(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
サセプタ上に炭化珪素半導体基板を載置する工程と、
吸着盤に赤外線吸収粒子を吸着させる工程と、
前記炭化珪素半導体基板上に前記吸着盤に前記赤外線吸収粒子を吸着させたまま載置する工程と、
前記吸着盤への前記赤外線吸収粒子の吸着を解除する工程と、
前記サセプタを加熱することにより前記サセプタから赤外線を放射させ、前記赤外線を前記赤外線吸収粒子に吸収させることにより前記赤外線吸収粒子を加熱し、前記赤外線吸収粒子の熱を前記炭化珪素半導体基板に伝える炭化珪素半導体基板の加熱工程を備えた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】
赤外線吸収粒子は、炭素粒子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】
炭素粒子の粒径は、１００ミクロン以下であることを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
吸着盤は、赤外線吸収粒子の粒径より小さな大きさで前記赤外線吸収粒子の粒径と同等の間隔で配置された吸着口を有す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５】
サセプタは、掘り込みを有し、前記掘り込みに炭化珪素半導体基板を載置す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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、炭化珪素半導体基板上を加熱する工程を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
炭化珪素半導体基板の表面内に形成された不純物領域を活性化するためには、当該炭化珪素半導体基板に高温加熱処理を施す必要がある。当該炭化珪素半導体基板の加熱処理として、以下に示す従来技術が存在する。
【０００３】
第一の従来技術では、石英チューブ内に、炭化珪素半導体基板を載置した炭素製サセプタを挿入する。ここで、当該サセプタ挿入後の石英チューブ内は真空であるか、またはアルゴンガス等が封入されている。そして、当該サセプタ挿入後、高周波誘導加熱により、当該サセプタの温度を１６００〜１８００℃まで加熱する。当該サセプタからの熱を受熱することにより、炭化珪素半導体基板の加熱が実現される。
【０００４】
また、第二の従来技術（特許文献１参照）では、第一の従来技術に対する応用技術であり、具体的な内容は以下の通りである。当該第二の従来技術では、サセプタ上に炭化珪素半導体基板を載置し、当該炭化珪素半導体基板の上面にカーボン製の発熱体を面接触させている。そして、前記のように発熱体を面接触させて炭化珪素半導体基板の表面を覆った状態で、高周波誘導加熱により、当該サセプタおよび発熱体を加熱する。当該サセプタおよび発熱体からの熱を受熱することにより、炭化珪素半導体基板の加熱が実現される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１９７４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、１６００〜１８００℃の温度で輻射される赤外線の波長は、１−１０ミクロンの波長域（約２ミクロンでピークを有する）で分布している（非特許文献：伝熱工学資料（改訂４版）、丸善発行、ｐｐ１５６）。しかし、当該波長域の赤外線を、炭化珪素はほぼ吸収しない（非特許文献：Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．、ｐｐ１２７）。
【０００７】
したがって、真空中では、第一の従来技術に係わる加熱方法では、炭化珪素半導体基板は、発熱しているサセプタとの接触した箇所からのみの固体−固体間の熱伝導により、基板が加熱されることになる。
【０００８】
