JP2015126110A - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
炭化珪素半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015126110A JP2015126110A JP2013269593A JP2013269593A JP2015126110A JP 2015126110 A JP2015126110 A JP 2015126110A JP 2013269593 A JP2013269593 A JP 2013269593A JP 2013269593 A JP2013269593 A JP 2013269593A JP 2015126110 A JP2015126110 A JP 2015126110A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon carbide
- alignment mark
- protective film
- main surface
- mask layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 166
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 164
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 53
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 89
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 89
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 71
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 18
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 17
- NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N methylidynetantalum Chemical compound [Ta]#C NFFIWVVINABMKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910003468 tantalcarbide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 134
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 description 18
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 17
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 16
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 13
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 10
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 1
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
【課題】アライメント精度を向上可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面１０ａを含む炭化珪素基板１０が準備される。炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にマスク層２０が形成される。マスク層２０を用いて炭化珪素基板１０の主面１０ａに、主面１０ａと連接する側部１ａと側部１ａと連接する底部１ｂとからなる凹状のアライメントマーク１が形成される。アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆う保護膜３０の第１の部分３０ａを残しつつ、マスク層２０の表面２０ａを覆う保護膜３０の第２の部分３０ｂがマスク層３０とともに除去される。マスク層２０を除去した後、炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル層１２が形成される。アライメントマーク１を利用して、エピタキシャル層１２に対して処理が行われる。
【選択図】図１
【解決手段】｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面１０ａを含む炭化珪素基板１０が準備される。炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にマスク層２０が形成される。マスク層２０を用いて炭化珪素基板１０の主面１０ａに、主面１０ａと連接する側部１ａと側部１ａと連接する底部１ｂとからなる凹状のアライメントマーク１が形成される。アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆う保護膜３０の第１の部分３０ａを残しつつ、マスク層２０の表面２０ａを覆う保護膜３０の第２の部分３０ｂがマスク層３０とともに除去される。マスク層２０を除去した後、炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル層１２が形成される。アライメントマーク１を利用して、エピタキシャル層１２に対して処理が行われる。
【選択図】図１
Description
本発明は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものであり、特定的には、オフ角を有する主面を含む炭化珪素基板を用いる炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。
近年、半導体装置の高耐圧化、低損失化、高温環境下での使用などを可能とするため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素の採用が進められつつある。炭化珪素は、従来から半導体装置を構成する材料として広く使用されている珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体である。そのため、半導体装置を構成する材料として炭化珪素を採用することにより、半導体装置の高耐圧化、オン抵抗の低減などを達成することができる。また、炭化珪素を材料として採用した半導体装置は、珪素を材料として採用した半導体装置に比べて、高温環境下で使用された場合の特性の低下が小さいという利点も有している。
｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面を含む炭化珪素基板の主面に対して炭化珪素エピタキシャル層を成長させると、エピタキシャル層が炭化珪素基板の主面上にステップフロー成長する。そのため、エピタキシャル層形成前に炭化珪素基板の主面に形成されたアライメントマークの形状に対して、エピタキシャル層は等方的に成長するのではなく、ある特定方向に成長する。結果として、エピタキシャル層成長後のアライメントマークの形状が変形してしまうので、精度良くアライメントを行うことができない。
オフ角を有する主面を含む炭化珪素基板を用いた場合のアライメント精度を高める方法として、たとえば特開２０１１−１００９２８号公報（特許文献１）には、オフ方向が＜１１−２０＞である炭化珪素基板にアライメントマークを形成する方法が記載されている。特開２０１１−１００９２８号公報に記載の方法によれば、開口部の形状がオフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状を有するトレンチがアライメントマークとして使用される。これにより、炭化珪素基板とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができるとされている。
