2016-013045

特願２０１２－　１８５１３「炭化ケイ素半導体装置の製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成２５年　８月１５日出願公開、特開２０１３－１５７５３９〕について、次のとおり審決する。

【結　論】 本件審判の請求は、成り立たない。

【理　由】 第１　手続の経緯 本願は，平成２４年１月３１日の出願であって，その手続の経緯は以下のとおりである。 平成２７年　１月２３日　審査請求 平成２７年１１月　６日　拒絶理由通知 平成２８年　１月１８日　意見書・手続補正 平成２８年　５月２５日　拒絶査定 平成２８年　８月３０日　審判請求・手続補正 第２　補正の却下の決定 ［補正却下の決定の結論］ 平成２８年８月３０日に審判請求と同時にされた手続補正（以下，「本件補正」という。）を却下する。 ［理由］ １　補正の内容 本件補正により，本件補正前の特許請求の範囲の請求項１は，本件補正後の請求項１へ補正された。 （１）本件補正前 本件補正前の，特許請求の範囲の請求項１の記載は次のとおりである。 「【請求項１】 炭化ケイ素半導体の（０００－１）面，あるいは（１１－２０）面上に，少なくとも酸素と水分を含むガス中での熱酸化が含まれる工程で前記炭化ケイ素半導体の（０００－１）面あるいは（１１－２０）面に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と， 前記ゲート絶縁膜を形成した後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第１の熱処理工程と， 前記第１の熱処理工程の後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第２の熱処理工程と， を含み， 前記第１の熱処理工程の熱処理温度が，前記第２の熱処理工程の熱処理温度以上であることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の製造方法。」 （２）本件補正後 本件補正後の，特許請求の範囲の請求項１の記載は，次のとおりである。（当審注。補正個所に下線を付した。下記（３）も同じ。） 「【請求項１】 炭化ケイ素半導体の（０００－１）面，あるいは（１１－２０）面上に，少なくとも酸素と水分を含むガス中での熱酸化が含まれる工程で前記炭化ケイ素半導体の（０００－１）面あるいは（１１－２０）面に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と， 前記ゲート絶縁膜を形成した後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第１の熱処理工程と， 前記第１の熱処理工程の後に，前記ゲート絶縁膜形成工程において形成した前記ゲート絶縁膜の一部を除去し開口部を形成する開口部形成工程と， 前記開口部の少なくとも一部にコンタクトメタルを堆積するコンタクトメタル堆積工程と， 前記コンタクトメタル堆積工程において堆積した前記コンタクトメタルと炭化ケイ素の反応層を形成するための，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第２の熱処理工程と， を含み， 前記第１の熱処理工程の熱処理温度が，前記第２の熱処理工程の熱処理温度以上であることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の製造方法。」 （３）補正事項 本件補正は，本件補正前の請求項１に「前記ゲート絶縁膜形成工程において形成した前記ゲート絶縁膜の一部を除去し開口部を形成する開口部形成工程と， 前記開口部の少なくとも一部にコンタクトメタルを堆積するコンタクトメタル堆積工程と， 前記コンタクトメタル堆積工程において堆積した前記コンタクトメタルと炭化ケイ素の反応層を形成するための，」を付加する補正（以下，「本件補正事項」という。）を含むものである。 ２　補正の適否 本願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の請求項２の記載からみて，本件補正事項は，当初明細書等に記載した事項の範囲内においてされたものであるから，特許法１７条の２第３項の規定に適合する。 また，本件補正事項は，特許請求の範囲の減縮を目的とするから，特許法１７条の２第４項の規定に適合し，同条５項２号に掲げるものに該当する。 そこで，本件補正後の請求項１に記載された発明（以下，「本願補正発明」という。）が特許出願の際独立して特許を受けることができるものであるか否か（特許法第１７条の２第６項で準用する同法第１２６条第７項）につき，更に検討する。 （１）本願補正発明 本願補正発明は，本件補正後の請求項１に記載された，次のとおりのものと認める。