炭化珪素半導体基板とサセプタの接触面は、通常、お互いに完全な平面ではなく反りを有している。したがって、当該炭化珪素半導体基板とサセプタとの接触面全面が接触しているわけではなく、接触は数点程度（理論的には３点）となる。このために、炭化珪素半導体基板とサセプタとの接触点数と接触場所により、サセプタから当該炭化珪素半導体基板の加熱状態が変化する。また、接触点が少ないために、その点からだけ熱を伝えることになるために基板中を熱が伝わっていく必要があり、加熱に時間がかかる。
【０００９】
また、ガス雰囲気においては炭化珪素半導体基板とサセプタとの固体−固体間の熱伝導に加え、サセプタと炭化珪素半導体基板との間にあるガスを介しての固体−気体−固体の熱伝導もある。この場合には、炭化珪素半導体基板とサセプタとの平面度の良否により当該基板とサセプタのそれぞれの点での基板とサセプタ間の距離が変化する。このため、実効的な熱伝導率と加熱状態が変化することとなる。
【００１０】
まとめると、第一の従来技術の場合には、炭化珪素半導体基板を均一に加熱することができないという問題、さらに接触部からしか加熱されないためにサセプタから炭化珪素半導体基板への熱供給には長時間を要するという問題が生じる。また、不均一な加熱により熱応力が発生し、基板が割れてしまうという問題があった。
【００１１】
加えて、炭化珪素半導体基板が高温になったときには、炭化珪素半導体基板を構成する珪素原子と炭素原子がそれぞれの昇華速度で昇華する。当該昇華した各原子は、真空中もしくはアルゴンガス雰囲気中に飛び出し、結果として、炭化珪素半導体基板表面の珪素原子と炭素原子の組成比を変化させる。つまり、第一の従来技術の場合には、昇華により炭化珪素半導体基板の表面荒れを生じさせてしまうという問題もあった。第二の従来技術に係わる加熱方法では、炭化珪素半導体基板表面が発熱体により覆われているために、珪素原子等の昇華が抑制されると説明されている。
【００１２】
ところで、上記昇華抑制効果を発揮するためには、発熱体と炭化珪素半導体基板、およびサセプタと炭化珪素半導体基板を面接触状態にすることが前提である。当該面接触状態を可能にするためには、平面度を向上させること、表面の凹凸をなくし、表面荒さを非常に良い状態にすること、および反りを有する炭化珪素半導体基板を平面に矯正するために当該基板に外力を加えて矯正すること等が必要となる。
【００１３】
しかしながら、完全に面接触状態になるまで上記各部材の平面度を向上させること等は非常に困難である。また、外力を加えて炭化珪素半導体基板を押し付けることにより、デバイス動作に重要となるデバイス形成表面を傷つける可能性があり、デバイスの歩留まりを低下させることになる。
【００１４】
以上のように、第二の従来技術では、珪素原子等の昇華を抑制するためには、完全に面接触状態にするという困難性を有する処理を施す必要があるか、もしくはデバイス形成面に損傷を与えざるを得ないという問題がある。
【００１５】
そこで、本発明は、サセプタの発熱を利用して、炭化珪素半導体基板を短時間に、かつ均一に加熱することができる炭化珪素半導体基板の加熱方法を提供することを目的とする。また、複雑や困難性を有する工程を踏まえずに、また炭化珪素半導体基板のデバイス形成面に損傷を与えること無く、珪素原子や炭素原子の昇華を抑制することができる炭化珪素半導体基板の加熱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】
【００１６】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の炭化珪素半導体基板の製造方法は、サセプタ上に炭化珪素半導体基板を載置する工程と、前記炭化珪素半導体基板と同程度の大きさで同じ形状の吸着盤に赤外線吸収粒子を吸着させる工程と、前記炭化珪素半導体基板上に前記吸着盤に前記赤外線吸収粒子を吸着させたまま載置する工程と、前記吸着盤への前記赤外線吸収粒子の吸着を解除する工程と、前記サセプタを加熱する工程と、を具備し、前記サセプタから赤外線を放射させ前記赤外線を前記赤外線吸収粒子に吸収させることにより前記赤外線吸収粒子を加熱し前記赤外線吸収粒子の熱を前記炭化珪素半導体基板に伝える炭化珪素半導体基板の加熱工程を備えている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の炭化珪素半導体装置の製造方法によれば、炭化珪素半導体基板を均一に加熱でき、電気的特性が均一な炭化珪素半導体装置を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１９】
