JP2022108040A - Method for manufacturing silicon carbide semiconductor wafer and silicon carbide semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing silicon carbide semiconductor wafer and silicon carbide semiconductor device Download PDF

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Abstract

To make it possible to recognize an alignment key more highly accurately.SOLUTION: A forming process of an alignment key KY is commonly used with a forming process of an ion implantation layer 14. Specifically, when forming the ion implantation layer 14 in a device formation region, an opening 13a wider than a width of an opening 13b for forming the ion implantation layer 14 is formed in a mask 13 in an alignment key formation region R1. Thus, because a recess part 12a is formed in the opening 13a on the basis of a micro-loading phenomenon, the part is used as the alignment key KY. The alignment key KY is formed with no positional deviation for the ion implantation layer 14. Therefore, when the alignment key KY is used as a reference, positional deviation of the other ion implantation layer or trench can be minimized.SELECTED DRAWING: Figure 2C

Description

本発明は、マスクの位置合わせに用いられるアライメントキーを備えた炭化珪素(以下、SiCという)半導体ウェハおよびSiC半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a silicon carbide (hereinafter referred to as SiC) semiconductor wafer provided with an alignment key used for mask alignment and a method for manufacturing a SiC semiconductor device.

従来より、半導体装置を製造する際に用いるアライメントキーを高精度に認識できるようにする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a technique for recognizing an alignment key used when manufacturing a semiconductor device with high accuracy (see, for example, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100003).

SiC半導体基板を用いてSiC半導体装置を製造する場合、高品質なエピタキシャル層を成長させることができることから、例えば(0001)面に対して<11-20>方向にオフカットされたオフ基板をSiC半導体基板として用いている。そして、このようなSiC半導体基板に対してアライメントキーを形成した上で、エピタキシャル成長やイオン注入による不純物層の形成などの所定の製造プロセスを行うことで、SiC半導体装置を製造する。製造プロセス中のマスク位置合わせについては、読取装置にてアライメントキーの位置を特定することで行っており、アライメントキーを基準としてマスク材料をパターニングすることで所望形状のマスクを形成している。 When a SiC semiconductor device is manufactured using a SiC semiconductor substrate, a high-quality epitaxial layer can be grown. It is used as a semiconductor substrate. Then, after forming an alignment key on such a SiC semiconductor substrate, a predetermined manufacturing process such as formation of an impurity layer by epitaxial growth or ion implantation is performed to manufacture a SiC semiconductor device. Mask alignment during the manufacturing process is performed by specifying the position of an alignment key with a reading device, and a mask of a desired shape is formed by patterning a mask material using the alignment key as a reference.

このとき、アライメントキーとしては、例えば、相対する二辺がオフ方向と平行で、他の相対する二辺がオフ方向と垂直な長方形状のトレンチを用いることができる。長方形状のトレンチをオフ方向に複数個並べて形成し、それをステッパと呼ばれる読取装置で読み取ることでアライメントキーを認識し、製造プロセス中でのマスク位置合わせに用いる。 At this time, as the alignment key, for example, a rectangular trench having two opposite sides parallel to the OFF direction and other two opposite sides perpendicular to the OFF direction can be used. A plurality of rectangular trenches are formed side by side in the off-direction and read by a reading device called a stepper to recognize the alignment key and use it for mask alignment during the manufacturing process.

なお、オフ方向とは、「成長面の法線ベクトルを(0001)面に投影したベクトルに平行な方向」のことを言う。また、以下の説明において、オフ方向の下流側とは、そのうちの一方側を定義したものであり、「成長面の法線ベクトルを(0001)面に投影したベクトルの先端が向いている側」を意味している。 The off-direction means "a direction parallel to a vector obtained by projecting the normal vector of the growth plane onto the (0001) plane". Further, in the following description, the downstream side in the off direction is defined as one of them, and is "the side to which the tip of the vector obtained by projecting the normal vector of the growth plane onto the (0001) plane faces". means

特開2003-234272号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-234272

しかしながら、アライメントキーを形成した後にエピタキシャル成長を行う場合、そのエピタキシャル成長によってアライメントキーが長方形状のトレンチにおけるオフ方向の下流側にファセット面が形成され、このファセット面の影響でアライメントキーの認識を高精度に行えなくなる。これにより、そのエピタキシャル成長以降のフォト工程全てにおいてマスクずれ等が生じて、SiC半導体装置を高精度に製造することができない。 However, when epitaxial growth is performed after the formation of the alignment key, the epitaxial growth forms a facet surface on the downstream side of the trench in which the alignment key is rectangular in the off direction. I can't do it. As a result, mask misalignment or the like occurs in all photo processes after the epitaxial growth, making it impossible to manufacture SiC semiconductor devices with high precision.

本発明は上記点に鑑みて、アライメントキーの認識をより高精度に行うことが可能なSiC半導体ウェハおよびSiC半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a SiC semiconductor wafer and a SiC semiconductor device that can recognize an alignment key with higher accuracy.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、SiC半導体ウェハであって、アライメントキー形成領域(R1)とデバイス形成領域(R2)とを有するウェハ状のSiC半導体基板(11、101)と、SiC半導体基板の上に形成され、アライメントキー形成領域において凹部(12a、103a)が形成された炭化珪素のエピタキシャル層(12、103)と、デバイス形成領域において、エピタキシャル層に対して形成され、前記凹部よりも狭い所定幅とされた第1イオン注入層(14、104)と、アライメントキー形成領域において、エピタキシャル層における前記凹部の底面に形成された第2イオン注入層(15、104a)と、を有し、凹部とエピタキシャル層との段差に基づくアライメントキー(KY)が形成されている。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a SiC semiconductor wafer, which is a wafer-like SiC semiconductor substrate (11, 101) having an alignment key forming region (R1) and a device forming region (R2). ), silicon carbide epitaxial layers (12, 103) formed on the SiC semiconductor substrate and having recesses (12a, 103a) formed in the alignment key forming region, and formed on the epitaxial layers in the device forming region. a first ion-implanted layer (14, 104) having a predetermined width narrower than the recess; and a second ion-implanted layer (15, 104a) formed on the bottom surface of the recess in the epitaxial layer in the alignment key forming region. ), and an alignment key (KY) is formed based on the step between the recess and the epitaxial layer.

デバイス形成領域に第1イオン注入層を形成する際のマスクに対して、アライメントキー形成領域にも、第1イオン注入層よりも幅が広い開口部を形成するようにしておけば、マイクロローディング現象に基づき凹部が形成される。この凹部をアライメントキーとして用いることができる。このように第1イオン注入層と同時に形成したアライメントキーを有するSiC半導体ウェハを用いれば、その後に、他のイオン注入層やトレンチを形成する際の位置ずれを最小限にできる。よって、さらにアライメントキーの認識を高精度に行うことが可能なSiC半導体ウェハとすることができる。なお、このようなアライメントキーを構成するための凹部を形成する場合、第1イオン注入層と同時に凹部の底面に第2イオン注入層が形成されることになる。 If an opening wider than the first ion-implanted layer is formed also in the alignment key forming region with respect to the mask for forming the first ion-implanted layer in the device forming region, the microloading phenomenon can be prevented. A concave portion is formed based on. This recess can be used as an alignment key. By using a SiC semiconductor wafer having an alignment key formed at the same time as the first ion-implanted layer in this way, it is possible to minimize misalignment when other ion-implanted layers and trenches are subsequently formed. Therefore, it is possible to obtain a SiC semiconductor wafer in which the alignment key can be recognized with higher accuracy. When forming such a concave portion for forming an alignment key, the second ion-implanted layer is formed on the bottom surface of the concave portion at the same time as the first ion-implanted layer.

請求項3に記載の発明は、半導体素子を備えたSiC半導体装置の製造方法であって、アライメントキー形成領域(R1)と半導体素子が形成されるデバイス形成領域(R2)とを有するウェハ状のSiC基板(11、101)を用意することと、SiC基板の上にSiCからなるエピタキシャル層(12、103)を形成することと、エピタキシャル層の上にマスク材料を配置したのち、フォト工程にて該マスク材料をパターニングすることで、デバイス形成領域に第1開口部(13b、117b)が形成されると共にアライメントキー形成領域に第1開口部よりも幅の広い第2開口部(13a、117a)が形成されたマスク(13、117)を形成することと、マスクを用いてエピタキシャル層に対して不純物のイオン注入を行うことで、第1開口部を通じて第1イオン注入層(14、104)を形成すると共に、第2開口部を通じて第2イオン注入層(15、104a)を形成することと、を含んでいる。そして、マスクを形成することでは、フォト工程において、マイクロローディング現象に基づき、第2開口部の底部に位置するエピタキシャル層に凹部(12a、103a)を形成することで、該凹部とエピタキシャル層の表面とによる段差に基づくアライメントキー(KY)を形成する。 According to a third aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing a SiC semiconductor device having a semiconductor element, wherein a wafer-like semiconductor device having an alignment key forming region (R1) and a device forming region (R2) in which the semiconductor element is formed is provided. preparing SiC substrates (11, 101); forming epitaxial layers (12, 103) made of SiC on the SiC substrate; By patterning the mask material, first openings (13b, 117b) are formed in the device formation region and second openings (13a, 117a) wider than the first openings are formed in the alignment key formation region. is formed, and the mask is used to implant impurity ions into the epitaxial layer, thereby forming the first ion-implanted layers (14, 104) through the first openings. forming and forming a second ion-implanted layer (15, 104a) through the second opening. By forming the mask, recesses (12a, 103a) are formed in the epitaxial layer located at the bottom of the second opening based on the microloading phenomenon in the photo process, and the surfaces of the recesses and the epitaxial layer are formed. Then, an alignment key (KY) is formed based on the steps of .

このように、第1イオン注入層の形成のためのマスクを形成する際のフォト工程において、マイクロローディング現象に基づき、第2開口部の底部に位置するエピタキシャル層に凹部を形成している。これにより、凹部とエピタキシャル層の表面とによる段差に基づくアライメントキーを形成することができ、アライメントキーと第1イオン注入層とが位置ずれなく形成できる。このため、アライメントキーを基準とすれば、他のイオン注入層やトレンチの位置ずれを最小限にできる。よって、さらにアライメントキーの認識を高精度に行うことが可能になる。 As described above, in the photo process for forming the mask for forming the first ion-implanted layer, recesses are formed in the epitaxial layer located at the bottom of the second opening based on the microloading phenomenon. As a result, the alignment key can be formed based on the step between the recess and the surface of the epitaxial layer, and the alignment key and the first ion-implanted layer can be formed without misalignment. Therefore, if the alignment key is used as a reference, misalignment of other ion-implanted layers and trenches can be minimized. Therefore, it is possible to recognize the alignment key with higher accuracy.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 It should be noted that the reference numerals in parentheses attached to each component etc. indicate an example of the correspondence relationship between the component etc. and specific components etc. described in the embodiments described later.

第1実施形態にかかるSiC半導体装置の製造フローを示した図である。It is the figure which showed the manufacturing flow of the SiC semiconductor device concerning 1st Embodiment. 図1に示す製造フローの前工程でのSiC半導体ウェハの断面図である。2 is a cross-sectional view of a SiC semiconductor wafer in a pre-process of the manufacturing flow shown in FIG. 1; FIG. 図2Aに続く図1に示す製造フロー中の一工程でのSiC半導体ウェハの断面図である。2B is a cross-sectional view of the SiC semiconductor wafer in one step in the manufacturing flow shown in FIG. 1 following FIG. 2A; FIG. 図2Bに続く図1に示す製造フロー中の一工程でのSiC半導体ウェハの断面図である。2B is a cross-sectional view of the SiC semiconductor wafer in one step in the manufacturing flow shown in FIG. 1; FIG. 図2Bを紙面上方から見た図である。It is the figure which looked at FIG. 2B from the paper surface upper direction. アライメントキー形成領域に形成された開口部の近傍の拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of an opening formed in an alignment key forming area; FIG. デバイス形成領域に形成された開口部の近傍の拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of an opening formed in a device formation region; FIG. 従来のSiC半導体装置の製造フローを示した図である。It is a figure showing a manufacturing flow of a conventional SiC semiconductor device. 第2実施形態で説明するSiC半導体装置の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a SiC semiconductor device described in a second embodiment; 図6に示すSiC半導体装置の斜視断面図である。FIG. 7 is a perspective cross-sectional view of the SiC semiconductor device shown in FIG. 6; 図6に示すSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。7 is a cross-sectional perspective view showing a manufacturing process of the SiC semiconductor device shown in FIG. 6; FIG. 図8Aに続くSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。8B is a cross-sectional perspective view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device following FIG. 8A; FIG. 図8Bに続くSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。8C is a cross-sectional perspective view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device continued from FIG. 8B; FIG. 図8Cに続くSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。8D is a cross-sectional perspective view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device following FIG. 8C; FIG. 図8Dに続くSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。8C is a cross-sectional perspective view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device following FIG. 8D; FIG. 図8Eに続くSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。8F is a cross-sectional perspective view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device following FIG. 8E; FIG. 図8Fに続くSiC半導体装置の製造工程を示す断面斜視図である。8F is a cross-sectional perspective view showing the manufacturing process of the SiC semiconductor device following FIG. 8F; FIG. アライメントキーの上にエピタキシャル成長を行った際のアライメントキーの形状の変化を示した図である。FIG. 10 is a diagram showing a change in shape of an alignment key when epitaxial growth is performed on the alignment key;

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in each of the following embodiments, portions that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.