（再掲） 「炭化ケイ素半導体の（０００－１）面，あるいは（１１－２０）面上に，少なくとも酸素と水分を含むガス中での熱酸化が含まれる工程で前記炭化ケイ素半導体の（０００－１）面あるいは（１１－２０）面に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と， 前記ゲート絶縁膜を形成した後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第１の熱処理工程と， 前記第１の熱処理工程の後に，前記ゲート絶縁膜形成工程において形成した前記ゲート絶縁膜の一部を除去し開口部を形成する開口部形成工程と， 前記開口部の少なくとも一部にコンタクトメタルを堆積するコンタクトメタル堆積工程と， 前記コンタクトメタル堆積工程において堆積した前記コンタクトメタルと炭化ケイ素の反応層を形成するための，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第２の熱処理工程と， を含み， 前記第１の熱処理工程の熱処理温度が，前記第２の熱処理工程の熱処理温度以上であることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の製造方法。」 （２）引用文献１の記載 ア　引用文献１ 原査定の拒絶の理由に引用された，特開２００８－２４４４５６号公報（以下，「引用文献１」という。）には，図面とともに，次の記載がある。 （ア）「【請求項１５】 前記熱処理工程を、前記ゲート絶縁膜形成工程の後に前記ゲート絶縁膜（６、３８、６８）と前記チャネル領域（２、３４、６４）との界面の特性改善のためのアニール処理として行うことを特徴とする請求項６ないし１４のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。 ・・・ 【請求項１８】 前記アニール処理の昇温時から降温時にかけて、６５０℃以上の温度域でウェット雰囲気もしくは水素雰囲気を維持し続けることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれか１つに記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。」 （イ）「【技術分野】 【０００１】 本発明は，ＭＯＳ構造において界面準位密度の低減を図ることができる炭化珪素（以下，ＳｉＣという）半導体装置およびその製造方法に関するものである。」 （ウ）「【０００５】 本発明は上記点に鑑みて、（０００－１）Ｃ面において界面準位密度を低減して、チャネル移動度の向上を図ることができるＳｉＣ半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。」 （エ）「【課題を解決するための手段】 【０００６】 上記目的を達成するため，本発明者らは，（０００－１）Ｃ面を主表面とするＳｉＣ基板を用いてＭＯＳ構造の半導体素子を製造するに際し，特許文献１に示される従来手法，つまりウェットアニール，または，水素アニールを実施した場合に界面準位密度の低減が図れるかについて検討を行ったところ，単にゲート酸化膜をウェット雰囲気で所定濃度もしくは所定温度で形成するだけ，もしくは，単に水素アニールを所定濃度もしくは所定温度で行っただけでは界面準位密度を低減できないことが確認された。 【０００７】 界面準位密度を低減させるには，ＳｉＣとゲート酸化膜との界面のダングリングボンドがＨもしくはＯＨの元素で終端されるようにすることが考えられる。具体的には，ゲート酸化膜のうちＳｉＣと接する下層部の欠陥箇所にＨもしくはＯＨが入り込んだ状態が保たれると，界面準位密度を低減させることが可能となる。 【０００８】 このような構造を実現すべく，本発明者が鋭意検討を行ったところ，ＳｉＣとゲート酸化膜との界面のダングリングボンドをＨもしくはＯＨにより終端する温度，言い換えると脱離する温度（以下，終端・脱離温度という）が決まっており，その終端・脱離温度において，ＨもしくはＯＨが脱離してしまわない雰囲気となっているか否かが，上記構造を実現する上で重要であることが確認された。 【０００９】 すなわち，終端・脱離温度では，ＨもしくはＯＨの終端，脱離が行われるため，この温度で終端よりも脱離が優位な状況下であれば脱離が生じることになり，脱離よりも終端が優位な状況下であれば脱離を防ぐことが可能となる。 【００１０】 このため，ウェット雰囲気でゲート酸化を行ったとしても，終端・脱離温度となるときにウェット雰囲気でなくなっていれば，ダングリングボンドからＨもしくはＯＨが脱離してしまい，上記構造を実現できない。