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特開2022-20573相補的にドープされた領域を有する半導体装置及びその製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022020573
(43)【公開日】2022-02-01
(54)【発明の名称】相補的にドープされた領域を有する半導体装置及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/78 20060101AFI20220125BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20220125BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20220125BHJP
H01L 29/739 20060101ALI20220125BHJP
H01L 21/266 20060101ALI20220125BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 652H
H01L29/78 652T
H01L29/78 658A
H01L29/78 655A
H01L29/78 652F
H01L29/78 652N
H01L21/265 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021113907
(22)【出願日】2021-07-09
(31)【優先権主張番号】20186280
(32)【優先日】2020-07-16
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(71)【出願人】
【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】フェルケル， アンドレアス
(57)【要約】 （修正有）
【課題】相補的にドープされた領域を有する半導体装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】半導体装置の製造方法であって、第１のハードマスクを半導体ボディ１００の第１の表面１０１上に形成する。第１の導電型のドーパントを、第１の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入する。第２の導電型のドーパントを、第２の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入する。第１の表面部及び第２の表面部を覆う第２のハードマスク４２０を形成する。第２のハードマスク内の第３の開口４２１は、第３の表面部６０３を露出し、第４の開口４２２は、第４の表面部６０４を露出する。第１の導電型のドーパントを、第３の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入し、第２の導電型のドーパントを、第４の開口を通して前記半導体ボディ内へ選択的に注入する。
【選択図】図１Ｄ
【解決手段】半導体装置の製造方法であって、第１のハードマスクを半導体ボディ１００の第１の表面１０１上に形成する。第１の導電型のドーパントを、第１の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入する。第２の導電型のドーパントを、第２の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入する。第１の表面部及び第２の表面部を覆う第２のハードマスク４２０を形成する。第２のハードマスク内の第３の開口４２１は、第３の表面部６０３を露出し、第４の開口４２２は、第４の表面部６０４を露出する。第１の導電型のドーパントを、第３の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入し、第２の導電型のドーパントを、第４の開口を通して前記半導体ボディ内へ選択的に注入する。
【選択図】図１Ｄ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体装置（５００）を製造する方法において、前記方法は、
半導体ボディ（１００）の第１の表面（１０１）上に第１のハードマスク（４１０）を形成することであって、前記第１のハードマスク（４１０）内の第１の開口（４１１）は第１の表面部（６０１）を露出し、第２の開口（４１２）は第２の表面部（６０２）を露出する、前記第１のハードマスク（４１０）を形成すること；
第１の導電型のドーパントを選択的に前記第１の開口（４１１）を通して、第２の導電型のドーパントを選択的に前記第２の開口（４１２）を通して、前記半導体ボディ（１００）内へ注入することであって、前記第１及び第２のドーパントは相補的な導電型を有する、前記第１及び第２のドーパントを注入すること；
前記第１の表面部及び第２の表面部（６０１、６０２）を覆う第２のハードマスク（４２０）を形成することであって、前記第２のハードマスク（４２０）内の第３の開口（４２１）は第３の表面部（６０３）を露出し、第４の開口（４２２）は第４の表面部（６０４）を露出する、前記第２のハードマスク（４２０）を形成すること；及び、
前記第１の導電型のドーパントを選択的に前記第３の開口（４２１）を通して、前記第２の導電型のドーパントを選択的に前記第４の開口（４２２）を通して、前記半導体ボディ（１００）内へ注入すること、を含む方法。