また特開２０１３−６５６５０号公報（特許文献２）には、アライメントマークの形状が変形した場合に、変形による影響を補正して本来の位置に光学マスクの位置合わせが行われる工程を有する炭化珪素半導体装置の製造方法が記載されている。これにより、オフ基板を用いた場合にも正確に写真製版の光学マスクの位置合わせができるとされている。
さらに特開２００９−１７０５５８号公報（特許文献３）には、デバイスを形成するための第１のトレンチおよびアライメントマークとして利用するための第２のトレンチを、第１のトレンチの立体角が第２のトレンチの立体角よりも大きくなるように形成することが記載されている。これにより、第１のトレンチの底部の成長レートを第２のトレンチの底部の成長レートよりも大きくすることができるので、基板の主面を平坦化した際に、第２のトレンチが形成されていた部分に凹部が形成され、当該凹部がアライメントマークとして利用できるとされている。
しかしながら、特開２０１１−１００９２８号公報、特開２０１３−６５６５０号公報または特開２００９−１７０５５８号公報に記載の方法を用いた場合であっても、オフ角を有する主面を含む炭化珪素基板に対してアライメントマークを形成してアライメントを実施する際に、十分に高いアライメント精度を得ることができない場合があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、アライメント精度を向上可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することである。
本発明に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は、以下の工程を有している。｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面を含む炭化珪素基板が準備される。炭化珪素基板の主面上にマスク層が形成される。マスク層を用いて炭化珪素基板の主面に、主面と連接する側部と側部と連接する底部とからなる凹状のアライメントマークが形成される。マスク層の表面、アライメントマークの側部および底部の各々を覆うように保護膜が形成される。アライメントマークの側部および底部の各々を覆う保護膜の第１の部分を残しつつ、マスク層の表面を覆う保護膜の第２の部分がマスク層とともに除去される。マスク層を除去した後、炭化珪素基板の主面上にエピタキシャル層が形成される。アライメントマークを利用して、エピタキシャル層に対して処理が行われる。
本発明によれば、アライメント精度を向上可能な炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。
［本願発明の実施形態の説明］
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、本明細書中の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。また結晶学上の指数が負であることは、通常、”−”（バー）を数字の上に付すことによって表現されるが、本明細書中では数字の前に負の符号を付している。
（１）実施の形態に係る炭化珪素半導体装置の製造方法は以下の工程を有している。｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面１０ａを含む炭化珪素基板１０が準備される。炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にマスク層２０が形成される。マスク層２０を用いて炭化珪素基板１０の主面１０ａに、主面１０ａと連接する側部１ａと側部１ａと連接する底部１ｂとからなる凹状のアライメントマーク１が形成される。マスク層２０の表面２０ａ、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆うように保護膜３０が形成される。アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆う保護膜３０の第１の部分３０ａを残しつつ、マスク層２０の表面２０ａを覆う保護膜３０の第２の部分３０ｂがマスク層２０とともに除去される。マスク層２０を除去した後、炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル層１２が形成される。アライメントマーク１を利用して、エピタキシャル層１２に対して処理が行われる。
上記（１）に係る炭化珪素半導体装置１００の製造方法によれば、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆う保護膜３０の第１の部分３０ａが残されたアライメントマーク１が形成される。これにより、炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル層１２が形成される際に、アライメントマークの側部１ａおよび底部１ｂの各々上に炭化珪素がステップフロー成長することを抑制することができる。これにより、アライメントマーク１が非対称に変形して、アライメント精度が悪化することを抑制することができる。結果として、オフ角を有する第１の主面１０ａを含む炭化珪素基板１０を有する炭化珪素半導体装置１００を製造する工程におけるアライメント精度を向上することができる。
（２）上記（１）に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、エピタキシャル層１２に対して処理を行う工程は、エピタキシャル層１２に対して不純物領域８４を形成する工程を含む。これにより、不純物領域８４を形成すう工程におけるアライメント精度を向上することができる。
（３）上記（１）または（２）に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、保護膜３０を構成する材料は、エピタキシャル層１２を形成する工程における炭化珪素基板１０の温度よりも高い融点を有する。これにより、エピタキシャル層１２を形成する工程において、保護膜３０が融解することで保護膜３０を構成する元素がエピタキシャル層１２に混入することを抑制することができる。
（４）上記（３）に係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、保護膜３０を構成する材料は、炭化タンタルまたは炭素材料を含む。これにより、保護膜３０上に炭化珪素がステップフロー成長することを抑制することができる。結果として、アライメントマーク１が非対称に変形して、アライメント精度が悪化することを抑制することができる。
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに係る炭化珪素半導体装置の製造方法において好ましくは、マスク層２０の厚みは、０．５μｍ以上２．０μｍ以下である。マスク層２０の厚みが０．５μｍよりも小さいと、アライメントマーク１の側部１ａの上部まで保護膜３０の第１の部分３０ａが形成される。この場合、マスク層２０の側面２０ｂに接している保護膜３０の第２の部分３０ｂが第１の部分３０ａと繋がる。保護膜３０の第２の部分３０ｂが第１の部分３０ａと繋がると、マスク層２０をリフトオフする際に、保護膜３０の第２の部分３０ｂとともに第１の部分３０ａが除去されるおそれがある。保護膜３０の第１の部分３０ａに覆われてないアライメントマーク１の側部１ａにおいて、炭化珪素がステップフロー成長するため、炭化珪素基板１０の主面１０ａに対して非対称なアライメントマーク１が形成される。結果としてアライメント精度が悪化する。一方、マスク層２０の厚みがたとえば２．０μｍよりも大きいと、アライメントマーク１の側部１ａの下部においてのみ保護膜３０の第１の部分３０ａが形成され、側部１ａの上部には保護膜３０の第１の部分３０ａが形成されない。エピタキシャル層を形成する際に、アライメントマークの側部１ａの上部において保護膜３０の第１の部分３０ａに覆われてない領域において、炭化珪素がステップフロー成長するため、炭化珪素基板１０の主面１０ａに対して非対称なアライメントマーク１が形成される。結果としてアライメント精度が悪化する。マスク層の厚みを、０．５μｍ以上２．０μｍ以下とすることにより、効率的に保護膜３０をアライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆うように形成することができる。
［本願発明の実施形態の詳細］
図１〜図２２を参照して、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法について説明する。
図１〜図２２を参照して、本発明の一実施の形態に係る炭化珪素半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法について説明する。
まず、炭化珪素基板準備工程（Ｓ１０：図１）が実施される。具体的には、図２を参照して、たとえばポリタイプ４Ｈを有する六方晶炭化珪素からなるインゴットをスライスすることにより炭化珪素単結晶基板８０が準備される。次に、炭化珪素単結晶基板８０上におけるエピタキシャル成長によって、炭化珪素からなる第１のエピタキシャル層８１ａが形成される。エピタキシャル成長は、たとえば原料ガスとしてシラン（ＳｉＨ4）とプロパン（Ｃ3Ｈ8）との混合ガスを用い、キャリアガスとしてたとえば水素ガス（Ｈ2）を用いたＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により行うことができる。この際、不純物として、たとえば窒素（Ｎ）やリン（Ｐ）を導入することが好ましい。
炭化珪素基板１０は、第１の主面１０ａと、第１の主面１０ａと反対側の第２の主面１０ｂとを有する。炭化珪素基板１０は、たとえば、炭化珪素単結晶基板８０と、炭化珪素単結晶基板８０上に形成され、かつ炭化珪素エピタキシャル層からなる第１のエピタキシャル層８１ａとを有する。第１のエピタキシャル層８１ａは、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａを構成し、炭化珪素単結晶基板８０が炭化珪素基板１０の第２の主面１０ｂを構成する。なお、炭化珪素基板１０は、炭化珪素単結晶基板８０のみから構成され、第１のエピタキシャル層８１ａを有していなくてもよい。
図２を参照して、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａは、｛０００１｝面に対してオフ角を有する。言い換えれば、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａは、｛０００１｝面（破線で示す面）からオフ角θだけオフ方向ａ１にオフした面である。オフ角θは、好ましくは８°以下の角度であり、たとえば４°または８°である。具体的には、第１の主面１０ａの法線ベクトルｚが＜１１−２０＞および＜１−１００＞の少なくとも一方の成分を有するように、第１の主面は｛０００１｝面からオフした面である。好ましくは、第１の主面１０ａの法線ベクトルｚが＜１１−２０＞の成分を有するように、第１の主面１０ａは｛０００１｝面からオフした面である。図２において、方向ｃはたとえば＜０００−１＞方向であり、方向ａ１はたとえば＜１１−２０＞方向である。図２の場合において、オフ方向は方向ａ１（つまり＜１１−２０＞方向）である。また方向ａ１１は、方向ａ１を第１の主面１０ａに投影した方向である。好ましくは、第１の主面１０ａは、（０００−１）面が方向ａ１にオフした面である。以上のように、｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面１０ａを含む炭化珪素基板１０が準備される。
図３を参照して、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａは、アライメントマーク形成領域１０２と、素子形成領域１０１とを有している。アライメントマーク形成領域１０２は、たとえばダイシングラインが形成される予定の領域またはダイシングラインが形成された領域である。アライメントマーク形成領域１０２には、凹状のダイシングライン（図示せず）が形成されていてもよい。ダイシングラインとは、炭化珪素基板１０が切断される予定の領域である。アライメントマーク形成領域１０２は、オリエンテーションフラット部ＯＦが延在する方向とほぼ平行（たとえば、図３のａ11方向）に沿って、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａを横断するように所定の間隔を隔てて複数形成されている。またアライメントマーク形成領域１０２は、オリエンテーションフラット部ＯＦが延在する方向に対して垂直な方向（たとえば図３のａ12方向）に沿って、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａを縦断するように所定の間隔を隔てて複数形成されている。本実施の形態において、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａを横断する２つの隣り合うアライメントマーク形成領域１０２と、第１の主面１０ａを縦断する２つの隣り合うアライメントマーク形成領域１０２とに囲まれた領域が素子形成領域１０１となる。
次に、マスク層形成工程（Ｓ２０：図１）が実施される。図４を参照して、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ上にマスク層２０が形成される。マスク層２０は、アライメントマーク形成領域１０２上において開口部２０ｂを有する。マスク層２０は、素子形成領域１０１において炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ全体を覆っている。マスク層２０は、たとえばレジストからなる。マスク層２０の厚みは、好ましくは、０．５μｍ以上２．０μｍ以下であり、より好ましくは１．０μｍ以上１．５μｍ以下である。開口部２０ｂの幅ｘ１は、たとえば１μｍ以上５００μｍ以下である。
次に、アライメントマーク形成工程（Ｓ３０：図１）が実施される。図５を参照して、アライメントマーク形成領域１０２上に開口部を有するマスク層２０を用いて、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ側からドライエッチングが実施される。これにより、炭化珪素基板１０の第１のエピタキシャル層８１ａの第１の主面１０ａに、第１の主面１０ａと連接する側部１ａと側部１ａと連接する底部１ｂとからなる凹状のアライメントマーク１が形成される。アライメントマーク１の側部１ａは、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに対してほぼ垂直に形成され、アライメントマーク１の底部１ｂは、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに対してほぼ平行に形成される。凹状のアライメントマーク１の幅ｘ２は、マスク層２０の開口部２０ｂの幅ｘ１よりも広くなるように、凹状のアライメントマーク１が炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに形成される。言い換えれば、炭化珪素基板１０は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａと垂直な方向にエッチングされるとともに第１の主面１０ａと平行な方向にもエッチングされる。また別の見方をすれば、マスク層２０の一部が凹状のアライメントマーク１の上方に位置するように、凹状のアライメントマーク１が形成される。凹状のアライメントマーク１の幅ｘ２は、たとえば１．５μｍ以上５００μｍ以下である。
次に、保護膜形成工程（Ｓ４０：図１）が実施される。図６を参照して、マスク層２０の表面２０ａ、マスク層２０の開口部を形成する側面２０ｂ、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆うように保護膜３０が形成される。保護膜３０は、たとえば炭化タンタル（ＴａＣ)または炭素材料である。炭素材料とは、炭素元素を含む材料のことであり、たとえばグラファイトまたはダイヤモンドである。好ましくは、保護膜３０を構成する材料は、後述するエピタキシャル層形成する工程における炭化珪素基板１０の温度よりも高い融点を有する。図６に示すように、保護膜３０は、たとえば凹状のアライメントマーク１の側部１ａの大部分および底部１ｂの全体をコーティングし、アライメントマーク１の側部１ａの大部分および底部１ｂの全体の各々が保護膜３０から露出しないように構成されている。好ましくは、保護膜３０は、保護膜３０の表面に炭化珪素の核発生が起こりにくい材料からなる。これにより、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａ全体に炭化珪素をエピタキシャル成長する場合において、保護膜３０の第１の部分３０ａ上に炭化珪素がエピタキシャル成長することを抑制することができる。なお、保護膜３０は、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々上から単結晶炭化珪素がステップフロー成長することを抑制可能であればよく、たとえば保護膜３０上に多結晶炭化珪素が堆積しても構わない。