また，水素アニールを行ったとしても，終端・脱離温度を超えるような温度下で常に水素雰囲気となっていなければＨもしくはＯＨが脱離していき，結局上記構造を実現できなくなる。」 （オ）「【０１３７】 （第５実施形態） 本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、プレーナ型ＭＯＳＦＥＴに対して本発明の一実施形態を適用したものである。図１４に、プレーナ型ＭＯＳＦＥＴの断面構成を示すと共に、図１５～図１９に、図１４に示すプレーナ型ＭＯＳＦＥＴの製造工程を示し、これらを参照して、本実施形態のプレーナ型ＭＯＳＦＥＴの構造および製造方法について説明する。 【０１３８】 図１４に示すように、一面側を主表面とするＳｉＣからなるｎ＋型の基板６１にプレーナ型ＭＯＳＦＥＴが形成されている。ｎ＋型の基板６１には、例えば、４Ｈ－ＳｉＣで主表面が（０００－１）Ｃ面で、不純物濃度が５×１０１８ｃｍ－３程度のものが用いられている。 ・・・ 【０１４９】 次に、図１５～図１９を用いて、図１４に示すプレーナ型ＭＯＳＦＥＴの製造方法について説明する。 【０１５０】 まず、図１５（ａ）に示されるように、ｎ＋型の基板６１を用意したのち、図１５（ｂ）に示されるように、基板６１の主表面にｎ型ドリフト層６２を不純物濃度が１×１０１６ｃｍ－３程度、厚さが１０μｍとなるようにエピタキシャル成長させる。 【０１５１】 その後、図１５（ｃ）に示されるように、例えばＬＴＯ８０を成膜したのち、フォトリソグラフィ工程を経て、ｐ型ベース領域６３の形成予定領域上においてＬＴＯ８０を開口させる。そして、ＬＴＯ８０をマスクとして、ｎ型ドリフト層６２の表層部にｐ型不純物となるＡｌをイオン注入する。その後、図１５（ｄ）に示されるように、ＬＴＯ８０を除去し、１６００℃、３０分間の活性化アニールを行うことで、例えば、不純物濃度が１×１０１９ｃｍ－３程度の濃度、深さが０．７μｍとなるｐ型ベース領域６３を形成する。 【０１５２】 続いて、このｐ型ベース領域６３の上に、図１６（ａ）に示されるように、例えば、１×１０１６ｃｍ－３程度の濃度、膜厚（深さ）を０．３μｍとしたチャネルエピ層６４をエピタキシャル成長させる。 ・・・ 【０１５７】 続いて、ゲート酸化膜形成工程を行い、図１７（ｃ）に示すようにゲート酸化膜６８を形成する。具体的には、ウェット雰囲気を用いたパイロジェニック法によるゲート酸化によりゲート酸化膜６８を形成している。このとき、ゲート酸化膜形成工程の雰囲気および温度コントロールを第１実施形態で示した図４のようにして行っている。 ・・・ 【０１６４】 この後，図１９（ａ）に示すように，層間絶縁膜７０をパターニングする。これにより，層間絶縁膜７０およびゲート酸化膜６８に，コンタクト領域６５やｎ＋型ソース領域６６，６７に繋がるコンタクトホール７１が形成される。 【０１６５】 そして，図１９（ｂ）に示すように，コンタクトホール７１内を埋め込むようにＮｉ膜を成膜したのち，Ｎｉ膜をパターニングすることで，各種ソース電極７２のコンタクト部７２ａを形成する。さらに，図１９（ｃ）に示すように，ドレインコンタクト領域７３と接するように，基板６１の裏面側にＮｉによるドレイン電極７４を形成する。 【０１６６】 この後，コンタクト部７２ａおよびドレイン電極７４をオーミック接触とするために，Ａｒ雰囲気中で６５０℃以下のアニール処理を行う。このとき，コンタクト領域６５，ｎ＋型ソース領域６６，６７が上記のように高濃度とされているため，高温の熱処理工程などを行わなくても，十分に各種電極７２ａとオーミック接触となる。 【０１６７】 ただし，水素雰囲気中でアニール処理を行うようにすれば，６５０℃以上の熱処理を行うことも可能となる。このように水素雰囲気を用いれば，例えば１０００℃のアニール処理を行うことも可能となり，ゲート酸化膜６８とチャネルエピ層６４の界面のダングリングボンドからＨもしくはＯＨの脱離を抑制し，コンタクト抵抗の低減を図ることが可能となる。」 （カ）「【０１７７】 （２）上記各実施形態では，ゲート酸化膜形成工程の降温時にウェット雰囲気とする場合を示したが，ゲート酸化膜形成工程の後に，ウェット雰囲気もしくは水素雰囲気を用いて特性改善のためのアニール処理を行うようにしても良い。 【０１７８】 例えば，第１実施形態の図３（ａ）に示す工程を以下のように行った後，続けて，ウェット雰囲気を用いたアニール処理を行う。図２０は，ウェット雰囲気を用いたアニールプロセスの雰囲気および温度コントロールの概略を示したものである。 【０１７９】 まず，例えばＣＶＤ装置などを用い，８００℃にてＮ２ＯおよびＳｉＨ４ガスを導入することでＨＴＯを成膜し，ゲート酸化膜６を形成する。この後，ウェット雰囲気を用いたアニールプロセスを行う。 【０１８０】 すなわち，室温から１０８０℃までの間は，窒素（Ｎ２）雰囲気として１０℃／ｍｉｎの温度勾配で昇温させる。