特許 6321111 非晶質化された部分を除去することによって炭化ケイ素半導体素子を製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6321111

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】非晶質化された部分を除去することによって炭化ケイ素半導体素子を製造する方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/12 20060101AFI20180423BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20180423BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20180423BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   H01L29/78 652T

   H01L21/302 105A

   H01L29/78 658G

   H01L29/78 653A

   H01L29/78 652F

【請求項の数】20

【外国語出願】

【全頁数】28

(21)【出願番号】特願2016-198751(P2016-198751)

(22)【出願日】2016年10月7日

(65)【公開番号】特開2017-112357(P2017-112357A)

(43)【公開日】2017年6月22日

【審査請求日】2016年10月11日

(31)【優先権主張番号】10 2015 117 286.0

(32)【優先日】2015年10月9日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】501209070

【氏名又は名称】インフィネオン テクノロジーズ アーゲー

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＦＩＮＥＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】エステベ， ロマン

(72)【発明者】

【氏名】アイヒンガー， トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ベルクナー， ヴォルフガング

(72)【発明者】

【氏名】キュック， ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】ペーテルス， デトハルト

(72)【発明者】

【氏名】ポエナリュー， ヴィクトリア

(72)【発明者】

【氏名】ラインヴァルト， ゲラルト

(72)【発明者】

【氏名】ラップ， ローラント

(72)【発明者】

【氏名】アネッグ， ゲラルト

【審査官】 恩田 和彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−０３２６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４３６１７４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／０４２３３３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１２／１２７８２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１４−１０７５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表平０９−５０３１０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２２８９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００５５８８２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００２−５１６０２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２９／１２

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／３３６

Ｈ０１Ｌ ２９／７８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体素子を製造する方法であって、
主表面（１０１ａ）から結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）内まで延在するトレンチ（１９０）を形成するステップと、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を形成するステップであって、前記マスク開口部（４０１）が前記トレンチ（１９０）および前記トレンチ（１９０）の周りの前記主表面（１０１ａ）の縁部（１０５）を露出する、ステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク開口部（４０１）の垂直投影の外側にあり、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップであって、前記非晶質化された第２の部分（１８２）の垂直拡張が、前記第１の部分（１８１）までの距離の増加と共に徐々に減少する、ステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと
を含む、方法。

【請求項2】

前記粒子ビーム（９９０）での照射が、前記マスク（４００）が前記トレンチ（１９０）の側壁の下位部分を遮蔽する角度で、前記主表面（１０１ａ）に垂直な垂直方向から傾斜している傾斜粒子ビームへの暴露を含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記粒子ビーム（９９０）での照射が、前記主表面（１０１ａ）に直交する垂直粒子ビームへの暴露を含む、
請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記マスク（４００）を形成するステップが、前記マスク開口部（４０１）までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクション（４１１）を形成するステップを含む、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記マスク（４００）を形成するステップが、前記トレンチ（１９０）を形成するための先行マスク開口部（４３９）を含む先行マスク（４３０）を形成するステップと、前記トレンチ（１９０）および前記縁部（１０５）を露出する前記マスク（４００）を前記先行マスク（４３０）から形成するために、前記先行マスク開口部（４３９）を拡大するステップとを含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記先行マスク（４３０）を形成するステップが、前記主表面（１０１ａ）上に第１のマスク層（４３１ａ）を形成するステップと、前記第１のマスク層（４３１ａ）上に第２のマスク層（４３２ａ）を形成するステップとを含み、前記第１のマスク層（４３１ａ）が、前記第２のマスク層（４３２ａ）より高いエッチング抵抗性を有する、
請求項５に記載の方法。

【請求項7】

前記第１のマスク層（４３１ａ）の第１のマスク材料および前記第２のマスク層（４３２ａ）の第２のマスク材料が、同一の構成要素を含み、前記第１のマスク材料が、前記第２のマスク材料より密度が高い、
請求項６に記載の方法。

【請求項8】

前記マスク（４００）を形成するステップが、前記先行マスク（４３０）を水平に後退させるステップを含む、
請求項５〜７のいずれか一項に記載の方法。

【請求項9】

前記マスク（４００）ならびに前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）が同時に除去される、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。

【請求項10】

前記トレンチ（１９０）にトレンチゲート構造（１５０）を形成するステップであって、ゲート誘電体（１５１）が前記トレンチ（１９０）の内側を覆う、ステップ
をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記粒子ビーム（９９０）での照射後、前記第１および第２の部分（１８１、１８２）が完全に非晶質である、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

半導体素子を製造する方法であって、
結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）上にマスク（４００）を形成するステップであって、前記マスク（４００）が、マスク開口部（４０１）と、前記マスク開口部（４０１）までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクション（４１１）とを含む、ステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記第１のマスクセクション（４１１）の垂直投影における、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップであって、前記第２の部分（１８２）の垂直拡張が、前記第１の部分（１８１）までの距離の増加と共に徐々に減少する、ステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと
を含む、方法。

【請求項13】

前記第２の部分（１８２）の前記垂直拡張が減少する低減レートが、前記第１の部分（１８１）までの距離の減少と共に増加する、
請求項１２に記載の方法。

【請求項14】

前記マスク（４００）を形成する前に、主表面（１０１ａ）から前記半導体層（１００ａ）内まで延在するトレンチ（１９０）を形成するステップであって、前記トレンチ（１９０）および前記トレンチ（１９０）の周りの前記主表面（１０１ａ）の縁部（１０５）を露出するように前記マスク開口部（４０１）が形成される、ステップと、
をさらに含む、請求項１２または１３に記載の方法。

【請求項15】

前記マスク（４００）と前記半導体層（１００ａ）の非晶質化されていない第３の部分（１８３）との間の第１の界面と、前記非晶質化されていない第３の部分（１８３）と前記非晶質化された第２の部分（１８２）との間の第２の界面との間の角度が、少なくとも１２０度である、
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項16】

半導体素子を製造する方法であって、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）上に形成するステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク（４００）の垂直投影における、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと、
階段状の凹部（１９１ｃ）を形成するために、第１および第２の部分（１８１、１８２）の非晶質化および除去を少なくとも１回繰り返すステップであって、前記マスク開口部（４０１）が各非晶質化の前に拡大される、ステップと
を含み、
前記マスク（４００）がシリコンマスクである、方法。

【請求項17】

半導体素子を製造する方法であって、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）上に形成するステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク（４００）の垂直投影における、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと、
階段状の凹部（１９１ｃ）を形成するために、第１および第２の部分（１８１、１８２）の非晶質化および除去を少なくとも１回繰り返すステップであって、前記マスク開口部（４０１）が各非晶質化の前に拡大される、ステップと
を含み、
前記階段状の凹部（１９１ｃ）が、等しいステップの高さのステップを含む、方法。

【請求項18】

前記マスク（４００）が、前記マスク開口部（４０１）までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクション（４１１）を含むように形成される、
請求項１６または１７に記載の方法。

【請求項19】

前記粒子ビーム（９９０）が、第１４族および第１８族の元素から選択されたイオンおよび／または原子を含む、
請求項１６から１８の何れか一項に記載の方法。

【請求項20】

半導体素子を製造する方法であって、
主表面（１０１ａ）から結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）内まで延在するトレンチ（１９０）を形成するステップと、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を形成するステップであって、前記マスク開口部（４０１）が前記トレンチ（１９０）および前記トレンチ（１９０）の周りの前記主表面（１０１ａ）の縁部（１０５）を露出する、ステップと、
粒子ビーム（９９０）で、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク開口部（４０１）の垂直投影の外側にあり、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とに照射するステップであって、粒子ビーム（９９０）が、前記第１および第２の部分（１８１、１８２）において前記半導体層（１００ａ）の結晶格子に損傷を与え、前記第２の部分（１８２）の垂直拡張が、前記第１の部分（１８１）までの距離の増加と共に徐々に減少する、ステップと、
前記第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

炭化ケイ素（ＳｉＣ）の高い破壊電界強度および高い電子飽和速度により、ＳｉＣに基づく半導体素子は、高温、高電力および高周波電子半導体素子用に提供される。単結晶ＳｉＣの高い化学安定性は、エッチング液中での溶解度へと純粋につながり、その結果、ステップおよびトレンチを形成するためのＳｉＣ表面のパターニングは、普通は、ウェットエッチングプロセスに頼ることはできない。他方では、反応性イオンエッチングは、異方性の高いものであり、通常、比較的粗い表面ならびにエッジの鋭い角部およびステップをもたらす。１５００℃を超える温度での加熱処理は、粗い表面を滑らかにすることができ、エッジの鋭い角部にある程度丸みを帯びさせることができる。

【背景技術】

【0002】

より少ない労力で、炭化ケイ素に基づく半導体素子のステップおよびトレンチの縁に丸みを帯びさせるかまたは面取りすることが望ましい。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

