炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置の製造装置
【課題】薬液に関する問題を低減するとともに、洗浄効果を高めるＳｉＣ半導体装置の製造方法およびＳｉＣ半導体装置の製造装置を提供する。
【解決手段】ＳｉＣ半導体装置の製造方法は、ＳｉＣの表面に酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）と、酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）とを備え、酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）では、オゾンガスを用いる。酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）では、ハロゲンプラズマまたは水素プラズマを用いることが好ましい、
【解決手段】ＳｉＣ半導体装置の製造方法は、ＳｉＣの表面に酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）と、酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）とを備え、酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）では、オゾンガスを用いる。酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）では、ハロゲンプラズマまたは水素プラズマを用いることが好ましい、
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）半導体の製造方法およびＳｉＣ半導体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、バンドギャップが大きく、また最大絶縁破壊電界および熱伝導率はシリコン（Ｓｉ）と比較して大きい一方、キャリアの移動度はシリコンと同程度に大きく、電子の飽和ドリフト速度および耐圧も大きい。そのため、高効率化、高耐圧化、および大容量化を要求される半導体装置への適用が期待される。
【０００３】
このようなＳｉＣ半導体装置の製造方法においては、ＳｉＣ半導体の表面に付着している付着物を除去するために洗浄を行なう。この洗浄の方法として、たとえば特許３７３３７９２号公報（特許文献１）に開示の技術が挙げられる。この特許文献１には、ＳｉＣ基板にイオン注入された不純物を活性化するためのアニール後、表面清浄化の前処理法としてＲＣＡ洗浄を行なってからプラズマによる表面エッチングを行なうことが開示されている。また特許文献１には、ＲＣＡ洗浄を以下の手順で行なったことが開示されている。有機物、貴金属の除去のために硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2＝４：１）により処理した後、自然酸化膜の除去のために希ＨＦ処理を行なう。その後、自然酸化酸化膜中に存在していた金属を除去するために塩酸過水（ＨＣｌ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：６）処理を行なう。最後に、これらのプロセス中で新たに生じた自然酸化膜を除去するために再度希ＨＦ処理を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３７３３７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のＲＣＡ洗浄で用いる過酸化水素（Ｈ2Ｏ2、以下過水とも言う）は不安定な材料であり、分解しやすい。このため、過水を用いたＲＣＡ洗浄では、十分に表面の清浄化ができない。
【０００６】
またＲＣＡ洗浄を行なうと、薬液の使用量が増加し、薬液の濃度管理や廃液処理などの問題もある。このように、ＲＣＡ洗浄に伴う薬液に関する問題がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、薬液に関する問題を低減するとともに、洗浄効果を高めるＳｉＣ半導体装置の製造方法およびＳｉＣ半導体装置の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、ＳｉＣの表面に酸化膜を形成する工程と、酸化膜を除去する工程とを備え、酸化膜を形成する工程では、オゾン（Ｏ3）ガスを用いる。
【０００９】
本発明のＳｉＣ半導体装置の製造方法によれば、オゾンガスを用いて酸化膜を形成している。オゾンガスは、酸化させるエネルギー（活性度）が高いため、安定な化合物であるＳｉＣの半導体の表面に酸化膜を容易に形成することができる。これにより、表面に付着していた不純物、パーティクルなどを取り込んで酸化膜を容易に形成することができる。この酸化膜を除去することにより、取り込んだ不純物、パーティクルなどを除去することができる。このため、ＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【００１０】
また、酸化膜を形成する工程では、薬液を用いる必要がない。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【００１１】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、ハロゲンプラズマまたは水素（Ｈ）プラズマを用いる。
【００１２】
この場合、酸化膜を除去する工程においても薬液を用いる必要がない。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【００１３】
また、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマにより酸化膜を除去すると、ＳｉＣの面方位による異方性の影響を低減できる。このため、ＳｉＣ半導体の表面に形成した酸化膜を面内バラツキを低減して除去することができる。さらに、ＳｉＣ半導体は、安定な化合物であるので、ハロゲンプラズマを用いても、ＳｉＣ半導体へのダメージが少ない。このため、ＳｉＣ半導体の表面特性を良好に維持して、ＳｉＣ半導体の表面を洗浄することができる。
【００１４】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、ハロゲンプラズマとしてフッ素（Ｆ）プラズマを用いる。
【００１５】
Ｆプラズマは、エッチング効率が高く、金属汚染の可能性が低い。このため、表面特性がより良好になるように、ＳｉＣ半導体の表面を洗浄することができる。
【００１６】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、２０℃以上４００℃以下の温度で行なう。これにより、ＳｉＣ半導体へのダメージを低減できる。
【００１７】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、０．１Ｐａ以上２０Ｐａ以下の圧力で行なう。
【００１８】
これにより、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマと、酸化膜との反応性を高めることができるので、酸化膜を容易に除去することができる。
【００１９】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において、酸化膜を除去する工程では、フッ化水素（ＨＦ）を用いてもよい。ＨＦを用いても、酸化膜を容易に除去することができる。
【００２０】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程と酸化膜を除去する工程との間に、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ半導体を熱処理する工程をさらに備えている。
【００２１】
酸化膜を形成する工程を実施する際に、表面に炭素（Ｃ）が析出する場合がある。しかし、酸化膜を形成後に熱処理をすることにより、表面に存在する炭素をＳｉＣ半導体の内部に分散することができる。このため、化学量論組成に近い表面を形成することができる。
【００２２】
上記ＳｉＣ半導体の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程に先立って、ＳｉＣ半導体の表面に不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する工程をさらに備えている。
【００２３】
これにより、不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンの注入により表面近傍に結晶欠陥を導入することができる。酸化膜を形成する工程において、オゾンガスによる活性酸素がこの結晶欠陥を通じて供給される。このため、結晶欠陥が導入された範囲に酸化膜を容易に形成することができる。したがって、洗浄効果をより高めることができる。
【００２４】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程では、ＳｉＣ半導体を２０℃以上６００℃以下に加熱する。
【００２５】
２０℃以上にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができるので、酸化膜をより容易に形成することができる。６００℃以下にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できるので、酸化膜をより容易に形成することができる。
【００２６】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力で行なう。これにより、酸化膜をより容易に形成することができる。
【００２７】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程では、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、および一酸化炭素からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む雰囲気で行なう。
【００２８】
これにより、オゾンガスの分解を効果的に抑制できるので、酸化膜をより容易に形成することができる。
【００２９】
本発明の一の局面におけるｉＣ半導体装置の製造装置は、形成部と、除去部と、接続部とを備えている。形成部は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成する。除去部は、オゾンガスを用いて酸化膜を除去する。接続部は、ＳｉＣ半導体を搬送可能に形成部と除去部とを接続する。接続部におけるＳｉＣ半導体を搬送させる領域は、大気の遮断が可能である。
【００３０】
本発明の他の局面におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置は、オゾンガスを用いてＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成するための形成部と、酸化膜を除去するための除去部とを備え、形成部と除去部とは同一である。
【００３１】
本発明の一および他の局面におけるＳｉＣ半導体の製造装置によれば、形成部においてＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成した後、除去部において酸化膜を除去する間に、ＳｉＣ半導体が大気に曝されることを抑制できる。これにより、大気中の不純物がＳｉＣ半導体の表面に再付着することを抑制できる。また活性度の高いオゾンガスを用いて酸化膜を形成しているので、酸化膜を容易に形成することができる。これにより、ＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【００３２】
また、形成部では、薬液を用いずに、酸化膜を形成することができる。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明のＳｉＣ半導体装置の製造方法および製造装置によれば、薬液に関する問題を低減できるとともに、洗浄効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において準備するＳｉＣ半導体としてのＳｉＣ基板を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１においてＳｉＣ基板に酸化膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１において酸化膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における洗浄するＳｉＣ半導体としてのエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１においてエピタキシャルウエハに酸化膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１において酸化膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１においてエピタキシャルウエハにＳｉＣ半導体装置を構成する絶縁膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１においてソース電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１においてソース電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１においてＳｉＣ基板の裏面に酸化膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１において酸化膜を除去して、電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１においてゲート電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置の模式図である。
【図１７】実施例で洗浄するエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置１０の模式図である。図１を参照して、本発明の一実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置１０を説明する。
【００３７】
図１に示すように、ＳｉＣ半導体の製造装置１０は、形成部１１と、除去部１２と、熱処理部１３と、接続部１４とを備えている。形成部１１、除去部１２および熱処理部１３とは、接続部１４により互いに接続されている。形成部１１、除去部１２、熱処理部１３および接続部１４の内部は大気から遮断されており、内部は互いに連通可能である。
【００３８】
形成部１１は、オゾンガスを用いて、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成する。形成部１１は、たとえばオゾンガス発生装置を用いて酸化膜を形成する装置などが用いられる。
【００３９】
除去部１２は、形成部１１で形成した酸化膜を除去する。除去部１２は、たとえばプラズマ発生装置、ＨＦなどの酸化膜を還元可能な溶液を用いて酸化膜を除去する装置、熱分解装置などが用いられる。除去部１２は、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマを用いて酸化膜を除去することが好ましい。ハロゲンプラズマとしてはフッ素プラズマを用いて酸化膜を除去することがより好ましい。
【００４０】
なお、除去部１２がプラズマ発生装置の場合には、たとえば平行平板型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）装置、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）型ＲＩＥ装置、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）型ＲＩＥ装置、ＳＷＰ（Surface Wave Plasma：表面波プラズマ）型ＲＩＥ装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着）装置などが用いられる。