そして，１０８０℃に至ったらウェット（Ｈ２Ｏ）雰囲気にして１０分間温度を保持することでアニール処理を行う。その後，ウェット雰囲気を維持したまま，１０℃／ｍｉｎで降温させる。このとき，６００℃以下に降温するまでウェット雰囲気を維持する。 【０１８１】 このように，ゲート酸化膜形成工程後にアニール処理を行い，アニール処理の降温時にウェット雰囲気を維持する。これにより，ゲート酸化膜６とチャネル領域を構成するｐ型ベース層２の界面のダングリングボンドをＨもしくはＯＨの元素で終端させることができる。 【０１８２】 このようにしても，上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。なお，このようにゲート酸化膜形成工程後にアニール処理を行うのであれば，上記のように，ゲート酸化膜をウェット酸化以外の手法で形成しても良いし，酸化膜ではなく他の種類の絶縁膜によってゲート絶縁膜を形成しても良い。 【０１８３】 勿論，ゲート酸化膜６，３８，６８をウェット雰囲気によって形成した後に，更なる特性改善を目的として，このようなアニール処理を行っても有効である。」 （キ）図１７（ｃ）には，ｎ＋型の基板６１，ｎ型ドリフト層６２及びチャネルエピ層６４の主表面に接するようにゲート酸化膜６８を形成することが，記載されていると認められる。 イ　引用発明 前記アより，引用文献１には，次の発明（以下，「引用発明」という。）が記載されていると認められる。 「４Ｈ－ＳｉＣで主表面が（０００－１）Ｃ面のｎ＋型の基板，ｎ型ドリフト層及びチャネルエピ層の主表面に接するようにゲート酸化膜を形成する，ウェット雰囲気を用いたパイロジェニック法によるゲート酸化膜形成工程と， ゲート酸化膜に，コンタクトホールが形成され，コンタクトホール内を埋め込むようにＮｉ膜を成膜しオーミック接触とするために水素雰囲気中で１０００℃のアニール処理を行う，ＭＯＳＦＥＴの製造方法で， ゲート酸化膜形成工程の後に，水素雰囲気を用いて特性改善のためのアニール処理を行うこと。」 （３）本願補正発明と引用発明との対比 ア　引用発明の「４Ｈ－ＳｉＣで主表面が（０００－１）Ｃ面のｎ＋型の基板，ｎ型ドリフト層及びチャネルエピ層の主表面に接するようにゲート酸化膜を形成する，ウェット雰囲気を用いたパイロジェニック法によるゲート酸化膜形成工程」は，本願補正発明の「炭化ケイ素半導体の（０００－１）面上に，少なくとも酸素と水分を含むガス中での熱酸化が含まれる工程で前記炭化ケイ素半導体の（０００－１）面に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程」に相当すると認められる。 イ　引用発明の「ゲート酸化膜形成工程の後に，水素雰囲気を用いて特性改善のためのアニール処理を行うこと」は，本願補正発明の「前記ゲート絶縁膜を形成した後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第１の熱処理工程」に相当すると認められる。 ウ　引用発明の「ゲート酸化膜に，コンタクトホールが形成され，コンタクトホール内を埋め込むようにＮｉ膜を成膜しオーミック接触とするために水素雰囲気中で１０００℃のアニール処理を行う」は，本願補正発明の「前記第１の熱処理工程の後に，前記ゲート絶縁膜形成工程において形成した前記ゲート絶縁膜の一部を除去し開口部を形成する開口部形成工程と，前記開口部の少なくとも一部にコンタクトメタルを堆積するコンタクトメタル堆積工程と，前記コンタクトメタル堆積工程において堆積した前記コンタクトメタルと炭化ケイ素の反応層を形成するための，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第２の熱処理工程」に相当すると認められる。 エ　引用発明の「ＭＯＳＦＥＴの製造方法」は，下記相違点を除いて，本願補正発明の「炭化ケイ素半導体装置の製造方法」に相当すると認められる。 オ　すると，本願補正発明と引用発明とは，下記カの点で一致し，下記キの点で相違すると認められる。 カ　一致点 「炭化ケイ素半導体の（０００－１）面上に，少なくとも酸素と水分を含むガス中での熱酸化が含まれる工程で前記炭化ケイ素半導体の（０００－１）面に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と， 前記ゲート絶縁膜を形成した後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第１の熱処理工程と， 前記第１の熱処理工程の後に，前記ゲート絶縁膜形成工程において形成した前記ゲート絶縁膜の一部を除去し開口部を形成する開口部形成工程と， 前記開口部の少なくとも一部にコンタクトメタルを堆積するコンタクトメタル堆積工程と， 前記コンタクトメタル堆積工程において堆積した前記コンタクトメタルと炭化ケイ素の反応層を形成するための，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第２の熱処理工程と， を含むことを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の製造方法。」 