目的は、独立請求項による対象物によって達成される。従属請求項は、さらなる実施形態に関係する。

【0004】

実施形態によれば、半導体素子を製造する方法は、主表面から結晶性炭化ケイ素半導体層内まで延在するトレンチを形成するステップを含む。トレンチおよびトレンチの周りの主表面の縁部を露出するマスク開口部を含むマスクが形成される。粒子ビームでの照射により、マスク開口部によって露出した半導体層の第１の部分と、マスク開口部の垂直投影の外側にあり、第１の部分に直接隣接する第２の部分とが非晶質化され、非晶質化された第２の部分の垂直拡張は、第１の部分までの距離の増加と共に徐々に減少する。非晶質化された第１および第２の部分は除去される。

【0005】

さらなる実施形態によれば、半導体素子を製造する方法は、結晶性炭化ケイ素半導体層上にマスクを形成するステップを含む。マスクは、マスク開口部と、マスク開口部までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクションとを含む。粒子ビームでの照射により、マスク開口部によって露出した半導体層の第１の部分と、第１のマスクセクションの垂直投影における、第１の部分に直接隣接する第２の部分とが非晶質化され、第２の部分の垂直拡張は、第１の部分までの距離の増加と共に徐々に減少する。非晶質化された第１および第２の部分は除去される。

【0006】

別の実施形態によれば、半導体素子を製造する方法は、マスク開口部を含むマスクを結晶性炭化ケイ素半導体層上に形成するステップを含む。粒子ビームでの照射により、マスク開口部によって露出した半導体層の第１の部分と、マスクの垂直投影における、第１の部分に直接隣接する第２の部分とが非晶質化される。非晶質化された第１および第２の部分は除去される。第１および第２の部分の非晶質化および除去は、階段状の凹部を形成するために、少なくとも１回繰り返され、マスク開口部は、各非晶質化の前に拡大される。

【0007】

さらなる実施形態によれば、半導体素子は、第１の表面から結晶性炭化ケイ素の半導体ボディ内まで延在するトレンチゲート構造を含む。トレンチゲート構造は、第１の表面の縁部に沿って丸みを帯びたおよび／または面取りされたトレンチを充填する。第１の表面に平行である水平断面では、トレンチゲート構造は、真っ直ぐな長辺と、真っ直ぐな短辺と、短辺と長辺との間の丸みを帯びた移行部とを含む。

【0008】

当業者であれば、以下の詳細な説明を読み進めることや、添付の図面を見ることにより、追加の特徴や利点が認識されよう。

【0009】

添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれ、この明細書の一部に組み込まれ、この明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を示し、説明と共に本発明の原理を説明する上で役立つ。本発明の他の実施形態および意図する利点は、以下の詳細な説明を参照することによってそれらがより良く理解されるようになるにつれて、容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１Ａは、漸減するマスクセクションを形成した後の、マスクセクションを漸減したマスクによる、基板の部分を非晶質化することによって面取りされたおよび／または丸みを帯びたエッジを有する埋め込み構造を含む半導体素子を製造する方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図１Ｂは、基板の部分を非晶質化した後の、図１Ａの半導体基板部分を示す。図１Ｃは、非晶質化された部分を除去した後の、図１Ｂの半導体基板部分を示す。

【図2】図２Ａは、実施形態の効果を論じるために、マスクセクションを漸減しないマスクの使用による、基板の部分を非晶質化した後の、マスクセクションを漸減しないマスクを使用した比較方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図２Ｂは、非晶質化された部分を除去した後の、図２Ａの半導体基板部分を示す。

【図3】図３Ａは、マスクセクションを漸減したマスクの使用による、基板の非晶質化された部分を形成した後の、表面ステップを含む半導体素子を製造する方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図３Ｂは、非晶質化された基板部分を除去した後の、図３Ａの半導体基板部分の概略断面図である。図３Ｃは、さらなる非晶質化された部分を形成した後の、図３Ｂの半導体基板部分を示す。図３Ｄは、さらなる非晶質化された部分を除去した後の、図３Ｃの半導体基板部分を示す。

【図4】図４Ａは、トレンチを形成した後の、マスクセクションを漸減したマスクの使用による、トレンチの面取りした縁を含む実施形態による半導体素子を製造する方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図４Ｂは、基板の部分を非晶質化した後の、図４Ａの半導体基板部分を示す。図４Ｃは、非晶質化された部分を除去した後の、図４Ｂの半導体基板部分を示す。

【図5】図５Ａは、トレンチを形成した後の、傾斜注入の使用によってトレンチの面取りした縁を含む実施形態による半導体素子を製造する方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図５Ｂは、傾斜注入によって基板の部分を非晶質化する間の、図５Ａの半導体基板部分を示す。図５Ｃは、非晶質化された部分を除去した後の、図５Ｂの半導体基板部分を示す。

【図6A-B】図６Ａは、多層マスク上のフォトレジスト層をパターニングした後の、トレンチゲート構造を有する半導体素子を製造する方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図６Ｂは、多層マスクの使用による、基板にトレンチを形成した後の、図６Ａの半導体基板部分を示す。

【図6C-D】図６Ｃは、多層マスクを修正した後の、図６Ｂの半導体基板部分を示す。図６Ｄは、修正された多層マスクの使用による、基板部分を非晶質化した後の、図６Ｃの半導体基板部分を示す。

【図6E】トレンチにトレンチゲート構造を形成した後の、図６Ｄの半導体基板部分を示す。

【図7】図７Ａは、平面ソースおよびボディ接点を有する対称トランジスタセルレイアウトに関連する実施形態によるＵＭＯＳＦＥＴの概略垂直断面図である。図７Ｂは、線Ｂ−Ｂに沿った図７Ａの半導体素子部分の概略水平断面図である。

【図8】実施形態の効果を論じるために、トレンチ角部に丸みを帯びさせるための１５００℃を超える温度での加熱処理後の、ストライプ状のトレンチゲート構造を含むＵＭＯＳＦＥＴ（垂直トレンチＵ形状金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）の参考例の一部分の概略水平断面図である。

【図9A-C】図９Ａは、粒子ビームでの第１の照射の間に非晶質化によってＪＴＥ（接合終端拡張）を形成する方法を示すための半導体基板の一部分の概略垂直断面図である。図９Ｂは、第１の照射によって非晶質化された部分を除去した後の、図９Ａの半導体基板部分を示す。図９Ｃは、マスクを修正した後の、図９Ｂの半導体基板部分を示す。

【図9D-F】図９Ｄは、粒子ビームでの第２の照射の間の、図９Ｃの半導体基板部分を示す。図９Ｅは、第２の照射によって非晶質化された部分を除去した後の、図９Ｄの半導体基板部分を示す。図９Ｆは、粒子ビームでの第３の照射の間に非晶質化された部分を除去した後の、図９Ｅの半導体基板部分を示す。

【図10】さらなる実施形態による、エッチングが施されたＪＴＥを含む半導体ダイオードの概略垂直断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成し、本発明を実践できる特定の実施形態が例示として示される添付の図面を参照する。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用することや、構造または論理上の変更を行うことができることを理解されたい。例えば、一実施形態に対して示されるかまたは説明される特徴は、さらなる実施形態を生み出すために、他の実施形態でまたは他の実施形態と併せて使用することができる。本発明は、そのような変更形態および変形形態を含むことを意図する。例については、添付の請求項の範囲を制限するものと解釈すべきではない特定の言語を使用して説明する。図面は、原寸に比例しておらず、例示のみを目的とする。対応する要素は、別段の言明がなければ、異なる図面において、同じ参照記号によって指定されている。

【0012】

「有する」、「含む（「ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ」または「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ」）」、「備える」という用語および同様のものは、制限のない用語であり、同用語は、述べられる構造、要素または特徴の存在を示すが、追加の要素または特徴を除外しない。文脈上で明示される場合を除き、冠詞（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、単数形と同様に複数形を含むことを意図する。

【0013】

「電気的に接続された」という用語は、電気的に接続された要素間の永久的なオーム性の低い接続について説明し、例えば、関係する要素間の直接接触あるいは金属および／または高濃度ドープ半導体を介するオーム性の低い接続が挙げられる。「電気的に結合された」という用語は、信号伝送に適している１つまたは複数の介在要素を電気的に結合された要素間に提供できることを含み、例えば、第１の状態のオーム性の低い接続および第２の状態のオーム性の高い電気的減結合を一時的に提供するように制御可能な要素が挙げられる。

【0014】

図は、ドーピング型「ｎ」または「ｐ」の隣に「−」または「＋」を示すことによって、相対ドーピング濃度を示す。例えば、「ｎ⁻」は、「ｎ」ドーピング領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を意味し、「ｎ^＋」ドーピング領域は、「ｎ」ドーピング領域より高いドーピング濃度を有する。同じ相対ドーピング濃度のドーピング領域は、必ずしも同じ絶対ドーピング濃度を有するわけではない。例えば、２つの異なる「ｎ」ドーピング領域は、同じまたは異なる絶対ドーピング濃度を有し得る。

【0015】

図１Ａ〜１Ｃは、単結晶炭化ケイ素に基づく半導体層１００ａの主表面１０１ａに局所的に凹部を設けるための漸減させた第１のマスクセクション４１１を有するマスク４００の使用について言及する。

