲気中でおこない、その冷却速度を０．３〜３℃／ｍｉｎの範囲とし、あるいは、（３）酸化、冷却後の取り出し温度を９００℃以下とする炭化珪素半導体装置の熱酸化膜形成方法が開示されている。特に、炭化珪素の酸化をパイロジェニック法で行った後に、水素を含む雰囲気で冷却する方法が記載されているが、これは、炭化珪素基板の（０００１）面についての方法であり、（１１−２０）面については記載がない。また、この公報に記載されたパイロジェニック法の水素と酸素の比が最適でない。
【０００８】
また、特開２０００−２５２４６１号公報には、少なくとも最上層に炭化珪素を有する半導体基板上に、ゲート絶縁膜として酸化膜及び／或は窒化膜の1層又は２層以上を形成した後、600〜1600℃の範囲で水素を含んだ雰囲気でアニールする半導体装置の製造方法が開示されており、ゲート絶縁膜／炭化珪素界面に存在するシリコン或は炭素のタングリングボンドを水素で終端することにより、界面準位密度を十分に減らして、実際の使用に十分に耐える良好なゲート絶縁膜／炭化珪素界面を得ることができる、という効果が記載されている。特に、炭化珪素基板上の酸化膜を形成した後に水素熱処理を行う製造方法が記載されているが、これは、炭化珪素基板の（０００１）面についての方法であり、（１１−２０）面についての望ましい水素熱処理方法についての記載はない。
【０００９】
また、特開平７−１３１０１６号公報には、六方晶の炭化珪素を素材とした半導体装置において、ゲート電圧がオフ時のソースとドレイン間の漏洩電流を低減させ、且つ、オン時の電気抵抗を低減させることによって、高い電力変換容量を有する電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供するために、その主たる電流経路、例えば電界効果トランジスタであればソースとドレイン間を流れる電流が｛０００１｝面に平行な方向に流れ、且つ、チャンネル形成面が｛１１２０｝面に平行になるように構成する電界効果トランジスタ及びその製造方法が開示されている。特に、トランジスタのチャネル形成面が六方晶炭化珪素単結晶基板の（１，１，−２，０）面に対して平行であることを特徴とするＭＯＳ電界効果トランジスタ構造が記載されている。しかし、この公報においては、ＭＯＳ電界効果トランジスタのゲート酸化膜の形成方法については記載がない。
【００１０】
また、アメリカ合衆国特許（ＵＳＡ．ＰＡＴ．Ｎｏ．ＵＳ５９７２８０１号公報）においては、改善された酸化物層を得て、その結果、酸化物を基礎とする装置でのパフォーマンスを改善する方法が開示されている。その方法は、炭化珪素基板がさらに酸化されるほどには高温で無く、しかし、酸化ソースガスを酸化物の中に拡散するには充分高温で、また、炭化珪素基板がさらに酸化されるほどには長時間で無く、しかし、酸化膜を高密度化して酸化膜と基板との界面特性を改善することができる程度の間、炭化珪素上の酸化物層を、酸化性の雰囲気にさらす、という炭化珪素基板上の酸化物層で欠陥を減らすプロセスである。特に、炭化珪素基板の酸化方法について、ゲート酸化膜を形成した後に、６００℃から１０００℃でＨ2Ｏ（水）を含む雰囲気で処理をする方法が記載されているが、この場合のＨ2Ｏは、Ｈ2とＯ2の燃焼でなく、純水を熱することにより生成したＨ2Ｏの蒸気によるものである。また、（１１−２０）面のゲート酸化膜の形成方法及び酸化膜形成後の熱処理については、記載されていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、通常、ＳｉＣのＭＯＳＦＥＴは、（０００１）面に形成されていたが、そのチャネル移動度は、１０ｃｍ2／Ｖｓ以上にはならなかった。また、ＳｉＣの（１１−２０）面にＨ2Ｏ（水）でゲート酸化膜を形成することにより界面準位密度を下げて、チャネル移動度が３０ｃｍ2／Ｖｓまで向上することが報告され、（０００１）面を用いるよりも（１１−２０）面を用いる方が有利であることが既に知られている。炭化珪素には、代表的な面として（０００１）面と（０００−１）面がある。（０００１）面は、Ｓｉ面、（０００-１）面はＣ面とも呼ばれる。また、酸化速度は、（０００−１）面の方が（０００１）面よりも約１０倍大きい。（１１−２０）面はＳｉ面とＣ面の中間の物性を示し、酸化速度も、Si面とC面のほぼ中間である。したがって、（１１−２０0）面での酸化条件や酸化後のアニール条件を最適化する必要があった。
