JP6171969B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法および半導体装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a semiconductor device.

半導体装置(半導体デバイス、半導体素子)の構造として、トレンチにゲート電極を形成したトレンチゲート構造が知られている。特許文献1及び特許文献2には、トレンチゲート構造におけるトレンチの底部に発生する電界集中を緩和するために、熱拡散及びイオン注入の少なくとも一方を用いて、トレンチ底部の近傍にP型半導体からなる領域(フローティング部)を形成することが記載されている。これによって、半導体装置の耐圧を向上させることができる。   As a structure of a semiconductor device (semiconductor device, semiconductor element), a trench gate structure in which a gate electrode is formed in a trench is known. In Patent Document 1 and Patent Document 2, in order to alleviate electric field concentration generated at the bottom of the trench in the trench gate structure, at least one of thermal diffusion and ion implantation is used, and a P-type semiconductor is formed in the vicinity of the bottom of the trench. The formation of a region (floating portion) is described. Thereby, the breakdown voltage of the semiconductor device can be improved.

特開2009-267029号公報JP 2009-267029 A 特開平10-98188号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-98188

特許文献1の技術では、窒化ガリウム(GaN)系の半導体において、P型不純物を熱拡散することによってフローティング部を形成している。しかし、この技術では、900度、60分のような比較的高温、長時間の熱処理が行われるため、N型半導体層における電気的特性が劣化する(例えば、オン抵抗の増加)という課題があった。また、特許文献2の技術では、イオン注入によってフローティング部を形成することから、イオン注入によってP型半導体を形成することが困難である半導体(例えば、GaNに代表されるIII族窒化物半導体)には適用することができないという課題があった。その他、特許文献1及び特許文献2記載の技術では、フローティング部を形成しない半導体装置に比べて、フローティング部を形成するための製造工程が増加するという課題があった。そのため、トレンチを有する半導体装置の電気的特性を向上させることが可能な技術や、製造を容易化する技術が望まれていた。そのほか、半導体装置においては、微細化や、低コスト化、耐久性の向上などが望まれていた。   In the technique of Patent Document 1, a floating portion is formed by thermally diffusing P-type impurities in a gallium nitride (GaN) -based semiconductor. However, this technique has a problem that the electrical characteristics of the N-type semiconductor layer deteriorate (for example, an increase in on-resistance) because heat treatment is performed at a relatively high temperature such as 900 degrees for 60 minutes. It was. In the technique of Patent Document 2, since the floating portion is formed by ion implantation, it is difficult to form a P-type semiconductor by ion implantation (for example, a group III nitride semiconductor represented by GaN). There was a problem that could not be applied. In addition, the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have a problem that the number of manufacturing steps for forming the floating portion is increased as compared with a semiconductor device in which the floating portion is not formed. Therefore, a technique capable of improving the electrical characteristics of a semiconductor device having a trench and a technique for facilitating manufacture have been desired. In addition, in semiconductor devices, miniaturization, cost reduction, and improvement in durability have been desired.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第1の形態は、半導体装置の製造方法である。半導体装置は;第1導電型の半導体である第1半導体層と、前記第1半導体層の上面に接する第2導電型の半導体である第2半導体層と、前記第2半導体層の上面に接する第1導電型の半導体である第3半導体層と、が前記第1半導体層側から順に積層された積層体と;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層を貫通して前記第1半導体層まで達するサブトレンチと、該サブトレンチに囲まれた凸部であって、前記凸部の上面に第2半導体層が露出した凸部と、を備えるゲートトレンチと;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層まで達するリセスと、を有しており;製造方法は;(A)前記積層体に、前記リセスが形成されるリセス形成領域及び前記凸部が形成される凸部形成領域を覆い、かつ、前記サブトレンチが形成されるサブトレンチ形成領域が開口した第1のマスクを形成する工程と;(B)前記工程(A)後に、ドライエッチングを行う工程と;(C)前記工程(B)後に、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分を除去することにより第2のマスクを形成する工程と;(D)前記工程(C)後に、ドライエッチングを行う工程と、を備え;前記工程(B)又は工程(D)の少なくともいずれか一方の工程では、前記サブトレンチの下面が前記第1半導体層まで達するようにドライエッチングを行い、
前記工程(D)では、前記リセスの下面及び前記凸部の上面が前記第2半導体層まで達するようにドライエッチングを行う。
本発明の第2の形態は、半導体装置の製造方法である。半導体装置は;第1導電型の半導体である第1半導体層と、前記第1半導体層の上面に接する第2導電型の半導体である第2半導体層と、前記第2半導体層の上面に接する第1導電型の半導体である第3半導体層と、が前記第1半導体層側から順に積層された積層体と;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層を貫通して前記第1半導体層まで達するサブトレンチと、該サブトレンチに囲まれた凸部であって、前記凸部の上面に第2半導体層が露出した凸部と、を備えるゲートトレンチと;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層まで達するリセスと、を有しており;製造方法は;(a)前記積層体に、前記リセスが形成されるリセス形成領域及び前記ゲートトレンチが形成されるゲートトレンチ形成領域が開口した第3のマスクを形成する工程と;(b)前記工程(a)後に、ドライエッチングを行う工程と;(c)前記工程(b)後に、前記第3のマスク上に、前記凸部が形成される凸部形成領域及び前記リセス形成領域を覆う第4のマスクを形成する工程と;(d)前記工程(c)後に、ドライエッチングを行う工程と、を備え;前記工程(b)では、前記リセスの下面及び前記凸部の上面が前記第2半導体層まで達するようにドライエッチングを行い;前記工程(d)では、前記サブトレンチの下面が前記第1半導体層まで達するようにドライエッチングを行う。
また、本発明は、以下の形態としても適用可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
The first aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device. The semiconductor device includes: a first semiconductor layer that is a first conductivity type semiconductor; a second semiconductor layer that is a second conductivity type semiconductor in contact with an upper surface of the first semiconductor layer; and an upper surface of the second semiconductor layer. A third semiconductor layer that is a semiconductor of a first conductivity type, and a stacked body that is sequentially stacked from the first semiconductor layer side; the first semiconductor layer penetrating from the upper surface of the third semiconductor layer through the second semiconductor layer; A gate trench comprising: a sub-trench reaching the semiconductor layer; and a convex portion surrounded by the sub-trench, wherein the second semiconductor layer is exposed on an upper surface of the convex portion; A recess reaching from the upper surface to the second semiconductor layer; the manufacturing method includes: (A) forming a recess in the stacked body and forming a protrusion in which the recess is formed; Covering the region and forming the sub-trench. Forming a first mask having an opening in a sub-trench formation region; (B) performing a dry etching after the step (A); (C) after the step (B); Among them, a step of forming a second mask by removing portions corresponding to the recess formation region and the convex portion formation region; (D) a step of performing dry etching after the step (C); In at least one of the step (B) and the step (D), dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench reaches the first semiconductor layer,
In the step (D), dry etching is performed so that the lower surface of the recess and the upper surface of the convex portion reach the second semiconductor layer.
The second aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device. The semiconductor device includes: a first semiconductor layer that is a first conductivity type semiconductor; a second semiconductor layer that is a second conductivity type semiconductor in contact with an upper surface of the first semiconductor layer; and an upper surface of the second semiconductor layer. A third semiconductor layer that is a semiconductor of a first conductivity type, and a stacked body that is sequentially stacked from the first semiconductor layer side; the first semiconductor layer penetrating from the upper surface of the third semiconductor layer through the second semiconductor layer; A gate trench comprising: a sub-trench reaching the semiconductor layer; and a convex portion surrounded by the sub-trench, wherein the second semiconductor layer is exposed on an upper surface of the convex portion; And a manufacturing method comprising: (a) forming a recess formation region in which the recess is formed and a gate trench in which the gate trench is formed in the stacked body; 3rd cell with open area (B) a step of performing dry etching after the step (a); (c) a convex portion on which the convex portion is formed on the third mask after the step (b). Forming a fourth mask covering the formation region and the recess formation region; (d) performing a dry etching after the step (c); and in the step (b), a bottom surface of the recess In the step (d), dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench reaches the first semiconductor layer.
The present invention can also be applied as the following forms.

(1)本発明の一形態によれば、第1導電型の半導体である第1半導体層と、前記第1半導体層の上面に接する第2導電型の半導体である第2半導体層と、前記第2半導体層の上面に接する第1導電型の半導体である第3半導体層と、が前記第1半導体層側から順に積層された積層体と;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層を貫通して前記第1半導体層まで達するサブトレンチと、該サブトレンチに囲まれ、かつ、上面に第2半導体層が露出した凸部と、を備えるゲートトレンチと;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層まで達するリセスと、を有する半導体装置の製造方法が提供される。この半導体装置の製造方法は、(A)前記積層体に、前記リセスが形成されるリセス形成領域及び前記凸部が形成される凸部形成領域を覆い、かつ、前記サブトレンチが形成されるサブトレンチ形成領域が開口した第1のマスクを形成する工程と;(B)前記工程(A)後に、ドライエッチングを行う工程と;(C)前記工程(B)後に、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分を除去することにより第2のマスクを形成する工程と;(D)前記工程(C)後に、ドライエッチングを行う工程と、を備え;前記工程(B)または工程(D)の少なくともいずれか一方の工程では、前記サブトレンチの下面が前記第1半導体層まで達するようにドライエッチングを行い;前記工程(D)では、前記リセスの下面及び前記凸部の上面が前記第2半導体層まで達するようにドライエッチングを行う。この形態の半導体装置の製造方法によれば、第2導電型の半導体層を有する凸部を備えるゲートトレンチが形成されるので、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和することができる。よって、半導体装置の耐圧性能を向上させることができる。また、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和するために、イオン注入や不純物の熱拡散処理を行わなくともよい。そのため、第2半導体層内の不純物が第1半導体層等へ拡散することを抑制することができるので、オン抵抗の増加が抑制される。その結果、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。また、サブトレンチ形成領域が開口し、凸部形成領域が覆われた第1のマスクを用いてドライエッチングが行われた後、工程(C)において、リセス形成領域上と凸部形成領域上に該当する部分が除去されることにより、第2のマスクが形成される。その後、工程(D)において、リセス形成領域と凸部形成領域とサブトレンチ形成領域へのドライエッチングが行われる。そのため、ゲートトレンチに対して、工程(B)及び工程(D)において、合計2回のドライエッチングが行われても、サブトレンチ及び凸部の寸法(幅)の変化を抑制することができる。更に、第2導電型の半導体層を有する凸部は、ゲートトレンチが形成される前の第2導電型の半導体層を利用して、リセス及びゲートトレンチを形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。よって、凸部を形成するための工程を別途設けなくともよいので、工程の簡易化と、製造コストの低減化を図ることができる。また、工程(B)及び工程(D)のドライエッチングにより、サブトレンチの深さを適切な深さにすることができる。 (1) According to one aspect of the present invention, a first semiconductor layer that is a first conductivity type semiconductor, a second semiconductor layer that is a second conductivity type semiconductor in contact with an upper surface of the first semiconductor layer, A stacked body in which a third semiconductor layer which is a first conductivity type semiconductor in contact with the upper surface of the second semiconductor layer is stacked in order from the first semiconductor layer side; and the second semiconductor from the upper surface of the third semiconductor layer A gate trench comprising: a sub-trench extending through the layer to reach the first semiconductor layer; and a protrusion surrounded by the sub-trench and having the second semiconductor layer exposed on an upper surface thereof; There is provided a method of manufacturing a semiconductor device having a recess extending from an upper surface to the second semiconductor layer. In this method of manufacturing a semiconductor device, (A) the stacked body covers a recess formation region where the recess is formed and a projection formation region where the projection is formed, and the sub-trench is formed. Forming a first mask having an opening in a trench formation region; (B) performing a dry etching after the step (A); (C) after the step (B), among the first masks; A step of forming a second mask by removing corresponding portions on the recess formation region and the convex formation region; and (D) a step of performing dry etching after the step (C). In the step (B) or the step (D), dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench reaches the first semiconductor layer; in the step (D), the previous step Lower and upper surfaces of the convex portions of the recesses by dry etching so as to reach the second semiconductor layer. According to the method for manufacturing a semiconductor device of this aspect, since the gate trench including the convex portion having the second conductivity type semiconductor layer is formed, the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench can be reduced. Therefore, the breakdown voltage performance of the semiconductor device can be improved. Further, in order to alleviate the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench, it is not necessary to perform ion implantation or impurity thermal diffusion treatment. Therefore, it is possible to suppress the impurities in the second semiconductor layer from diffusing into the first semiconductor layer and the like, thereby suppressing an increase in on-resistance. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved. In addition, after dry etching is performed using the first mask in which the sub-trench formation region is opened and the convex portion formation region is covered, in step (C), on the recess formation region and the convex portion formation region. By removing the corresponding part, the second mask is formed. Thereafter, in step (D), dry etching is performed on the recess formation region, the protrusion formation region, and the sub-trench formation region. Therefore, even if the dry etching is performed twice in total in the step (B) and the step (D) for the gate trench, the change in the dimension (width) of the sub-trench and the convex portion can be suppressed. Further, the convex portion having the second conductivity type semiconductor layer is formed by dry etching for forming the recess and the gate trench using the second conductivity type semiconductor layer before the gate trench is formed. be able to. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for forming the convex portion, so that the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the depth of the sub-trench can be set to an appropriate depth by dry etching in the step (B) and the step (D).