【0016】

図１Ａは、例えば、２Ｈ−ＳｉＣ（２ＨポリタイプのＳｉＣ）、６Ｈ−ＳｉＣまたは１５Ｒ−ＳｉＣなどの単結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなり得るかまたは単結晶炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含み得る半導体層１００ａを含む半導体基板５００ａを示す。実施形態によれば、半導体層１００ａは、４Ｈポリタイプの炭化ケイ素（４Ｈ−ＳｉＣ）からなる。半導体層１００ａは、炭化ケイ素インゴットから薄片を切り取ることによって得られるベース基板と、ベース基板の処理表面上にエピタキシによって成長させたエピタキシ層とを含み得、ベース基板は、高濃度にドープし、エピタキシ層は、低濃度にドープすることができる。示される部分の外側には、半導体基板５００ａは、さらなる導電部分、絶縁部分および／または半導電部分を含み得る。

【0017】

半導体層１００ａは、前側の主表面１０１ａと、主表面１０１ａの反対側の後側の支持表面とを有するほぼ円筒形であり得、主表面１０１ａは、スタガ型の表面セクションと交差する平面または平均表面であり得、スタガ型の表面セクションは、主結晶方向に平行であり、主表面１０１ａに対して傾斜している（例えば、約４度）。

【0018】

主表面１０１ａの法線は、垂直方向を定義する。主表面１０１ａに平行な方向は、水平方向である。

【0019】

マスク開口部４０１を有するマスク４００は、主表面１０１ａ上に形成される。マスク４００は、単一のマスク層を含み得るか、または、順番に重ねて堆積させた２つ以上の副層を含む多層マスクであり得る。

【0020】

図１Ａは、マスク開口部４０１を取り囲む漸減する第１のマスクセクション４１１を示し、第１のマスクセクション４１１では、マスク４００は、マスク開口部４０１までの距離の減少と共に漸減する。漸減は、示されるようにほぼ線形であり得、第１のマスクセクション４１１が漸減するレートは、ほぼ均一である。他の実施形態によれば、第１のマスクセクション４１１が漸減するレートは、マスク開口部４０１までの距離の減少と共に増加し得る。第２のマスクセクション４１２では、マスク４００の厚さは、少なくともほぼ均一であり、漸減する第１のマスクセクション４１１の最大の厚さに少なくとも等しい。

【0021】

マスク４００は、極めて等方的にエッチングすることができる材料であり得るか、または、同材料を含み得る。実施形態によれば、マスク材料は、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）、シリコン（Ｓｉ）もしくは白金（Ｐｔ）であるか、または、シリコン酸化物（ＳｉＯ_２）、シリコン（Ｓｉ）もしくは白金（Ｐｔ）を含む。

【0022】

マスク開口部４０１の垂直投影における半導体層１００ａの第１の部分および第１のマスクセクション４１１の垂直投影内の第２の部分では、半導体層１００ａの結晶格子が損傷を受ける。例えば、粒子ビームは、主表面１０１ａに垂直に照射され、第２のマスクセクション４１２は、粒子ビームに対して半導体層１００ａの第３の部分１８３をほぼ完全に遮蔽し、第１のマスクセクション４１１は、粒子ビームに対して半導体層１００ａの下層の部分を部分的にしか遮蔽せず、粒子ビームは減衰することなくマスク開口部４０１を通過する。

【0023】

粒子ビームは、電子ビーム、中性子ビームまたはイオンビームであり得る。例えば、粒子ビームは、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）および鉛（Ｐｂ）などの第１４族元素のイオン、または、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）もしくはキセノン（Ｘｅ）などの第１８族元素のイオンを含む。さらなる実施形態によれば、粒子ビームは、およそ１：１の割合でシリコンイオン／原子と炭素イオン／原子を含む。粒子ビーム９９０は、結晶格子に重大な損傷を与えるほど十分に高い注入ドーズ量の粒子を提供し、その結果、完璧な結晶性から完全な非晶質までの規模で、粒子ビーム９９０は、半導体層１００ａを非晶質側に近い状態にする。

【0024】

臨界ドーズ量は、シリコン炭素結合の結合エネルギー、ＳｉＣ結晶の結晶格子密度および所定の粒子種に対するＳｉＣ結晶の核阻止能に依存する。臨界ドーズ量は、アルミニウムイオンに対しては約１Ｅ１５ｃｍ^−２、水素イオンに対しては約２Ｅ１８ｃｍ^−２、アルゴンイオンに対しては約４．８Ｅ１４ｃｍ^−２である。

【0025】

粒子ビーム９９０は、粒子ビーム９９０での照射の後、半導体層１００ａの結晶格子が前ほど完璧とは言えない状態になり、格子空孔などのかなりの量の結晶欠陥を含むという趣旨で、第１および第２の部分１８１、１８２の半導体層１００ａの結晶格子に損傷を与え、それにより、半導体層１００ａを非晶質化する。損傷の度合いは、第１および第２の部分１８１、１８２を非晶質と見なせるほど高いものであり得る。実施形態によれば、第１および第２の部分１８１、１８２の結晶格子の総合欠陥密度は、少なくとも１Ｅ２１ｃｍ^−３である。別の実施形態によれば、第１および第２の部分１８１、１８２は、完全に非晶質である。

【0026】

図１Ｂは、マスク開口部４０１の垂直投影における半導体層１００ａの非晶質化された第１の部分１８１と、漸減させた第１のマスクセクション４１１の垂直投影における非晶質化された第２の部分１８２とを示す。第２のマスク部分４１２によって遮蔽された第３の部分１８３では非晶質化は起こらない。非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２の垂直拡張は、粒子の種に依存し、粒子ビームの粒子の加速エネルギーに依存し、例えば、２００ｋｅＶの加速エネルギーで注入されたアルミニウムイオンに対して約３００ｎｍであり得る。

【0027】

垂直方向から散乱した粒子は、粒子ビームの垂直投影の外側の半導体層１００ａの部分を非晶質化することができる。それに加えて、漸減する第１のマスクセクション４１１の厚さの変化は、マスク開口部４０１までの距離の増加と共に粒子の範囲を徐々に低減し、その結果、漸減する第１のマスクセクション４１１は、漸減する第１のマスクセクション４１１の水平拡張の少なくとも一部分に沿って第１の部分１８１までの距離の増加と共に第２の部分１８２も徐々に漸減するという結果をもたらす。第２の部分１８２の垂直拡張が減少するレートは、第１のマスクセクション４１１が漸減するレートに相当し得、ほぼ線形であるかまたは第１の部分１８１までの距離の増加と共に減少し得る。

【0028】

第１および第２の部分１８１、１８２の非晶質化の後、マスク４００が除去される。同じプロセスまたは後のプロセスにおいて、例えば、フッ素（Ｆ）を含むエッチング液および緩衝化したＨＦ（例えば、フッ化水素酸（ＨＦ）と硝酸（ＨＮＯ_３）の１：１の混合物（例えば、容積でおよそ１：１のＨＦ：ＨＮＯ_３の混合物））などの酸化化学物質を使用することによって、非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を除去することができる。ウェットエッチングは、非晶質化されていない第３の部分１８３と対照して、非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を高選択的に除去する。

【0029】

図１Ｃは、非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を除去することによって主表面１０１ａに形成された凹部１９１を示す。凹部１９１の底表面１４１は、主表面１０１ａの凹部が設けられていない部分に平行である。スムーズに面取りされた移行部表面１４２は、漸減する非晶質化された第２の部分１８２を除去した結果である。凹部１９１は、いかなるのエッジの鋭い特徴も示さない。すなわち、第３の部分１８３における特徴の最大角は、１２０度より大きい。

【0030】

ＳｉＣ基板のエッジの鋭い特徴に丸みを帯びさせる従来の方法を除いて、本方法は、１５００℃を超える温度での時間のかかる、ＳｉＣ材料の望まない再堆積プロセスやドーパントの分離も含み得る加熱処理なしでうまく扱うことができる。

【0031】

図２Ａ〜２Ｂは、垂直側壁を有するマスク開口部４０１を含む参照マスク４９０を使用した比較方法について言及する。前側からＳｉＣ半導体層１００ａを含む比較基板５０１ａに照射される粒子ビームは、マスク開口部４０１の垂直投影における半導体層１００ａの第１の部分１８１を直接非晶質化する。

【0032】

図２Ａに示されるように、垂直方向から偏向された散乱粒子は、マスク開口部４０１に直接隣接する参照マスク４９０の一部分の垂直投影における、マスク開口部４０１の垂直投影の外側にある移行部分１８９を非晶質化することができる。散乱粒子の水平範囲は、第１の部分１８１の垂直拡張と比べて小さく、その結果、移行部分１８９と半導体層１００ａの非晶質化されていない第３の部分１８３との間の平面界面は、主に垂直であり、移行部分１８９の垂直拡張は、突然変化する。

【0033】

図２Ｂは、図２Ａの参照マスク４９０、非晶質化された第１の部分１８１および非晶質化された移行部分１８９を除去した後の、比較方法によって得られた比較凹部１９９を示す。図２Ａの非晶質化された移行部分１８９の急勾配の側壁は、比較基板５０１ａの比較凹部１９９の縁に沿って約９０°の特徴角度を有する鋭いエッジ１４９をもたらす。

