(57)【要約】【課題】本発明は、閾値電圧の低下を抑制しつつ、チャネル移動度を向上させることができる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、（ａ）炭化珪素基板１表面にゲルマニウムをイオン注入する工程と、（ｂ）工程（ａ）の後、炭化珪素基板１上に絶縁膜としてのゲート酸化膜７を形成する工程と、（ｃ）窒素酸化ガスを含んだ雰囲気で、工程（ｂ）でゲート酸化膜７を形成した炭化珪素基板１を熱処理する工程とを備える。【選択図】図１
2013247141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）炭化珪素基板表面にゲルマニウムをイオン注入する工程と、
（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記炭化珪素基板上に絶縁膜を形成する工程と、
（ｃ）窒素酸化ガスを含んだ雰囲気で、前記工程（ｂ）で前記絶縁膜を形成した前記炭化珪素基板を熱処理する工程とを備えることを特徴とする、
炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）が、前記イオン注入により、炭化珪素基板中に５×１０１７〜１×１０２０ｃｍ−３のゲルマニウムイオンを存在させる工程であることを特徴とする、
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】
前記工程（ｂ）が、前記炭化珪素基板上に前記絶縁膜としての二酸化珪素膜を形成する工程であることを特徴とする、
請求項１または２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）が、酸素を含む雰囲気中で熱酸化することにより前記炭化珪素基板上に前記二酸化珪素膜を形成する工程であることを特徴とする、
請求項３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）が、化学的気相成長法により前記炭化珪素基板上に前記二酸化珪素膜を堆積する工程であることを特徴とする、
請求項３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）が、前記窒素酸化ガスとしての、一酸化窒素ガス、一酸化二窒素ガス、二酸化窒化ガスのうちの少なくとも１種のガスを含んだ雰囲気で、前記炭化珪素基板を熱処理する工程であることを特徴とする、
請求項１〜５のいずれかに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記工程（ｃ）が、１１５０℃〜１３５０℃の温度範囲で、前記炭化珪素基板を熱処理する工程であることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれか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】
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関し、特に、高耐圧および低損失を両立して実現する炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素は優れた物性値を持ち、高耐圧、低損失な炭化珪素半導体装置（パワーデバイス）の実現を可能にする。
【０００３】
しかしながら、炭化珪素基板上に絶縁膜（酸化膜）を形成した場合に、例えば炭化珪素／二酸化珪素界面には多くの界面準位が形成される。この伝導帯に近い界面準位により、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ  ｏｘｉｄｅ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のチャネル移動度はバルク中の電子移動度に比べて極めて低くなり、オン抵抗値が理想的な値よりも高くなる。
【０００４】
炭化珪素基板上に二酸化珪素膜を形成した場合に、炭化珪素／二酸化珪素界面に欠陥準位が発生する原因としては、界面での炭素原子の析出が考えられている。炭化珪素／二酸化珪素界面での界面準位を低減するには、一酸化窒素（ＮＯ）や一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）等の窒素酸化ガス雰囲気やアンモニア（ＮＨ３）ガス雰囲気での熱処理（窒化処理）が有効である。中でも一酸化窒素ガスによる窒化処理が効果的である（特許文献１〜４参照）。
【０００５】
上記の窒化処理により、炭化珪素と二酸化珪素との界面に発生した界面準位は電気的に不活性となる。
【０００６】
しかしこの窒化処理を行った場合には、界面準位を不活性化することによりＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度は向上するが、閾値電圧が低下してしまいオフ耐圧が低下する。閾値電圧を上昇させるためにはアクセプタ濃度（不純物濃度）を高めることができるが、そうするとチャネル移動度が著しく低下してしまう。