(2)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記工程(C)では;(C1)前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分に開口を有するレジストパターンを前記第1のマスク上に形成する工程と;(C2)前記工程(C1)後にドライエッチングを行うことにより、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分を除去する工程と、を備えていてもよい。この形態の半導体装置の製造方法によれば、第1のマスク上に、リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分に開口を有するレジストパターンを形成することで、第1のマスクを利用して、第2のマスクを形成することができる。 (2) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above aspect, in the step (C); (C1) a resist pattern having openings in portions corresponding to the recess formation region and the protrusion formation region; A step of forming on the mask; and (C2) removing portions corresponding to the recess formation region and the convex formation region of the first mask by performing dry etching after the step (C1). And a step of performing. According to the method of manufacturing a semiconductor device of this aspect, the first mask is formed on the first mask by forming a resist pattern having openings in the corresponding portions on the recess formation region and the projection formation region. Can be used to form the second mask.

(3)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記工程(C)では;(C1)前記第1のマスクの前記凸部形成領域上に該当する部分の少なくとも一部に開口を有するレジストパターンを前記第1のマスク上に形成する工程と;(C2)前記工程(C1)後にウェットエッチングを行うことにより、前記第1のマスクのうち、前記凸部形成領域上に該当する部分を除去する工程と;(C3)ドライエッチングを行うことにより、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上に該当する部分を除去する工程と、を備えていてもよい。この形態の半導体装置の製造方法によれば、凸部形成領域上に該当する部分の少なくとも一部に開口を有するレジストパターンを、第1のマスク上に形成するので、その後のウェットエッチングにより、第1のマスクから凸部形成領域上を除去することができる。そのため、ゲートトレンチの幅が狭い場合であっても、工程(B)及び工程(D)における合計2回のドライエッチングによるサブトレンチ及び凸部の寸法(幅)の変化を、抑制することができる。よって、半導体装置を微細化することができる。 (3) In the method of manufacturing a semiconductor device according to the above aspect, in the step (C); (C1) a resist pattern having an opening in at least a part of the portion corresponding to the convex portion formation region of the first mask. A step of forming on the first mask; and (C2) a step of removing a portion of the first mask corresponding to the projection forming region by performing wet etching after the step (C1). And (C3) removing a portion corresponding to the recess formation region of the first mask by performing dry etching. According to the method for manufacturing a semiconductor device of this aspect, the resist pattern having an opening in at least a part of the portion corresponding to the convex portion formation region is formed on the first mask. The protrusion formation region can be removed from one mask. Therefore, even when the width of the gate trench is narrow, it is possible to suppress changes in the dimensions (width) of the sub-trench and the convex portion due to the dry etching twice in total in the step (B) and the step (D). . Therefore, the semiconductor device can be miniaturized.

(4)本発明の他の形態によれば、第1導電型の半導体である第1半導体層と、前記第1半導体層の上面に接する第2導電型の半導体である第2半導体層と、前記第2半導体層の上面に接する第1導電型の半導体である第3半導体層と、が前記第1半導体層側から順に積層された積層体と;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層を貫通して前記第1半導体層まで達するサブトレンチと、該サブトレンチに囲まれ、かつ、上面に第2半導体層が露出した凸部と、を備えるゲートトレンチと;前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層まで達するリセスと、を有する半導体装置の製造方法が提供される。この半導体装置の製造方法は、(a)前記積層体に、前記リセスが形成されるリセス形成領域及び前記ゲートトレンチが形成されるゲートトレンチ形成領域が開口した第3のマスクを形成する工程と;(b)前記工程(a)後に、ドライエッチングを行う工程と;(c)前記工程(b)後に、前記第3のマスク上に、前記凸部が形成される凸部形成領域及び前記リセス形成領域を覆う第4のマスクを形成する工程と;(d)前記工程(c)後に、ドライエッチングを行う工程と、を備え;前記工程(b)では、前記リセスの下面及び前記凸部の上面が前記第2半導体層まで達するようにドライエッチングを行い;前記工程(d)では、前記サブトレンチの下面が前記第1半導体層まで達するようにドライエッチングを行う。この形態の半導体装置の製造方法によれば、第2導電型の半導体層を有する凸部を備えるゲートトレンチが形成されるので、ゲートトレンチの下面(底部)において発生する電界の集中を緩和することができる。よって、半導体装置の耐圧性能を向上させることができる。また、ゲートトレンチの下面(底部)において発生する電界の集中を緩和するために、イオン注入や不純物の熱拡散処理を行わなくともよい。そのため、第2半導体層内の不純物が第1半導体層等へ拡散することを抑制することができるので、オン抵抗の増加が抑制される。その結果、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。また、リセス形成領域及びゲートトレンチ形成領域が開口した第3のマスクを用いてドライエッチングが行われた後、工程(c)において、リセス形成領域及び凸部形成領域が覆われることにより、第4のマスクが形成される。その後、工程(d)において、サブトレンチ形成領域へのドライエッチングが行われる。そのため、ゲートトレンチに対して、工程(b)及び工程(d)において、合計2回のドライエッチングが行われても、ゲートトレンチの寸法(幅)の変化を抑制することができる。更に、第2導電型の半導体層を有する凸部は、ゲートトレンチが形成される前の第2導電型の半導体層を利用して、リセス及びゲートトレンチを形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。よって、凸部を形成するための工程を別途設けなくともよいので、工程の簡易化と、製造コストの低減化を図ることができる。また、工程(b)及び工程(d)のドライエッチングにより、サブトレンチの深さを適切な深さにすることができる。 (4) According to another aspect of the present invention, a first semiconductor layer that is a first conductivity type semiconductor, a second semiconductor layer that is a second conductivity type semiconductor in contact with the upper surface of the first semiconductor layer, A stacked body in which a third semiconductor layer, which is a first conductivity type semiconductor in contact with an upper surface of the second semiconductor layer, is stacked in order from the first semiconductor layer side; and from the upper surface of the third semiconductor layer to the second A gate trench comprising: a sub-trench extending through the semiconductor layer to reach the first semiconductor layer; and a protrusion surrounded by the sub-trench and having a second semiconductor layer exposed on an upper surface thereof; And a recess reaching from the upper surface to the second semiconductor layer. In this method of manufacturing a semiconductor device, (a) a step of forming, in the stacked body, a third mask in which a recess forming region in which the recess is formed and a gate trench forming region in which the gate trench is formed is opened; (B) a step of performing dry etching after the step (a); and (c) a convex portion forming region in which the convex portion is formed and the recess formation on the third mask after the step (b). A step of forming a fourth mask covering the region; and (d) a step of performing dry etching after the step (c); in the step (b), the lower surface of the recess and the upper surface of the convex portion In the step (d), dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench reaches the first semiconductor layer. According to the method for manufacturing a semiconductor device of this aspect, since the gate trench having the convex portion having the semiconductor layer of the second conductivity type is formed, the concentration of the electric field generated on the lower surface (bottom portion) of the gate trench is reduced. Can do. Therefore, the breakdown voltage performance of the semiconductor device can be improved. Further, in order to alleviate the concentration of the electric field generated on the lower surface (bottom portion) of the gate trench, it is not necessary to perform ion implantation or impurity thermal diffusion treatment. Therefore, it is possible to suppress the impurities in the second semiconductor layer from diffusing into the first semiconductor layer and the like, thereby suppressing an increase in on-resistance. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved. In addition, after the dry etching is performed using the third mask in which the recess formation region and the gate trench formation region are opened, in the step (c), the recess formation region and the convex formation region are covered, thereby The mask is formed. Thereafter, in step (d), dry etching is performed on the sub-trench formation region. Therefore, even if the dry etching is performed twice in total in the step (b) and the step (d), the change in the dimension (width) of the gate trench can be suppressed. Further, the convex portion having the second conductivity type semiconductor layer is formed by dry etching for forming the recess and the gate trench using the second conductivity type semiconductor layer before the gate trench is formed. be able to. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for forming the convex portion, so that the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Further, the depth of the sub-trench can be set to an appropriate depth by dry etching in the step (b) and the step (d).

(5)上記形態の半導体装置の製造方法において、前記第1半導体層、前記第2半導体層及び前記第3半導体層として、窒化ガリウム(GaN)系の半導体層が用いられてもよい。この形態の半導体装置の製造方法によれば、イオン注入によって、第2導電型の半導体層を形成することが困難であるGaN系の半導体装置において、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和することができる。 (5) In the method for manufacturing a semiconductor device according to the above aspect, a gallium nitride (GaN) based semiconductor layer may be used as the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer. According to the method for manufacturing a semiconductor device of this aspect, in a GaN-based semiconductor device in which it is difficult to form a second conductivity type semiconductor layer by ion implantation, the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench is reduced. can do.

(6)本発明の他の形態によれば、上記形態(1)から(5)までのいずれか一形態の製造方法により製造された半導体装置が提供される。この形態の半導体装置によれば、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和することができる。 (6) According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to any one of the above aspects (1) to (5). According to the semiconductor device of this aspect, the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench can be reduced.

(7)上記形態の半導体装置において、前記リセスの下面と前記凸部の上面とは、同一面上に存在してもよい。この形態の半導体装置によれば、ゲートトレンチが形成される前の第2導電型の半導体層を利用して、第2導電型の半導体層を有する凸部を形成することができる。よって、凸部を形成するための工程を別途設けなくともよいので、工程の簡易化と、製造コストの低減化を図ることができる。 (7) In the semiconductor device of the above aspect, the lower surface of the recess and the upper surface of the convex portion may exist on the same surface. According to the semiconductor device of this aspect, the convex portion having the second conductivity type semiconductor layer can be formed using the second conductivity type semiconductor layer before the gate trench is formed. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for forming the convex portion, so that the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced.

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。   A plurality of constituent elements of each aspect of the present invention described above are not indispensable, and some or all of the effects described in the present specification are to be solved to solve part or all of the above-described problems. In order to achieve the above, it is possible to appropriately change, delete, replace with another new component, and partially delete the limited contents of some of the plurality of components. In order to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the effects described in this specification, technical features included in one embodiment of the present invention described above. A part or all of the technical features included in the other aspects of the present invention described above may be combined to form an independent form of the present invention.

本発明は、上述した半導体装置や、半導体装置の製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、半導体装置を備えるサーバの電源やエアコン、太陽光発電システムのパワーコンディショナ、電気自動車(EV)用急速充電器、鉄道の電力変換装置などの電力効率を高める用途に用いられるパワー半導体デバイスとして実現することができる。また、半導体装置を製造する製造装置などの形態で実現することができる。   The present invention can also be realized in various forms other than the semiconductor device described above and the method for manufacturing the semiconductor device. For example, power semiconductor devices used in applications that increase power efficiency, such as server power supplies and air conditioners equipped with semiconductor devices, power conditioners for solar power generation systems, quick chargers for electric vehicles (EVs), and power converters for railways Can be realized. Moreover, it is realizable with forms, such as a manufacturing apparatus which manufactures a semiconductor device.

