專利名稱：制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造碳化硅半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
US 2003/0013266 A (對應(yīng)于JP 2003-69012 A)公開了一種碳化 硅(SiC)半導(dǎo)體器件，其中具有(11-20)晶面取向的表面A用作溝 道。SiC半導(dǎo)體器件具有MOS (金屬-氧化物半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)，并且通 過氫退火或在包含氫(H)原子和氧(O)原子的濕氣氛中進行處理 來提高溝道遷移率。具體地，通過控制氫退火或濕氣氛的濃度或溫度 來提高溝道遷移率。
然而，對于SiC半導(dǎo)體器件，需要更高的溝道遷移率。由本申請 的發(fā)明人提出的US 2007/0045631 A (對應(yīng)于JP 2007-96263 A)公開 了可以基于濕氣氛或氫氣氛來確定封端/解吸溫度。封端/解吸溫度是 在其下由氫(H)元素或羥基(OH)將SiC與柵極氧化層之間的懸鍵 封端的溫度，即，在其下H或OH解吸的溫度。具體地，H或OH的 解吸主要發(fā)生在大約800°C與900°C之間的范圍內(nèi)的溫度下，并且由 H或OH將懸鍵封端也發(fā)生在相同的溫度范圍內(nèi)。因此，封端/解吸 溫度大約在800。C與卯0。C之間的范圍內(nèi)。因此，需要保持濕氣氛或 氫氣氛直到溫度下降到大約800°C或更低為止，優(yōu)選在大約700°C或 更低，以便由H或OH將懸鍵封端。
當在濕氣氛中執(zhí)行加熱處理時，例如由BPSG(硼磷硅酸鹽玻璃) 制成的層間絕緣層吸收水分，由此可以腐蝕沉積在層間絕緣層上的電 極材料。因此，需要抑制包含在層間絕緣層中的水分對電極材料的腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種制造SiC半導(dǎo)體的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方案， 一種制造具有金屬-氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
的SiC半導(dǎo)體器件的方法包括制備由SiC制成的襯底的步驟；在襯 底上形成由SiC制成的溝道區(qū)的步驟，其中所述溝道區(qū)提供電流通 路；在襯底上形成位于電流通路的上游側(cè)上的第一雜質(zhì)區(qū)的步驟；在 襯底上形成位于電流通路的下游側(cè)上的第二雜質(zhì)區(qū)的步驟；在溝道區(qū) 的表面上形成柵極絕緣層的步驟；在柵極絕緣層上形成柵電極以形成 半導(dǎo)體元件的步驟；在半導(dǎo)體元件上由層間絕緣層的材料形成膜的步 驟；在大約700。C或以上的溫度下在濕氣氛中執(zhí)行回流工藝以便由該 膜形成層間絕緣層的步驟；在執(zhí)行回流工藝之后將溫度降到大約 700°C或以下的步驟；在溫度降到大約700°C或以下之后將濕氣氛改 變?yōu)槎栊詺怏w氣氛的步驟；以及在惰性氣體氣氛中執(zhí)行脫水工藝以便 使層間絕緣層脫水的步驟。在該SiC半導(dǎo)體器件中，溝道區(qū)提供半導(dǎo) 體元件的溝道，并且通過控制施加到柵電極的電壓來控制溝道以便控 制在第一雜質(zhì)區(qū)與第二雜質(zhì)區(qū)之間流動的電流。
在上述方法中，在濕氣氛中執(zhí)行用于形成層間絕緣層的回流工藝 之后，在惰性氣體氣氛中在大約700。C或以下執(zhí)行脫水工藝。由此， 除去包含在層間絕緣層中的水分，并且抑制沉積在層間絕緣層上的電 極材料被腐蝕。