【００１２】
この発明は上記に鑑み提案されたもので、（０００１）面よりも優れた（１１−２０）面の炭化珪素基板を用いた半導体装置において、ゲート酸化後の熱処理方法を最適化することにより、高チャネル移動度を有するＳｉＣ半導体装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、そのゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、上記の半導体領域に電極を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法において、
半導体領域は、（１１−２０）面の炭化珪素からなる領域が形成された半導体領域であり、さらに、
該半導体領域の表面を清浄にする工程と、
ゲート絶縁膜をＨ2（水素）ガスとＯ2（酸素）ガスとを燃焼させることにより生成したＨ2Ｏ（水）雰囲気中において１０５０℃の温度による熱酸化法で形成する工程と、
そのゲート絶縁膜を形成した後に、アルゴン雰囲気中で熱処理し、さらに、Ｈ2（水素）雰囲気中において８００℃以上９００℃以下で熱処理することにより、上記のゲート絶縁膜と上記の半導体領域の界面の界面準位密度を低減せしめる工程とを含むことを特徴としている。
【００１４】
また、本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記の半導体領域の表面を清浄にする工程は、オゾン雰囲気中に置かれた半導体領域に紫外光を照射することにより清浄にする工程を含むことを特徴としている。
【００１５】
また、本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、前記の半導体領域の表面を清浄にする工程は、Ｈ2（水素）雰囲気中で熱処理することにより清浄にする工程を含むことを特徴としている。
【００１６】
また、本発明は、上記の半導体装置の製造方法に加えて、（０００１）面の半導体表面を深さ方向に垂直にエッチングする工程を含み、
上記の（１１−２０）面は、この工程で形成された（１１−２０）面であることを特徴としている。
【００１７】
また、本発明は、上記の半導体装置の製造方法に含まれる工程に加えて、さらに、層間絶縁膜を形成する工程と、配線層を形成する工程と、配線層を保護する絶縁膜を形成する工程とを含むことを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下にこの発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。まず、具体的な半導体装置の製造方法を、図１を用いて説明する。
【００１９】
【実施例】
図１は、製造炭化珪素基板を用いたＭＯＳトランジスタの製造プロセス途中の断面図である。図１（ａ）の（１１−２０）面のＰ型炭化珪素基板１（４Ｈ−ＳｉＣ、不純物濃度：５×１０15ｃｍ-3）を通常のＲＣＡ洗浄をした後に、Ｐ型炭化珪素基板１にフォトリソグラフィー用のアライメントマークをＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  ｉｏｎ  ｅｔｃｈｉｎｇ）で形成した。ここで、炭化珪素基板としては、シリコン基板上に成長した炭化珪素膜を用いることも可能である。