(第1実施形態)
第1実施形態について説明する。本実施形態では、SiC半導体装置を製造する際の製造プロセス中の一部として、アライメントキーを使用した位置合わせを行う場合を例に挙げる。以下、図1に示す製造フローおよび図2A~図2Cに示す図1の製造フローに対応した断面図を参照して、本実施形態にかかる製造プロセスについて説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described. In this embodiment, a case where alignment using an alignment key is performed as part of the manufacturing process when manufacturing a SiC semiconductor device will be taken as an example. The manufacturing process according to the present embodiment will be described below with reference to the manufacturing flow shown in FIG. 1 and cross-sectional views corresponding to the manufacturing flow of FIG. 1 shown in FIGS. 2A to 2C.

まず、図1に示す各工程の前工程として、図2Aに示すように、n型もしくはp型のウェハ状のSiC半導体基板11を用意する。例えば(0001)Si面に対して主表面の成す角度、つまりオフ角が4°で、オフ方向が<11-20>とされた4H型のSiC単結晶からなるSiC半導体基板11を用意する。なお、このSiC半導体基板11のうちアライメントキーを形成する領域をアライメントキー形成領域R1とし、半導体素子等のデバイスを形成する領域をデバイス形成領域R2とする。アライメントキー形成領域R1は、例えばウェハ状のSiC半導体基板11のうちのダイシング領域に配置される。このため、種々の製造プロセスを経てからチップ単位に個片化する際に除去されてしまうが、この領域に形成されるアライメントキーが種々の製造プロセスの際にマスクの位置合わせなどに用いられることで、精度良い位置合わせが可能になる。 First, as a pre-process for each process shown in FIG. 1, an n-type or p-type wafer-shaped SiC semiconductor substrate 11 is prepared as shown in FIG. 2A. For example, a SiC semiconductor substrate 11 made of a 4H-type SiC single crystal having an off-angle of 4° and an off-direction of <11-20> is prepared. A region of the SiC semiconductor substrate 11 where an alignment key is formed is defined as an alignment key forming region R1, and a region where a device such as a semiconductor element is formed is defined as a device forming region R2. Alignment key forming region R1 is arranged, for example, in a dicing region of wafer-shaped SiC semiconductor substrate 11 . For this reason, it is removed when singulated into individual chips after going through various manufacturing processes, but the alignment key formed in this region is used for alignment of the mask during various manufacturing processes. Therefore, accurate positioning becomes possible.

次に、このSiC半導体基板11の上にエピタキシャル(以下、エピという)成長によってSiCエピ層12を形成する。ここでは、例えばn型のSiCエピ層12を形成している。このとき、ステップフロー成長に基づいてエピタキシャル成長が行われることから、SiCエピ層12は、SiC半導体基板11の結晶性を受け継ぐことになり、オフ角を有したものとなる。 Next, a SiC epitaxial layer 12 is formed on this SiC semiconductor substrate 11 by epitaxial (hereinafter referred to as epitaxial) growth. Here, for example, an n-type SiC epitaxial layer 12 is formed. At this time, since epitaxial growth is performed based on step flow growth, the SiC epitaxial layer 12 inherits the crystallinity of the SiC semiconductor substrate 11 and has an off angle.

続いて、図2Bに示すように、SiCエピ層12の表面にアライメントキー形成用兼イオン注入用のマスク13を形成する。例えば、まず、図1に示すマスク材料成膜工程として、マスク13の材料となる酸化膜をCVD(chemical vapor deposition)などで成膜する。次に、図1に示すフォト工程として、図示しないがフォトレジストの塗布、露光および現像によるパターニングを行ってフォトマスクを形成する。そして、図1に示すマスクエッチング工程として、フォトマスクで覆った状態で酸化膜をドライエッチングすることでマスク13を所望パターンとする。具体的には、マスク13のうちのアライメントキー形成領域R1におけるアライメントキー形成予定位置に、第2開口部に相当する開口部13aが形成されるようにする。また、マスク13のうちのデバイス形成領域R2におけるイオン注入層の形成予定位置に、第1開口部に相当する開口部13bが形成されるようにする。そして、図1に示すアッシング工程として、アッシングによってフォトマスクを除去する。 Subsequently, as shown in FIG. 2B, a mask 13 for alignment key formation and ion implantation is formed on the surface of the SiC epitaxial layer 12 . For example, first, as the mask material deposition step shown in FIG. 1, an oxide film that is the material of the mask 13 is deposited by CVD (chemical vapor deposition) or the like. Next, as the photo process shown in FIG. 1, a photo mask is formed by applying a photoresist (not shown), and performing patterning by exposure and development. Then, as the mask etching process shown in FIG. 1, the mask 13 is formed into a desired pattern by dry etching the oxide film covered with a photomask. Specifically, openings 13 a corresponding to the second openings are formed in the alignment key formation planned positions in the alignment key formation region R<b>1 of the mask 13 . Also, an opening 13b corresponding to the first opening is formed in the mask 13 at the position where the ion-implanted layer is to be formed in the device formation region R2. Then, as the ashing step shown in FIG. 1, the photomask is removed by ashing.

このとき、アライメントキー形成予定位置の開口部13aの開口幅がイオン注入層の形成予定位置の開口部13bの開口幅よりも広くなるようにしている。例えば、開口部13aと開口部13bについては、図3に示す形状としている。なお、図3は、断面図ではないが、開口部13aや開口部13bとされる部分をハッチングで示してある。 At this time, the opening width of the opening 13a at the position where the alignment key is to be formed is made wider than the opening width of the opening 13b at the position where the ion-implanted layer is to be formed. For example, the openings 13a and 13b are shaped as shown in FIG. Although FIG. 3 is not a cross-sectional view, the openings 13a and 13b are indicated by hatching.

図3に示すように、開口部13aを上面から見ると、外形が長方形状とされている。そして、開口部13aの内側に、開口部13aに囲まれるように開口部13aではないキーマスク部13cが設けられている。キーマスク部13cは、複数本の長方形状のラインが等間隔に並べられたストライプ形状とされ、この部分にマスク13が残された状態となっている。開口部13aの外形は、例えば一方向、ここではオフ方向に伸びる二辺の長さが150μm、オフ方向と垂直な方向に伸びる二辺の長さが80μmとされている。また、複数本に並べられたそれぞれのキーマスク部13cは、オフ方向に伸びる二辺の長さが5μm、オフ方向と垂直な方向に伸びる二辺の長さが40μmとされている。 As shown in FIG. 3, the opening 13a has a rectangular outer shape when viewed from above. A key mask portion 13c that is not the opening 13a is provided inside the opening 13a so as to be surrounded by the opening 13a. The key mask portion 13c has a striped shape in which a plurality of rectangular lines are arranged at regular intervals, and the mask 13 is left in this portion. The outer shape of the opening 13a is, for example, 150 μm in length of two sides extending in one direction, here, the OFF direction, and 80 μm in length of two sides extending in a direction perpendicular to the OFF direction. Each key mask portion 13c arranged in a plurality of lines has a length of two sides extending in the off direction of 5 μm and a length of two sides extending in a direction perpendicular to the off direction of 40 μm.

一方、開口部13bを上面から見ると、長方形状とされているが、オフ方向に伸びる二辺の長さがデバイスのアクティブ領域の長さ程度、例えば4mm、オフ方向と垂直な方向に伸びる二辺の長さが1μmとされている。この場合、2つの開口部13aおよび開口部13bの中で最も短い辺の伸びる方向、ここでは開口部13bにおけるオフ方向に垂直な辺の伸びる方向が開口部13aおよび開口部13bの幅方向となる。 On the other hand, when the opening 13b is viewed from above, it has a rectangular shape. The length of the side is set to 1 μm. In this case, the direction in which the shortest side of the two openings 13a and 13b extends, here, the direction in which the side of the opening 13b extends perpendicular to the off direction, is the width direction of the openings 13a and 13b. .

このような寸法とされていることから、開口部13aの方が開口部13bよりも幅広となり、開口部13aが形成される領域は酸化膜が疎になる疎パターン、開口部13bが形成される領域は酸化膜が密になる密パターンとなる。このため、開口部13a、13bを形成する際のパターニング時には、マイクロローディング現象により、幅広な開口部13aの方が幅狭な開口部13bよりもエッチングレートが大きくなる。そして、開口部13bを形成するために除去する酸化膜のエッチングが完了した際には、既に開口部13aを形成するために除去する酸化膜のエッチングが完了しており、更に下地のSiCエピ層12まで掘り進められる。 Due to such dimensions, the opening 13a is wider than the opening 13b, and the region where the opening 13a is formed is a sparse pattern in which the oxide film is sparse, and the opening 13b is formed. The region becomes a dense pattern in which the oxide film is dense. Therefore, during patterning for forming the openings 13a and 13b, the etching rate of the wide opening 13a is higher than that of the narrow opening 13b due to the microloading phenomenon. Then, when the etching of the oxide film to be removed to form the opening 13b is completed, the etching of the oxide film to be removed to form the opening 13a has already been completed, and the underlying SiC epitaxial layer is already etched. You can dig up to 12.

このため、図4Aに示す開口部13aの近傍の拡大断面図および図4Bに示す開口部13bの近傍の拡大断面図を見ると判るように、開口部13a内では開口部13b内と比較して、SiCエピ層12が深い位置まで削られた状態となる。実験では、例えば開口部13a内ではSiCエピ層12に形成された凹部12aの深さ、つまりSiCエピ層12の削れ量が60nmとなった。また、開口部14b内ではSiCエピ層12に形成された凹部12bの深さ、つまりSiCエピ層12の削れ量が10nmとなった。このことから、凹部12aの底面と凹部12bの底面との間に50nm程度の段差が生じた状態になっていることが判る。 Therefore, as can be seen from the enlarged cross-sectional view of the vicinity of the opening 13a shown in FIG. 4A and the enlarged cross-sectional view of the vicinity of the opening 13b shown in FIG. , the SiC epitaxial layer 12 is etched to a deep position. In the experiment, for example, the depth of the recess 12a formed in the SiC epitaxial layer 12 in the opening 13a, that is, the amount of scraping of the SiC epitaxial layer 12 was 60 nm. Further, the depth of the recess 12b formed in the SiC epitaxial layer 12 in the opening 14b, that is, the amount of scraping of the SiC epitaxial layer 12 was 10 nm. From this, it can be seen that there is a step of about 50 nm between the bottom surface of the recess 12a and the bottom surface of the recess 12b.

このように、アライメントキー形成領域R1に形成される凹部12aをデバイス形成領域R2に形成される凹部12bよりも深くすることができる。このため、この凹部12aとSiCエピ層12の表面とによる段差に基づいてアライメントキーKYを構成すれば、この後のマスク位置合わせに用いることが可能になる。上記のような形状のキーマスク部13cとする場合、アライメントキーKYを複数本の長方形状のラインが等間隔に並べられたストライプ形状の凸部で構成することもできる。アライメントキーKYについては、段差に基づいて構成されれば良いため、凹部12aのみによって構成しても良いし、凹部12a内に残した凸部によって構成しても良い。 Thus, the recess 12a formed in the alignment key forming region R1 can be made deeper than the recess 12b formed in the device forming region R2. Therefore, if the alignment key KY is configured based on the step between the concave portion 12a and the surface of the SiC epitaxial layer 12, it can be used for subsequent mask alignment. When the key mask portion 13c is shaped as described above, the alignment key KY can also be formed of a stripe-shaped convex portion in which a plurality of rectangular lines are arranged at equal intervals. Since the alignment key KY may be formed based on the steps, it may be formed only by the concave portion 12a, or may be formed by a convex portion left in the concave portion 12a.

