JP2008108869A

JP2008108869A - 半導体装置の製造方法

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Publication number: JP2008108869A
Application number: JP2006289618A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Watanabe; 寛渡邊; Hiroaki Sumiya; 博昭炭谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08
Anticipated expiration: 2026-10-25
Also published as: JP5014734B2

Abstract

【課題】この発明は、チャネルの自己整合形成工程を簡略化でき、低コスト化が可能なパワーデバイスの製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】本発明に係るＳｉＣを用いた半導体装置の製造方法は、ＳｉＣ下地であるｎ⁺型ＳｉＣ基板１およびｎ^-型ＳｉＣエピ膜２の表面上にフォトレジストよりなる第１のイオン注入マスク４を形成する工程と、第１のイオン注入マスク４を介してＳｉＣ下地の表層部にイオン注入を行い、ｐ型ベース領域５を形成する工程と、ＳｉＣ下地および第１のイオン注入マスク４の表面上にフォトレジスト膜６を形成し加熱する工程と、フォトレジスト膜６を現像して架橋層からなる第２のイオン注入マスク７を第１のイオン注入マスク４の側壁に残す工程と、第１のイオン注入マスク４および第２のイオン注入マスク７を介してｐ型ベース領域５の表層部にイオン注入を行い、ｎ⁺型ソース領域８を形成する工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は炭化珪素を用いた半導体装置の製造方法に関するものである。

炭化珪素（以下「ＳｉＣ」と略記する）は珪素（以下「Ｓｉ」と略記する）に比べて絶縁破壊電界強度が約１桁高いため、逆方向耐圧を維持したまま大幅に電力損失を低減できる材料として期待されている。そのため、ＳｉＣを用いたパワーデバイスは低電力損失と高耐圧を実現する次世代パワーデバイスとして切望されている。また、ＯＮ抵抗率がＳｉと同程度であればチップサイズを縮小することが出来る。

しかし、炭化珪素を用いたＭＯＳＦＥＴの製造方法では、炭化珪素中のドーパントの拡散係数が小さいために、チャネルを形成するための自己整合技術の一つである二重拡散技術が使えないという問題がある。そこで、この問題を解決する方法が例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１記載のＳｉＣを用いたプレーナ型パワーＭＯＳＦＥＴの製造方法では、ｎ⁺型ＳｉＣ基板の上にｎ^-型エピタキシャル成長層（以下「エピ膜」と記載する）をホモエピタキシャル成長させる。そしてエピ膜の表面に熱酸化膜を成長させ、この上にイオン注入マスク材として多結晶Ｓｉ膜を減圧化学的気相成長法（ＬＰＣＶＤ）を用いて成膜する。

次に、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などの異方性エッチングの手段を用いて多結晶Ｓｉ膜を垂直に除去することによって、第１のイオン注入マスクとして第１の無機材マスクを形成する。第１のイオン注入マスクを介してｐ型不純物のイオン注入を行い、ｎ^-型エピ膜にｐ型ベース領域を形成する。

ｎ^-型エピ膜の表面に形成する熱酸化膜は省略することもできるが、熱酸化膜を形成することで、多結晶Ｓｉ膜エッチングに対して、選択比の高いエッチングと終点検出が可能となり、保護膜としてｎ^-型エピ膜表面へのプラズマダメージを回避できる。

次に、ｐ型ベース領域上部にある熱酸化膜を緩衝フッ酸（ＢＨＦ）溶液で除去し、基板を洗浄し乾燥させた後、ＬＰＣＶＤなどで基板の表面に第２のイオン注入マスク材を等角写像的形状で堆積させる。この第２のイオン注入マスク材としては、例えばＳｉＯ₂膜と多結晶Ｓｉ膜からなる積層膜を用いる。この積層膜の厚みは、ＭＯＳＦＥＴセルのチャネル長に等しくなるように設定される。ここで用いたＳｉＯ₂は省略することもできるが、第１のイオン注入マスクの下に形成された熱酸化膜と同じ役割を果たすので、形成することが望ましい。