【０００７】
一方で、窒素酸化ガス雰囲気やアンモニアガス雰囲気での熱処理（窒化処理）のほかの、ＳｉＣ−ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度向上と高耐圧とを実現する手段として、炭化珪素基板へのゲルマニウムドープがある（特許文献５〜８参照）。
【０００８】
ここで例えば特許文献５に記載されたゲルマニウムドープの比率は、シリコン（Ｓｉ）：炭素（Ｃ）：ゲルマニウム（Ｇｅ）＝０．９：１：０．１である。これほど高濃度のゲルマニウムをドープするためには、炭化珪素基板のエピタキシャル成長時に当該ドープを行う必要がある。
【０００９】
しかし、エピタキシャル成長中のゲルマニウムドープはあまり一般的ではなく、このような処理を実施した半導体ウエハを安定的に供給することは困難である。
【００１０】
炭化珪素半導体装置をパワーデバイスとして用いる場合、高耐圧特性の確保が重要となる。これを実現するためには、閾値電圧にはある程度の大きさが必要となり、炭化珪素ＭＯＳＦＥＴの開発において、チャネル移動度の向上とともに閾値電圧の制御技術の確立が急務となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第４１６４５７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１３６３８６号公報
【特許文献３】特開２００６−２１０８１８号公報
【特許文献４】国際公開第２０１０／１０３８２０号公報
【特許文献５】特開２００８−４２０１８号公報
【特許文献６】国際公開第２００８／０１８４３２号公報
【特許文献７】特開２００７−１５７７５１号公報
【特許文献８】特許第４８５７６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記のように、炭化珪素基板とその表面に形成された二酸化珪素膜との界面では欠陥準位密度が高くなり、炭化珪素ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度は低くなってしまう。
【００１３】
このチャネル移動度を高めるためには、二酸化珪素膜形成後、比較的高温で窒化処理を行うことにより界面準位密度を低減し界面準位を不活性化することが有効な手段となる。しかしこの窒化処理を行うと、ＭＯＳＦＥＴのチャネル移動度は向上するがオフ耐圧に寄与する閾値電圧が低下してしまう。一方で閾値電圧を高めるためにアクセプタ濃度を高めると、チャネル移動度が著しく低下してしまうという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、閾値電圧の低下を抑制しつつ、チャネル移動度を向上させることができる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様に関する炭化珪素半導体装置の製造方法は、（ａ）炭化珪素基板表面にゲルマニウムをイオン注入する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記炭化珪素基板上に絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）窒素酸化ガスを含んだ雰囲気で、前記工程（ｂ）で前記絶縁膜を形成した前記炭化珪素基板を熱処理する工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一態様に関する炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、（ａ）炭化珪素基板表面にゲルマニウムをイオン注入する工程と、（ｂ）前記工程（ａ）の後、前記炭化珪素基板上に絶縁膜を形成する工程と、（ｃ）窒素酸化ガスを含んだ雰囲気で、前記工程（ｂ）で前記絶縁膜を形成した前記炭化珪素基板を熱処理する工程とを備えることにより、炭化珪素半導体装置の閾値電圧の低下を抑制しつつ、そのチャネル移動度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に関する炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図４】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図５】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図６】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図７】炭化珪素半導体装置の、注入によって得られるゲルマニウム濃度分布を示す図である。