本発明によれば、第2導電型の半導体層を有する凸部を備えるゲートトレンチが形成されるので、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和することができる。よって、半導体装置の耐圧性能を向上させることができる。また、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和するために、イオン注入や不純物の熱拡散処理を行わなくともよい。そのため、第2半導体層内の不純物が第1半導体層等へ拡散することを抑制することができるので、オン抵抗の増加が抑制される。その結果、半導体装置の電気的特性を向上させることができる。また、サブトレンチ形成領域が開口し、凸部形成領域が覆われた第1のマスクを用いてドライエッチングが行われた後、工程(C)において、リセス形成領域上と凸部形成領域上に該当する部分が除去されることにより、第2のマスクが形成される。その後、工程(D)において、リセス形成領域と凸部形成領域とサブトレンチ形成領域へのドライエッチングが行われる。そのため、ゲートトレンチに対して、工程(B)及び工程(D)において、合計2回のドライエッチングが行われても、サブトレンチ及び凸部の寸法(幅)の変化を抑制することができる。更に、第2導電型の半導体層を有する凸部は、ゲートトレンチが形成される前の第2導電型の半導体層を利用して、リセス及びゲートトレンチを形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。よって、凸部を形成するための工程を別途設けなくともよいので、工程の簡易化と、製造コストの低減化を図ることができる。また、工程(B)及び工程(D)のドライエッチングにより、サブトレンチの深さを適切な深さにすることができる。   According to the present invention, since the gate trench having the convex portion having the semiconductor layer of the second conductivity type is formed, the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench can be reduced. Therefore, the breakdown voltage performance of the semiconductor device can be improved. Further, in order to alleviate the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench, it is not necessary to perform ion implantation or impurity thermal diffusion treatment. Therefore, it is possible to suppress the impurities in the second semiconductor layer from diffusing into the first semiconductor layer and the like, thereby suppressing an increase in on-resistance. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor device can be improved. In addition, after dry etching is performed using the first mask in which the sub-trench formation region is opened and the convex portion formation region is covered, in step (C), on the recess formation region and the convex portion formation region. By removing the corresponding part, the second mask is formed. Thereafter, in step (D), dry etching is performed on the recess formation region, the protrusion formation region, and the sub-trench formation region. Therefore, even if the dry etching is performed twice in total in the step (B) and the step (D) for the gate trench, the change in the dimension (width) of the sub-trench and the convex portion can be suppressed. Further, the convex portion having the second conductivity type semiconductor layer is formed by dry etching for forming the recess and the gate trench using the second conductivity type semiconductor layer before the gate trench is formed. be able to. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for forming the convex portion, so that the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the depth of the sub-trench can be set to an appropriate depth by dry etching in the step (B) and the step (D).

また、本発明の他の形態によれば、リセス形成領域及びゲートトレンチ形成領域が開口した第3のマスクを用いてドライエッチングが行われた後、工程(c)において、リセス形成領域及び凸部形成領域が覆われることにより、第4のマスクが形成される。その後、工程(d)において、サブトレンチ形成領域へのドライエッチングが行われる。そのため、ゲートトレンチに対して、工程(b)及び工程(d)において、合計2回のドライエッチングが行われても、ゲートトレンチの寸法(幅)の変化を抑制することができる。更に、第2導電型の半導体層を有する凸部は、ゲートトレンチが形成される前の第2導電型の半導体層を利用して、リセス及びゲートトレンチを形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。よって、凸部を形成するための工程を別途設けなくともよいので、工程の簡易化と、製造コストの低減化を図ることができる。また、工程(b)及び工程(d)のドライエッチングにより、サブトレンチの深さを適切な深さにすることができる。   According to another aspect of the present invention, after the dry etching is performed using the third mask in which the recess formation region and the gate trench formation region are opened, in the step (c), the recess formation region and the protrusion are formed. A fourth mask is formed by covering the formation region. Thereafter, in step (d), dry etching is performed on the sub-trench formation region. Therefore, even if the dry etching is performed twice in total in the step (b) and the step (d), the change in the dimension (width) of the gate trench can be suppressed. Further, the convex portion having the second conductivity type semiconductor layer is formed by dry etching for forming the recess and the gate trench using the second conductivity type semiconductor layer before the gate trench is formed. be able to. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for forming the convex portion, so that the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. Further, the depth of the sub-trench can be set to an appropriate depth by dry etching in the step (b) and the step (d).

第1実施形態における半導体装置の構成を模式的に示す断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor device according to the first embodiment. 第1実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャート。3 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment. 第1のマスクが形成された製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in the manufacture process in which the 1st mask was formed. ドライエッチングが行われた製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in the manufacture process in which the dry etching was performed. レジストパターンが形成された製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in the manufacture process in which the resist pattern was formed. リセス形成領域上及び凸部形成領域上のマスクが除去された製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in the manufacture process from which the mask on a recess formation area and a convex part formation area was removed. レジストパターンが除去され、第2のマスクが形成された、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process from which the resist pattern was removed and the 2nd mask was formed. ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which dry etching was performed. 第2のマスクが除去された、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process from which the 2nd mask was removed. 第2実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment. 第1のマスクからリセス形成領域上が除去された、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the recess formation area | region was removed from the 1st mask. 凸部形成領域上に開口を有するレジストパターンが形成された、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the resist pattern which has an opening was formed on the convex part formation area. 第3実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャート。9 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment. 第3のマスクが形成された、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the 3rd mask was formed. ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which dry etching was performed. 第4のマスクが形成された、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which the 4th mask was formed. ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置を示す図。The figure which shows the semiconductor device in a manufacture process in which dry etching was performed.

A.第1実施形態:
A1.半導体装置の構成:
図1は、第1実施形態における半導体装置10の構成を模式的に示す断面図である。図1には、本実施形態における半導体装置10の断面の一部を簡略化して示している。なお、図1は、半導体装置10の技術的特徴をわかりやすく示すための図であり、各部の寸法を正確に示すものではない。また、図1には、説明を容易にするために、相互に直交するXYZ軸が図示されている。このことは、以降の図についても同様である。
A. First embodiment:
A1. Semiconductor device configuration:
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the semiconductor device 10 in the first embodiment. In FIG. 1, a part of the cross section of the semiconductor device 10 in the present embodiment is shown in a simplified manner. FIG. 1 is a diagram for clearly showing the technical features of the semiconductor device 10 and does not accurately show the dimensions of each part. FIG. 1 also shows XYZ axes orthogonal to each other for ease of explanation. The same applies to the subsequent drawings.

本実施形態における半導体装置10は、窒化ガリウム(GaN)系のトレンチゲート型MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)である。   The semiconductor device 10 in this embodiment is a gallium nitride (GaN) -based trench gate type MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor).

半導体装置10は、基板110と、第1半導体層120と、第2半導体層130と、第3半導体層140と、リセス220と、ゲートトレンチ250と、絶縁膜260と、ゲート電極270と、ドレイン電極210と、p−ボディ電極(以下、ボディ電極)230と、ソース電極240と、を備える。半導体装置10は、NPN型の半導体装置であり、N型半導体の第1半導体層120と、P型半導体の第2半導体層130と、N型半導体の第3半導体層140とが順に積層された構造を有する。本実施形態において、本願の「第1導電型の半導体」はN型半導体に相当し、本願の「第2導電型の半導体」はP型半導体に相当する。なお、第1半導体層120と第2半導体層130と第3半導体層140とが積層された構造を、「積層体11」とも呼び、+Z方向(各層が積層される方向)を「上方」、−Z方向を「下方」とも呼ぶ。基板110、第1半導体層120、第2半導体層130、第3半導体層140のそれぞれの表面のうち上方側の表面を「上面」、下方側の表面を「下面」とも呼ぶ。また、リセス220、ゲートトレンチ250のそれぞれの−Z方向の表面を「下面」とも呼ぶ。   The semiconductor device 10 includes a substrate 110, a first semiconductor layer 120, a second semiconductor layer 130, a third semiconductor layer 140, a recess 220, a gate trench 250, an insulating film 260, a gate electrode 270, and a drain. Electrode 210, p-body electrode (hereinafter referred to as body electrode) 230, and source electrode 240 are provided. The semiconductor device 10 is an NPN-type semiconductor device, in which a first semiconductor layer 120 of an N-type semiconductor, a second semiconductor layer 130 of a P-type semiconductor, and a third semiconductor layer 140 of an N-type semiconductor are sequentially stacked. It has a structure. In the present embodiment, the “first conductivity type semiconductor” of the present application corresponds to an N-type semiconductor, and the “second conductivity type semiconductor” of the present application corresponds to a P-type semiconductor. The structure in which the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140 are stacked is also referred to as “stacked body 11”, and the + Z direction (the direction in which each layer is stacked) is “upward”. The −Z direction is also referred to as “downward”. Of the surfaces of the substrate 110, the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140, the upper surface is also referred to as “upper surface” and the lower surface is also referred to as “lower surface”. Further, the surface in the −Z direction of each of the recess 220 and the gate trench 250 is also referred to as a “lower surface”.

半導体装置10の基板110は、XY平面に沿って広がる板状をなす。基板110はGaN系基板であり、ドーパント(ドナー)としてシリコン(Si)を含有する。本実施形態では、基板110の全域におけるシリコンの平均濃度は、1.0×1018cm-3である。 The substrate 110 of the semiconductor device 10 has a plate shape that extends along the XY plane. The substrate 110 is a GaN-based substrate and contains silicon (Si) as a dopant (donor). In the present embodiment, the average concentration of silicon in the entire region of the substrate 110 is 1.0 × 10 18 cm −3 .

第1半導体層120は、基板110の上面に積層された状態で形成されている。第1半導体層120は、GaN系の半導体であり、基板110よりも低い濃度で、ドーパント(ドナー)としてSiを含有する。本実施形態では、第1半導体層120の全域におけるシリコンの平均濃度は、1.0×1016cm-3である。また、第1半導体層120の+Z方向への厚さは、10μm(マイクロメートル)である。 The first semiconductor layer 120 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the substrate 110. The first semiconductor layer 120 is a GaN-based semiconductor and contains Si as a dopant (donor) at a concentration lower than that of the substrate 110. In the present embodiment, the average concentration of silicon in the entire area of the first semiconductor layer 120 is 1.0 × 10 16 cm −3 . The thickness of the first semiconductor layer 120 in the + Z direction is 10 μm (micrometer).

第2半導体層130は、第1半導体層120の上面に積層された状態で形成されている。第2半導体層130は、GaN系の半導体であり、ドーパント(アクセプタ)としてマグネシウム(Mg)を含有する。本実施形態では、第2半導体層130の全域におけるマグネシウムの平均濃度は、1.0×1018cm-3である。また、第2半導体層130の+Z方向への厚さは、1.0μmである。 The second semiconductor layer 130 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the first semiconductor layer 120. The second semiconductor layer 130 is a GaN-based semiconductor and contains magnesium (Mg) as a dopant (acceptor). In the present embodiment, the average concentration of magnesium in the entire area of the second semiconductor layer 130 is 1.0 × 10 18 cm −3 . The thickness of the second semiconductor layer 130 in the + Z direction is 1.0 μm.

第3半導体層140は、第2半導体層130の上面に積層された状態で形成されている。第3半導体層140は、GaN系の半導体であり、第1半導体層120よりも高い濃度でドーパント(ドナー)としてシリコン(Si)を含有する。本実施形態では、第3半導体層140の全域におけるシリコンの平均濃度は、3.0×1018cm-3である。また、第3半導体層140の+Z方向への厚さは、0.3μmである。 The third semiconductor layer 140 is formed in a state of being stacked on the upper surface of the second semiconductor layer 130. The third semiconductor layer 140 is a GaN-based semiconductor and contains silicon (Si) as a dopant (donor) at a higher concentration than the first semiconductor layer 120. In the present embodiment, the average concentration of silicon in the entire third semiconductor layer 140 is 3.0 × 10 18 cm −3 . The thickness of the third semiconductor layer 140 in the + Z direction is 0.3 μm.

