JP2011181553A

JP2011181553A - 半導体ウエハの処理方法と処理済の半導体ウエハ

Info

Publication number: JP2011181553A
Application number: JP2010041648A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Ishikawa; 剛石川; Yukihiko Watanabe; 行彦渡辺; Takashi Katsuno; 高志勝野; Takeo Yamamoto; 武雄山本; Takeshi Endo; 剛遠藤; Hirokazu Fujiwara; 広和藤原; Masaki Konishi; 正樹小西
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15
Anticipated expiration: 2030-02-26
Also published as: JP5502528B2

Abstract

【課題】不均質性が存在する半導体ウエハを処理して不均質性の影響を効率的に軽減できる処理技術を提供する。
【解決手段】半導体ウエハの表面を複数区域に分割し、分割された区域ごとに、特性低下要因の平均存在密度を特定する（Ｓ１２）。分割された区域ごとに、その区域内の平均存在密度に基づいて、予め用意されている複数種類のマスクパターンのなかから１種類のマスクパターンを選択する(Ｓ１５)。複数種類のマスクパターンは、複数の開口部を備えており、開口部が均一に分布しているとともに、種類によって開口比率が相違するという制約に従っており、平均存在密度が高いほど開口比率が高い種類のマスクパターンを選択する。分割された区域ごとに選択したマスクパターンの開口部から、異種物質を注入する（Ｓ２１）。
【選択図】図４

Description

本発明は、半導体ウエハの処理方法と、処理済の半導体ウエハに関する。

半導体ウエハには、結晶欠陥や表面の凹凸といった不均質性が存在する。不均質性が存在する半導体ウエハから複数個の半導体装置を量産すると、半導体装置ごとに特性がばらついてしまう。そこで、結晶欠陥が存在する半導体ウエハを処理し、結晶欠陥の影響を除去する技術が開発されている。特許文献１の技術では、半導体ウエハを観察して結晶欠陥が存在する位置を特定し、特定された位置に半導体ウエハと反対導電型のイオンを注入する。この結果、結晶欠陥に沿って電流が流れることが禁止され、結晶欠陥の影響が除去される。

特開２００９‐４４０８３号公報

しかしながら、結晶欠陥の存在位置を特定し、特定した位置にイオンを注入する処理は量産になじまない。例えば、イオン注入領域を制限するマスクパターンを予め用意しておくといったことができない。
本明細書で開示される技術は、こうした実情に鑑みて開発されたものであり、その目的は、不均質性が存在する半導体ウエハを処理して不均質性の影響を効率的に軽減することができる処理技術を提供することである。

本明細書で開示される技術は、半導体ウエハを処理して均質化する方法に関する。この処理方法では、半導体ウエハの表面を複数区域に分割し、分割された区域ごとに特性低下要因の平均存在密度を特定する。また、分割された区域ごとに、その区域内の平均存在密度に基づいて、予め用意されている複数種類のマスクパターンのなかから１種類のマスクパターンを選択する。さらに、分割された区域ごとに、選択したマスクパターンの開口から、異種物質を注入する。複数種類のマスクパターンは、複数の開口を備えており、開口が均一に分布しているとともに、種類によって開口比率が相違するという制約に従って予め用意されている。また、平均存在密度が高いほど開口比率が高い種類のマスクパターンを選択する。
分割された区域ごとに異種物質を注入する工程は、全部の区域に同時に異種物質を注入してもよいし、順々に注入してもよい。重要なことは、区域ごとに利用するマスクパターンを選択することである。