図２１を参照して、マスク層２０の厚みがたとえば０．５μｍよりも小さいと、保護膜３０を構成する材料３０ｃ（たとえばＴａＣ）の入射角度が浅くなる。そのため、アライメントマーク１の側部１ａの上部まで保護膜３０の第１の部分３０ａが形成される。この場合、マスク層２０の側面２０ｂに接している保護膜３０の第２の部分３０ｂが第１の部分３０ａと繋がる。保護膜３０の第２の部分３０ｂが第１の部分３０ａと繋がると、後述するマスク層除去工程（Ｓ５０：図１）において、保護膜３０の第２の部分３０ｂとともに第１の部分３０ａが除去されるおそれがある。そのため、保護膜３０の第１の部分３０ａは、第２の部分３０ｂから離間して形成されることが好ましい。なお、保護膜３０の第１の部分３０ａが第２の部分３０ｂとともに除去されると、後述するエピタキシャル層形成工程（Ｓ６０：図１）が実施されると、保護膜３０の第１の部分３０ａに覆われてないアライメントマーク１の側部１ａにおいて、炭化珪素がステップフロー成長するため、炭化珪素基板１０の主面１０ａに対して非対称なアライメントマーク１が形成される。そのため、マスク層２０の厚みｔ３は、０．５μｍ以上であることが好ましく、１．０μｍ以上であることがより好ましい。
図２２を参照して、マスク層２０の厚みがたとえば２．０μｍよりも大きいと、保護膜３０を構成する材料３０ｃ（たとえばＴａＣ）の入射角度が深くなる。そのため、アライメントマーク１の側部１ａの下部においてのみ保護膜３０の第１の部分３０ａが形成され、側部１ａの上部には保護膜３０の第１の部分３０ａが形成されない。後述するエピタキシャル層形成工程（Ｓ６０：図１）が実施されると、アライメントマークの側部１ａの上部において保護膜３０の第１の部分３０ａに覆われてない領域において、炭化珪素がステップフロー成長するため、炭化珪素基板１０の主面１０ａに対して非対称なアライメントマーク１が形成される。そのため、マスク層２０の厚みｔ３は、２．０μｍ以下であることが好ましく、１．５μｍ以下であることがより好ましい。
次に、マスク層除去工程（Ｓ５０：図１）が実施される。図７を参照して、マスク層２０が炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａから除去される。より詳細には、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆う保護膜３０の第１の部分３０ａを残しつつ、マスク層２０の表面２０ａおよび開口部を形成する側面２０ｂの各々を覆う保護膜３０の第２の部分３０ｂがマスク層２０とともに除去される。マスク層２０は、たとえばアセトンなどの有機溶媒によって保護膜３０の第２の部分３０ｂとともにリフトオフされる。これにより、アライメントマーク１の側部１ａの大部分に接し、かつ底部１ｂの全体に接する保護膜３０が形成される。アライメントマーク１の側部１ａにおいて第１の主面１０ａに近い領域の一部が保護膜３０の第１の部分３０ａに接しておらず、第１の部分３０ａから露出していてもよい。言い換えれば、アライメントマーク１の側部１ａに接する保護膜３０の部分の上端部３０ａ１は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの法線方向に沿った方向において、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａよりも第２の主面１０ｂ側に位置する。またアライメントマーク１の側部１ａに接する保護膜３０の部分の上端部３０ａ１は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの法線方向に沿った方向において、アライメントマーク１の底部１ｂの中央に接する保護膜３０の上端部３０ａ２よりも第１の主面１０ａ側に位置する。
図１９に示すように、保護膜３０は、凹状のアライメントマーク１の側部１ａの全体を覆うように形成されていてもよい。この場合、アライメントマーク１の側部１ａに接する保護膜３０の上端部３０ａ１の位置は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの法線方向に沿った方向において、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａとほぼ同じ位置である。好ましくは、アライメントマーク１の底部１ｂの中央における保護膜３０の第１の部分３０ａの厚みｔ１は、アライメントマーク１の深さｔ２よりも小さく、より好ましくは、マスク層２０の厚みよりも小さい。アライメントマーク１の底部１ｂの中央における保護膜３０の第１の部分３０ａの厚みｔ１は、たとえば０．５μｍ程度である。
図２０に示すように、凹状のアライメントマーク１の大部分が保護膜３０により埋められていてもよい。この場合、アライメントマーク１の側部１ａに接する保護膜３０の部分の上端部３０ａ１の位置は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの法線方向に沿った方向において、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａとほほ同じ位置である。またアライメントマーク１の側部１ａに接する保護膜３０の部分の上端部３０ａ１は、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの法線方向に沿った方向において、アライメントマーク１の底部１ｂの中央に接する保護膜３０の上端部３０ａ２よりも第１の主面１０ａ側に位置する。たとえば、保護膜３０は、凹状のアライメントマーク１の容積の半分以上を埋めており、かつ凹状のアライメントマーク１からはみ出さないように形成されている。これにより、マスク層２０を効果的にリフトオフすることができる。また露光装置において、アライメントマーク１の読み取りに不具合が発生することを効果的に抑制することができる。
次に、第１のエピタキシャル層８１ａにｐ型領域１１が形成されてもよい。図８を参照して、素子形成領域１０１における炭化珪素基板１０の第１のエピタキシャル層８１ａの第１の主面１０ａの一部に接し、かつｐ型（第２導電型）を有するｐ型領域１１が形成される。具体的には、第１のエピタキシャル層８１ａの第１の主面１０ａに対して、注入マスク（図示せず）を用いて、たとえばアルミニウムイオンの注入が行われることにより、第１のエピタキシャル層８１ａの第１の主面１０ａに露出するｐ型領域１１が形成される。なお、注入マスクの形成は、保護膜３０が形成されたアライメントマーク１を用いて実施されてもよい。
次に、エピタキシャル層形成工程（Ｓ６０：図１）が実施される。図９を参照して、第１のエピタキシャル層８１ａにｐ型領域１１が形成された後、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接して、ｎ型の導電型を有し、かつ炭化珪素からなる第２のエピタキシャル層１２が形成される。第２のエピタキシャル層１２の厚み（第１の主面１０ａから第２のエピタキシャル層１２の表面１２ａまでの距離）は、たとえば０．５μｍ以上５μｍ以下程度であり、好ましくは１．５μｍ以上３μｍ以下程度である。図９に示すように、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａに接して第２のエピタキシャル層１２が形成されることにより、ｐ型領域１１は、第１のエピタキシャル層８１ａおよび第２のエピタキシャル層１２によって構成されるエピタキシャル層に埋め込まれる。第２のエピタキシャル層１２の形成は第１のエピタキシャル層８１ａと同様の方法によって形成され得る。