【００２０】
次いで、図１（ｂ）に示すようにソース領域あるいはドレイン領域のイオン注入用マスク４を熱酸化膜やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によるＳｉＯ2膜で形成する。本実施例では、図１（ｂ）に示すようにイオン注入マスクとして、ＬＴＯ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜を用いた。ＬＴＯ膜は、シランと酸素を４００℃から８００℃で反応させて二酸化珪素をＰ型炭化珪素基板１に堆積することにより形成した。次いで、フォトリソグラフィーでソース・ドレイン領域を形成した後に、ＨＦ（フッ酸）でＬＴＯをエッチングしてイオン注入されるソース領域あるいはドレイン領域を開口した。次いで、図１（ｂ）に示したソース４あるいはドレイン５を形成するために５００℃で、窒素、燐あるいは砒素をイオン注入した。その後、アルゴン雰囲気中において１２００℃から１７００℃の範囲においで活性化熱処理を行う。本実施例では、１５００℃で５分の熱処理を行った。次いで、基板の清浄化のために、1）犠牲酸化膜形成後HFでエッチング、2）オゾンに紫外光を照射しながらSiC基板表面処理、3）１０００℃で３０分のH2処理、4）2）の後に3）を連続して行う。次いで、１０００℃〜１２５０℃でＯ２あるいは、Ｈ2Ｏ（水）を含むガスで酸化して、約５０ｎｍのゲート絶縁膜５を形成した。この時、Ｈ2Ｏを含むガスを用いた酸化は、１）Ｈ2Ｏを加熱した蒸気を酸素あるいは、不活性ガス（アルゴン、窒素、ヘリウム）で炭化珪素基板まで流す、あるいは、２）Ｈ2（水素）とＯ2（酸素）を燃焼させることによりＨ2Ｏを発生させて行う方法がある。本実施例では、1）あるいは2）で熱酸化膜を形成した。２）の場合には、１０００℃から１２５０℃で行った。この場合にも、Ｈ2Ｏを不活性ガスと一緒に流してもよい。さらに、熱酸化膜との比較のために５０ｎｍのＬＴＯ膜でゲート絶縁膜を形成した。次いで、１０００℃から１２５０℃の範囲で不活性ガス中で熱処理して室温まで冷却した。この工程は、省略してもよい。次いで、Ｈ2あるいはＨ2Ｏを含んだ雰囲気中で熱処理をした。Ｈ2の場合には、４００℃から９００℃で行った。Ｈ2Ｏの場合には、６５０℃から９５０℃で行う。本実施例では、６５０℃、７５０℃、８５０℃、９５０℃で行った。本実施例で使用したＨ2Ｏは、全てＨ2とＯ2を８００℃の温度で燃焼して発生させたＨ2Ｏで、Ｏ2／Ｈ2の流量比は０．１から１０の範囲で調整して行ったが、図１の場合は３であった。この時に、Ｈ2Ｏは、不活性ガス（アルゴン、窒素、リウム）と一緒に流してもよい。この後に、１０００℃から１２５０℃の不活性ガス中で熱処理する。この工程は、省略してもよい。次いで、さらに、低温でＨ2Ｏ熱処理をしてからＨ2熱処理を行った。２回目のＨ２あるいはＨ2Ｏ熱処理は省略してもよい。本実施例では、Ｈ2Ｏ処理を６５０℃と８５０℃で行った後に、８００℃で水素処理を行った。
【００２１】
その後にゲート電極６を形成するが、ゲート電極は、アルミニウム、あるいは、Ｎ型、Ｐ型ポリシリコンゲート電極のいずれでもよい。さらに、この上にＷＳｉ2膜、ＭｏＳｉ2膜及びＴｉＳｉ膜などのシリサイド膜を形成しても良い。この後に、アルミニウムあるいは、Ｎ型、Ｐ型シリコンとゲート絶縁膜をエッチングすることによりゲート電極を形成した。引き続いて、ソース領域あるいはドレイン領域上の酸化膜をエッチングしてコンタクト孔を開口した。次いで、ニッケル、チタン、アルミニウムを含有した金属あるいはこれらの積層膜を蒸着あるいは、スパッタ法で形成した後に、ＲＩＥあるいは、ウエットエッチングにより金属配線１０を形成する。本実施例ではアルミニウムを蒸着した後にウエットエッチングした。次いで、窒素中で熱処理を行い、ＭＯＳ電界効果型トランジスタを完成させた。
【００２２】