次に、ＲＩＥなどの異方性エッチング手段で第２のイオン注入マスク材の全面エッチバックを行うと、第１のイオン注入マスクの側壁に第２のイオン注入マスクである第２の無機材マスクが第１の無機材マスクに密接した複合マスクが形成される。

エッチバックが終了後に、第１のイオン注入マスクと第２のイオン注入マスクをマスクとしてｎ型不純物のイオン注入を行うことにより、外縁境界が定義されたｎ⁺型ソース領域中間体が形成される。このｎ⁺型ソース領域中間体の外縁境界とｐ型ベース領域の外縁境界との距離、すなわちチャネル長は第１イオン注入マスクの左チャネルと右チャネルで同じであり、その寸法は第２のイオン注入マスクの厚みに等しい。これにより、ｎ⁺型ソース領域中間体の外縁境界はｐ型ベース領域の外縁境界に対して、第２のイオン注入マスクの厚みに等しくなるように自己整合的に形成される。

特開２００６−１２８１９１号公報

しかしながら、特許文献１の自己整合型不純物領域の形成方法には、以下のような問題がある。

第１の問題点は、第１のイオン注入マスクを形成するために、多結晶Ｓｉ膜の成膜工程、フォトリソグラフィ工程、ドライエッチング工程の３つの工程が必要となり、工程数を削減することが困難である。さらに、ドライエッチング時にチャネル領域のプラズマダメージを回避するためと、エッチングの終点検出用に熱酸化膜を形成することが望ましく、熱酸化膜形成工程の追加が必要である。そのため、さらに工程数が増大し、製造コスト低減の妨げになる。

第２の問題点は、第２のイオン注入マスクとして無機材マスクを用いているため、工程数の削減が困難なことである。つまり、第２のイオン注入マスクを形成するために、ＳｉＯ₂もしくは多結晶Ｓｉ膜の単層もしくは積層膜をｐ型ベース領域および第１のイオン注入マスクの上に成膜する工程、異方性エッチングによるこれらの膜の全面エッチバックする工程を必要とする。さらに、全面エッチバック時のプラズマダメージを回避するためとエッチングの終点検出用にＳｉＯ₂と多結晶Ｓｉ膜の積層膜を形成することが望ましく、さらに工程数が増加し、製造コスト低減の妨げになる。

第３の問題点は、第２のイオン注入マスク形状が等角写像的形状から劣化することである。第２のイオン注入マスク材を全面エッチバックする結果、第１のイオン注入マスクの表面に対して等角写像的形状で堆積させた第２のイオン注入マスク材のコーナー部もエッチングされ、第２のイオン注入マスク形状が等角写像的形状から劣化する。そのため、第１のイオン注入マスクの側壁に接している第２のイオン注入マスク材の厚さが変動することになり、チャネル長の制御性が低下することになる。この問題はチャネル長の微細化が進むとより顕著になる。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、チャネルの自己整合形成工程を簡略化でき、低コスト化が可能なパワーデバイスの製造方法を提供することを目的としている。これにより、セルサイズの縮小化、チップサイズの小型化と高性能化を達成することを目的としている。

この発明による半導体装置の製造方法は、（ａ）ＳｉＣ下地の表面上にフォトレジストよりなる第１のイオン注入マスクを形成する工程と、（ｂ）前記第１のイオン注入マスクを介して前記ＳｉＣ下地の表層部に第１の電導型不純物のイオン注入を行い、第１の不純物領域を形成する工程と、（ｃ）前記ＳｉＣ下地および前記第１のイオン注入マスクの表面上にフォトレジスト膜を形成し加熱する工程と、（ｄ）前記フォトレジスト膜を現像して架橋層からなる第２のイオン注入マスクを前記第１のイオン注入マスクの側壁に残す工程と、（ｅ）前記第１，第２のイオン注入マスクを介して前記第１の不純物領域の表層部に第２の電導型不純物のイオン注入を行い、第２の不純物領域を形成する工程とを備える。

本発明によれば、イオン注入マスクにレジストマスクを用いることにより、第１のイオン注入マスクと第２のイオン注入マスクの形成に反応性イオンエッチングを行わないため、エッチングによるプラズマによってエピ膜表面にダメージを与えず、かつ、第２のイオン注入マスクのコーナー部に形状劣化が生じない。