當結(jié)合附圖時，本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點從以下對優(yōu)選實施例的 詳細說明中將更加顯而易見。在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的MOSFET的截面圖2A-2D是示出根據(jù)第一實施例的MOSFET的制造工藝的截面
圖3A-3D是示出在圖2A-2D所示的制造工藝之后的MOSFET的
制造工藝的截面圖4是在用于形成層間絕緣層的回流工藝中的氣氛和溫度的時
間圖的第一實例；
圖5是設(shè)置在層間絕緣層處的接觸孔的側(cè)壁的放大截面圖6是在執(zhí)行Ar濺射之后的接觸孔的側(cè)壁的放大截面圖7A-7C是示出根據(jù)本發(fā)明第二實施例的MOSFET的制造工藝
的截面圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的MOSFET的截面圖9A-9D是示出根據(jù)第三實施例的MOSFET的制造工藝的截面
圖10A-10D是示出根據(jù)本發(fā)明第四實施例的MOSFET的制造工 藝的截面圖11是回流工藝中的氣氛和溫度的時間圖的第二實例； 圖12是回流工藝中的氣氛和溫度的時間圖的第三實例； 圖13是回流工藝中的氣氛和溫度的時間圖的第四實例；以及 圖14是回流工藝中的氣氛和溫度的時間圖的第五實例。
具體實施方式
第一實施例
例如，將參考圖1對具有平面型MOSFET的SiC半導(dǎo)體器件進 行說明。在由SiC制成的n+型襯底1上形成MOSFET。例如，襯底1 由4H-SiC制成，并具有大約5X10 n^的雜質(zhì)濃度。例如，襯底1 的主表面為具有(11-20)晶面取向的表面A。
n型漂移層2由SiC制成，并外延形成在襯底1的上表面上。例 如，n型漂移層2具有大約1 X 1016cm'3的雜質(zhì)濃度，并具有大約10 Pm的厚度。
在n型漂移層2的上表面部分處，形成多個p型基區(qū)3，在其間 具有預(yù)定的間隙。例如，p型基區(qū)3中的每一個具有大約lX1019CnT3 的雜質(zhì)濃度，并具有大約0.7um的深度。
在p型基區(qū)3的上表面上，外延形成n型溝道層4。例如，n型 溝道層4具有大約1 X 1016cm—3的雜質(zhì)濃度，并具有大約0.3 li m的厚 度。
形成多個p+型接觸區(qū)5使其穿過溝道層4并到達p型基區(qū)3。例 如，接觸區(qū)5中的每一個具有大約3乂102%1'3或以上的雜質(zhì)濃度， 并具有大約0.4ix m的深度。
在相對于接觸區(qū)5的內(nèi)側(cè)，形成n+型源極區(qū)6和7以便將溝道層 4設(shè)置在源極區(qū)6和7之間，n+型源極區(qū)6和7其間具有間隙。另外， 例如，n+型源極區(qū)6和7中的每一個具有大約3Xl(^cm-3或以上的雜 質(zhì)濃度，并具有大約0.3um的深度。
溝道層4包括位于p型基區(qū)3上的溝道區(qū)。在溝道層4上，形成 柵極氧化層8以至少覆蓋溝道層4的溝道區(qū)的上表面。在柵極氧化層 8與溝道層4的溝道區(qū)之間的界面處，由H元素或OH將懸鍵封端。
在柵極氧化層8的上表面，構(gòu)圖形成柵電極9。例如，柵電極9 由其中摻雜n型雜質(zhì)(例如磷)的多晶硅制成。將柵電極9的邊緣部 分倒圓(round)。
形成層間絕緣層10以覆蓋柵極氧化層8和柵電極9。柵極氧化 物8和層間絕緣層10設(shè)有到達接觸區(qū)5以及源極區(qū)6和7的第一接 觸孔lla、以及到達柵電極9的第二接觸孔llb。接觸區(qū)5、源極區(qū)6 和7、以及柵電極9通過接觸孔lla和lib分別與接觸部分5a、 6a、 7a和9a電耦合。例如，接觸部分5a、 6a、 7a和9a由Ni或Ti/Ni制