実施の形態１．
本実施の形態に係わる炭化珪素半導体装置の製造方法の一工程である炭化珪素半導体基板の加熱方法を、図１〜７を用いて説明する。まず、図１は、当該炭化珪素半導体基板を加熱する装置の炭化珪素半導体基板導入前の様子を示す断面模式図である。図１に示すように、円筒形の石英チューブ１１があり、この石英チューブ１１の外周に高周波誘導加熱用コイル１２が巻かれている。また、炭素製のサセプタ１３には、全体として凹部と把握できる２段の掘り込み１３１が形成されている。第一の凹部となる上段の掘り込みの直径は、炭化珪素半導体基板１の直径よりもわずかに大きい。また、第二の凹部となる下段の掘り込みの直径は、炭化珪素半導体基板１の直径よりもわずかに小さい。つまり、当該２段の掘り込みは、上段の掘り込みと、上段の掘り込みの底部と連接されており、かつ当該上段の掘り込みよりも開口幅の小さい下段の掘り込みと、から形成されている。
【００２０】
次に、図２に示すように、炭素製のサセプタ１３の上に形成されている第一の凹部の底部に炭化珪素半導体基板１を載置する。これにより、下段の掘り込みの上部を閉蓋し、準密閉空間が形成される。なお、炭化珪素半導体基板のデバイス形成面がサセプタ１３側を向くように、炭化珪素半導体基板１は載置されている。また、炭化珪素半導体基板１の外周部において上段の掘り込みの底部と接触している。当該炭化珪素半導体基板１の外周部の大部分の領域には、通常デバイスは形成されない。また、上段の掘り込みの底部（すなわち、炭化珪素半導体基板１の支持部）に凹凸形状を形成しても良い。これにより、炭化珪素半導体基板１と上段の掘り込みの底部との接触面積を小さくできるため、当該接触部からの炭化珪素半導体基板１に熱が伝わることを抑制できる。
【００２１】
つづいて、図３に示すように、円板形状の炭化珪素半導体基板１を炭化珪素半導体基板１と同程度の大きさの円板形状の吸着盤２３に、赤外線吸収粒子である粒径２０ミクロン程度の炭素粒子２を吸着させる。吸着盤２３には、赤外線吸収粒子２の粒径より小さく炭素粒子２の粒径の８０％程度の粒径の、粒径と同等の間隔である２０ミクロン程度の間隔で配置された、円形の吸着口２５が形成されている。
吸着盤２３に形成された吸着口２５は、円板形状の吸着盤２３の側面に接続された真空ライン２４と吸着盤２３の内部でつながっており、真空ライン２４の真空引きを開始することによって、炭素粒子２を吸着盤２３に吸着させる。吸着盤２３の材料は金属であり、ＭＥＭＳ技術を使用して加工されている。
【００２２】
次に、図４に示すように、炭素粒子を吸着させた吸着盤２３を炭化珪素半導体基板１の直上に移動する。
つづいて、炭素粒子２を吸着させた吸着盤２３を炭化珪素半導体基板１の直上に移動し、炭化珪素半導体基板１の上に置く。この状態で、吸着盤２３への炭素粒子２の吸着を解除する、すなわち、吸着盤２３に接続された真空ライン２４の真空引きを停止する。吸着盤２３を炭化珪素半導体基板１の上から移動させると、重力により、図５に示すように、炭化珪素半導体基板１上のデバイス形成面と反対側の裏面上に、炭素粒子２が一層分だけ配置された状態になる。また、粒子径が小さくなると炭素粒子２が空気中の水分など影響により吸着盤２３に物理吸着され、重力では離れなくなる場合があるが、このような場合であっても、真空ラインに乾燥空気や窒素を導入することで、炭素粒子２を炭化珪素半導体基板１上に確実に配置できる。
次に、図６に示すように、サセプタ１３上に炭素製のサセプタカバー１４を配置する。サセプタカバー１４のサセプタ１３に対向する面には掘り込み１４１が形成されている。
【００２３】