また、フォトレジストが架橋した架橋層が第２のイオン注入マスクになるため、第２のイオン注入マスクの形状を制御することが出来る。

また、イオン注入マスクを形成する際にフォトレジストをマスクとして用いることにより、フォトレジスト以外をマスクとして用いる際に行う成膜工程とエッチング工程を行わないため、製造工程を簡略化し低コスト化を可能とすることが出来る。

［実施の形態１］
図１乃至図５は本発明の実施の形態１に係るＳｉＣを用いたパワーＭＯＳＦＥＴの製造方法を工程順に示す断面図であり、以下に製造方法を説明する。

図１を参照して、まず、ｎ⁺型ＳｉＣ基板１の表面上にｎ^-型ＳｉＣエピ膜２をホモエピタキシャル成長させ、ＳｉＣ下地とする。次にＳｉＣ下地の表面上にポジ型レジストを塗布した後に加熱することで、フォトレジスト膜３を形成する。このとき使用するポジ型レジストは感光材とベース樹脂と有機溶媒を主成分としており、例えば膜厚２．５μｍのフォトレジスト膜３を形成する。

図２を参照して、形成したフォトレジスト膜３にフォトリソグラフィを用いてパターン転写と、アルカリ現像液で現像を行うことによって、ＳｉＣ下地の表面上にフォトレジストよりなる第１のイオン注入マスク４を形成する。この第１のイオン注入マスク４の形成工程では、反応性イオンエッチングを用いないため、ＳｉＣ下地表面へのプラズマダメージは存在しない。

次に第１のイオン注入マスク４を介してＳｉＣ下地の表層部に第１の電導型不純物としてｐ型のイオン注入を行い、ｎ^-型ＳｉＣエピ膜２中に第１の不純物領域としてｐ型ベース領域５を形成する。このとき、ｐ型ベース領域５は第１のイオン注入マスク４により外縁境界が定義されている。イオン注入条件の一例を挙げると、イオン注入する不純物はアルミニウム（Ａｌ）元素を用い、注入時の基板温度は２５℃であり、基板表面から深さ０．８μｍまでＡｌ元素の濃度が２×１０¹⁸個／ｃｍ³のボックスプロファイルである。

第１のイオン注入によって、フォトレジストよりなる第１のイオン注入マスク４では感光材やベース樹脂の分解反応とベース樹脂間の架橋反応が同時におこる。すなわち、フォトレジストが分解すると、有機酸や水素イオンなどの酸性物質が反応生成物として生じるとともに、フォトレジストの炭化が進行する。また、ベース樹脂間の架橋反応が生じる結果、特に第１のイオン注入マスク４の表面近傍が硬化する。

図３を参照して、次に、ＳｉＣ下地および第１のイオン注入マスク４の表面上に化学増幅ネガ型レジストを塗布した後に加熱を行い、例えば膜厚１．７μｍのフォトレジスト膜６を形成する。化学増幅ネガ型レジストは酸発生材、ベース樹脂、架橋材と有機樹脂を主成分としている。

フォトレジストよりなる第１のイオン注入マスク４にイオン注入していない場合には、第１のイオン注入マスク４の上に重ねてフォトレジストを塗布すると、フォトレジストに含まれる有機溶媒によって第１のイオン注入マスク４の一部が溶解して第１のイオン注入マスク４形状が崩れるミキシングという問題が生じる。

しかしながら本実施の形態では、フォトレジストよりなる第１のイオン注入マスク４にイオン注入した結果、第１のイオン注入マスク４の表面ではベース樹脂間の架橋密度の上昇や炭化が進行するため、フォトレジスト膜６に含まれる有機溶媒に対する溶解性が抑制される。その結果、第１のイオン注入マスク４と、フォトレジスト膜６のミキシングが防止され、第１のイオン注入マスク４上にフォトレジスト膜６を成膜しても第１のイオン注入マスク４の形状が劣化しない。