上記構成によれば、半導体ウエハの区域ごとに、予め用意されている複数種類のマスクパターンのなかから１種類のマスクパターンを選択して処理する。結晶欠陥の存在位置を特定し、特定された位置を処理する方法よりも効率的に、半導体ウエハを均質な状態に変化させることができる。
特性の不均質な半導体ウエハは、区域ごとに、結晶欠陥や表面の凹凸等の平均存在密度が相違する。半導体ウエハに存在する結晶欠陥や表面の凹凸等は、その半導体ウエハから半導体装置を製造した場合に、その半導体装置の特性を低下させる要因となる。特性の不均質な半導体ウエハは、区域ごとに、特性低下要因の平均存在密度が相違している。
半導体ウエハに、半導体ウエハとは異なる物質を注入すると、特性低下要因の影響が軽減される。例えば、半導体ウエハと反対導電型のイオンまたは絶縁物質を注入すれば、半導体装置に流れるリーク電流を低下させられる。
本処理方法では、特性低下要因が多く存在する区域ほど、その特性低下要因の影響を除去するための物質が多く注入される。これによって、区域同士を比較したときに、特性低下要因による影響の差が少ない状態に調整することができる。不均質な半導体ウエハを均質なウエハに変化させることができる。しかも、前記したように、マスクパターンを選択して処理すればよく、量産化に適している。

本明細書で開示される技術は、均質に処理された半導体ウエハを提供する。この半導体ウエハは、半導体ウエハの表面が複数区域に分割されており、分割された区域ごとに均一な分布パターンで異種物質注入領域が形成されている。この半導体ウエハでは、区域内に存在する特性低下要因の平均存在密度が高いほど異種物質注入領域の存在比率が高い関係にあるという特徴を備えている。
この半導体ウエハは、区域同士を比較したときに、特性低下要因による影響の差が少ない状態に調整されている。この半導体ウエハから複数個の半導体装置を量産すると、特性の揃った複数個の半導体装置を量産することができる。

実施例１の処理済みの半導体ウエハを示す平面図。図１のII−II線における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハを用いて製造されるＪＢＳダイオードの断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理手順を示すフローチャート。実施例１の半導体ウエハの処理装置を示す模式図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ１４）における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ１６）における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ１６）における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ１９）における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ２１）における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ２２）における断面構造を示す端面図。実施例１の半導体ウエハの処理工程（ステップ２３）における断面構造を示す端面図。実施例２の処理済みの半導体ウエハを示す平面図。実施例３の処理済みの半導体ウエハを示す平面図。実施例４の処理済みの半導体ウエハを示す平面図。

以下に本発明の実施例の特徴を説明する。
（特徴１）半導体ウエハを用いて量産される半導体装置は、ＪＢＳ（ジャンクション・バリア・ショットキー）ダイオードである。
（特徴２）１個のＪＢＳとなる区域に分割して、本処理を実施する。
（特徴３）基板上にドリフト層が形成されている半導体ウエハを処理する。処理済の半導体ウエハを観察すると、ドリフト層に複数個の反対導電型のコラムが形成されている。各反対導電型のコラムの大きさは同じであり、その分布パターンが半導体ウエハ内の区域によって異なっている。隣り合うコラムの間隔は、区域内の特性低下要因の平均存在密度が高いほど、狭い。

（実施例１）
本明細書で開示される発明を具体化した実施例１の半導体ウエハ及びその処理方法を、図１〜図１２を参照して説明する。
図１は、本明細書に開示される技術によって処理された半導体ウエハ１０を示す平面図である。図１に示すように、半導体ウエハ１０は、同じ大きさの複数の区域（図１では１６個の区域）に分割されている。図１では、半導体ウエハ１０の複数の区域のうち、紙面上側に位置する３つの領域を、第１区域Ｒ１、第２区域Ｒ２、及び第３区域Ｒ３としている。なお、以下の説明及び図面においては、この３つの区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の説明及び図示を行い、他の区域の説明及び図示は省略する。第４〜第１６領域にも同じ説明が適用される。

図２は、図１のII−II線における断面構造を示している。図２に示すように、半導体ウエハ１０は、ｎ^＋型の基板１１の表面に、ｎ⁻型のドリフト層１２がエピタキシャル成長することによって形成されている。なお図２では、ドリフト層１２のハッチングを省略している。ドリフト層１２には、その表面側から下方に伸びるｐ型のコラム１５（異種物質注入領域）が形成されている。基板１１とドリフト層１２とコラム１５とは、いずれも炭化珪素からなる。図１及び図２に示すように、各コラム１５は、いずれも同じ大きさの略直方体形状であり、表面が細長い略矩形状である。また、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、コラム１５の存在比率が異なっている。なお、コラム１５の存在比率の設定については、後に詳細に説明する。