さらに、図1に示すイオン注入工程として、図2Cに示すように、マスク13で覆った状態で不純物のイオン注入を行うことで、デバイス形成領域R2において、SiCエピ層12に異なる導電型のイオン注入層14を形成する。ここでは、p型不純物としてAlなどを注入することで、p型のイオン注入層14を形成している。また、アライメントキー形成領域R1においても、開口部13aが形成されているため、凹部12aの底面にもイオン注入層15が形成されることになる。このイオン注入層15は、種々の製造プロセスを経てからチップ単位に個片化する際に除去されてしまうため、SiC半導体装置のデバイス特性へ影響を与えることはない。なお、ここで形成されるイオン注入層14が第1イオン注入層、イオン注入層15が第2イオン注入層に相当する。 Furthermore, as the ion implantation step shown in FIG. 1, impurity ions are implanted while being covered with a mask 13 as shown in FIG. An injection layer 14 is formed. Here, the p-type ion-implanted layer 14 is formed by implanting Al or the like as the p-type impurity. Since the opening 13a is also formed in the alignment key forming region R1, the ion-implanted layer 15 is also formed on the bottom surface of the recess 12a. Since the ion-implanted layer 15 is removed when singulated into individual chips after going through various manufacturing processes, it does not affect the device characteristics of the SiC semiconductor device. The ion-implanted layer 14 formed here corresponds to the first ion-implanted layer, and the ion-implanted layer 15 corresponds to the second ion-implanted layer.

その後、図1に示す剥離洗浄工程として、マスク13を剥離洗浄する。これにより、アライメントキー形成領域R1に凹部12aによるアライメントキーKYが形成され、かつ、デバイス形成領域R2にアライメントキーKYと位置ずれないイオン注入層14が形成されたSiC半導体ウェハが構成される。 After that, the mask 13 is peeled and washed as the peeling and washing step shown in FIG. As a result, a SiC semiconductor wafer is formed in which the alignment key KY is formed in the alignment key formation region R1 by the concave portion 12a, and the ion-implanted layer 14 is formed in the device formation region R2 so as not to be misaligned with the alignment key KY.

このように、SiCエピ層12に対して異なる導電型のイオン注入層14を形成する際に、マイクロローディング現象を用いてアライメントキー形成領域R1にアライメントキーKYが構成されるようにしている。このため、アライメントキーKYの形成工程をイオン注入層14の形成工程と共通化することが可能となる。 In this way, when forming the ion-implanted layer 14 of a different conductivity type on the SiC epitaxial layer 12, the alignment key KY is formed in the alignment key forming region R1 using the microloading phenomenon. Therefore, it is possible to share the process of forming the alignment key KY with the process of forming the ion-implanted layer 14 .

また、同じ階層、例えばはデバイス形成領域R2のうちのイオン注入層14以外の位置におけるSiCエピ層12に対して他のイオン注入層を形成したり、トレンチを形成したりする際には、アライメントキーKYを基準として位置合わせできる。このとき、同じマスク13を用いてイオン注入層14やアライメントキーKYを形成しており、これらの位置ずれがないため、アライメントキーKYを基準とすれば、他のイオン注入層やトレンチの位置ずれを最小限にできる。つまり、アライメントキーKYとイオン注入層14との形成を別工程で行い、アライメントキーKYを基準としてイオン注入層14を形成する場合には、アライメントキーKYとイオン注入層14との間に位置ずれが生じ得る。このため、イオン注入層14を形成する際に発生する位置ずれ分と、他のイオン注入層やトレンチを形成する際に発生する位置ずれ分との加算値が最大発生し得る位置ずれとなる。これに対して、アライメントキーKYとイオン注入層14を同じマスク13で位置ずれなく形成しているため、他のイオン注入層やトレンチを形成しても、その位置ずれ分しか発生し得ない。このため、発生し得る位置ずれ量の最大量を低減することが可能となる。 Further, when forming other ion-implanted layers or forming trenches in the SiC epitaxial layer 12 on the same layer, for example, at a position other than the ion-implanted layer 14 in the device formation region R2, alignment Alignment can be performed using the key KY as a reference. At this time, the same mask 13 is used to form the ion-implanted layer 14 and the alignment key KY, and since there is no positional deviation between these, if the alignment key KY is used as a reference, positional deviation of other ion-implanted layers and trenches can be minimized. In other words, if the alignment key KY and the ion-implanted layer 14 are formed in separate processes and the ion-implanted layer 14 is formed with the alignment key KY as a reference, there is a positional deviation between the alignment key KY and the ion-implanted layer 14 . can occur. Therefore, the maximum possible positional deviation is the sum of the positional deviation generated when forming the ion-implanted layer 14 and the positional deviation generated when forming the other ion-implanted layers and trenches. On the other hand, since the alignment key KY and the ion-implanted layer 14 are formed by the same mask 13 without positional deviation, even if other ion-implanted layers or trenches are formed, only the positional deviation occurs. Therefore, it is possible to reduce the maximum possible amount of positional deviation.

ここで、このような効果が得られる理由について、従来の製造フローと本実施形態の製造フローを比較して説明する。 Here, the reason why such effects are obtained will be described by comparing the conventional manufacturing flow and the manufacturing flow of the present embodiment.

従来では、アライメントキーの形成工程とイオン注入層の形成工程は別工程として行われる。具体的には、従来では、SiC半導体装置を製造する際には、図5に示す製造フローのような製造プロセスを実行している。 Conventionally, the process of forming an alignment key and the process of forming an ion-implanted layer are performed as separate processes. Specifically, conventionally, when manufacturing a SiC semiconductor device, a manufacturing process such as the manufacturing flow shown in FIG. 5 is executed.

まず、アライメントキーの形成工程を行う。例えば、n型のSiCエピ層の上にアライメントキー形成用マスクの材料となる酸化膜を成膜したのち、フォト工程としてフォトレジストの塗布および露光によるパターニングを行い、フォトマスクを形成する。次に、フォトマスクで覆った状態で酸化膜をエッチングすることで所望パターンのアライメントキー形成用マスクを形成したのち、フォトマスクをアッシングにより除去する。そして、アライメントキー形成用マスクを用いてドライエッチングを行うことで、SiCエピ層に対してアライメントキーとなる凹部を形成する。その後、アライメントキー形成用マスクを剥離洗浄して除去する。 First, an alignment key forming process is performed. For example, after forming an oxide film as a material for an alignment key forming mask on an n-type SiC epitaxial layer, a photo resist is applied and patterned by exposure as a photo process to form a photo mask. Next, the oxide film is etched while covered with a photomask to form an alignment key forming mask having a desired pattern, and then the photomask is removed by ashing. Then, dry etching is performed using an alignment key forming mask to form recesses that serve as alignment keys in the SiC epitaxial layer. Thereafter, the alignment key forming mask is removed by peeling and cleaning.

続いて、イオン注入用マスクの形成工程を行う。すなわち、アライメントキー形成用マスクを除去したのち、再びイオン注入用マスクの材料となる酸化膜を成膜する。そして、フォト工程としてフォトレジストの塗布および露光によるパターニングを行い、フォトマスクを形成する。このとき、先の工程で形成したアライメントキーを基準としてフォトレジストを露光する際のマスク合わせを行っている。さらに、フォトマスクで覆った状態で酸化膜をエッチングすることで所望パターンのイオン注入用マスクを形成したのち、フォトマスクをアッシングにより除去する。そして、例えばイオン注入用マスクの上からSiCエピ層と異なる導電型の不純物、例えばp型不純物をイオン注入することで、イオン注入層を形成する。その後、イオン注入用マスクを剥離洗浄して除去する。 Subsequently, a step of forming an ion implantation mask is performed. That is, after removing the alignment key forming mask, an oxide film is formed again as a material for the ion implantation mask. Then, as a photo process, a photo resist is applied and patterning is performed by exposure to form a photo mask. At this time, the alignment key formed in the previous step is used as a reference for mask alignment when exposing the photoresist. Further, the oxide film is etched while covered with a photomask to form an ion implantation mask having a desired pattern, and then the photomask is removed by ashing. Then, for example, an ion-implanted layer is formed by ion-implanting an impurity of a conductivity type different from that of the SiC epitaxial layer, such as a p-type impurity, from above the ion-implantation mask. After that, the ion implantation mask is removed by peeling and cleaning.

このように、従来の製造フローでは、アライメントキーの形成工程とイオン注入層の形成工程を別工程として行っている。このため、アライメントキーとイオン注入層との間に位置ずれが発生する可能性があるのに加えて、マスクとなる材料、例えば酸化膜の成膜やフォト工程、マスクのパターニングなどの工程を別々に行う必要があり、製造工程が増大する。 As described above, in the conventional manufacturing flow, the process of forming the alignment key and the process of forming the ion-implanted layer are performed as separate processes. For this reason, in addition to the possibility of misalignment occurring between the alignment key and the ion-implanted layer, there is the possibility that processes such as the formation of a mask material, such as oxide film deposition, photolithography, and mask patterning, must be performed separately. Therefore, the number of manufacturing steps increases.

これに対して、本実施形態では、上記したように図1に示す製造フローのような製造プロセスとすることで、アライメントキーKYの形成工程をイオン注入層14の形成工程と共通化でき、製造工程の削減を図ることが可能となる。具体的には、マスク材料成膜工程、フォト工程、マスクエッチング工程、アッシング工程、剥離洗浄工程を共通化できる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, by adopting a manufacturing process similar to the manufacturing flow shown in FIG. It is possible to reduce the number of processes. Specifically, a mask material film forming process, a photo process, a mask etching process, an ashing process, and a peeling/cleaning process can be shared.

加えて、アライメントキーKYとイオン注入層14とが位置ずれなく形成できる。このため、アライメントキーKYを基準とすれば、他のイオン注入層やトレンチの位置ずれを最小限にできる。 In addition, the alignment key KY and the ion-implanted layer 14 can be formed without misalignment. Therefore, if the alignment key KY is used as a reference, misalignment of other ion-implanted layers and trenches can be minimized.

また、このようにイオン注入層14と同時に形成したアライメントキーKYを有するSiC半導体ウェハを用いれば、その後に、他のイオン注入層やトレンチを形成する際の位置ずれを最小限にできる。 Further, by using the SiC semiconductor wafer having the alignment key KY formed at the same time as the ion-implanted layer 14 in this way, it is possible to minimize misalignment when other ion-implanted layers and trenches are subsequently formed.

(第2実施形態)
第2実施形態について説明する。本実施形態では、半導体素子として、図6および図7に示すトレンチゲート構造の反転型の縦型MOSFETが備えられたSiC半導体装置について、第1実施形態で説明した製造プロセスを適用する場合について説明する。図6および図7に示す縦型MOSFETは、SiC半導体装置のうちのセル領域に形成されており、そのセル領域を囲むように外周耐圧構造が形成されることでSiC半導体装置が構成されているが、ここでは縦型MOSFETのみ図示してある。なお、以下では、図6および図7に示すように、縦型MOSFETの幅方向をX方向、X方向に対して交差する縦型MOSFETの奥行方向をY方向、縦型MOSFETの厚み方向もしくは深さ方向、つまりXY平面に対する法線方向をZ方向として説明する。
(Second embodiment)
A second embodiment will be described. In this embodiment, a case where the manufacturing process described in the first embodiment is applied to a SiC semiconductor device provided with an inverted vertical MOSFET having a trench gate structure shown in FIGS. 6 and 7 as a semiconductor element will be described. do. The vertical MOSFETs shown in FIGS. 6 and 7 are formed in a cell region of the SiC semiconductor device, and the SiC semiconductor device is configured by forming an outer peripheral breakdown voltage structure so as to surround the cell region. However, only vertical MOSFETs are shown here. 6 and 7, the width direction of the vertical MOSFET is the X direction, the depth direction of the vertical MOSFET crossing the X direction is the Y direction, and the thickness direction or depth direction of the vertical MOSFET The horizontal direction, that is, the direction normal to the XY plane will be described as the Z direction.