図４を参照して、次に、フォトレジスト膜６を形成したＳｉＣ基板をフォトレジスト膜６を形成した加熱温度と同じか、さらに高い温度で加熱する。この加熱工程をリベーク工程と呼ぶ。その後、アルカリ現像液で現像することによって、フォトレジスト膜６がアルカリ溶液によって溶けるため架橋していない不要部分を除去して、化学増幅ネガ型レジストが架橋した架橋層からなる第２のイオン注入マスク７を第１のイオン注入マスク４の側壁および上壁などの表面上に残す。

化学増幅ネガ型レジストのパターン形成メカニズムについて以下説明する。通常、化学増幅ネガ型レジストに紫外線照射（露光）すると、酸発生材から酸が生じ、その後基板加熱すると、熱拡散した酸が架橋材と反応して架橋材に反応点を生成すると同時に新たな酸を発生させる。新たに生じた酸は再び熱拡散して架橋材との反応を繰り返す。架橋材の反応点を介してベース樹脂同士が架橋することによって、化学増幅ネガ型レジストの露光部は現像液に対して不溶となる。

本実施の形態では、フォトレジスト膜６の化学増幅ネガ型レジストに対して紫外線照射（露光）を行う代わりに、ＳｉＣ基板を加熱処理することにより、第１のイオン注入マスク４から熱拡散した酸によってフォトレジスト膜６内に第２のイオン注入マスク７となる架橋層を形成することが特徴である。フォトレジスト膜６内を熱拡散する酸は、第１のイオン注入マスク４の表面から等方的に拡散するため、第１のイオン注入マスク４の側壁に密接して形成される第２のイオン注入マスク７となる架橋層の厚さを均一に形成することができる。

また、フォトレジスト膜６に紫外線照射などで露光しなくても、形成された架橋層は現像液に対して不溶となり、フォトレジスト膜６にネガ型レジストを用いるため架橋層以外の部は現像する工程により削除される。よって露光する工程を削除することができる。

また、本実施の形態では、第２のイオン注入マスクを形成するために、反応性イオンエッチングを用いないために、ＳｉＣ基板表面へのプラズマダメージが存在しないという効果が得られる。また、第２のイオン注入マスクのコーナー部がプラズマによってエッチングされないため、形状劣化が生じないという効果がある。

次に、第１のイオン注入マスク４と第２のイオン注入マスク７をマスクとして第１の不純物領域であるｐ型ベース領域５の表層部に第２の電導型不純物としてｎ型不純物のイオン注入を行い、第２の不純物領域としてｎ⁺型ソース領域８を形成する。イオン注入条件の一例を挙げると、イオン注入する不純物は窒素（Ｎ）元素を用い、注入時の基板温度は２５℃であり、基板表面から深さ０．３μｍまでのＮ元素の濃度が３×１０¹⁹個／ｃｍ³のボックスプロファイルである。

第１の不純物領域であるｐ型ベース領域５の外縁境界は第１のイオン注入マスク４によって定義され、第２の不純物領域であるｎ⁺型ソース領域８の外縁境界は第２のイオン注入マスク７によって定義される。第２のイオン注入マスク７は第１のイオン注入マスク４の表面から等方的に形成されることから、ｐ型ベース領域５の外縁境界からｎ⁺型ソース領域８の外縁境界までの距離は第１イオン注入マスクの左右で等しくなる。また、チャネル長はｐ型ベース領域５の外縁境界からｎ⁺型ソース領域８の外縁境界までの距離であるため、第１イオン注入マスク４の右側に接した右チャネル長と、左側に接した左チャネル長との長さは同じになり、おのおののチャネル長の寸法は第１のイオン注入マスク４の側壁に形成される第２のイオン注入マスク７の厚みに等しい。

したがって、左右のチャネル長はｐ型ベース領域５の外縁境界に接して第２のイオン注入マスク７の厚みに等しくなるように自己整合的に形成される。

図５を参照して、第１のイオン注入マスク４と第２のイオン注入マスク７を除去したあと、熱酸化して基板表面に所望の厚みのゲート絶縁膜９を成長させる。次に、ゲート絶縁膜９上に減圧ＣＶＤ法などで多結晶Ｓｉ膜を成膜しドーピングを行い導電性を付与し、パターニングしてゲート電極１０を形成する。その後、図示していないがソース電極とドレイン電極および内部配線を形成してプレーナ型パワーＭＯＳＦＥＴセルが完成する。