次に、図７に示すように、当該工程まで施されたサセプタ１３およびサセプタカバー１４を、石英チューブ１１の空洞内に挿入する。そして、炭化珪素半導体基板１上に炭素粒子２を載置・導入させた状態で、サセプタ１３と炭素製のサセプタカバー１４を加熱することにより、炭化珪素半導体基板１を加熱する。炭化珪素半導体基板１を加熱する手順は、以下の通りである。まず、高周波誘導加熱用コイル１２に電流を流す。すると、石英チューブ１１内に磁界が発生する。すると、当該磁界により炭化製のサセプタ１３および炭化製のサセプタカバー１４内に誘導電流が流れる。そして、当該誘導電流が流れることにより、サセプタ１３およびサセプタカバー１４が発熱する。上記において、サセプタ１３および発熱体１０が発熱し、サセプタ１３およびサセプタカバー１４の温度が１６００〜１８００℃程度になる。すると、当該サセプタ１３およびサセプタカバー１４から所定の波長の赤外線が輻射される。
【００２４】
ここで、「発明が解決しようとする課題」でも述べたように、炭化珪素半導体基板１は、当該温度域で発生する赤外線をほとんど吸収しない（非特許文献：Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ、Ｉｎｃ．、ｐｐ１２７）。したがって、発生した赤外線のほとんどは、炭化珪素半導体基板１を透過する。しかし、当該温度域で発生した赤外線を、炭素粒子２は吸収することができる。したがって、炭素粒子２は、サセプタ１３およびサセプタカバー１４から輻射された赤外線を吸収し、その結果として、炭素粒子２は加熱される。ここで、多数の炭素粒子２は、炭化珪素半導体基板１上に載置されている。したがって、炭素粒子２と炭化珪素半導体基板１とは、多数箇所において、点接触している（図７参照）。上述したように、任意の大きさの粒子径を有する炭素粒子２を選択できる。仮に炭化珪素半導体基板１の大きさを５０ｍｍとし、球形の炭素粒子２の大きさを１００μｍとすると、炭化珪素半導体基板１と炭素粒子２との接触点数は、約二十万点となる。また、球形の炭素粒子２の大きさを１０μｍとすると、炭化珪素半導体基板１と炭素粒子２との接触点数は、約二千万点となる。
【００２５】
このことから分かるように、粒子径の小さい炭素粒子２を選択（採用）すればするほど炭化珪素半導体基板１と炭素粒子２との接触点数は増加する。これは真空中だけでなく、固−気−固の熱伝導もあるアルゴンなどのガス雰囲気中においても接触点数を増加させれば固体−固体間の熱伝導が支配的となる。また、粒子径の小さい炭素粒子２を選択（採用）すれば、その体積も減少する。当該炭素粒子２の体積の減少がすると、これに伴い、その熱容量が減少する。したがって、炭素粒子２の温度上昇速度はより速くなる。このため、炭素粒子２から炭化珪素半導体基板１への伝熱効率が向上し、炭化珪素半導体基板１の加熱処理を短時間で終了することができる。
【００２６】
また、隣接する炭素粒子２と炭化珪素半導体基板１との間には、図７に示されているように、微細な空隙が形成されている。アルゴンガスなどのガス雰囲気中では固体−固体および固体−気体−固体の２つの熱伝導機構により、加熱された炭素粒子２から炭化珪素半導体基板１へと熱が伝達される。この空隙も粒子径が小さくなればなるほどに、その隙間が小さくなり、気体中の熱伝達性能が向上し、より早く加熱処理を終えることに役立つ。
【００２７】
また、炭素粒子２層を一層としたのは以下の理由による。すなわち、炭素粒子２が複数層ある場合には、サセプタ１３とサセプタカバー１４から放射された赤外線が異なる層の炭素粒子２で受光され、効率が低下すると考えられるからである。というのもサセプタ１３から放射され、炭化珪素半導体基板１を通過した赤外線は炭化珪素半導体基板１に接触している炭素粒子２で受光されるが、サセプタカバー１４から放射された赤外線は最上部の炭素粒子２で受光されるために、加熱された炭素粒子２の熱は、その下層の炭素粒子２へ熱伝導や輻射で熱を伝えることになり、炭化珪素半導体基板１と接している炭化粒子２を直接加熱できないために、効率が低下すると考えられる。
【００２８】
所定の時間の上記の炭化珪素半導体基板１の加熱処理終了後、炭化珪素半導体基板１と炭素粒子２を載置したサセプタ１３およびサセプタカバー１４を石英チューブ１１から取り出し、常温まで冷却する。冷却後、サセプタカバー１４をサセプタ１３から取り外し、炭素粒子２をエアーの吹きかけにより吹き飛ばした後、サセプタ１３から炭化珪素半導体基板１を取り出す。炭素粒子２は、吸着盤２３を用いて吸着により取り除いてもよい。これらの加熱後の工程は、加熱前の工程を逆の順序で行うことになるため、詳細な説明は省略する。