半導体ボディ（１００）の第１の表面（１０１）上に第１のハードマスク（４１０）を形成することであって、前記第１のハードマスク（４１０）内の第１の開口（４１１）は第１の表面部（６０１）を露出し、第２の開口（４１２）は第２の表面部（６０２）を露出する、前記第１のハードマスク（４１０）を形成すること；
第１の導電型のドーパントを選択的に前記第１の開口（４１１）を通して、第２の導電型のドーパントを選択的に前記第２の開口（４１２）を通して、前記半導体ボディ（１００）内へ注入することであって、前記第１及び第２のドーパントは相補的な導電型を有する、前記第１及び第２のドーパントを注入すること；
前記第１の表面部及び第２の表面部（６０１、６０２）を覆う第２のハードマスク（４２０）を形成することであって、前記第２のハードマスク（４２０）内の第３の開口（４２１）は第３の表面部（６０３）を露出し、第４の開口（４２２）は第４の表面部（６０４）を露出する、前記第２のハードマスク（４２０）を形成すること；及び、
前記第１の導電型のドーパントを選択的に前記第３の開口（４２１）を通して、前記第２の導電型のドーパントを選択的に前記第４の開口（４２２）を通して、前記半導体ボディ（１００）内へ注入すること、を含む方法。
【請求項2】
前記半導体ボディ（１００）は炭化珪素層を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記第１の開口（４１１）、前記第２の開口（４１２）又は前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）は、第１の横方向（９０１）に沿った長手方向に延びる縞模様をなす、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記第１の表面部（６０１）及び前記第２の表面部（６０２）は、前記第１の方向（９０１）に直交する水平な第２の方向（９０２）に沿って交互にある、請求項３に記載の方法。
【請求項5】
前記第１、第２、第３、及び第４の開口（４１１、４１２、４２１、４２２）のうちの最外開口を通して注入されたドーパントの導電型は、前記第１、第２、第３、及び第４の開口（４１１、４１２、４２１、４２２）のうちの第２の最外開口を通して注入されたドーパントの導電型と相補的である、請求項３又は４に記載の方法。
【請求項6】
前記第１のハードマスク（４１０）は中央マスク部（４１５）及び周囲マスク部（４１６）を含み、
前記中央マスク部（４１５）及び前記周囲マスク部（４１６）は、前記第１の方向（９０１）に沿って形成され、
前記周囲マスク部（４１６）内の前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）は、前記中央マスク部（４１５）内の前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）に対して横方向にシフトされる、請求項３～５のいずれか一項に記載の方法。
前記中央マスク部（４１５）及び前記周囲マスク部（４１６）は、前記第１の方向（９０１）に沿って形成され、
前記周囲マスク部（４１６）内の前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）は、前記中央マスク部（４１５）内の前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）に対して横方向にシフトされる、請求項３～５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
前記第１の導電型の前記ドーパントを前記第１の表面部（６０１）内へ注入することに先立って、前記第２の開口（４１２）を覆う及び／又は埋めるとともに前記第１の開口（４１１）を露出する第１の補助マスク（４３０）を形成すること、及び、
前記第２の導電型の前記ドーパントを前記第２の表面部（６０２）内へ注入することに先立って、前記第１の開口（４１１）を覆う及び／又は埋めるとともに前記第２の開口（４１２）を露出する第２の補助マスク（４４０）を形成すること、をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
前記第２の導電型の前記ドーパントを前記第２の表面部（６０２）内へ注入することに先立って、前記第１の開口（４１１）を覆う及び／又は埋めるとともに前記第２の開口（４１２）を露出する第２の補助マスク（４４０）を形成すること、をさらに含む、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
前記第２のハードマスク（４２０）は、前記第１のハードマスク（４１０）の前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）内に形成される、請求項１～７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項9】
前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）を通って前記ドーパントを注入することに先立って、前記第１のハードマスク（４１０）内の前記第１及び第２の開口（４１１、４１２）の横幅を低減すること、及び／又は
前記第３及び第４の開口（４２１、４２２）を通って前記ドーパントを注入することに先立って、前記第２のハードマスク（４２０）内の前記第３及び第４の開口（４２１、４２２）の横幅を低減することをさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