この半導体ウエハ１０を用いて、図３に示すＪＢＳダイオード２０が製造される。図３に示すように、ＪＢＳダイオード２０では、半導体ウエハ１０のドリフト層１２の表面の各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の端部に、層間絶縁膜３７が形成されている。また、ドリフト層１２の表面の各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の中央部にはショットキー電極３８が接続されている。ショットキー電極３８は、端部が屈曲しており、層間絶縁膜３７の上にまで伸びている。ショットキー電極３８は、チタン、モリブデン、ニッケル、およびこれらの合金などから形成されている。また、ショットキー電極３８の上に、アルミニウムなどの表面電極３９が形成されている。図３に示すように、1枚の半導体ウエハ１０に複数個(この場合１６個)のＪＢＳダイオード２０を提供する構造が製造される。その後に、区域の境界である切断線２１に沿って切断することによって、１６個のＪＢＳダイオード２０が量産される。図１の個々の領域は、個々のＪＢＳダイオード２０に対応する。各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の特性が予め均質化されていれば、それらの区域から製造される複数個のJＢＳダイオード２０の特性が均質なものとなる。

次に、半導体ウエハ１０のドリフト層１２に形成されるコラム１５と、半導体ウエハ１０に存在している特性低下要因との関係について説明する。図２に示すように、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内には、結晶欠陥１７や、ドリフト層１２の表面に生じている凹部１８などが存在している。これらの特性低下要因は、基板１１を形成する際、又はドリフト層１２をエピタキシャル成長させる際に生じる。本実施例の基板１１は、炭化珪素からなるため、転位や積層欠陥などの結晶欠陥を含まない高品質の結晶成長を行うことが困難である。ドリフト層１２は、基板１１上にエピタキシャル成長しているため、基板１１にこうした結晶欠陥があると、その欠陥が伝播される。また、ドリフト層１２をエピタキシャル成長させる際に、その表面の一部が平坦化されないで凹凸が生じたり、上記欠陥の近傍に凹凸が生じたりすることもある。半導体ウエハ１０に、結晶欠陥１７や表面凹部１８等が存在していると、この半導体ウエハ１０から図３に示すＪＢＳダイオード２０を形成した場合に、この部位をリーク電流が流れる。結晶欠陥１７や表面凹部１８等はＪＢＳダイオード２０の特性を低下させる要因となる。半導体ウエハ１０の各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、特性低下要因の平均存在密度（単位面積あたりの数）が不均一であると、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に形成されるＪＢＳダイオードの特性にもばらつきが生じる。

そこで、この半導体ウエハ１０では、図２に示すように、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに測定した特性低下要因の平均存在密度が高いほど、コラム１５の存在比率を高くすることによって、区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとの特性を均質にするようにしている。すなわち、図示されているケースでは、図２に示すように、結晶欠陥１７と凹部１８とを加算した値、すなわち特性低下要因の総数が、第１区域Ｒ１、第３区域Ｒ３、第２区域Ｒ２の順に多くなっている。区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内の特性低下要因の平均存在密度が高いほど、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に形成するコラム１５の個数が多くなっている。すなわち、各コラム１５は同じ大きさであるため、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、特性低下要因の平均存在密度が高いほど、コラム１５の存在比率が大きくなっている。半導体ウエハ１０では、特性低下要因が多い区域ほど、コラム１５が多く存在しており、特性低下要因による影響を低減する処理が多く加えられている。したがって、区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を相互を比較したときに、特性低下要因の差が少ない状態に調整することができる。すなわち、半導体ウエハ１０は、区域ごとの特性のばらつきが少ない均質なウエハとなっている。