【0034】

図３Ａ〜３Ｄは、単結晶炭化ケイ素に基づく半導体層１００ａを含むＳｉＣ半導体基板５００ａの主表面１０１ａにおけるスムーズな移行部を有する階段状の凹部を形成する方法について言及する。第１のマスク４００ａは、漸減させた第１のマスクセクション４１１および垂直拡張が均一であり得る第２のマスクセクション４１２を有する第１のマスク開口部４０１ａを含む。第１のマスク開口部４０１ａの垂直投影における半導体層１００ａの第１の部分１８１および漸減する第１のマスクセクション４１１の垂直投影内の第２の部分１８２は、上記で説明されるように非晶質化される。

【0035】

図３Ａは、垂直拡張が第１の部分１８１までの距離の増加と共に徐々に減少する非晶質化された第２の部分１８２を示す。

【0036】

非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２は、第１の凹部１９１ａを形成するために、例えば、ＨＦ：ＨＮＯ_３の１：１の混合物を使用することによって、ウェットエッチングプロセスによって除去される。

【0037】

図３Ｂに示されるように、第１の凹部１９１ａの輪郭は、一方の非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２と、もう一方の図３Ａの半導体層１００ａの非晶質化されていない第３の部分１８３との間の界面の輪郭をたどる。

【0038】

第１のマスク４００ａは、図３Ａの第１のマスク開口部４０１ａによって露出したエリアと、第１の凹部１９１ａに直接隣接する半導体層１００ａのさらなる部分とを含む第２のマスク開口部４０１ｂを有する第２のマスク４００ｂに修正するかまたは置き換えることができる。例えば、第２のマスク４００ｂは、図３Ａおよび３Ｂの第１のマスク４００ａの等方性凹部作成によってまたはさらなるリソグラフィプロセスによって生じ得る。第２のマスク開口部４０１ｂによって露出した半導体層１００ａのさらなる第１の部分１８１’および第２のマスク４００ｂの漸減する第１のマスクセクション４１１の垂直投影におけるさらなる第２の部分１８２’は、粒子ビーム９９０での照射の後、さらなる第１および第２の部分１８１’、１８２’の結晶格子が前ほど完璧とは言えない状態になり、完璧な結晶性から完全な非晶質までの規模で、第１および第２の部分１８１’、１８２’を非晶質側に近い状態にするという趣旨で、例えば、粒子ビームでの照射によって、非晶質化される。非晶質化されたさらなる第１および第２の部分１８１’、１８２’ならびに第２のマスク４００ｂは除去される。

【0039】

図３Ｄは、スムーズな電界勾配をもたらす、結果として得られたスムーズな移行部を有する階段状の凹部１９１ｂを示す。

【0040】

図４Ａ〜４Ｃは、トレンチの縁に沿ってエッジに丸みを帯びさせるおよび／または面取りするために横方向に凹部が設けられたマスクと組み合わせて使用される、漸減するマスクセクションを有する実施形態について言及する。

【0041】

単層マスクまたは多層マスクである先行マスク４３０は、図１Ａを参照して説明されるように、半導体基板５００ａの半導体層１００ａの前側の主表面１０１ａ上に形成される。先行マスク４３０は、フォトリソグラフィによってパターニングされ、先行マスク開口部４３９を含む。反応性イオンビームエッチングは、先行マスク開口部４３９の垂直投影で半導体層１００ａ内までトレンチ１９０をエッチングする。反応性イオンビームエッチングは、高い異方性を有し、トレンチ側壁はほぼ垂直であり得る。

【0042】

図４Ａは、半導体層１００ａに形成されたトレンチ１９０を示す。エッチングの高い異方性により、トレンチ１９０の縁のエッジおよびトレンチ１９０の底部に沿ったエッジは、鋭いエッジであり、約９０°の特徴角度を示す。

【0043】

次いで、先行マスク４３０は、図４Ａの先行マスク開口部４３９より大きいマスク開口部４０１を有するマスク４００に修正されるかまたは置き換えられる。それに加えて、マスク４００は、漸減させた第１のマスクセクション４１１を含み得、漸減させた第１のマスクセクション４１１の垂直拡張は、マスク開口部４０１までの距離の増加と共に増加する。より大きなマスク開口部４０１は、トレンチ１９０の縁の周りの主表面１０１ａの縁部１０５が露出するという結果をもたらす。縁部１０５の幅Δｓは、例示として、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲であり得る。マスク開口部４０１の垂直投影における半導体層１００ａの第１の部分１８１および漸減させた第１のマスクセクション４１１の垂直投影における第２の部分１８２は、例えば、前側からの粒子ビームでの半導体基板５００ａへの照射によって、非晶質化され、粒子ビームのドーズ量は、粒子ビームでの照射の後、第１および第２の部分１８１、１８２の結晶格子が前ほど完璧とは言えない状態になり、完璧な結晶性から完全な非晶質までの規模で、第１および第２の部分１８１、１８２を非晶質側に近い状態にするという趣旨で、それを超えると結晶性ＳｉＣが非晶質化される粒子特有の臨界ドーズ量を超える。

【0044】

図４Ｂは、非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を示し、第１の部分１８１は、トレンチ１９０の底部に沿った第１のセクション１８１ａと、露出した縁部１０５の垂直投影における第２のセクション１８１ｂと、トレンチ１９０の垂直側壁に沿った第３のセクション１８１ｃとを含む。非晶質化された第２の部分１８２は、トレンチ１９０までの距離の増加と共に漸減し、第１の部分１８１の第２のセクション１８１ｂは、非晶質化された第１の部分１８１と第２の部分１８２との間の移行部をさらに滑らかにする。第２のセクション１８１ｂの領域では、垂直側壁を通過する非晶質化粒子および露出した縁部１０５を通過する粒子の影響により、第２のセクション１８１ｂの水平拡張が主表面１０１ａまでの距離の減少と共にわずかに増加するように重なる。

【0045】

マスク４００ならびに非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２は除去される。

【0046】

図４Ｃに示されるように、結果として得られたトレンチ１９０は、非晶質化された第１の部分１８１の第２のセクション１８１ｂの横拡張によって主に画定される傾斜表面セクション１４２ｂと、漸減する非晶質化された第２の部分１８２によって主に画定される漸減する表面セクション１４２ａとを含む面取りされたおよび丸みを帯びた縁を含む。トレンチ１９０の底部における散乱効果は、トレンチ底部１９０の角部に沿って丸みを帯びた表面セクション１４２ｃをさらに生成することができる。

【0047】

図５Ａ〜５Ｃは、主表面１０１ａから結晶性炭化ケイ素半導体層１００ａ内まで延在するトレンチ１９０の縁を面取りするおよび／または丸みを帯びさせる別の方法について言及する。

【0048】

先行マスク４３０は、先行マスク４３０の先行マスク開口部４３９が垂直側壁を有するように形成され、半導体層１００ａの主表面１０１ａの一部分を露出させるように、堆積させ、フォトリソグラフィによってパターニングする。

【0049】

図５Ａは、図４Ａを参照して説明されるように、半導体層１００ａに形成されたトレンチ１９０を示す。

【0050】

先行マスク４３０は、トレンチ１９０およびトレンチ１９０の周りの主表面１０１ａの縁部１０５を露出させるマスク開口部４０１を含むマスク４００に修正されるかまたは置き換えられる。縁部１０５の幅Δｓは、トレンチ１９０の円周の周りで均一であり得る。マスク開口部４０１の側壁は、垂直またはほぼ垂直であり得る。

【0051】

半導体基板５００ａは、前側から照射される。照射は、垂直方向に対して傾斜している粒子ビームでの照射を含み得、垂直方向からの傾斜角αは、マスク４００が傾斜粒子ビームに対してトレンチ１９０の側壁の下位部分を遮蔽するように選択される。照射は、トレンチ１９０の水平縦軸に沿って延在する垂直中心面に対して対称傾斜角αを有する２つの逆方向に傾斜している粒子ビームでの照射を少なくとも含み得る。水平横拡張の１０倍以下の水平縦拡張を有するトレンチ１９０について言及する実施形態によれば、照射は、４つの直交方向に沿って垂直中心軸に対して傾斜角αだけ傾斜している４つの注入部を含み得る。照射は、垂直粒子ビーでの照射をさらに含み得る。

【0052】

傾斜粒子ビームは、トレンチ側壁の上位部分および露出した縁部１０５のみを照射し、それにより、傾斜粒子ビームでの照射の後、トレンチ側壁の上位部分および露出した縁部１０５の結晶格子が前ほど完璧とは言えない状態になり、完璧な結晶性から完全な非晶質までの規模で、トレンチ側壁の上位部分および露出した縁部１０５を非晶質側に近い状態にするという趣旨で、マスク４００の垂直投影における半導体層１００ａの部分の非晶質化も行う。

【0053】

図５Ｂは、図４Ｂの非晶質化された第１の部分１８１の第１、第２および第３のセクションにほぼ相当する、垂直に照射された粒子ビームによって生じた第１、第２および第３のセクション１８１ａ、１８１ｂ、１８１ｃを含む非晶質化された第１の部分１８１を示す。それに加えて、傾斜粒子ビームは、マスク４００のセクションの垂直投影における第２の部分１８２を非晶質化する。主表面１０１ａに沿った横方向の粒子ビームの範囲は、炭化ケイ素結晶の粒子の範囲による影響を主に受け、散乱による影響は少ないため、非晶質化された第２の部分１８２の輪郭は、主表面１０１ａおよび第１の部分１８１の第２のセクション１８１ｂの両方にスムーズに適合する。

