[发明专利]用于制造半导体器件的方法和半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造半导体器件的方法和半导体器件。更具体地讲，本发明涉及能够稳定地制造具有所需特性的半导体器件的用于制造半导体器件的方法和能够通过减轻氧化物膜上的电场集中而稳定地表现出所需耐压的半导体器件。

背景技术

近年来，为了实现半导体器件的高击穿电压、低损耗等，已经开始采用碳化硅作为半导体器件的材料。碳化硅是一种带隙比传统上广泛用作半导体器件的硅的带隙大的宽带隙半导体。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、减小的导通电阻等。

作为采用碳化硅作为材料的半导体器件，例如，使用MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）。对于MOSFET，已经越来越多地采用沟槽栅型器件结构来使单元最小化并且进一步减小导通电阻，已经检验了其特性等的提高（参见，例如，日本专利特许公开No.7-326755（专利文献1））。专利文献1提出了一种通过在沟槽侧壁表面上形成具有薄的膜厚度的氧化物膜并且在沟槽底表面上形成具有厚的膜厚度的氧化物膜，来制造具有低阈值电压和高耐压的沟槽栅型MOSFET的方法。

引用列表

专利文献

PTL1：日本专利特许公开No.7-326755

发明内容

技术问题

在专利文献1中提出的制造方法中，可以通过采用具有低氧化速率的晶面作为沟槽侧壁面并且采用具有快氧化速率作为沟槽底表面，并且利用氧化速率对面取向的依赖性，来制造具有低阈值电压和高耐压的MOSFET。

然而，在该制造方法中，例如，如果沟槽侧壁表面或沟槽底表面的面取向变化，则由于氧化速率对面取向的依赖性，导致所形成的氧化物膜的膜厚度也变化。氧化物膜的膜厚度变化同时影响所制造的MOSFET的特性。结果，变得难以稳定地制造具有所需特性的MOSFET。

鉴于上述问题提出本发明，本发明的目的在于提供能够稳定地制造具有所需特性的半导体器件的用于制造半导体器件的方法和通过减轻氧化物膜上的电场集中而稳定地表现出所需耐压的半导体器件。

解决问题的方法

根据本发明的一种用于制造半导体器件的方法包括以下步骤：制备由碳化硅制成的衬底；在衬底中，形成在衬底的一个主表面侧上开口的沟槽；以及在包括沟槽的表面的区域中形成氧化物膜。在形成氧化物膜的步骤中，在包含氧的气氛中，在不小于1250℃的温度下加热衬底。

本发明的发明人对稳定地制造具有所需特性的半导体器件的措施进行了详细研究。结果，发明人已发现，可以通过将在形成用作栅极绝缘膜的氧化物膜的过程中的衬底的加热温度设定成高于典型的加热温度，具体地讲，不小于1250℃，来减少氧化速率对衬底中的面取向的依赖性，并且已实现了本发明。在根据本发明的用于制造半导体器件的方法中，通过在不小于1250℃的合适温度下加热衬底，在形成在衬底中的包括沟槽表面的区域中形成氧化物膜。由此，减少所形成的氧化物膜的膜厚度对沟槽表面的面取向的依赖性。结果，即使沟槽表面的面取向变化，也可以形成膜厚度接近所需膜厚度的氧化物膜。因此，按照根据本发明的用于制造半导体器件的方法，可以通过在包括沟槽表面的区域中稳定地形成具有所需膜厚度的氧化物膜，来稳定地制造具有诸如阈值电压的所需特性的半导体器件。

在用于制造半导体器件的方法中，在形成氧化物膜的步骤中，可以在不小于1300℃的温度下加热衬底。由此，可以进一步有效减少所形成的氧化物膜的膜厚度对沟槽表面的面取向的依赖性。

在用于制造半导体器件的方法中，在形成氧化物膜的步骤中，可以在不大于1400℃的温度下加热衬底。因此，可以在考虑到制造设备等的耐受力的、不大于1400℃的合适温度下执行用于制造半导体器件的方法。

用于制造半导体器件的方法可以进一步包括以下步骤：通过在包括包含氮原子的气体的气氛中加热衬底，将氮原子引入包括了在氧化物膜和构成衬底的碳化硅之间的界面的区域中。

由此，可以减少在包括在氧化物膜和构成衬底的碳化硅之间的界面的区域中存在的界面态。因此，可以抑制由于存在界面态导致沟道迁移率降低。

在用于制造半导体器件的方法中，衬底的主表面可以是{0001}面。碳化硅可以容易地生长在<0001>方向上。因此，可以通过使用{0001}面作为由碳化硅制成的衬底的主表面，来容易地制备衬底。注意的是，主表面是{0001}面的状态是指主表面相对于{0001}面具有不大于8°的偏离角的状态。