また、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、特性低下要因の平均存在密度が高いほど、コラム１５の存在比率が高いため、特性低下要因の平均存在密度が高いほど、隣り合う２つのコラム１５の間隔が短くなっているということができる。隣り合う２つのコラム１５の間隔は、詳細には、下記の表１〜３に基づいて設定されている。

表１〜３は、半導体ウエハ１０を用いて形成したＪＢＳダイオード２０において、逆方向に１２００〔Ｖ〕の電圧を印加した場合に、リーク電流を約１×１０^−５〔Ａ／ｃｍ^２〕に抑えるための特性低下要因の平均存在密度〔ｃｍ^−２〕とコラム間隔〔μｍ〕との関係を示している。表１はドリフト層１２の厚みが８〔μｍ〕の場合、表２はドリフト層１２の厚みが１０〔μｍ〕の場合、表３はドリフト層１２の厚みが１３〔μｍ〕の場合の特性低下要因の平均存在密度とコラム間隔との関係を示している。なお、この表では、特性低下要因を、ドリフト層１２の表面に存在している底角が１２０〔°〕で深さが５０〔ｎｍ〕の凹部とし、この凹部の平均存在密度とコラム間隔との関係を示している。また、コラム１５の不純物濃度は、１×１０^１９〔ｃｍ^−３〕、幅は１．０〔μｍ〕、深さ０．７〔μｍ〕としている。

表１は、ドリフト層１２の厚みが８〔μｍ〕であって、ドリフト層１２の不純物濃度が４×１０^１５〔ｃｍ^−３〕、６×１０^１５〔ｃｍ^−３〕、８×１０^１５〔ｃｍ^−３〕のそれぞれの場合での特性低下要因の平均存在密度〔ｃｍ^−２〕と隣り合う２つのコラム１５の間隔〔μｍ〕との関係を示している。ドリフト層１２の厚みが８〔μｍ〕でドリフト層１２の不純物濃度が４×１０^１５〔ｃｍ^−３〕の場合には、特性低下要因の平均存在密度が１８００〔ｃｍ^−２〕未満であれば、隣り合う２つのコラム１５の間隔〔μｍ〕は３．３〔μｍ〕に設定されている。特性低下要因の平均存在密度が、３０００〔ｃｍ^−２〕、６０００〔ｃｍ^−２〕、１８０００〔ｃｍ^−２〕と高くなると、リーク電流が高くなりやすい。したがって、リーク電流を約１×１０^−５〔Ａ／ｃｍ^２〕に抑えるために、コラム間隔〔μｍ〕は、３．０〔μｍ〕、２．８〔μｍ〕、２．５〔μｍ〕と、徐々に狭くなるように設定されている。また、ドリフト層１２の不純物濃度が高いほど、特性低下要因の平均存在密度が同じ場合でも、リーク電流が高くなりやすい。そのため、例えば、特性低下要因の平均存在密度が３０００〔ｃｍ^−２〕である場合には、不純物濃度が４×１０^１５〔ｃｍ^−３〕の場合にはコラム間隔が３．０〔μｍ〕に設定され、不純物濃度が６×１０^１５〔ｃｍ^−３〕の場合にはコラム間隔が２．８〔μｍ〕に設定され、不純物濃度が８×１０^１５〔ｃｍ^−３〕の場合にはコラム間隔が２．５〔μｍ〕に設定されている。すなわち、ドリフト層１２の不純物濃度が高くなるほどコラム間隔が狭く設定されている。

