JP6951308B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
また、本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
以下の説明及び図面において、n+、n−及びp、p−の表記は、各導電形における不純物濃度の相対的な高低を表す。すなわち、「+」が付されている表記は、「+」及び「−」のいずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に高く、「−」が付されている表記は、いずれも付されていない表記よりも不純物濃度が相対的に低いことを示す。また、これらの表記は、それぞれの領域にp形不純物とn形不純物の両方が含まれている場合には、それらの不純物が補償しあった後の正味の不純物濃度の相対的な高低を表す。
実施形態に係る半導体装置の製造方法を用いて、例えば図1に表した半導体装置100が製造される。
n−形ドリフト領域101、p−形ピラー領域102、p形ベース領域103、n+形ソース領域104、及びn+形ドレイン領域105は、半導体材料として、例えばシリコンを含む。これらの半導体領域の導電形は、反転していても良い。n形不純物としては、ヒ素、リン、またはアンチモンが用いられ、p形不純物としては、ボロンが用いられる。ゲート電極107は、ポリシリコンなどの導電材料を含む。ゲート絶縁層107aは、酸化シリコンなどの絶縁材料を含む。ドレイン電極108及びソース電極109は、アルミニウムなどの金属を含む。
まず、n形の半導体基板10を用意する。半導体基板10は、n+形の半導体領域15と、n−形の第1半導体領域11と、を有する。第1半導体領域11は、半導体領域15の上に設けられている。また、半導体基板10は、第1領域R1と、第1領域R1の周りに位置する第2領域R2と、を有する。半導体領域15から第1半導体領域11に向かう方向は、第1領域R1から第2領域R2に向かう方向に対して垂直である。例えば、第1領域R1は、有効チップが作製される領域に対応し、第2領域R2は、無効チップが作製される領域に対応する。
半導体装置の製造工程では、図2(c)に表したように複数の第1開口OP1を形成した後、図3(d)に表したようにそれぞれの第1開口OP1内にシリコン層26を成長させる場合がある。発明者らは、シリコン層26を成長させる際に、第1層21(マスク)が長く連続的に設けられていると、特に半導体基板10の第2領域R2において、第1層21上にもシリコンが堆積することを発見した。第1層21上にシリコンが堆積すると、後の工程でシリコン層26を研磨する際に、ごみの発生の原因となる。従って、第1層21上におけるシリコンの堆積量は、少ないことが望ましい。
一方、第2領域R2上の第1層21を除去すると、第2領域R2の上面が露出する。従って、図3(d)に表したように、第2領域R2にもシリコン層26が形成される。この場合、後の工程でシリコン層26を研磨する際、第2領域R2には、ストッパとして機能する第1層21が無い。このため、シリコン層26が研磨されて無くなった後に第2領域R2が研磨されると、第2領域R2の上面が過剰に研磨され、第2領域R2の上面の位置が第1領域R1の上面の位置に比べて低くなる。
表1は、不純物領域11nにおけるリンのピーク濃度C[atoms/cm3]と、それぞれの濃度Cにおける研磨レートR[μm/min]を表している。
表1から、リンのピーク濃度が1×1021[atoms/cm3]台になると、リンのピーク濃度が6×1020[atoms/cm3]である場合に比べて、研磨レートが大きく低下している。従って、不純物領域11nにおけるリンのピーク濃度は、1×1021[atoms/cm3]以上であることが望ましい。
図6は、実施形態の変形例に係る半導体装置の製造方法を表す工程断面図である。
図2〜図5に表した製造方法の例では、不純物領域11nを第2領域R2の上面に形成した。すなわち、不純物領域11nにおけるn形不純物のピーク濃度は、第2領域R2の上面(不純物領域11nの上面)に存在する。この例に限らず、不純物領域11nを第2領域R2の上面から離れた位置に形成しても良い。換言すると、不純物領域11nにおけるn形不純物のピーク濃度が第2領域R2の上面から離れたところに位置するように、不純物領域11nを形成しても良い。
Claims (7)
- 第1領域と、前記第1領域の周りに位置する第2領域と、を有し、前記第1領域の一部及び前記第2領域を覆う第1層が設けられ、前記第1領域の別の一部に互いに離間した複数の第1開口が形成された半導体基板に対して、前記第1領域の上に前記第1層を覆う第2層を形成し、
前記第2層をマスクとして用いて前記第2領域上の前記第1層を除去し、前記第2領域の上面を露出させ、
前記第2領域に、リン、ヒ素、及びアンチモンからなる群より選択された少なくとも1つのn形不純物を含む不純物領域を形成し、
前記第2層を除去し、
前記複数の第1開口の内側及び前記第2領域の上に、それぞれ複数のシリコン層を成長させ、
前記第1層をストッパとして用いて、それぞれの前記シリコン層の一部を研磨する半導体装置の製造方法。 - 前記不純物領域を、前記第2領域の前記上面に形成する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2領域の前記上面にn形不純物を含む不純物層を形成し、前記半導体基板を熱処理して前記不純物層から前記第2領域の前記上面にn形不純物を拡散させることで、前記不純物領域を形成する請求項2記載の半導体装置の製造方法。
- 前記不純物領域におけるn形不純物のピーク濃度が前記第2領域の前記上面よりも離れた位置であって、それぞれの前記第1開口の少なくとも一部と同じ深さに位置するように、前記不純物領域を形成する請求項1記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体基板は、第1導電形の第1半導体領域を有し、
前記研磨の後に、前記第1領域の前記複数のシリコン層同士の間に複数の第2開口を形成し、
それぞれの前記第2開口内にゲート絶縁層を介してゲート電極を形成し、
前記ゲート電極同士の間の前記第1半導体領域の上面に、第2導電形の第2半導体領域を形成し、
前記第2半導体領域の上面に第1導電形の第3半導体領域を形成する請求項1〜4のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記不純物領域は、リンを含み、
前記不純物領域におけるリンのピーク濃度は、1.0×1021atoms/cm3以上である請求項1〜5のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記複数のシリコン層は、p形不純物を含み、エピタキシャル成長により形成される請求項1〜6のいずれか1つに記載の半導体装置の製造方法。
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