【0054】

図５Ｃは、マスク４００ならびに非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を除去した後のトレンチ１９０を示す。結果として得られたトレンチ１９０の縁は、面取りするおよび／または丸みを帯びさせ、輪郭が非晶質化された第２の部分１８２および第１の部分１８１の第２のセクション１８１ｂによって画定される漸減する表面セクション１４２ａを含む。

【0055】

図６Ａ〜６Ｅは、ＭＧＤ（ＭＯＳ制御ダイオード）、通常の意味では、金属ゲートを有するＩＧＦＥＴと非金属ゲートを有するＩＧＦＥＴの両方を含む、例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体ＦＥＴ）などのＩＧＦＥＴ（絶縁ゲート電界効果トランジスタ）またはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの炭化ケイ素素子に対するトレンチゲート構造を形成するためのプロセスについて言及する。

【0056】

半導体基板５００ａは、高濃度にｎ^＋ドープされたベース基板１００ｓと、ベース基板１００ｓの処理表面上にエピタキシによって形成できる低濃度にドープされたｎ⁻型のエピタキシ層１００ｅとを含み得る半導体層１００ａを含む。半導体層１００ａは、前側の主表面１０１ａと、主表面１０１ａの反対側の後側の支持表面１０２ａとを有する円筒形であり得る。第１のマスク層４３１ａおよび第２のマスク層４３２ａを含む多層先行マスクシステム４３０ａは、主表面１０１ａ上に堆積させる。マスクシステム４３０ａ上のフォトレジスト層は、レジスト開口部７１１を有するレジストマスク７１０を形成するために、リソグラフィによってパターニングされる。

【0057】

図６Ａは、先行マスクシステム４３０ａと、レジスト開口部７１１を含むレジストマスク７１０とを示す。第１および第２のマスク層４３１ａ、４３２ａの材料は、異なる形でエッチングできるように、異なり得る。実施形態によれば、第１および第２のマスク層４３１ａ、４３２ａの材料は、同じエッチング液中で、第２のマスク層４３２ａの方が第１のマスク層４３１ａより速く凹部を設けられるように、選択することができる。実施形態によれば、第１および第２のマスク層４３１ａ、４３２ａは両方とも、堆積させた酸化ケイ素からなるか、または、堆積させた酸化ケイ素を含み、第２のマスク層４３２ａの密度は、第１のマスク層４３１ａの密度より低い。例えば、第１および第２のマスク層４３１ａ、４３２ａは、前駆体材料としてＴＥＯＳ（オルトケイ酸テトラエチル）を使用するＣＶＤ（化学気相成長）によって堆積させ、第２のマスク層４３２ａは、より高い密度をもたらすという条件の下で堆積させるか、または、第１のマスク層４３１ａの堆積後の加熱処理は、第２のマスク層４３２ａを堆積させる前に、第１のマスク層４３１ａの密度を高くする。

【0058】

高い異方性のエッチングは、レジスト開口部７１１の垂直投影における先行マスク開口部４３９を有する先行マスク４３０を形成するために、先行マスクシステム４３０ａを開口する。反応性イオンエッチングプロセスは、先行マスク開口部４３９の垂直投影で半導体層１００ａにトレンチ１９０を形成する。

【0059】

図６Ｂは、半導体層１００ａの主表面１０１ａに形成されたトレンチ１９０を示す。先行マスク４３０は、先行マスク４３０からマスク開口部４０１を有するマスク４００を形成するために先行マスクシステム４３０ａを少なくとも水平にまたは水平および垂直に後退させる修正プロセスを受ける。

【0060】

図６Ｃに示されるように、修正は、第１および第２のマスク層４３１ａ、４３２ａから得られた第１および第２のマスク４３１、４３２の両方の水平および垂直後退を含み得る。第２のマスク４３２の低い密度により、残存する第２のマスク部分４３２ｘの水平後退は、残存する第１のマスク部分４３１ｘの水平後退より大きい。それに加えて、第２のマスク４３２の凹部作成の間、マスク開口部４０１の周りの第１のマスク４３１の表面セクションは、等方性エッチングプロセスのために露出し、その結果、残存する第１のマスク部分４３１ｘは、トレンチ１９０の周りの主表面１０１ａの縁部１０５を露出する漸減する第１のマスクセクション４１１を形成する。

【0061】

前側からマスク開口部４０１および漸減する第１のマスクセクション４１１を通じて注入された粒子は、前側から粒子を注入した後、露出した基板部分の結晶格子が前ほど完璧とは言えない状態になり、完璧な結晶性から完全な非晶質までの規模で、露出した基板部分を非晶質側に近い状態にするという趣旨で、マスク開口部４０１の垂直投影および漸減する第１のマスクセクション４１１の垂直投影における露出した基板部分を非晶質化する。

【0062】

図６Ｄは、非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を示し、非晶質化された第１の部分１８１は、トレンチ１９０の底部の第１のセクション１８１ａと、主表面１０１ａの露出した縁部１０５の垂直投影における第２のセクション１８１ｂと、トレンチ側壁に沿った第３のセクション１８１ｃとを含む。非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２の除去は、図４Ｃに示されるように、底部におけるおよび縁における丸みを帯びたおよび／または斜めの角部を有するトレンチ１９０をもたらす。

