半导体装置的制造方法制造方法及图纸

提供一种特性能够提高的半导体装置的制造方法。根据实施方式，半导体装置的制造方法包括：在包含氧的第一气氛中对第一膜实施500℃以上且900℃以下的第一温度的第一热处理，该第一膜沉积在包含碳化硅的半导体部件上且包含硅及氧。所述制造方法包括：在所述第一热处理之后，在包含氮的第二气氛中对所述第一膜实施1200℃以上且小于1400℃的第二温度的第二热处理。

Manufacturing Method of Semiconductor Device

A manufacturing method for semiconductor devices with improved characteristics is provided. According to the embodiment, the fabrication method of the semiconductor device includes: the first heat treatment of the first film at a first temperature above 500 and below 900 in a first atmosphere containing oxygen, which is deposited on a semiconductor component containing silicon carbide and contains silicon and oxygen. The manufacturing method includes: after the first heat treatment, the second heat treatment of the first film at a second temperature above 1200 degrees C and less than 1400 degrees C is carried out in a second atmosphere containing nitrogen.

【技术实现步骤摘要】
半导体装置的制造方法本申请以日本专利申请2017-095922(申请日2017年5月12日)为基础，依据该申请享受优先权。本申请通过参照该申请而包括该申请的所有内容。
本专利技术的实施方式涉及半导体装置的制造方法。
技术介绍
存在使用碳化硅(SiC)的晶体管等半导体装置。在半导体装置中，在包含碳化硅的半导体膜与电极(导电膜)之间，设置有氧化硅等绝缘膜。在半导体装置中谋求良好的特性。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供一种特性能够提高的半导体装置的制造方法。根据本专利技术的实施方式，半导体装置的制造方法包括：在包含氧的第一气氛中对第一膜实施500℃以上且900℃以下的第一温度的第一热处理，该第一膜沉积在包含碳化硅的半导体部件之上且包含硅及氧。所述制造方法包括：在所述第一热处理之后，在包含氮的第二气氛中对所述第一膜实施1200℃以上且小于1400℃的第二温度的第二热处理。附图说明图1是例示实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。图2是例示实施方式的半导体装置的示意性的剖面图。图3是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意图。图4是例示半导体装置的特性的曲线图。图5是例示半导体装置的特性的曲线图。图6是例示半导体装置的特性的曲线图。图7是例示试样的分析结果的曲线图。图8是例示半导体装置中的缺陷的示意图。图9的(a)以及图9的(b)是例示实施方式的半导体装置的特性的曲线图。图10是例示实施方式的半导体装置的示意性的剖面图。(符号说明)10：第一膜；10a：界面附近区域；10ad：界面附近缺陷；10b：块体(bulk)区域；10bd：块体区域缺陷；15：界面；15d：界面缺陷；50：半导体部件；50a：界面附近区域；50ad：界面附近缺陷；50b：块体区域；50bd：块体区域缺陷；51～54：第一半导体区域～第四半导体区域；55：基板；ΔVth：阈值电压的变化；μ：移动度；110、111：半导体装置；110a、119：试样；CN：浓度；E1～E3：第一导电膜～第三导电膜；EF：电场强度；EG：电场；I1：绝缘膜；ID：漏极电流；JG：电流密度；T：温度；T1～T3：第一温度～第三温度；Ts：施加时间；VD：漏极电压；VG：栅极电压；pZ：位置；t1：厚度；tm：时间；tm1、tm2：第一热处理时间、第二热处理时间。具体实施方式以下，参照附图，说明本专利技术的各实施方式。此外，附图是示意性的或者概念性的，各部分的厚度和宽度的关系、部分之间的大小的比例等不一定限于与实际相同。另外，即使在表示相同部分的情况下，有时也会根据附图而将相互的尺寸、比例不同地表示。此外，在本申请说明书和各附图中，针对与关于已经示出的附图而在先描述过的要素相同的要素，附加同一符号而适当省略详细的说明。图1是例示实施方式的半导体装置的制造方法的流程图。图2是例示实施方式的半导体装置的示意性的剖面图。如图1所示，实施方式的半导体装置的制造方法包括第一膜的准备(步骤S110)、第一热处理(步骤S120)以及第二热处理(步骤S130)。如图2所示，在半导体装置110中，在半导体部件50之上设置有第一膜10。半导体部件50包含碳化硅(SiC)。半导体部件50例如包含4H-SiC。第一膜10包含硅及氧。第一膜10例如为氧化硅膜。第一膜10沉积在半导体部件50之上。第一膜10例如通过化学气相生长(CVD：ChemicalVaporDeposition，化学气相沉积)形成。化学气相生长也可以包括原子层沉积(ALD：AtomicLayerDeposition)。第一膜10例如也可以通过PVD(physicalvapordeposition，物理气相沉积)法形成。PVD法包括蒸镀以及溅射中的至少任意一种。实施方式的半导体装置的制造方法也可以还包括在半导体部件50之上沉积第一膜10(步骤S110的1个例子)。将从半导体部件50朝向第一膜10的方向设为Z轴方向。在半导体部件50与第一膜10之间存在界面15。第一膜10的厚度t1(第一热处理之前的厚度)例如为20nm以上且60nm以下。厚度t1是沿Z轴方向的长度。具有这样的厚度t1的第一膜10能够用作晶体管的栅极绝缘膜。利用这样的厚度t1，能够得到适当的绝缘性、适当的电气特性(例如阈值电压等)以及良好的可靠性。在半导体装置110中，也可以还设置有第一导电膜E1。第一导电膜E1例如是栅电极。在第一导电膜E1形成之前实施上述第一热处理以及第二热处理。以下，说明第一热处理以及第二热处理的例子。图3是例示实施方式的半导体装置的制造方法的示意图。图3的横轴为时间tm。纵轴为温度T。在第一热处理中，在包含氧的第一气氛中对沉积在半导体部件50之上的第一膜10进行第一温度T1的热处理。第一温度T1例如为500℃以上且900℃以下。在第一热处理中，例如，在包含氧(O2)的腔体内以第一温度T1对包括半导体部件50以及第一膜10的加工体进行热处理。在第一热处理之前，加工体的温度为第三温度T3。第三温度T3比第一温度T1低。第三温度T3例如也可以为室温(例如20℃以上且40℃以下)。在第一热处理中，温度T实质为第一温度T1的时间(第一热处理时间tm1)例如为10分钟以上且20小时以下。上述第一温度T1以及第二温度T2为腔体内的处理体(半导体部件50等的基板)的位置处的温度。处理体的温度与腔体内的处理体的位置处的温度实质上一致。能够通过热电偶等检测元件来检测腔体内的处理体的位置处的温度。在第一热处理之后进行第二热处理。在第二热处理中，在包含氮的第二气氛中对第一膜10进行第二温度T2的热处理。第二温度T2比第一温度T1高。第二温度T2例如为1200℃以上且小于1400℃。第二温度T2例如也可以为1200℃以上且1350℃以下。在第二热处理中，例如在填充有氮(N2)的腔体内以第二温度T2对第一热处理之后的加工体进行热处理。在第二热处理中，温度T实质为第二温度T2的时间(第二热处理时间tm2)例如为10分钟以上且20小时以下。这样，在第一热处理以及第二热处理中，气氛以及温度相互不同。第一热处理的腔体和第二热处理的腔体也可以相互不同。由此，易于在腔体中得到高的生产率。在实施方式中，第一热处理以及第二热处理也可以在1个腔体中进行。在该例子中，在第一热处理与第二热处理之间第一膜10的温度为第三温度T3。例如，在相互不同的腔体中进行第一热处理以及第二热处理的情况下，在第一热处理与第二热处理之间第一膜10的温度为第三温度T3。在实施方式中，第二气氛实质上不包含氧。或者，在第二气氛包含氧的情况下，第二气氛中包含的氧的浓度例如为3vol％(体积百分率)以下。第二气氛中包含的氧的浓度也可以是0.001vol％以下。在第二气氛中使用的气体中的氮的浓度(纯度)例如也可以是99.9999vol％以上。这样，可知通过进行包含氧的第一气氛中的第一热处理和包含氮的第二气氛中的第二热处理，能够得到具有良好的特性的第一膜10(氧化硅膜)。例如，在第二热处理之后，第一膜10中包含的氮的浓度能够为1×1020cm-3以上且1×1022cm-3以下。这样的高的浓度的氮存在于第一膜10和半导体部件50的界面15的附近。以高的浓度含有氮的区域与界面15之间的距离例如为0nm以上且10nm以下。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置的制造方法，具备：在包含氧的第一气氛中对第一膜实施500℃以上且900℃以下的第一温度的第一热处理，该第一膜沉积在包含碳化硅的半导体部件之上且包含硅及氧；以及在所述第一热处理之后，在包含氮的第二气氛中对所述第一膜实施1200℃以上且小于1400℃的第二温度的第二热处理。

【技术特征摘要】
2017.05.12 JP 2017-0959221.一种半导体装置的制造方法，具备：在包含氧的第一气氛中对第一膜实施500℃以上且900℃以下的第一温度的第一热处理，该第一膜沉积在包含碳化硅的半导体部件之上且包含硅及氧；以及在所述第一热处理之后，在包含氮的第二气氛中对所述第一膜实施1200℃以上且小于1400℃的第二温度的第二热处理。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述第二热处理之后，所述第一膜所包含的氮的浓度为1×1020cm-3以上且1×1022cm-3以下。3.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述第一膜通过化学气相生长而形成。4.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述半导体装...

【专利技术属性】
技术研发人员：朝羽俊介，饭岛良介，中林幸雄，深津茂人，伊藤俊秀，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：日本,JP