JP5211468B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置について図1を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置の構成を示す断面図である。図1に示す第1の実施形態に係る半導体装置では、電界効果トランジスタの単位セルを2つ対向して並べた構造を備えている。なお、実際には、上記電界効果トランジスタの単位セルが複数並列に配置接続されて1つのトランジスタを形成している。
次に、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を中心に図4を参照して説明する。また、第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、第1の実施形態に係る半導体装置と全く同じ構造を有している。図4は、本発明の第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。第2の実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第1の実施形態と異なり、第1のマスク材10で覆われていない第1のヘテロ半導体領域3の一部分をエッチングする工程を第1の不純物導入領域11を形成する工程より先に実施する場合を示している。具体的には、図2(2)に示した工程の後、図4(1)に示すように、第1のマスク材10で覆われていない部分において、第1のヘテロ半導体領域3を、例えば反応性イオンエッチング(ドライエッチング)によりエッチングする。次に、図4(2)では、第1のマスク材10で覆われていない部分において、ドリフト領域2中に、例えばイオン注入法を用いて、例えばボロンもしくはアルミなどを不純物導入し、第1の不純物導入領域11を形成する。最後に、第1の実施形態と同様に、図3(5)〜図3(7)の工程を実施し、図1に示した半導体装置と同じ構造の半導体装置を完成させる。これにより、第1のヘテロ半導体領域3と第1の不純物導入領域11の製造順序を逆にしても容易に製造することができる。また、第1の実施形態と同様の効果も取得できる。
次に、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を中心に図5を参照して説明する。また、第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、第1の実施形態に係る半導体装置と全く同じ構造を有している。図5は、本発明の第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。第3の実施形態に係る半導体装置の製造方法では、第1および第2の実施形態と異なり、第1のマスク材10で覆われていない第1のヘテロ半導体領域3の一部分をエッチングする工程で、第1のヘテロ半導体領域3を所定厚み残す場合を示している。具体的には、図2(3)に示した工程の後、図5(1)に示すように、第1のマスク材10で覆われていない部分において、第1のヘテロ半導体領域3を所定厚み残すように、例えば反応性イオンエッチング(ドライエッチング)によりエッチングする。次に、図5(2)では、例えばフッ化アンモニウムとフッ酸との混合溶液で第1のマスク材10をウエットエッチングして除去した後に、例えばドライO2酸化によって、第1のヘテロ半導体領域3の表面を酸化する。特に、図5(1)の工程で残したエッチング残し部分(底部)とエッチングサイド部が所定厚み酸化されるようにする。同時に、第1の不純物導入領域11を活性化し、ゲート電極下電界緩和領域9も形成する。次に、フッ化アンモニウムとフッ酸との混合溶液で、第1のヘテロ半導体領域3の酸化された部分をウエットエッチングして等方的に除去する。最後に、第1の実施形態と同様に、図3(7)の工程を実施し、図1に示した半導体装置と同じ構造の半導体装置を完成させる。これにより、第1のヘテロ半導体領域3の端部とゲート電極下電界緩和領域9が所定距離離れるように形成することができる。また、第1の実施形態と同様の効果も取得できる。更に、エッチング選択比の高いドライエッチとダメージ除去が可能な熱酸化とを組み合わせて、第1のヘテロ半導体領域3を所定厚み残してドライエッチングした後、上記の厚みを酸化することで、ドライエッチング時に生じるプラズマダメージがヘテロ接合駆動端部やドリフト領域2表面に生じなくなり、微細加工が可能となる。これにより、導通動作時において、ダメージによるゲート電界の終端が起こらず、高い導通特性を得ることができる。
次に、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第1の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を中心に図6を参照して説明する。また、第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置は、第1の実施形態に係る半導体装置と全く同じ構造を有している。図6は、本発明の第4の実施形態に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。第4の実施形態では、第1乃至第3の実施形態と異なり、第1のマスク材10の開口部を広げた後、ヘテロ接合駆動端部を形成する場合を示している。具体的には、図2(3)に示した工程の後、図6(1)に示すように、例えばフッ化アンモニウムとフッ酸との混合溶液で第1のマスク材10を所定厚みだけ等方的にウエットエッチングして開口部を広げる。次に、図6(2)では、第1のマスク材10で覆われていない第1のヘテロ半導体領域3の一部分を、例えば反応性イオンエッチング(ドライエッチング)によりエッチングする。次に、図6(3)では、例えばフッ化アンモニウムとフッ酸との混合溶液で第1のマスク材10をウエットエッチングして除去する。次に、図6(4)では、所定の熱処理によって、第1の不純物導入領域11を活性化し、ゲート電極下電界緩和領域9を形成する。最後に、第1の実施形態と同様に、図3(7)の工程を実施し、図1に示した半導体装置と同じ構造の半導体装置を完成させる。これにより、第1乃至第3の実施形態で示した第1のヘテロ半導体領域3の犠牲酸化を用いずとも、容易にヘテロ接合駆動端部とゲート電極下電界緩和領域9が所定距離離れるように形成することができる。また、第1の実施形態と同様の効果も取得できる。
次に、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第1の実施形態と異なる点を中心に図7乃至図9を参照して説明する。また、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置について、第1の実施形態に係る半導体装置と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
次に、第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第5の実施形態に係る半導体装置の製造方法と異なる点を中心に図10乃至図11を参照して説明する。また、第6の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置について、第5の実施形態に係る半導体装置と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
次に、第7の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第5の実施形態と異なる点を中心に図12乃至図14を参照して説明する。また、第7の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置について、第5の実施形態に係る半導体装置と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