表２は、ドリフト層１２の厚みが１０〔μｍ〕であって、ドリフト層１２の不純物濃度が４×１０^１５〔ｃｍ^−３〕、６×１０^１５〔ｃｍ^−３〕、８×１０^１５〔ｃｍ^−３〕のそれぞれの場合での特性低下要因の平均存在密度〔ｃｍ^−２〕と隣り合う２つのコラム１５の間隔〔μｍ〕との関係を示している。また、表３は、ドリフト層１２の厚みが１３〔μｍ〕であって、ドリフト層１２の不純物濃度が４×１０^１５〔ｃｍ^−３〕、６×１０^１５〔ｃｍ^−３〕、８×１０^１５〔ｃｍ^−３〕のそれぞれの場合での特性低下要因の平均存在密度〔ｃｍ^−２〕と隣り合う２つのコラム１５の間隔〔μｍ〕との関係を示している。例えば、ドリフト層１２の不純物濃度が同じである場合には、ドリフト層１２の厚みが薄いほど、リーク電流は高くなりやすい。したがって、ドリフト層１２の不純物濃度が４×１０^１５〔ｃｍ^−３〕であって、特性低下要因の平均存在密度が６０００〔ｃｍ^−２〕の場合にリーク電流を約１×１０^−５〔Ａ／ｃｍ^２〕に抑えるには、表１に示すドリフト層１２の厚みが８〔μｍ〕の場合には、コラム間隔が２．８〔μｍ〕に設定され、表２に示すドリフト層１２の厚みが１０〔μｍ〕の場合には、コラム間隔は３．３〔μｍ〕に設定され（平均存在密度が７２００〔ｃｍ^−２〕よりも少ないため、コラム間隔を３．３〔μｍ〕とすればよい）、表３に示すドリフト層１２の厚みが１０〔μｍ〕の場合には、３．９〔μｍ〕に設定されている。このように、ドリフト層１２の不純物濃度が同じである場合には、ドリフト層１２の厚みが薄いほど、特性低下要因の平均存在密度に対するコラム間隔が狭く設定されている。
以上のように、半導体ウエハ１０では、ドリフト層１２における不純物濃度及び厚みに基づいて、特性低下要因の平均存在密度に応じたコラム間隔が設定されている。なお、１枚の半導体ウエハ１０では、ドリフト層１２の厚み及び不純物濃度は略一定であるため、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとの特性低下要因の平均存在密度が多いほど、表１〜３に従ってコラム間隔が狭くなり、コラム１５の存在比率は高くなっている。

処理済の半導体ウエハ１０は、基板１１上にドリフト層１２が形成されている半導体ウエハ１０に、以下の処理によってコラム１５を形成することによって得ることができる。図４は、その処理手順を示すフローチャートであり、図５は、処理手順のステップ１１,１２，１５〜１７で用いられる処理装置６０の構成を示している。また、図６〜図１２は、半導体ウエハ１０の各処理工程における断面構造を示している。図５に示すように、処理装置６０は、検出部６１と制御部６８と露光部７０とを備えている。

図４に示すように、まず、ステップ１１において半導体ウエハ１０全体の特性低下要因の計測及び分布状態を非破壊的に測定する。本実施例では、図５に示す処理装置６０の検出部６１が、フォトルミネッセンス法によって、半導体ウエハ１０の特性低下要因を特定する。なお、検出部６１が、特性低下要因の平均存在密度を特定する方法としては、この方法に限定されず、カソードルミネッセンス法、エレクトロルミネッセンス法、Ｘ線トポグラフィー法を用いるようにしてもよい。検出部６１は、励起光源６２と分光レンズ６３と分光器６４と結像レンズ６５と光検出器６６とを備えている。励起光源６２は、半導体ウエハ１０に光を照射する。これによって半導体ウエハ１０から放出される光は、分光レンズ６３を通じて分光器６４に導入される。分光レンズ６３を用いることで、正反射光が分光器６４に導入されることを抑制することができる。分光器６４から出射された光は、結像レンズ６５によって結像され、光検出器６６に導入される。制御部６８は、光検出器６６に導入された光の情報に基づいて、半導体ウエハ１０の各部位の結晶状態及びドリフト層１２表面の凹凸を検出する。制御部６８に、半導体ウエハ１０の特性低下要因の計測及び分布状態の情報が保存される。