リセス220は、ボディ電極230を形成するための窪みである。リセス220は、積層体11のリセス形成領域222をドライエッチングすることによって、第3半導体層140の上面から第2半導体層130に達するように形成されている。   The recess 220 is a recess for forming the body electrode 230. The recess 220 is formed so as to reach the second semiconductor layer 130 from the upper surface of the third semiconductor layer 140 by dry etching the recess formation region 222 of the stacked body 11.

ゲートトレンチ250は、サブトレンチ251と、サブトレンチ251に囲まれた凸部300と、を備える。サブトレンチ251は、積層体11のサブトレンチ形成領域253をドライエッチングすることによって、第3半導体層140の上面から第2半導体層130を貫通して第1半導体層120にまで達するように形成されている。凸部300は、ゲートトレンチ形成領域252における凸部形成領域302をドライエッチングすることによって形成されている。凸部300は、その上面に第2導電型の半導体層を有する。凸部300の有する第2導電型の半導体層を、以降、「フローティング部301」ともいう。本実施形態において、サブトレンチ251のy方向への幅と、凸部300のy方向への幅は、それぞれ約0.35μmであり、ゲートトレンチ250のy方向への幅は、約1.05μmである。   The gate trench 250 includes a sub-trench 251 and a convex portion 300 surrounded by the sub-trench 251. The sub-trench 251 is formed so as to reach the first semiconductor layer 120 from the upper surface of the third semiconductor layer 140 through the second semiconductor layer 130 by dry etching the sub-trench formation region 253 of the stacked body 11. ing. The convex portion 300 is formed by dry etching the convex portion forming region 302 in the gate trench forming region 252. The convex part 300 has a second conductivity type semiconductor layer on the upper surface thereof. Hereinafter, the second conductivity type semiconductor layer included in the convex portion 300 is also referred to as a “floating portion 301”. In this embodiment, the width in the y direction of the sub-trench 251 and the width in the y direction of the protrusion 300 are each about 0.35 μm, and the width in the y direction of the gate trench 250 is about 1.05 μm. It is.

フローティング部301は、ゲートトレンチ250の下面(サブトレンチ251の下面)において発生する電界の集中を緩和する。フローティング部301は、積層体11に対し、サブトレンチ251を形成するためのドライエッチング又はリセス220を形成するためのドライエッチングの少なくとも一方が行われることによって形成される(詳細は後述)。そのため、フローティング部301は、第2半導体層130と同じGaN系のP型半導体であり、ドーパント(アクセプタ)としてMgを第2半導体層130と同じ濃度(1.0×1018cm-3)で含有する。また、凸部300の上面、すなわち、フローティング部301の上面と、リセス220の下面とは同一面上に存在する。 The floating part 301 alleviates the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench 250 (the lower surface of the sub-trench 251). The floating portion 301 is formed by performing at least one of dry etching for forming the sub-trench 251 and / or dry etching for forming the recess 220 on the stacked body 11 (details will be described later). Therefore, the floating portion 301 is the same GaN-based P-type semiconductor as the second semiconductor layer 130, and Mg is used as a dopant (acceptor) at the same concentration (1.0 × 10 18 cm −3 ) as the second semiconductor layer 130. contains. Further, the upper surface of the convex portion 300, that is, the upper surface of the floating portion 301 and the lower surface of the recess 220 are on the same plane.

絶縁膜260は、ゲートトレンチ250と、ゲートトレンチ250周縁の第3半導体層140の上面と、を連続的に覆うように形成された膜である。本実施形態では、絶縁膜260は、酸化シリコン(SiO2)により形成されている。 The insulating film 260 is a film formed so as to continuously cover the gate trench 250 and the upper surface of the third semiconductor layer 140 at the periphery of the gate trench 250. In the present embodiment, the insulating film 260 is formed of silicon oxide (SiO 2 ).

ゲート電極270は、絶縁膜260を介して、ゲートトレンチ250と、ゲートトレンチ250周縁の第3半導体層140上面と、を連続的に覆うように形成された電極である。本実施形態では、ゲート電極270は、アルミニウム(Al)により形成されている。   The gate electrode 270 is an electrode formed so as to continuously cover the gate trench 250 and the upper surface of the third semiconductor layer 140 at the periphery of the gate trench 250 with the insulating film 260 interposed therebetween. In the present embodiment, the gate electrode 270 is made of aluminum (Al).

ボディ電極230は、第2半導体層130にオーミック接触するように、リセス220に形成された電極である。本実施形態では、ボディ電極230は、ニッケル(Ni)からなる層と金(Au)からなる層を積層した後、熱処理することによって形成されており、金(Au)からなる層が上方に位置する構造を有する。   The body electrode 230 is an electrode formed in the recess 220 so as to be in ohmic contact with the second semiconductor layer 130. In this embodiment, the body electrode 230 is formed by laminating a layer made of nickel (Ni) and a layer made of gold (Au) and then heat-treating, and the layer made of gold (Au) is positioned above. It has the structure to do.

ソース電極240は、第3半導体層140に接続するように形成された電極である。本実施形態では、ソース電極240は、アルミニウム(Al)からなる層とチタン(Ti)からなる層とを積層した後、熱処理することによって形成されており、アルミニウム(Al)からなる層が上方に位置する構造を有する。   The source electrode 240 is an electrode formed so as to be connected to the third semiconductor layer 140. In this embodiment, the source electrode 240 is formed by laminating a layer made of aluminum (Al) and a layer made of titanium (Ti) and then heat-treating, and the layer made of aluminum (Al) faces upward. It has a positioned structure.

ドレイン電極210は、基板110の下面に形成された電極である。本実施形態では、ドレイン電極210は、チタン(Ti)からなる層と(Al)からなる層を積層した後熱処理することによって形成されており、チタンからなる層が上方(基板110の下面側)に位置する構造を有する。   The drain electrode 210 is an electrode formed on the lower surface of the substrate 110. In this embodiment, the drain electrode 210 is formed by laminating a layer made of titanium (Ti) and a layer made of (Al) and then performing heat treatment, and the layer made of titanium is located above (the lower surface side of the substrate 110). It has the structure located in.

A2.半導体装置の製造方法:
図2は、半導体装置10の製造方法を示すフローチャートである。半導体装置10を製造するには、まず、基板110上に第1半導体層120と第2半導体層130と第3半導体層140とが積層された積層体11が用意される(ステップS100)。積層体11は、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法による結晶成長によって、基板110に、第1半導体層120と第2半導体層130と第3半導体層140とを上方に順に積層することによって製造される。
A2. Manufacturing method of semiconductor device:
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the semiconductor device 10. In order to manufacture the semiconductor device 10, first, the stacked body 11 in which the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140 are stacked on the substrate 110 is prepared (step S100). The stacked body 11 is manufactured by sequentially stacking the first semiconductor layer 120, the second semiconductor layer 130, and the third semiconductor layer 140 on the substrate 110 by crystal growth by MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition) method. Is done.

次に、積層体11に対して、図3に示すように、リセス形成領域222及び凸部形成領域302を覆い、サブトレンチ形成領域253が開口した第1のマスク400が形成される(ステップS102)。具体的には、ステップS102では、図3に示すように、リセス形成領域222を覆うマスク401と、凸部形成領域302を覆うマスク402とからなる、サブトレンチ形成領域253が開口した第1のマスク400が形成される。第1のマスク400は、例えば、SiO2からなる。第1のマスク400により、サブトレンチ251の寸法(幅)と、凸部300の寸法(幅)とが定められる。なお、ここで、寸法とは、xy平面状の幅(x方向への幅及びy方向への幅)をいう。また、本実施形態においては、位置合わせ精度(α)が0.1μm以下、解像度(β)が0.35μmのフォトリソグラフィー装置を用いている。ステップS102は、本願の工程(A)に相当する。図3は、第1のマスク400が形成された、製造過程における半導体装置12を示す図である。 Next, as shown in FIG. 3, a first mask 400 is formed on the stacked body 11 so as to cover the recess formation region 222 and the projection formation region 302 and open the sub-trench formation region 253 (Step S <b> 102). ). Specifically, in step S102, as shown in FIG. 3, the first trench having a sub-trench formation region 253 formed of a mask 401 covering the recess formation region 222 and a mask 402 covering the convex formation region 302 is opened. A mask 400 is formed. The first mask 400 is made of, for example, SiO 2 . The first mask 400 defines the dimension (width) of the sub-trench 251 and the dimension (width) of the convex portion 300. Here, the dimension means the width in the xy plane (the width in the x direction and the width in the y direction). In the present embodiment, a photolithography apparatus having an alignment accuracy (α) of 0.1 μm or less and a resolution (β) of 0.35 μm is used. Step S102 corresponds to step (A) of the present application. FIG. 3 is a diagram illustrating the semiconductor device 12 in the manufacturing process in which the first mask 400 is formed.

次に、第1のマスク400が形成された製造過程における半導体装置12に対し、ドライエッチングが行われる(ステップS104)。図4は、ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置13を示す図である。ステップS104では、塩素系ガス(例えば、BCl3とCl2の混合ガス)を用いて、第1のマスク400の開口から、サブトレンチ形成領域253に対してドライエッチングが行われることにより、サブトレンチ251の下面が第1半導体層120まで達する。ステップS104は、本願の工程(B)に相当する。なお、後のドライエッチング工程(ステップS116)において、サブトレンチ251の下面が第1半導体層120まで達すれば、ステップS104では、サブトレンチ251の下面は第1半導体層120まで達していなくともよい。 Next, dry etching is performed on the semiconductor device 12 in the manufacturing process in which the first mask 400 is formed (step S104). FIG. 4 is a diagram showing the semiconductor device 13 in the manufacturing process in which dry etching has been performed. In step S104, dry etching is performed on the sub-trench formation region 253 from the opening of the first mask 400 using a chlorine-based gas (for example, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 ), so that the sub-trench is formed. The lower surface of 251 reaches the first semiconductor layer 120. Step S104 corresponds to step (B) of the present application. In the subsequent dry etching process (step S116), if the lower surface of the sub-trench 251 reaches the first semiconductor layer 120, the lower surface of the sub-trench 251 does not need to reach the first semiconductor layer 120 in step S104.

次に、第1のマスク400から、リセス形成領域222上及び凸部形成領域302上のマスクを除去することにより、第2のマスク410(図7参照)が形成される(ステップS110)。具体的には、ステップS110では、まず、リセス形成領域222上及び凸部形成領域302上に開口を有するレジストパターン500(501,502)が形成される(ステップS112)。   Next, the second mask 410 (see FIG. 7) is formed by removing the masks on the recess formation region 222 and the convex formation region 302 from the first mask 400 (step S110). Specifically, in step S110, first, a resist pattern 500 (501, 502) having openings is formed on the recess formation region 222 and the convex formation region 302 (step S112).

図5は、レジストパターン500が形成された、製造過程における半導体装置14を示す図である。図5に示すように、第1のマスク401の上面におけるレジストパターン502は、第1のマスク401の上面からサブトレンチ251の下面まで達し、サブトレンチ251の下面の一部を覆っている。しかし、ステップS112で形成されるレジストパターン500は、リセス形成領域222上及び凸部形成領域302上に開口を有していれば、サブトレンチ251の下面を全て覆っていてもよい。また、ステップS112で形成されるレジストパターン500は、リセス形成領域222上及び凸部形成領域302上に開口を有し、かつ、第1のマスク401上をサブトレンチ251形成領域側まで覆っていれば、サブトレンチ251の下面まで達していなくともよい。   FIG. 5 is a diagram showing the semiconductor device 14 in the manufacturing process in which the resist pattern 500 is formed. As shown in FIG. 5, the resist pattern 502 on the upper surface of the first mask 401 reaches from the upper surface of the first mask 401 to the lower surface of the sub-trench 251 and covers a part of the lower surface of the sub-trench 251. However, the resist pattern 500 formed in step S <b> 112 may cover the entire lower surface of the sub-trench 251 as long as it has openings on the recess formation region 222 and the convex formation region 302. The resist pattern 500 formed in step S112 has openings on the recess formation region 222 and the convex formation region 302, and covers the first mask 401 to the sub-trench 251 formation region side. For example, it does not have to reach the lower surface of the sub-trench 251.