成。源電極12形成在層間絕緣層10上，并包括由Ti制成的基礎(chǔ)布 線(base wire)電極部分12a和由Al制成的布線電極部分12b。還設(shè) 置柵極布線(未示出)。
在襯底1的下表面上，形成n+型漏極接觸區(qū)13。漏極接觸區(qū)13 的雜質(zhì)濃度高于襯底1。另外，在漏極接觸區(qū)13的下表面上，形成 漏電極14。例如，漏電極14由Ni制成。
平面型MOSFET使用溝道層4作為電流通道，并在分別位于電 流通道的上游側(cè)和下游側(cè)上的n+型源極區(qū)6和7以及漏極接觸區(qū)13 之間提供電流。通過控制施加到柵電極9的電壓并控制設(shè)置在溝道區(qū) 中的耗盡層的寬度以控制流向耗盡層的電流，來控制在n+型源極區(qū)6 和7與漏極接觸區(qū)13之間流動的電流。
現(xiàn)在將參考圖2A-3D對平面型MOSFET的制造方法進行說明。 首先，在圖2A所示的工藝中，例如，在n+型襯底1的上表面上外延 形成n型漂移層2，以便漂移層2具有大約1 X 1016cm-3的雜質(zhì)濃度并 具有大約10um的厚度。
在圖2B所示的工藝中，在漂移層2上形成例如由LTO (低溫氧 化物)制成的掩模。通過光刻對掩模進行構(gòu)圖，以便切開部分掩模， 在其下將形成p型基區(qū)3。然后，從掩模的上方將p型雜質(zhì)(例如 Al)離子注入到n型漂移層2的上表面部分。在除去掩模之后，在大 約1600°C下執(zhí)行激活退火30分鐘，由此形成p型基區(qū)3。例如，p 型基區(qū)3中的每一個具有大約lX10^m-s的雜質(zhì)濃度，并具有大約 0.7txm的深度。
在圖2C所示的工藝中，在p型基區(qū)3上外延形成溝道層4。例 如，溝道層4具有大約lX10"cn^的雜質(zhì)濃度，并具有大約0.3ixm 的厚度。然后，在溝道層4上形成由LTO制成的第一掩模。通過光 刻對第一掩模進fi^勾圖，以便切開部分第一掩模，在其下將要形成接 觸區(qū)5。然后，從第一掩模的上方離子注入p型雜質(zhì)(例如A1)。在
除去第一掩模之后，在襯底的上表面上形成由LTO制成的第二掩模， 并從襯底l的下表面離子注入n型雜質(zhì)(例如磷)。此外，在除去第 二掩模之后，在襯底的上表面上形成由LTO制成的第三掩模。通過 光刻對第三掩模進行構(gòu)圖，并且切開部分第三掩模，在其下將形成源 極區(qū)6和7。然后，離子注入n型雜質(zhì)(例如磷)。在除去掩模之后， 在大約1600。C下執(zhí)行激活退火30分鐘。由此，激活注入的p型雜質(zhì) 和n型雜質(zhì)，并且形成接觸區(qū)5、源極區(qū)6和7以及漏極接觸區(qū)13。
在圖2D所示的工藝中，在包含氫原子(H)和氧原子(O)的濕 氣氛中利用火法(pyrogenic method)形成柵極氧化層8。在本工藝中， 例如，如上所述控制氣氛和溫度。
首先，在惰性氮(N2)氣氛中以大約10°C/min將溫度從室溫升 高到大約1080。C。當溫度達到大約1080°C時，將氣氛改變成濕(1120) 氣氛且將該溫度保持大約60分鐘。由此，例如形成厚度大約為52nm 的柵極氧化層8，如圖2D所示。然后，以大約1(fC/min將溫度降低 同時保持濕氣氛。保持濕氣氛一直到溫度變?yōu)榇蠹s70(fC或以下為 止。
在本工藝中，當溫度為高時保持濕氣氛。由此，在柵極氧化層8 與溝道層4之間的界面處，由H元素或OH將懸鍵封端。例如，H或 OH進入柵極氧化層8。
在圖3A所示的工藝中，例如，在大約600°C下將慘雜有n型雜 質(zhì)的多晶硅層形成在柵極氧化層8上。例如，多晶硅層具有大約440nm 的厚度。然后，通過利用由光刻膠制成的掩模來對多晶硅層和柵極氧 化層8進行構(gòu)圖，例如，該掩模通過光刻和蝕刻來形成。由此，形成 柵電極9。
