JP5845714B2 - 炭化珪素半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
(実施の形態1)
図1に示すように、本実施の形態の炭化珪素半導体装置は、MOSFET100であり、具体的には、縦型DiMOSFET(Double Implanted MOSFET)である。MOSFET100は、エピタキシャル基板90、酸化膜126、ソース電極111、上部ソース電極127、ゲート電極110、およびドレイン電極112を有する。エピタキシャル基板90は、単結晶基板80、バッファ層121、耐圧保持層122、p領域123、n+領域124、およびp+領域125を有する。MOSFET100の平面形状(図1の上方向から見た形状)は、たとえば、2mm以上の長さの辺からなる長方形または正方形である。
図2に示すように、表面SOを有するエピタキシャル基板90(炭化珪素基板)が準備される。具体的には、単結晶基板80の主面上にバッファ層121が形成され、バッファ層121上に耐圧保持層122が形成される。バッファ層121は、導電型がn型の炭化珪素からなり、その厚さは、たとえば0.5μmとされる。またバッファ層121における導電型不純物の濃度は、たとえば5×1017cm-3とされる。耐圧保持層122の厚さは、たとえば10μmとされる。また耐圧保持層122におけるn型の導電性不純物の濃度は、たとえば5×1015cm-3とされる。
酸化膜126上に、フォトリソグラフィ法を用いて、パターンを有するレジスト膜が形成される。このレジスト膜をマスクとして用いて、酸化膜126のうちn+領域124およびp+領域125上に位置する部分がエッチングにより除去される。これにより酸化膜126に開口部が形成される。次に、この開口部においてn+領域124およびp+領域125と接触するように導体膜が形成される。次にレジスト膜を除去することにより、上記導体膜のうちレジスト膜上に位置していた部分の除去(リフトオフ)が行われる。この導体膜は、金属膜であってもよく、たとえばニッケル(Ni)からなる。このリフトオフの結果、ソース電極111が形成される。
本実施の形態によれば、イオンビームJ1(図8)は、エピタキシャル基板90に達する前に被覆膜50を透過する。つまりイオン注入の対象物は被覆膜50およびエピタキシャル基板90を含み、比較的浅い位置でその進行が阻止されたイオンが被覆膜50中に注入され、比較的深い位置でその進行が阻止されたイオンがエピタキシャル基板90中に注入される。よって、イオン注入の対象物に形成される注入プロファイルPF(図20)のうち浅い位置は、エピタキシャル基板90が占める位置ではなく、被覆膜50が占める位置となる。これにより、注入プロファイルのうち浅い位置を除いた部分をエピタキシャル基板90の不純物濃度プロファイルとすることができる。
図21に示すように、本実施の形態においては、被覆膜50が形成された後、かつイオンビームJ1によるイオン注入の前に、被覆膜50上に、被覆膜50の材料に比してイオンビームに対する阻止能が高い材料から作られた阻止膜61a(第1の阻止膜)が形成される。特に本実施の形態においては、阻止膜61aの形成は、開口部P1が形成された後に行われる。阻止膜61aの材料は、マスク層31の材料と同じであってもよく、たとえば酸化珪素である。
図22に示すように、本実施の形態においては、阻止膜61b(第1の阻止膜)は、マスク層31が形成される前に形成される。
図23に示すように、本実施の形態においては、マスク層31のパターニングのためのエッチングが厚さ方向に途中で停止されることによって、開口部P1の底面上に阻止膜61c(第1の阻止膜)が形成される。
図24に示すように、本実施の形態においては、阻止膜61bが形成された後かつマスク層31が形成される前に、マスク層31の材料と異なる材料から作られたエッチングストップ層70が形成される。これにより、マスク層31に開口部P1を形成するためのエッチングを停止させるためにエッチングストップ層70を用いることができる。
図25に示すように、本実施の形態においては、開口部P2が形成された後かつイオンビームJ2によるイオン注入が行われる前に、開口部P2の底面上に阻止膜62(第2の阻止膜)が形成される。具体的には、開口部P2が形成された後に、酸化珪素が堆積されることで阻止膜62が形成され得る。
Claims (4)
- 表面を有する炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板の前記表面上に直接、第1の材料から作られた被覆膜を形成する工程と、
前記被覆膜上に、第2の材料から作られたマスク層を形成する工程とを備え、
前記第2の材料に比して前記第1の材料は炭化珪素との密着性が高く、さらに
前記マスク層に第1の開口部を形成する工程と、
前記マスク層の前記第1の開口部を通りかつ前記被覆膜を透過するイオンビームにより、前記炭化珪素基板中に第1の導電型を付与するための第1の不純物イオンを注入する工程と、
前記被覆膜を形成する工程の後かつ前記第1の不純物イオンを注入する工程の前に、前記被覆膜上に、前記第1の材料に比して前記イオンビームに対する阻止能が高い材料から作られた第1の阻止膜を形成する工程とを備え、
前記第1の阻止膜を形成する工程は、前記第1の開口部を形成する工程の後に行われる、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 表面を有する炭化珪素基板を準備する工程と、
前記炭化珪素基板の前記表面上に直接、第1の材料から作られた被覆膜を形成する工程と、
前記被覆膜上に、第2の材料から作られたマスク層を形成する工程とを備え、
前記第2の材料に比して前記第1の材料は炭化珪素との密着性が高く、さらに
前記マスク層に第1の開口部を形成する工程と、
前記マスク層の前記第1の開口部を通りかつ前記被覆膜を透過するイオンビームにより、前記炭化珪素基板中に第1の導電型を付与するための第1の不純物イオンを注入する工程とを備え、
前記第1の開口部を形成する工程において、第1の底面および第1の側壁を有する前記第1の開口部が前記マスク層に形成され、
前記第1の不純物イオンを注入する工程の後に、前記第1の底面および前記第1の側壁上にスペーサ層を形成することによって、前記マスク層および前記スペーサ層を有するマスク部を形成する工程と、
前記第1の開口部内の前記スペーサ層を異方的にエッチングすることによって、前記第1の底面上の前記スペーサ層を除去しかつ前記第1の側壁上の前記スペーサ層を残存させることで、前記マスク部に、第2の底面および第2の側壁を有する第2の開口部を形成する工程と、
前記第2の開口部を通るイオンビームにより、前記炭化珪素基板中に前記第1の導電型と異なる第2の導電型を付与するための第2の不純物イオンを注入する工程とをさらに備え、
前記第2の開口部を形成する工程の後かつ前記第2の不純物イオンを注入する工程の前に、前記第2の開口部の第2の底面上に第2の阻止膜を形成する工程をさらに備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。 - 前記第2の材料は酸化珪素である、請求項1または請求項2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
- 前記第1の材料は、チタン、ポリシリコンおよび窒化珪素のいずれかである、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
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