レジストパターン500が形成されると、図6に示すように、例えばフッ酸系ガスのドライエッチングにより、第1のマスク400からリセス形成領域222上及び凸部形成領域302上のマスクが除去され(ステップS114)、その後、図7に示すように、レジストパターン500が除去される。このようにして、第2のマスク410が形成される。図6は、リセス形成領域222上及び凸部形成領域302上のマスクが除去された、製造過程における半導体装置15を示す図である。図7は、レジストパターン500が除去され、第2のマスク410が形成された、製造過程における半導体装置16を示す図である。なお、ステップS110は本願の工程(C)に相当し、ステップS112は本願の工程(C1)に相当し、ステップS114は本願の工程(C2)に相当する。   When the resist pattern 500 is formed, as shown in FIG. 6, the masks on the recess formation region 222 and the projection formation region 302 are removed from the first mask 400 by, for example, dry etching with hydrofluoric acid gas ( Step S114), and thereafter, the resist pattern 500 is removed as shown in FIG. In this way, the second mask 410 is formed. FIG. 6 is a diagram illustrating the semiconductor device 15 in the manufacturing process in which the masks on the recess formation region 222 and the convex portion formation region 302 are removed. FIG. 7 is a diagram showing the semiconductor device 16 in the manufacturing process in which the resist pattern 500 is removed and the second mask 410 is formed. Step S110 corresponds to the process (C) of the present application, step S112 corresponds to the process (C1) of the present application, and step S114 corresponds to the process (C2) of the present application.

次に、第2のマスク410が形成された、製造過程における半導体装置16に対して、塩素系ガスを用いたドライエッチングが行われる(ステップS116)。図8は、ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置17を示す図である。ステップS116では、第2のマスク410の開口から、リセス形成領域222と、凸部形成領域302と、サブトレンチ形成領域253とに対してドライエッチングが行われる。また、ステップS116では、リセス220の下面及び凸部300の上面が、第2半導体層130に達するようにドライエッチングが行われる。リセス形成領域222及び凸部形成領域302には、上述のステップS104ではドライエッチングが行われておらず、ステップS116において初めてドライエッチングが行われる。そのため、図8に示すように、ステップS116が終了した後におけるリセス220の下面と凸部300の上面とは、同一面上に存在する。ステップS116は、本願の工程(D)に相当する。   Next, dry etching using a chlorine-based gas is performed on the semiconductor device 16 in the manufacturing process in which the second mask 410 is formed (step S116). FIG. 8 is a diagram showing the semiconductor device 17 in the manufacturing process in which dry etching is performed. In step S 116, dry etching is performed on the recess formation region 222, the convex formation region 302, and the sub-trench formation region 253 from the opening of the second mask 410. In step S <b> 116, dry etching is performed so that the lower surface of the recess 220 and the upper surface of the protrusion 300 reach the second semiconductor layer 130. In the recess formation region 222 and the convex formation region 302, dry etching is not performed in the above-described step S104, and dry etching is performed for the first time in step S116. Therefore, as shown in FIG. 8, the lower surface of the recess 220 and the upper surface of the convex portion 300 after the completion of step S116 are on the same plane. Step S116 corresponds to step (D) of the present application.

次に、ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置17から、図9に示すように、第2のマスク410が除去される(ステップS118)。図9は、第2のマスク410が除去された、製造過程における半導体装置18を示す図である。   Next, as shown in FIG. 9, the second mask 410 is removed from the semiconductor device 17 in the manufacturing process in which dry etching has been performed (step S118). FIG. 9 is a diagram illustrating the semiconductor device 18 in the manufacturing process from which the second mask 410 has been removed.

次に、製造過程における半導体装置18の上面に対し、絶縁膜260が形成され、その後、リセス220上とソース電極240を形成する領域上の絶縁膜260が除去されて、電極(ゲート電極270、ボディ電極230、ソース電極240、ドレイン電極210)が形成される(ステップS120)。以上の工程により、本実施形態の半導体装置10が製造される。   Next, an insulating film 260 is formed on the upper surface of the semiconductor device 18 in the manufacturing process, and then the insulating film 260 on the recess 220 and the region where the source electrode 240 is to be formed is removed, and an electrode (gate electrode 270, The body electrode 230, the source electrode 240, and the drain electrode 210) are formed (step S120). Through the above steps, the semiconductor device 10 of this embodiment is manufactured.

A3.効果:
本実施形態の半導体装置10の製造方法によれば、凸部300を備えるゲートトレンチ250が形成される。凸部300は、第2導電型の半導体層であるフローティング部301を有するので、ゲートトレンチ250の下面(底部)において発生する電界の集中を緩和することができる。よって、フローティング部301を有していない半導体装置と比較して、耐圧性能を向上させることができる。また、フローティング部301を形成してゲートトレンチ250の下面(底部)において発生する電界の集中を緩和するために、イオン注入や不純物の熱拡散処理を行わなくともよい。そのため、第2半導体層内の不純物が第1半導体層等へ拡散することを抑制することができるので、オン抵抗の増加が抑制される。その結果、半導体装置10の電気的特性を向上させることができる。
A3. effect:
According to the method for manufacturing the semiconductor device 10 of the present embodiment, the gate trench 250 including the convex portion 300 is formed. Since the convex portion 300 includes the floating portion 301 which is the second conductivity type semiconductor layer, the concentration of the electric field generated on the lower surface (bottom portion) of the gate trench 250 can be reduced. Therefore, withstand voltage performance can be improved as compared with a semiconductor device that does not include the floating portion 301. Further, in order to reduce the concentration of the electric field generated on the lower surface (bottom portion) of the gate trench 250 by forming the floating portion 301, it is not necessary to perform ion implantation or thermal diffusion treatment of impurities. Therefore, it is possible to suppress the impurities in the second semiconductor layer from diffusing into the first semiconductor layer and the like, thereby suppressing an increase in on-resistance. As a result, the electrical characteristics of the semiconductor device 10 can be improved.

また、本実施形態の半導体装置10の製造方法によれば、イオン注入によってフローティング部を形成することが困難であるGaN系の半導体装置において、ゲートトレンチの下面において発生する電界の集中を緩和することができる。   In addition, according to the manufacturing method of the semiconductor device 10 of the present embodiment, in the GaN-based semiconductor device in which it is difficult to form the floating portion by ion implantation, the concentration of the electric field generated on the lower surface of the gate trench is reduced. Can do.

また、サブトレンチ形成領域253が開口し、凸部形成領域302が覆われた第1のマスクを用いてドライエッチングが行われた後、リセス形成領域222上における第1のマスク400と凸部形成領域302上における第1のマスク400(402)が除去されることにより、第2のマスク410が形成される。その後、リセス形成領域222と凸部形成領域302とサブトレンチ形成領域253へのドライエッチングが行われる。そのため、サブトレンチ形成領域253に開口を有する第1のマスク400を用いて、積層体11に対しドライエッチングが行われることで、サブトレンチ251の寸法と、凸部300の寸法とが定まる。よって、合計2回のドライエッチングが行われても、マスクパターンを形成するための位置合わせ精度を考慮することなく、サブトレンチ251及び凸部300の寸法の変化を抑制することができる。   In addition, after dry etching is performed using the first mask in which the sub-trench formation region 253 is opened and the convex formation region 302 is covered, the first mask 400 and the convex formation on the recess formation region 222 are formed. By removing the first mask 400 (402) over the region 302, the second mask 410 is formed. Thereafter, dry etching is performed on the recess formation region 222, the protrusion formation region 302, and the sub-trench formation region 253. Therefore, dry etching is performed on the stacked body 11 using the first mask 400 having an opening in the sub-trench formation region 253, whereby the dimensions of the sub-trench 251 and the dimensions of the convex portion 300 are determined. Therefore, even if dry etching is performed twice in total, changes in the dimensions of the sub-trench 251 and the convex portion 300 can be suppressed without considering the alignment accuracy for forming the mask pattern.

更に、第2導電型の半導体層を有する凸部300は、ゲートトレンチ250が形成される前の第2導電型の半導体層130を利用して、リセス220及びゲートトレンチ250を形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。よって、凸部300を形成するための工程を別途設けなくともよいので、工程の簡易化と、製造コストの低減化を図ることができる。また、半導体層(積層体11)に対する2回のドライエッチングにより、サブトレンチ251の深さを適切な深さに調整することができる。   Further, the protrusion 300 having the second conductivity type semiconductor layer is a dry layer for forming the recess 220 and the gate trench 250 using the second conductivity type semiconductor layer 130 before the gate trench 250 is formed. It can be formed by etching. Therefore, it is not necessary to separately provide a process for forming the convex portion 300, so that the process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. In addition, the depth of the sub-trench 251 can be adjusted to an appropriate depth by performing dry etching twice on the semiconductor layer (stacked body 11).

B.第2実施形態:
B1.半導体装置の構成:
第2実施形態における半導体装置の構成は、第1実施形態における半導体装置の構成と同様であるため説明を省略する。
B. Second embodiment:
B1. Semiconductor device configuration:
Since the configuration of the semiconductor device in the second embodiment is the same as the configuration of the semiconductor device in the first embodiment, description thereof is omitted.

B2.半導体装置の製造方法:
図10は、第2実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態の半導体装置の製造方法と第1実施形態の半導体装置の製造方法とが異なる点は、第2のマスクを形成する工程(図10:ステップS210、図2:ステップS110)である。第2実施形態のその他の工程(図10:ステップS200〜ステップS204、ステップS216〜ステップS220)については、第1実施形態の工程(図2:S100〜ステップS104、ステップS116〜ステップS120)と同様であるため、説明を省略する。
B2. Manufacturing method of semiconductor device:
FIG. 10 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment. The difference between the semiconductor device manufacturing method of the present embodiment and the semiconductor device manufacturing method of the first embodiment is the step of forming a second mask (FIG. 10: step S210, FIG. 2: step S110). The other processes of the second embodiment (FIG. 10: Steps S200 to S204, Steps S216 to S220) are the same as the processes of the first embodiment (FIG. 2: S100 to Step S104, Steps S116 to S120). Therefore, the description is omitted.

具体的には、第1実施形態においては、第2のマスク410を形成する工程(図2、ステップS110)において、リセス形成領域222上及び凸部形成領域302上に開口を有するレジストパターン500(501,502)が形成され(図2、ステップS112)、その後、フッ酸系ガスのドライエッチングにより、第1のマスク400からリセス形成領域222上及び凸部形成領域302上のマスクが除去されることにより(図2、ステップS114)、第2のマスク410が形成された。これに対し、第2実施形態では、以下のように第2のマスク410が形成される。   Specifically, in the first embodiment, in the step of forming the second mask 410 (FIG. 2, step S110), the resist pattern 500 (having openings on the recess formation region 222 and the convex formation region 302) ( 501 and 502) are formed (FIG. 2, Step S112), and then the masks on the recess formation region 222 and the convex formation region 302 are removed from the first mask 400 by dry etching with hydrofluoric acid gas. Thus (FIG. 2, step S114), the second mask 410 was formed. In contrast, in the second embodiment, the second mask 410 is formed as follows.