在圖3B所示的工藝中，形成層間絕緣層IO。例如，通過等離子 體CVD在大約420°C下形成厚度大約為670nrn的BPSG膜。然后， 在大約930°C下在濕氣氛中執(zhí)行回流工藝20分鐘，由此形成層間絕緣層IO。在回流工藝中，如圖4所示控制溫度和氣氛。
具體地，在惰性氮(N2)氣氛中將溫度從室溫升高到大約700°C， 該溫度低于封端/解吸溫度。當溫度達到大約700°C時，將氣氛改變 成濕(H20)氣氛，并且以大約10nC/min將溫度升高到大約930。C。 在溫度達到大約930。C之后，執(zhí)行回流工藝大約20分鐘，同時保持 該溫度。在回流工藝之后，以大約10°C/min或以小用去大約23分鐘 將溫度降低到低于大約700。C的水平。保持濕氣氛，直到溫度降低到 大約700T為止。在溫度降低到大約700。C之后，將氣氛改變成N2 氣氛，并且在將溫度降低到室溫的同時執(zhí)行脫水工藝以便使層間絕緣 層IO脫水。
當在高于封端/解吸溫度的溫度下執(zhí)行回流工藝時，保持濕氣氛。 由此，抑制H或OH從柵極氧化層8與溝道層4之間的界面處的懸鍵 解吸。另外，通過回流工藝，將柵電極9的邊緣部分倒圓和氧化。因 此，同時執(zhí)行層間絕緣層10的回流工藝和柵電極9的邊緣部分的倒 圓和氧化。
在圖3C所示的工藝中，通過利用由光刻膠制成的掩模來對層間 絕緣層10進行構(gòu)圖，例如，該掩模通過光刻和蝕刻來形成。由此， 設(shè)置到達接觸區(qū)5和n+型源極區(qū)6和7的第一接觸孔lla以及到達柵 電極9的第二接觸孔llb。
在本工藝中，通過濕法蝕刻和干法蝕刻依次設(shè)置接觸孔lla和 llb，以便接觸孔lla和lib中的每一個的側(cè)壁具有鈍角。例如，如 圖5所示，當層間絕緣層10具有大約670nm的厚度時，執(zhí)行濕法蝕 刻用于蝕刻大約260nm，并執(zhí)行干法蝕刻用于蝕刻大約410nm。由此， 將接觸孔lla和lib的側(cè)壁形成為包含濕法蝕刻區(qū)和干法蝕刻區(qū)的兩 段區(qū)。
當干法蝕刻區(qū)在側(cè)壁和襯底的表面(即，源極區(qū)6和7的表面或 柵電極9的表面)之間具有第一角VA、并且濕法蝕刻區(qū)在側(cè)壁與襯
底的表面之間具有第二角Vb吋，優(yōu)選第一角Va大于第二角Vb。例 如，可以將第一角VA設(shè)為75°或以上，而將第二角VB設(shè)為15°或以 下，如圖5所示。通過干法蝕刻，第一角Va変大，由此可以形成微 小元件。另外，通過濕法蝕刻使?jié)穹ㄎg刻區(qū)與干法蝕刻區(qū)之間的角變 成鈍角。由此，接觸孔lla和llb的邊緣部分具有與其中邊緣部分被 倒圓的情況相似的形狀。
接著，濺射惰性離子，例如Ar。如圖6中的箭頭VI所示，通過 Ar濺射將層間絕緣層IO的表面和邊緣部分倒圓并使其平滑。因此， 可以將接觸孔lla和llb的側(cè)壁倒圓，而無需另一回流工藝。結(jié)果， 抑制柵電極9由于在設(shè)置接觸孔lla和llb之后執(zhí)行的回流工藝而被 氧化。
在圖3C所示的工藝中，形成由Ni或Ti/Ni制成的接觸金屬層以 填充在接觸孔lla和llb中，并對接觸金屬層進行構(gòu)圖以便形成接觸 部分5a-7a。接觸部分5a-7a和9a分別與接觸區(qū)5、 n+型源極區(qū)6和7 以及柵電極9電耦合。在圖3D所示的工藝中，將由Ni制成的漏電 極14形成在襯底1的下表面?zhèn)壬弦耘c漏極接觸區(qū)13接觸。然后，在 Ar氣氛中在大約700°C或以下執(zhí)行電極燒結(jié)工藝，由此接觸部分 5a-7a和9a與漏電極14形成歐^(母接觸。在這種情況下，接觸區(qū)5、 n+ 型源極區(qū)6和7、柵電極9以及漏極接觸區(qū)13具有高雜質(zhì)濃度，由 此接觸部分5a-7a和9a與漏電極14充分形成歐姆接觸，而無需高溫 下的加熱工藝。
在圖3D所示的工藝之后，形成包含由Ti制成的基礎(chǔ)布線電極部 分12a和由Al制成的布線電極部分12b的源電極12以及柵極布線(未 示出)，由此形成圖1中的平面型MOSFET。