前記第３及び第４の開口（４２１、４２２）を通って前記ドーパントを注入することに先立って、前記第２のハードマスク（４２０）内の前記第３及び第４の開口（４２１、４２２）の横幅を低減することをさらに含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項10】
前記注入されたドーパントを活性化することをさらに含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の方法であって、
前記第１の導電型の前記注入されたドーパントは、前記第１及び第３の表面部（６０１、６０３）の下の前記半導体ボディ（１００）内に第１のドープ領域（１７０）を形成し、
前記第２の導電型の前記注入されたドーパントは、前記第２及び第４の表面部（６０２、６０４）の下の前記半導体ボディ（１００）内に第２のドープ領域（１８０）を形成し、
前記第１のドープ領域（１７０）のうちの１つを通り、且つ、及び前記第２のドープ領域（１８０）のうちの直接隣接する１つを通る水平線に沿って、積分ドナー密度が前記積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％だけ逸脱する、方法。
前記第１の導電型の前記注入されたドーパントは、前記第１及び第３の表面部（６０１、６０３）の下の前記半導体ボディ（１００）内に第１のドープ領域（１７０）を形成し、
前記第２の導電型の前記注入されたドーパントは、前記第２及び第４の表面部（６０２、６０４）の下の前記半導体ボディ（１００）内に第２のドープ領域（１８０）を形成し、
前記第１のドープ領域（１７０）のうちの１つを通り、且つ、及び前記第２のドープ領域（１８０）のうちの直接隣接する１つを通る水平線に沿って、積分ドナー密度が前記積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％だけ逸脱する、方法。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法であって、
前記ドーパントを注入した後に、エピタキシャル層（１９０）を前記半導体ボディ（１００）の前記第１の表面（１０１）上に形成することをさらに含み、
前記エピタキシャル層（１９０）は前記半導体ボディ（１００）の一部となり、
前記エピタキシャル層（１９０）を形成した後、前記エピタキシャル層（１９０）の露出された上面（１９１）が前記半導体ボディ（１００）の前記第１の表面（１０１）を形成する、方法。
前記ドーパントを注入した後に、エピタキシャル層（１９０）を前記半導体ボディ（１００）の前記第１の表面（１０１）上に形成することをさらに含み、
前記エピタキシャル層（１９０）は前記半導体ボディ（１００）の一部となり、
前記エピタキシャル層（１９０）を形成した後、前記エピタキシャル層（１９０）の露出された上面（１９１）が前記半導体ボディ（１００）の前記第１の表面（１０１）を形成する、方法。
【請求項12】
請求項１１に記載の方法であって、
請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法を繰り返すことをさらに含み、
前記ドーパントは前記エピタキシャル層（１９０）内へ注入される、方法。
請求項１～１０のいずれか一項に記載の方法を繰り返すことをさらに含み、
前記ドーパントは前記エピタキシャル層（１９０）内へ注入される、方法。
【請求項13】
第１の導電型の縞模様状の第１のドープ領域（１７０）及び相補的な第２の導電型の縞模様状の第２のドープ領域（１８０）を含む半導体装置であって、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の長手軸は、水平な第１の方向（９０１）に平行に走り、
前記第１のドープ領域（１７０）及び前記第２のドープ領域（１８０）は、前記第１の方向（９０１）に直交する水平な第２の方向（９０２）に沿って交互にあり、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の２つの最外領域（１７９、１８９）間の前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）は、第１の延在幅（ｗｅ１）を有し、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の前記２つの最外領域（１７９、１８９）は、第２の延在幅（ｗｅ２）を有し、
前記第２の延在幅（ｗｅ２）は前記第１の延在幅（ｗｅ１）の２５％～７５％の範囲内である、半導体装置。
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の長手軸は、水平な第１の方向（９０１）に平行に走り、
前記第１のドープ領域（１７０）及び前記第２のドープ領域（１８０）は、前記第１の方向（９０１）に直交する水平な第２の方向（９０２）に沿って交互にあり、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の２つの最外領域（１７９、１８９）間の前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）は、第１の延在幅（ｗｅ１）を有し、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の前記２つの最外領域（１７９、１８９）は、第２の延在幅（ｗｅ２）を有し、
前記第２の延在幅（ｗｅ２）は前記第１の延在幅（ｗｅ１）の２５％～７５％の範囲内である、半導体装置。
【請求項14】