第2実施形態では、第2のマスク410を形成する工程(図10、ステップS210)において、リセス形成領域222上に当たる部分に開口を有するレジストパターン520(521、522)が、第1のマスク400上に形成される(ステップS211)。次に、図11に示すように、フッ酸系ガスのドライエッチングにより、第1のマスク400からリセス形成領域222上が除去される(ステップS212)。図11は、第1のマスク400からリセス形成領域222上が除去された、製造過程における半導体装置19を示す図である。図11には、第1のマスク400のうち、リセス形成領域222上が除去されたマスク402、411、412と、レジストパターン520と、が示されている。なお、第1のマスク400のうち、リセス形成領域222上が除去されると、レジストパターン520は除去される。ステップS212は、本願の工程(C3)に相当する。   In the second embodiment, in the step of forming the second mask 410 (FIG. 10, step S210), the resist pattern 520 (521, 522) having an opening in the portion corresponding to the recess formation region 222 is replaced with the first mask 400. It is formed on top (step S211). Next, as shown in FIG. 11, the recess formation region 222 is removed from the first mask 400 by dry etching with hydrofluoric acid gas (step S212). FIG. 11 is a diagram illustrating the semiconductor device 19 in the manufacturing process in which the recess formation region 222 is removed from the first mask 400. FIG. 11 shows the masks 402, 411, and 412, and the resist pattern 520, in the first mask 400 from which the recess formation region 222 has been removed. Note that when the recess formation region 222 of the first mask 400 is removed, the resist pattern 520 is removed. Step S212 corresponds to the step (C3) of the present application.

次に、凸部形成領域302上に該当する部分の少なくとも一部に開口を有し、リセス形成領域222上を覆うレジストパターン510が第1のマスク400上に形成される(図10、ステップS213)。ステップS213は、本願の工程(C1)に相当する。   Next, a resist pattern 510 having an opening in at least a part of the corresponding portion on the convex formation region 302 and covering the recess formation region 222 is formed on the first mask 400 (FIG. 10, step S213). ). Step S213 corresponds to the step (C1) of the present application.

図12は、凸部形成領域302上に開口を有するレジストパターン510が形成された、製造過程における半導体装置20を示す図である。図12に示すように、レジストパターン510は、凸部形成領域302上に該当する部分の一部に開口を有しており、リセス形成領域222上とサブトレンチ形成領域253上とを覆っている。なお、レジストパターン510は、サブトレンチ251の寸法を定める、リセス形成領域222上におけるマスク(411、412)の上面及び側面を覆っていれば、サブトレンチ形成領域253上の一部にも開口を有していてもよい。   FIG. 12 is a diagram showing the semiconductor device 20 in the manufacturing process in which a resist pattern 510 having an opening is formed on the convex portion formation region 302. As shown in FIG. 12, the resist pattern 510 has an opening in a portion corresponding to the convex portion formation region 302 and covers the recess formation region 222 and the sub-trench formation region 253. . If the resist pattern 510 covers the upper surface and side surfaces of the masks (411, 412) on the recess formation region 222 that define the dimension of the sub-trench 251, an opening is also formed on a part of the sub-trench formation region 253. You may have.

レジストパターン510が形成されると、フッ酸系溶液のウェットエッチングにより、ステップS202において形成された第1のマスク400から、凸部形成領域302上のマスク402が除去される(図10、ステップS214)。ステップS214では、レジストパターン510の開口である凸部形成領域302上からウェットエッチングが行われることにより、凸部形成領域302上のマスク402が除去される。ステップS214は、本願の工程(C2)に相当する。その後、第1実施形態と同様に、レジストパターン510が除去される(図7)。このようにして、第2のマスク410が形成される。   When the resist pattern 510 is formed, the mask 402 on the convex portion formation region 302 is removed from the first mask 400 formed in step S202 by wet etching of a hydrofluoric acid solution (FIG. 10, step S214). ). In step S214, wet etching is performed from above the convex portion forming region 302, which is an opening of the resist pattern 510, so that the mask 402 on the convex portion forming region 302 is removed. Step S214 corresponds to the step (C2) of the present application. Thereafter, as in the first embodiment, the resist pattern 510 is removed (FIG. 7). In this way, the second mask 410 is formed.

なお、図12に示す半導体装置20では、リセス形成領域222上における第1のマスク400がドライエッチングにより既に除去され、その上に、レジストパターン510が形成されている。これに対し、リセス形成領域222上における第1のマスク400を残したまま、レジストパターン510が形成されてもよい。この場合には、リセス形成領域222上における第1のマスク400は、ウェットエッチング(ステップS214)後において、リセス形成領域222上に開口を有するレジストパターン520が形成され、フッ酸系ガスのドライエッチングが行われることにより除去されてもよい。すなわち、ステップS213〜ステップS214が行われた後に、ステップS211〜ステップS212が行われてもよい。   In the semiconductor device 20 shown in FIG. 12, the first mask 400 on the recess formation region 222 has already been removed by dry etching, and a resist pattern 510 is formed thereon. On the other hand, the resist pattern 510 may be formed while leaving the first mask 400 on the recess formation region 222. In this case, in the first mask 400 on the recess formation region 222, after wet etching (step S214), a resist pattern 520 having an opening is formed on the recess formation region 222, and dry etching with hydrofluoric acid gas is performed. May be removed by performing. That is, step S211 to step S212 may be performed after step S213 to step S214 are performed.

B3.効果:
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、GaN系の半導体層に対し、凸部300を備えるゲートトレンチ250が形成される。また、第2導電型の半導体層を有する凸部300は、ゲートトレンチ250が形成される前の第2導電型の半導体層130を利用して、リセス220及びゲートトレンチ250を形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。更に、第1のマスク400を用いて第2のマスク410が形成される。よって、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。
B3. effect:
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the gate trench 250 including the convex portion 300 is formed in the GaN-based semiconductor layer. Further, the protrusion 300 having the second conductivity type semiconductor layer is a dry layer for forming the recess 220 and the gate trench 250 using the second conductivity type semiconductor layer 130 before the gate trench 250 is formed. It can be formed by etching. Further, a second mask 410 is formed using the first mask 400. Therefore, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

一般的に、フォトリソグラフィー装置(ステッパー)において、位置あわせ精度(α)が解像度(β)よりも悪く、かつ、サブトレンチ251の幅が狭くなると、上述の第1実施形態の図5を用いて説明したような、凸部形成領域302上を覆わないレジストパターン500(502)を形成することが困難な場合がある。なお、位置合わせ精度(α)が解像度(β)よりも悪いとは、位置合わせ精度の値が、解像度の値よりも大きい場合をいう。このように、位置あわせ精度(α)が解像度(β)よりも悪く、かつ、サブトレンチ251の幅(tw)が狭くなると、レジストパターン500(502)は、位置合わせずれにより、例えば図12に示すように、凸部形成領域302上の一部を覆ってしまう場合がある。このような状態において、上述の第1実施形態のように、ドライエッチングによりレジストパターンを除去すると、後の半導体層のエッチングにおいて、サブトレンチ251や凸部300の幅の変化が生じる場合がある。   Generally, in a photolithography apparatus (stepper), when the alignment accuracy (α) is worse than the resolution (β) and the width of the sub-trench 251 is narrowed, the above-described first embodiment is used as shown in FIG. As described, it may be difficult to form the resist pattern 500 (502) that does not cover the convex portion formation region 302. Note that the alignment accuracy (α) is worse than the resolution (β) means that the alignment accuracy value is larger than the resolution value. As described above, when the alignment accuracy (α) is worse than the resolution (β) and the width (tw) of the sub-trench 251 is narrowed, the resist pattern 500 (502) is, for example, as shown in FIG. As shown, there is a case where a part on the convex portion forming region 302 is covered. In such a state, if the resist pattern is removed by dry etching as in the first embodiment described above, the width of the sub-trench 251 or the protrusion 300 may change in the subsequent etching of the semiconductor layer.

しかし、本実施形態では、第1のマスク400の凸部形成領域302上に開口を有するレジストパターン510が形成され、その後、ウェットエッチングが行われる。凸部形成領域302上の第1のマスク400(402)は、レジストパターン510が、凸部形成領域302上に該当する部分の少なくとも一部に開口を有していれば、ウェットエッチングにより除去される。そのため、サブトレンチ251の幅が狭い場合であっても、半導体層(積層体11)に対する合計2回のドライエッチングによるサブトレンチ251の幅の変化を、抑制することができる。そのため、サブトレンチの最小寸法(図1におけるy方向の幅)を、ステッパーの解像度(β)のレベル、例えば、0.35μmに形成することができる。よって、半導体装置を微細化することができる。   However, in this embodiment, a resist pattern 510 having an opening is formed on the convex portion formation region 302 of the first mask 400, and then wet etching is performed. The first mask 400 (402) on the convex portion formation region 302 is removed by wet etching if the resist pattern 510 has an opening in at least a part of the portion corresponding to the convex portion formation region 302. The Therefore, even when the width of the sub-trench 251 is narrow, a change in the width of the sub-trench 251 due to the dry etching of the semiconductor layer (stacked body 11) twice in total can be suppressed. Therefore, the minimum dimension of the sub-trench (the width in the y direction in FIG. 1) can be formed at a level of the resolution (β) of the stepper, for example, 0.35 μm. Therefore, the semiconductor device can be miniaturized.

以下、本実施形態の製造方法を用いた半導体装置の微細化について、より詳細に説明する。一般的に、サブトレンチ251及び凸部300の寸法(y方向の幅)は、それぞれ、以下の式(1)、(2)の値を取り得る。
ステッパー解像度(β)≦サブトレンチ251の寸法(sw)≦5μm・・・式(1)
ステッパー解像度(β)≦凸部300の寸法(tw)≦5μm・・・式(2)
Hereinafter, the miniaturization of the semiconductor device using the manufacturing method of the present embodiment will be described in more detail. In general, the dimensions (width in the y direction) of the sub-trench 251 and the convex portion 300 can take values of the following formulas (1) and (2), respectively.
Stepper resolution (β) ≦ size of sub-trench 251 (sw) ≦ 5 μm (1)
Stepper resolution (β) ≦ dimension of projection 300 (tw) ≦ 5 μm (2)

ここで、ステッパーの位置合わせ精度(α)が解像度(β)よりも良い場合、すなわち、位置あわせ精度(α)の値が、解像度(β)の値よりも小さい場合には、サブトレンチ251及び凸部300の最小寸法を、解像度(β)の値にすることができる。しかし、ステッパーの位置合わせ精度(α)が解像度(β)よりも悪い場合においても、以下の方法を用いることにより、サブトレンチ251の最小寸法を、ステッパーの解像度(β)の値にすることができる。   Here, when the alignment accuracy (α) of the stepper is better than the resolution (β), that is, when the value of the alignment accuracy (α) is smaller than the value of the resolution (β), the sub-trench 251 and The minimum dimension of the convex part 300 can be set to the value of the resolution (β). However, even when the alignment accuracy (α) of the stepper is worse than the resolution (β), the minimum dimension of the sub-trench 251 can be set to the value of the resolution (β) of the stepper by using the following method. it can.

具体的には、サブトレンチ形成領域253の幅(sw)と、凸部形成領域302の幅(tw)と、を合わせた幅(sw+tw)と、位置合わせ精度(α)との関係が、以下の式(3)を満たすように、凸部形成領域302の幅(tw)を調整する。そして、レジストパターン510における凸部形成領域302上の開口の幅(γ)を、以下の式(4)を満たすように調整する。   Specifically, the relationship between the width (sw + tw) of the width (sw) of the sub-trench formation region 253 and the width (tw) of the convex formation region 302 and the alignment accuracy (α) is as follows. The width (tw) of the convex portion forming region 302 is adjusted so as to satisfy Equation (3). Then, the width (γ) of the opening on the convex portion forming region 302 in the resist pattern 510 is adjusted so as to satisfy the following formula (4).

サブトレンチ形成領域253の幅(sw)+凸部形成領域302の幅(tw)>ステッパーの位置あわせ精度(α)・・・式(3)
2×(サブトレンチ形成領域253の幅(sw))+凸部形成領域302の幅(tw)−ステッパーの位置あわせ精度(α)>レジストパターン510における凸部形成領域302上の開口の幅(γ)・・・式(4)
Sub-trench formation region 253 width (sw) + convex formation region 302 width (tw)> stepper alignment accuracy (α) Equation (3)
2 × (width of sub-trench formation region 253 (sw)) + width of projection formation region 302 (tw) −stepper alignment accuracy (α)> width of opening on projection formation region 302 in resist pattern 510 ( γ) Expression (4)

このようにすることで、位置合わせずれが生じても、レジストパターン510における開口の少なくとも一部が、凸部形成領域302上に位置するようになる。そのため、ウェットエッチングにより、凸部形成領域302上の第1のマスク400(402)を確実に除去することができる。   In this way, even if misalignment occurs, at least a part of the opening in the resist pattern 510 is positioned on the convex portion formation region 302. Therefore, the first mask 400 (402) on the convex portion formation region 302 can be surely removed by wet etching.