【0063】

上記は、方法および装置の実施形態に向けられているが、その基本的な範囲から逸脱することなく、他の及びさらなる実施形態が考案されてもよく、その範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。また、本願は以下に記載する態様を含む。
（態様１）
半導体素子を製造する方法であって、
主表面（１０１ａ）から結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）内まで延在するトレンチ（１９０）を形成するステップと、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を形成するステップであって、前記マスク開口部（４０１）が前記トレンチ（１９０）および前記トレンチ（１９０）の周りの前記主表面（１０１ａ）の縁部（１０５）を露出する、ステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク開口部（４０１）の垂直投影の外側にあり、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップであって、前記非晶質化された第２の部分（１８２）の垂直拡張が、前記第１の部分（１８１）までの距離の増加と共に徐々に減少する、ステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと
を含む、方法。
（態様２）
前記粒子ビーム（９９０）での照射が、前記マスク（４００）が前記トレンチ（１９０）の側壁の下位部分を遮蔽する角度で、前記主表面（１０１ａ）に垂直な垂直方向から傾斜している傾斜粒子ビームへの暴露を含む、
態様１に記載の方法。
（態様３）
前記粒子ビーム（９９０）での照射が、前記主表面（１０１ａ）に直交する垂直粒子ビームへの暴露を含む、
態様１または２に記載の方法。
（態様４）
前記マスク（４００）を形成するステップが、前記マスク開口部（４０１）までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクション（４１１）を形成するステップを含む、
態様１〜３のいずれか一項に記載の方法。
（態様５）
前記マスク（４００）を形成するステップが、前記トレンチ（１９０）を形成するための先行マスク開口部（４３９）を含む先行マスク（４３０）を形成するステップと、前記トレンチ（１９０）および前記縁部（１０５）を露出する前記マスク（４００）を前記先行マスク（４３０）から形成するために、前記先行マスク開口部（４３９）を拡大するステップとを含む、
態様１〜４のいずれか一項に記載の方法。
（態様６）
前記先行マスク（４３０）を形成するステップが、前記主表面（１０１ａ）上に第１のマスク層（４３１ａ）を形成するステップと、前記第１のマスク層（４３１ａ）上に前記第２のマスク層（４３２ａ）を形成するステップとを含み、前記第２のマスク層（４３２ａ）が、前記第１のマスク層（４３１ａ）より高いエッチング抵抗性を有する、
態様５に記載の方法。
（態様７）
前記第１のマスク層（４３１ａ）の第１のマスク材料および前記第２のマスク層（４３２ａ）の第２の材料が、同一の構成要素を含み、前記第１の材料が、前記第２の材料より密度が高い、
態様６に記載の方法。
（態様８）
前記マスク（４００）を形成するステップが、前記先行マスク（４３０）を水平に後退させるステップを含む、
態様５〜７のいずれか一項に記載の方法。
（態様９）
前記マスク（４００）ならびに前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）が同時に除去される、
態様１〜８のいずれか一項に記載の方法。
（態様１０）
前記トレンチ（１９０）にトレンチゲート構造（１５０）を形成するステップであって、ゲート誘電体（１５１）が前記トレンチ（１９０）の内側を覆う、ステップ
をさらに含む、態様１〜９のいずれか一項に記載の方法。
（態様１１）
前記粒子ビーム（９９０）での照射後、前記第１および第２の部分（１８１、１８２）が完全に非晶質である、
態様１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
（態様１２）
半導体素子を製造する方法であって、
結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）上にマスク（４００）を形成するステップであって、前記マスク（４００）が、マスク開口部（４０１）と、前記マスク開口部（４０１）までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクション（４１１）とを含む、ステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記第１のマスクセクション（４１１）の垂直投影における、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップであって、前記第２の部分（１８２）の垂直拡張が、前記第１の部分（１８１）までの距離の増加と共に徐々に減少する、ステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと
を含む、方法。
（態様１３）
前記第２の部分（１８２）の前記垂直拡張が減少する低減レートが、前記第１の部分（１８１）までの距離の減少と共に増加する、
態様１２に記載の方法。
（態様１４）
前記マスク（４００）を形成する前に、主表面（１０１ａ）から前記半導体層（１００ａ）内まで延在するトレンチ（１９０）を形成するステップであって、前記トレンチ（１９０）および前記トレンチ（１９０）の周りの前記主表面（１０１ａ）の縁部（１０５）を露出するように前記マスク開口部（４０１）が形成される、ステップと、
をさらに含む、態様１２または１３に記載の方法。
（態様１５）
前記マスク（４００）と前記半導体層（１００ａ）の非晶質化されていない第３の部分（１８３）との間の第１の界面と、前記非晶質化されていない第３の部分（１８３）と前記非晶質化された第２の部分（１８２）との間の第２の界面との間の角度が、少なくとも１２０度である、
態様１２〜１４のいずれか一項に記載の方法。
（態様１６）
半導体素子を製造する方法であって、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）上に形成するステップと、
粒子ビーム（９９０）での照射により、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク（４００）の垂直投影における、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とを非晶質化するステップと、
前記非晶質化された第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと、
階段状の凹部（１９１ｃ）を形成するために、第１および第２の部分（１８１、１８２）の非晶質化および除去を少なくとも１回繰り返すステップであって、前記マスク開口部（４０１）が各非晶質化の前に拡大される、ステップと
を含む、方法。
（態様１７）
前記マスク（４００）が、前記マスク開口部（４０１）までの距離の減少と共に漸減する第１のマスクセクション（４１１）を含むように形成される、
態様１６に記載の方法。
（態様１８）
前記粒子ビーム（９９０）が、第１４族および第１８族の元素から選択されたイオンおよび／または原子を含む、
態様１６または１７に記載の方法。
（態様１９）
前記マスク（４００）がシリコンマスクである、
態様１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
（態様２０）
前記階段状の凹部（１９１ｃ）が、等しいステップの高さのステップを含む、
態様１６〜１９のいずれか一項に記載の方法。
（態様２１）
第１の表面（１０１）から結晶性炭化ケイ素の半導体ボディ（１００）内まで延在するトレンチゲート構造（１５０）を含み、
前記トレンチゲート構造（１５０）が、前記第１の表面（１０１）の縁部（１０５）に沿って丸みを帯びたおよび／または面取りされたトレンチ（１９０）を充填し、
前記第１の表面（１０１）に平行である水平断面では、前記トレンチゲート構造（１５０）が、真っ直ぐな長辺と、真っ直ぐな短辺と、前記短辺と長辺との間の丸みを帯びた移行部とを含む、
半導体素子。
（態様２２）
前記半導体ボディ（１００）における、前記トレンチゲート構造（１５０）の両側に直接隣接するソースゾーン（１１０）
をさらに備える、態様２１に記載の半導体素子。
（態様２３）
前記半導体ボディ（１００）における、前記トレンチゲート構造（１５０）の片側にそれぞれ直接隣接するソースゾーン（１１０）
をさらに備える、態様２１に記載の半導体素子。
（態様２４）
半導体素子を製造する方法であって、
主表面（１０１ａ）から結晶性炭化ケイ素半導体層（１００ａ）内まで延在するトレンチ（１９０）を形成するステップと、
マスク開口部（４０１）を含むマスク（４００）を形成するステップであって、前記マスク開口部（４０１）が前記トレンチ（１９０）および前記トレンチ（１９０）の周りの前記主表面（１０１ａ）の縁部（１０５）を露出する、ステップと、
粒子ビーム（９９０）で、前記マスク開口部（４０１）によって露出した前記半導体層（１００ａ）の第１の部分（１８１）と、前記マスク開口部（４０１）の垂直投影の外側にあり、前記第１の部分（１８１）に直接隣接する第２の部分（１８２）とに照射するステップであって、粒子ビーム（９９０）が、前記第１および第２の部分（１８１、１８２）において前記半導体層（１００ａ）の結晶格子に損傷を与え、前記第２の部分（１８２）の垂直拡張が、前記第１の部分（１８１）までの距離の増加と共に徐々に減少する、ステップと、
前記第１および第２の部分（１８１、１８２）を除去するステップと
を含む、方法。

【0064】

図６Ｅは、図６Ｄのトレンチ１９０に形成されたトレンチゲート構造１５０を含むトランジスタセルＴＣを示す。エピタキシ層１００ｅは、ソースゾーン、ボディゾーン、ダイオード地域、電流波及ゾーンおよびドリフトゾーン１２１を含み得る。ベース基板１００ｓは、接触層を形成することができる。

【0065】

図７Ａ〜７Ｂは、トランジスタセルＴＣを含むＳｉＣ半導体素子５００について言及し、半導体素子５００は、第１の表面１０１から半導体ボディ１００内まで延在するＵ形状のトレンチゲート構造１５０を有するＵＭＯＳＦＥＴであり得るか、または、ＵＭＯＳＦＥＴを含み得、トレンチゲート構造１５０の縁および底部の角部は、上記で説明される方法のうちの１つに従って、面取りするおよび／または丸みを帯びさせる。半導体ボディ１００は、４Ｈ−ＳｉＣ、２Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣまたは１５Ｒ−ＳｉＣに基づき得る。

【0066】

前側では、半導体ボディ１００は、第１の表面１０１を有し、第１の表面１０１は、平面であるかまたは共平面セクションを含み得、第１の平面または共平面セクションは、主結晶面と一致し得るか、または、主結晶面に対して軸外角度で傾斜し得、軸外角度の絶対値は、少なくとも２°および多くとも１２°（例えば、約４°）であり得る。第１の表面１０１は、エピタキシプロセスによって生じ得、鋸歯状にすることができる。別の実施形態によれば、第１の表面１０１は平面である。例えば、化学機械研磨は、エピタキシャル層の鋸歯状の表面を平坦化することができ、パッシベーション層（例えば、炭素層）は、次の加熱処理の間、主結晶面に沿ってシリコンおよび炭素原子の再堆積を抑えることができる。

【0067】

後側では、反対側の第２の表面１０２は、第１の表面１０１に平行に延在し得る。前側の第１の表面１０１と後側の第２の表面１０２との間の距離は、半導体素子５００の公称阻止電圧に関連する。通常、半導体ボディ１００は、阻止状態で印加された電界に対応する第１の垂直部分を含み、第１の部分の厚さは、公称阻止電圧に比例し、電界破壊強度を定義する一方で、さらなる垂直部分（例えば、基板部分）の厚さは、公称阻止電圧には関連しない。

【0068】

第１の表面１０１と第２の表面１０２との間の半導体ボディ１００の全厚さは、数百ｎｍ〜数百μｍの範囲であり得る。第１の表面１０１の法線は、垂直方向を定義する。第１の表面１０１に平行な方向は、水平方向である。

【0069】

トランジスタセルＴＣは、トレンチゲート構造１５０に沿って形成され、トレンチゲート構造１５０は、第１の表面１０１から半導体ボディ１００内まで延在し、近隣のトレンチゲート構造１５０間の半導体ボディ１００の部分は、メサ部分１７０を形成する。

【0070】

第１の水平方向に沿ったトレンチゲート構造１５０の縦拡張は、第１の水平方向に直交する第２の水平方向に沿った幅より大きいものであり得る。トレンチゲート構造１５０は、トランジスタセルエリアの一方の側から反対側まで延在する長いストライプであり得、トレンチゲート構造１５０の長さは、最大数ミリメートルであり得る。他の実施形態によれば、多数の分離されたトレンチゲート構造１５０をトランジスタセルエリアの一方の側から反対側まで延在する線に沿って配列することができるか、または、トレンチゲート構造１５０はグリッドのメッシュ状に形成されたメサ部分１７０を有するグリッドを形成することができる。

【0071】

トレンチゲート構造１５０は、等間隔であり得、等しい幅を有し得、規則的なパターンを形成することができ、トレンチゲート構造のピッチ（中心間の距離）は、１μｍ〜１０μｍ（例えば、２μｍ〜５μｍ）の範囲であり得る。トレンチゲート構造１５０の垂直拡張は、０．３μｍ〜５μｍの範囲（例えば、０．５μｍ〜２μｍの範囲）であり得る。

【0072】

トレンチゲート構造１５０は、高濃度にドープされた多結晶シリコン層もしくは金属含有層を含み得るか、または、高濃度にドープされた多結晶シリコン層もしくは金属含有層からなり得る導電ゲート電極１５５を含む。トレンチゲート構造１５０は、トレンチゲート構造１５０の少なくとも一方の側に沿って半導体ボディ１００からゲート電極１５５を分離するゲート誘電体１５１をさらに含む。ゲート誘電体１５１は、半導体誘電体を含み得るかまたは半導体誘電体からなり得、例えば、熱成長もしくは蒸着半導体酸化物（例えば、酸化ケイ素）、半導体窒化物（例えば、蒸着もしくは熱成長窒化ケイ素）、半導体酸窒化物（例えば、酸窒化ケイ素）、他の任意の蒸着誘電材料またはそれらの任意の組合せが挙げられる。ゲート誘電体１５１は、１．５Ｖ〜６Ｖの範囲のトランジスタセルＴＣの閾値電圧に対して形成することができる。