図6および図7に示されるように、SiC半導体装置には、SiCからなるn型基板101が半導体基板として用いられている。n型基板101の主表面上にSiCからなるn型層102が形成されている。n型基板101は、表面が(0001)Si面とされ、4°のオフ角を有するオフカット基板とされている。 As shown in FIGS. 6 and 7, the SiC semiconductor device uses an n + -type substrate 101 made of SiC as a semiconductor substrate. An n -type layer 102 made of SiC is formed on the main surface of an n + -type substrate 101 . The n + -type substrate 101 is an off-cut substrate having a (0001) Si surface and an off-angle of 4°.

型層102の上には、SiCからなるJFET部103と電界ブロック層104が形成されており、n型層102は、n型基板101から離れた位置においてJFET部103と連結されている。 A JFET portion 103 made of SiC and an electric field blocking layer 104 are formed on the n -type layer 102 , and the n -type layer 102 is connected to the JFET portion 103 at a position away from the n + -type substrate 101 . ing.

JFET部103と電界ブロック層104は、飽和電流抑制層を構成するものであり、共に、X方向に延設され、Y方向において交互に繰り返し並べられて配置されている。つまり、n型基板101の主表面に対する法線方向から見て、JFET部103の少なくとも一部と電界ブロック層104は、それぞれ複数の短冊状、つまりストライプ状とされ、それぞれが交互に並べられたレイアウトとされている。 The JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104 constitute a saturation current suppressing layer, both extend in the X direction, and are alternately and repeatedly arranged in the Y direction. That is, when viewed from the direction normal to the main surface of n + -type substrate 101, at least a portion of JFET portion 103 and electric field blocking layer 104 are formed in a plurality of strips, that is, in stripes, and are arranged alternately. layout.

なお、本実施形態の場合、JFET部103が電界ブロック層104よりも下方まで形成されたものとされている。このため、JFET部103のうちストライプ状とされている部分は電界ブロック層104の下方において連結した状態になっているが、ストライプ状とされている各部はそれぞれ複数の電界ブロック層104の間に配置された状態となっている。 In this embodiment, the JFET portion 103 is formed below the electric field blocking layer 104 . For this reason, the striped portions of the JFET portion 103 are connected below the electric field blocking layers 104 , but each striped portion is between the electric field blocking layers 104 . It is placed.

JFET部103は、n型不純物層によって構成されており、ストライプ状とされている部分の各部、つまり各短冊状の部分は、同一幅とされている。電界ブロック層104は、p型不純物層によって構成されている。上記したように、電界ブロック層104は、ストライプ状とされており、ストライプ状とされた電界ブロック層104の各短冊状の部分は、同一幅とされている。本実施形態の場合、電界ブロック層104は、深さ方向においてp型不純物濃度が一定とされている。また、電界ブロック層104は、n型層102と反対側の表面がJFET部103の表面と同一平面とされている。 The JFET portion 103 is composed of an n-type impurity layer, and each portion of the stripe-shaped portion, that is, each strip-shaped portion has the same width. The electric field blocking layer 104 is composed of a p-type impurity layer. As described above, the electric field blocking layer 104 is striped, and each strip-shaped portion of the striped electric field blocking layer 104 has the same width. In the case of this embodiment, the electric field blocking layer 104 has a constant p-type impurity concentration in the depth direction. The surface of the electric field blocking layer 104 opposite to the n -type layer 102 is flush with the surface of the JFET section 103 .

さらに、JFET部103および電界ブロック層104の上には、SiCからなるn型電流分散層105が形成されている。n型電流分散層105は、後述するようにチャネルを通じて流れる電流がX方向に拡散できるようにする層であり、例えば、n型層102よりもn型不純物濃度が高くされている。本実施形態では、n型電流分散層105は、Y方向に向けて延設されており、n型不純物濃度がJFET部103と同じかそれよりも高くされている。 Furthermore, an n-type current spreading layer 105 made of SiC is formed on the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104 . The n - type current spreading layer 105 is a layer that allows the current flowing through the channel to diffuse in the X direction, as will be described later. In this embodiment, the n-type current spreading layer 105 extends in the Y direction and has an n-type impurity concentration equal to or higher than that of the JFET section 103 .

なお、ここでは、ドリフト層を、便宜的にn型層102、JFET部103およびn型電流分散層105に分けて説明しているが、これらは共にドリフト層を構成する部分であり、互いに連結されている。 Here, for convenience, the drift layer is divided into the n -type layer 102, the JFET portion 103, and the n-type current spreading layer 105 for explanation. Concatenated.

n型電流分散層105の上にはSiCからなるp型ベース領域106が形成されている。また、p型ベース領域106の上にはn型ソース領域108が形成されている。n型ソース領域108は、p型ベース領域106のうちn型電流分散層105と対応する部分の上に形成されている。 A p-type base region 106 made of SiC is formed on the n-type current spreading layer 105 . An n-type source region 108 is formed on the p-type base region 106 . The n-type source region 108 is formed on a portion of the p-type base region 106 corresponding to the n-type current spreading layer 105 .

p型ベース領域106は、電界ブロック層104よりもp型不純物濃度が低くされている。n型ソース領域108は、p型ベース領域106と接しており、後述するソース電極115とのコンタクトが取られるためn型不純物が高濃度に設定されている。 The p-type base region 106 has a lower p-type impurity concentration than the electric field blocking layer 104 . The n-type source region 108 is in contact with the p-type base region 106 and has a high concentration of n-type impurities for contact with a source electrode 115 which will be described later.

また、p型ベース領域106から下方に向けて、具体的にはJFET部103と電界ブロック層104の表面からp型ベース領域106の間であって、n型電流分散層105が形成されていない部分に、つなぎ層を構成するp型ディープ層109が形成されている。本実施形態では、p型ディープ層109は、JFET部103のうちのストライプ状の部分や電界ブロック層104の長手方向に対して交差する方向、ここではY方向を長手方向とした短冊状とされ、X方向に複数本並べられることでストライプ状にレイアウトされている。このp型ディープ層109を通じて、p型ベース領域106や電界ブロック層104が電気的に接続されている。p型ディープ層109の形成ピッチは、後述するトレンチゲート構造の形成間隔となるセルピッチと合わせてあり、隣り合うトレンチゲート構造の間にp型ディープ層109が配置されるようにしてある。 Further, from the p-type base region 106 downward, specifically, between the surfaces of the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104 and the p-type base region 106, the n-type current spreading layer 105 is not formed. A p-type deep layer 109 forming a connecting layer is formed in the portion. In the present embodiment, the p-type deep layer 109 has a strip-like shape whose longitudinal direction is the direction intersecting the longitudinal direction of the striped portion of the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104, here the Y direction. , and are laid out in a stripe shape by arranging a plurality of them in the X direction. Through this p-type deep layer 109, the p-type base region 106 and the electric field blocking layer 104 are electrically connected. The formation pitch of the p-type deep layers 109 is matched with the cell pitch, which is the formation interval of trench gate structures to be described later, so that the p-type deep layers 109 are arranged between adjacent trench gate structures.

さらに、p型ベース領域106上のうちp型ディープ層109と対応する位置、換言すればn型ソース領域108と異なる位置であってn型ソース領域108を挟んでトレンチゲート構造と反対側の位置に、p型連結層110が形成されている。p型連結層110は、p型ベース領域106と後述するソース電極115とを連結することで電気的に接続するための層である。本実施形態では、p型連結層110は、n型ソース領域108を挟んでトレンチゲート構造の反対側に配置しているが、トレンチゲート構造の長手方向に沿ってn型ソース領域108とp型連結層110が交互に繰り返し配置される構造であっても良い。 Furthermore, a position on the p-type base region 106 corresponding to the p-type deep layer 109, in other words, a position different from the n-type source region 108 and opposite to the trench gate structure with the n-type source region 108 interposed therebetween. , a p-type coupling layer 110 is formed. The p-type coupling layer 110 is a layer for electrical connection by coupling the p-type base region 106 and a source electrode 115 to be described later. In this embodiment, the p-type coupling layer 110 is arranged on the opposite side of the trench gate structure with the n-type source region 108 interposed therebetween. A structure in which the connection layers 110 are alternately and repeatedly arranged may be used.

さらに、n型ソース領域108およびp型ベース領域106を貫通してn型電流分散層105に達するように、所定幅で、深さがp型ベース領域106とn型ソース領域108の合計膜厚よりも深くされたゲートトレンチ111が形成されている。このゲートトレンチ111の側面と接するように上述したp型ベース領域106やn型ソース領域108が配置されている。ゲートトレンチ111は、図7のX方向を幅方向、JFET部103や電界ブロック層104の長手方向と交差する方向、ここではY方向を長手方向、Z方向を深さ方向とする短冊状のレイアウトで形成されている。そして、図6および図7には示していないが、ゲートトレンチ111は、複数本がX方向に等間隔に配置されたストライプ状とされており、それぞれの間にp型ベース領域106やn型ソース領域108が配置されている。また、各ゲートトレンチ111の中間位置に、p型ディープ層109やp型連結層110が配置されている。 Furthermore, the total thickness of the p-type base region 106 and the n-type source region 108 with a predetermined width and depth is formed so as to penetrate through the n-type source region 108 and the p-type base region 106 and reach the n-type current spreading layer 105 . A deeper gate trench 111 is formed. The p-type base region 106 and the n-type source region 108 are arranged so as to be in contact with the side surfaces of the gate trench 111 . The gate trench 111 has a strip-shaped layout in which the X direction in FIG. 7 is the width direction, the direction intersecting with the longitudinal direction of the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104, here the Y direction is the longitudinal direction, and the Z direction is the depth direction. is formed by Although not shown in FIGS. 6 and 7, the gate trenches 111 are formed in a striped shape in which a plurality of trenches are arranged at equal intervals in the X direction. A source region 108 is located. A p-type deep layer 109 and a p-type coupling layer 110 are arranged at intermediate positions of each gate trench 111 .

このゲートトレンチ111の側面の位置において、p型ベース領域106は、縦型MOSFETの作動時にn型ソース領域108とn型電流分散層105との間を繋ぐチャネル領域を形成する。このチャネル領域を含むゲートトレンチ111の内壁面は、ゲート絶縁膜112で覆われている。ゲート絶縁膜112の表面にはドープドPoly-Siにて構成されたゲート電極113が形成されており、これらゲート絶縁膜112およびゲート電極113によってゲートトレンチ111内が埋め尽くされ、トレンチゲート構造が構成されている。 At the side of this gate trench 111, the p-type base region 106 forms a channel region connecting between the n-type source region 108 and the n-type current spreading layer 105 during operation of the vertical MOSFET. The inner wall surface of the gate trench 111 including this channel region is covered with a gate insulating film 112 . A gate electrode 113 made of doped Poly-Si is formed on the surface of the gate insulating film 112, and the inside of the gate trench 111 is filled with the gate insulating film 112 and the gate electrode 113 to form a trench gate structure. It is

このトレンチゲート構造は、ゲートトレンチ111の側壁がほぼZ方向と平行とされ、開口部の入口側において丸みを帯びて傾斜させられて、開口幅が底部よりも若干広くなった構造となっている。より詳しくは、ゲートトレンチ111の側壁のうちp型ベース領域106およびn型電流分散層105と接する部分についてはほぼZ方向と平行とされ、n型ソース領域108と接する部分については丸みを帯びて傾斜した状態となっている。 In this trench gate structure, the sidewalls of the gate trench 111 are substantially parallel to the Z direction, and are rounded and inclined on the entrance side of the opening so that the width of the opening is slightly wider than the bottom. . More specifically, the portion of the side wall of gate trench 111 contacting p-type base region 106 and n-type current spreading layer 105 is substantially parallel to the Z direction, and the portion contacting n-type source region 108 is rounded. It is in a slanted state.