次に、図４のステップ１２に移り、図５の処理装置６０の制御部６８が、半導体ウエハ１０を複数の区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分割するとともに、ステップ１１で測定した特性低下要因の数及びその分布状態に基づいて各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の特性低下要因の平均存在密度を特定する。なお、ステップ１１及びステップ１２では、半導体ウエハ１０全体の特性低下要因の計測及び分布状態を検出した後に、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の特性低下要因の平均存在密度を特定するようにしている。しかしながら、最初のステップで半導体ウエハ１０を各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に分割し、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとの特性低下要因の計測等を行うようにしてもよい。この場合には、上記各種の解析方法を用いてもよいし、半導体ウエハ１０の各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、基板１１側からドリフト層１２側へ流れる逆方向のリーク電流を測定することによって、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の特性低下要因の平均存在密度を特定するようにしてもよい。

次に、図４のステップ１３に移り、図６に示すように、ドリフト層１２の表面に酸化膜３０を形成する。なお、ドリフト層１２表面に形成される膜としては、酸化膜３０に限られず、耐熱性を有するマスク材であればよい。次に、ステップ１４に移り、図６に示すように、酸化膜３０上にレジスト３１が塗布され、ステップ１５に移る。図５に示すように、制御部６８は、特性低下要因の平均存在密度に対応するマスクパターンの種類を示す表を記憶している記憶部６９を備えている。ステップ１５では、制御部６８が、記憶部６９が記憶している表に区域Ｒ１内の特定低下要因の平均存在密度を適用することによって、複数種類のマスクパターンの中から区域Ｒ１に適した１種類のマスクパターンを選択する。なお、制御部６８には、ドリフト層１２の膜厚や不純物濃度の情報が予め入力されており、制御部６８は、この情報に対応して、記憶部６９が記憶している表を利用する。複数種類のマスクパターンは、いずれも、複数の開口を備えており、開口が均一に分布しているとともに、種類によって開口比率が相違している。

次に、図４のステップ１６に移り、図５に示す処理装置６０の露光部７０によって半導体ウエハ１０を露光する。露光部７０は、光源７１とコンデンサレンズ７２と複数種類のレチクル７３ａ，７３ｂ，７３ｃと投影レンズ７４とを備えている。複数種類のレチクル７３ａ，７３ｂ，７３ｃのそれぞれには、前記したパターンで開口が形成されている。制御部６８は、複数種類のレチクル７３ａ，７３ｂ，７３ｃから選択した１種類のマスクパターンに対応するレチクル７３ａによって露光が行われるように、露光部７０を制御する。図５に示すように、露光部７０では、光源７１から光が出射され、この光がコンデンサレンズ７２を介して、選択されたレチクル７３ａを均一な照度分布で照射する。レチクル７３を透過した光は、投影レンズ７４を介して半導体ウエハ１０の区域Ｒ１においてレジスト３１上に結像される。このようにして、選択されたマスクパターンが、半導体ウエハ１０上のレジスト３１に投影される。図７は、レジスト３１のうち区域Ｒ１にマスクパターンが露光された部位を破線で示している。

次に、図４のステップ１７に移り、第２区域Ｒ２の処理に移る。ステップ１５で、区域Ｒ２の特定低下要因の平均存在密度に基づいて、予め用意されている複数種類のマスクパターンの中から１種類のマスクパターンを選択する。本実施例では、第２区域Ｒ２の平均存在密度が低いため、処理装置６０の制御部６８には、ステップ１５で開口比率が低い種類のマスクパターンを選択される。これにより、露光部７０では、開口比率の低い種類のマスクパターンに対応するレチクル７３ｃが用いられ、第２区域Ｒ２の露光が行われる。第２区域Ｒ２の露光を行った後には、第３区域Ｒ３の露光が行われ、順次区域ごとに露光が行われる。なお、図８は、区域Ｒ１〜Ｒ３のレジスト３１にマスクパターンが露光された状態を破線で示している。このように、区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、特性低下要因の存在密度に基づいて異なるマスクパターンが投影される。