【図８】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図９】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図１０】本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【図１１】本発明の実施形態に関する炭化珪素半導体装置のゲート電圧−ドレイン電流特性を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態に関する炭化珪素半導体装置の閾値電圧と実行移動度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１９】
＜実施形態＞
＜構成＞
本発明の実施形態に関する炭化珪素半導体装置の構成について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の実施形態に関する炭化珪素半導体装置の構成を示す断面図である。具体的には、金属層−酸化物層−半導体層の構成である電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）のデバイス断面構造を示す図である。
【００２１】
図１に示されるように炭化珪素半導体装置は、第１導電型の炭化珪素基板１上に形成された第１導電型の炭化珪素からなるエピタキシャル層２と、エピタキシャル層２表面に所定の深さで形成された第２導電型のベース領域３と、ベース領域３表面に互いに離間して形成された第１導電型のドレイン領域４およびソース領域５と、ソース領域５に隣接してベース領域３表面に形成された第２導電型のウェルコンタクト領域６と、ベース領域３上に形成されたゲート酸化膜７と、ドレイン領域４と電気的に接触してドレイン領域４上に形成されたドレイン電極９と、ソース領域５と電気的に接触してソース領域５上に形成されたソース電極１０と、ゲート酸化膜７を介して、ドレイン領域４からソース領域５に亘る領域上に形成されたゲート電極８とを備える。
【００２２】
上記のうち、炭化珪素基板１、エピタキシャル層２、ベース領域３、ドレイン領域４、ソース領域５、ゲート酸化膜７、ゲート電極８が、基本的構成である。
【００２３】
図１に示される炭化珪素半導体装置において、ゲート電極８に電圧が印加されると、ゲート電極８直下のベース領域３表面に反転チャネル層が形成される。そして、ドレイン領域４とソース領域５との間に電荷の流れる経路（チャネル）が形成される。
【００２４】
炭化珪素ＭＯＳＦＥＴがｎチャネルＭＯＳＦＥＴである場合、上記の電荷が流れる経路（チャネル）に流れるキャリアは電子である。ソース領域５からベース領域３へ流れ込む電子は、ドレイン電極９に印加される電圧により形成される電界に従ってドレイン領域４を介してドレイン電極９に到達する。したがって、ゲート電極８に電圧を印加することにより、ドレイン電極９からソース電極１０に電流が流れる。
【００２５】
炭化珪素ＭＯＳＦＥＴがｐチャネルＭＯＳＦＥＴである場合、電荷が流れる経路（チャネル）に流れるキャリアは正孔である。ドレイン電極９から注入される正孔は、ドレイン領域４を介してベース領域３に到達する。次いで正孔は、ベース領域３表面に形成された反転チャネル層を介してソース電極１０の電位に従ってソース領域５に流れ込む。したがって、正孔がドレイン電極９からソース電極１０に流れる。
【００２６】
このようにして、炭化珪素半導体装置が動作する。
【００２７】
＜製造方法＞
次に、図２〜図１２を参照しつつ、本発明の本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法について説明する。なお図３〜図６、図８〜図１０は、炭化珪素半導体装置の製造方法の工程断面図である。
【００２８】
まず、炭化珪素半導体装置の製造方法の概要を説明する。図２は、本実施形態に関する炭化珪素半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【００２９】
図２に示されるように、炭化珪素基板１表面に対して、ゲルマニウムのイオン注入を行う（ステップＳ１）。
【００３０】
次に、炭化珪素基板１上において、熱酸化または化学気相成長法（ＣＶＤ法：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により絶縁膜を形成する（ステップＳ２）。
【００３１】
次に、炭化珪素基板１上において、窒素酸化ガス雰囲気で熱処理（窒化処理）を行う（ステップＳ３）。
【００３２】
以下、上記各工程を含む製造方法の詳細について図を参照しつつ説明する。
【００３３】
図３〜図７は、ゲルマニウムのイオン注入までの工程（ステップＳ１）を説明する図である。
【００３４】
まず、炭化珪素基板１上に、エピタキシャル結晶成長法を用いて第１導電型のエピタキシャル層２が形成される（図３参照）。このエピタキシャル層２の厚さは、５〜５０μｍ程度であればよく、また不純物濃度は１×１０１５〜１×１０１８ｃｍ−３程度であればよい。