【0073】

トレンチゲート構造１５０は、ゲート電極１５５およびゲート誘電体１５１を排他的に含み得るか、あるいは、ゲート電極１５５およびゲート誘電体１５１に加えて、さらなる導電および／また誘電体構造を含み得る。

【0074】

トレンチゲート構造１５０は、第１の表面１０１に垂直であり得るか、または、第１の表面１０１までの距離の増加と共に漸減し得る。例えば、垂直方向に対するトレンチゲート構造１５０のテーパー角は、メサ部分１７０の第１のメサ側壁が高い電荷キャリア移動度を提供する結晶面によって形成されるように、軸外角度に等しいか、または、±１度以下で軸外角度から外れる場合がある。例えば、六方晶格子を有する半導体ボディ１００では、第１のメサ側壁は、Ａ面またはＭ面によって形成することができる。反対側の第２のメサ側壁の場合は、テーパー角は軸外角度を増大し得、第２のメサ側壁と高い電荷キャリア移動度を有する結晶面との間の結果として得られる角変形は、軸外角度とテーパー角の和である。

【0075】

メサ部分１７０は、ソースゾーン１１０を含み、ソースゾーン１１０は、前側に対して配向され、少なくとも第１のメサ側壁に直接隣接し得る。ソースゾーン１１０は、第１の表面１０１に直接隣接し、また、第２のメサ側壁に直接隣接することも、第２のメサ側壁から離間することもできる。

【0076】

メサ部分１７０は、ソースゾーン１１０をドリフト構造１２０から分離するボディゾーン１１５をさらに含み、ボディゾーン１１５は、ドリフト構造１２０との第１のｐｎ接合ｐｎ１およびソースゾーン１１０との第２のｐｎ接合ｐｎ２を形成する。ボディゾーン１１５は、第１のメサ側壁に直接隣接し、また、第２のメサ側壁に直接隣接することもできる。ボディゾーン１１５の部分は、ゲート誘電体１５１を通じてゲート電極１５５と容量的に結合することができる。ソースゾーン１１０とボディゾーン１１５の両方は、前側の第１の負荷電極３１０に電気的に接続され、高濃度にドープされたボディ接触ゾーン１１７は、第１の負荷電極３１０とボディゾーン１１５との間の低オーム抵抗接点を形成することができる。ボディゾーン１１５の垂直拡張は、トランジスタセルＴＣのチャネル長に相当し、０．２μｍ〜１．５μｍの範囲であり得る。

【0077】

ドリフト構造１２０は、後側に対して配向され、第２の表面１０２に直接隣接することができ、オーム抵抗接点またはさらなるｐｎ接合を通じて第２の負荷電極３２０に電気的に接続または結合することができる。ドリフト構造１２０は、第１のｐｎ接合ｐｎ１を形成することができる低濃度にドープされたドリフトゾーン１２１ならびにドリフトゾーン１２１と第２の表面１０２との間の高濃度にドープされた接触層１２９を含み得る。

【0078】

ドリフトゾーン１２１の正味ドーパント濃度は、半導体ボディ１００が炭化ケイ素から形成される場合は、１Ｅ１４ｃｍ^−３〜３Ｅ１６ｃｍ^−３の範囲であり得る。接触層１２９の平均ドーパント濃度は、第２の表面１０２に直接隣接する第２の負荷電極３２０とのオーム抵抗接点を確保できるほど十分に高い。半導体素子５００が半導体ダイオードまたはＩＧＦＥＴである場合は、接触層１２９は、ドリフトゾーン１２１と同じ導電型を有する。半導体素子５００がＩＧＢＴである場合は、接触層１２９は、相補的な導電型のドリフトゾーン１２１を有するかまたは相補的な導電型のゾーンを含む。

【0079】

第１および第２の負荷電極３１０、３２０の各々は、主な構成要素として、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウムもしくは銅の合金（ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕもしくはＡｌＳｉＣｕなど）からなり得るか、あるいは、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはアルミニウムもしくは銅の合金（ＡｌＳｉ、ＡｌＣｕもしくはＡｌＳｉＣｕなど）を含み得る。他の実施形態によれば、第１および第２の負荷電極３１０、３２０の少なくとも１つは、主な構成要素として、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、バナジウム（Ｖ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、スズ（Ｓｎ）、白金（Ｐｔ）および／またはパラジウム（Ｐｄ）を含み得る。第１および第２の負荷電極３１０、３２０の１つまたは両方は、２つ以上の副層を含み得、各副層は、主な構成要素として、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ａｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｓｎ、ＰｔおよびＰｄのうちの１つまたは複数を含み、例えば、ケイ化物、窒化物および／または合金が挙げられる。

【0080】

第１の負荷電極３１０は、第１の負荷端子を形成するか、または、第１の負荷端子に電気的に接続もしくは結合することができ、第１の負荷端子は、ＭＣＤの陽極端子、ＵＭＯＳＦＥＴのソース端子ＳまたはＩＧＢＴのエミッタ端子であり得る。第２の負荷電極３２０は、第２の負荷端子を形成するか、または、第２の負荷端子に電気的に接続もしくは結合することができ、第２の負荷端子は、ＭＣＤの陰極端子、ＵＭＯＳＦＥＴのドレイン端子ＤまたはＩＧＢＴのコレクタ端子であり得る。

【0081】

実施形態によれば、トランジスタセルＴＣは、ｐドープされたボディゾーン１１５およびｎドープされたソースゾーン１１０を有するｎチャネルＦＥＴセルであり、ドリフトゾーン１２１はｎドープされる。別の実施形態によれば、トランジスタセルＴＣは、ｎドープされたボディゾーン１１５およびｐドープされたソースゾーン１１０を有するｐチャネルＦＥＴセルであり、ドリフトゾーン１２１はｐドープされる。

【0082】

ゲート電極１５５の電位が半導体素子５００の閾値電圧を超えるかまたは下回る際は、ボディゾーン１１５の少数電荷キャリアは、ソースゾーン１１０をドリフト構造１２０と接続する反転チャネルを形成し、それにより、半導体素子５００をオンにする。オン状態では、負荷電流は、第１の負荷電極３１０と第２の負荷電極３２０との間をほぼ垂直方向に沿って半導体ボディ１００中を流れる。

【0083】

第１の負荷電極３１０とゲート電極１５５との間に挟まれた中間層誘電体２１０は、ゲート電極１５５から第１の負荷電極３１０を誘電的に絶縁する。中間層誘電体２１０は、例として、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、ドープされたまたはドープされていないケイ酸塩ガラス（例えば、ホウ素ケイ酸塩ガラス（ＢＳＧ：ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、リンケイ酸塩ガラス（ＰＳＧ：ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）またはホウ素リンケイ酸塩ガラス（ＢＰＳＧ：ｂｏｒｏｎ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ））からなる１つまたは複数の誘電体層を含み得る。

【0084】

接触構造３１５は、第１の負荷電極３１０から中間層誘電体２１０の開口部を通じて半導体ボディ１００まで延在し、少なくともソースゾーン１１０およびボディ接触ゾーン１１７に直接隣接する。示される実施形態によれば、接触構造３１５は、第１の表面１０１上で終了する。他の実施形態によれば、接触構造３１５は、半導体ボディ１００内まで延在し得る。

【0085】

トレンチゲート構造１５０の縁および底部の角部に丸みを帯びさせるおよび／または面取りすることにより、ゲート誘電体１５１の信頼性が高まる。非晶質化によって面取りすることにより、高価な高温加熱処理が回避される。

【0086】

図７Ｂは、水平平面におけるストライプ状のトレンチゲート構造１５０の終端部分が長辺と短辺との間のスムーズに面取りされた／丸みを帯びた移行部を有する長方形であることを示す。

【0087】

図８は、比較素子５０１の終了部分を示し、終了部分に対し、高温加熱処理により、トレンチゲート構造１５０が形成されるトレンチの縁および底部の角部に丸みを帯びさせる。

【0088】

高温加熱処理は、より安定した結晶面に沿った炭化ケイ素材料の再堆積の再調整をもたらす。その結果、ストライプ状のトレンチゲート構造１５０の終端部分は、トレンチゲート構造１５０の長辺と短辺との間の真っ直ぐな傾斜セクション９１０を有するファセットを形成する。対照的には、図７Ｂに示されるように、非晶質化および低温プロセスに基づいて面取りする／丸みを帯びさせることにより、ファセットの形成、再堆積プロセスおよびドーパント分離プロセスが回避され、より信頼性の高いゲート誘電体１５１およびより密着した素子仕様を有するより信頼性の高い半導体素子５００をもたらす。

【0089】

図９Ａ〜９Ｆは、例えば、ゲートと遮蔽領域との間の横チャネル部分および垂直チャネル部分を有するＳｉＣ ＪＦＥＴ（接合型電界効果トランジスタ）におけるエッチングが施されたＪＴＥまたは横チャネルとの接点および遮蔽領域に対する階段状の表面セクションの形成について言及する。