【００４１】
熱処理部１３は、形成部１１と除去部１２との間に配置され、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ半導体を熱処理する。
【００４２】
接続部１４は、ＳｉＣ半導体を搬送可能に形成部１１と除去部１２とを接続する。本実施の形態では、形成部１１と熱処理部１３との間、および、熱処理部１３と除去部１２との間に配置されている。接続部１４においてＳｉＣ半導体を搬送させる領域（内部空間）は、大気の遮断が可能である。
【００４３】
ここで、大気の遮断（大気を遮断した雰囲気）とは、大気が混入しない雰囲気を意味し、たとえば真空中、または、不活性ガスや窒素ガスよりなる雰囲気である。具体的には、大気を遮断した雰囲気は、たとえば真空中、または、窒素（Ｎ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）、またはこれらの組み合わせからなるガスが充填された雰囲気である。
【００４４】
本実施の形態では、接続部１４は、形成部１１の内部と熱処理部１３の内部とを連結するとともに、熱処理部１３の内部と除去部１２の内部とを連結している。なお、本発明の接続部１４は、形成部１１の内部と除去部１２の内部とを連結していればよい。つまり、接続部１４は、形成部１１から搬出されるＳｉＣ半導体を除去部１２へ搬送するための空間を内部に有していればよい。接続部１４は、ＳｉＣ半導体を大気に開放しないように、形成部１１から除去部１２へ搬送するために設置されている。
【００４５】
接続部１４は、内部でＳｉＣ半導体が搬送可能であるような大きさを有する。また接続部１４は、ＳｉＣ半導体をサセプタに載置した状態で搬送可能である大きさを有していてもよい。接続部１４は、たとえば形成部１１の出口と熱処理部１３の入口とを連結するロードロック室や、熱処理部１３の出口と除去部１２の入口とを連結するロードロック室である。
【００４６】
また、製造装置１０は、接続部１４の内部に配置されるとともに、ＳｉＣ半導体を形成部１１から除去部１２へ搬送するための第１の搬送部をさらに備えていてもよい。製造装置１０は、除去部１２で酸化膜を除去したＳｉＣ半導体を、製造装置１０の外部へ取り出す、あるいは、ＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜を形成する酸化膜形成部へ大気を遮断した雰囲気で搬送するための第２の搬送部をさらに備えていてもよい。第１の搬送部と第２の搬送部とは、同一であっても異なっていてもよい。
【００４７】
また、製造装置１０は、内部の雰囲気ガスを排出するための真空ポンプや、内部の雰囲気ガスを置換するための置換ガスボンベをさらに備えていてもよい。真空ポンプや置換ガスボンベは、形成部１１、除去部１２および接続部１４のそれぞれに接続されていてもよく、少なくともいずれか１つに接続されていてもよい。
【００４８】
なお、製造装置１０は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【００４９】
また、図１では、接続部１４として形成部１１と除去部１２との間を連結する形状を示したが、特にこれに限定されない。接続部１４として、たとえば大気を遮断したチャンバを用い、このチャンバ内に形成部１１および除去部１２が配置されていてもよい。
【００５０】
図２は、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図３〜図１５は、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の各製造工程を概略的に示す断面図である。続いて、図１〜図１５を参照して、本発明の一実施の形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法を説明する。本実施の形態では、ＳｉＣ半導体装置として、縦型ＭＯＳＦＥＴを製造する方法を説明する。また本実施の形態では、図１に示すＳｉＣ半導体の製造装置１０を用いる。
【００５１】
図２および図３に示すように、まず、表面１ａを有するＳｉＣ基板１を準備する（ステップＳ１）。ＳｉＣ基板１は、特に限定されないが、たとえば以下の方法により準備することができる。
【００５２】
具体的には、たとえば、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＯＭＶＰＥ（OrganoMetallic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相成長）法、昇華法、ＣＶＤ法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相成長法などにより成長されたＳｉＣインゴットを準備する。その後、ＳｉＣインゴットから表面を有するＳｉＣ基板を切り出す。切り出す方法は特に限定されず、ＳｉＣインゴットからスライスなどによりＳｉＣ基板を切り出す。次いで、切り出したＳｉＣ基板の表面を研磨する。研磨する面は、表面のみでもよく、表面と反対側の裏面をさらに研磨してもよい。研磨する方法は特に限定されないが、表面を平坦にするとともに、傷などのダメージを低減するために、たとえばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）を採用する。ＣＭＰでは、研磨剤としてコロイダルシリカ、砥粒としてダイヤモンド、酸化クロム、固定剤として接着剤、ワックスなどを用いる。なお、ＣＭＰと併せて、あるいは代わりに、電界研磨法、化学研磨法、機械研磨法などの他の研磨をさらに行なってもよい。また研磨を省略してもよい。これにより、図３に示す表面１ａを有するＳｉＣ基板１を準備することができる。このようなＳｉＣ基板１として、たとえば導電型がｎ型であり、抵抗が０．０２Ωｃｍの基板を用いる。
【００５３】
次に、図２に示すように、ＳｉＣ基板１の表面１ａを洗浄する（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）。洗浄方法は、たとえば以下のように行なう。
【００５４】
具体的には、図２に示すように、ＳｉＣ基板１の表面１ａに不活性ガスイオンおよび水素イオン（Ｈ+）の少なくとも１種のイオンを注入する（ステップＳ２）。不活性ガスイオンは、ヘリウムイオン（Ｈｅ+）、ネオンイオン（Ｎｅ+）、アルゴンイオン（Ａｒ+）、クリプトンイオン（Ｋｒ+）、キセノンイオン（Ｘｅ+）、ラドンイオン（Ｒｎ+）、またはこれらの組み合わせのイオンである。
【００５５】
このステップＳ２では、後述するステップＳ３において酸化膜を形成する領域にイオン注入する。本実施の形態では、ＳｉＣ基板１の表面１ａ全体にイオンを注入する。
【００５６】
次に、図２および図４に示すように、オゾンガスを用いてＳｉＣ基板１の表面１ａに酸化膜３を形成する（ステップＳ３）。本実施の形態のステップＳ２では、図１に示す製造装置１０の形成部１１で酸化膜３を形成する。
【００５７】
このステップＳ３では、ＳｉＣ半導体を２０℃以上６００℃以下に加熱することが好ましい。２０℃以上にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができる。６００℃以下にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できる。
【００５８】
また、このステップＳ３では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力でオゾンガスを供給することが好ましい。０．１Ｐａ以上にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できる。５０Ｐａ以下にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができる。
【００５９】
また、このステップＳ３では、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、および一酸化炭素からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む雰囲気で行なうことが好ましい。これにより、オゾンガスの分解を抑制できる。
【００６０】
また、このステップＳ３では、オゾンガスの分圧（濃度）は２％以上９０％以下であることが好ましい。２％以上にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができる。９０％以下にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できる。
【００６１】
このステップＳ３では、たとえば１分子層以上３０ｎｍ以下の厚みの酸化膜３を形成する。１分子層以上の厚みを有する酸化膜３を形成することで、表面１ａの不純物、パーティクルなどを酸化膜に取り込むことができる。３０ｎｍ以下の酸化膜３を形成することで、後述するステップＳ５で酸化膜３は除去されやすくなる。
【００６２】
このステップＳ３を実施すると、ＳｉＣ基板１の表面１ａに付着しているパーティクル、金属不純物などを酸化膜３の表面や内部に取り込むことができる。なお、酸化膜３は、たとえば酸化シリコンである。
【００６３】
次に、図１を参照して、形成部１１で酸化膜３を形成したＳｉＣ基板１を、接続部１４を介して、熱処理部１３へ搬送する。このとき、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気である接続部１４内で搬送される。言い換えると、酸化膜３を形成するステップＳ２と後述する不活性ガスアニールを行なうステップＳ４との間では、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気内に配置される。これにより、酸化膜３が形成された後に、ＳｉＣ基板１に大気に含まれる不純物が付着することを抑制できる。
【００６４】
次に、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ基板１を熱処理する（ステップＳ４）。熱処理はアルゴンを含む雰囲気で行なわれることが好ましい。また、１３００℃以上１５００℃以下で熱処理することが好ましい。
【００６５】
このステップＳ４を実施することにより、酸化膜３を形成するステップＳ３時に、表面１ａに炭素が析出して点欠陥となる場合がある。しかし、このステップＳ４でＳｉＣ基板１の表面１ａを熱処理することにより、表面１ａに存在する炭素をＳｉＣ基板１の内部に分散することができる。このため、後述する酸化膜３を除去するステップＳ５を実施すると、化学量論組成に近い表面を形成することができる。
【００６６】
次に、図１を参照して、形成部１１で酸化膜３を形成したＳｉＣ基板１を、接続部１４を介して、除去部１２へ搬送する。このとき、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気である接続部１４内で搬送される。言い換えると、不活性ガスアニールを行なうステップＳ４と酸化膜３を除去するステップＳ５との間では、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気内に配置される。つまり、酸化膜３を形成するステップＳ２と酸化膜３を除去するステップＳ３との間では、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気内に配置される。これにより、酸化膜３が形成された後に、ＳｉＣ基板１に大気に含まれる不純物が付着することを抑制できる。
【００６７】
次に、図３および図５に示すように、酸化膜３を除去する（ステップＳ５）。本実施の形態のステップＳ５では、図１に示す製造装置１０の除去部１２で酸化膜３を除去する。
【００６８】
酸化膜３の除去方法は、特に限定されず、たとえばハロゲンプラズマ、Ｈプラズマ、熱分解、ドライエッチング、ウエットエッチングなどを用いることができる。
【００６９】
ハロゲンプラズマとは、ハロゲン元素を含むガスから生成されるプラズマを意味する。ハロゲン元素とは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）である。「ハロゲンプラズマにより酸化膜３を除去する」とは、ハロゲン元素を含むガスを用いたプラズマにより酸化膜３をエッチングすることを意味する。言い換えると、ハロゲン元素を含むガスから生成されるプラズマによって処理されることにより、酸化膜３を除去することを意味する。
【００７０】
ハロゲンプラズマとしては、Ｆプラズマを用いることが好ましい。Ｆプラズマとは、Ｆ元素を含むガスから生成されるプラズマを意味し、たとえば四フッ化炭素（ＣＦ4）、三フッ化メタン（ＣＨＦ3）、フロン（Ｃ2Ｆ6）、六フッ化硫黄(ＳＦ6)、三フッ化窒素(ＮＦ3)、二フッ化キセノン(ＸｅＦ2)、フッ素(Ｆ2)、および三フッ化塩素(ＣｌＦ3)の単独ガスあるいは混合ガスをプラズマ発生装置に供給することにより発生させることができる。「Ｆプラズマにより酸化膜３を除去する」とは、Ｆ元素を含むガスを用いたプラズマにより酸化膜３を除去することを意味する。言い換えると、Ｆ元素を含むガスから生成されるプラズマによって処理されることにより、酸化膜３を除去することを意味する。
【００７１】
Ｈプラズマとは、Ｈ元素を含むガスから生成されるプラズマを意味し、たとえばＨ2ガスをプラズマ発生装置に供給することにより発生させることができる。「Ｈプラズマにより酸化膜３を除去する」とは、Ｈ元素を含むガスを用いたプラズマにより酸化膜３をエッチングすることを意味する。言い換えると、Ｈ元素を含むガスから生成されるプラズマによって処理されることにより、酸化膜３を除去することを意味する。
【００７２】
このステップＳ５でハロゲンプラズマまたはＨプラズマを用いる場合には、２０℃以上４００℃以下の温度で酸化膜３を除去することが好ましい。この場合、ＳｉＣ基板１へのダメージが低減できる。
【００７３】
また、このステップＳ５でハロゲンプラズマまたはＨプラズマを用いる場合には、０．１Ｐａ以上２０Ｐａ以下の圧力で酸化膜３を除去することが好ましい。この場合、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマと、酸化膜３との反応性を高めることができるので、酸化膜３を容易に除去することができる。
【００７４】
熱分解は、Ｏを含まない雰囲気で、１２００℃以上ＳｉＣの昇華温度以下で、酸化膜３を熱分解することが好ましい。１２００℃以上のＯを含まない雰囲気で酸化膜３を加熱すると、酸化膜３を容易に熱分解することができる。ＳｉＣの昇華温度以下にすることで、ＳｉＣ基板１の劣化を抑制できる。また、熱分解は、反応を促進できる観点から、減圧下で行なうことが好ましい。
【００７５】
ドライエッチングは、たとえば１０００℃以上ＳｉＣの昇華温度以下で、水素（Ｈ2）ガスおよび塩化水素（ＨＣｌ）ガスの少なくとも一方のガスを用いて、酸化膜３を除去する。１０００℃以上の水素ガスおよび塩化水素ガスは、酸化膜３を還元する効果が高い。酸化膜がＳｉＯxの場合、水素ガスはＳｉＯxをＨ2ＯとＳｉＨyとに分解し、塩化水素ガスはＳｉＯxをＨ2ＯとＳｉＣｌzとに分解する。ＳｉＣの昇華温度以下にすることで、エピタキシャルウエハ１００の劣化を抑制できる。また、ドライエッチングは、反応を促進できる観点から、減圧下で行なうことが好ましい。
【００７６】
ウエットエッチングは、たとえばＨＦ、ＮＨ4Ｆ（フッ化アンモニウム）などの溶液を用いて酸化膜３を除去する。ウエットエッチングは、ＨＦを用いることが好ましく、１％以上１０％以下の希ＨＦ（ＤＨＦ）を用いることがより好ましい。ＨＦを用いて除去する場合には、たとえば反応容器にＨＦを貯留させて、ＳｉＣ基板１をＨＦに浸漬させることで酸化膜３を除去することができる。
【００７７】
ウエットエッチングなどの液相を用いたウエット洗浄をする場合には、ウエット洗浄後に、ＳｉＣ基板１の表面１ａを純水で洗浄してもよい。純水は超純水であることが好ましい。純水に超音波を印加して洗浄してもよい。なお、この工程は省略されてもよい。
【００７８】
また、ウエット洗浄をする場合には、ＳｉＣ基板１の表面１ａを乾燥してもよい（乾燥工程）。乾燥する方法は特に限定されないが、たとえばスピンドライヤー等により乾燥する。なお、この乾燥工程は省略されてもよい。
【００７９】