次に、エピタキシャル層処理工程（Ｓ７０：図１）が実施される。図１０を参照して、第２のエピタキシャル層１２の表面１２ａに対して、たとえばアルミニウムなどのｐ型を付与するための不純物がイオン注入されることにより、ボディ領域８２が形成される。次に、ボディ領域８２内に、たとえばリンなどのｎ型を付与するための不純物がイオン注入されることにより、ボディ領域８２上にソース領域８３が形成される。次に、ソース領域８３の表面１２ａに注入マスク（図示せず）が形成され、当該注入マスクを用いてアルミニウムなどのｐ型を付与するための不純物がソース領域８３の一部に対してイオン注入されることにより、コンタクト領域８４が形成される（図１１）。
なお、当該注入マスクに開口部を形成する工程において、保護膜３０の第１の部分３０ａが、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々に接して形成されたアライメントマーク１が用いられる。これにより、炭化珪素基板１０の第１の主面１０ａの面内方向において、ｐ型領域１１に対するコンタクト領域８４が形成される位置がアライメントされる。より詳細には、ｐ型領域１１に対する注入マスクの開口部に対応する位置が露光されるようにアライメントされる。一般的なアライメントマークの認識方式としては、ＬＳＡ（Laser Step Alignment）方式とＦＩＡ（Field Image Alignment）方式との２つの方式がある。ＬＳＡ方式は、レーザーをアライメントマークにあて、レーザーの反射光を分析して位置合わせを行う光学式アライメント方式である。ＦＩＡ方式は、画像認識方式であり、カメラで認識した画像のエッジを認識してアライメントを行う方式である。本実施の形態におけるアライメントは、ＬＳＡ方式およびＦＩＡ方式において使用可能であるだけではなく、ＬＳＡ方式およびＦＩＡ方式以外にもあらゆる方式において使用可能である。なお、アライメントは、炭化珪素から形成されるアライメントマーク１の形状を認識することによって行われてもよいし、アライメントマーク１の内側に形成された保護膜３０の形状を認識することによって行われてもよい。以上のように、アライメントマーク１を利用して、第２のエピタキシャル層１２に対して処理が行われる。第２のエピタキシャル層１２に対する処理は、第２のエピタキシャル層１２に対してコンタクト領域８４を形成する工程であってもよい。
次に、不純物を活性化するための熱処理が行われる。この熱処理の温度は、好ましくは１５００℃以上１９００℃以下であり、たとえば１７００℃程度である。熱処理の時間は、たとえば３０分程度である。熱処理の雰囲気は、好ましくは不活性ガス雰囲気であり、たとえばＡｒ雰囲気である。
図１２を参照して、ソース領域８３およびコンタクト領域８４からなる表面２０ａ上に、開口部を有するマスク層４０が形成される。マスク層４０として、たとえばシリコン酸化膜などを用いることができる。開口部はトレンチＴＲ（図１８参照）の位置に対応して形成される。当該マスク層４０は、保護膜３０の第１の部分３０ａが、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々に接して形成されたアライメントマーク１を利用して、上記開口部に対応する位置が露光されるようにアライメントされて形成されてもよい。
図１３を参照して、マスク層４０の開口部において、ソース領域８３と、ボディ領域８２と、上部ドリフト領域８１ｂの一部とがエッチングにより除去される。エッチングの方法としては、たとえば反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、特に誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）ＲＩＥを用いることができる。具体的には、たとえば反応ガスとしてＳＦ6またはＳＦ6とＯ2との混合ガスを用いたＩＣＰ−ＲＩＥを用いることができる。このようなエッチングにより、トレンチＴＲ（図１８参照）が形成されるべき領域に、ソース領域８３およびコンタクト領域８４からなる表面２０ａに対してほぼ垂直な側壁を有する凹部ＴＱが形成される。
次に、凹部ＴＱに対して熱エッチングが行われる。熱エッチングは、たとえば、少なくとも１種類以上のハロゲン原子を有する反応性ガスを含む雰囲気中での加熱によって行い得る。少なくとも１種類以上のハロゲン原子は、塩素（Ｃｌ）原子およびフッ素（Ｆ）原子の少なくともいずれかを含む。この雰囲気は、たとえば、Ｃｌ2、ＢＣＬ3、ＳＦ6、またはＣＦ4である。たとえば、塩素ガスと酸素ガスとの混合ガスを反応ガスとして用い、熱処理温度を、たとえば７００℃以上１０００℃以下として、熱エッチングが行われる。
なお、反応ガスは、上述した塩素ガスと酸素ガスとに加えて、キャリアガスを含んでいてもよい。キャリアガスとしては、たとえば窒素（Ｎ2）ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスなどを用いることができる。そして、上述のように熱処理温度を７００℃以上１０００℃以下とした場合、炭化珪素のエッチング速度はたとえば約７０μｍ／時になる。また、この場合に、酸化珪素から作られたマスク層４０は、炭化珪素に対する選択比が極めて大きいので、炭化珪素のエッチング中に実質的にエッチングされない。
図１４を参照して、上記の熱エッチングにより、ソース領域８３およびコンタクト領域８４からなる表面２０ａ上にトレンチＴＲが形成される。トレンチＴＲは、ソース領域８３およびボディ領域８２を貫通して上部ドリフト領域８１ｂに至る側壁面ＳＷと、上部ドリフト領域８１ｂ上に位置する底面ＢＴとを有する。側壁面ＳＷおよび底面ＢＴの各々はｐ型領域１１から離れている。次にマスク層４０がエッチングなど任意の方法により除去される。
図１５を参照して、トレンチＴＲの側壁面ＳＷおよび底面ＢＴの各々を覆うゲート酸化膜９１が形成される。ゲート酸化膜９１は、たとえば熱酸化により形成され得る。この後に、雰囲気ガスとして一酸化窒素（ＮＯ）ガスを用いるＮＯアニールが行われてもよい。温度プロファイルは、たとえば、温度１１００℃以上１３００℃以下、保持時間１時間程度の条件を有する。これにより、ゲート酸化膜９１とボディ領域８２との界面領域に窒素原子が導入される。その結果、界面領域における界面準位の形成が抑制されることで、チャネル移動度を向上させることができる。なお、このような窒素原子の導入が可能であれば、ＮＯガス以外のガスが雰囲気ガスとして用いられてもよい。このＮＯアニールの後にさらに、雰囲気ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を用いるＡｒアニールが行われてもよい。Ａｒアニールの加熱温度は、上記ＮＯアニールの加熱温度よりも高く、ゲート酸化膜９１の融点よりも低いことが好ましい。この加熱温度が保持される時間は、たとえば１時間程度である。これにより、ゲート酸化膜９１とボディ領域８２との界面領域における界面準位の形成がさらに抑制される。なお、雰囲気ガスとして、Ａｒガスに代えて窒素ガスなどの他の不活性ガスが用いられてもよい。
図１６を参照して、ゲート酸化膜９１上にゲート電極９２が形成される。具体的には、トレンチＴＲの内部の領域をゲート酸化膜９１によって埋めるように、ゲート酸化膜９１上にゲート電極９２が形成される。ゲート電極９２の形成方法は、たとえば、導体またはドープトポリシリコンを成膜した後、第１の主面１０ａ側からＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を実施することによって行い得る。ゲート電極９２は、ゲート酸化膜９１を介してソース領域８３、ボディ領域８２および上部ドリフト領域８１ｂの各々に対向するように形成される。
図１７を参照して、ゲート電極９２の露出面を覆うように、ゲート電極９２およびゲート酸化膜９１上に層間絶縁膜９３が形成される。次に、層間絶縁膜９３およびゲート酸化膜９１に開口部が形成されるようにエッチングが行われる。この開口部によりソース領域８３およびコンタクト領域８４の各々がゲート酸化膜９１および層間絶縁膜９３の各々から露出する。保護膜３０の第１の部分３０ａがアライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々に接して形成されたアライメントマーク１を利用して、エッチングマスク（図示せず）の開口部となる位置が露光されることにより、エッチングマスクが形成されてもよい。次に、表面１２ａにおいてソース領域８３およびコンタクト領域８４の各々に接するソース電極９４が形成される。