また、n型ソース領域108の表面やゲート電極113の表面には、層間絶縁膜114を介してソース電極115や図示しないゲート配線層などが形成されている。ソース電極115やゲート配線層は、複数の金属、例えばNi/Al等にて構成されている。そして、複数の金属のうち少なくともn型SiC、具体的にはn型ソース領域108と接触する部分は、n型SiCとオーミック接触可能な金属で構成されている。また、複数の金属のうち少なくともp型SiC、具体的にはp型連結層110と接触する部分は、p型SiCとオーミック接触可能な金属で構成されている。なお、ソース電極115は、層間絶縁膜114上に形成されることでSiC部分と電気的に絶縁されているが、層間絶縁膜114に形成されたコンタクトホールを通じて、n型ソース領域108およびp型ディープ層109と電気的に接触させられている。 A source electrode 115 and a gate wiring layer (not shown) are formed on the surface of the n-type source region 108 and the surface of the gate electrode 113 with an interlayer insulating film 114 interposed therebetween. The source electrode 115 and gate wiring layer are composed of a plurality of metals such as Ni/Al. Of the plurality of metals, at least n-type SiC, more specifically, the portion in contact with n-type source region 108 is made of a metal capable of ohmic contact with n-type SiC. At least the portion of the plurality of metals that contacts p-type SiC, specifically the p-type coupling layer 110, is made of a metal capable of making ohmic contact with p-type SiC. Source electrode 115 is electrically insulated from the SiC portion by being formed on interlayer insulating film 114 . It is in electrical contact with deep layer 109 .

一方、n型基板101の裏面側にはn型基板101と電気的に接続されたドレイン電極116が形成されている。このような構造により、nチャネルタイプの反転型のトレンチゲート構造の縦型MOSFETが構成されている。このような縦型MOSFETが複数セル配置されることでセル領域が構成されている。そして、このような縦型MOSFETが形成されたセル領域を囲むように図示しないガードリングなどによる外周耐圧構造が構成されることでSiC半導体装置が構成されている。 On the other hand, a drain electrode 116 electrically connected to the n + -type substrate 101 is formed on the back side of the n + -type substrate 101 . With such a structure, a vertical MOSFET having an n-channel type inverted trench gate structure is formed. A cell region is configured by arranging a plurality of cells of such vertical MOSFETs. A SiC semiconductor device is constructed by constructing a peripheral breakdown voltage structure, such as a guard ring (not shown), so as to surround the cell region in which such a vertical MOSFET is formed.

このように構成される縦型MOSFETを有するSiC半導体装置は、例えば、ソース電圧Vsを0V、ドレイン電圧Vdを1~1.5Vとした状態で、ゲート電極113に対して20Vのゲート電圧Vgを印加することで動作させられる。すなわち、縦型MOSFETは、ゲート電圧Vgが印加されることにより、ゲートトレンチ111に接する部分のp型ベース領域106にチャネル領域を形成する。これにより、n型ソース領域108とn型電流分散層105との間が導通する。したがって、縦型MOSFETは、n型基板101より、n型層102とJFET部103およびn型電流分散層105にて構成されるドリフト層を通じ、さらにチャネル領域からn型ソース領域108を通じて、ドレイン-ソース間に電流を流すという動作を行う。 In a SiC semiconductor device having a vertical MOSFET configured in this manner, for example, a gate voltage Vg of 20 V is applied to the gate electrode 113 with a source voltage Vs of 0 V and a drain voltage Vd of 1 to 1.5 V. It is operated by applying voltage. That is, the vertical MOSFET forms a channel region in the p-type base region 106 in contact with the gate trench 111 by applying the gate voltage Vg. This allows conduction between the n-type source region 108 and the n-type current spreading layer 105 . Therefore, the vertical MOSFET passes from the n + -type substrate 101 through the n -type layer 102, the JFET portion 103 and the n-type current spreading layer 105 through the drift layer, and further from the channel region through the n-type source region 108. It performs the operation of passing a current between the drain and the source.

また、本実施形態のSiC半導体装置には、JFET部103および電界ブロック層104を備えてある。このため、縦型MOSFETの動作時には、JFET部103および電界ブロック層104が飽和電流抑制層として機能し、飽和電流抑制効果を発揮することで低オン抵抗を図りつつ、低飽和電流を維持できる構造とすることが可能となる。具体的には、JFET部103のうちストライプ状とされた部分と電界ブロック層104とが交互に繰り返し形成された構造とされていることから、次に示すような作動を行う。 Further, the SiC semiconductor device of this embodiment includes a JFET section 103 and an electric field blocking layer 104 . Therefore, during the operation of the vertical MOSFET, the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104 function as a saturation current suppressing layer, exhibiting a saturation current suppressing effect, thereby achieving a low on-resistance and maintaining a low saturation current. It becomes possible to Specifically, since the JFET portion 103 has a structure in which the striped portion and the electric field blocking layer 104 are alternately and repeatedly formed, the following operation is performed.

まず、ドレイン電圧Vdが例えば1~1.5Vのように通常作動時に印加される電圧である場合には、電界ブロック層104側からJFET部103へ伸びる空乏層は、JFET部103のうちストライプ状とされた部分の幅よりも小さい幅しか伸びない。このため、JFET部103内へ空乏層が伸びても電流経路が確保される。そして、JFET部103のn型不純物濃度がn型層102よりも高くされていて、電流経路を低抵抗に構成できるため、低オン抵抗を図ることが可能となる。 First, when the drain voltage Vd is a voltage applied during normal operation, such as 1 to 1.5 V, the depletion layer extending from the electric field blocking layer 104 side to the JFET section 103 is formed in a stripe shape in the JFET section 103. It stretches only to a width smaller than the width of the part that has been made. Therefore, even if the depletion layer extends into the JFET portion 103, a current path is secured. In addition, since the n-type impurity concentration of the JFET portion 103 is higher than that of the n -type layer 102, the current path can be configured to have a low resistance, so that a low on-resistance can be achieved.

また、負荷短絡などによってドレイン電圧Vdが通常作動時の電圧よりも高くなると、電界ブロック層104側からJFET部103へ伸びる空乏層がJFET部103のうちストライプ状とされた部分の幅よりも伸びる。そして、n型電流分散層105よりも先にJFET部103が即座にピンチオフされる。このとき、JFET部103のうちストライプ状とされた部分の幅およびn型不純物濃度に基づいてドレイン電圧Vdと空乏層の幅との関係が決まる。このため、通常作動時のドレイン電圧Vdよりも少し高い電圧となったときにJFET部103がピンチオフされるように、JFET部103のうちストライプ状とされた部分の幅およびn型不純物濃度を設定する。これにより、低いドレイン電圧VdでもJFET部103をピンチオフすることが可能となる。このように、ドレイン電圧Vdが通常作動時の電圧よりも高くなったときにJFET部103が即座にピンチオフされるようにすることで、低飽和電流を維持することができ、更に負荷短絡等によるSiC半導体装置の耐量を向上することが可能となる。 Further, when the drain voltage Vd becomes higher than the voltage during normal operation due to a load short circuit or the like, the depletion layer extending from the electric field blocking layer 104 side to the JFET portion 103 extends beyond the width of the striped portion of the JFET portion 103 . . Then, the JFET portion 103 is immediately pinched off before the n-type current spreading layer 105 is. At this time, the relationship between the drain voltage Vd and the width of the depletion layer is determined based on the width of the striped portion of the JFET portion 103 and the n-type impurity concentration. Therefore, the width and n-type impurity concentration of the striped portion of the JFET portion 103 are set so that the JFET portion 103 is pinched off when the voltage becomes slightly higher than the drain voltage Vd during normal operation. do. This makes it possible to pinch off the JFET section 103 even with a low drain voltage Vd. In this way, by immediately pinching off the JFET unit 103 when the drain voltage Vd becomes higher than the voltage during normal operation, it is possible to maintain a low saturation current, and furthermore, it is possible to maintain a low saturation current. It is possible to improve the resistance of the SiC semiconductor device.

このように、JFET部103および電界ブロック層104が飽和電流抑制層として機能し、飽和電流抑制効果を発揮することで、更に低オン抵抗と低飽和電流を両立することができるSiC半導体装置とすることが可能となる。 In this way, the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104 function as a saturation current suppressing layer, exhibiting a saturation current suppressing effect, thereby providing a SiC semiconductor device capable of achieving both a low on-resistance and a low saturation current. becomes possible.

さらに、JFET部103を挟み込むように電界ブロック層104を備えることで、JFET部103のうちストライプ状とされた部分と電界ブロック層104とが交互に繰り返し形成された構造とされている。このため、ドレイン電圧Vdが高電圧になったとしても、下方からn型層102に伸びてくる空乏層の伸びが電界ブロック層104によって抑えられ、トレンチゲート構造に延伸することを防ぐことができる。したがって、ゲート絶縁膜112に掛かる電界を低下させる電界抑制効果を発揮させられ、ゲート絶縁膜112が破壊されることを抑制できるため、高耐圧で信頼性の高い素子とすることが可能となる。そして、このようにトレンチゲート構造への空乏層の延伸を防げるため、ドリフト層の一部を構成するn型層102やJFET部103のn型不純物濃度を比較的濃くすることができ、低オン抵抗化を図ることが可能となる。 Furthermore, by providing the electric field blocking layers 104 so as to sandwich the JFET section 103, a structure is formed in which the striped portions of the JFET section 103 and the electric field blocking layers 104 are alternately and repeatedly formed. Therefore, even if the drain voltage Vd becomes a high voltage, the extension of the depletion layer extending from below to the n -type layer 102 is suppressed by the electric field blocking layer 104, and extension to the trench gate structure can be prevented. can. Therefore, the electric field suppressing effect of reducing the electric field applied to the gate insulating film 112 can be exerted, and the breakdown of the gate insulating film 112 can be suppressed. Since the depletion layer can be prevented from extending to the trench gate structure in this way, the n -type layer 102 and the JFET portion 103, which form part of the drift layer, can have a relatively high n-type impurity concentration. On-resistance can be achieved.

次に、本実施形態にかかるnチャネルタイプの反転型のトレンチゲート構造の縦型MOSFETを備えたSiC半導体装置の製造方法について、図8A~図8Hに示す製造工程中の断面図を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing a SiC semiconductor device including a vertical MOSFET having an n-channel type inverted trench gate structure according to the present embodiment will be described with reference to cross-sectional views during manufacturing steps shown in FIGS. 8A to 8H. explain.

〔図8Aに示す工程〕
まず、SiC半導体基板として、例えば4°のオフ角を有するオフカット基板で構成されたn型基板101を用意する。そして、図示しないCVD装置を用いたエピタキシャル成長により、n型基板101の主表面上にSiCからなるn型層102を形成する。このとき、n型基板101の主表面上に予めn型層102を成長させてある所謂エピ基板を用いても良い。そして、n型層102の上にSiCからなるJFET部103をエピタキシャル成長させる。
[Steps shown in FIG. 8A]
First, as a SiC semiconductor substrate, an n + -type substrate 101 composed of an off-cut substrate having an off-angle of, for example, 4° is prepared. Then, an n -type layer 102 made of SiC is formed on the main surface of the n + -type substrate 101 by epitaxial growth using a CVD apparatus (not shown). At this time, a so-called epi-substrate having an n -type layer 102 grown in advance on the main surface of the n + -type substrate 101 may be used. Then, a JFET portion 103 made of SiC is epitaxially grown on the n -type layer 102 .

なお、エピタキシャル成長については、SiCの原料ガスとなるシランやプロパンに加えて、n型ドーパントとなるガス、例えば窒素ガスを導入することで行っている。 The epitaxial growth is performed by introducing a gas, such as a nitrogen gas, as an n-type dopant, in addition to silane and propane, which are raw material gases of SiC.

〔図8Bに示す工程〕
JFET部103の表面に第1マスクに相当するマスク117を形成し、このマスク117を用いてJFET部103に対してp型不純物をイオン注入することで電界ブロック層104を形成する工程を行う。p型不純物としては、ボロン(B)とアルミニウム(Al)のいずれか一方もしくは両方を用いることができる。
[Steps shown in FIG. 8B]
A mask 117 corresponding to a first mask is formed on the surface of the JFET portion 103, and p-type impurity ions are implanted into the JFET portion 103 using this mask 117 to form the electric field blocking layer 104. FIG. Either one or both of boron (B) and aluminum (Al) can be used as the p-type impurity.