在上述制造平面型MOSFET的方法中，在執(zhí)行用于形成層間絕 緣層10的回流工藝之后，溫度降到大約700°C或以下(例如大約 600°C)，并且然后在惰性氣體氣氛中執(zhí)行脫水工藝。由此，除去包含
在提供層間絕緣層10的BPSG中的水分，并且抑制設(shè)置在層間絕緣 層IO上的源電極12的材料被腐蝕。
此外，通過回流工藝將柵電極9的邊緣部分倒圓并使其氧化。因 此，即使當在濕氣氛中執(zhí)行層間絕緣層10的回流工藝時，與其中分 別執(zhí)行柵電極9的邊緣部分的倒圓和氧化以及層間絕緣層10的回流 工藝的情況相比，減少了柵電極9的氧化量。因此，抑制柵電極9中 的多晶硅在濕氣氛中被氧化。結(jié)果，可以防止柵電極9中的所有多晶 硅被氧化，由此柵電極9可以用作柵電極并形成歐姆接觸。
此外，在上述方法中，在層間絕緣層10處設(shè)置到達柵電極9的 接觸孔llb之后，不在濕氣氛中執(zhí)行加熱工藝。通過濕法蝕刻、干法 蝕刻和Ar濺射的結(jié)合來將接觸孔lla和lib的側(cè)壁的邊緣部分倒圓。 因此，抑制柵電極9的暴露部分被氧化。
第二實施例
在圖1中的MOSFET中，與柵電極9形成歐姆接觸的接觸部分 9a由與接觸部分5a-7a相同的材料制成，所述接觸部分5a-7a分別與 接觸區(qū)5以及n+型源極區(qū)6和7形成歐姆接觸。因此，在圖3C所示 的同一工藝中形成第一接觸孔lla和第二接觸孔llb。或者，接觸部 分9a可以由與接觸部分5a-7a不同的材料制成。例如，由Ti制成的 接觸部分9a可以與柵電極9形成歐姆接觸，而由Ni制成的接觸部分 5a-7a可以分別與接觸區(qū)5以及n+型源極區(qū)6和7形成歐姆接觸。
在該情況下，通過圖2A-2D和3A所示的制造工藝形成M0SFET， 直到其中形成柵電極9的工藝為止。然后，在圖7A所示的工藝中， 在柵極氧化層8和柵電極9上形成BPSG層。通過利用光刻膠制成的 掩模來對BPSG層進行構(gòu)圖，例如，該掩模通過光刻和蝕刻形成。由 此，形成到達接觸區(qū)5以及源極區(qū)6和7的第一接觸孔lla。在本工 藝中，不形成到達柵電極9的第二接觸孔llb。
然后，例如，在大約930°C下執(zhí)行回流工藝20分鐘。由此，形 成層間絕緣層10，并且將柵電極9的邊緣部分和第一接觸孔lla的邊 緣部分倒圓。在回流工藝中，例如，如圖4所示控制氣氛和溫度。
當在高于封端/解吸溫度的溫度下執(zhí)行回流工藝時，保持濕氣氛。 由此，抑制H或OH從柵極氧化層8與溝道層4之間的界面處的懸鍵 解吸。另外，通過回流工藝將柵電極9的邊緣部分倒圓。因此，同時 執(zhí)行層間絕緣層10的回流工藝和柵電極9的邊緣部分的倒圓和氧化。 在該情況下，在其中通過第一接觸孔lla暴露SiC的表面的狀態(tài)下執(zhí) 行加熱工藝。然而，在大約90(fC的低溫下，SiC的表面很少被氧化。
在圖7B所示的工藝中，執(zhí)行與圖3C中的工藝相似的工藝。形 成由Ni制成的接觸金屬層以填充在第一接觸孔lla中，并對接觸金 屬層進行構(gòu)圖。由此，形成分別與接觸區(qū)5以及n+型源極區(qū)6和7 電耦合的接觸部分5a-7a。另外，由Ni制成的漏電極14形成在襯底 1的下表面?zhèn)壬弦耘c漏極接觸區(qū)13接觸。然后，在Ar氣氛中在大約 700°C或以下執(zhí)行電極燒結(jié)工藝，由此接觸部分5a-7a和漏電極14形 成歐姆接觸。
在圖7C所示的工藝中，通過利用由光刻膠制成的掩模對層間絕 緣層IO進行構(gòu)圖，例如，該掩模通過光刻和蝕刻形成。由此，形成 達到柵電極9的第二接觸孔llb。