【0090】

図９Ａは、結晶性ＳｉＣ（例えば、２Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ、１５Ｒ−ＳｉＣまたは４Ｈ−ＳｉＣ）からなるかまたは結晶性ＳｉＣを含む半導体層１００ａを含む半導体基板５００ａを示す。半導体層１００ａは、炭化ケイ素インゴットから薄片を切り取ることによって得られるベース基板と、ベース基板の処理表面上にエピタキシによって成長させたエピタキシ層とを含み得る。

【0091】

マスク開口部４０１を有するマスク４００は、半導体層１００ａの主表面１０１ａ上に形成される。マスク４００は、単一のマスク層を含み得るか、または、順番に重ねて堆積させた２つ以上の副層を含む多層マスクであり得る。マスク４００は、例示として、シリコン酸化物またはシリコンに基づき得る。マスク開口部４０１の側壁は、垂直であっても、漸減させてもよい。

【0092】

図９Ａは、垂直方向に対して第１の注入角度γ１で、マスク開口部４０１によって露出した主表面１０１ａのセクションに衝突する粒子ビーム９９０を示す。第１の注入角度γ１は、１〜８９°の範囲である。粒子ビーム９９０は、マスク開口部４０１の垂直投影における半導体層１００ａの第１の部分１８１を非晶質化し、散乱効果によって、マスク４００によって覆われ、第１の部分１８１に直接隣接する第２の部分１８２を非晶質化する。半導体層１００ａの第３の部分１８３は、マスク４００によって粒子ビーム９９０に対して遮蔽される。粒子ビーム９９０は、粒子ビーム９９０での照射の後、第１および第２の部分１８１、１８２の結晶格子が前ほど完璧とは言えない状態になるという趣旨で、第１および第２の部分１８１、１８２を非晶質化する。完璧な結晶性から完全な非晶質までの規模で、粒子ビーム９９０は、第１および第２の部分１８１、１８２を非晶質側に近い状態にする。

【0093】

非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２は、マスク４００に選択的なウェットエッチングによって除去される。例えば、エッチング液は、マスク４００がシリコンに基づく場合は、フッ素および酸化化学物質（ＦＡＥＬなど）を含む。

【0094】

図９Ｂは、図９Ａの非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を除去した後の半導体基板５００ａを示し、第１の凹部１９１ａは、主表面１０１ａに形成される。次いで、マスク４００は、マスク開口部４０１が拡大され、第１のエッチングから得られた第１の凹部１９１ａのエリアと、第１の凹部１９１ａに直接隣接する主表面１０１ａの別の部分の両方が露出するように、修正することができる。例えば、マスク４００に水平に凹部を設けるために、レジスト層を堆積させ、フォトリソグラフィによってパターニングすることができる。

【0095】

図９Ｃは、第１の凹部１９１ａと、第１の凹部１９１ａに直接隣接する半導体層１００ａの一部分とを露出した修正されたマスク４００を示す。

【0096】

図９Ｄは、第１の注入角度γ１に等しいかまたは異なり得る第２の注入角度γ２での粒子ビーム９９０での第２の照射を示す。粒子ビーム９９０は、拡大されたマスク開口部４０１の垂直投影におけるさらなる第１の部分１８１と、修正されたマスク４００の垂直投影におけるさらなる第２の部分１８２とを非晶質化する。

【0097】

図９Ｅは、第２の照射の間に非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２を除去した後の半導体基板５００ａを示す。

【0098】

マスク４００に横方向に凹部を設けるため、拡大されたマスク開口部４０１を通じる粒子ビーム９９０での照射や、非晶質化された第１および第２の部分１８１、１８２の除去を繰り返すことができる。

【0099】

図９Ｆは、第３の照射を通じて非晶質化された部分を除去した後の半導体層１００ａの主表面１０１ａを示す。例えば、プラズマエッチングによって炭化ケイ素基板に階段状の凹部を形成する従来の方法とは対照的に、階段状の凹部１９１ｃのステップの深さおよび高さは、粒子ビームの範囲によって画定され、粒子ビームの範囲は、高精度で調節および調整することができる。第１４族もしくは第１８族元素のイオン／原子、または、１：１のシリコンと炭素の共注入の使用は、ドーパントプロファイルに影響を及ぼさない。

【0100】

図１０は、図９Ａ〜９Ｆを参照して説明されるようなプロセスによって形成できるＪＴＥを有する半導体ダイオード５０５を示す。

【0101】

前側では、高濃度にドープされた陽極接触ゾーン１１７ａは、第１の表面１０１から半導体ボディ１００内まで延在する。後側では、相補的な導電型の高濃度にドープされた陰極接触ゾーン１２９ａは、第２の表面１０２から半導体ボディ１００内まで延在する。低濃度にドープされたドリフトゾーン１２１は、陰極接触ゾーン１２９ａとの単極ホモ接合を形成することができ、陽極接触ゾーン１１７ａとの単極ホモ接合を形成する低濃度にドープされた陽極ゾーン１１５ａとのｐｎ接合ｐｎを形成することができる。エッチングが施されたＪＴＥ構造６９０は、陽極ゾーン１１５ａを取り囲む。

【0102】

エッチングが施されたＪＴＥ構造６９０は、半導体ボディ１００の側方外表面１０３の方向に半導体ボディ１００の厚さを低減するステップを含む。エッチングが施されたＪＴＥ構造６９０は、第１の平面１０１のＪＴＥゾーンへの注入によって得られたＪＴＥと比べて、低い横拡張での高い電界強度に対処する。

【0103】

従来のエッチングが施されたＪＴＥは、ステップの高さおよび深さの制御が不十分なプラズマエッチングに依存するが、半導体ダイオード５０５のＪＴＥ構造６９０は、粒子ビームのパラメータによって高さを精密に画定できるステップに依存する。ステップの高さの変動は半導体ダイオードの阻止状態の間の電界分布に直接影響を与えるため、非晶質化およびウェットエッチングによってＪＴＥ構造６９０を形成することにより、ステップの高さの変動は低くなり、阻止能力を厳密に指定することができる。図３Ａ〜３Ｄに示されるような一連の漸減するマスクを使用することで、阻止能力を高めるようにステップに丸みを帯びさせるおよび／または面取りすることができる。

【0104】

本明細書では、特定の実施形態が示され、説明されているが、本発明の範囲から逸脱することなく、示され、説明されている特定の実施形態の代わりに様々な代替のおよび／または均等な実装形態を代用できることが当業者によって理解されよう。この出願は、本明細書で論じられる特定の実施形態のいかなる適合形態または変形形態も包含することが意図される。従って、この発明は請求項およびその均等物によってのみ制限されることが意図される。

【符号の説明】

【0105】

１００ 半導体ボディ
１００ａ 半導体層
１００ｅ エピタキシ層
１００ｓ ベース基板
１０１ 第１の表面
１０１ａ 主表面
１０２ 第２の表面
１０２ａ 支持表面
１０３ 側方外表面
１０５ 縁部
１１０ ソースゾーン
１１５ ボディゾーン
１１５ａ 陽極ゾーン
１１７ ボディ接触ゾーン
１１７ａ 陽極接触ゾーン
１２０ ドリフト構造
１２１ ドリフトゾーン
１２９ 接触層
１２９ａ 陰極接触ゾーン
１４１ 底表面
１４２ 移行部表面
１４２ａ 漸減する表面セクション
１４２ｂ 傾斜表面セクション
１４２ｃ 丸みを帯びた表面セクション
１４９ 鋭いエッジ
１５０ トレンチゲート構造
１５１ ゲート誘電体
１５５ ゲート電極
１７０ メサ部分
１８１ 第１の部分
１８１ａ 第１のセクション
１８１ｂ 第２のセクション
１８１ｃ 第３のセクション
１８１’ さらなる第１の部分
１８２ 第２の部分
１８２’ さらなる第２の部分
１８３ 第３の部分
１８９ 移行部分
１９０ トレンチ
１９１ 凹部
１９１ａ 第１の凹部
１９１ｂ 階段状の凹部
１９１ｃ 階段状の凹部
１９９ 比較凹部
２１０ 中間層誘電体
３１０ 第１の負荷電極
３１５ 接触構造
３２０ 第２の負荷電極
４００ マスク
４００ａ 第１のマスク
４００ｂ 第２のマスク
４０１ マスク開口部
４０１ａ 第１のマスク開口部
４０１ｂ 第２のマスク開口部
４１１ 第１のマスクセクション
４１２ 第２のマスクセクション
４３０ 先行マスク
４３０ａ 先行マスクシステム
４３１ａ 第１のマスク層
４３１ｘ 残存する第１のマスク部分
４３２ａ 第２のマスク層
４３２ｘ 残存する第２のマスク部分
４３９ 先行マスク開口部
４９０ 参照マスク
５００ 半導体素子
５００ａ 半導体基板
５０１ 比較素子
５０１ａ 比較基板
６９０ ＪＴＥ構造
７１０ レジストマスク
７１１ レジスト開口部
９１０ 傾斜セクション
９９０ 粒子ビーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A-B】

【図6C-D】

【図6E】

【図7】

【図8】

【図9A-C】

【図9D-F】

【図10】