このときのマスク117の形成および電界ブロック層104の形成のためのイオン注入に対して、第1実施形態で説明した図1の製造フローで示した製造プロセスを適用する。具体的には、まずマスク117を形成するためのマスク材料を配置する。次に、フォト工程などを経て、図8Bに示されるセル領域などをデバイス形成領域R2として、マスク117のうちの電界ブロック層4の形成予定位置に第1開口部に相当する開口部117bを形成する。同時に、デバイス形成領域R2と異なる領域にアライメントキー形成領域R1を設けて、マスク117のうちのアライメントキーKYの形成予定位置に第2開口部に相当する開口部117aを形成する。そして、p型不純物をイオン注入することで、イオン注入層として電界ブロック層104を形成し、その後、マスク117を除去する。この電界ブロック層104の形成に用いるマスク117のパターニングの際に、同時にアライメントキー形成領域R1に凹部103aが形成される。これにより、同じ工程にて、電界ブロック層104を形成しつつ、凹部103aによって構成される第1アライメントキーKY1を形成でき、かつ、電界ブロック層104と第1アライメントキーKY1とを位置ずれなく形成することができる。 The manufacturing process shown in the manufacturing flow of FIG. 1 described in the first embodiment is applied to the ion implantation for forming the mask 117 and forming the electric field blocking layer 104 at this time. Specifically, first, a mask material for forming the mask 117 is arranged. Next, through a photo process or the like, an opening 117b corresponding to the first opening is formed in the mask 117 at a position where the electric field blocking layer 4 is to be formed, using the cell region shown in FIG. 8B as the device forming region R2. do. At the same time, an alignment key formation region R1 is provided in a region different from the device formation region R2, and an opening 117a corresponding to the second opening is formed in the mask 117 at the position where the alignment key KY is to be formed. By ion-implanting a p-type impurity, an electric field blocking layer 104 is formed as an ion-implanted layer, and then the mask 117 is removed. At the time of patterning the mask 117 used for forming the electric field blocking layer 104, a concave portion 103a is formed in the alignment key forming region R1 at the same time. As a result, the electric field blocking layer 104 is formed in the same process, and the first alignment key KY1 composed of the concave portion 103a can be formed, and the electric field blocking layer 104 and the first alignment key KY1 can be formed without misalignment. can do.

〔図8Cに示す工程〕
引き続き、JFET部103および電界ブロック層104の上にn型SiCをエピタキシャル成長させることで、n型電流分散層105を形成する。そして、n型電流分散層105の上に、p型ディープ層109の形成予定領域が開口する図示しないマスクを配置する。その後、マスクの上からp型不純物をイオン注入することでp型ディープ層109を形成する。
[Steps shown in FIG. 8C]
Subsequently, an n-type current spreading layer 105 is formed by epitaxially growing n-type SiC on the JFET portion 103 and the electric field blocking layer 104 . Then, a mask (not shown) is placed on the n-type current spreading layer 105 so as to open a region where the p-type deep layer 109 is to be formed. Thereafter, a p-type deep layer 109 is formed by ion-implanting p-type impurities from above the mask.

なお、n型電流分散層105をエピタキシャル成長させると、下地に形成した第1アライメントキーKY1が受け継がれ、アライメントキー形成領域R1に新しく第2アライメントキーKY2が形成されることになる。このため、p型ディープ層109を形成する際のイオン注入については、その新しい第2アライメントキーKY2を基準とした位置合わせによって形成されることになる。ただし、このときには、下地となるJFET部103の上に、SiCエピ層に相当するn型電流分散層105を形成することで第2アライメントキーKY2を構成することになる。このため、オフ方向の下流側において第2アライメントキーKY2にファセット面が形成されることになる。したがって、p型ディープ層109を形成する際には、ファセット面の影響を受けて第2アライメントキーKY2を基準とする位置合わせ時に位置ずれが生じ得る。 When the n-type current spreading layer 105 is epitaxially grown, the first alignment key KY1 formed on the base is inherited, and the second alignment key KY2 is newly formed in the alignment key forming region R1. Therefore, the ion implantation for forming the p-type deep layer 109 is performed by alignment with the new second alignment key KY2 as a reference. However, at this time, the second alignment key KY2 is formed by forming the n-type current spreading layer 105 corresponding to the SiC epitaxial layer on the JFET portion 103 serving as the base. Therefore, a facet surface is formed on the second alignment key KY2 on the downstream side in the OFF direction. Therefore, when the p-type deep layer 109 is formed, the facet surface may cause positional deviation during alignment with the second alignment key KY2 as a reference.

具体的には、図9(a)に示すように、n型電流分散層105は、n型基板101に対してエピタキシャル成長させた各層の上に更にエピタキシャル成長させることで形成したものであるため、n型基板101のオフ角を引き継いだ結晶構造になっている。そして、凹部103aによって構成された第1アライメントキーKY1を覆うようにn型電流分散層105を形成すると、図9(b)、図9(c)に示すように第2アライメントキーKY2におけるオフ方向下流側に(0001)ファセット面が形成される。このため、ステッパと呼ばれる読取装置での第2アライメントキーKY2の認識に誤差が発生し得る。 Specifically, as shown in FIG. 9A, the n-type current spreading layer 105 is formed by further epitaxially growing on each layer epitaxially grown on the n + -type substrate 101. It has a crystal structure inheriting the off-angle of the n + -type substrate 101 . Then, when the n-type current spreading layer 105 is formed so as to cover the first alignment key KY1 constituted by the concave portion 103a, as shown in FIGS. A (0001) facet is formed on the downstream side. Therefore, an error may occur in recognition of the second alignment key KY2 by a reading device called a stepper.

しかしながら、同時に形成した第1アライメントキーKY1と電界ブロック層104とが位置ずれしていないため、その上に新たに形成した第2アライメントキーKY2とp型ディープ層109との位置ずれのみとなる。このため、発生し得る位置ずれ量の最大量を低減することが可能となる。 However, since the simultaneously formed first alignment key KY1 and the electric field blocking layer 104 are not misaligned, only the second alignment key KY2 newly formed thereon and the p-type deep layer 109 are misaligned. Therefore, it is possible to reduce the maximum possible amount of positional deviation.

〔図8Dに示す工程〕
図示しないCVD装置を用いて、n型電流分散層105およびp型ディープ層109の上にp型ベース領域106をエピタキシャル成長させる。そして、イオン注入装置を用いて、p型ベース領域106の表層部にn型不純物をイオン注入することでn型ソース領域108を形成する。
[Steps shown in FIG. 8D]
A CVD apparatus (not shown) is used to epitaxially grow the p-type base region 106 on the n-type current spreading layer 105 and the p-type deep layer 109 . Then, an n-type source region 108 is formed by ion-implanting n-type impurities into the surface layer portion of the p-type base region 106 using an ion implantation apparatus.

なお、p型ベース領域106をエピタキシャル成長させると、下地に形成した第2アライメントキーKY2が受け継がれ、再びアライメントキー形成領域R1に新しく第3アライメントキーKY3が形成されることになる。 When the p-type base region 106 is epitaxially grown, the second alignment key KY2 formed in the underlying layer is inherited, and a new third alignment key KY3 is formed again in the alignment key forming region R1.

〔図8Eに示す工程〕
n型ソース領域108の上に、マスク材料を配置する。そして、フォト工程により、マスク材料をパターニングすることで第2マスクに相当するマスク118を形成する。このマスク118をイオン注入用マスクとして用いて、マスク118の上からp型不純物をイオン注入したのち、活性化のための熱処理を行う。これにより、n型ソース領域108をp型不純物のイオン注入によって打ち返してp型連結層110を形成することができる。
[Steps shown in FIG. 8E]
A mask material is placed over the n-type source region 108 . Then, a mask 118 corresponding to a second mask is formed by patterning the mask material by a photo process. Using this mask 118 as an ion implantation mask, p-type impurity ions are implanted from above the mask 118, and then heat treatment for activation is performed. As a result, the p-type coupling layer 110 can be formed by implanting the p-type impurity ions into the n-type source region 108 .

このときのマスク118の形成およびp型連結層110の形成のためのイオン注入に対しても、第1実施形態で説明した図1の製造フローで示した製造プロセスを適用する。具体的には、まずマスク118を形成するためのマスク材料を配置する。次に、アライメントキーKY3を基準としてマスク118をパターニングする。すなわち、図8Eに示されるセル領域などをデバイス形成領域R2として、マスク118のうちのp型連結層110の形成予定位置に第3開口部に相当する開口部118bを形成する。同時に、デバイス形成領域R2と異なる領域にアライメントキー形成領域R1を設けて、マスク118のうちアライメントキーKY3と異なる位置に第4開口部に相当する開口部118aを形成する。そして、p型不純物をイオン注入することで、イオン注入層としてp型連結層110を形成し、その後、マスク118を除去する。このp型連結層110の形成に用いるマスク118のパターニングの際に、同時にアライメントキー形成領域R1に凹部108aが形成される。これにより、同じ工程にて、p型連結層110を形成しつつ、凹部108aとn型ソース領域108との段差に基づく第4アライメントキーKY4を形成でき、かつ、p型連結層110と第4アライメントキーKY4とを位置ずれなく形成することができる。 The manufacturing process shown in the manufacturing flow of FIG. 1 described in the first embodiment is also applied to the ion implantation for forming the mask 118 and forming the p-type coupling layer 110 at this time. Specifically, first, a mask material for forming the mask 118 is arranged. Next, the mask 118 is patterned using the alignment key KY3 as a reference. 8E is used as a device forming region R2, an opening 118b corresponding to the third opening is formed in the mask 118 at the position where the p-type coupling layer 110 is to be formed. At the same time, an alignment key forming region R1 is provided in a region different from the device forming region R2, and an opening 118a corresponding to the fourth opening is formed in the mask 118 at a position different from the alignment key KY3. By ion-implanting a p-type impurity, a p-type coupling layer 110 is formed as an ion-implanted layer, and then the mask 118 is removed. At the time of patterning the mask 118 used for forming the p-type coupling layer 110, the concave portion 108a is simultaneously formed in the alignment key forming region R1. As a result, in the same process, while forming the p-type coupling layer 110, the fourth alignment key KY4 can be formed based on the step between the recess 108a and the n-type source region 108, and the p-type coupling layer 110 and the fourth alignment key KY4 can be formed. Alignment key KY4 can be formed without positional deviation.

なお、p型連結層110を形成する際には、開口部118aを通じてもイオン注入が行われるため、凹部108aの底部にp型のイオン注入層110aが形成される。また、p型連結層110の形成などに用いるマスク18のパターニングを行うときに用いる第3アライメントキーKY3は、p型ベース領域106のうちのアライメントキー形成領域R1に位置する部分に形成されたものである。p型ベース領域106がエピタキシャル成長によって形成されたものであるため、オフ方向の下流側において第3アライメントキーKY3にファセット面が形成されることになる。このため、p型連結層110を形成する際には、ファセット面の影響を受けて第3アライメントキーKY3を基準とする位置合わせ時に位置ずれが生じ得る。しかしながら、下層において同時に形成した第1アライメントキーKY1と電界ブロック層104とが位置ずれしていないため、その上に新たに形成した第3アライメントキーKY3とp型連結層110との位置ずれのみとなり、発生し得る位置ずれ量の最大量を低減できる。 When forming the p-type coupling layer 110, ions are also implanted through the opening 118a, so that the p-type ion-implanted layer 110a is formed at the bottom of the recess 108a. A third alignment key KY3 used for patterning the mask 18 used for forming the p-type coupling layer 110 is formed in a portion of the p-type base region 106 located in the alignment key formation region R1. is. Since the p-type base region 106 is formed by epitaxial growth, a facet surface is formed in the third alignment key KY3 on the downstream side in the off direction. Therefore, when the p-type coupling layer 110 is formed, positional deviation may occur during alignment with the third alignment key KY3 as a reference due to the influence of the facet surface. However, since the first alignment key KY1 and the electric field blocking layer 104 formed at the same time in the lower layer are not misaligned, only the third alignment key KY3 newly formed thereon and the p-type coupling layer 110 are misaligned. , the maximum amount of possible misalignment can be reduced.

〔図8Fに示す工程〕
n型ソース領域108などの上に図示しないマスクを形成したのち、マスクのうちのゲートトレンチ111の形成予定領域を開口させる。そして、マスクを用いてRIE(Reactive Ion Etching)等の異方性エッチングを行うことで、ゲートトレンチ111を形成する。
[Steps shown in FIG. 8F]
After forming a mask (not shown) on the n-type source region 108 and the like, a region of the mask where the gate trench 111 is to be formed is opened. Then, anisotropic etching such as RIE (Reactive Ion Etching) is performed using a mask to form the gate trench 111 .