図１８を参照して、層間絶縁膜９３を覆い、かつソース電極９４と接するようにソース配線層９５が形成される。炭化珪素単結晶基板８０の第２の主面１０ｂに接してドレイン電極９８が形成される。以上により、炭化珪素層１０３と、ゲート酸化膜９１と、ゲート電極９２と、層間絶縁膜９３と、ソース電極９４と、ソース配線層９５と、ドレイン電極９８とを有する炭化珪素半導体装置としてのＭＯＳＦＥＴ１００が完成する。
図１８を参照して、第１のエピタキシャル層８１ａおよび上部ドリフト領域８１ｂの各々は、たとえば窒素などの不純物を含みｎ型の導電型を有する。第１のエピタキシャル層８１ａは下部ドリフト領域を構成する。つまり、ドリフト領域は、第１のエピタキシャル層８１ａおよび上部ドリフト領域８１ｂにより構成される。第１のエピタキシャル層８１ａおよび上部ドリフト領域８１ｂの各々の不純物濃度は、炭化珪素単結晶基板８０の不純物濃度よりも低いことが好ましい。第１のエピタキシャル層８１ａおよび上部ドリフト領域８１ｂの各々の不純物濃度は、好ましくは１×１０15ｃｍ-3以上５×１０16ｃｍ-3以下であり、たとえば８×１０15ｃｍ-3である。
ボディ領域８２はたとえばアルミニウムなどの不純物を含みｐ型の導電型を有する。ボディ領域８２は上部ドリフト領域８１ｂ上に設けられている。ボディ領域８２が含む不純物の濃度は、たとえば１×１０18ｃｍ-3である。ソース領域８３はリンなどの不純物を含みｎ型の導電型を有する。ソース領域８３は、ボディ領域８２によって上部ドリフト領域８１ｂから隔てられるようにボディ領域８２上に設けられている。ソース領域８３はコンタクト領域８４と共に炭化珪素層１０３の表面１２ａを構成している。コンタクト領域８４はｐ型を有する。コンタクト領域８４はボディ領域８２につながっている。炭化珪素層１０３は、炭化珪素単結晶基板８０と、第１のエピタキシャル層８１ａと、第２のエピタキシャル層１２とから構成されている。
炭化珪素層１０３の表面１２ａにはトレンチＴＲが設けられている。好ましくは、炭化珪素層１０３の表面１２ａは、（０００−１）面（すなわちカーボン面）であり、第２の主面１０ｂは、（０００１）面（すなわちシリコン面）である。トレンチＴＲは側壁面ＳＷおよび底面ＢＴを有する。側壁面ＳＷはソース領域８３およびボディ領域８２を貫通して上部ドリフト領域８１ｂに至っている。側壁面ＳＷはボディ領域８２上において、ＭＯＳＦＥＴ１００のチャネル面を含む。側壁面ＳＷは炭化珪素層１０３の表面１２ａに対して傾斜しており、これによりトレンチＴＲは開口に向かってテーパ状に拡がっている。側壁面ＳＷの面方位は、｛０００１｝面に対して５０°以上６５°以下傾斜していることが好ましく、（０００−１）面に対して５０°以上６５°以下傾斜していることがより好ましい。これにより、チャネル面における移動度を高くすることができる。
底面ＢＴは上部ドリフト領域８１ｂ上に位置している。本実施の形態において、底面ＢＴは表面１２ａとほぼ平行な平坦な形状を有する。底面ＢＴと側壁面ＳＷとがつながる部分はトレンチＴＲの角部を構成している。本実施の形態において、トレンチＴＲは、平面視（第１の主面１０ａの法線方向に沿った視野）において、ハニカム構造を有する網目を構成するように延びている。これにより炭化珪素層１０３は、トレンチＴＲによって囲まれた、六角形状を有する表面１２ａを有する。
ｐ型領域１１は、たとえばアルミニウムなどの不純物を含んでおりｐ型の導電型を有する。ｐ型領域１１は炭化珪素基板１０内に設けられている。ｐ型領域１１は、上部ドリフト領域８１ｂによってボディ領域８２から隔てられている。ｐ型領域１１はトレンチＴＲの側壁面ＳＷおよび底面ＢＴの各々から離れている。ｐ型領域１１の単位体積当たりの不純物濃度を厚さ方向（第１の主面１０ａの法線方向）に積分した値は、ｐ型領域１１を形成するためのイオン注入のドース量に対応する。このドース量は、好ましくは１×１０12ｃｍ-2以上１×１０15ｃｍ-2以下であり、たとえば１×１０13ｃｍ-2である。
ゲート酸化膜９１は、トレンチＴＲの側壁面ＳＷおよび底面ＢＴの各々を覆っている。ゲート電極９２はゲート酸化膜９１上に設けられている。ソース電極９４は、ソース領域８３およびコンタクト領域８４の各々に接している。ソース配線層９５はソース電極９４に接している。ソース配線層９５は、たとえばアルミニウム層である。層間絶縁膜９３はゲート電極９２とソース配線層９５との間を絶縁している。
なお、上記実施の形態において、炭化珪素半導体装置１００がトレンチ型ＭＯＳＦＥＴである場合について説明したが、炭化珪素半導体装置１００はプレナー型ＭＯＳＦＥＴであってもよいし、たとえばショットキーバリアダイオードまたはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などであってもよい。また上記実施の形態において、第１導電型はｎ型であり、かつ第２導電型はｐ型であるとして説明したが、第１導電型はｐ型であり、かつ第２導電型はｎ型であってもよい。さらに上記実施の形態では、アライメントマークを利用して、エピタキシャル層に対して処理を行う工程は、イオン注入マスクの位置合わせ、ゲート電極９２のパターニング、ソース電極９４のパターニングおよび配線のパターニングなどの各種工程に利用可能である。またアライメントマーク１は、露光工程におけるアライメントマークに限定されない。アライメントマーク１は、たとえば、欠陥検査工程、レーザーアニール工程などに用いられるアライメントマークであってもよい。
次に、本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法の作用効果について説明する。
本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法によれば、アライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆う保護膜３０の第１の部分３０ａが残されたアライメントマーク１が形成される。これにより、炭化珪素基板１０の主面１０ａ上にエピタキシャル層１２が形成される際に、アライメントマークの側部１ａおよび底部１ｂの各々上に炭化珪素がステップフロー成長することを抑制することができる。これにより、アライメントマーク１が非対称に変形して、アライメント精度が悪化することを抑制することができる。結果として、オフ角を有する第１の主面１０ａを含む炭化珪素基板１０を有するＭＯＳＦＥＴ１００を製造する工程におけるアライメント精度を向上することができる。
また本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法によれば、エピタキシャル層１２に対して処理を行う工程は、エピタキシャル層１２に対してコンタクト領域８４を形成する工程を含む。これにより、コンタクト領域８４を形成すう工程におけるアライメント精度を向上することができる。
さらに本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法によれば、保護膜３０を構成する材料は、エピタキシャル層１２を形成する工程における炭化珪素基板１０の温度よりも高い融点を有する。これにより、エピタキシャル層１２を形成する工程において、保護膜３０が融解することで保護膜３０を構成する元素がエピタキシャル層１２に混入することを抑制することができる。
さらに本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法によれば、保護膜３０を構成する材料は、炭化タンタルまたは炭素材料を含む。これにより、保護膜３０上に炭化珪素がステップフロー成長することを抑制することができる。結果として、アライメントマーク１が非対称に変形して、アライメント精度が悪化することを抑制することができる。