このステップＳ５を実施すると、ステップＳ２で不純物、パーティクルなどを取り込んだ酸化膜３を除去できるので、ステップＳ１で準備したＳｉＣ基板１の表面１ａに付着していた不純物、パーティクルなどを除去することができる。また、化学量論組成に近い表面２ａを有するＳｉＣ基板２を形成することができる。
【００８０】
上記工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）を実施することにより、ＳｉＣ基板２の表面２ａを洗浄することができる。なお、ステップＳ２およびＳ４は省略されてもよい。このように洗浄することにより、たとえば図５に示すように、不純物およびパーティクルが低減された表面２ａを有するＳｉＣ基板２を実現することができる。
【００８１】
なお、上記ステップＳ２〜Ｓ５の全てまたは一部を繰り返してもよい。ただし、ステップＳ２〜Ｓ５の間に、ＲＣＡ洗浄は行なわない。また、フッ素原子を含むガス単独またはフッ素原子を含む混合ガスにより、表面２ａをエッチングする工程をさらに備えていてもよい。
【００８２】
次に、図２、図６および図７に示すように、ＳｉＣ基板２の表面２ａ上に、気相成長法、液相成長法などにより、エピタキシャル層１２０を形成する（ステップＳ６）。本実施の形態では、たとえば以下のようにエピタキシャル層１２０を形成する。
【００８３】
具体的には、図６に示すように、ＳｉＣ基板２の表面２ａ上に、バッファ層１２１を形成する。バッファ層１２１は、たとえば導電型がｎ型のＳｉＣからなり、たとえば厚さが０．５μｍのエピタキシャル層である。またバッファ層１２１における導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０17ｃｍ-3である。
【００８４】
その後、図６に示すように、バッファ層１２１上に耐圧保持層１２２を形成する。耐圧保持層１２２として、気相成長法、液相成長法などにより、導電型がｎ型のＳｉＣからなる層を形成する。耐圧保持層１２２の厚さは、たとえば１５μｍである。また耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０15ｃｍ-3である。
【００８５】
次に、図７に示すように、エピタキシャル層１２０にイオン注入する（ステップＳ７）。本実施の形態では、図７に示すように、ｐ型ウエル領域１２３と、ｎ+ソース領域１２４と、ｐ+コンタクト領域１２５とを、以下のように形成する。まず導電型がｐ型の不純物を耐圧保持層１２２の一部に選択的に注入することで、ウエル領域１２３を形成する。その後、ｎ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってソース領域１２４を形成し、また導電型がｐ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってコンタクト領域１２５を形成する。なお不純物の選択的な注入は、たとえば酸化膜からなるマスクを用いて行われる。このマスクは、不純物の注入後にそれぞれ除去される。
【００８６】
このような注入工程の後、活性化アニール処理が行われてもよい。たとえば、アルゴン雰囲気中、加熱温度１７００℃で３０分間のアニールが行われる。
【００８７】
これらの工程により、図７に示すように、ＳｉＣ基板２と、ＳｉＣ基板２上に形成されたエピタキシャル層１２０とを備えたエピタキシャルウエハ１００を準備することができる。
【００８８】
次に、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを洗浄する（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）。エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを洗浄する工程（ステップＳ１０）は、ＳｉＣ基板１の表面１ａを洗浄する工程と基本的には同様である。なお、エピタキシャルウエハ１００を洗浄する際に、図１に示す製造装置１０を用いる場合には、製造装置１０の接続部１４は、エピタキシャルウエハ１００が搬送される。このため、接続部１４は、エピタキシャルウエハ１００またはエピタキシャルウエハ１００が載置されたサセプタが搬送可能な形状である。
【００８９】
具体的には、図２に示すように、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａに不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する（ステップＳ２）。
【００９０】
次に、図２および図８に示すように、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａに、酸化膜３を形成する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、ＳｉＣ基板１の表面１ａ上に酸化膜３を形成するステップＳ３と同様である。ただし、ステップＳ７でエピタキシャルウエハにイオン注入することにより表面１００ａがダメージを受けた場合、このダメージ層を除去する目的で、ダメージ層を酸化してもよい。この場合、表面１００ａからＳｉＣ基板２に向けてたとえば１０ｎｍ超えて１００ｎｍ以下酸化する。
【００９１】
次に、不活性ガスを含む雰囲気でエピタキシャルウエハ１００を熱処理する（ステップＳ４）。このステップＳ４では、酸化膜３を形成する工程（ステップＳ３）以外に、イオン注入する工程（ステップＳ７）においても、表面１ａに炭素が析出して点欠陥となる場合がある。しかし、このステップＳ４でエピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを熱処理することにより、表面１００ａに存在する炭素をエピタキシャルウエハ１００の内部に分散することができる。このため、酸化膜３を除去すると、化学量論組成に近い表面を形成することができる。
【００９２】
次に、図２および図９に示すように、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａ上に形成された酸化膜３を除去する（ステップＳ５）。
【００９３】
上記工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）を実施することにより、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａに付着していた不純物、パーティクルなどを除去することができるとともに、化学量論組成に近い表面を形成することができる。これにより、たとえば図９に示すように、不純物およびパーティクルが低減され、かつ化学量論組成に近い表面１０１ａを有するエピタキシャルウエハ１０１を実現することができる。
【００９４】
次に、エピタキシャルウエハ１０１において洗浄された表面１０１ａに、ＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜であるゲート酸化膜１２６を形成する（ステップＳ８）。具体的には、図１０に示すように、表面１０１ａにおいて、耐圧保持層１２２と、ウエル領域１２３と、ソース領域１２４と、コンタクト領域１２５との上を覆うように、ゲート酸化膜１２６を形成する。この形成はたとえば熱酸化（ドライ酸化）により行なうことができる。熱酸化は、たとえばＯ2、Ｏ3、Ｎ２Ｏなどの酸素元素を含む雰囲気中で高温に加熱する。熱酸化の条件は、たとえば、加熱温度が１２００℃であり、また加熱時間が３０分である。なお、ゲート酸化膜１２６の形成は、熱酸化に限定されず、たとえばＣＶＤ法、スパッタリング法などにより形成してもよい。ゲート酸化膜１２６は、たとえば５０ｎｍの厚みを有するシリコン酸化膜からなる。
【００９５】
このように不純物、パーティクルなどを低減した表面１０１ａ上にＳｉＣ半導体装置を構成するゲート酸化膜１２６を形成してＳｉＣ半導体装置を作製すると、ゲート酸化膜１２６の特性を向上できるとともに、表面１０１ａとゲート酸化膜１２６との界面、およびゲート酸化膜１２６中に存在する不純物、パーティクルなどを低減することができる。したがって、ＳｉＣ半導体装置の逆方向電圧印加時の耐圧を向上できるとともに、順方向電圧印加時の動作の安定性および長期信頼性を向上することができる。
【００９６】
なお、エピタキシャルウエハ１０１の表面１０１ａを洗浄する工程（ステップＳ５）と、ＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜を形成する工程（ステップＳ８）との間では、エピタキシャルウエハ１０１は大気が遮断された雰囲気内に配置されることが好ましい。つまり、図１に示す製造装置は、除去部１２とＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜を形成する第２の形成部との間に、大気の遮断が可能な第２の接続部を備えていることが好ましい。この場合、洗浄された表面１００ａを有するエピタキシャルウエハ１００は、大気が遮断された第２の接続部内で搬送される。これにより、酸化膜３が除去された後に、エピタキシャルウエハ１０１の表面１０１ａに大気中に含まれる不純物が付着することを抑制できる。
【００９７】
その後、窒素アニールを行なう（ステップＳ９）。具体的には、一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気中でのアニール処理が行われる。この処理の条件は、たとえば加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が１２０分である。この結果、耐圧保持層１２２、ウエル領域１２３、ソース領域１２４、およびコンタクト領域１２５の各々と、ゲート酸化膜１２６との界面近傍に、窒素原子を導入することができる。
【００９８】
なお、この一酸化窒素を用いた窒素アニール工程（ステップＳ９）の後、さらに不活性ガスであるアルゴンガスを用いたアニール処理を行ってもよい（ステップＳ１１）。この処理の条件は、たとえば、加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が６０分である。
【００９９】
また窒素アニール工程（ステップＳ９）の後、さらに、有機洗浄、酸洗浄、ＲＣＡ洗浄などの表面洗浄を行ってもよい。
【０１００】
次に、図２、図１１および図１２に示すように、ソース電極１１１、１２７を形成する（ステップＳ１２）。具体的には、ゲート酸化膜１２６上に、フォトリソグラフィ法を用いて、パターンを有するレジスト膜を形成する。このレジスト膜をマスクとして用いて、ゲート酸化膜１２６のうちソース領域１２４およびコンタクト領域１２５上に位置する部分をエッチングにより除去する。これによりゲート酸化膜１２６に開口部１２６ａを形成する。たとえば蒸着法により、この開口部１２６ａにおいてソース領域１２４およびコンタクト領域１２５の各々と接触するように導電体膜を形成する。次にレジスト膜を除去することにより、上記導体膜のうちレジスト膜上に位置していた部分の除去（リフトオフ）が行われる。この導体膜は、金属膜であってもよく、たとえばニッケル（Ｎｉ）からなる。このリフトオフの結果、ソース電極１１１が形成される。
【０１０１】
ここでアロイ化のための熱処理が行なわれることが好ましい。たとえば、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気中、加熱温度９５０℃で２分の熱処理が行なわれる。
【０１０２】
その後、図１２に示すように、たとえば蒸着法により、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７を形成する。
【０１０３】
次に、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂをバックグラインド（ＢＧ）して、裏面２ｂの平滑化を図る。このＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄する（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）。ＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄する工程（ステップＳ１０）は、ＳｉＣ基板１の表面１ａを洗浄する工程と基本的には同様である。なお、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄する際に、図１に示す製造装置１０を用いる場合には、製造装置１０の接続部１４は、ソース電極１１１、１２７が形成されたエピタキシャルウエハ１０１が搬送される。このため、接続部１４は、ソース電極１１１、１２７が形成されたエピタキシャルウエハ１００またはこのエピタキシャルウエハ１００が載置されたサセプタが搬送可能な形状である。
【０１０４】
具体的には、図２に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する（ステップＳ２）。次いで、図２および図１３に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに、酸化膜３を形成する（ステップＳ３）。次に、図２に示すように、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ基板２の裏面２ｂを熱処理する（ステップＳ４）。その後、図２に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂ上に形成された酸化膜３を除去する（ステップＳ５）。
【０１０５】
上記工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）を実施することにより、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに付着していた不純物、パーティクルなどを除去することができる。また酸化膜３を形成するステップＳ３においてバックグラインドによるダメージ層も酸化できるので、バックグラインドによりダメージ層を除去することもできる。さらに、化学量論組成に近い面にすることもできる。
【０１０６】
次に、図２および図１４に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面上にドレイン電極１１２を形成する（ステップＳ１３）。ドレイン電極１１２を形成する方法は特に限定されないが、たとえば蒸着法により形成することができる。
【０１０７】
次に、図２および図１５に示すように、ゲート電極１１０を形成する（ステップＳ１４）。ゲート電極１１０の形成方法は特に限定されないが、たとえば以下のように形成する。予めゲート酸化膜１２６上の領域に位置する開口パターンを有するレジスト膜を形成し、当該レジスト膜の全面を覆うようにゲート電極を構成する導電体膜を形成する。そして、レジスト膜を除去することによって、ゲート電極となるべき導電体膜の部分以外の導電体膜を除去（リフトオフ）する。この結果、図１５に示すように、ゲート酸化膜１２６上にゲート電極１１０を形成することができる。
【０１０８】
以上の工程（ステップＳ１〜Ｓ１４）を実施することにより、図１５に示すＳｉＣ半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１０２を製造することができる。
【０１０９】
ここで、本実施の形態では、洗浄する工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）の対象となるＳｉＣ半導体の表面として、エピタキシャル層１２０を形成する前のＳｉＣ基板１の表面１ａ、エピタキシャルウエハ１００におけるイオン注入された表面１００ａ、およびエピタキシャルウエハ１００においてＳｉＣ基板２のエピタキシャル層が形成された面と反対側の裏面２ｂを例に挙げて説明した。しかし、洗浄する工程の対象となるＳｉＣ半導体の表面は上記に限定されず、たとえば図７に示すイオン注入される前のエピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを洗浄してもよい。また、上記のいずれかの面のみを洗浄してもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態における導電型が入れ替えられた構成、すなわちｐ型とｎ型とが入れ替えられた構成を用いることもできる。
【０１１１】