【００３５】
炭化珪素基板１の面方位としては（０００１）面、（０００−１）面、（１１−２０）面等を用いることができる。また、この炭化珪素からなる炭化珪素基板１のポリタイプとしては、４Ｈ、６Ｈ、および３Ｃのいずれかを用いることができる。
【００３６】
次に、このエピタキシャル層２表面にマスク（図示せず）を形成する。当該マスクは、ベース領域３を形成する領域が露出するように形成される。また当該マスクは、写真製版技術を用いてレジスト、二酸化珪素、または窒化珪素等により生成される。
【００３７】
このマスクを不純物注入阻止膜として上方から不純物をイオン注入し、第２導電型のベース領域３を形成する（図４参照）。図４においては、このイオン注入時に用いられるマスクを除去した後の素子の断面構造が示されている。
【００３８】
この炭化珪素半導体装置がｎチャネルＭＯＳＦＥＴの場合、ベース領域３に導入される第２導電型不純物としては、ボロン（Ｂ）またはアルミニウム（Ａｌ）が利用可能である。また、この炭化珪素半導体装置がｐチャネルＭＯＳＦＥＴの場合には、この第２導電型注入不純物として、リン（Ｐ）または窒素（Ｎ）を利用することができる。
【００３９】
ベース領域３の深さは、エピタキシャル層２の厚さを超えないことが要求され、その深さとしては、例えば０．５〜３μｍ程度あればよい。
【００４０】
横型ＭＯＳＦＥＴを作成する場合には、エピタキシャル層２をエピタキシャル結晶成長させる時に第２導電型の不純物をドープすることにより、ベース領域３の形成を省略しても良い。
【００４１】
また、ベース領域３の第２導電型の不純物濃度は、エピタキシャル層２における第１導電型不純物濃度を超える濃度に設定し、例えば１×１０１７〜１×１０１９ｃｍ−３程度であればよい。
【００４２】
通常、ベース領域３の第２導電型の不純物濃度を高めることにより、ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧を高くすることができる。
【００４３】
次いで、写真製版技術を用いて炭化珪素基板１上にマスク（図示せず）を形成し、ソース領域形成部分を露出させ、このマスクを用いてベース領域３内に第１導電型不純物をイオン注入して、第１導電型のドレイン領域４とソース領域５とをそれぞれ形成する（図５参照）。図５においては、このドレイン領域およびソース領域形成用のマスク除去後の装置の断面構造が示されている。
【００４４】
ドレイン領域４およびソース領域５内に導入される第１導電型の不純物としては、この炭化珪素半導体装置がｎチャネルＭＯＳＦＥＴの場合、例えばリン（Ｐ）または窒素（Ｎ）等を利用することができる。また、この炭化珪素半導体装置がｐチャネルＭＯＳＦＥＴの場合、例えばボロン（Ｂ）またはアルミニウム（Ａｌ）等を利用することができる。
【００４５】
ドレイン領域４およびソース領域５の深さは、ベース領域３の深さよりも浅く形成される。このドレイン領域４およびソース領域５に導入される第１導電型の不純物濃度は、例えば１×１０１８〜１×１０２１ｃｍ−３程度であればよい。
【００４６】
次いで、写真製版技術を用いて炭化珪素基板１表面にマスク（図示せず）を形成し、ウェルコンタクト領域形成部分を露出させ、このマスクを用いてベース領域３内に第２導電型不純物をイオン注入して、ソース領域５と隣接した第２導電型のウェルコンタクト領域６を形成する（図６参照）。図６においては、このウェルコンタクト領域６形成用のマスク除去後の装置の断面構造が示されている。
【００４７】
ウェルコンタクト領域６内に導入される第２導電型の不純物としては、この炭化珪素半導体装置がｎチャネルＭＯＳＦＥＴの場合、例えばボロン（Ｂ）またはアルミニウム（Ａｌ）等を利用することができ、また、この炭化珪素半導体装置がｐチャネルＭＯＳＦＥＴの場合、例えばリン（Ｐ）または窒素（Ｎ）等を利用することができる。
【００４８】
続いて、熱処理装置により、炭化珪素基体を例えば１３００〜１９００℃の高温条件下で例えば３０秒〜１時間程度熱処理を行うことにより、注入イオンが電気的に活性化される。
【００４９】
続いて、炭化珪素基板１表面を熱酸化した後、フッ酸を用いて炭化珪素基板１を再度露出させる。露出した炭化珪素基板１表面にゲルマニウムをイオン注入する。
【００５０】
本実施形態では、ゲルマニウムイオン注入条件として、加速エネルギーを３０ｋｅＶ、ドーズ量を５．０×１０１２ｃｍ−２または２．０×１０１３ｃｍ−２とした。
【００５１】
図７は、上記の注入条件によって得られるゲルマニウム濃度分布のＴＲＩＭ（ｔｈｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ｏｆ  Ｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｍａｔｔｅｒ）計算結果を示す図である。図７において、縦軸はゲルマニウム濃度［ｃｍ−３］、横軸は炭化珪素基板１表面からの深さ［Å］を示している。