さらに本実施の形態に係るＭＯＳＦＥＴ１００の製造方法によれば、マスク層２０の厚みは、０．５μｍ以上２．０μｍ以下である。マスク層２０の厚みが０．５μｍよりも小さいと、アライメントマーク１の側部１ａの上部まで保護膜３０の第１の部分３０ａが形成される。この場合、マスク層２０の側面２０ｂに接している保護膜３０の第２の部分３０ｂが第１の部分３０ａと繋がる。保護膜３０の第２の部分３０ｂが第１の部分３０ａと繋がると、マスク層２０をリフトオフする際に、保護膜３０の第２の部分３０ｂとともに第１の部分３０ａが除去されるおそれがある。保護膜３０の第１の部分３０ａに覆われてないアライメントマーク１の側部１ａにおいて、炭化珪素がステップフロー成長するため、炭化珪素基板１０の主面１０ａに対して非対称なアライメントマーク１が形成される。結果としてアライメント精度が悪化する。一方、マスク層２０の厚みがたとえば２．０μｍよりも大きいと、アライメントマーク１の側部１ａの下部においてのみ保護膜３０の第１の部分３０ａが形成され、側部１ａの上部には保護膜３０の第１の部分３０ａが形成されない。エピタキシャル層を形成する際に、アライメントマークの側部１ａの上部において保護膜３０の第１の部分３０ａに覆われてない領域において、炭化珪素がステップフロー成長するため、炭化珪素基板１０の主面１０ａに対して非対称なアライメントマーク１が形成される。結果としてアライメント精度が悪化する。マスク層の厚みを、０．５μｍ以上２．０μｍ以下とすることにより、効率的に保護膜３０をアライメントマーク１の側部１ａおよび底部１ｂの各々を覆うように形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
１ アライメントマーク
１ａ 側部
１ｂ 底部
１０ 炭化珪素基板
１０ａ 第１の主面（主面）
１０ｂ 第２の主面
１１ ｐ型領域
１２ 第２のエピタキシャル層（エピタキシャル層）
１２ａ，２０ａ 表面
２０，４０ マスク層
２０ｂ 開口部（側面）
３０ 保護膜
３０ａ１，３０ａ２ 上端部
３０ａ 第１の部分
３０ｂ 第２の部分
３０ｃ 材料
８０ 炭化珪素単結晶基板
８１ａ 第１のエピタキシャル層（下部ドリフト領域）
８１ｂ 上部ドリフト領域
８２ ボディ領域
８３ ソース領域
８４ 不純物領域
８４ コンタクト領域
９１ ゲート酸化膜
９２ ゲート電極
９３ 層間絶縁膜
９４ ソース電極
９５ ソース配線層
９８ ドレイン電極
１００ 炭化珪素半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ）
１０１ 素子形成領域
１０２ アライメントマーク形成領域
１０３ 炭化珪素層
ＢＴ 底面
ＯＦ オリエンテーションフラット部
ＳＷ 側壁面
ＴＱ 凹部
ＴＲ トレンチ
ａ１ 方向
ｘ１，ｘ２ 幅
ｚ 法線ベクトル
１ａ 側部
１ｂ 底部
１０ 炭化珪素基板
１０ａ 第１の主面（主面）
１０ｂ 第２の主面
１１ ｐ型領域
１２ 第２のエピタキシャル層（エピタキシャル層）
１２ａ，２０ａ 表面
２０，４０ マスク層
２０ｂ 開口部（側面）
３０ 保護膜
３０ａ１，３０ａ２ 上端部
３０ａ 第１の部分
３０ｂ 第２の部分
３０ｃ 材料
８０ 炭化珪素単結晶基板
８１ａ 第１のエピタキシャル層（下部ドリフト領域）
８１ｂ 上部ドリフト領域
８２ ボディ領域
８３ ソース領域
８４ 不純物領域
８４ コンタクト領域
９１ ゲート酸化膜
９２ ゲート電極
９３ 層間絶縁膜
９４ ソース電極
９５ ソース配線層
９８ ドレイン電極
１００ 炭化珪素半導体装置（ＭＯＳＦＥＴ）
１０１ 素子形成領域
１０２ アライメントマーク形成領域
１０３ 炭化珪素層
ＢＴ 底面
ＯＦ オリエンテーションフラット部
ＳＷ 側壁面
ＴＱ 凹部
ＴＲ トレンチ
ａ１ 方向
ｘ１，ｘ２ 幅
ｚ 法線ベクトル
Claims (5)
- ｛０００１｝面に対してオフ角を有する主面を含む炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板の前記主面上にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を用いて前記炭化珪素基板の前記主面に、前記主面と連接する側部と前記側部と連接する底部とからなる凹状のアライメントマークを形成する工程と、
前記マスク層の表面、前記アライメントマークの前記側部および前記底部の各々を覆うように保護膜を形成する工程と、
前記アライメントマークの前記側部および前記底部の各々を覆う前記保護膜の第１の部分を残しつつ、前記マスク層の前記表面を覆う前記保護膜の第２の部分を前記マスク層とともに除去する工程と、
前記マスク層を除去した後、前記炭化珪素基板の前記主面上にエピタキシャル層を形成する工程と、
前記アライメントマークを利用して、前記エピタキシャル層に対して処理を行う工程とを備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記エピタキシャル層に対して処理を行う工程は、前記エピタキシャル層に対して不純物領域を形成する工程を含む、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜を構成する材料は、前記エピタキシャル層を形成する工程における前記炭化珪素基板の温度よりも高い融点を有する、請求項１または請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記保護膜を構成する材料は、炭化タンタルまたは炭素材料を含む、請求項３に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記マスク層の厚みは、０．５μｍ以上２．０μｍ以下である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013269593A JP6287193B2 (ja) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013269593A JP6287193B2 (ja) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015126110A true JP2015126110A (ja) | 2015-07-06 |
| JP6287193B2 JP6287193B2 (ja) | 2018-03-07 |
Family
ID=53536620
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013269593A Expired - Fee Related JP6287193B2 (ja) | 2013-12-26 | 2013-12-26 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6287193B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019230206A1 (ja) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| CN111952364A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
| JP2021092718A (ja) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| WO2023189283A1 (ja) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板および半導体エピタキシャル基板 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6218029A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-27 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH01152722A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-15 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
| JP2005328014A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-11-24 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007281157A (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013232565A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
