JP5621442B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1に、縦型半導体装置として縦型MOSトランジスタが備えられた半導体装置の断面図を示す。この半導体装置は、本実施形態で説明する半導体基板の製造方法によって製造された半導体基板を用いて製造されたものである。以下、この図を参照して、縦型MOSトランジスタを備えた半導体装置について説明する。
n+型基板1の上にn-型ドリフト層2をエピタキシャル成長させる。そして、n-型ドリフト層2の表面にマスク20を形成したのち、ホト・エッチングによってパターニングする。これにより、スーパージャンクション構造におけるp型領域3を形成するためのトレンチ2aの形成予定領域を開口させて開口部20aを形成する。このとき、例えば開口部20aの幅を最終的に形成するp型領域3の幅(例えば2.5μm)よりも広い幅(例えば3.5μm)となるようにする。そして、このマスク20を用いて選択エッチングを行い、開口部20aを通じてn-型ドリフト層2を部分的に除去する。これにより、セル領域においてp型領域3を形成するためのトレンチ2aが形成される。
マスク20を除去したのち、トレンチ2a内を含め基板表面全面に単結晶シリコンからなるp型層21をエピタキシャル成長等によって形成する(図ではトレンチ2a内にのみp型層21を示してある)。例えば、シリコンソースガスとなるジクロロシラン(SiH2Cl2)に対してエッチングガスとなるHClを混合させた混合ガスを用いて、これにボロンなどのp型ドーパントを導入し、かつ、比較的高温プロセス(例えば1000℃)でp型層21を形成している。
この後、熱処理によってn-型ドリフト層2内のn型不純物をp型層21内に熱拡散させて活性化する。このとき、p型層21のp型不純物濃度がn-型ドリフト層2のn型不純物濃度よりも低くされているため、n-型ドリフト層2のn型不純物がp型層21側に拡散していき、p型層21のうちn-型ドリフト層2と隣接する領域がオーバードープされてn型になり、p型層21が縮小させられる。この拡散後に縮小されたp型層21により、スーパージャンクション構造におけるp型領域3が形成される。このように、n-型ドリフト層2のn型不純物がp型層21側に拡散することから、p型領域3とn-型ドリフト層2との境界、つまりこれらによって構成されるPN接合の接合位置がトレンチ2aの内壁面よりもトレンチ2aの内側に移動した位置となる。
上記実施形態では、スーパージャンクション構造を構成するn型領域2bとp型領域3の長手方向とトレンチゲート構造を構成するトレンチ7の長手方向とが一致している場合を例に挙げて説明したが、必ずしも一致している必要は無い。例えば、n型領域2bとp型領域3の長手方向がトレンチ7の長手方向に対して垂直、もしくは一定の角度をなして形成されていても良い。
2 n-型ドリフト層
2a トレンチ
2b n型領域
3 p型領域
4 p型ウェル領域
5 n+型領域
6 p+型コンタクト領域
20 マスク
20a 開口部
21 p型層
Claims (2)
- 主表面および裏面を有する第1導電型または第2導電型の半導体基板(1)と、
前記半導体基板(1)の前記主表面側に形成され、一方向を長手方向とする複数のトレンチ(2a)がストライプ状に形成された第1導電型のドリフト層(2)と、
前記トレンチ(2a)内に埋め込んで形成した第2導電型領域(3)とを有し、
前記ドリフト層(2)のうち前記第2導電型領域(3)の間に挟まれた部分を含んで第1導電型領域(2b)が構成され、該第1導電型領域(2b)と前記第2導電型領域(3)とが交互に繰り返し並べられることによりスーパージャンクション構造が構成されていると共に、
前記スーパージャンクション構造が形成された領域内において、前記半導体基板(1)の前記主表面側に配置される表面電極(10)と前記裏面側に配置される裏面電極(11)との間に電流を流す縦型半導体素子を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記ドリフト層(2)に対して、前記第2導電型領域(3)の幅よりも広く前記トレンチ(2a)を形成する工程と、
前記トレンチ(2a)に対して前記ドリフト層(2)よりも低不純物濃度とされた第2導電型不純物層(21)を形成する工程と、
熱処理によって前記ドリフト層(2)内の第1導電型不純物を前記第2導電型不純物層(21)内に熱拡散させることで前記第2導電型領域(3)を形成する工程と、を含み、
前記第2導電型不純物層(21)を形成する工程では、エピタキシャル成長装置にて前記第2導電型不純物層(21)をエピタキシャル成長させ、
前記第2導電型領域(3)を形成する工程では、前記エピタキシャル成長装置内において前記第2導電型不純物層(21)を成長させない条件で前記熱処理を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記トレンチ(2a)を形成する工程では、前記トレンチ(2a)の幅を、前記熱処理によって前記第2導電型領域(3)を形成する工程を経た後の前記第2導電型領域(3)の幅が前記第1導電型領域(2b)の幅と等しくなるように設定することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
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