また、ＭＯＳＦＥＴ１０２を作製するためにＳｉＣ基板２を用いているが、基板の材料はＳｉＣに限定されず、他の材料の結晶を用いて作製されてもよい。また、ＳｉＣ基板２が省略されてもよい。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の一例としてのＭＯＳＦＥＴ１０２の製造方法は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）と、酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）とを備え、酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）では、オゾンガスを用いる。
【０１１３】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法によれば、オゾンガスを用いて酸化膜３を形成している。オゾンガスは、酸化させるエネルギー（活性度）が高いため、安定性の高い化合物であるＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を容易に形成することができる。これにより、表面に付着していた不純物、パーティクルなどを取り込んで酸化膜３を容易に形成することができる。この酸化膜３を除去することにより、取り込んだ不純物、パーティクルなどを除去することができる。このため、活性度が低いＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【０１１４】
ＲＣＡ洗浄を行なうと、バッチ処理においては薬液の使用量が膨大になり、スピン洗浄でも廃液処理の問題が発生する。しかし、本実施の形態の酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）では、ドライ雰囲気で酸化膜３を形成するので、薬液を用いる必要がない。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。なお、ドライ雰囲気とは、気相中で酸化膜３を形成することを意味し、意図しない液相成分を含んでいてもよい。
【０１１５】
さらに、本実施の形態における酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）および酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）を実施することにより、炭素リッチな面においてはＣＯやＣＯ2としてＣを除去できるので、ＳｉおよびＣが化学量論組成に近い表面を形成できる。このため、洗浄する表面の特性を向上することができるので、この表面を有するＳｉＣ半導体装置の特性も向上することができる。
【０１１６】
本発明の実施の形態におけるＳｉＣ半導体の製造装置１０は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を形成するための形成部１１と、オゾンガスを用いて酸化膜３を除去するための除去部１２と、ＳｉＣ半導体を搬送可能に形成部１１と除去部１２とを接続する接続部１４とを備え、接続部１４におけるＳｉＣ半導体を搬送させる領域は、大気の遮断が可能である。
【０１１７】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置１０によれば、形成部１１においてＳｉＣ半導体に酸化膜３を形成した後、除去部１２において酸化膜３を除去する間に、ＳｉＣ半導体が大気に曝されることを抑制できる。これにより、大気中の不純物がＳｉＣ半導体の表面に再付着することを抑制できる。また活性度の高いオゾンガスを用いて酸化膜を形成しているので、酸化膜を容易に形成することができる。したがって、活性度が低いＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【０１１８】
また、形成部１１では、薬液を用いずに、酸化膜３を形成することができる。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、ＳｉＣ半導体装置として縦型のＭＯＳＦＥＴの製造方法を例に挙げて説明したが、半導体装置は特に限定されず、たとえば横型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの絶縁ゲート型電界効果部を有する半導体装置や、ＪＦＥＴ（Junction Field-Effect Transistor：接合電界効果トランジスタ）などのＳｉＣ半導体装置全般に適用できる。
【０１２０】
（実施の形態２）
図１６は、本発明の実施の形態２のＳｉＣ半導体装置の製造装置の模式図である。図１６を参照して、本実施の形態のＳｉＣ半導体装置の製造装置を説明する。
【０１２１】
図１６に示すように、本実施の形態の製造装置２０は、チャンバ２１と、第１のガス供給部２２と、第２のガス供給部２３と、真空ポンプ２４とを備えている。第１のガス供給部２２、第２のガス供給部２３および真空ポンプ２４は、チャンバ２１と接続されている。
【０１２２】
チャンバ２１は、内部にＳｉＣ半導体を収容する。第１のガス供給部２２は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成するためのガスをチャンバ２１に供給する。第１のガス供給部２２は、オゾンガスを含むガスを供給する。第２のガス供給部２３は、ＳｉＣ半導体に形成された酸化膜３を除去するためのガスを供給する。第２のガス供給部２３は、たとえばハロゲンまたはＨを含むガスを供給する。このため、第２のガス供給部２３は、チャンバ２１内でハロゲンプラズマまたはＨプラズマを発生することが可能であり、これによりＳｉＣ半導体の表面に形成された酸化膜３を除去することができる。
【０１２３】
真空ポンプ２４は、チャンバ２１の内部を真空にする。このため、オゾンガスによりＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を形成した後に、チャンバ２１の内部を真空にして、酸化膜３を除去することができる。なお、真空ポンプ２４は省略されてもよい。
【０１２４】
また、製造装置２０は、第３のガス供給部（図示せず）を備えていてもよい。第３のガス供給部は、不活性ガスを供給し、チャンバ２１内でＳｉＣ半導体を熱処理することを可能とする。
【０１２５】
なお、図１６に示す製造装置２０は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【０１２６】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法は、基本的には実施の形態１と同様の構成を備えているが、本実施の形態における製造装置２０を用いる点において異なる。なお、本実施の形態では、酸化膜３を除去する工程（ステップＳ５）では、ドライ雰囲気で行なう。
【０１２７】
以上より、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置２０は、オゾンガスを用いてＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を形成するための形成部と、酸化膜３を除去するための除去部とを備え、形成部と除去部とが同一（チャンバ２１）である。
【０１２８】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置２０によれば、形成部においてＳｉＣ半導体に酸化膜３を形成した後、除去部において酸化膜３を除去する間に、ＳｉＣ半導体を搬送する必要がないので、ＳｉＣ半導体は大気に曝されない。言い換えると、酸化膜３を形成するステップＳ３と酸化膜３を除去するステップＳ５との間では、ＳｉＣ半導体は大気が遮断された雰囲気内に配置される。これにより、ＳｉＣ半導体の洗浄中に大気中の不純物がＳｉＣ半導体の表面に再付着することを抑制できる。また活性度の高いオゾンガスによって酸化膜３を形成しているので、安定した化合物であるＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を容易に形成することができる。したがって、活性度が低いＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【０１２９】
また、薬液を用いずに、ドライ雰囲気で、酸化膜３の形成および酸化膜３の除去を行なうことができる。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題をさらに低減することができる。
【実施例】
【０１３０】
本実施例では、ＳｉＣ半導体として、図１７に示すエピタキシャルウエハ１３０の洗浄において、オゾンガスを用いて酸化膜を形成することの効果について調べた。なお、図１７は、本実施例で洗浄するエピタキシャルウエハ１３０を概略的に示す断面図である。
【０１３１】
（本発明例１）
まず、ＳｉＣ基板２として、表面２ａを有する４Ｈ−ＳｉＣ基板を準備した（ステップＳ１）。
【０１３２】
次に、エピタキシャル層１２０を構成する層として、１０μｍの厚みを有し、１×１０16ｃｍ-3の不純物濃度を有するｐ型ＳｉＣ層１３１をＣＶＤ法により成長した（ステップＳ６）。
【０１３３】
次に、ＳｉＯ2をマスクとして用いて、リン（Ｐ）をｎ型不純物として１×１０19ｃｍ-3の不純物濃度を有するソース領域１２４およびドレイン領域１２９を形成した。また、アルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として１×１０19ｃｍ-3の不純物濃度を有するコンタクト領域１２５を形成した（ステップＳ７）。なお、各々のイオン注入をした後には、マスクを除去した。
【０１３４】
次に、活性化アニール処理を行なった。この活性化アニール処理としては、Ａｒガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度１７００〜１８００℃、加熱時間３０分と条件とした。
【０１３５】
これにより、表面１３０ａを有するエピタキシャルウエハ１３０を準備した。続いて、図１に示す製造装置１０を用いて、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａを洗浄した（ステップＳ１０）。
【０１３６】
具体的には、オゾンガスを用いて、酸化膜を形成した（ステップＳ３）。このステップＳ３では、５Ｐａでアルゴンを含む雰囲気でエピタキシャルウエハ１３０を４００℃に加熱した。これにより、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａに１ｎｍの厚みの酸化膜を形成できたことを確認した。
【０１３７】
次に、接続部１４を介して熱処理部１３で、不活性ガスを含む雰囲気でエピタキシャルウエハ１３０を熱処理した（ステップＳ４）。熱処理の条件は、不活性ガスとしてアルゴンを用い、１３００℃以上でエピタキシャルウエハ１３０を加熱した。
【０１３８】
次に、接続部１４を通して除去部１２で、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａに形成された酸化膜を除去した（ステップＳ５）。このステップＳ５では、１０％の濃度のフッ酸により除去した。これにより、ステップＳ３で形成した酸化膜を除去できたことを確認した。
【０１３９】
以上の工程（ステップＳ３〜Ｓ５、Ｓ１０）により、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａを洗浄した。本発明例１の洗浄後のエピタキシャルウエハ１３０の表面は、洗浄前の表面１３０ａよりも不純物およびパーティクルが低減されていた。また、本発明例１の洗浄後のエピタキシャルウエハ１３０の表面は、化学量論組成に近いＳｉＣ表面であった。
【０１４０】
（本発明例２）
本発明例２では、まず、本発明例１と同様の図１７に示すエピタキシャルウエハ１３０を準備した（ステップＳ１、Ｓ６、Ｓ７）。
【０１４１】
次に、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂをバックグラインドした。次いで、この裏面２ｂに酸化膜を形成した（ステップＳ３）。その後、熱処理をした（ステップＳ４）。次に、酸化膜を除去した（ステップＳ５）。ステップＳ３〜Ｓ５の条件は、本発明例１と同様とした。
【０１４２】
以上の工程（ステップＳ３〜Ｓ５）により、エピタキシャルウエハ１３０のＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄した。本発明例２の洗浄後のＳｉＣ基板２の裏面は、洗浄前の裏面２ｂよりも不純物およびパーティクルが低減されていた。また、本発明例２の洗浄後のＳｉＣ基板２の裏面は、化学量論組成に近いＳｉＣ表面であった。
【０１４３】
（本発明例３）
本発明例３は、基本的には本発明例１と同様に行なったが、酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）に先立って、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａに不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する工程（ステップＳ２）をさらに備えていた点において異なっていた。具体的には、不活性ガスイオンとして水素イオンを用い、表面１３０ａ全体に水素イオンを注入した。不活性ガスイオンを注入することで、ステップＳ３でオゾンガスを用いて表面１３０ａを酸化させたときに、酸化膜をより容易に形成できたことを確認できた。
【０１４４】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４５】
１，２ ＳｉＣ基板、１ａ，２ａ，１００ａ，１０１ａ，１３０ａ 表面、２ｂ 裏面、３ 酸化膜、１０，２０ 製造装置、１１ 形成部、１２ 除去部、１３ 熱処理部、１４ 接続部、２１ チャンバ、２２ 第１のガス供給部、２３ 第２のガス供給部、２４ 真空ポンプ、１００，１０１，１３０ エピタキシャルウエハ、１１０ ゲート電極、１１１，１２７ ソース電極、１１２ ドレイン電極、１２０ エピタキシャル層、１２１ バッファ層、１２２ 耐圧保持層、１２３ ウエル領域、１２４ ソース領域、１２５ コンタクト領域、１２９ ドレイン領域、１３１ ｐ型ＳｉＣ層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素（ＳｉＣ）半導体の製造方法およびＳｉＣ半導体の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、バンドギャップが大きく、また最大絶縁破壊電界および熱伝導率はシリコン（Ｓｉ）と比較して大きい一方、キャリアの移動度はシリコンと同程度に大きく、電子の飽和ドリフト速度および耐圧も大きい。そのため、高効率化、高耐圧化、および大容量化を要求される半導体装置への適用が期待される。
【０００３】
このようなＳｉＣ半導体装置の製造方法においては、ＳｉＣ半導体の表面に付着している付着物を除去するために洗浄を行なう。この洗浄の方法として、たとえば特許３７３３７９２号公報（特許文献１）に開示の技術が挙げられる。この特許文献１には、ＳｉＣ基板にイオン注入された不純物を活性化するためのアニール後、表面清浄化の前処理法としてＲＣＡ洗浄を行なってからプラズマによる表面エッチングを行なうことが開示されている。また特許文献１には、ＲＣＡ洗浄を以下の手順で行なったことが開示されている。有機物、貴金属の除去のために硫酸過水（Ｈ2ＳＯ4：Ｈ2Ｏ2＝４：１）により処理した後、自然酸化膜の除去のために希ＨＦ処理を行なう。その後、自然酸化酸化膜中に存在していた金属を除去するために塩酸過水（ＨＣｌ：Ｈ2Ｏ2：Ｈ2Ｏ＝１：１：６）処理を行なう。最後に、これらのプロセス中で新たに生じた自然酸化膜を除去するために再度希ＨＦ処理を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３７３３７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のＲＣＡ洗浄で用いる過酸化水素（Ｈ2Ｏ2、以下過水とも言う）は不安定な材料であり、分解しやすい。このため、過水を用いたＲＣＡ洗浄では、十分に表面の清浄化ができない。
【０００６】