上記加熱処理を施されることにより、炭化珪素半導体基板１は均一に加熱される。
【００２９】
以上のように、本実施の形態に係わる炭化珪素半導体基板の加熱方法では、炭化珪素半導体基板１上に、多数の炭素粒子２を載置している。そして、当該状態において、サセプタ１３等の発熱を利用した炭化珪素半導体基板１の加熱処理を実施している。したがって、サセプタ１３やサセプタカバー１４から輻射される赤外線は、炭素粒子２により、一旦吸収される。ここで、上述の通り、炭素粒子２は、炭化珪素半導体基板１と多数点において点接触している（たとえ炭化珪素半導体基板１が反りを有していても、また炭化珪素半導体基板１の平面度が低い場合でも、多数点において当該点接触が実現される）。したがって、短期間にかつ均一に、炭素粒子２を介して炭化珪素半導体基板１を加熱することができる。
【００３０】
また、本実施の形態では、凹部（より具体的には、２段の掘り込み）がサセプタ１３に形成されている。そして、当該凹部の底部（より具体的には、上段の掘り込みの底部）に炭化珪素半導体基板１を載置し、当該炭化珪素半導体基板１の上面と凹部の側面とで形成された窪みに多数の炭素粒子２を導入している。したがって、炭化珪素半導体基板１を安定してサセプタ１３上に載置できると共に、炭化珪素半導体基板１上に、安定して複数の炭素粒子２を載置することができる（つまり、加熱処理中に多少の振動が生じても、炭素粒子２が炭化珪素半導体基板１からこぼれ落ちることを防止することができる）。
【００３１】
また、本実施の形態では、炭化珪素半導体基板１のデバイス形成面と対向する主面上に、複数の炭素粒子２が載置されている。したがって、当該デバイス形成面が炭素粒子２により汚染されることを防止することができる。
【００３２】
また、本実施の形態では、サセプタ１３には、上記の通り２段の掘り込み１３１が形成されている。そして、下段の掘り込みの上部を閉蓋するように、上段の掘り込みの底部に炭化珪素半導体基板１が載置されている。したがって、炭化珪素半導体基板１が下段の埋め込みの蓋の役目を果たし、当該下段の埋め込みと当該基板１とにより、準密閉空間が形成される。これにより、デバイス形成面５から昇華した珪素原子や炭素原子を、当該準密閉空間に閉じ込めることができる。つまり、当該準密閉空間において珪素原子等の昇華を飽和状態にすることができる。このように、昇華が飽和状態となるとデバイス形成面５からの昇華は起こらなくなる。以上により、炭化珪素半導体基板１が下段の埋め込みの蓋の役目を果たすことにより、デバイス形成面からの昇華を抑制することができる。つまり、複雑や困難性を有する工程を踏まえずに、また外力等も与えないので炭化珪素半導体基板１のデバイス形成面５に損傷を与えること無く、当該昇華抑制機能を発揮できる。なお当該昇華が抑制されると、デバイス形成面の表面状態が変化することを抑制できる。ここで、準密閉空間の体積を小さくすれば、より早い時期に昇華が飽和状態となるので、より昇華の抑制効果が発揮される。
【００３３】
また、デバイス形成面はサセプタ１３側を向いている。したがって、石英チューブ１１内のゴミ等の異物により、当該デバイス形成面が汚染されることを防止することができる。
【００３４】
また、通常炭化珪素半導体基板１の外周部は枠部となりデバイスの形成されない領域である。また、上記態様から分かるように、炭化珪素半導体基板１とサセプタ１３（より具体的には、上段の埋め込みの底部）とは、当該基板１の外周部のほんの一部と接触しているだけである。つまり、デバイス形成面５の全部または大部分の領域が、サセプタ１３（より具体的には、上段の埋め込みの底部）とは接触していない。したがって、サセプタ１３と接触することにより起こる、デバイス形成面の汚染も防止することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、炭化珪素半導体基板１上に、一層分だけ炭素粒子２を載置している。したがって、当該炭素粒子２の層厚も最小限に抑えることができる。このように、当該炭素粒子２の全体の体積が減少すると、これに伴い当該炭素粒子２の層全体の熱容量も減少する。したがって、炭素粒子２の層の温度上昇速度はより速くなる。このため、炭素粒子２から炭化珪素半導体基板１への伝熱効率が向上し、炭化珪素半導体基板１の加熱処理を短時間で終了することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、炭素粒子２の上方にサセプタカバー１４が配設されている。そして、当該サセプタカバー１４およびサセプタ１３を加熱することにより、炭化珪素半導体基板１を加熱している。したがって、炭化珪素半導体基板１の加熱処理をより短時間で終了させることができる。