在本工藝中，與圖3C所示的工藝相似，依次執(zhí)行濕法蝕刻和干 法蝕刻以便第二接觸孔lib的側(cè)壁具有鈍角。通過濕法蝕刻將濕法蝕 刻區(qū)與干法蝕刻區(qū)之間的角變成鈍角。因此，第二接觸孔llb的邊緣 部分具有與其中將邊緣部分倒圓的情況相似的形狀。另外，濺射惰性 離子，例如Ar，由此使層間絕緣層10的表面平滑，并且將第二接觸 孔lib的邊緣部分進一步倒圓。因此，層間絕緣層10具有與其中執(zhí) 行另一回流工藝的情況相似的形狀。
在圖7C所示的工藝之后，形成包含由Ti制成的基礎(chǔ)布線電極部
分12a和由Al制成的布線電極部分12b的源電極12以及柵極布線(未 示出)。
此外在本制造方法中，在執(zhí)行用于形成層間絕緣層的回流工藝之 后，將溫度降到大約700°C或以下(例如大約600°C)，并且然后在 惰性氣體氣氛中執(zhí)行脫水工藝。因此，獲得與圖2A-3D所示的制造 方法相似的效果。另外，當接觸部分9a由與接觸部分5a-7a不同的材 料制成時，可以在不同的工藝中形成第一接觸孔lla和第二接觸孔 llb。因此，當在回流工藝之后形成到達柵電極9的第二接觸孔lib 時，有效地抑制柵電極9被氧化。
第三實施例
圖8中的MOSFET包括用于防護濕氣氛中的氧氣的氮化層20。 氮化層20形成在柵電極9的上表面上以及柵電極9和柵極氧化層8 的側(cè)壁上，以便通過氮化層20覆蓋柵極氧化層8與溝道區(qū)4之間的 界面，即，其中由H元素或OH將懸鍵封端的部分。由此，氮化層 20防止?jié)駳夥罩械难鯕膺M入其中由H元素或OH將懸鍵封端的部分。
現(xiàn)在將參考圖9A-9D來對圖8中的MOSFET制造方法進行說明。
首先，通過圖2A-2D和3A所示的制造工藝來形成MOSFET， 直到其中形成柵電極9的工藝為止。在圖3A所示的工藝之后，例如， 在大約875°C下將柵電極9的邊緣部分倒圓并使其氧化。
接著，在圖9A所示的工藝中，將氮化層20形成在柵電極9的 上表面上以及柵電極9和柵極氧化層8的側(cè)壁上。氮化層20具有大 約50nm或以上的厚度，例如大約100nm。然后，在圖9B-9D所示的 工藝中，形成層間絕緣層IO、接觸孔lla和llb、接觸部分5a-7a和 9a、漏電極14以及柵極布線(未示出)。
在本制造方法中，在形成氮化層20之后形成層間絕緣層10。由 此，當在層間絕緣層10的形成工藝中使用濕氣氛時，氮化層20防止
濕氣氛中的氧氣進入其中由H元素或OH將懸鍵封端的部分。因此， 抑制柵電極9被氧化。
另外，除了氮化層20的形成工藝之外，以與圖l中的MOSFET 的制造方法幾乎相似的制造方法來形成圖8中的MOSFET。由此， 可以獲得與圖1中的MOSFET相似的效果。
第四實施例
當形成具有氮化層20的MOSFET時，與圖7A-7C所示的工藝相 似，可以在不同的工藝中形成第一接觸孔lla和第二接觸孔llb。
具體地，通過圖2A-2D和3A所示的制造工藝形成MOSFET， 直到其中形成柵電極9的工藝為止。在圖3A所示的工藝之后，例如， 在大約875°C下將柵電極9的邊緣部分倒圓并使其氧化。
接著，在圖10A所示的工藝中，將氮化層20形成在柵電極9的 上表面上以及柵電極9和柵極氧化層8的側(cè)壁上。氮化層20具有大 約50nm或以上的厚度，例如大約100nm。然后，在圖10B-10D所示 的工藝中，形成層間絕緣層10、第一接觸孔lla、接觸部分5a-7a、 第二接觸孔llb、接觸部分9a、漏電極14以及柵極布線(未示出)。
同樣在該情況下，在形成氮化層20之后形成層間絕緣層10。因 此，當在層間絕緣層10的形成工藝中使用濕氣氛時，氮化層20防止 濕氣氛中的氧氣進入其中由H元素或OH將懸鍵封端的部分。因此， 抑制柵電極9被氧化。
另外，除了氮化層20的形成工藝之外，以與圖7A-7C所示的制 造工藝幾乎相似的制造工藝來形成MOSFET。由此，可以獲得與圖l 中的MOSFET相似的效果。
其它實施例
在上述制造方法中，如圖4所示控制回流工藝和脫水工藝中的溫 度和氣氛?；蛘撸?，可以如圖11-14所示控制溫度和氣氛。