C.第3実施形態:
C1.半導体装置の構成:
第3実施形態における半導体装置の構成は、第1実施形態における半導体装置の構成と同様であるため説明を省略する。
C. Third embodiment:
C1. Semiconductor device configuration:
Since the configuration of the semiconductor device in the third embodiment is the same as the configuration of the semiconductor device in the first embodiment, description thereof is omitted.

C2.半導体装置の製造方法:
図13は、第3実施形態における半導体装置の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、まず、積層体11が用意される(ステップS300)。次に、積層体11に対し、図14に示すように、リセス形成領域222上及びゲートトレンチ形成領域252上が開口した第3のマスク420(421、422)が形成される(ステップS302)。第3のマスク420により、リセス220の寸法と、ゲートトレンチ250の寸法とが定められる。図14は、第3のマスク420が形成された、製造過程における半導体装置21を示す図である。ステップS302は、本願の工程(a)に相当する。
C2. Manufacturing method of semiconductor device:
FIG. 13 is a flowchart showing a method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment. Also in the present embodiment, similarly to the above-described embodiment, first, the stacked body 11 is prepared (step S300). Next, as shown in FIG. 14, a third mask 420 (421, 422) having an opening on the recess formation region 222 and the gate trench formation region 252 is formed on the stacked body 11 (step S302). The dimension of the recess 220 and the dimension of the gate trench 250 are determined by the third mask 420. FIG. 14 is a diagram showing the semiconductor device 21 in the manufacturing process in which the third mask 420 is formed. Step S302 corresponds to step (a) of the present application.

次に、第3のマスク420が形成された、製造過程における半導体装置21に対し、ドライエッチングが行われる(ステップS304)。図15は、ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置22を示す図である。ステップS304では、塩素系ガス(例えば、BCl3とCl2の混合ガス)を用いて、第3のマスク420の開口から、リセス形成領域222及びゲートトレンチ形成領域252に対してドライエッチングが行われることにより、リセス220の下面と、ゲートトレンチ250の下面(凸部300の上面)が第2半導体層130まで達する。ステップS304は、本願の工程(b)に相当する。 Next, dry etching is performed on the semiconductor device 21 in the manufacturing process in which the third mask 420 is formed (step S304). FIG. 15 is a diagram illustrating the semiconductor device 22 in the manufacturing process in which dry etching is performed. In step S304, dry etching is performed on the recess formation region 222 and the gate trench formation region 252 from the opening of the third mask 420 using a chlorine-based gas (for example, a mixed gas of BCl 3 and Cl 2 ). As a result, the lower surface of the recess 220 and the lower surface of the gate trench 250 (the upper surface of the convex portion 300) reach the second semiconductor layer 130. Step S304 corresponds to step (b) of the present application.

次に、図16に示すように、第3のマスク420上に、リセス220(リセス形成領域222)上及び凸部形成領域302上を覆い、かつサブトレンチ形成領域253上に開口を有する、第4のマスク430(431、432)が形成される(ステップS310)。図16は、第4のマスク430が形成された、製造過程における半導体装置23を示す図である。ステップS310は、本願の工程(c)に相当する。   Next, as shown in FIG. 16, on the third mask 420, the recess 220 (the recess formation region 222) and the convex formation region 302 are covered, and an opening is formed on the sub-trench formation region 253. Four masks 430 (431, 432) are formed (step S310). FIG. 16 is a diagram illustrating the semiconductor device 23 in the manufacturing process in which the fourth mask 430 is formed. Step S310 corresponds to step (c) of the present application.

次に、第4のマスク430が形成された、製造過程における半導体装置23に対して、塩素系ガスを用いたドライエッチングが行われる(ステップS316)。図17は、ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置24を示す図である。ステップS316では、第4のマスク430の開口から、サブトレンチ形成領域253に対してドライエッチングが行われる。また、ステップS316では、サブトレンチ形成領域253の下面が、第1半導体層120に達するようにドライエッチングが行われる。ステップS316は、本願の工程(d)に相当する。   Next, dry etching using a chlorine-based gas is performed on the semiconductor device 23 in the manufacturing process in which the fourth mask 430 is formed (step S316). FIG. 17 is a diagram showing the semiconductor device 24 in the manufacturing process in which dry etching has been performed. In step S316, dry etching is performed on the sub-trench formation region 253 from the opening of the fourth mask 430. In step S 316, dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench formation region 253 reaches the first semiconductor layer 120. Step S316 corresponds to step (d) of the present application.

次に、ドライエッチングが行われた、製造過程における半導体装置24から、第3のマスク420及び第4のマスク430が除去される(ステップS318)。その後、半導体装置の上面に対し、上述の実施形態と同様に、絶縁膜260が形成された後、リセス220上とソース電極240を形成する領域上の絶縁膜260が除去されて、電極(ゲート電極270、ボディ電極230、ソース電極240、ドレイン電極210)が形成される(ステップS320)。以上の工程により、本実施形態の半導体装置が製造される。   Next, the third mask 420 and the fourth mask 430 are removed from the semiconductor device 24 in the manufacturing process that has been subjected to dry etching (step S318). After that, after the insulating film 260 is formed on the upper surface of the semiconductor device, the insulating film 260 on the recess 220 and the region where the source electrode 240 is formed is removed, and an electrode (gate) is formed. Electrode 270, body electrode 230, source electrode 240, drain electrode 210) are formed (step S320). The semiconductor device of this embodiment is manufactured through the above steps.

C3.効果:
本実施形態の半導体装置の製造方法によれば、GaN系の半導体層に対し、凸部300を備えるゲートトレンチ250が形成される。また、第2導電型の半導体層を有する凸部300は、ゲートトレンチ250が形成される前の第2導電型の半導体層130を利用して、リセス220及びゲートトレンチ250を形成するためのドライエッチングにより、形成することができる。よって、上述の第1実施形態と同様の効果を奏する。
C3. effect:
According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present embodiment, the gate trench 250 including the convex portion 300 is formed in the GaN-based semiconductor layer. Further, the protrusion 300 having the second conductivity type semiconductor layer is a dry layer for forming the recess 220 and the gate trench 250 using the second conductivity type semiconductor layer 130 before the gate trench 250 is formed. It can be formed by etching. Therefore, the same effects as those of the first embodiment described above can be obtained.

また、リセス形成領域222及びゲートトレンチ形成領域252が開口した第3のマスク420を用いてドライエッチングが行われた後、リセス220(リセス形成領域222)及び凸部形成領域302が覆われることにより、第4のマスク430が形成される。その後、サブトレンチ形成領域253へのドライエッチングが行われる。そのため、リセス220(リセス形成領域222)及びゲートトレンチ形成領域252に開口を有する第3のマスク420を用いて、積層体11に対しドライエッチングが行われることで、リセス220の寸法と、ゲートトレンチ250の寸法とが定まる。また、第4のマスク430により、凸部300の寸法とサブトレンチ251の寸法とが定まる。よって、合計2回のドライエッチングが行われても、マスクパターンを形成するための位置合わせ精度を考慮することなく、サブトレンチ251及び凸部300の寸法の変化を抑制することができる。   In addition, after the dry etching is performed using the third mask 420 in which the recess formation region 222 and the gate trench formation region 252 are opened, the recess 220 (the recess formation region 222) and the convex portion formation region 302 are covered. A fourth mask 430 is formed. Thereafter, dry etching is performed on the sub-trench formation region 253. Therefore, dry etching is performed on the stacked body 11 using the third mask 420 having openings in the recess 220 (recess formation region 222) and the gate trench formation region 252, and the dimensions of the recess 220 and the gate trench A dimension of 250 is determined. Further, the fourth mask 430 determines the dimension of the convex portion 300 and the dimension of the sub-trench 251. Therefore, even if dry etching is performed twice in total, changes in the dimensions of the sub-trench 251 and the convex portion 300 can be suppressed without considering the alignment accuracy for forming the mask pattern.

D.変形例:
D1.変形例1:
上述の種々の実施形態では、半導体装置10の凸部300は、サブトレンチ251に囲まれている。これに対し、凸部300(フローティング部301)は、図1に図示しない領域において、第2半導体層130と繋がっていてもよい。
D. Variations:
D1. Modification 1:
In the various embodiments described above, the convex portion 300 of the semiconductor device 10 is surrounded by the sub-trench 251. On the other hand, the convex part 300 (floating part 301) may be connected to the second semiconductor layer 130 in a region not shown in FIG.

D2.変形例2:
上述の種々の実施形態における各半導体層の形成材料はあくまで一例であり、他の材料を用いることも可能である。例えば、上述の実施形態では、各半導体層が主として窒化ガリウム(GaN)により構成されているとしている。これに対し、各半導体層は炭化ケイ素(SiC)やケイ素(Si)といった他の材料により構成されていてもよい。
D2. Modification 2:
The material for forming each semiconductor layer in the various embodiments described above is merely an example, and other materials can be used. For example, in the above-described embodiment, each semiconductor layer is mainly composed of gallium nitride (GaN). On the other hand, each semiconductor layer may be made of another material such as silicon carbide (SiC) or silicon (Si).

D3.変形例3:
上述の種々の実施形態における半導体装置は、パワーデバイスに限らず、マイクロ波帯などの通信用の高周波デバイスや、ロジックIC用の高速デバイスなど他のデバイスに用いられてもよい。
D3. Modification 3:
The semiconductor devices in the various embodiments described above are not limited to power devices, and may be used for other devices such as high-frequency devices for communication such as a microwave band, and high-speed devices for logic ICs.

D4.変形例4:
上述の種々の実施形態では、絶縁膜260は、酸化シリコン(SiO2)により形成されている。これに対し、絶縁膜260は、酸化アルミニウム(Al23)や窒化ケイ素(SiN)、酸化ハフニウム(HfO2)、酸化ジルコニウム(ZrO2)といった他の材料により形成されているとしてもよい。また、絶縁膜260は複数層構成であるとしてもよい。例えば、SiO2の上にZrO2を設けたZrO2/SiO2構成をはじめ、HfO2/SiO2構成、Al23/SiO2構成、SiO2/SiN構成といった2層構成や、SiNの上にSiO2を設け、さらにその上にZrO2を設けたZrO2/SiO2/SiN構成をはじめ、HfO2/Al23/SiO2構成といった3層構成であるとしてもよい。
D4. Modification 4:
In the various embodiments described above, the insulating film 260 is formed of silicon oxide (SiO 2 ). On the other hand, the insulating film 260 may be formed of other materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (SiN), hafnium oxide (HfO 2 ), and zirconium oxide (ZrO 2 ). The insulating film 260 may have a multilayer structure. For example, a ZrO 2 / SiO 2 structure in which ZrO 2 is provided on SiO 2, a two-layer structure such as a HfO 2 / SiO 2 structure, an Al 2 O 3 / SiO 2 structure, a SiO 2 / SiN structure, A three-layer structure such as a ZrO 2 / SiO 2 / SiN structure in which SiO 2 is provided thereon and further ZrO 2 is provided thereon, and a HfO 2 / Al 2 O 3 / SiO 2 structure may be employed.

D5.変形例5:
上述の種々の実施形態ではゲート電極270はアルミニウム(Al)により形成されている。これに対し、ゲート電極270は、白金(Pt)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、金(Au)、チタン(Ti)、パラジウム(Pd)、ポリシリコン等の導電性材料の少なくとも1つを含む電極であってもよい。また、ゲート電極270は、複数層によって構成されてもよい。例えば、ゲート電極270は、Au/Ni構成や、Al/Ti構成、Al/TiN構成(それぞれ、Ni、Ti、TiNが絶縁膜側)のような2層構成であってもよいし、TiN/Al/TiN構成のような3層構成であってもよい。
D5. Modification 5:
In the various embodiments described above, the gate electrode 270 is formed of aluminum (Al). On the other hand, the gate electrode 270 is at least one of conductive materials such as platinum (Pt), cobalt (Co), nickel (Ni), gold (Au), titanium (Ti), palladium (Pd), and polysilicon. The electrode containing may be sufficient. Further, the gate electrode 270 may be composed of a plurality of layers. For example, the gate electrode 270 may have a two-layer configuration such as an Au / Ni configuration, an Al / Ti configuration, or an Al / TiN configuration (Ni, Ti, and TiN are on the insulating film side, respectively). A three-layer structure such as an Al / TiN structure may be used.