【００５２】
図７に示されるように、ドーズ量が５．０×１０１２ｃｍ−２である方はピーク濃度が３．２×１０１８ｃｍ−３であり、ドーズ量が２．０×１０１３ｃｍ−２である方はピーク濃度が１．３×１０１９ｃｍ−３である。ゲルマニウムのイオン注入によって得られる炭化珪素基板１表面におけるゲルマニウム濃度としては、５×１０１７〜１×１０２０ｃｍ−３が望ましい。
【００５３】
図８は、絶縁膜を形成する工程（ステップＳ２）、および、窒素酸化ガス雰囲気で熱処理する工程（ステップＳ３）を説明する図である。本実施形態では、酸素を含む雰囲気での熱酸化により二酸化珪素膜（ゲート酸化膜７）を形成し、さらに、一酸化窒素ガス雰囲気により窒化処理を実施した。
【００５４】
絶縁膜としての二酸化珪素膜の形成工程では、酸素を含む雰囲気での熱酸化以外にも、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）により二酸化珪素膜を形成してもよい。
【００５５】
一方で窒化処理を実施する際には、まず二酸化珪素膜形成後の炭化珪素基板１を炉内から取り出す。その後、炭化珪素基板１を窒化処理炉へ導入する。
【００５６】
この窒化処理炉を昇温し、炉内が処理温度に到達した時点で、反応炉内を一酸化窒素ガスまたは一酸化二窒素ガス雰囲気に切り替える。そして、窒素酸化ガス雰囲気および処理温度を所定の時間維持することにより、炭化珪素基板１に対して窒化処理を行う。
【００５７】
このような窒化処理工程を実施することにより、二酸化珪素／炭化珪素界面が良好に形成される。すなわち、当該界面における界面準位が低減され、チャネル移動度が向上する。
【００５８】
なお、この窒化処理用反応炉内における窒化処理中の雰囲気としては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスで希釈した一酸化窒素ガス、一酸化二窒素ガス、二酸化窒化ガスのうち少なくとも１種のガスが用いられてもよく、また一酸化窒素ガスと一酸化二窒素ガスが混在する雰囲気が用いられてもよい。
【００５９】
窒化処理温度としては、９００℃〜１４５０℃であるのが望ましく、特に１１５０℃〜１３５０℃であることが望ましい。これは、１１５０℃以下の低温では、窒化速度が遅く、窒素原子による界面準位の不活性化が良好に進行しないためである。また、１３５０℃以上の高温条件下では、一酸化窒素または一酸化二窒素の分解により生じる酸素によって熱酸化が進行し、新たな界面準位が増加する場合があるためである。また、窒化処理時間としては１０分〜１０時間程度が望ましい。
【００６０】
次いで、ゲート酸化膜７上にゲート電極８を成膜し、次いで写真製版技術を用いてパターニングする。ゲート電極８は、ドレイン領域４およびソース領域５がその両端部に位置し、ベース領域３がその中央に位置するような形状にパターニングされる（図９参照）。
【００６１】
また、ゲート電極８は、ドレイン領域４およびソース領域５と例えば１０ｎｍ〜５μｍの範囲で平面的に見て重なり合うように形成されるのが望ましい。ゲート電極８の端部におけるフリンジ効果の影響を抑制して、均一にベース領域３表面に電圧を印加して、ベース領域３表面に確実に、反転チャネル層を形成する。
【００６２】
このゲート電極８の素材としては、ｎ型またはｐ型の多結晶珪素（ポリシリコン）であってもよく、またｎ型またはｐ型の多結晶炭化珪素であってもよく、また、アルミニウム、またはチタン、モリブデン、タンタル、ニオブおよびタングステン等の低抵抗高融点金属であってもよく、また、高融点低抵抗金属の窒化物が用いられてもよい。
【００６３】
このゲート電極８のパターニング後、ゲート酸化膜７の不要部分を、写真製版技術を用いたパターニングおよびウェットまたはドライエッチングにより除去することにより、ドレイン領域４およびソース領域５の表面が露出される（図１０参照）。
【００６４】
ゲート酸化膜７は、ゲート電極８よりも横方向に長く形成され、次工程で形成されるソース電極１０とゲート電極８との間を確実に電気的に分離する。
【００６５】
次いで、図１に示されるように、このドレイン領域４およびソース領域５の露出した部分に、ドレイン電極９およびソース電極１０が成膜およびパターニングにより形成される。
【００６６】
ドレイン電極９およびソース電極１０の素材としては、アルミニウム、ニッケル、チタン、銅、および金等またはこれらの複合物を用いることができる。また、ドレイン領域４およびソース領域５に対するオーミック接触を得るために、ドレイン電極９およびソース電極１０を形成した後に、１０００℃程度の熱処理が行われてもよい。
【００６７】
＜特性＞