またＲＣＡ洗浄を行なうと、薬液の使用量が増加し、薬液の濃度管理や廃液処理などの問題もある。このように、ＲＣＡ洗浄に伴う薬液に関する問題がある。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、薬液に関する問題を低減するとともに、洗浄効果を高めるＳｉＣ半導体装置の製造方法およびＳｉＣ半導体装置の製造装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、ＳｉＣの表面に酸化膜を形成する工程と、酸化膜を除去する工程とを備え、酸化膜を形成する工程では、オゾン（Ｏ3）ガスを用いる。
【０００９】
本発明のＳｉＣ半導体装置の製造方法によれば、オゾンガスを用いて酸化膜を形成している。オゾンガスは、酸化させるエネルギー（活性度）が高いため、安定な化合物であるＳｉＣの半導体の表面に酸化膜を容易に形成することができる。これにより、表面に付着していた不純物、パーティクルなどを取り込んで酸化膜を容易に形成することができる。この酸化膜を除去することにより、取り込んだ不純物、パーティクルなどを除去することができる。このため、ＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【００１０】
また、酸化膜を形成する工程では、薬液を用いる必要がない。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【００１１】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、ハロゲンプラズマまたは水素（Ｈ）プラズマを用いる。
【００１２】
この場合、酸化膜を除去する工程においても薬液を用いる必要がない。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【００１３】
また、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマにより酸化膜を除去すると、ＳｉＣの面方位による異方性の影響を低減できる。このため、ＳｉＣ半導体の表面に形成した酸化膜を面内バラツキを低減して除去することができる。さらに、ＳｉＣ半導体は、安定な化合物であるので、ハロゲンプラズマを用いても、ＳｉＣ半導体へのダメージが少ない。このため、ＳｉＣ半導体の表面特性を良好に維持して、ＳｉＣ半導体の表面を洗浄することができる。
【００１４】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、ハロゲンプラズマとしてフッ素（Ｆ）プラズマを用いる。
【００１５】
Ｆプラズマは、エッチング効率が高く、金属汚染の可能性が低い。このため、表面特性がより良好になるように、ＳｉＣ半導体の表面を洗浄することができる。
【００１６】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、２０℃以上４００℃以下の温度で行なう。これにより、ＳｉＣ半導体へのダメージを低減できる。
【００１７】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を除去する工程では、０．１Ｐａ以上２０Ｐａ以下の圧力で行なう。
【００１８】
これにより、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマと、酸化膜との反応性を高めることができるので、酸化膜を容易に除去することができる。
【００１９】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において、酸化膜を除去する工程では、フッ化水素（ＨＦ）を用いてもよい。ＨＦを用いても、酸化膜を容易に除去することができる。
【００２０】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程と酸化膜を除去する工程との間に、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ半導体を熱処理する工程をさらに備えている。
【００２１】
酸化膜を形成する工程を実施する際に、表面に炭素（Ｃ）が析出する場合がある。しかし、酸化膜を形成後に熱処理をすることにより、表面に存在する炭素をＳｉＣ半導体の内部に分散することができる。このため、化学量論組成に近い表面を形成することができる。
【００２２】
上記ＳｉＣ半導体の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程に先立って、ＳｉＣ半導体の表面に不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する工程をさらに備えている。
【００２３】
これにより、不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンの注入により表面近傍に結晶欠陥を導入することができる。酸化膜を形成する工程において、オゾンガスによる活性酸素がこの結晶欠陥を通じて供給される。このため、結晶欠陥が導入された範囲に酸化膜を容易に形成することができる。したがって、洗浄効果をより高めることができる。
【００２４】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程では、ＳｉＣ半導体を２０℃以上６００℃以下に加熱する。
【００２５】
２０℃以上にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができるので、酸化膜をより容易に形成することができる。６００℃以下にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できるので、酸化膜をより容易に形成することができる。
【００２６】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力で行なう。これにより、酸化膜をより容易に形成することができる。
【００２７】
上記ＳｉＣ半導体装置の製造方法において好ましくは、酸化膜を形成する工程では、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、および一酸化炭素からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む雰囲気で行なう。
【００２８】
これにより、オゾンガスの分解を効果的に抑制できるので、酸化膜をより容易に形成することができる。
【００２９】
本発明の一の局面におけるｉＣ半導体装置の製造装置は、形成部と、除去部と、接続部とを備えている。形成部は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成する。除去部は、オゾンガスを用いて酸化膜を除去する。接続部は、ＳｉＣ半導体を搬送可能に形成部と除去部とを接続する。接続部におけるＳｉＣ半導体を搬送させる領域は、大気の遮断が可能である。
【００３０】
本発明の他の局面におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置は、オゾンガスを用いてＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成するための形成部と、酸化膜を除去するための除去部とを備え、形成部と除去部とは同一である。
【００３１】
本発明の一および他の局面におけるＳｉＣ半導体の製造装置によれば、形成部においてＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成した後、除去部において酸化膜を除去する間に、ＳｉＣ半導体が大気に曝されることを抑制できる。これにより、大気中の不純物がＳｉＣ半導体の表面に再付着することを抑制できる。また活性度の高いオゾンガスを用いて酸化膜を形成しているので、酸化膜を容易に形成することができる。これにより、ＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【００３２】
また、形成部では、薬液を用いずに、酸化膜を形成することができる。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、本発明のＳｉＣ半導体装置の製造方法および製造装置によれば、薬液に関する問題を低減できるとともに、洗浄効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置の模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１において準備するＳｉＣ半導体としてのＳｉＣ基板を概略的に示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１においてＳｉＣ基板に酸化膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１において酸化膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ基板上にエピタキシャル層を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における洗浄するＳｉＣ半導体としてのエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態１においてエピタキシャルウエハに酸化膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１において酸化膜を除去した状態を概略的に示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態１においてエピタキシャルウエハにＳｉＣ半導体装置を構成する絶縁膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１においてソース電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態１においてソース電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１においてＳｉＣ基板の裏面に酸化膜を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態１において酸化膜を除去して、電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態１においてゲート電極を形成した状態を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態２におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置の模式図である。
【図１７】実施例で洗浄するエピタキシャルウエハを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置１０の模式図である。図１を参照して、本発明の一実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置１０を説明する。
【００３７】
図１に示すように、ＳｉＣ半導体の製造装置１０は、形成部１１と、除去部１２と、熱処理部１３と、接続部１４とを備えている。形成部１１、除去部１２および熱処理部１３とは、接続部１４により互いに接続されている。形成部１１、除去部１２、熱処理部１３および接続部１４の内部は大気から遮断されており、内部は互いに連通可能である。
【００３８】
形成部１１は、オゾンガスを用いて、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成する。形成部１１は、たとえばオゾンガス発生装置を用いて酸化膜を形成する装置などが用いられる。
【００３９】
除去部１２は、形成部１１で形成した酸化膜を除去する。除去部１２は、たとえばプラズマ発生装置、ＨＦなどの酸化膜を還元可能な溶液を用いて酸化膜を除去する装置、熱分解装置などが用いられる。除去部１２は、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマを用いて酸化膜を除去することが好ましい。ハロゲンプラズマとしてはフッ素プラズマを用いて酸化膜を除去することがより好ましい。
【００４０】
なお、除去部１２がプラズマ発生装置の場合には、たとえば平行平板型ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）装置、ＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）型ＲＩＥ装置、ＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance：電子サイクロトロン共鳴）型ＲＩＥ装置、ＳＷＰ（Surface Wave Plasma：表面波プラズマ）型ＲＩＥ装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学蒸着）装置などが用いられる。
【００４１】
熱処理部１３は、形成部１１と除去部１２との間に配置され、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ半導体を熱処理する。
【００４２】
接続部１４は、ＳｉＣ半導体を搬送可能に形成部１１と除去部１２とを接続する。本実施の形態では、形成部１１と熱処理部１３との間、および、熱処理部１３と除去部１２との間に配置されている。接続部１４においてＳｉＣ半導体を搬送させる領域（内部空間）は、大気の遮断が可能である。
【００４３】
ここで、大気の遮断（大気を遮断した雰囲気）とは、大気が混入しない雰囲気を意味し、たとえば真空中、または、不活性ガスや窒素ガスよりなる雰囲気である。具体的には、大気を遮断した雰囲気は、たとえば真空中、または、窒素（Ｎ）、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ラドン（Ｒｎ）、またはこれらの組み合わせからなるガスが充填された雰囲気である。
【００４４】
本実施の形態では、接続部１４は、形成部１１の内部と熱処理部１３の内部とを連結するとともに、熱処理部１３の内部と除去部１２の内部とを連結している。なお、本発明の接続部１４は、形成部１１の内部と除去部１２の内部とを連結していればよい。つまり、接続部１４は、形成部１１から搬出されるＳｉＣ半導体を除去部１２へ搬送するための空間を内部に有していればよい。接続部１４は、ＳｉＣ半導体を大気に開放しないように、形成部１１から除去部１２へ搬送するために設置されている。
【００４５】
接続部１４は、内部でＳｉＣ半導体が搬送可能であるような大きさを有する。また接続部１４は、ＳｉＣ半導体をサセプタに載置した状態で搬送可能である大きさを有していてもよい。接続部１４は、たとえば形成部１１の出口と熱処理部１３の入口とを連結するロードロック室や、熱処理部１３の出口と除去部１２の入口とを連結するロードロック室である。
【００４６】
また、製造装置１０は、接続部１４の内部に配置されるとともに、ＳｉＣ半導体を形成部１１から除去部１２へ搬送するための第１の搬送部をさらに備えていてもよい。製造装置１０は、除去部１２で酸化膜を除去したＳｉＣ半導体を、製造装置１０の外部へ取り出す、あるいは、ＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜を形成する酸化膜形成部へ大気を遮断した雰囲気で搬送するための第２の搬送部をさらに備えていてもよい。第１の搬送部と第２の搬送部とは、同一であっても異なっていてもよい。
【００４７】
また、製造装置１０は、内部の雰囲気ガスを排出するための真空ポンプや、内部の雰囲気ガスを置換するための置換ガスボンベをさらに備えていてもよい。真空ポンプや置換ガスボンベは、形成部１１、除去部１２および接続部１４のそれぞれに接続されていてもよく、少なくともいずれか１つに接続されていてもよい。
【００４８】
なお、製造装置１０は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【００４９】
また、図１では、接続部１４として形成部１１と除去部１２との間を連結する形状を示したが、特にこれに限定されない。接続部１４として、たとえば大気を遮断したチャンバを用い、このチャンバ内に形成部１１および除去部１２が配置されていてもよい。
【００５０】
