[发明专利]制造碳化硅半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造碳化硅半导体器件的方法。

背景技术

US2003/0013266A(对应于JP2003-69012A)公开了一种碳化硅(SiC)半导体器件，其中具有(11-20)晶面取向的表面A用作沟道。SiC半导体器件具有MOS(金属-氧化物半导体)结构，并且通过氢退火或在包含氢(H)原子和氧(O)原子的湿气氛中进行处理来提高沟道迁移率。具体地，通过控制氢退火或湿气氛的浓度或温度来提高沟道迁移率。

然而，对于SiC半导体器件，需要更高的沟道迁移率。由本申请的发明人提出的US2007/0045631A(对应于JP2007-96263A)公开了可以基于湿气氛或氢气氛来确定封端/解吸温度。封端/解吸温度是在其下由氢(H)元素或羟基(OH)将SiC与栅极氧化层之间的悬键封端的温度，即，在其下H或OH解吸的温度。具体地，H或OH的解吸主要发生在大约800℃与900℃之间的范围内的温度下，并且由H或OH将悬键封端也发生在相同的温度范围内。因此，封端/解吸温度大约在800℃与900℃之间的范围内。因此，需要保持湿气氛或氢气氛直到温度下降到大约800℃或更低为止，优选在大约700℃或更低，以便由H或OH将悬键封端。

当在湿气氛中执行加热处理时，例如由BPSG(硼磷硅酸盐玻璃)制成的层间绝缘层吸收水分，由此可以腐蚀沉积在层间绝缘层上的电极材料。因此，需要抑制包含在层间绝缘层中的水分对电极材料的腐蚀。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种制造SiC半导体的方法。

根据本发明的一个方案，一种制造具有金属-氧化物半导体结构的SiC半导体器件的方法包括：制备由SiC制成的衬底的步骤；在衬底上形成由SiC制成的沟道区的步骤，其中所述沟道区提供电流通路；在衬底上形成位于电流通路的上游侧上的第一杂质区的步骤；在衬底上形成位于电流通路的下游侧上的第二杂质区的步骤；在沟道区的表面上形成栅极绝缘层的步骤；在栅极绝缘层上形成栅电极以形成半导体元件的步骤；在半导体元件上由层间绝缘层的材料形成膜的步骤；在大约700℃或以上的温度下在湿气氛中执行回流工艺以便由该膜形成层间绝缘层的步骤；在执行回流工艺之后将温度降到大约700℃或以下的步骤；在温度降到大约700℃或以下之后将湿气氛改变为惰性气体气氛的步骤；以及在惰性气体气氛中执行脱水工艺以便使层间绝缘层脱水的步骤。在该SiC半导体器件中，沟道区提供半导体元件的沟道，并且通过控制施加到栅电极的电压来控制沟道以便控制在第一杂质区与第二杂质区之间流动的电流。

在上述方法中，在湿气氛中执行用于形成层间绝缘层的回流工艺之后，在惰性气体气氛中在大约700℃或以下执行脱水工艺。由此，除去包含在层间绝缘层中的水分，并且抑制沉积在层间绝缘层上的电极材料被腐蚀。

附图说明

当结合附图时，本发明的其它目的和优点从以下对优选实施例的详细说明中将更加显而易见。在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的MOSFET的截面图；

图2A-2D是示出根据第一实施例的MOSFET的制造工艺的截面图；

图3A-3D是示出在图2A-2D所示的制造工艺之后的MOSFET的制造工艺的截面图；

图4是在用于形成层间绝缘层的回流工艺中的气氛和温度的时间图的第一实例；

图5是设置在层间绝缘层处的接触孔的侧壁的放大截面图；

图6是在执行Ar溅射之后的接触孔的侧壁的放大截面图；

图7A-7C是示出根据本发明第二实施例的MOSFET的制造工艺的截面图；

图8是根据本发明第三实施例的MOSFET的截面图；

图9A-9D是示出根据第三实施例的MOSFET的制造工艺的截面图；

图10A-10D是示出根据本发明第四实施例的MOSFET的制造工艺的截面图；

图11是回流工艺中的气氛和温度的时间图的第二实例；

图12是回流工艺中的气氛和温度的时间图的第三实例；

图13是回流工艺中的气氛和温度的时间图的第四实例；以及

图14是回流工艺中的气氛和温度的时间图的第五实例。

具体实施方式

第一实施例