キ　相違点 本願補正発明では「前記第１の熱処理工程の熱処理温度が，前記第２の熱処理工程の熱処理温度以上である」のに対し，引用発明では「水素雰囲気を用いて特性改善のためのアニール処理」の熱処理温度が不明で，したがって，「オーミック接触とするために水素雰囲気中で１０００℃のアニール処理」における１０００℃以上であるか不明である点。 （４）相違点についての検討 引用発明において「水素雰囲気を用いて特性改善のためのアニール処理」を行うためにはその処理温度を設定しなければならないが，引用文献１において，特性改善のためのアニール処理はウェット雰囲気にして１０８０℃であること（前記（２）ア（カ）），終端・離脱温度が決まっており，水素アニールは終端・離脱温度を超えるような温度下で常に水素雰囲気とすべきこと（前記（２）ア（エ）），特性改善のためのアニール処理は６５０℃以上の温度域でウェット雰囲気もしくは水素雰囲気を維持し続けること（前記（２）ア（ア））が開示されているから，ウェット雰囲気での１０８０℃と同様に水素雰囲気においても１０８０℃程度でアニール処理を行うことは，当業者が容易に思いつくことである。してみると，相違点に係る構成は当業者が容易に導出できることである。 （５）本願補正発明の効果について 本願補正発明の効果は，引用文献１における開示（前記（２）ア（ウ））を参照すれば，引用発明の構成から当業者が予測できる程度のもので，格別なものではない。 （６）まとめ 本願補正発明は，引用文献１に記載された発明に基づいて，当業者が容易に発明をすることができたものであるから，特許法第２９条第２項の規定により，特許出願の際独立して特許を受けることができないものである。 ３　むすび したがって，本件補正は，特許法第１７条の２第６項において準用する同法第１２６条第７項の規定に違反するので，同法第１５９条第１項の規定において読み替えて準用する同法第５３条第１項の規定により却下すべきものである。 第３　本願発明の特許性の有無について １　本願発明について 本願の請求項１に係る発明（以下，「本願発明」という。）は，平成２８年１月１８日にされた手続補正により補正された特許請求の範囲の請求項１に記載された，次のとおりのものと認める。 「炭化ケイ素半導体の（０００－１）面，あるいは（１１－２０）面上に，少なくとも酸素と水分を含むガス中での熱酸化が含まれる工程で前記炭化ケイ素半導体の（０００－１）面あるいは（１１－２０）面に接するようにゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と， 前記ゲート絶縁膜を形成した後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第１の熱処理工程と， 前記第１の熱処理工程の後に，水素を含んだ雰囲気で熱処理する第２の熱処理工程と， を含み， 前記第１の熱処理工程の熱処理温度が，前記第２の熱処理工程の熱処理温度以上であることを特徴とする炭化ケイ素半導体装置の製造方法。」 ２　引用発明 引用発明は，前記第２の２（２）のとおりである。 ３　判断 本願発明は，本願補正発明から「前記ゲート絶縁膜形成工程において形成した前記ゲート絶縁膜の一部を除去し開口部を形成する開口部形成工程と，前記開口部の少なくとも一部にコンタクトメタルを堆積するコンタクトメタル堆積工程と，前記コンタクトメタル堆積工程において堆積した前記コンタクトメタルと炭化ケイ素の反応層を形成するための，」という発明特定事項を削除したものである。 そうすると，本願発明にさらに前記発明特定事項を付加したものに相当する本願補正発明が，前記第２の２のとおり，引用文献１に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものであるから，本願発明も同様に，引用文献１に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものである。 ４　まとめ 以上のとおり，本願発明は，引用文献１に記載された発明に基づいて当業者が容易に発明することができたものであるから，特許法第２９条第２項の規定により，特許を受けることができない。 第４　結言 したがって，本願の請求項１に係る発明は，特許法第２９条第２項の規定により，特許を受けることができないから，その余の請求項について検討するまでもなく，本願は拒絶されるべきものである。 よって，結論のとおり審決する。