図２は、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。図３〜図１５は、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の各製造工程を概略的に示す断面図である。続いて、図１〜図１５を参照して、本発明の一実施の形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法を説明する。本実施の形態では、ＳｉＣ半導体装置として、縦型ＭＯＳＦＥＴを製造する方法を説明する。また本実施の形態では、図１に示すＳｉＣ半導体の製造装置１０を用いる。
【００５１】
図２および図３に示すように、まず、表面１ａを有するＳｉＣ基板１を準備する（ステップＳ１）。ＳｉＣ基板１は、特に限定されないが、たとえば以下の方法により準備することができる。
【００５２】
具体的には、たとえば、ＨＶＰＥ（Hydride Vapor Phase Epitaxy：ハイドライド気相成長）法、ＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy：分子線エピタキシ）法、ＯＭＶＰＥ（OrganoMetallic Vapor Phase Epitaxy：有機金属気相成長）法、昇華法、ＣＶＤ法などの気相成長法、フラックス法、高窒素圧溶液法などの液相成長法などにより成長されたＳｉＣインゴットを準備する。その後、ＳｉＣインゴットから表面を有するＳｉＣ基板を切り出す。切り出す方法は特に限定されず、ＳｉＣインゴットからスライスなどによりＳｉＣ基板を切り出す。次いで、切り出したＳｉＣ基板の表面を研磨する。研磨する面は、表面のみでもよく、表面と反対側の裏面をさらに研磨してもよい。研磨する方法は特に限定されないが、表面を平坦にするとともに、傷などのダメージを低減するために、たとえばＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）を採用する。ＣＭＰでは、研磨剤としてコロイダルシリカ、砥粒としてダイヤモンド、酸化クロム、固定剤として接着剤、ワックスなどを用いる。なお、ＣＭＰと併せて、あるいは代わりに、電界研磨法、化学研磨法、機械研磨法などの他の研磨をさらに行なってもよい。また研磨を省略してもよい。これにより、図３に示す表面１ａを有するＳｉＣ基板１を準備することができる。このようなＳｉＣ基板１として、たとえば導電型がｎ型であり、抵抗が０．０２Ωｃｍの基板を用いる。
【００５３】
次に、図２に示すように、ＳｉＣ基板１の表面１ａを洗浄する（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）。洗浄方法は、たとえば以下のように行なう。
【００５４】
具体的には、図２に示すように、ＳｉＣ基板１の表面１ａに不活性ガスイオンおよび水素イオン（Ｈ+）の少なくとも１種のイオンを注入する（ステップＳ２）。不活性ガスイオンは、ヘリウムイオン（Ｈｅ+）、ネオンイオン（Ｎｅ+）、アルゴンイオン（Ａｒ+）、クリプトンイオン（Ｋｒ+）、キセノンイオン（Ｘｅ+）、ラドンイオン（Ｒｎ+）、またはこれらの組み合わせのイオンである。
【００５５】
このステップＳ２では、後述するステップＳ３において酸化膜を形成する領域にイオン注入する。本実施の形態では、ＳｉＣ基板１の表面１ａ全体にイオンを注入する。
【００５６】
次に、図２および図４に示すように、オゾンガスを用いてＳｉＣ基板１の表面１ａに酸化膜３を形成する（ステップＳ３）。本実施の形態のステップＳ２では、図１に示す製造装置１０の形成部１１で酸化膜３を形成する。
【００５７】
このステップＳ３では、ＳｉＣ半導体を２０℃以上６００℃以下に加熱することが好ましい。２０℃以上にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができる。６００℃以下にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できる。
【００５８】
また、このステップＳ３では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力でオゾンガスを供給することが好ましい。０．１Ｐａ以上にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できる。５０Ｐａ以下にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができる。
【００５９】
また、このステップＳ３では、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、および一酸化炭素からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む雰囲気で行なうことが好ましい。これにより、オゾンガスの分解を抑制できる。
【００６０】
また、このステップＳ３では、オゾンガスの分圧（濃度）は２％以上９０％以下であることが好ましい。２％以上にすることにより、表面１ａとオゾンガスとの酸化反応速度を高めることができる。９０％以下にすることにより、オゾンガスの分解を抑制できる。
【００６１】
このステップＳ３では、たとえば１分子層以上３０ｎｍ以下の厚みの酸化膜３を形成する。１分子層以上の厚みを有する酸化膜３を形成することで、表面１ａの不純物、パーティクルなどを酸化膜に取り込むことができる。３０ｎｍ以下の酸化膜３を形成することで、後述するステップＳ５で酸化膜３は除去されやすくなる。
【００６２】
このステップＳ３を実施すると、ＳｉＣ基板１の表面１ａに付着しているパーティクル、金属不純物などを酸化膜３の表面や内部に取り込むことができる。なお、酸化膜３は、たとえば酸化シリコンである。
【００６３】
次に、図１を参照して、形成部１１で酸化膜３を形成したＳｉＣ基板１を、接続部１４を介して、熱処理部１３へ搬送する。このとき、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気である接続部１４内で搬送される。言い換えると、酸化膜３を形成するステップＳ２と後述する不活性ガスアニールを行なうステップＳ４との間では、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気内に配置される。これにより、酸化膜３が形成された後に、ＳｉＣ基板１に大気に含まれる不純物が付着することを抑制できる。
【００６４】
次に、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ基板１を熱処理する（ステップＳ４）。熱処理はアルゴンを含む雰囲気で行なわれることが好ましい。また、１３００℃以上１５００℃以下で熱処理することが好ましい。
【００６５】
このステップＳ４を実施することにより、酸化膜３を形成するステップＳ３時に、表面１ａに炭素が析出して点欠陥となる場合がある。しかし、このステップＳ４でＳｉＣ基板１の表面１ａを熱処理することにより、表面１ａに存在する炭素をＳｉＣ基板１の内部に分散することができる。このため、後述する酸化膜３を除去するステップＳ５を実施すると、化学量論組成に近い表面を形成することができる。
【００６６】
次に、図１を参照して、形成部１１で酸化膜３を形成したＳｉＣ基板１を、接続部１４を介して、除去部１２へ搬送する。このとき、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気である接続部１４内で搬送される。言い換えると、不活性ガスアニールを行なうステップＳ４と酸化膜３を除去するステップＳ５との間では、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気内に配置される。つまり、酸化膜３を形成するステップＳ２と酸化膜３を除去するステップＳ３との間では、ＳｉＣ基板１は大気が遮断された雰囲気内に配置される。これにより、酸化膜３が形成された後に、ＳｉＣ基板１に大気に含まれる不純物が付着することを抑制できる。
【００６７】
次に、図３および図５に示すように、酸化膜３を除去する（ステップＳ５）。本実施の形態のステップＳ５では、図１に示す製造装置１０の除去部１２で酸化膜３を除去する。
【００６８】
酸化膜３の除去方法は、特に限定されず、たとえばハロゲンプラズマ、Ｈプラズマ、熱分解、ドライエッチング、ウエットエッチングなどを用いることができる。
【００６９】
ハロゲンプラズマとは、ハロゲン元素を含むガスから生成されるプラズマを意味する。ハロゲン元素とは、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）およびヨウ素（Ｉ）である。「ハロゲンプラズマにより酸化膜３を除去する」とは、ハロゲン元素を含むガスを用いたプラズマにより酸化膜３をエッチングすることを意味する。言い換えると、ハロゲン元素を含むガスから生成されるプラズマによって処理されることにより、酸化膜３を除去することを意味する。
【００７０】
ハロゲンプラズマとしては、Ｆプラズマを用いることが好ましい。Ｆプラズマとは、Ｆ元素を含むガスから生成されるプラズマを意味し、たとえば四フッ化炭素（ＣＦ4）、三フッ化メタン（ＣＨＦ3）、フロン（Ｃ2Ｆ6）、六フッ化硫黄(ＳＦ6)、三フッ化窒素(ＮＦ3)、二フッ化キセノン(ＸｅＦ2)、フッ素(Ｆ2)、および三フッ化塩素(ＣｌＦ3)の単独ガスあるいは混合ガスをプラズマ発生装置に供給することにより発生させることができる。「Ｆプラズマにより酸化膜３を除去する」とは、Ｆ元素を含むガスを用いたプラズマにより酸化膜３を除去することを意味する。言い換えると、Ｆ元素を含むガスから生成されるプラズマによって処理されることにより、酸化膜３を除去することを意味する。
【００７１】
Ｈプラズマとは、Ｈ元素を含むガスから生成されるプラズマを意味し、たとえばＨ2ガスをプラズマ発生装置に供給することにより発生させることができる。「Ｈプラズマにより酸化膜３を除去する」とは、Ｈ元素を含むガスを用いたプラズマにより酸化膜３をエッチングすることを意味する。言い換えると、Ｈ元素を含むガスから生成されるプラズマによって処理されることにより、酸化膜３を除去することを意味する。
【００７２】
このステップＳ５でハロゲンプラズマまたはＨプラズマを用いる場合には、２０℃以上４００℃以下の温度で酸化膜３を除去することが好ましい。この場合、ＳｉＣ基板１へのダメージが低減できる。
【００７３】
また、このステップＳ５でハロゲンプラズマまたはＨプラズマを用いる場合には、０．１Ｐａ以上２０Ｐａ以下の圧力で酸化膜３を除去することが好ましい。この場合、ハロゲンプラズマまたはＨプラズマと、酸化膜３との反応性を高めることができるので、酸化膜３を容易に除去することができる。
【００７４】
熱分解は、Ｏを含まない雰囲気で、１２００℃以上ＳｉＣの昇華温度以下で、酸化膜３を熱分解することが好ましい。１２００℃以上のＯを含まない雰囲気で酸化膜３を加熱すると、酸化膜３を容易に熱分解することができる。ＳｉＣの昇華温度以下にすることで、ＳｉＣ基板１の劣化を抑制できる。また、熱分解は、反応を促進できる観点から、減圧下で行なうことが好ましい。
【００７５】
ドライエッチングは、たとえば１０００℃以上ＳｉＣの昇華温度以下で、水素（Ｈ2）ガスおよび塩化水素（ＨＣｌ）ガスの少なくとも一方のガスを用いて、酸化膜３を除去する。１０００℃以上の水素ガスおよび塩化水素ガスは、酸化膜３を還元する効果が高い。酸化膜がＳｉＯxの場合、水素ガスはＳｉＯxをＨ2ＯとＳｉＨyとに分解し、塩化水素ガスはＳｉＯxをＨ2ＯとＳｉＣｌzとに分解する。ＳｉＣの昇華温度以下にすることで、エピタキシャルウエハ１００の劣化を抑制できる。また、ドライエッチングは、反応を促進できる観点から、減圧下で行なうことが好ましい。
【００７６】
ウエットエッチングは、たとえばＨＦ、ＮＨ4Ｆ（フッ化アンモニウム）などの溶液を用いて酸化膜３を除去する。ウエットエッチングは、ＨＦを用いることが好ましく、１％以上１０％以下の希ＨＦ（ＤＨＦ）を用いることがより好ましい。ＨＦを用いて除去する場合には、たとえば反応容器にＨＦを貯留させて、ＳｉＣ基板１をＨＦに浸漬させることで酸化膜３を除去することができる。
【００７７】
ウエットエッチングなどの液相を用いたウエット洗浄をする場合には、ウエット洗浄後に、ＳｉＣ基板１の表面１ａを純水で洗浄してもよい。純水は超純水であることが好ましい。純水に超音波を印加して洗浄してもよい。なお、この工程は省略されてもよい。
【００７８】
また、ウエット洗浄をする場合には、ＳｉＣ基板１の表面１ａを乾燥してもよい（乾燥工程）。乾燥する方法は特に限定されないが、たとえばスピンドライヤー等により乾燥する。なお、この乾燥工程は省略されてもよい。
【００７９】
このステップＳ５を実施すると、ステップＳ２で不純物、パーティクルなどを取り込んだ酸化膜３を除去できるので、ステップＳ１で準備したＳｉＣ基板１の表面１ａに付着していた不純物、パーティクルなどを除去することができる。また、化学量論組成に近い表面２ａを有するＳｉＣ基板２を形成することができる。
【００８０】
上記工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）を実施することにより、ＳｉＣ基板２の表面２ａを洗浄することができる。なお、ステップＳ２およびＳ４は省略されてもよい。このように洗浄することにより、たとえば図５に示すように、不純物およびパーティクルが低減された表面２ａを有するＳｉＣ基板２を実現することができる。
【００８１】
なお、上記ステップＳ２〜Ｓ５の全てまたは一部を繰り返してもよい。ただし、ステップＳ２〜Ｓ５の間に、ＲＣＡ洗浄は行なわない。また、フッ素原子を含むガス単独またはフッ素原子を含む混合ガスにより、表面２ａをエッチングする工程をさらに備えていてもよい。
【００８２】
次に、図２、図６および図７に示すように、ＳｉＣ基板２の表面２ａ上に、気相成長法、液相成長法などにより、エピタキシャル層１２０を形成する（ステップＳ６）。本実施の形態では、たとえば以下のようにエピタキシャル層１２０を形成する。
【００８３】
具体的には、図６に示すように、ＳｉＣ基板２の表面２ａ上に、バッファ層１２１を形成する。バッファ層１２１は、たとえば導電型がｎ型のＳｉＣからなり、たとえば厚さが０．５μｍのエピタキシャル層である。またバッファ層１２１における導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０17ｃｍ-3である。
【００８４】
その後、図６に示すように、バッファ層１２１上に耐圧保持層１２２を形成する。耐圧保持層１２２として、気相成長法、液相成長法などにより、導電型がｎ型のＳｉＣからなる層を形成する。耐圧保持層１２２の厚さは、たとえば１５μｍである。また耐圧保持層１２２におけるｎ型の導電性不純物の濃度は、たとえば５×１０15ｃｍ-3である。
【００８５】
次に、図７に示すように、エピタキシャル層１２０にイオン注入する（ステップＳ７）。本実施の形態では、図７に示すように、ｐ型ウエル領域１２３と、ｎ+ソース領域１２４と、ｐ+コンタクト領域１２５とを、以下のように形成する。まず導電型がｐ型の不純物を耐圧保持層１２２の一部に選択的に注入することで、ウエル領域１２３を形成する。その後、ｎ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってソース領域１２４を形成し、また導電型がｐ型の導電性不純物を所定の領域に選択的に注入することによってコンタクト領域１２５を形成する。なお不純物の選択的な注入は、たとえば酸化膜からなるマスクを用いて行われる。このマスクは、不純物の注入後にそれぞれ除去される。
【００８６】
このような注入工程の後、活性化アニール処理が行われてもよい。たとえば、アルゴン雰囲気中、加熱温度１７００℃で３０分間のアニールが行われる。
【００８７】
これらの工程により、図７に示すように、ＳｉＣ基板２と、ＳｉＣ基板２上に形成されたエピタキシャル層１２０とを備えたエピタキシャルウエハ１００を準備することができる。
【００８８】
次に、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを洗浄する（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）。エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを洗浄する工程（ステップＳ１０）は、ＳｉＣ基板１の表面１ａを洗浄する工程と基本的には同様である。なお、エピタキシャルウエハ１００を洗浄する際に、図１に示す製造装置１０を用いる場合には、製造装置１０の接続部１４は、エピタキシャルウエハ１００が搬送される。このため、接続部１４は、エピタキシャルウエハ１００またはエピタキシャルウエハ１００が載置されたサセプタが搬送可能な形状である。