次に、図４のステップ１８に移り、現像を行う。これにより、図９に示すように、レジスト３１では、露光によって光が照射された部位が除去され、レジスト３１に開口３３ａが形成される。次に、図４のステップ１９に移り、酸化膜３０がドライエッチングされる。これにより、図９に示すように、酸化膜３０では、レジスト３１の開口３３ａに対応した部位に開口３３ｂが形成され、ドリフト層１２の表面が露出する。そして、図４のステップ２０に移り、図１０に示すようにレジスト３１を除去する。このようにして、半導体ウエハ１０の各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、区域ごとの特性低下要因の平均存在密度が高いほど、酸化膜３０のマスクに形成される開口３３ｂの比率が高くなっている。次に、図４のステップ２１に移り、図１０に示すように、酸化膜３０の開口３３ｂに対応して異種物質が注入される。なお、本実施例では、ドリフト層１２内にｐ型のコラム１５を形成するために、アルミニウムイオンまたはボロンイオンを注入する。このとき、炭化珪素の結晶性が回復しやすいように、基板１１の温度を５００℃程度に維持して、イオン注入を行う。

その後、図４のステップ２２に移り、図１１に示すように、ドリフト層１２の表面をレジスト等のカーボン膜３５で保護する。この状態で、１６００℃以上の温度条件下で、活性化アニールを行い、コラム１５を活性化させる。次に、ステップ２３に移り、犠牲酸化を行い、カーボン膜３５を除去するとともに、酸化膜３６を形成する。その後、ステップ２４に移り、電極形成等を行う。この工程では、酸化膜３６を除去し、図３に示すように、層間絶縁膜３７を堆積させ、デバイス領域をエッチングして開口を形成する。この開口にショットキー電極３８を形成し、ショットキー電極３８の上に表面電極３９を形成する。

以上のように、本実施例では、半導体ウエハ１０の区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、予め用意されている複数種類のマスクパターンのなかから１種類のマスクパターンを選択して処理を行う。したがって、半導体ウエハ１０の結晶欠陥１７や凹部１８の存在位置を特定し、特定された位置を処理する方法よりも効率的に均質な半導体ウエハ１０を量産することができる。
半導体ウエハ１０の区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、結晶欠陥１７や凹部１８といった特性低下要因が多い区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ほど、コラム１５を多く形成するために、区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３相互を比較したときに、特性低下要因による影響の差が少ない状態に調整することができ、不均質な半導体ウエハを均質なウエハとすることができる。

（実施例２）
次に、本明細書で開示される発明に係る半導体ウエハを具体化した実施例２を、図１３を参照して説明する。
実施例２の半導体ウエハ８１では、コラム８２の構成が実施例１とは異なっている。本実施例では、各コラム８２が、いずれも同じ大きさの略円柱形状であり、各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に均一に点在している。本実施例では、分割された区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、その区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に存在する特性低下要因の平均存在密度が高いほどコラム８２の数が多く、コラム８２の存在比率が高くなっている。また、本実施例の半導体ウエハ８１も上記実施例１と同様の方法によって処理されている。これにより、結晶欠陥の存在位置を特定し、特定された位置を処理する方法よりも均質な半導体ウエハ８１を効率的に量産することができる。また、半導体ウエハ８１の区域ごとの特性のばらつきを低減して均質なウエハとすることができる。その他の構成、及び作用効果は実施例１と同じである。
なお、実施例２の変形例として、区域内に点在するコラムの形状を多角形状（例えば、六角形状）としてもよい。

（実施例３）
次に、本明細書で開示される発明に係る半導体ウエハを具体化した実施例３を、図１４を参照して説明する。
実施例３の半導体ウエハ８３では、コラム８４の構成が上記各実施例とは異なっている。本実施例のコラム８４は、表面形状（基板に沿った断面形状）が、区域の輪郭と一致する矩形状であり、内部に円形の穴が均一に点在している形状となっている。本実施例では、分割された区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、その区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に存在する特性低下要因の平均存在密度が高いほど、コラム８４に形成される円形の穴が少なく、コラム８４の存在比率が高くなっている。本実施例の半導体ウエハ８３も、上記実施例１と同様の方法によって処理されている。本実施例においても、結晶欠陥の存在位置を特定し、特定された位置を処理する方法よりも均質な半導体ウエハ８３を効率的に量産することができる。また、半導体ウエハ８３の区域ごとの特性のばらつきを低減して均質なウエハとすることができる。その他の構成、及び作用効果は実施例１と同じである。
なお、実施例３の変形例として、各区域に形成されるコラムが、矩形の内部に穴が開いた形状とする場合には、区域ごとの穴の数を同じ数にして、特性低下要因の平均存在密度が高いほど穴の大きさを小さくすることによって、コラムの存在比率を高くするようにしてもよい。