D6.変形例6:
上述の種々の実施形態では、ボディ電極230は、ニッケル(Ni)からなる層と金(Au)からなる層を積層して形成されている。これに対し、ボディ電極230は、白金(Pt)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)等の導電性材料の少なくとも1つを含む電極であってもよい。
D6. Modification 6:
In the various embodiments described above, the body electrode 230 is formed by laminating a layer made of nickel (Ni) and a layer made of gold (Au). On the other hand, the body electrode 230 may be an electrode including at least one of conductive materials such as platinum (Pt), cobalt (Co), and palladium (Pd).

D7.変形例7:
上述の種々の実施形態では、ソース電極240は、アルミニウム(Al)からなる層とチタン(Ti)からなる層とを積層して形成されている。これに対し、ソース電極240は、Tiの代わりに、例えば、バナジウム(V)、ハフニウム(Hf)などの導電性材料の少なくとも1つから成る電極であってもよい。
D7. Modification 7:
In the various embodiments described above, the source electrode 240 is formed by laminating a layer made of aluminum (Al) and a layer made of titanium (Ti). On the other hand, the source electrode 240 may be an electrode made of at least one conductive material such as vanadium (V) or hafnium (Hf) instead of Ti.

D8.変形例8:
上述の種々の実施形態では、ドレイン電極210は、チタン(Ti)からなる層とアルミニウム(Al)からなる層を積層して形成されている。これに対し、ドレイン電極210は、Tiの代わりに、例えば、バナジウム(V)、ハフニウム(Hf)などの導電性材料の少なくとも1つから成る電極であってもよい。
D8. Modification 8:
In the various embodiments described above, the drain electrode 210 is formed by laminating a layer made of titanium (Ti) and a layer made of aluminum (Al). On the other hand, the drain electrode 210 may be an electrode made of at least one of conductive materials such as vanadium (V) and hafnium (Hf) instead of Ti.

D9.変形例9:
上述の種々の実施形態では、半導体装置10の「第1導電型」はN型であり、「第2導電型」はP型である。これに対し、半導体装置10の「第1導電型」がP型であり、「第2導電型」がN型であってもよい。
D9. Modification 9:
In the various embodiments described above, the “first conductivity type” of the semiconductor device 10 is the N type, and the “second conductivity type” is the P type. On the other hand, the “first conductivity type” of the semiconductor device 10 may be P-type, and the “second conductivity type” may be N-type.

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…半導体装置
11…積層体
12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24…製造過程における半導体装置
110…基板
120…第1半導体層
130…第2半導体層
140…第3半導体層
210…ドレイン電極
220…リセス
222…リセス形成領域
230…ボディ電極
240…ソース電極
250…ゲートトレンチ
251…サブトレンチ
252…ゲートトレンチ形成領域
253…サブトレンチ形成領域
260…絶縁膜
270…ゲート電極
300…凸部
301…フローティング部
302…凸部形成領域
400(401、402)…第1のマスク
410(411、412)…第2のマスク
420(421、422)…第3のマスク
430(431、432)…第4のマスク
500(501、502)、510、520(521,522)…レジストパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Semiconductor device 11 ... Laminated body 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 ... Semiconductor device in manufacturing process 110 ... Substrate 120 ... First semiconductor layer 130 ... Second semiconductor layer 140 ... third semiconductor layer 210 ... drain electrode 220 ... recess 222 ... recess formation region 230 ... body electrode 240 ... source electrode 250 ... gate trench 251 ... sub-trench 252 ... gate trench formation region 253 ... sub-trench formation region 260 ... Insulating film 270 ... Gate electrode 300 ... Convex part 301 ... Floating part 302 ... Convex part forming region 400 (401, 402) ... First mask 410 (411, 412) ... Second mask 420 (421, 422) ... third mask 430 (431, 432) ... fourth mask 500 (501) , 502), 510, 520 (521, 522) ... resist pattern

Claims (6)

半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置は、
第1導電型の半導体である第1半導体層と、前記第1半導体層の上面に接する第2導電型の半導体である第2半導体層と、前記第2半導体層の上面に接する第1導電型の半導体である第3半導体層と、が前記第1半導体層側から順に積層された積層体と、
前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層を貫通して前記第1半導体層まで達するサブトレンチと、該サブトレンチに囲まれた凸部であって、前記凸部の上面に前記第2半導体層が露出した凸部と、を備えるゲートトレンチと、
前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層まで達するリセスと、を有しており、
(A)前記積層体に、前記リセスが形成されるリセス形成領域及び前記凸部が形成される凸部形成領域を覆い、かつ、前記サブトレンチが形成されるサブトレンチ形成領域が開口した第1のマスクを形成する工程と、
(B)前記工程(A)後に、ドライエッチングを行う工程と、
(C)前記工程(B)後に、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分を除去することにより第2のマスクを形成する工程と、
(D)前記工程(C)後に、ドライエッチングを行う工程と、を備え、
前記工程(B)又は前記工程(D)の少なくともいずれか一方の工程では、前記サブトレンチの下面が前記第1半導体層まで達するようにドライエッチングを行い、
前記工程(D)では、前記リセスの下面及び前記凸部の上面が前記第2半導体層まで達するようにドライエッチングを行う、
半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
The semiconductor device includes:
A first semiconductor layer that is a first conductivity type semiconductor, a second semiconductor layer that is a second conductivity type semiconductor in contact with the upper surface of the first semiconductor layer, and a first conductivity type in contact with the upper surface of the second semiconductor layer A stacked body in which the third semiconductor layer which is the semiconductor of the first semiconductor layer is stacked in order from the first semiconductor layer side;
A sub-trench extending from the upper surface of the third semiconductor layer to the first semiconductor layer through the second semiconductor layer, and a convex portion surrounded by the sub-trench, wherein the second surface is formed on the upper surface of the convex portion . A gate trench provided with a protruding portion from which the semiconductor layer is exposed;
A recess reaching from the upper surface of the third semiconductor layer to the second semiconductor layer,
(A) The laminated body covers a recess forming region where the recess is formed and a convex forming region where the convex is formed, and a first sub trench forming region where the sub trench is formed is opened. Forming a mask of
(B) After the step (A), a step of performing dry etching;
(C) After the step (B), a step of forming a second mask by removing portions corresponding to the recess formation region and the convex portion formation region of the first mask;
(D) a step of performing dry etching after the step (C),
In at least one step of the step (B) or the step (D), dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench reaches the first semiconductor layer,
In the step (D), dry etching is performed so that the lower surface of the recess and the upper surface of the convex portion reach the second semiconductor layer.
A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(C)では、
(C1)前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分に開口を有するレジストパターンを前記第1のマスク上に形成する工程と、
(C2)前記工程(C1)後にドライエッチングを行うことにより、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上及び前記凸部形成領域上に該当する部分を除去する工程と、を備える、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
In the step (C),
(C1) forming a resist pattern having an opening in a portion corresponding to the recess formation region and the convex portion formation region on the first mask;
(C2) A step of removing a portion of the first mask corresponding to the recess formation region and the projection formation region by performing dry etching after the step (C1). Device manufacturing method.
請求項1に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(C)では、
(C1)前記第1のマスクの前記凸部形成領域上に該当する部分の少なくとも一部に開口を有するレジストパターンを前記第1のマスク上に形成する工程と、
(C2)前記工程(C1)後にウェットエッチングを行うことにより、前記第1のマスクのうち、前記凸部形成領域上に該当する部分を除去する工程と、
(C3)ドライエッチングを行うことにより、前記第1のマスクのうち、前記リセス形成領域上に該当する部分を除去する工程と、
を備える、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
In the step (C),
(C1) forming a resist pattern having an opening in at least a part of a portion corresponding to the convex portion forming region of the first mask on the first mask;
(C2) removing the portion of the first mask corresponding to the protrusion forming region by performing wet etching after the step (C1);
(C3) removing the portion of the first mask corresponding to the recess formation region by performing dry etching;
A method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置の製造方法であって、
前記半導体装置は、
第1導電型の半導体である第1半導体層と、前記第1半導体層の上面に接する第2導電型の半導体である第2半導体層と、前記第2半導体層の上面に接する第1導電型の半導体である第3半導体層と、が前記第1半導体層側から順に積層された積層体と、
前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層を貫通して前記第1半導体層まで達するサブトレンチと、該サブトレンチに囲まれた凸部であって、前記凸部の上面に前記第2半導体層が露出した凸部と、を備えるゲートトレンチと、
前記第3半導体層の上面から前記第2半導体層まで達するリセスと、を有しており、
(a)前記積層体に、前記リセスが形成されるリセス形成領域及び前記ゲートトレンチが形成されるゲートトレンチ形成領域が開口した第3のマスクを形成する工程と、
(b)前記工程(a)後に、ドライエッチングを行う工程と、
(c)前記工程(b)後に、前記第3のマスク上に、前記凸部が形成される凸部形成領域及び前記リセス形成領域を覆う第4のマスクを形成する工程と、
(d)前記工程(c)後に、ドライエッチングを行う工程と、を備え、
前記工程(b)では、前記リセスの下面及び前記凸部の上面が前記第2半導体層まで達するようにドライエッチングを行い、
前記工程(d)では、前記サブトレンチの下面が前記第1半導体層まで達するようにドライエッチングを行う、
半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
The semiconductor device includes:
A first semiconductor layer that is a first conductivity type semiconductor, a second semiconductor layer that is a second conductivity type semiconductor in contact with the upper surface of the first semiconductor layer, and a first conductivity type in contact with the upper surface of the second semiconductor layer A stacked body in which the third semiconductor layer which is the semiconductor of the first semiconductor layer is stacked in order from the first semiconductor layer side;
A sub-trench extending from the upper surface of the third semiconductor layer to the first semiconductor layer through the second semiconductor layer, and a convex portion surrounded by the sub-trench, wherein the second surface is formed on the upper surface of the convex portion . A gate trench provided with a protruding portion from which the semiconductor layer is exposed;
A recess reaching from the upper surface of the third semiconductor layer to the second semiconductor layer,
(A) forming, in the stacked body, a third mask having a recess forming region in which the recess is formed and a gate trench forming region in which the gate trench is formed;
(B) a step of performing dry etching after the step (a);
(C) After the step (b), a step of forming a convex portion forming region where the convex portion is formed and a fourth mask covering the recess forming region on the third mask;
(D) a step of performing dry etching after the step (c),
In the step (b), dry etching is performed so that the lower surface of the recess and the upper surface of the convex portion reach the second semiconductor layer,
In the step (d), dry etching is performed so that the lower surface of the sub-trench reaches the first semiconductor layer.
A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第1半導体層、前記第2半導体層及び前記第3半導体層として、窒化ガリウム(GaN)系の半導体層が用いられる、半導体装置の製造方法。
It is a manufacturing method of the semiconductor device according to any one of claims 1 to 4,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a gallium nitride (GaN) based semiconductor layer is used as the first semiconductor layer, the second semiconductor layer, and the third semiconductor layer.
請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記工程(D)において前記第2のマスク上からドライエッチングを行うことにより、又は、前記工程(b)において前記第3のマスク上からドライエッチングを行い、前記工程(d)において前記第4のマスク上からドライエッチングを行うことにより、前記リセスの下面と前記凸部の上面と、同一面上に存在させる、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 5 ,
Dry etching is performed on the second mask in the step (D), or dry etching is performed on the third mask in the step (b), and the fourth etching is performed in the step (d). by dry etching from the mask, the upper surface of the lower surface and the convex portion of the recess, causing on the same plane, a method of manufacturing a semiconductor device.
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