如圖11所示，在溫度降到大約700°C之后，可以在以大約 10。C/min或以下來降低溫度的同時，執(zhí)行脫水工藝?；蛘?，如圖12 所示，脫水工藝可以包括具有不同的降溫速率的多個步驟。例如，脫 水工藝可以具有降溫速率為大約10°C/min或以下的第一步驟和降溫 速率為大約5。C/min或以下的第二步驟。如圖13所示，脫水工藝可 以包括在預(yù)定時間內(nèi)將溫度保持在預(yù)定溫度下的步驟。或者，如圖 14所示，脫水工藝可以包括降低步驟和升溫步驟。在降低步驟中， 以大約10°C/min或以下的降溫速率將溫度降到第一預(yù)定溫度，而在 升高步驟中，以10°C/min或以下的升溫速率將溫度從第一預(yù)定溫度 升高到第二預(yù)定溫度。在該情況下，如果溫度升高到大約700°C以上 的溫度，則需要再次將惰性氣體氣氛改變?yōu)闈駳夥栈驓錃夥?。因此?優(yōu)選第二預(yù)定溫度為大約700。C或以下。在升高步驟之后，在預(yù)定時 間內(nèi)將溫度保持在第二預(yù)定溫度下。在圖11-14所示的脫水工藝中溫 度可以保持在任意點處。
在上述制造方法中，惰性氣氛氣體包括氮氣?；蛘?，惰性氣體氣 氛可以包括氬氣。
SiC半導(dǎo)體器件中的MOSFET結(jié)構(gòu)不限于平面型MOSFET，而 可以是通過包括以下步驟的方法制造的任何MOSFET:制備由SiC 制成的襯底；在襯底上形成由SiC制成的溝道區(qū)；形成相對于作為電 流通道的溝道區(qū)分別設(shè)置在電流的上游側(cè)和下游側(cè)上的第一雜質(zhì)區(qū) 和第二雜質(zhì)區(qū)；在溝道區(qū)上形成柵極絕緣層；以及在柵極絕緣層上形 成柵電極。在SiC半導(dǎo)體器件中，通過控制施加到柵電極的電壓來控 制形成在溝道區(qū)中的溝道以及在第一雜質(zhì)區(qū)和第二雜質(zhì)區(qū)之間流動 的電流。
例如，在上述平面型MOSFET中，第一雜質(zhì)區(qū)包括n+型源極區(qū) 6和7，而第二雜質(zhì)區(qū)包括漏極接觸區(qū)13。當襯底1的雜質(zhì)濃度高時，
不需要漏極接觸區(qū)13。在該情況下，襯底1成為第二雜質(zhì)區(qū)2。此外， 在上述平面型MOSFET中，柵極氧化層8用作柵極絕緣層?；蛘撸?可以使用具有不同結(jié)構(gòu)的其它柵極絕緣層(例如由氧化層和氮化層構(gòu) 成的疊層)。
當描述晶面的取向時，最初需要在期望的數(shù)字之上附加短劃線。 然而，在本申請中短劃線附加在數(shù)字之前。
這種改變和修改應(yīng)理解為在如由附屬權(quán)利要求所限定的本發(fā)明 的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種制造具有金屬-氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括制備由碳化硅制成的襯底(1)；在所述襯底(1)上形成由碳化硅制成的溝道區(qū)(4)，其中所述溝道區(qū)提供電流通道；在所述襯底(1)上形成位于電流通道的上游側(cè)上的第一雜質(zhì)區(qū)(6、7)；在所述襯底(1)上形成位于所述電流通道的下游側(cè)上的第二雜質(zhì)區(qū)(1、13)；在所述溝道區(qū)(4)的表面上形成柵極絕緣層(8)；在所述柵極絕緣層(8)上形成柵電極(9)以形成半導(dǎo)體元件；在所述半導(dǎo)體元件上形成膜以提供層間絕緣層(10)的材料；在濕氣氛中在大約700℃或以上的溫度下執(zhí)行回流工藝以便由所述膜形成所述層間絕緣層(10)；在執(zhí)行回流工藝之后將溫度降到大約700℃或以下；在溫度降到大約700℃或以下之后將所述濕氣氛改變?yōu)槎栊詺怏w氣氛；以及在所述惰性氣體氣氛中執(zhí)行脫水工藝以便使所述層間絕緣層脫水，其中所述溝道區(qū)(4)提供所述半導(dǎo)體元件的溝道；并且通過控制施加到所述柵電極(9)的電壓來控制所述溝道以便控制在所述第一雜質(zhì)區(qū)(6、7)與所述第二雜質(zhì)區(qū)(1、13)之間流動的電流。