図１１は、上記の製造方法で製造された炭化珪素半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ）のゲート電圧−ドレイン電流特性を示す図である。図１１において、縦軸はドレイン電流［μＡ］を示し、横軸はゲート電圧［Ｖ］を示す。なお図１１（ａ）は、サンプル１およびサンプル２に所定の処理を施す前のゲート電圧−ドレイン電流特性を示す図であり、図１１（ｂ）は、サンプル１およびサンプル２に所定の処理を施した後のゲート電圧−ドレイン電流特性を示す図である。また、ＭＯＳＦＥＴのチャネル長は１０μｍ、チャネル幅は１００μｍであり、ドレイン電圧は０．１Ｖである。
【００６８】
元々、閾値電圧５．５Ｖ、実効移動度２２〜２３ｃｍ２／Ｖｓで同程度の特性を示す２種類のＭＯＳＦＥＴ（図１１（ａ）参照）について、ベース領域３の第２導電型の不純物原子であるアルミニウムの濃度を高めた場合（サンプル１）と、炭化珪素基板１表面にゲルマニウムを注入した場合（サンプル２）とを比較した。
【００６９】
この結果図１１（ｂ）に示されるように、アルミニウムの濃度を高めたサンプル１では、ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧が７．８〜８Ｖ程度（特性曲線の接線で示される）に上昇したのに対し、ゲルマニウムを注入したサンプル２では、ＭＯＳＦＥＴの閾値電圧が９．６〜９．８Ｖ程度（特性曲線の接線で示される）に上昇しており、サンプル１の場合に比べておよそ２Ｖ閾値電圧が高くなった。なお、図１１（ｂ）に示されたＭＯＳＦＥＴは、実効移動度が１５ｃｍ２／Ｖｓ程度である。
【００７０】
図１２は、上記のサンプル１およびサンプル２の、閾値電圧と実行移動度との関係を示す図である。ただし、サンプル１におけるアルミニウム濃度、および、サンプル２におけるゲルマニウム注入量については、数種類の異なる値を用いている。なお図１２において、縦軸は実行移動度［ｃｍ２／Ｖｓ］を示し、横軸は閾値電圧［Ｖ］を示す。
【００７１】
図１２に示されるように、サンプル１およびサンプル２ともに、閾値電圧と実行移動度とはトレードオフの関係にあることが分かる。しかし、サンプル１の場合よりもサンプル２の方が、同じ実行移動度における閾値電圧は高く実現されていることが分かる。よって、サンプル２のようにゲルマニウムをイオン注入した炭化珪素半導体装置であれば、閾値電圧の低下を抑制しつつ、チャネル移動度を向上させることができる。
【００７２】
本発明は、炭化珪素基板１上に形成される二酸化珪素膜をゲート絶縁膜として有するＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の絶縁ゲート型トランジスタ素子に適用することができる。また、この絶縁ゲート型トランジスタとしては、ソース、ゲートおよびドレイン電極が同一主表面上に形成される横型半導体素子に対しても、ソースおよびゲート電極とドレイン電極が炭化珪素基板１を挟んで形成される縦型半導体素子に対しても適用することができる。
【００７３】
＜効果＞
本発明に関する実施形態によれば、炭化珪素半導体装置の製造方法は、（ａ）炭化珪素基板１表面にゲルマニウムをイオン注入する工程と、（ｂ）工程（ａ）の後、炭化珪素基板１上に絶縁膜としてのゲート酸化膜７を形成する工程と、（ｃ）窒素酸化ガスを含んだ雰囲気で、工程（ｂ）でゲート酸化膜７を形成した炭化珪素基板１を熱処理する工程とを備える。
【００７４】
このような炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素半導体装置の閾値電圧の低下を抑制しつつ、そのチャネル移動度を向上させることができる。また、炭化珪素基板のエピタキシャル成長中にゲルマニウムドープを行う必要がなく工程が容易であるので、安定的に上記の炭化珪素半導体装置を供給することができる。
【００７５】
本発明の実施形態では、各構成要素の材質、材料、実施の条件等についても記載しているが、これらは例示であって記載したものに限られるものではない。
【００７６】
なお本発明は、その発明の範囲内において、本実施形態における任意の構成要素の変形もしくは省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明は、炭化珪素基板１上に形成される二酸化珪素膜をゲート絶縁膜として有する縦型ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の絶縁ゲート型トランジスタ素子に適用することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  炭化珪素基板、２  エピタキシャル層、３  ベース領域、４  ドレイン領域、５  ソース領域、６  ウェルコンタクト領域、７  ゲート酸化膜、８  ゲート電極、９  ドレイン電極、１０  ソース電極。
【図１】
2013247141.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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