【００３７】
なお、図７に示すように、サセプタカバー１４の前記炭化珪素半導体基板に面する側において、凹部が形成されおり、サセプタカバー１４の下面とサセプタ１３の上面とが当接し、凹部により炭化珪素半導体基板１の上面が覆われている状態で、炭化珪素半導体基板１を加熱した例を説明したが、このようにすることで、炭化珪素半導体基板１の加熱処理の際に、サセプタカバー１４の下面とサセプタ１３の上面とを当接したとしても、凹部の存在により、炭化珪素半導体基板１に当該当接に起因した外力が、炭素粒子２を介して加わることを防止できる。
【００３８】
なお、図示しないが、サセプタカバー１４に掘り込みを設けずサセプタカバー１４の下面を平板として、サセプタカバー１４の下面とサセプタ１３の上面とが当接するように当該サセプタカバー１４を配置し（つまり、炭化製のサセプタカバー１４で炭化製のサセプタ１３および／または炭化珪素半導体基板１を覆い）、当該状態において、上述したサセプタカバー１４およびサセプタ１３の発熱を利用した、炭化珪素半導体基板１の加熱処理を施しても良い。当該サセプタカバー１４の下面とサセプタ１３の上面との当接状態で加熱処理を施すことにより、サセプタカバー１４で発熱した熱を炭素粒子２を介して、より効率良く炭化珪素半導体基板１へと伝達することができる。
【００３９】
また、サセプタカバー１４とサセプタ１３とは、石英チューブ１１の空洞内の所定の領域に固まって配置されている（つまり、図７に示すように、サセプタカバー１４の配置位置とサセプタ１３の配置位置とが分散していない）。したがって、高周波誘導加熱用コイル１２を石英チューブ１１の外周面全面に巻く必要が無く、当該石英チューブ１１の外周面のある限られた面（つまり、サセプタカバー１４とサセプタ１３とが固まって配置されている領域に対応する面）にだけ巻けば済む。
【００４０】
なお、吸着口２５の大きさは、炭素粒子が通り抜けない大きさであればよく、円形であればその径が炭素粒子の粒径より小さな径、例えば、炭素粒子の粒径の５０〜８０％程度であればよく、また、同程度の大きさであれば、必ずしも円形である必要もない。例えば、炭素粒子２の粒径が１０ミクロンであれば、吸着口２５の径、または大きさは５〜８ミクロン程度であればよい。
また、本実施の形態においては、赤外線吸収粒子として炭素粒子２の例を示したが、これに限るものではなく、２〜３ミクロンの波長の赤外線に対する吸収係数の大きな材料であれば何であっても良い。
【００４１】
実施の形態２．
図８は、この発明を実施するための実施の形態２における炭化珪素半導体装置を示す断面模式図であり、炭化珪素ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の例を示したものである。
図８において、ｎ型炭化珪素半導体基板３０の膜形成面にエピタキシャル成長したｎ型炭化珪素ドリフト層３１の中に、イオン注入により形成されたｐ型ベース領域３２およびｎ型ソース領域３３が設けられ、ｎ型ソース領域３３の上にソース電極３６が、イオン注入されていないｎ型炭化珪素ドリフト層３１の上にゲート絶縁膜３４およびゲート電極３５が設けられている。また、ｎ型炭化珪素半導体基板３０の膜形成面の反対側の面にはドレイン電極３７が設けられている。
【００４２】
次に、図８を用いて本実施の形態の炭化珪素半導体装置である炭化珪素ＭＯＳＦＥＴの製造方法を順に説明する。