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中- 所述惰性氣體氣氛包括氮氣。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中 所述惰性氣體氣氛包括氬氣。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中以大約10°C/min或以下的降溫速率來執(zhí)行所述將溫度降到大約 7(X)OC或以下。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中在以大約10。C/min或以下來降低溫度的同時，執(zhí)行所述脫水工藝。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中在以大約10°C/min或以下的固定速率來降低溫度的同時，執(zhí)行 所述脫水工藝。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中 所述脫水工藝包括第一步驟和第二步驟； 在所述第一步驟以第一速率降低溫度； 在所述第二步驟以第二速率降低溫度；以及 所述第一速率為大約10eC/min或以下，而所述第二速率小于所述第一速率。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中 所述脫水工藝包括第一步驟和第二步驟；在所述第一步驟以大約10°C/min或以下的降溫速率將溫度降到 第一預(yù)定溫度；以及在所述第二步驟以大約10°C/min或以下的升溫速率將溫度從所 述第一預(yù)定溫度升高到第二預(yù)定溫度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中 所述第二預(yù)定溫度為大約700 °C或以下。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中 所述脫水工藝還包括第三步驟；以及在所述第三步驟在預(yù)定時間內(nèi)將溫度保持在所述第二預(yù)定溫度。
11、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述脫水工藝還包括在預(yù)定時間內(nèi)將溫度保持在預(yù)定溫度的步驟。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其中 將所述半導(dǎo)體元件形成在所述襯底(1)的表面A上。
全文摘要
一種制造具有MOS結(jié)構(gòu)的碳化硅半導(dǎo)體器件的方法包括制備由碳化硅制成的襯底(1)；以及形成溝道區(qū)(4)、第一雜質(zhì)區(qū)(6、7)、第二雜質(zhì)區(qū)(1、13)、柵極絕緣層(8)和柵電極(9)以在襯底(1)上形成半導(dǎo)體元件。另外，在半導(dǎo)體元件上形成膜以提供層間絕緣層(10)的材料，并在濕氣氛中在大約700℃或以上的溫度下執(zhí)行回流工藝以便由該膜形成層間絕緣層(10)。此外，在執(zhí)行回流工藝之后在惰性氣體氣氛中在大約700℃或以下執(zhí)行脫水工藝。
文檔編號H01L21/336GK101174569SQ20071018179
公開日2008年5月7日 申請日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月30日
發(fā)明者中村廣希, 奧野英一, 市川宏之 申請人:株式會社電裝