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公開番号2025100916
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2025072886,2021205099
出願日2025-04-25,2021-12-17
発明の名称半導体装置の製造方法
出願人株式会社東芝
代理人個人,個人,個人
主分類H10D 30/01 20250101AFI20250626BHJP()
要約【課題】キャリアの移動度の低下を抑制できる半導体装置を提供する。
【解決手段】実施形態の半導体装置の製造方法は、炭化珪素層にアルミニウム(Al)を第1のプロジェクテッドレンジ及び第1のドーズ量で注入する第1のイオン注入を行い、炭化珪素層に炭素(C)を第2のプロジェクテッドレンジ及び第1のドーズ量の10倍以上のドーズ量である第2のドーズ量で注入する第2のイオン注入を行い、1600℃以上の第1の熱処理を行い、炭化珪素層を酸化する酸化処理を行い、水素ガスを含む雰囲気中で炭化珪素層をエッチングするエッチング処理を行い、炭化珪素層の上に酸化シリコン膜を形成し、酸化シリコン膜の上にゲート電極を形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
炭化珪素層にアルミニウム（Ａｌ）を第１のプロジェクテッドレンジ及び第１のドーズ量で注入する第１のイオン注入を行い、
前記炭化珪素層に炭素（Ｃ）を第２のプロジェクテッドレンジ及び前記第１のドーズ量の１０倍以上のドーズ量である第２のドーズ量で注入する第２のイオン注入を行い、
１６００℃以上の第１の熱処理を行い、
前記炭化珪素層を酸化する酸化処理を行い、
水素ガスを含む雰囲気中で前記炭化珪素層をエッチングするエッチング処理を行い、
前記炭化珪素層の上に酸化シリコン膜を形成し、
前記酸化シリコン膜の上にゲート電極を形成する半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記エッチング処理の際に、前記炭化珪素層を１０ｎｍ以上エッチングする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記エッチング処理の際に、前記炭化珪素層を１５ｎｍ以上エッチングする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記エッチング処理の際に、前記炭化珪素層を２５ｎｍ以上エッチングする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１のイオン注入の後、前記第１の熱処理の前に、前記炭化珪素層の上に炭素膜を形成し、
前記酸化処理は、前記炭素膜を酸素プラズマ中で除去するアッシング処理である請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化処理は、熱酸化処理である請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記酸化処理は、前記炭化珪素層の上に酸素を含む絶縁膜を堆積する堆積処理である請求項１ないし請求項４いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング処理の温度は１３００℃以上１５００℃以下である請求項１ないし請求項７いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１のドーズ量は１×１０
１４
ｃｍ
－２
以下である請求項１ないし請求項８いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２のドーズ量は１×１０
１５
ｃｍ
－２
以上である請求項１ないし請求項９いずれか一項記載の半導体装置の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置の製造方法、半導体装置、インバータ回路、駆動装置、車両、及び、昇降機に関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
次世代の半導体デバイス用の材料として炭化珪素（ＳｉＣ）が期待されている。炭化珪素はシリコン（Ｓｉ）と比較して、バンドギャップが３倍、破壊電界強度が約１０倍、熱伝導率が約３倍と優れた物性を有する。この特性を活用すれば低損失かつ高温動作可能な半導体デバイスを実現することができる。
【０００３】
例えば、炭化珪素を用いてＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ（ＭＯＳＦＥＴ）を形成する場合、キャリアの移動度の低下や、閾値電圧の変動が生じるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１７－１９９９２２号公報
特開２０１４－１４３２４８号公報
国際公開第２０１４／１５５６５１号
【非特許文献】
【０００５】
Ｋ．Ｔａｃｈｉｋｉｅｔａｌ．，“Ｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙＳｉＣ（０００１）／ＳｉＯ２ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｂｙｅｘｃｌｕｄｉｎｇｏｘｉｄａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｗｉｔｈＨ２ｅｔｃｈｉｎｇｂｅｆｏｒｅＳｉＯ２ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈ－ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＮ２ａｎｎｅａｌｉｎｇ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ１３，１２１００２（２０２０）．
Ｋ．Ｔａｃｈｉｋｉｅｔａｌ．，“Ｍｏｂｉｌｉｔｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆ４Ｈ－ＳｉＣ（０００１）ＭＯＳＦＥＴｓｂｙｔｈｒｅｅ－ｓｔｅｐｐｒｏｃｅｓｓｏｆＨ２ｅｔｃｈｉｎｇ, ＳｉＯ２ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ａｎｄｉｎｔｅｒｆａｃｅｎｉｔｒｉｄａｔｉｏｎ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｅｘｐｒｅｓｓ１４，０３１００１（２０２１）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、キャリアの移動度の低下を抑制できる半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の半導体装置の製造方法は、炭化珪素層にアルミニウム（Ａｌ）を第１のプロジェクテッドレンジ及び第１のドーズ量で注入する第１のイオン注入を行い、前記炭化珪素層に炭素（Ｃ）を第２のプロジェクテッドレンジ及び前記第１のドーズ量の１０倍以上のドーズ量である第２のドーズ量で注入する第２のイオン注入を行い、１６００℃以上の第１の熱処理を行い、前記炭化珪素層を酸化する酸化処理を行い、水素ガスを含む雰囲気中で前記炭化珪素層をエッチングするエッチング処理を行い、前記炭化珪素層の上に酸化シリコン膜を形成し、前記酸化シリコン膜の上にゲート電極を形成する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１の実施形態の半導体装置の模式断面図。
ＳｉＣ半導体の結晶構造を示す図。
第１の実施形態の半導体装置の元素濃度分布を示す図。
第１の実施形態の半導体装置の窒素原子の結合状態を示す模式図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の工程フロー図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図。
第１の実施形態の半導体装置の製造方法の作用及び効果の説明図。
第２の実施形態の半導体装置の製造方法の工程フロー図。
第４の実施形態の半導体装置の模式断面図。
第５の実施形態の駆動装置の模式図。
第６の実施形態の車両の模式図。
第７の実施形態の車両の模式図。
第８の実施形態の昇降機の模式図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する。
【００１０】
また、以下の説明において、ｎ
＋
、ｎ、ｎ
－
及び、ｐ
＋
、ｐ、ｐ
－
の表記がある場合は、各導電型における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわちｎ
＋
はｎよりもｎ型不純物濃度が相対的に高く、ｎ
－
はｎよりもｎ型不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、ｐ
＋
はｐよりもｐ型不純物濃度が相対的に高く、ｐ
－
はｐよりもｐ型不純物濃度が相対的に低いことを示す。なお、ｎ
＋
型、ｎ
－
型を単にｎ型、ｐ
＋
型、ｐ
－
型を単にｐ型と記載する場合もある。各領域の不純物濃度は、別段の記載がある場合を除き、例えば、各領域の中央部の不純物濃度の値で代表させる。
（【００１１】以降は省略されています）

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