本実施の形態では、フォトレジスト膜３にポジ型レジストを用いたが、ネガ型レジストを用いても良い。また、フォトレジスト膜６はかならずしも感光させる必要がないため、酸発生材を含まなくてもよく、ベース樹脂、架橋材、有機溶媒を主成分としても良い。この場合、酸発生材の代わりに架橋材を増加させることが可能となるため、架橋層の厚さをさらに厚くすることができるという効果がある。

また、レジスト間のミキシングを防止するために、フォトレジスト膜３の有機溶媒はフォトレジスト膜６のベース樹脂に対して貧溶媒となり、フォトレジスト膜６の有機溶媒はフォトレジスト膜３のベース樹脂に対して貧溶媒となることが望ましい。つまり、フォトレジスト膜３とフォトレジスト膜６の有機溶媒は互いのフォトレジストのベース樹脂に対して貧溶媒となることが望ましい。

また、フォトレジスト膜６が水溶性ベース樹脂、架橋材、溶媒として水を主成分とする場合には、レジスト間のミキシングが発生しないため、レジストパターンの微細性やレジストパターン寸法制御性に優れたフォトレジストをフォトレジスト膜３のレジスト材として選択することができるという効果が生じる。

また、フォトレジスト膜６を現像する前に紫外線照射（露光）を追加すると、フォトレジスト膜６の溶解性が変化するため、第２のイオン注入マスク７の形状を制御することができるという効果が生じる。

また、本実施の形態ではフォトレジスト膜３とフォトレジスト膜６をアルカリ現像液で現像しているが、有機溶媒を用いてフォトレジスト膜６を除去しても良い。

［実施の形態２］
実施の形態１ではチャネル長の長さと等しい架橋層の厚さを厚くする場合には、フォトレジスト膜６を形成した後に実施するリベーク工程の加熱時間を長くしたり、加熱温度を高くしたりする必要があった。しかし、酸性物質の拡散距離は加熱時間の平方根に比例するため、チャネル長を長くするには、長時間の加熱時間が必要となり、半導体製造工程のスループットが低下するという課題が生じた。また、加熱温度が高くなるとフォトレジスト膜６が現像液に対して溶解しにくくなり、第２のイオン注入マスク７の膜厚均一性が劣化するという現象が生じた。

本実施の形態ではこの課題を解決して、第２のイオン注入マスク７の膜厚をさらに厚く形成することにより、チャネル長をさらに長くする方法について説明する。

まず、実施の形態1と同様にｎ^-型ＳｉＣエピ膜２付きのｎ⁺型ＳｉＣ基板１の上に化学増幅ポジ型レジストを塗布した後に加熱して、例えば膜厚２．５μｍのフォトレジスト膜３を形成する（図１）。このとき、フォトレジスト膜３を形成するレジストとして化学増幅レジストを用いることが本実施の形態の特徴である。化学増幅ポジ型レジストは溶解抑制材、酸発生材、ベース樹脂と有機溶媒を主成分としている。

その他の工程は実施の形態1と同様のため、説明を省略する。

実施の形態１との違いは、第１のイオン注入（図２）によって第１のイオン注入マスク４であるフォトレジストが分解して、有機酸や水素イオンなどの酸が生じるときに酸発生材から発生した酸がさらに加わるため、実施の形態１の場合よりも第１のイオン注入マスク４中の酸発生物質の酸濃度が増加することである。

また、フォトレジスト膜６を形成後リベーク工程（図３）を行うことにより、第１のイオン注入によって第１のイオン注入マスク４中の酸発生材から生じた酸がフォトレジスト膜６へ拡散するため、フォトレジスト膜６へ拡散する酸性物質の量が増加し、架橋層の厚さを実施の形態１よりも厚くすることができ、チャネル長を長くすることができる。