このとき、ゲートトレンチ111を形成する際に用いるエッチングマスクのパターニングには、p型連結層110を形成する際に同時に形成した第4アライメントキーKY4を基準として位置合わせできる。つまり、p型連結層110と同じ階層に形成されるゲートトレンチ111については、精度良い位置合わせに基づいてエッチングマスクを形成することが可能となる。このため、p型連結層110に対して位置ずれすることなくゲートトレンチ111を形成できる。 At this time, the patterning of the etching mask used to form the gate trench 111 can be aligned using the fourth alignment key KY4 formed simultaneously with the formation of the p-type coupling layer 110 as a reference. That is, for the gate trench 111 formed on the same layer as the p-type coupling layer 110, it is possible to form an etching mask based on accurate alignment. Therefore, the gate trench 111 can be formed without being misaligned with respect to the p-type coupling layer 110 .

〔図8Gに示す工程〕
その後、マスクを除去してから例えば熱酸化を行うことによって、ゲート絶縁膜112を形成し、ゲート絶縁膜112によってゲートトレンチ111の内壁面上およびn型ソース領域108の表面上を覆う。そして、p型不純物もしくはn型不純物がドープされたPoly-Siをデポジションした後、これをエッチバックし、少なくともゲートトレンチ111内にPoly-Siを残すことでゲート電極113を形成する。これにより、トレンチゲート構造が完成する。
[Steps shown in FIG. 8G]
Thereafter, the gate insulating film 112 is formed by, for example, thermal oxidation after removing the mask, and covers the inner wall surface of the gate trench 111 and the surface of the n-type source region 108 with the gate insulating film 112 . Then, after depositing Poly-Si doped with p-type impurities or n-type impurities, this is etched back to leave Poly-Si at least in the gate trench 111, thereby forming the gate electrode 113. FIG. This completes the trench gate structure.

この後の工程については図示しないが、以下のような工程を行う。すなわち、ゲート電極113およびゲート絶縁膜112の表面を覆うように、例えば酸化膜などによって構成される層間絶縁膜114を形成する。また、図示しないマスクを用いて層間絶縁膜114にn型ソース領域108およびp型ディープ層109を露出させるコンタクトホールを形成する。そして、層間絶縁膜114の表面上に例えば複数の金属の積層構造により構成される電極材料を形成したのち、電極材料をパターニングすることでソース電極115やゲート配線層を形成する。さらに、n型基板101の裏面側にドレイン電極116を形成する。このようにして、本実施形態にかかるSiC半導体装置が完成する。 Although not shown, the following steps are performed. That is, an interlayer insulating film 114 made of, for example, an oxide film is formed so as to cover the surfaces of the gate electrode 113 and the gate insulating film 112 . Further, contact holes are formed in the interlayer insulating film 114 using a mask (not shown) to expose the n-type source region 108 and the p-type deep layer 109 . Then, after forming an electrode material composed of, for example, a laminated structure of a plurality of metals on the surface of the interlayer insulating film 114, the electrode material is patterned to form the source electrode 115 and the gate wiring layer. Furthermore, a drain electrode 116 is formed on the back side of the n + -type substrate 101 . Thus, the SiC semiconductor device according to this embodiment is completed.

以上説明したように、本実施形態では、縦型MOSFETを備えたSiC半導体装置の製造方法において、アライメントキーの形成工程とイオン注入層の形成工程を共通化させ、アライメントキーとイオン注入層とが位置ずれなく形成されるようにしている。一例を挙げると、第1アライメントキーKY1と電界ブロック層104とが位置ずれなく形成され、第4アライメントキーKY4とp型連結層110とが位置ずれなく形成されるようにしている。 As described above, in the present embodiment, in the method of manufacturing a SiC semiconductor device having a vertical MOSFET, the process of forming the alignment key and the process of forming the ion-implanted layer are made common, and the alignment key and the ion-implanted layer are formed in common. It is formed without positional deviation. For example, the first alignment key KY1 and the electric field blocking layer 104 are formed without positional deviation, and the fourth alignment key KY4 and the p-type coupling layer 110 are formed without positional deviation.

このため、イオン注入層と同じ階層に他のイオン注入層やトレンチを形成する際に、アライメントキーKYを基準とした精度良い位置合わせに基づいてマスクを形成することが可能となる。そして、アライメントキーKYと同時に形成したイオン注入層に対して他のイオン注入層やトレンチの位置ずれを最小限にできる。 Therefore, when forming other ion-implanted layers and trenches in the same layer as the ion-implanted layer, it is possible to form a mask based on accurate alignment with the alignment key KY as a reference. Further, it is possible to minimize misalignment of other ion-implanted layers and trenches with respect to the ion-implanted layer formed at the same time as the alignment key KY.

さらに、本実施形態の製造方法によれば、以下のような効果を得ることもできる。 Furthermore, according to the manufacturing method of this embodiment, the following effects can also be obtained.

(1)本実施形態では、アライメントキーKYの形成工程とイオン注入層の形成工程を共通化させ、アライメントキーKYとイオン注入層とを同時に形成した後に、イオン注入層の上層に更にSiCエピ層を形成し、その上層のSiCエピ層にイオン注入層やトレンチを形成している。そして、上層のSiCエピ層のイオン注入層を形成する際に同時にアライメントキーKYを形成している。具体的には、第1アライメントキーKY1と電界ブロック層104を同時に形成した後に、その上にSiCエピ層としてn型電流分散層105やp型ベース領域106を形成し、p型ベース領域106にイオン注入層としてp型連結層110を形成している。そして、p型連結層110を形成する際に同時に第4アライメントキーKY4を形成している。 (1) In this embodiment, the process of forming the alignment key KY and the process of forming the ion-implanted layer are made common. are formed, and ion-implanted layers and trenches are formed in the SiC epitaxial layer thereabove. An alignment key KY is formed at the same time as the ion-implanted layer of the upper SiC epitaxial layer is formed. Specifically, after forming the first alignment key KY1 and the electric field blocking layer 104 at the same time, the n-type current spreading layer 105 and the p-type base region 106 are formed as SiC epilayers thereon. A p-type coupling layer 110 is formed as an ion-implanted layer. Then, the fourth alignment key KY4 is formed at the same time when the p-type coupling layer 110 is formed.

このとき、下層のイオン注入層14となる電界ブロック層104と第1アライメントキーKY1とが位置ずれなく形成されている。このため、その上層にSiCエピ層となるp型ベース領域106などを形成し、それにp型連結層110を形成したとしても、p型ベース領域106に引き継がれた第3アライメントキーKY3とp型連結層110との位置ずれのみとなる。したがって、電界ブロック層104とp型連結層110との間で発生し得る一ずれ量の最大量を低減できる。 At this time, the electric field blocking layer 104 that becomes the lower ion-implanted layer 14 and the first alignment key KY1 are formed without positional deviation. For this reason, even if the p-type base region 106 and the like serving as the SiC epitaxial layer are formed thereon and the p-type coupling layer 110 is formed thereon, the third alignment key KY3 inherited by the p-type base region 106 and the p-type base region 106 are formed. Only the positional deviation from the coupling layer 110 is caused. Therefore, the maximum amount of deviation that can occur between the electric field blocking layer 104 and the p-type coupling layer 110 can be reduced.

(2)さらに、上層のSiCエピ層に対して他のイオン注入層やトレンチを形成することもできる。その場合、上層のSiCエピ層にイオン注入層と同時に形成したアライメントキーを用いて、同じ上層のSiCエピ層に他のイオン注入層やトレンチを形成する際の位置合わせが行える。このため、上層のSiCエピ層に最初に形成したイオン注入層と他のイオン注入層やトレンチとの間に発生し得る位置ずれ量の最大量を低減できる。 (2) In addition, other ion-implanted layers and trenches can be formed in the upper SiC epilayer. In this case, the alignment key formed simultaneously with the ion-implanted layer in the upper SiC epitaxial layer can be used to align other ion-implanted layers and trenches in the same upper SiC epitaxial layer. Therefore, the maximum amount of misalignment that can occur between the ion-implanted layer first formed in the upper SiC epitaxial layer and other ion-implanted layers or trenches can be reduced.

例えば、上層のSiCエピ層に相当するp型ベース領域106などに対してゲートトレンチ111を形成することができる。この場合、p型連結層110と同時に形成した第4アライメントキーKY4を基準とした位置合わせによってゲートトレンチ111を形成できる。このため、p型連結層110に対して位置ずれすることなくゲートトレンチ111を形成できる。 For example, the gate trench 111 can be formed for the p-type base region 106 corresponding to the upper SiC epi layer. In this case, the gate trench 111 can be formed by alignment based on the fourth alignment key KY4 formed at the same time as the p-type connection layer 110 . Therefore, the gate trench 111 can be formed without being misaligned with respect to the p-type coupling layer 110 .

(他の実施形態)
本開示は、上記した実施形態に準拠して記述されたが、当該実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
(Other embodiments)
Although the present disclosure has been described based on the above embodiment, it is not limited to the embodiment, and includes various modifications and modifications within the equivalent range. In addition, various combinations and configurations, as well as other combinations and configurations including single, more, or less elements thereof, are within the scope and spirit of this disclosure.

例えば、上記第1、第2実施形態では、本発明を適用したSiC半導体装置の一例を挙げたに過ぎず、他の素子構造のSiC半導体装置に対しても本発明を適用することができる。 For example, the above-described first and second embodiments are merely examples of SiC semiconductor devices to which the present invention is applied, and the present invention can also be applied to SiC semiconductor devices having other element structures.

例えば、n型ソース領域108をイオン注入に限らず、エピタキシャル成長によって形成しても良い。その場合でも、n型ソース領域108に第3アライメントキーKY3が引き継がれるため、第3アライメントキーKY3を基準としたマスク合わせに基づくイオン注入によってp型連結層110を位置ずれなく精度良く形成できる。また、第4アライメントキーKY4を基準としたマスク合わせによってエッチングマスクのパターニングを行えば、ゲートトレンチ111を位置ずれなく精度良く形成できる。 For example, the n-type source region 108 may be formed not only by ion implantation but also by epitaxial growth. Even in this case, since the n-type source region 108 takes over the third alignment key KY3, the p-type coupling layer 110 can be formed with high precision without misalignment by ion implantation based on mask alignment with the third alignment key KY3 as a reference. Further, if the patterning of the etching mask is performed by mask alignment using the fourth alignment key KY4 as a reference, the gate trench 111 can be formed with high accuracy without misalignment.

なお、結晶の方位などを示す場合、本来ならば所望の数字の上にバー(-)を付すべきであるが、電子出願に基づく表現上の制限が存在するため、本明細書においては、所望の数字の前にバーを付すものとする。 When indicating crystal orientation, etc., a bar (-) should be attached to the desired number, but since there are restrictions on expression based on electronic filing, in this specification, the desired number shall be preceded by a bar.