また、ＭＯＳキャパシタは、（１１−２０）面のＮ型炭化珪素基板（４Ｈ−ＳｉＣ、不純物濃度：５×１０15ｃｍ-3）を通常のＲＣＡ洗浄をした後に、１０ｎｍの犠牲酸化膜を形成して、この犠牲酸化膜を５％フッ酸で除去した後に、ゲート絶縁膜を形成して、その後、熱処理を行った。ゲート絶縁膜形成方法とその後の熱処理方法は、ＭＯＳＦＥＴ作製方法と同様である。次いで、アルミニウム膜を蒸着法によりゲート絶縁膜の上とＳｉＣ基板の裏面につけ、さらに、裏面に金属基板をつけて図２に示す断面構造をもったMＯＳキャパシタを完成させた。
【００２３】
図３に、乾燥酸素でゲート絶縁膜を形成した後に、Ａｒ（アルゴン）雰囲気で１１５０℃で３０分の熱処理をした後に、Ｈ2（水素）中で８００℃で３０分、Ｈ2Ｏ（水）雰囲気中で７５０℃で３時間の熱処理をした試料のＭＯＳの同時容量−電圧測定法で測定された高周波ＣＶ特性（測定周波数ｆ＝１００ｋＨｚ）と準静的ＣＶ特性（ステップ電圧Ｖｓ＝５０ｍＶ，遅延時間ｔｄ＝１０秒）を示す。実線が、高周波ＣＶ特性で、破線が準静的ＣＶ特性である。この２つＣＶ特性の容量差が大きいほど、界面準位密度（Ｄit）が大きいことを示している。図４に図３のデータから、式１を用いて算出された界面準位密度（Ｄit）のＳｉＣのエネルギーバンド内の分布を示す。ここで、Ｃｈ：高周波容量、Ｃｑ：準静的容量、Ｃｏｘ：酸化膜容量、ｑ：電子の電荷である。
【００２４】
【数１】
0004525958.tif 000002
【００２５】
図４に乾燥酸素雰囲気でゲート絶縁膜を形成した後に、アルゴン雰囲気中で１１５０℃で３０分の熱処理をした後、Ｈ2中で８００℃で３０分、Ｈ2Ｏ雰囲気中で７５０℃で３時間の熱処理をした試料の界面準位密度を示す。
【００２６】
さらに、図５に、Ｈ2Ｏ雰囲気でゲート絶縁膜を形成した後に、アルゴン雰囲気中で１１５０℃で３０分の熱処理をした後、Ｈ2中で８００℃で３０分、Ｈ2Ｏ雰囲気中で７５０℃で３時間の熱処理をした試料の界面準位密度を示す。Ｈ2とＨ2Ｏ雰囲気での熱処理をすることにより、界面準位密度が減少しており、Ｈ2とＨ2Ｏ雰囲気での熱処理が界面準位密度を下げる効果があることがわかる。特に、Ｈ2Ｏ雰囲気で酸化して水素熱処理をした場合には、最も界面準位密度が減少する。図６にＨ2Ｏ雰囲気で酸化して、アルゴン熱処理をした後に、水素熱処理の４００℃から９００℃で温度を変えた場合の界面準位密度を示す。６００℃までは、変化がないが、６００℃以上で急激に減少して８００℃以上で飽和する。９００℃より高温だと、水素がゲート絶縁膜を還元してゲート絶縁膜の信頼性を損ねるので、水素熱処理の温度は、６００℃から９００℃に限定される。
【００２７】
図７にＨ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成して、アルゴン熱処理をした後に、Ｈ2Ｏ熱処理を６５０℃、７５０℃、８５０℃、９５０℃で温度を変えた場合の界面準位密度を示す。処理時間は、６５０℃、７５０℃、８５０℃が３時間で、９５０℃は２０分だった。６５０℃で、界面準位密度は、Ｈ2Ｏ処理を行わない場合よりも下がっているので、効果がある。９５０℃以上では、Ｈ2Ｏ熱処理を行わない場合とほぼ同じであるので上限は９５０℃に限定される。７５０℃のときに界面準位密度は最小値になるので、７５０℃が最も望ましい。
【００２８】
図８にＨ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成したのちに、アルゴン雰囲気で熱処理し、さらに、８００℃で水素中で熱処理をした場合の界面準位密度に対する、酸化温度の効果を示す。１２５０℃以上では、石英チューブがもたないので上限は１２５０℃に限定される。１１５０℃では、界面準位密度は１２５０℃よりも低い。１０００℃では、ほぼ、１１５０℃と同じになるので下限は、１０００℃に限定される。図に示すように１０５０℃で、最も界面準位密度が低くなるので、最適温度は１０５０℃が望ましい。