まず、ｎ型炭化珪素半導体基板３０上に厚さ５〜５０ミクロンのｎ型炭化珪素ドリフト層３１を形成する。続いて、ｎ型炭化珪素ドリフト層３１中の所定の間隔に離間した部位に、フォトリソグラフィー技術を用いて注入マスクを形成し、アルミニウム（Ａｌ）をイオン注入して、一対のｐ型ベース領域３２を形成する。ｐ型ベース領域３２の厚さはｎ型炭化珪素ドリフト層３１の厚さを超えないものとし、注入したＡｌの濃度はｎ型炭化珪素ドリフト層３１中のｎ型の不純物濃度を超えるものとする。
さらに、ｎ型ソース領域３３の形成に用いるイオン注入マスクを形成し、ｎ型不純物の窒素（Ｎ）イオン注入を行ない、ｎ型ソース領域３３を形成する。このとき、ｎ型ソース領域３３の厚さはｐ型ベース領域３２の厚さを超えないものとする。また、ｎ型ソース領域３３中のｎ型の不純物濃度は、例えば１×１０１８〜１×１０２１ｃｍ−３であればよい。
【００４３】
次に、上述のような処理を行なった炭化珪素半導体基板を、実施の形態１に示した炭化珪素半導体基板の加熱方法により、たとえば１６００〜１８００℃の高温で３０秒〜１時間程度熱処理する。続いて、ｎ型炭化珪素ドリフト層３１およびｐ型ベース領域３２、ｎ型ソース領域３３の上に二酸化珪素膜からなるゲート絶縁膜３４を形成する。次に、ゲート絶縁膜３４上にｎ型多結晶珪素であるゲート電極３５を成膜しフォトリソグラフィー技術を用いてパターニングする。ゲート電極３５は、一対のｐ型ベース領域３２およびｎ型ソース領域３３が両端部に位置し、ｐ型ベース領域３２間に露出したｎ型炭化珪素ドリフト層３１が中央に位置するような形状にパターニングされる。さらに、各ｎ型ソース領域３３上のゲート絶縁膜３４の残った部分はフォトリソグラフィー技術を用いたパターニングとエッチングによって除去する。そして、ｎ型ソース領域３３が表面に露出した部位にソース電極３６を成膜およびパターニングする。また、ｎ型炭化珪素半導体基板３０上の裏面側にドレイン電極３７を形成する。なお、ソース電極３６とドレイン電極３７の素材としては、アルミニウムやニッケル、チタン、金などやそれらの複合物などでもよい。また、ｎ型ソース領域３３及びｎ型炭化珪素半導体基板３０との接触抵抗を下げるために、ソース電極３６及びドレイン電極３７を形成した後に１０００℃程度の熱処理を施してもよい。この熱処理工程も、実施の形態１に示した炭化珪素半導体基板の加熱方法により行ってもよい。
【００４４】
このようにして製造した炭化珪素半導体装置である炭化珪素ＭＯＳＦＥＴは、均一な温度でｎ型炭化珪素半導体基板３０を加熱できるため、注入された不純物を均一に活性化でき、オン電流などの電気的特性が均一で優れた特性の炭化珪素半導体装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図４】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図５】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図６】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１における炭化珪素半導体装置の製造工程を示す断面模式図である。
【図８】この発明の実施の形態２における炭化珪素半導体装置の断面模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  炭化珪素半導体基板、２  炭素粒子、１１  石英チューブ、１２  高周波誘導加熱用コイル、１３  サセプタ、１４  サセプタカバー、２３  吸着盤、２４  真空ライン、２５  吸着口、３０  ｎ型炭化珪素半導体基板、３１  ｎ型炭化珪素ドリフト層、３２  ｐ型ベース領域、３３  ｎ型ソース領域、３４  ゲート絶縁膜、３５  ゲート電極、３６  ソース電極、３７  ドレイン電極、１３１，１４１  掘り込み。
【図１】
0004992695.tif 000002
【図２】
0004992695.tif 000003
【図３】
0004992695.tif 000004
【図４】
0004992695.tif 000005
【図５】
0004992695.tif 000006
【図６】
0004992695.tif 000007
【図７】
0004992695.tif 000008
【図８】
0004992695.tif 000009