さらに、第１のイオン注入マスク４内の酸性物質の量を増加させるために、第１のイオン注入マスク４を形成してからリベーク工程までの間に、第１のイオン注入マスク４に紫外線照射（露光）を行っても良い。紫外線照射（露光）によって第１のイオン注入マスク４内の未反応な酸発生材から酸が発生するので、架橋層の厚さをさらに厚くできると同時に、架橋層の厚さを紫外線照射量によって制御することができる。

また、フォトレジスト膜３に酸性物質を添加しても、第１のイオン注入マスク４中の酸発生材から生じた酸がフォトレジスト膜６へ拡散するため、フォトレジスト膜６へ拡散する酸性物質の量が増加し、架橋層の厚さが増加するという同様な効果が得られる。酸性物質の添加方法として、例えばカルボン酸、スルフォン酸、フェノール、酒石酸などの有機酸や塩酸、シュウ酸などの無機酸をフォトレジスト膜３に添加しても良いし、第１のイオン注入マスク４を形成したＳｉＣ基板をこれらの酸溶液に含浸させて第１のイオン注入マスク４に酸性物質を浸透させても良い。

本実施の形態では第１のイオン注入マスク４として化学増幅ポジ型レジストを用いたが化学増幅ネガ型レジストを用いても良い。化学増幅ネガ型レジストは酸発生材、架橋材、ベース樹脂と有機溶媒を主成分としている。すなわち、化学増幅ネガ型レジストは架橋材を含んでいるため、フォトレジスト膜６と架橋しやすいという特徴があり、フォトレジスト膜６の架橋層と第１のイオン注入マスク４との密着性が増加するという効果がある。

また、本実施の形態でもフォトレジスト膜６のレジスト材として実施の形態1と同様に酸発生材を含まなくても良く、ベース樹脂、架橋材、有機溶媒を主成分としてレジスト材を組み合わせて適用することができる。この場合、酸発生材の代わりに架橋材を増加させることが可能となるため、架橋層の厚さをさらに厚くすることができるという効果がある。

［実施の形態３］
本実施の形態では、フォトレジスト膜６の架橋層の厚さを厚くするもう一つの方法について説明する。

本実施の形態では、実施の形態１におけるフォトレジスト膜３が２層または３層以上の有機材の積層膜からなることが特徴である。

図６を参照して、まず、ｎ^-型ＳｉＣエピ膜２付きのｎ⁺型ＳｉＣ基板１の上に第１のレジストを塗布して加熱することによって溶媒を蒸発させて、例えば膜厚１．８μｍのフォトレジスト膜１１を形成する。次に、フォトレジスト膜１１の上に第１のレジストと溶媒の異なる第２のレジストを塗布した後、加熱することによって例えば膜厚１．０μｍのフォトレジスト膜１２を形成する。このようにして、フォトレジスト膜１１とフォトレジスト膜１２からなるレジストの積層膜をＳｉＣ基板上に形成する。

次に、フォトリソグラフィを用いてパターン転写と、アルカリ現像液で現像を行うことによって、第１のレジストマスク１３と第２のレジストマスク１４の積層膜からなる第１のイオン注入マスク４を形成する。

ここで、第１のイオン注入マスク４は複数層のフォトレジストの積層体から形成されており、下層側である第１のレジストマスク１３のレジストパターン寸法が上層側である第２のレジストマスク１４のレジストパターンよりも幅が小さいことが本実施の形態の特徴であり、以下に形成方法を説明する。

第１のレジストと第２のレジストがポジ型レジストの場合は、第１のレジストのレジスト感度が第２のレジストのレジスト感度と等しいか、もしくはさらに感度の高いレジストを選択することによって、フォトリソグラフィ後の第１のレジストのレジストパターン寸法を第２のレジストパターン寸法以下にできる。一方、第１のレジストと第２のレジストがネガ型レジストの場合には、第１のレジストのレジスト感度を第２のレジストのレジスト感度と等しいか、もしくはさらに感度の低いレジストを選択すればよい。

実施の形態1との違いは、第１のイオン注入を行うとき、第２のレジストマスク１４の下に第１のレジストマスク１３がない場所のｎ^-型ＳｉＣエピ膜２表面では、ｐ型のイオン注入量が低下する。