| JP2015032611A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
-
2013
- 2013-12-26 JP JP2013269593A patent/JP6287193B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6218029A (ja) * | 1985-07-16 | 1987-01-27 | Nec Corp | 半導体装置 |
| JPH01152722A (ja) * | 1987-12-10 | 1989-06-15 | Seiko Epson Corp | 半導体装置 |
| JP2005328014A (ja) * | 2004-04-14 | 2005-11-24 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007281157A (ja) * | 2006-04-06 | 2007-10-25 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2013232565A (ja) * | 2012-04-27 | 2013-11-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 炭化珪素半導体素子の製造方法 |
| JP2015032611A (ja) * | 2013-07-31 | 2015-02-16 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019230206A1 (ja) * | 2018-05-30 | 2019-12-05 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JPWO2019230206A1 (ja) * | 2018-05-30 | 2021-06-24 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| JP7230909B2 (ja) | 2018-05-30 | 2023-03-01 | 住友電気工業株式会社 | 炭化珪素半導体装置の製造方法 |
| CN111952364A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
| CN111952364B (zh) * | 2019-05-14 | 2024-01-26 | 芯恩（青岛）集成电路有限公司 | 一种逆导型绝缘栅双极型晶体管及其制备方法 |
| JP2021092718A (ja) * | 2019-12-12 | 2021-06-17 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP7264034B2 (ja) | 2019-12-12 | 2023-04-25 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
| WO2023189283A1 (ja) * | 2022-03-28 | 2023-10-05 | 住友電気工業株式会社 | 半導体基板および半導体エピタキシャル基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6287193B2 (ja) | 2018-03-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6107453B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| US10014376B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device having a trench with side walls and method for manufacturing same | |
| JP2015060859A (ja) | 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| WO2015015937A1 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| US10192967B2 (en) | Silicon carbide semiconductor with trench gate | |
| JP6287193B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| WO2010095538A1 (ja) | 炭化珪素基板および炭化珪素基板の製造方法 | |
| JP5751146B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| US9263347B2 (en) | Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| JP6183224B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| JP2016012677A (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法および炭化珪素半導体装置 | |
| JP2014056882A (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
| US9893177B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| US9647081B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| JP2020184550A (ja) | 炭化珪素半導体モジュールおよび炭化珪素半導体モジュールの製造方法 | |
| JP6658257B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置 | |
| US9966437B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
| JP7031148B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| US20190319102A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2020181968A (ja) | 炭化珪素半導体モジュールおよび炭化珪素半導体モジュールの製造方法 | |
| JP2015207595A (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| JP2017022218A (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| JP2016154181A (ja) | 炭化珪素半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160823 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20170417 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170530 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170724 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180109 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180122 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6287193 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |