例如1，600°C或更高的温度下，执行该热处理。当没有执行用于阱PW和扩散层DF的活化处理而是在将在下文说明的栅绝缘膜的形成之后执行用于活化的热处理时，会发生栅绝缘膜的膜厚改变的麻烦。因此，在本实施例中，在栅绝缘膜的形成之前执行用于阱PW和扩散层DF的活化处理。
[0055]接下来，执行用于去除碳化硅衬底CS的表面上方的有机物质或氧化硅膜的清洗步骤(图1中的步骤S3)。接着，通过加热碳化硅衬底CS来在碳化硅衬底CS的顶表面上方形成热氧化膜，即氧化硅膜(图1中的步骤S4)。此后，通过采用例如HF(氢氟酸)来去除形成在碳化硅衬底CS的顶表面上方的上述热氧化膜(图1中的步骤S5)。因此，改善了碳化硅衬底CS的表面状态。
[0056]此后，如图3中所示，作为绝缘膜的氧化硅膜IFl形成在碳化硅衬底CS上方(图1中的步骤S6)。通过采用TDMAS (三二甲基氨基硅烷)和O3 (臭氧)的ALD (原子层沉积)方法，在400°C或更高的温度下，在碳化硅衬底CS上方沉积氧化膜，来形成氧化硅膜IFl ο氧化硅膜IFl例如由二氧化硅(S12)制成。氧化硅膜IFl的厚度例如约为50nm。除ALD方法之外，氧化硅膜IFl可通过CVD (化学气相沉积)方法形成为约50nm的厚度。
[0057]本文已经说明了通过采用ALD或CVD方法将氧化硅膜IFl形成为沉积氧化膜。氧化硅膜IFl可通过热氧化方法形成。当采用热氧化方法时，在氧化气体气氛中，在1，OOO0C或更高的温度下加热暴露顶部的碳化娃衬底CS，以在碳化娃衬底CS上方形成具有约40nm的厚度的氧化硅膜IFl。上述氧化气体例如包含O2(氧)或!120(水)。即，借助热氧化方法的膜形成能够在氧气气氛或水蒸气气氛中执行。氧化气体可包含惰性气体。
[0058]随后，在伴随有氮化的气体(例如N2O (—氧化二氮)气体)气氛中，在1，050°C或更高的温度下加热碳化硅衬底CS和氧化硅膜IFl (图1中的步骤S7)。以下，该热处理可被称为“第一热处理”。如果在上述气体气氛中对Si(硅)执行热处理时伴随有氮化，则该第一热处理中采用的气体可以是除N2O气体之外的气体。即，可采用NO(—氧化氮)气体或NH3(氨)气替代N2O气体。在本申请中，在伴随有氮化的气体气氛中的热处理被称为“氮化退火”。
[0059]通过在例如上述队0气体气氛中执行第一热处理以氮化部分氧化硅膜IF1，能够降低氧化硅膜IFl和碳化硅衬底CS之间的边界处的界面态密度。与包括Si (硅)半导体衬底的半导体器件相比，可想到电子迀移率由于形成在由碳化硅(SiC)制成的半导体衬底上方的场效应晶体管中的栅绝缘膜的高界面态密度而降低。但是，通过执行上述氮化退火来降低界面态密度，由此能改善半导体器件的性能。
[0060]在碳化硅衬底CS的温度降至700°C或更低之后，将碳化硅衬底CS暴露于大气(图1中的步骤S8)。即，在降低具有氧化硅膜IFl的碳化硅衬底CS的温度时，从包括热处理装置的处理设备中取出碳化硅衬底CS，以将碳化硅衬底CS和氧化硅膜IFl的表面暴露于大气。
[0061]在碳化硅衬底CS引入到热处理装置之后，在惰性气体(例如N2(氮)气)气氛中，在850°C或更高的温度下加热碳化硅衬底CS以及形成在衬底上的氧化硅膜IFl (图1中的步骤S9)。以下，该热处理被称为“第二热处理”。
[0062]如将在下文所述，采用惰性气体的第二热处理步骤是为了防止在形成在碳化硅衬底CS上方的MOSFET中出现滞后特性而执行的步骤。作为第二热处理中采用的惰性气体，可采用Ar (氩)气或He (氦)气替代N2气。
[0063]在图1中，第一热处理表示为“氮化退火”，而第二热处理表示为“氮退火”。可通过采用除上述氮气之外的气体执行第二热处理。
[0064]这里，在第二热处理之前可执行另一热处理步骤。即，在第二热处理之前并且在第一热处理之前或之后，可在伴随有氮化的气体例如N20( —氧化二氮)气体，NO(—氧化氮)气体或NH3 (氨)气的气氛中加热碳化硅衬底CS。在第二热处理之后，不执行在伴随有氮化的气体气氛中的热处理直至形成将在下文说明的栅电极GE。这是因为要防止氧化硅膜IFl的氮化。
[0065]如图4中所示，随后在氧化硅膜IFl上方形成由多晶硅或金属制成的导电膜。例如通过CVD或溅射方法能够形成导电膜。此后，采用光刻和干蚀刻将上述导电膜和氧化硅膜IFl加工成预定图案。由此，形成了由上述导电膜构成的栅电极GE并且形成了由氧化硅膜IFl构成的栅绝缘膜GF(图1中的步骤S10)。通过上述步骤，形成了包括栅电极GE、栅绝缘膜GF以及源/漏区的MOSFETQ1。
[0066]接着，如图5中所示，由层间绝缘膜CL覆盖MOSFETQ1。通过采用CVD方法，形成例如由氧化硅膜构成的层间绝缘膜CL。
[0067]随后，如图6中所示，通过采用光刻和干蚀刻，来在层间绝缘膜CL中形成多个接触孔。接着，通过采用公知技术，在栅电极GE以及位于接触孔的底部的作为源/漏区的扩散层DF的顶表面上方形成硅化物层SC。硅化物层SC例如由NiSi (硅化镍)或TiSi (硅化钛)制成。在将变成接触栓塞CP的金属膜形成之前，形成硅化物层作为阻挡金属，并且随后被加热以与衬底反应。
[0068]接下来，例如通过溅射方法在碳化硅衬底CB上方形成金属膜以填充所有接触孔。接着，通过采用光刻和蚀刻图案化金属膜。由此，形成了由填入接触孔中的金属膜构成的接触栓塞CP以及由暴露在层间绝缘膜CL上的金属膜构成的焊盘H)。
[0069]焊盘ro通过接触栓塞CP以及硅化物层SC电耦合至栅电极GE或扩散层DF。完成包括MOSFETQ1的本实施例的半导体器件。
[0070]接着，参考图7至11、图21和图22给出本实施例的制造半导体器件的方法的效果。图7和8是示出本实施例的半导体器件的CV(电容-电压)特性的曲线图。图9是用于比较多个半导体器件中的滞后的大小的曲线图。图10是示出距离栅绝缘膜的顶表面的深度以及N(氮)的分布之间关系的曲线图。图11是示出距离栅绝缘膜的顶表面的深度以及H(氢)的分布之间关系的曲线图。图21和22是示出作为比较实例的半导体器件的CV特性的曲线图。
[0071]在包括碳化硅半导体衬底的半导体器件中，可以想到的是，在碳化硅衬底上方形成沉积的氧化膜或热氧化膜作为包括碳化硅衬底上方的MOSFET的栅绝缘膜的膜之后，在伴随有氮化的气体气氛中加热氧化膜。这与图1中的步骤7相同。
[0072]当通过加工已经如上所述经受氮化退火的氧化膜来形成栅绝缘膜时，能够降低栅绝缘膜和碳化硅衬底之间的边界处的界面态密度。这是因为能够通过上述氮化退火终止上述氧化膜的表面上方的悬挂键，来降低界面态。
[0073]但是，如图21和图22中所示，在氧化膜经受上述氮化退火之后没有借助诸如氮气的惰性气体加热的情况下，当氧化膜用作栅绝缘膜时，具有该栅绝缘膜的MOSFET的CV特性会发生很大滞后。图21和图22是示出作为比较实例的半导体器件的固有特性的曲线图，其中在纵轴上绘制MOSFET的栅电极和半导体衬底之间每单位面积的电容并且在横轴上绘制施加至栅电极的电压。即，图21和图22是示出作为比较实例的半导体器件的CV(电容-电压)特性的曲线图。
[0074]图21示出当包括栅绝缘膜的氧化膜由热氧化方法形成，经受氮化退火，并且在没有执行在惰性气体气氛中的热处理的情况下被加工形成栅绝缘膜时的MOSFET的CV特性。图22示出当包括栅绝缘膜的氧化膜由诸如ALD的沉积方法形成，经受氮化退火，并且在没有执行在惰性气体气氛中的热处理的情况下被加工形成栅绝缘膜时的MOSFET的CV特性。在图21和图22的曲线图中，栅电压从负侧改变至正侧即在正向方向上的情况通过实线示出，并且栅电压从正侧改变至负侧即在反向方向上的情况通过虚线示出。
[0075]如图21和图22中所示，在比较实例的半导体器件中施加预定范围电压时，会发生当电压以正向施加时以及电压以反向施加时之间的电容值不同的现象，即滞后，其中，该比较实例在对包括栅绝缘膜的氧化膜执行氮化退火之后，没有在惰性气体气氛中被加热。在本申请中，这种滞后被称为“CV滞后”。
[0076]认为发生CV滞后的一个原因是，在氮化退火时，C(碳)残留在氧化膜中，即碳化硅衬底上方的栅绝缘膜中，并且C(碳)或H(