また、第１のイオン注入によってフォトレジストが分解するとき、第２のレジストマスク１４が第１のレジストマスク１３に対するマスクとなるため、第１のレジストマスク１３へのイオン注入量が第２のレジストマスク１４へのイオン注入量よりも減少する。すなわち、第１のイオン注入によって生じる第１のレジストマスク１３の架橋や炭化が抑制できるという効果が生じる。

以上から第１のレジストマスク１３の側面に形成される架橋層や炭化層の厚さが減少するため、第１のレジストマスク１３の酸性物質は熱拡散しやすくなるという効果が生じる。よって、フォトレジスト膜６を形成し、加熱工程および現像すると第１のレジストマスク１３の側面に形成される架橋層の厚さは、第２のレジストマスク１４の側面に形成される架橋層の厚さよりも厚くなる。

また、イオン注入によって形成されるチャネル長の寸法は、第１のレジストマスク１３の側壁に形成される第２のイオン注入マスク７の厚みから、第２のレジストマスク１４のレジストパターン寸法と第１のレジストマスク１３のレジストパターン寸法との差の半分を差し引いた値に等しい。よって、第１のレジストマスク１３の側面に形成される架橋層が厚くなれば、チャネル長も長くなる。

また、第２のイオン注入マスク７は第１のイオン注入マスク４である第１のレジストマスク１３および第２のレジストマスク１４の表面から等方的に熱拡散して形成されることから、ｐ型ベース領域５の外縁境界からｎ⁺型ソース領域８の外縁境界までの距離は左右等しくなり、左右のチャネル長は第１のイオン注入マスク４に対して自己整合的に形成することが出来る。

本実施の形態では、第１のイオン注入マスク４が第１のレジストマスク１３と第２のレジストマスク１４で構成されているが、第１のレジストマスク１３と第２のレジストマスク１４との間に第３のレジストマスクを挿入しても良い。第３のレジストマスクを挿入することで、第１のレジストマスク１３と第２のレジストマスク１４のミキシングを防止することができる。したがって、本実施の形態では２層または３層以上からなるレジストの積層膜を第１のイオン注入マスク４として用いることが含まれる。

本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る半導体製造装置の製造方法を工程順に示す断面図である。

符号の説明

１ｎ⁺型ＳｉＣ基板、２ｎ^-型ＳｉＣエピ膜、３，６，１１，１２フォトレジスト膜、４第１のイオン注入マスク、５ｐ型ベース領域、７第２のイオン注入マスク、８ｎ⁺型ソース領域、９ゲート絶縁膜、１０ゲート電極、１３第１のレジストマスク、１４第２のレジストマスク。

Claims

（ａ）ＳｉＣ下地の表面上にフォトレジストよりなる第１のイオン注入マスクを形成する工程と、
（ｂ）前記第１のイオン注入マスクを介して前記ＳｉＣ下地の表層部に第１の電導型不純物のイオン注入を行い、第１の不純物領域を形成する工程と、
（ｃ）前記ＳｉＣ下地および前記第１のイオン注入マスクの表面上にフォトレジスト膜を形成し加熱する工程と、
（ｄ）前記フォトレジスト膜を現像して架橋層からなる第２のイオン注入マスクを前記第１のイオン注入マスクの側壁に残す工程と、
（ｅ）前記第１，第２のイオン注入マスクを介して前記第１の不純物領域の表層部に第２の電導型不純物のイオン注入を行い、第２の不純物領域を形成する工程と、を備える半導体装置の製造方法。
前記工程（ｃ）は、
前記フォトレジスト膜を成膜する工程と、
前記成膜時の加熱温度と同じかそれよりも高い温度で加熱処理をする工程と、を備える請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記工程（ｃ）において、
前記フォトレジスト膜にネガ型レジストを用いることを特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
前記工程（ａ）において、
前記フォトレジストに化学増幅型レジストを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
前記工程（ａ）は、
前記第１のイオン注入マスクとして、下層側が上層側よりも幅の小さい複数層のフォトレジストの積層体を形成する工程を備える請求項１記載の半導体装置の製造方法。