【００２９】
図９にＨ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成したのちに、アルゴン雰囲気で熱処理し、さらに、ゲート酸化膜形成温度よりも低い温度（６５０℃と８５０℃）でＨ2Ｏ処理をした後に、さらに、８００℃で水素中で熱処理をした場合の界面準位密度を示す。Ｈ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成しただけの場合よりも界面準位密度が低くなるので効果が確認された。
【００３０】
この様にして得られた結果について、表１にゲート絶縁膜の形成条件と酸化後の熱処理条件とＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度の関係をまとめる。
【００３１】
【表１】
0004525958.tif 000003
【００３２】
この様に、ゲート絶縁膜を乾燥酸素とＨ2Ｏ雰囲気のどちらで形成しても、その後に、Ｈ2Ｏ雰囲気あるいはＨ2のいずれで熱処理した場合にチャネル移動度が劇的に向上する事がわかる。特に、ゲート絶縁膜をＨ2Ｏ雰囲気で形成した後にＨ2で熱処理することによりチャネル移動度は、１１０ｃｍ2／Ｖｓになった。この値は、パワーＭＯＳＦＥＴのオン抵抗値を劇的に下げるのに十分な値である。
【００３３】
次に、ゲート絶縁膜としてＬＴＯ膜と熱酸化膜の比較結果を表2に示す。この表では、共に酸化後のアニール（ＰＯＡ）は、Ａｒ（アルゴン）ガス中でのアニールのみである。この結果から、熱酸化膜がチャネル移動度の向上に効果があることがわかる。
【００３４】
【表２】
0004525958.tif 000004
【００３５】
次に、純水を暖めてＨ2Ｏの蒸気にし、これをアルゴンガスで流して炭化珪素基板を酸化した場合と、Ｈ2とＯ2の燃焼によりＨ2Ｏを生成して、アルゴンガスで流して炭化珪素基板を酸化した場合のチャネル移動度の結果を表３に示す。ゲート絶縁膜形成条件は、１１５０℃、３０分である。この結果から、Ｈ2とＯ2を燃焼して、Ｈ2Ｏを生成した方が、チャネル移動度が高く、チャネル移動度の向上に効果があることがわかる。
【００３６】
【表３】
0004525958.tif 000005
【００３７】
次に、チャネル移動度に対する清浄効果を表４に示す。ゲート絶縁膜形成条件は、１１５０℃、３０分である。
【００３８】
【表４】
0004525958.tif 000006
【００３９】
この結果から、清浄処理をしない場合よりも、清浄処理をした方が、チャネル移動度が向上することがわかる。オゾン雰囲気中で紫外光照射する清浄処理工程の後のその値は、３５ｃｍ2／Ｖｓであるが、水素アニールによる清浄処理後で３７ｃｍ2／Ｖｓになり、オゾン雰囲気中で紫外光照射する清浄処理と水素アニールによる清浄処理を行うと４０ｃｍ2／Ｖｓになった。したがって、清浄処理として、オゾン雰囲気中で紫外光照射する清浄処理、水素アニールによる清浄処理、あるいは、オゾン雰囲気中で紫外光照射する清浄処理と水素アニールによる清浄処理を行う処理、等は、チャネル移動度の改善に効果があることがわかる。
【００４０】
【発明の効果】
この発明は上記した構成からなるので、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００４１】
半導体領域上にゲート絶縁膜を形成する工程と、そのゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、上記の半導体領域に電極を形成する工程とを含む半導体装置の製造方法において、
半導体領域は、（１１−２０）面の炭化珪素からなる領域が形成された半導体領域であり、さらに、
該半導体領域の表面を清浄にする工程と、