次に、第8の実施形態に係る半導体装置の製造方法について、第5の実施形態と異なる点を中心に図15乃至図16を参照して説明する。また、第8の実施形態に係る半導体装置の製造方法により製造された半導体装置について、第5の実施形態に係る半導体装置と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。
4 ゲート絶縁膜、5 ゲート電極、6 ソース電極、7 ドレイン電極、
8 層間絶縁膜、9 ゲート電極下電界緩和領域、10 第1のマスク材、
11 第1の不純物導入領域、12 ソース領域下電界緩和領域、
13 第2の不純物導入領域、14 第2のマスク材、
15 第3の不純物導入領域、16 第3のマスク材、
17 第2のヘテロ半導体領域、18 導通領域
Claims (15)
- 半導体基体と、
前記半導体基体と異なるバンドギャップを有する半導体材料から成り、前記半導体基体とヘテロ接合し、且つ前記半導体基体の表面の一部に設けられたヘテロ半導体領域と、
少なくとも前記ヘテロ半導体領域の側面及び前記ヘテロ半導体領域が形成されていない前記半導体基体の表面にまたがって形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記半導体基体及び前記ヘテロ半導体領域が前記ゲート絶縁膜に同時に接するヘテロ接合駆動端部から所定距離離れて、前記半導体基体および前記ゲート絶縁膜に接する第1の電界緩和領域と、
前記ヘテロ半導体領域とオーミック接続されたソース電極と、
前記半導体基体とオーミック接続されたドレイン電極とを有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基体上に前記ヘテロ半導体領域を形成する工程と、
所定形状にパターニングされた第1のマスク材を前記へテロ半導体領域上に形成する工程と、
前記第1のマスク材で覆われていない部分の前記半導体基体に前記第1の電界緩和領域を形成する工程と、
前記第1の電界緩和領域を形成後に前記第1のマスク材で覆われていない部分よりも広く前記ヘテロ半導体領域を選択的に除去する工程と、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1の電界緩和領域を形成する際、前記第1のマスク材で覆われていない前記半導体基体に、イオン注入法を用いて所定の不純物を導入することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1の電界緩和領域を形成する際、前記不純物を活性化する処理を行うことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製造方法。
- 半導体基体と、
前記半導体基体と異なるバンドギャップを有する半導体材料から成り、前記半導体基体とヘテロ接合し、且つ前記半導体基体の表面の一部に設けられたヘテロ半導体領域と、
少なくとも前記ヘテロ半導体領域の側面及び前記ヘテロ半導体領域が形成されていない前記半導体基体の表面にまたがって形成されたゲート絶縁膜と、
前記ゲート絶縁膜に接して形成されたゲート電極と、
前記半導体基体及び前記ヘテロ半導体領域が前記ゲート絶縁膜に同時に接するヘテロ接合駆動端部から所定距離離れて、前記半導体基体および前記ゲート絶縁膜に接する第1の電界緩和領域と、
前記ヘテロ半導体領域とオーミック接続されたソース電極と、
前記半導体基体とオーミック接続されたドレイン電極と、
前記半導体基体および前記ヘテロ半導体領域に接し、前記ヘテロ接合駆動端部から所定距離離れて形成された第2の電界緩和領域とを有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体基体上に前記ヘテロ半導体領域を形成する工程と、
所定形状にパターニングされた第1のマスク材を前記へテロ半導体領域上に形成する工程と、
前記第1のマスク材で覆われていない部分の前記半導体基体に前記第1の電界緩和領域及び前記第2の電界緩和領域を形成する工程と、
所定形状にパターニングされた第2のマスク材を前記第1のマスク材及び前記ヘテロ半導体領域の上に形成する工程と、
前記第1のマスク材及び前記第2のマスク材で覆われていない部分よりも広く前記ヘテロ半導体領域を選択的に除去する工程と、
前記ゲート絶縁膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第2の電界緩和領域と接する前記ヘテロ半導体領域を覆い隠す第2のマスク材を前記へテロ半導体領域上に形成する工程と含み、
前記第1のマスク材と前記第2のマスク材を共用して、前記ヘテロ接合駆動端部を形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2のマスク材の材質が、前記第1のマスク材の材質と異なることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の電界緩和領域と接しない前記へテロ半導体領域を、前記第1のマスク材とともに覆い隠す第3のマスク材を前記へテロ半導体領域上に形成する工程と、
前記第2の電界緩和領域と接する前記ヘテロ半導体領域を覆い隠す第2のマスク材を前記へテロ半導体領域上に形成する工程と含み、
前記第1のマスク材および前記第3のマスク材を共用して、前記第2の電界緩和領域を形成し、
前記第1のマスク材および前記第2のマスク材を共用して、前記ヘテロ接合駆動端部を形成することを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2のマスク材もしくは前記第3のマスク材のいずれか一方もしくは両方の材質が、前記第1のマスク材の材質と異なることを特徴とする請求項7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の電界緩和領域を形成する際、前記第1のマスク材で覆われていない前記半導体基体に、イオン注入法を用いて所定の不純物を導入することを特徴とする請求項4乃至8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の電界緩和領域を形成する際、前記不純物を活性化するべく熱処理を行うことを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ヘテロ接合駆動端部を形成する際、前記第1のマスク材で覆われていない前記へテロ半導体領域の少なくとも一部を等方的に除去する工程を有することを特徴とする請求項4乃至10のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記等方的に除去する工程を犠牲酸化によっておこなうことを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ヘテロ接合駆動端部を形成する際、前記第1のマスク材の少なくとも一部を等方的に除去した後、前記ヘテロ接合駆動端部を形成することを特徴とする前記請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体基体が炭化珪素、ダイヤモンドまたは窒化ガリウムからなることを特徴とする前記請求項1乃至13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記ヘテロ半導体領域が単結晶シリコン、多結晶シリコンまたはアモルファスシリコンからなることを特徴とする請求項1乃至14のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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