[发明专利]制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造半导体器件的方法，并且更特别地涉及一种能在执行活化退火的同时更可靠地保护表面的制造半导体器件的方法。

背景技术

近年来，为了实现高击穿电压、低损耗以及在高温环境下利用半导体器件，已经开始采纳碳化硅作为半导体器件的材料。碳化硅是一种具有比已经常规地广泛用作半导体器件材料的硅的带隙大的带隙的宽带隙半导体。因此，通过采用碳化硅作为半导体器件的材料，半导体器件可以具有高击穿电压、降低的导通电阻等等。而且，有利地，如此采用碳化硅作为其材料的半导体器件即使在高温环境下也具有比采用硅作为其材料的那些半导体器件更小劣化的特性。

在制造这种使用碳化硅作为其材料的半导体器件的工艺中，可以采用下述步骤：通过离子注入等将杂质引入碳化硅层，并且随后执行活化退火以形成具有与周围区域的导电类型不同的导电类型的区域。在诸如高于1500℃的高温下执行活化退火。因此，从抑制表面粗糙等的观点，已经提出利用沉积在表面上的保护膜来执行退火的工艺（例如参见日本专利公布No.2001-68428（专利文献1）以及日本专利公布No.2005-353771（专利文献2））。

引证文献列表

专利文献

PTL1：日本专利公布No.2001-68428

PTL2：日本专利公布No.2005-353771

发明内容

技术问题

但是，当由与碳化硅不同的材料制成的保护膜被布置在碳化硅层上时，由于碳化硅层和保护膜之间的线性膨胀系数的差异等等，随着活化退火中温度升高，可能在保护膜中发生诸如破裂的缺陷。因此，可能产生碳化硅层的表面不被充分保护的问题。

已经提出本发明以解决这种问题，并且本发明的一个目的是提供一种能在执行活化退火的同时更可靠地保护表面的制造半导体器件的方法。

问题的解决方法

根据本发明的制造半导体器件的方法包括步骤：将杂质引入碳化硅层；通过从表面层部分选择性移除硅，在具有引入其中的杂质的碳化硅层的表面层部分中形成碳层；以及通过加热具有形成在其中的碳层的碳化硅层来活化杂质。

在根据本发明的制造半导体器件的方法中，通过从表面层部分中选择性移除硅，将用作保护膜的碳层形成在碳化硅层的表面层部分中。即，通过从碳化硅层的表面层部分中移除硅，将表面层部分转变为用作保护膜的碳层。因此，当与在碳化硅层上重新形成保护膜的常规工艺相比，可以抑制由于碳化硅层和保护膜之间的线性膨胀系数的差异等等造成的保护膜中诸如破裂的缺陷。因此，根据本发明的制造半导体器件的方法可以在执行活化退火的同时更可靠地保护表面。

此处，从碳化硅层的表面层部分选择性移除硅的状态是指构成碳化硅的原子中的硅原子比碳原子更多分离的状态。优选地，在本发明中，硅原子以碳原子十倍或更大的比率分离。

在制造半导体器件的方法中，在形成碳层的步骤中，可以通过卤族元素与硅的反应来选择性移除硅。由此，可以有效地分离硅。

在制造半导体器件的方法中，在形成碳层的步骤中，通过在包括包含卤族元素的气体的气氛中加热碳化硅层来选择性移除硅。而且，在制造半导体器件的方法中，在形成碳层的步骤中，通过在包含卤族元素的等离子体中保持碳化硅层来选择性移除硅。

利用这种方法，可以相对容易地实现通过使用卤族元素移除硅来实现碳层的形成。此处，对于包含卤族元素的气体来说，例如可以采用氯（Cl₂）气体、氟（F₂）气体、溴（Br₂）气体、碘（I₂）气体、氯化氢（HCl）气体、三氯化硼（BCl₃）气体、六氟化硫（SF₆）气体、四氟化碳（CF₄）气体等等。而且，对于包含卤族元素的等离子体来说，例如可以采用包含选自由氯（Cl）、氟（F）、溴（Br）以及碘（I）组成的组中的一种或多种元素的等离子体。

制造半导体器件的方法可以进一步包括，在活化杂质的步骤之后氧化和移除碳层的步骤。由此可以容易地移除碳层。应注意，如果需要在移除碳层之后对碳化硅层执行牺牲氧化或栅极氧化，则这些处理可以与通过上述氧化而移除碳层同时执行。更具体地，例如，可以在包含氧的气氛中通过执行加热碳化硅层的热处理来移除碳层，并且可以通过在包含氧的气氛中继续保持碳化硅层来对碳化硅层执行诸如牺牲氧化或栅极氧化的表面氧化处理。