11 SiC半導体基板
12 SiCエピ層
13 マスク
13a、13b 開口部
14、15 イオン注入層
REFERENCE SIGNS LIST 11 SiC semiconductor substrate 12 SiC epitaxial layer 13 mask 13a, 13b opening 14, 15 ion-implanted layer

Claims (7)

炭化珪素半導体ウェハであって、
アライメントキー形成領域(R1)とデバイス形成領域(R2)とを有するウェハ状の炭化珪素半導体基板(11、101)と、
前記炭化珪素半導体基板の上に形成され、前記アライメントキー形成領域において凹部(12a、103a)が形成された炭化珪素のエピタキシャル層(12、103)と、
前記デバイス形成領域において、前記エピタキシャル層に対して形成され、前記凹部よりも狭い所定幅とされた第1イオン注入層(14、104)と、
前記アライメントキー形成領域において、前記エピタキシャル層における前記凹部の底面に形成された第2イオン注入層(15、104a)と、
を有する炭化珪素半導体ウェハ。
A silicon carbide semiconductor wafer,
a wafer-shaped silicon carbide semiconductor substrate (11, 101) having an alignment key formation region (R1) and a device formation region (R2);
silicon carbide epitaxial layers (12, 103) formed on the silicon carbide semiconductor substrate and having recesses (12a, 103a) formed in the alignment key forming region;
a first ion-implanted layer (14, 104) formed with respect to the epitaxial layer in the device formation region and having a predetermined width narrower than the recess;
a second ion-implanted layer (15, 104a) formed on the bottom surface of the recess in the epitaxial layer in the alignment key forming region;
A silicon carbide semiconductor wafer having
前記凹部は、一方向に伸びる二辺と該二辺に垂直な方向に伸びる二辺を有する長方形状とされ、
該長方形状の内側に、複数本の長方形状のラインが並べられたストライプ形状の凸部で構成されたアライメントキー(KY)が形成されている、請求項1に記載の炭化珪素半導体ウェハ。
The recess has a rectangular shape with two sides extending in one direction and two sides extending in a direction perpendicular to the two sides,
2. The silicon carbide semiconductor wafer according to claim 1, wherein an alignment key (KY) composed of a stripe-shaped convex portion in which a plurality of rectangular lines are arranged is formed inside said rectangular shape.
半導体素子を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
アライメントキー形成領域(R1)と前記半導体素子が形成されるデバイス形成領域(R2)とを有するウェハ状の炭化珪素半導体基板(11、101)を用意することと、
前記炭化珪素半導体基板の上に炭化珪素からなるエピタキシャル層(12、103)を形成することと、
前記エピタキシャル層の上にマスク材料を配置したのち、フォト工程にて該マスク材料をパターニングすることで、前記デバイス形成領域に第1開口部(13b、117b)が形成されると共に前記アライメントキー形成領域に前記第1開口部よりも幅の広い第2開口部(13a、117a)が形成されたマスク(13、117)を形成することと、
前記マスクを用いて前記エピタキシャル層に対して不純物のイオン注入を行うことで、前記第1開口部を通じて第1イオン注入層(14、104)を形成すると共に、前記第2開口部を通じて第2イオン注入層(15、104a)を形成することと、を含み、
前記マスクを形成することでは、前記フォト工程において、マイクロローディング現象に基づき、前記第2開口部の底部に位置する前記エピタキシャル層に凹部(12a、103a)を形成することで、該凹部と前記エピタキシャル層の表面とによる段差に基づくアライメントキー(KY)を形成する、炭化珪素半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device including a semiconductor element,
preparing a wafer-shaped silicon carbide semiconductor substrate (11, 101) having an alignment key forming region (R1) and a device forming region (R2) in which the semiconductor elements are formed;
forming an epitaxial layer (12, 103) made of silicon carbide on the silicon carbide semiconductor substrate;
After disposing a mask material on the epitaxial layer, the mask material is patterned by a photo process to form the first openings (13b, 117b) in the device forming region and the alignment key forming region. forming a mask (13, 117) in which a second opening (13a, 117a) wider than the first opening is formed;
Impurity ions are implanted into the epitaxial layer using the mask to form a first ion-implanted layer (14, 104) through the first opening, and second ions are implanted through the second opening. forming an injection layer (15, 104a);
In the formation of the mask, recesses (12a, 103a) are formed in the epitaxial layer located at the bottom of the second opening based on the microloading phenomenon in the photo process. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, wherein an alignment key (KY) is formed based on a level difference with the surface of a layer.
半導体素子を備えた炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
アライメントキー形成領域(R1)と前記半導体素子が形成されるデバイス形成領域(R2)とを有し、第1または第2導電型とされたウェハ状の炭化珪素半導体基板(101)を用意することと、
前記炭化珪素半導体基板の上に、前記炭化珪素半導体基板よりも低不純物濃度の炭化珪素からなる第1導電型層(102)を形成することと、
前記第1導電型層の上に、一方向を長手方向として複数本がストライプ状に並べられた第2導電型の炭化珪素からなる電界ブロック層(104)、および、前記一方向を長手方向として前記電界ブロック層と交互に複数本がストライプ状に並べられた部分を有する第1導電型の炭化珪素からなるJFET部(103)を有する飽和電流抑制層(103、104)を形成することと、
エピタキシャル成長により、前記飽和電流抑制層の上に、前記第1導電型層よりも第1導電型不純物濃度が高くされた第1導電型の炭化珪素からなる電流分散層(105)を形成することと、
前記電流分散層に対して第2導電型不純物のイオン注入を行うことで、前記電界ブロック層に達し、前記一方向と交差する方向を長手方向とする第2導電型のつなぎ層(109)を形成することと、
エピタキシャル成長により、前記電流分散層および前記つなぎ層の上に、第2導電型の炭化珪素からなるベース領域(106)を形成することと、
前記ベース領域の上に、前記第1導電型層よりも第1導電型不純物濃度が高くされた第1導電型の炭化珪素からなるソース領域(108)を形成することと、
前記ソース領域の表面から前記ベース領域よりも深いゲートトレンチ(111)を、一方向を長手方向としてストライプ状に複数本形成したのち、前記ゲートトレンチの内壁面にゲート絶縁膜(112)を形成すると共に、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極(113)を形成することでトレンチゲート構造を形成することと、
前記ソース領域に電気的に接続されるソース電極(115)を形成することと、
前記炭化珪素半導体基板の裏面側にドレイン電極(116)を形成することと、を含み、
前記飽和電流抑制層を形成することは、
前記JFET部と前記電界ブロック層のいずれか一方をエピタキシャル層によって構成すると共に、他方を該エピタキシャル層に対して不純物をイオン注入することで形成することであり
前記エピタキシャル層の上にマスク材料を配置したのち、フォト工程にて該マスク材料をパターニングすることで、前記デバイス形成領域に第1開口部(117b)が形成されると共に前記アライメントキー形成領域に前記第1開口部よりも幅の広い第2開口部(117a)が形成された第1マスク(117)を形成することと、
前記第1マスクを用いて前記エピタキシャル層に対して前記不純物のイオン注入を行うことで、前記第1開口部を通じて第1イオン注入層(104)を形成すると共に、前記第2開口部を通じて第2イオン注入層(104a)を形成することと、を含み、
前記第1マスクを形成することでは、前記フォト工程において、マイクロローディング現象に基づき、前記第2開口部の底部に位置する前記エピタキシャル層に凹部(103a)を形成することで、該凹部と前記エピタキシャル層の表面とによる段差に基づく第1アライメントキー(KY、KY1)を形成する、炭化珪素半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device including a semiconductor element,
Preparing a wafer-shaped silicon carbide semiconductor substrate (101) having an alignment key forming region (R1) and a device forming region (R2) in which the semiconductor elements are formed, and having a first or second conductivity type. When,
forming a first conductivity type layer (102) made of silicon carbide having an impurity concentration lower than that of the silicon carbide semiconductor substrate on the silicon carbide semiconductor substrate;
an electric field blocking layer (104) made of silicon carbide of the second conductivity type, in which a plurality of layers are arranged in stripes with one direction as the longitudinal direction, on the first conductivity type layer; and forming saturation current suppression layers (103, 104) having a JFET portion (103) made of silicon carbide of the first conductivity type and having a portion in which a plurality of lines are alternately arranged in stripes with the electric field blocking layer;
forming a current spreading layer (105) made of silicon carbide of a first conductivity type having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the first conductivity type layer on the saturation current suppression layer by epitaxial growth; ,
By ion-implanting impurities of the second conductivity type into the current spreading layer, a connection layer (109) of the second conductivity type reaching the electric field blocking layer and having a longitudinal direction intersecting with the one direction is formed. forming;
forming a base region (106) made of silicon carbide of the second conductivity type on the current spreading layer and the tie layer by epitaxial growth;
forming a source region (108) made of silicon carbide of a first conductivity type having a first conductivity type impurity concentration higher than that of the first conductivity type layer on the base region;
After forming a plurality of gate trenches (111) deeper than the base region from the surface of the source region in a stripe shape with one direction as a longitudinal direction, a gate insulating film (112) is formed on the inner wall surface of the gate trench. forming a trench gate structure by forming a gate electrode (113) on the gate insulating film;
forming a source electrode (115) electrically connected to the source region;
forming a drain electrode (116) on the back surface side of the silicon carbide semiconductor substrate;
Forming the saturation current suppression layer includes:
One of the JFET portion and the electric field blocking layer is composed of an epitaxial layer, and the other is formed by ion-implanting an impurity into the epitaxial layer, and a mask material is placed on the epitaxial layer. After that, by patterning the mask material in a photo process, a first opening (117b) is formed in the device forming region and a first opening (117b) wider than the first opening is formed in the alignment key forming region. forming a first mask (117) having two openings (117a);
By ion-implanting the impurity into the epitaxial layer using the first mask, a first ion-implanted layer (104) is formed through the first opening, and a second ion-implanted layer (104) is formed through the second opening. forming an ion-implanted layer (104a);
By forming the first mask, a recess (103a) is formed in the epitaxial layer located at the bottom of the second opening based on the micro-loading phenomenon in the photo process, so that the recess and the epitaxial layer are formed. A method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device, wherein first alignment keys (KY, KY1) are formed based on a step with the surface of a layer.
前記電流分散層を形成することでは、前記アライメントキー形成領域に位置する前記電流分散層に、前記第1アライメントキーが引き継がれた第2アライメントキー(KY、KY2)を形成し、
前記つなぎ層を形成することでは、前記第2アライメントキーを基準としたマスク合わせに基づくイオン注入を行うことで、前記つなぎ層を形成する、請求項4に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
In forming the current spreading layer, second alignment keys (KY, KY2) inheriting the first alignment key are formed in the current spreading layer located in the alignment key forming region,
5 . The method of manufacturing the silicon carbide semiconductor device according to claim 4 , wherein forming said connecting layer includes performing ion implantation based on mask alignment with reference to said second alignment key to form said connecting layer.
前記ベース領域を形成することおよび前記ソース領域を形成することでは、前記第2アライメントキーが引き継がれた第3アライメントキー(KY、KY3)を形成し、
前記ソース領域を形成することの後に、該ソース領域に対して第2導電型不純物をイオン注入することで第2導電型の連結層(110)を形成することを含み、
前記連結層を形成することでは、前記第3アライメントキーを基準としたマスク合わせに基づくイオン注入を行うことで、前記連結層を形成する、請求項5に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
forming the base region and forming the source region forming a third alignment key (KY, KY3) inherited from the second alignment key;
forming an interconnecting layer (110) of a second conductivity type by implanting a second conductivity type impurity into the source region after forming the source region;
6. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 5, wherein forming said coupling layer includes performing ion implantation based on mask alignment with said third alignment key as a reference to form said coupling layer.
前記連結層を形成することでは、
前記ソース領域の上にマスク材料を配置したのち、フォト工程にて該マスク材料をパターニングすることで、前記デバイス形成領域に第3開口部(118b)が形成されると共に、前記アライメントキー形成領域における前記第3アライメントキーと異なる位置に、前記第3開口部よりも幅の広い第4開口部(118a)が形成された第2マスク(118)を形成することと、
前記第2マスクを用いて前記ソース領域に対して不純物のイオン注入を行うことで、前記第3開口部を通じて前記連結層を形成すると共に、前記第4開口部を通じてイオン注入層(110a)を形成することと、を含み、
前記第2マスクを形成することでは、前記フォト工程において、マイクロローディング現象に基づき、前記第4開口部の底部に位置する前記ソース領域に凹部(108a)を形成することで、該凹部と前記ソース領域の表面とによる段差に基づく第4アライメントキー(KY、KY4)を形成し、
前記トレンチゲート構造を形成することでは、前記ソース領域の表面からエッチングによって前記ゲートトレンチを形成する際に、前記第4アライメントキーを基準としたマスク合わせに基づいて形成したエッチングマスクを用いてエッチングを行うことで前記ゲートトレンチを形成する、請求項6に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
By forming the connection layer,
After disposing a mask material on the source region, the mask material is patterned by a photo process, thereby forming a third opening (118b) in the device formation region and in the alignment key formation region. forming a second mask (118) having a fourth opening (118a) wider than the third opening at a position different from the third alignment key;
Impurity ions are implanted into the source region using the second mask to form the connection layer through the third opening and to form an ion-implanted layer (110a) through the fourth opening. including and
In forming the second mask, a recess (108a) is formed in the source region located at the bottom of the fourth opening based on the micro-loading phenomenon in the photo process, so that the recess and the source are formed. forming a fourth alignment key (KY, KY4) based on a step difference with the surface of the region;
In forming the trench gate structure, when forming the gate trench by etching from the surface of the source region, etching is performed using an etching mask formed based on mask alignment with the fourth alignment key as a reference. 7. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 6, wherein said gate trench is formed by performing a
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