【００８９】
具体的には、図２に示すように、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａに不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する（ステップＳ２）。
【００９０】
次に、図２および図８に示すように、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａに、酸化膜３を形成する（ステップＳ３）。このステップＳ３は、ＳｉＣ基板１の表面１ａ上に酸化膜３を形成するステップＳ３と同様である。ただし、ステップＳ７でエピタキシャルウエハにイオン注入することにより表面１００ａがダメージを受けた場合、このダメージ層を除去する目的で、ダメージ層を酸化してもよい。この場合、表面１００ａからＳｉＣ基板２に向けてたとえば１０ｎｍ超えて１００ｎｍ以下酸化する。
【００９１】
次に、不活性ガスを含む雰囲気でエピタキシャルウエハ１００を熱処理する（ステップＳ４）。このステップＳ４では、酸化膜３を形成する工程（ステップＳ３）以外に、イオン注入する工程（ステップＳ７）においても、表面１ａに炭素が析出して点欠陥となる場合がある。しかし、このステップＳ４でエピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを熱処理することにより、表面１００ａに存在する炭素をエピタキシャルウエハ１００の内部に分散することができる。このため、酸化膜３を除去すると、化学量論組成に近い表面を形成することができる。
【００９２】
次に、図２および図９に示すように、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａ上に形成された酸化膜３を除去する（ステップＳ５）。
【００９３】
上記工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）を実施することにより、エピタキシャルウエハ１００の表面１００ａに付着していた不純物、パーティクルなどを除去することができるとともに、化学量論組成に近い表面を形成することができる。これにより、たとえば図９に示すように、不純物およびパーティクルが低減され、かつ化学量論組成に近い表面１０１ａを有するエピタキシャルウエハ１０１を実現することができる。
【００９４】
次に、エピタキシャルウエハ１０１において洗浄された表面１０１ａに、ＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜であるゲート酸化膜１２６を形成する（ステップＳ８）。具体的には、図１０に示すように、表面１０１ａにおいて、耐圧保持層１２２と、ウエル領域１２３と、ソース領域１２４と、コンタクト領域１２５との上を覆うように、ゲート酸化膜１２６を形成する。この形成はたとえば熱酸化（ドライ酸化）により行なうことができる。熱酸化は、たとえばＯ2、Ｏ3、Ｎ２Ｏなどの酸素元素を含む雰囲気中で高温に加熱する。熱酸化の条件は、たとえば、加熱温度が１２００℃であり、また加熱時間が３０分である。なお、ゲート酸化膜１２６の形成は、熱酸化に限定されず、たとえばＣＶＤ法、スパッタリング法などにより形成してもよい。ゲート酸化膜１２６は、たとえば５０ｎｍの厚みを有するシリコン酸化膜からなる。
【００９５】
このように不純物、パーティクルなどを低減した表面１０１ａ上にＳｉＣ半導体装置を構成するゲート酸化膜１２６を形成してＳｉＣ半導体装置を作製すると、ゲート酸化膜１２６の特性を向上できるとともに、表面１０１ａとゲート酸化膜１２６との界面、およびゲート酸化膜１２６中に存在する不純物、パーティクルなどを低減することができる。したがって、ＳｉＣ半導体装置の逆方向電圧印加時の耐圧を向上できるとともに、順方向電圧印加時の動作の安定性および長期信頼性を向上することができる。
【００９６】
なお、エピタキシャルウエハ１０１の表面１０１ａを洗浄する工程（ステップＳ５）と、ＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜を形成する工程（ステップＳ８）との間では、エピタキシャルウエハ１０１は大気が遮断された雰囲気内に配置されることが好ましい。つまり、図１に示す製造装置は、除去部１２とＳｉＣ半導体装置を構成する酸化膜を形成する第２の形成部との間に、大気の遮断が可能な第２の接続部を備えていることが好ましい。この場合、洗浄された表面１００ａを有するエピタキシャルウエハ１００は、大気が遮断された第２の接続部内で搬送される。これにより、酸化膜３が除去された後に、エピタキシャルウエハ１０１の表面１０１ａに大気中に含まれる不純物が付着することを抑制できる。
【００９７】
その後、窒素アニールを行なう（ステップＳ９）。具体的には、一酸化窒素（ＮＯ）雰囲気中でのアニール処理が行われる。この処理の条件は、たとえば加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が１２０分である。この結果、耐圧保持層１２２、ウエル領域１２３、ソース領域１２４、およびコンタクト領域１２５の各々と、ゲート酸化膜１２６との界面近傍に、窒素原子を導入することができる。
【００９８】
なお、この一酸化窒素を用いた窒素アニール工程（ステップＳ９）の後、さらに不活性ガスであるアルゴンガスを用いたアニール処理を行ってもよい（ステップＳ１１）。この処理の条件は、たとえば、加熱温度が１１００℃であり、加熱時間が６０分である。
【００９９】
また窒素アニール工程（ステップＳ９）の後、さらに、有機洗浄、酸洗浄、ＲＣＡ洗浄などの表面洗浄を行ってもよい。
【０１００】
次に、図２、図１１および図１２に示すように、ソース電極１１１、１２７を形成する（ステップＳ１２）。具体的には、ゲート酸化膜１２６上に、フォトリソグラフィ法を用いて、パターンを有するレジスト膜を形成する。このレジスト膜をマスクとして用いて、ゲート酸化膜１２６のうちソース領域１２４およびコンタクト領域１２５上に位置する部分をエッチングにより除去する。これによりゲート酸化膜１２６に開口部１２６ａを形成する。たとえば蒸着法により、この開口部１２６ａにおいてソース領域１２４およびコンタクト領域１２５の各々と接触するように導電体膜を形成する。次にレジスト膜を除去することにより、上記導体膜のうちレジスト膜上に位置していた部分の除去（リフトオフ）が行われる。この導体膜は、金属膜であってもよく、たとえばニッケル（Ｎｉ）からなる。このリフトオフの結果、ソース電極１１１が形成される。
【０１０１】
ここでアロイ化のための熱処理が行なわれることが好ましい。たとえば、不活性ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスの雰囲気中、加熱温度９５０℃で２分の熱処理が行なわれる。
【０１０２】
その後、図１２に示すように、たとえば蒸着法により、ソース電極１１１上に上部ソース電極１２７を形成する。
【０１０３】
次に、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂをバックグラインド（ＢＧ）して、裏面２ｂの平滑化を図る。このＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄する（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）。ＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄する工程（ステップＳ１０）は、ＳｉＣ基板１の表面１ａを洗浄する工程と基本的には同様である。なお、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄する際に、図１に示す製造装置１０を用いる場合には、製造装置１０の接続部１４は、ソース電極１１１、１２７が形成されたエピタキシャルウエハ１０１が搬送される。このため、接続部１４は、ソース電極１１１、１２７が形成されたエピタキシャルウエハ１００またはこのエピタキシャルウエハ１００が載置されたサセプタが搬送可能な形状である。
【０１０４】
具体的には、図２に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する（ステップＳ２）。次いで、図２および図１３に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに、酸化膜３を形成する（ステップＳ３）。次に、図２に示すように、不活性ガスを含む雰囲気でＳｉＣ基板２の裏面２ｂを熱処理する（ステップＳ４）。その後、図２に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂ上に形成された酸化膜３を除去する（ステップＳ５）。
【０１０５】
上記工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）を実施することにより、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂに付着していた不純物、パーティクルなどを除去することができる。また酸化膜３を形成するステップＳ３においてバックグラインドによるダメージ層も酸化できるので、バックグラインドによりダメージ層を除去することもできる。さらに、化学量論組成に近い面にすることもできる。
【０１０６】
次に、図２および図１４に示すように、ＳｉＣ基板２の裏面上にドレイン電極１１２を形成する（ステップＳ１３）。ドレイン電極１１２を形成する方法は特に限定されないが、たとえば蒸着法により形成することができる。
【０１０７】
次に、図２および図１５に示すように、ゲート電極１１０を形成する（ステップＳ１４）。ゲート電極１１０の形成方法は特に限定されないが、たとえば以下のように形成する。予めゲート酸化膜１２６上の領域に位置する開口パターンを有するレジスト膜を形成し、当該レジスト膜の全面を覆うようにゲート電極を構成する導電体膜を形成する。そして、レジスト膜を除去することによって、ゲート電極となるべき導電体膜の部分以外の導電体膜を除去（リフトオフ）する。この結果、図１５に示すように、ゲート酸化膜１２６上にゲート電極１１０を形成することができる。
【０１０８】
以上の工程（ステップＳ１〜Ｓ１４）を実施することにより、図１５に示すＳｉＣ半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１０２を製造することができる。
【０１０９】
ここで、本実施の形態では、洗浄する工程（ステップＳ２〜Ｓ５、Ｓ１０）の対象となるＳｉＣ半導体の表面として、エピタキシャル層１２０を形成する前のＳｉＣ基板１の表面１ａ、エピタキシャルウエハ１００におけるイオン注入された表面１００ａ、およびエピタキシャルウエハ１００においてＳｉＣ基板２のエピタキシャル層が形成された面と反対側の裏面２ｂを例に挙げて説明した。しかし、洗浄する工程の対象となるＳｉＣ半導体の表面は上記に限定されず、たとえば図７に示すイオン注入される前のエピタキシャルウエハ１００の表面１００ａを洗浄してもよい。また、上記のいずれかの面のみを洗浄してもよい。
【０１１０】
また、本実施の形態における導電型が入れ替えられた構成、すなわちｐ型とｎ型とが入れ替えられた構成を用いることもできる。
【０１１１】
また、ＭＯＳＦＥＴ１０２を作製するためにＳｉＣ基板２を用いているが、基板の材料はＳｉＣに限定されず、他の材料の結晶を用いて作製されてもよい。また、ＳｉＣ基板２が省略されてもよい。
【０１１２】
以上説明したように、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の一例としてのＭＯＳＦＥＴ１０２の製造方法は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）と、酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）とを備え、酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）では、オゾンガスを用いる。
【０１１３】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法によれば、オゾンガスを用いて酸化膜３を形成している。オゾンガスは、酸化させるエネルギー（活性度）が高いため、安定性の高い化合物であるＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を容易に形成することができる。これにより、表面に付着していた不純物、パーティクルなどを取り込んで酸化膜３を容易に形成することができる。この酸化膜３を除去することにより、取り込んだ不純物、パーティクルなどを除去することができる。このため、活性度が低いＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【０１１４】
ＲＣＡ洗浄を行なうと、バッチ処理においては薬液の使用量が膨大になり、スピン洗浄でも廃液処理の問題が発生する。しかし、本実施の形態の酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）では、ドライ雰囲気で酸化膜３を形成するので、薬液を用いる必要がない。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。なお、ドライ雰囲気とは、気相中で酸化膜３を形成することを意味し、意図しない液相成分を含んでいてもよい。
【０１１５】
さらに、本実施の形態における酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）および酸化膜を除去する工程（ステップＳ５）を実施することにより、炭素リッチな面においてはＣＯやＣＯ2としてＣを除去できるので、ＳｉおよびＣが化学量論組成に近い表面を形成できる。このため、洗浄する表面の特性を向上することができるので、この表面を有するＳｉＣ半導体装置の特性も向上することができる。
【０１１６】
本発明の実施の形態におけるＳｉＣ半導体の製造装置１０は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を形成するための形成部１１と、オゾンガスを用いて酸化膜３を除去するための除去部１２と、ＳｉＣ半導体を搬送可能に形成部１１と除去部１２とを接続する接続部１４とを備え、接続部１４におけるＳｉＣ半導体を搬送させる領域は、大気の遮断が可能である。
【０１１７】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置１０によれば、形成部１１においてＳｉＣ半導体に酸化膜３を形成した後、除去部１２において酸化膜３を除去する間に、ＳｉＣ半導体が大気に曝されることを抑制できる。これにより、大気中の不純物がＳｉＣ半導体の表面に再付着することを抑制できる。また活性度の高いオゾンガスを用いて酸化膜を形成しているので、酸化膜を容易に形成することができる。したがって、活性度が低いＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【０１１８】
また、形成部１１では、薬液を用いずに、酸化膜３を形成することができる。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題を低減することができる。
【０１１９】
なお、本実施の形態では、ＳｉＣ半導体装置として縦型のＭＯＳＦＥＴの製造方法を例に挙げて説明したが、半導体装置は特に限定されず、たとえば横型のＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの絶縁ゲート型電界効果部を有する半導体装置や、ＪＦＥＴ（Junction Field-Effect Transistor：接合電界効果トランジスタ）などのＳｉＣ半導体装置全般に適用できる。
【０１２０】
（実施の形態２）
図１６は、本発明の実施の形態２のＳｉＣ半導体装置の製造装置の模式図である。図１６を参照して、本実施の形態のＳｉＣ半導体装置の製造装置を説明する。
【０１２１】
図１６に示すように、本実施の形態の製造装置２０は、チャンバ２１と、第１のガス供給部２２と、第２のガス供給部２３と、真空ポンプ２４とを備えている。第１のガス供給部２２、第２のガス供給部２３および真空ポンプ２４は、チャンバ２１と接続されている。
【０１２２】
チャンバ２１は、内部にＳｉＣ半導体を収容する。第１のガス供給部２２は、ＳｉＣ半導体の表面に酸化膜を形成するためのガスをチャンバ２１に供給する。第１のガス供給部２２は、オゾンガスを含むガスを供給する。第２のガス供給部２３は、ＳｉＣ半導体に形成された酸化膜３を除去するためのガスを供給する。第２のガス供給部２３は、たとえばハロゲンまたはＨを含むガスを供給する。このため、第２のガス供給部２３は、チャンバ２１内でハロゲンプラズマまたはＨプラズマを発生することが可能であり、これによりＳｉＣ半導体の表面に形成された酸化膜３を除去することができる。
【０１２３】
真空ポンプ２４は、チャンバ２１の内部を真空にする。このため、オゾンガスによりＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を形成した後に、チャンバ２１の内部を真空にして、酸化膜３を除去することができる。なお、真空ポンプ２４は省略されてもよい。
【０１２４】
また、製造装置２０は、第３のガス供給部（図示せず）を備えていてもよい。第３のガス供給部は、不活性ガスを供給し、チャンバ２１内でＳｉＣ半導体を熱処理することを可能とする。
【０１２５】
なお、図１６に示す製造装置２０は、上記以外の様々な要素を含んでいてもよいが、説明の便宜上、これらの要素の図示および説明は省略する。
【０１２６】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造方法は、基本的には実施の形態１と同様の構成を備えているが、本実施の形態における製造装置２０を用いる点において異なる。なお、本実施の形態では、酸化膜３を除去する工程（ステップＳ５）では、ドライ雰囲気で行なう。
【０１２７】
以上より、本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置２０は、オゾンガスを用いてＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を形成するための形成部と、酸化膜３を除去するための除去部とを備え、形成部と除去部とが同一（チャンバ２１）である。
【０１２８】
本実施の形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造装置２０によれば、形成部においてＳｉＣ半導体に酸化膜３を形成した後、除去部において酸化膜３を除去する間に、ＳｉＣ半導体を搬送する必要がないので、ＳｉＣ半導体は大気に曝されない。言い換えると、酸化膜３を形成するステップＳ３と酸化膜３を除去するステップＳ５との間では、ＳｉＣ半導体は大気が遮断された雰囲気内に配置される。これにより、ＳｉＣ半導体の洗浄中に大気中の不純物がＳｉＣ半導体の表面に再付着することを抑制できる。また活性度の高いオゾンガスによって酸化膜３を形成しているので、安定した化合物であるＳｉＣ半導体の表面に酸化膜３を容易に形成することができる。したがって、活性度が低いＲＣＡ洗浄に比べて洗浄効果を高めることができる。
【０１２９】
また、薬液を用いずに、ドライ雰囲気で、酸化膜３の形成および酸化膜３の除去を行なうことができる。このため、洗浄に伴う薬液に関する問題をさらに低減することができる。
【実施例】
【０１３０】
本実施例では、ＳｉＣ半導体として、図１７に示すエピタキシャルウエハ１３０の洗浄において、オゾンガスを用いて酸化膜を形成することの効果について調べた。なお、図１７は、本実施例で洗浄するエピタキシャルウエハ１３０を概略的に示す断面図である。
【０１３１】
（本発明例１）
まず、ＳｉＣ基板２として、表面２ａを有する４Ｈ−ＳｉＣ基板を準備した（ステップＳ１）。
【０１３２】
次に、エピタキシャル層１２０を構成する層として、１０μｍの厚みを有し、１×１０16ｃｍ-3の不純物濃度を有するｐ型ＳｉＣ層１３１をＣＶＤ法により成長した（ステップＳ６）。
【０１３３】
次に、ＳｉＯ2をマスクとして用いて、リン（Ｐ）をｎ型不純物として１×１０19ｃｍ-3の不純物濃度を有するソース領域１２４およびドレイン領域１２９を形成した。また、アルミニウム（Ａｌ）をｐ型不純物として１×１０19ｃｍ-3の不純物濃度を有するコンタクト領域１２５を形成した（ステップＳ７）。なお、各々のイオン注入をした後には、マスクを除去した。
【０１３４】
次に、活性化アニール処理を行なった。この活性化アニール処理としては、Ａｒガスを雰囲気ガスとして用いて、加熱温度１７００〜１８００℃、加熱時間３０分と条件とした。
【０１３５】
これにより、表面１３０ａを有するエピタキシャルウエハ１３０を準備した。続いて、図１に示す製造装置１０を用いて、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａを洗浄した（ステップＳ１０）。
【０１３６】
具体的には、オゾンガスを用いて、酸化膜を形成した（ステップＳ３）。このステップＳ３では、５Ｐａでアルゴンを含む雰囲気でエピタキシャルウエハ１３０を４００℃に加熱した。これにより、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａに１ｎｍの厚みの酸化膜を形成できたことを確認した。
【０１３７】
次に、接続部１４を介して熱処理部１３で、不活性ガスを含む雰囲気でエピタキシャルウエハ１３０を熱処理した（ステップＳ４）。熱処理の条件は、不活性ガスとしてアルゴンを用い、１３００℃以上でエピタキシャルウエハ１３０を加熱した。
【０１３８】
次に、接続部１４を通して除去部１２で、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａに形成された酸化膜を除去した（ステップＳ５）。このステップＳ５では、１０％の濃度のフッ酸により除去した。これにより、ステップＳ３で形成した酸化膜を除去できたことを確認した。
【０１３９】
以上の工程（ステップＳ３〜Ｓ５、Ｓ１０）により、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａを洗浄した。本発明例１の洗浄後のエピタキシャルウエハ１３０の表面は、洗浄前の表面１３０ａよりも不純物およびパーティクルが低減されていた。また、本発明例１の洗浄後のエピタキシャルウエハ１３０の表面は、化学量論組成に近いＳｉＣ表面であった。
【０１４０】
（本発明例２）
本発明例２では、まず、本発明例１と同様の図１７に示すエピタキシャルウエハ１３０を準備した（ステップＳ１、Ｓ６、Ｓ７）。
【０１４１】
次に、ＳｉＣ基板２の裏面２ｂをバックグラインドした。次いで、この裏面２ｂに酸化膜を形成した（ステップＳ３）。その後、熱処理をした（ステップＳ４）。次に、酸化膜を除去した（ステップＳ５）。ステップＳ３〜Ｓ５の条件は、本発明例１と同様とした。
【０１４２】
以上の工程（ステップＳ３〜Ｓ５）により、エピタキシャルウエハ１３０のＳｉＣ基板２の裏面２ｂを洗浄した。本発明例２の洗浄後のＳｉＣ基板２の裏面は、洗浄前の裏面２ｂよりも不純物およびパーティクルが低減されていた。また、本発明例２の洗浄後のＳｉＣ基板２の裏面は、化学量論組成に近いＳｉＣ表面であった。
【０１４３】
（本発明例３）
本発明例３は、基本的には本発明例１と同様に行なったが、酸化膜を形成する工程（ステップＳ３）に先立って、エピタキシャルウエハ１３０の表面１３０ａに不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する工程（ステップＳ２）をさらに備えていた点において異なっていた。具体的には、不活性ガスイオンとして水素イオンを用い、表面１３０ａ全体に水素イオンを注入した。不活性ガスイオンを注入することで、ステップＳ３でオゾンガスを用いて表面１３０ａを酸化させたときに、酸化膜をより容易に形成できたことを確認できた。
【０１４４】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、各実施の形態および実施例の特徴を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１４５】
１，２ ＳｉＣ基板、１ａ，２ａ，１００ａ，１０１ａ，１３０ａ 表面、２ｂ 裏面、３ 酸化膜、１０，２０ 製造装置、１１ 形成部、１２ 除去部、１３ 熱処理部、１４ 接続部、２１ チャンバ、２２ 第１のガス供給部、２３ 第２のガス供給部、２４ 真空ポンプ、１００，１０１，１３０ エピタキシャルウエハ、１１０ ゲート電極、１１１，１２７ ソース電極、１１２ ドレイン電極、１２０ エピタキシャル層、１２１ バッファ層、１２２ 耐圧保持層、１２３ ウエル領域、１２４ ソース領域、１２５ コンタクト領域、１２９ ドレイン領域、１３１ ｐ型ＳｉＣ層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素半導体の表面に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を除去する工程とを備え、
前記酸化膜を形成する工程では、オゾンガスを用いる、炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜を除去する工程では、ハロゲンプラズマまたは水素プラズマを用いる、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜を除去する工程では、前記ハロゲンプラズマとしてフッ素プラズマを用いる、請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜を除去する工程では、２０℃以上４００℃以下の温度で行なう、請求項２または３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜を除去する工程では、０．１Ｐａ以上２０Ｐａ以下の圧力で行なう、請求項２〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜を除去する工程では、フッ化水素を用いる、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記酸化膜を形成する工程と前記酸化膜を除去する工程との間に、不活性ガスを含む雰囲気で前記炭化珪素半導体を熱処理する工程をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記酸化膜を形成する工程に先立って、前記炭化珪素半導体の前記表面に不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記酸化膜を形成する工程では、前記炭化珪素半導体を２０℃以上６００℃以下に加熱する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記酸化膜を形成する工程では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力で行なう、請求項１〜９のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記酸化膜を形成する工程では、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、および一酸化炭素からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む雰囲気で行なう、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
炭化珪素半導体の表面に酸化膜を形成するための形成部と、
オゾンガスを用いて前記酸化膜を除去するための除去部と、
前記炭化珪素半導体を搬送可能に前記形成部と前記除去部とを接続する接続部とを備え、
前記接続部における前記炭化珪素半導体を搬送させる領域は、大気の遮断が可能である、炭化珪素半導体装置の製造装置。
【請求項１３】
オゾンガスを用いて炭化珪素半導体の表面に酸化膜を形成するための形成部と、
前記酸化膜を除去するための除去部とを備え、
前記形成部と前記除去部とは同一である、炭化珪素半導体装置の製造装置。
【請求項１】
炭化珪素半導体の表面に酸化膜を形成する工程と、
前記酸化膜を除去する工程とを備え、
前記酸化膜を形成する工程では、オゾンガスを用いる、炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記酸化膜を除去する工程では、ハロゲンプラズマまたは水素プラズマを用いる、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記酸化膜を除去する工程では、前記ハロゲンプラズマとしてフッ素プラズマを用いる、請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記酸化膜を除去する工程では、２０℃以上４００℃以下の温度で行なう、請求項２または３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記酸化膜を除去する工程では、０．１Ｐａ以上２０Ｐａ以下の圧力で行なう、請求項２〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記酸化膜を除去する工程では、フッ化水素を用いる、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記酸化膜を形成する工程と前記酸化膜を除去する工程との間に、不活性ガスを含む雰囲気で前記炭化珪素半導体を熱処理する工程をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記酸化膜を形成する工程に先立って、前記炭化珪素半導体の前記表面に不活性ガスイオンおよび水素イオンの少なくとも１種のイオンを注入する工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記酸化膜を形成する工程では、前記炭化珪素半導体を２０℃以上６００℃以下に加熱する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記酸化膜を形成する工程では、０．１Ｐａ以上５０Ｐａ以下の圧力で行なう、請求項１〜９のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記酸化膜を形成する工程では、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素、および一酸化炭素からなる群より選ばれた少なくとも一種を含む雰囲気で行なう、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
炭化珪素半導体の表面に酸化膜を形成するための形成部と、
オゾンガスを用いて前記酸化膜を除去するための除去部と、
前記炭化珪素半導体を搬送可能に前記形成部と前記除去部とを接続する接続部とを備え、
前記接続部における前記炭化珪素半導体を搬送させる領域は、大気の遮断が可能である、炭化珪素半導体装置の製造装置。
【請求項１３】
オゾンガスを用いて炭化珪素半導体の表面に酸化膜を形成するための形成部と、
前記酸化膜を除去するための除去部とを備え、
前記形成部と前記除去部とは同一である、炭化珪素半導体装置の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−１１４２１０（Ｐ２０１２−１１４２１０Ａ）
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６１３２３（Ｐ２０１０−２６１３２３）
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月１４日（２０１２．６．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２４日（２０１０．１１．２４）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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