（実施例４）
次に、本明細書で開示される発明に係る半導体ウエハを具体化した実施例４を、図１５を参照して説明する。
実施例４の半導体ウエハ８６では、コラム８６の構成が上記各実施例とは異なっている。本実施例のコラム８６は、表面形状（基板に沿った断面形状）が、環状に形成されている。各区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３では、複数のコラム８６は同心円状に形成されており、各コラム８６の幅は同じ長さとなっている。本実施例では、分割された区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３ごとに、その区域Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３内に存在する特性低下要因の平均存在密度が高いほどコラム８６の数が多く、コラム８６の存在比率が高くなっている。また、本実施例の半導体ウエハ８５も上記実施例１と同様の方法によって処理されている。これにより、結晶欠陥の存在位置を特定し、特定された位置を処理する方法よりも均質な半導体ウエハ８５を効率的に量産することができる。また、半導体ウエハ８５の区域ごとの特性のばらつきを低減して均質なウエハとすることができる。その他の構成、及び作用効果は実施例１と同じである。

（その他の実施例）
上記各実施例では、ドリフト層にボロンイオンや反対導電型のコラムを形成するようにしている。しかしながら、ドリフト層に異種物質注入領域として絶縁物質が注入された領域を形成するようにしてもよい。
上記各実施例では、半導体ウエハを、同じ表面積の複数の区域に分割している。半導体ウエハにおいて分割される区域は、例えば1個の半導体装置の大きさにあわせた区域であってもよい。また、半導体ウエハにおいて分割される各区域の大きさが区域ごとに異なっていてもよい。例えば、1個の半導体装置を平面視したときに複数個の半導体領域が存在している半導体装置を量産する場合には、その半導体領域に対応する区域に分割して均質化処理してもよい。
上記各実施例では、異種物質を全部の区域に同時に異種物質を注入している。しかしながら、区域ごとに異種物質を順次注入するようにしてもよい。

以上、本明細書に開示される技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は、複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

１０，８１，８３，８５：半導体ウエハ
１１：基板
１２：ドリフト層
１５、８２，８４，８６：コラム
１７：結晶欠陥
１８：凹部
２０：ダイオード
３０：酸化膜
３１：レジスト
３３：開口
３７：層間絶縁膜
３８：ショットキー電極
３９：表面電極
６０：処理装置
６１：検出部
６８：制御部
７０：露光部
７３ａ，７３ｂ，７３ｃ：レチクル

Claims

半導体ウエハの表面を複数区域に分割し、
分割された区域ごとに、特性低下要因の平均存在密度を特定し、
分割された区域ごとに、その区域内の前記平均存在密度に基づいて、予め用意されている複数種類のマスクパターンのなかから１種類のマスクパターンを選択し、
分割された区域ごとに、選択したマスクパターンの開口から、異種物質を注入する方法であり、
前記複数種類のマスクパターンは、複数の開口を備えており、開口が均一に分布しているとともに、種類によって開口比率が相違するという制約に従っており、
前記平均存在密度が高いほど開口比率が高い種類のマスクパターンを選択することを特徴とする半導体ウエハの処理方法。
半導体ウエハの表面が複数区域に分割されており、
分割された区域ごとに、均一な分布パターンで異種物質注入領域が形成されており、
その区域内に存在する特性低下要因の平均存在密度が高いほど異種物質注入領域の存在比率が高い関係にある半導体ウエハ。