ゲート絶縁膜をＨ2（水素）ガスとＯ2（酸素）ガスとを燃焼させることにより生成したＨ2Ｏ（水）雰囲気中において１０５０℃の温度による熱酸化法で形成する工程と、
そのゲート絶縁膜を形成した後に、アルゴン雰囲気中で熱処理し、さらに、Ｈ2（水素）雰囲気中において８００℃以上９００℃以下で熱処理することにより、上記のゲート絶縁膜と上記の半導体領域の界面の界面準位密度を低減せしめることにより、チャネル移動度を向上することができた。
【００４２】
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記の半導体領域の表面を清浄にする工程は、オゾン雰囲気中に置かれた半導体領域に紫外光を照射することにより清浄にすることにより、チャネル移動度を向上することができた。
【００４３】
また、上記の半導体装置の製造方法において、前記の半導体領域の表面を清浄にする工程は、Ｈ2（水素）雰囲気中で熱処理することにより清浄にする工程を含むようにすることにより、チャネル移動度を向上することができた。
【００４４】
また、上記の半導体装置の製造方法に加えて、（０００１）面の半導体表面を深さ方向に垂直にエッチングする工程を含み、
上記の（１１−２０）面は、この工程で形成された（１１−２０）面とすることにより、チャネル移動度を向上することができた。
【００４５】
また、上記の半導体装置の製造方法に含まれる工程に加えて、さらに、層間絶縁膜を形成する工程と、配線層を形成する工程と、配線層を保護する絶縁膜を形成する工程とを含むようにしたので、チャネル移動度を向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＭＯＳ電界効果型トランジスタの製造方法を示す模式図である。
【図２】  ＭＯＳキャパシタの断面を示す模式図である。
【図３】  乾燥酸素とＡｒ（アルゴン）、Ｈ2（水素）、Ｈ2Ｏ（水）雰囲気での熱処理を用いて形成したゲート絶縁膜を有するＭＯＳキャパシタのＣＶ曲線を示す図で、実線は高周波ＣＶ曲線、破線は準静的ＣＶ曲線を示す。
【図４】  図３のＣＶ曲線から算出した界面準位密度のエネルギーギャップ内の分布を示す図である。
【図５】  Ｈ2Ｏ雰囲気での酸化とＡｒ、Ｈ2、Ｈ2Ｏ雰囲気での熱処理を用いて形成したゲート絶縁膜を有するＭＯＳキャパシタのＣＶ曲線から算出した界面準位密度のエネルギーギャップ内の分布を示す図である。
【図６】  Ｈ2Ｏ雰囲気で酸化して、アルゴン熱処理をした後に、水素熱処理の４００℃から９００℃で温度を変えた場合の界面準位密度を示す図である。
【図７】  Ｈ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成して、アルゴン熱処理をした後に、Ｈ2Ｏ熱処理を６５０℃、７５０℃、８５０℃、９５０℃で温度を変えた場合の界面準位密度を示す図である。
【図８】  Ｈ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成したのちに、アルゴン雰囲気で熱処理し、さらに、８００℃で水素中で熱処理をした場合の界面準位密度に対する、酸化温度の効果を示す図である。
【図９】  Ｈ2Ｏ雰囲気でゲート酸化膜を形成したのちに、アルゴン雰囲気で熱処理し、さらに、ゲート酸化膜形成温度よりも低い温度（６５０℃と８５０℃）でＨ2Ｏ処理をした後に、さらに、８００℃において水素中で熱処理をした場合の界面準位密度を示す図である。
【符号の説明】
１  Ｐ型炭化珪素基板
２  イオン注入用マスク
３  ソース
４  ドレイン
５  ゲート絶縁膜
６  ゲート電極
７  金属配線
【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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