[发明专利]制造半导体装置的方法和半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造半导体装置的方法和半导体装置，更 具体地，涉及包括通过加热晶片而实施热处理的步骤的制造半导体装 置的方法和利用所述方法制造的半导体装置两者，其中所述晶片的至 少一个主面由碳化硅形成。

背景技术

近年来，研究人员和工程师一直在推动采用碳化硅(SiC)作 为形成半导体装置的材料，从而使得半导体装置如晶体管或二极管能 够升高耐受电压、降低损耗并在高温环境下运行。碳化硅为带隙比一 直以来被广泛用作形成半导体装置的材料的硅(Si)的带隙更宽的宽带 隙半导体。因此，通过使用碳化硅代替硅作为形成半导体装置的材料， 能够实现半导体装置的耐受电压升高、导通电阻降低等。另外，使用 碳化硅作为材料的半导体装置与使用硅作为材料的半导体装置相比的 优点在于，在高温环境中使用时，性能劣化轻微。

通常，通过将制造具有半导体层的晶片的步骤和对晶片进 行热处理的步骤进行组合来实施制造半导体装置的方法。更具体地， 制造半导体装置的方法使用例如下列步骤。首先，通过利用离子注入 等将杂质引入到在衬底上形成的半导体层中来制造晶片。然后，通过 加热晶片对所述晶片进行热处理以活化引入的杂质(活化退火)。

当使用碳化硅作为形成半导体装置的材料时，必须在例如 1600℃以上的高温下进行活化退火。然而，当在如此高的温度下实施 热处理时，会增加晶片的表面粗糙度(表面变粗糙的现象)或因表面变粗 糙形成的台阶聚并而会形成宏台阶(台阶聚束现象)。上述表面状态的劣 化会对使用晶片制得的半导体装置的性能产生不利影响。换言之，当 使用碳化硅作为形成半导体装置的材料时，问题在于，在制造过程中 实施的晶片的热处理劣化晶片的表面状态，这会对半导体装置的性能 产生不利影响。

为了解决所述问题，已经提出了一种方法，首先，在碳化 硅晶片表面上形成碳(石墨)覆盖层，然后在1700℃下对所述晶片进行热 处理。这种方法抑制了在晶片表面上的台阶聚束，由此抑制了表面状 态的劣化(参见例如非专利文献1)。 非专利文献1：Y.Negoro等人，“Flat Surface after High-Temperature Annealing for Phosphorus-Ion Implanted 4H-SiC(0001) Using Graphite Cap(在使用石墨盖对注入磷离子的4H-SiC(0001)高温退 火之后的平面)”，Materials Science Forum(材料科学论坛)，2004年， 457-460卷，933-936页。

发明内容

本发明要解决的问题

然而，在前面非专利文献1中所公开的方法中，尽管台阶 聚束受到抑制，但是表面变粗糙不一定受到充分抑制。结果，即使在 制造半导体装置的方法中使用上述方法时，半导体装置的性能也会因 表面变粗糙而发生劣化。

考虑到上面的情形，本发明的目的是提供制造半导体装置 的方法和半导体装置两者，所述制造半导体装置的方法通过在热处理 步骤中充分抑制晶片的表面变粗糙而能够抑制因表面变粗糙所引起的 性能劣化，且在所述半导体装置中抑制了因表面变粗糙所引起的性能 劣化。

解决问题的手段

根据本发明，所述制造半导体装置的方法包括准备其至少 一个主面由碳化硅形成的晶片的步骤和通过加热晶片对所述晶片进行 热处理的步骤。在对所述晶片进行热处理的步骤中，在含碳化硅蒸气 的气氛中加热所述晶片，所述碳化硅蒸气产生自不同于所述晶片的发 生源。

本发明人对于在对晶片进行热处理的步骤中产生表面变粗 糙的原因和抑制所述表面变粗糙的措施进行了研究，所述晶片的表面 由碳化硅形成。结果，本发明人发现了以下内容。所述表面变粗糙是 由碳化硅的升华引起的。当在含碳化硅蒸气的气氛中对晶片进行热处 理时，抑制了碳化硅从晶片表面的升华。由此，可以抑制表面变粗糙。 因此，根据本发明制造半导体装置的方法，在对晶片进行热处理的步 骤中，在含碳化硅蒸气的气氛中加热所述晶片，所述碳化硅蒸气产生 自不同于所述晶片的发生源(不同于所述晶片的碳化硅供应源)。结果， 能够充分抑制晶片表面变粗糙，因此能够抑制因表面变粗糙引起的半 导体装置的性能劣化。

在上述制造半导体装置的方法中，期望在对晶片进行热处 理的步骤中，将所述晶片在加热室中与升华性牺牲体一起加热，其中 所述升华性牺牲体的至少表面由碳化硅形成。