前記第１のドープ領域（１７０）のうちの１つを通り、且つ、及び前記第２のドープ領域（１８０）のうちの直接隣接する１つを通る前記第２の方向（９０２）に平行な線に沿って、積分ドナー密度が前記積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％だけ逸脱する、請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項15】
第１の導電型の縞模様状の第１のドープ領域（１７０）及び相補的な第２の導電型の縞模様状の第２のドープ領域（１８０）を含む炭化珪素装置であって、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）は炭化珪素ボディ（１０５）内に形成され、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の水平方向長手軸は水平な第１の方向（９０１）に平行に走り、
前記第１のドープ領域（１７０）及び前記第２のドープ領域（１８０）は、前記第１の方向（９０１）に直交する水平な第２の方向（９０２）に沿って交互にあり、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）は前記第２の方向（９０２）に沿って第１の延在幅（ｗｅ１）を有し、
前記第１のドープ領域（１７０）の１つを通る前記第２の方向（９０２）と平行な線に沿って、又は、前記第２のドープ領域（１８０）の１つを通る前記第２の方向（９０２）と平行な線に沿って、
ドーパント濃度は、前記第１の延在幅（ｗｅ１）の少なくとも７５％にわたって１５％以下だけ、前記線に沿って、平均ドーパント濃度から逸脱し、
最大ドーパント濃度は前記平均ドーパント濃度から２０％以下だけ逸脱し、
最大ドーパント濃度の位置は前記ドープ領域（１７０、１８０）の横方向中心から前記第１の延在幅（ｗｅ１）の１０％以下だけ逸脱する、炭化珪素装置。
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）は炭化珪素ボディ（１０５）内に形成され、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）の水平方向長手軸は水平な第１の方向（９０１）に平行に走り、
前記第１のドープ領域（１７０）及び前記第２のドープ領域（１８０）は、前記第１の方向（９０１）に直交する水平な第２の方向（９０２）に沿って交互にあり、
前記第１及び第２のドープ領域（１７０、１８０）は前記第２の方向（９０２）に沿って第１の延在幅（ｗｅ１）を有し、
前記第１のドープ領域（１７０）の１つを通る前記第２の方向（９０２）と平行な線に沿って、又は、前記第２のドープ領域（１８０）の１つを通る前記第２の方向（９０２）と平行な線に沿って、
ドーパント濃度は、前記第１の延在幅（ｗｅ１）の少なくとも７５％にわたって１５％以下だけ、前記線に沿って、平均ドーパント濃度から逸脱し、
最大ドーパント濃度は前記平均ドーパント濃度から２０％以下だけ逸脱し、
最大ドーパント濃度の位置は前記ドープ領域（１７０、１８０）の横方向中心から前記第１の延在幅（ｗｅ１）の１０％以下だけ逸脱する、炭化珪素装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の例は、相補的にドープされた縞模様状領域を有する半導体装置を製造する方法に関し、特に、電荷補償構造を含む半導体装置であってドーパントが低拡散率を有する半導体材料で提供される半導体装置に関する。他の例は、相補的にドープされた縞模様状領域を有する半導体装置、特に電荷補償構造を含む半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置は、一連の交互にドープされた領域を含む半導体構造であって反対導電型のドープ領域のドーパントの量の比が所定境界条件に整合し得る半導体構造を含み得る。例えば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）などの電力半導体スイッチは、高降伏電圧能力及び低オン抵抗を兼ね備えることを容易にする電荷補償構造を含み得る。電荷補償構造は、遮断状態において完全に空乏化するｐ型列及びｎ型列のパターンを含む。肝要な装置パラメータ及び装置信頼性は、どれだけ精密にｐ型列内のドーパントの量とｎ型列内のドーパントの量との比が所定条件に整合するかに強く依存する。交互に配置されたｎドープ領域及びｐドープ領域を有する半導体装置を製造する方法を改善する必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
本開示の実施形態は半導体装置を製造する方法に関する。第１のハードマスクが半導体ボディの第１の表面上に形成され、第１のハードマスク内の第１の開口が第１の表面部を露出し、第２の開口は第２の表面部を露出する。第１の導電型のドーパントは第１の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入され、第２の導電型のドーパントは第２の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入される。第１及び第２のドーパントは相補的な導電型を有する。第１の表面部及び第２の表面部を覆う第２のハードマスクが形成され、第２のハードマスク内の第３の開口が第３の表面部を露出し、第４の開口は第４の表面部を露出する。第１の導電型のドーパントは第３の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入され、第２の導電型のドーパントは第４の開口を通して半導体ボディ内へ選択的に注入される。
【0004】
本開示の別の実施形態は半導体装置に関する。半導体装置は、第１の導電型の縞模様状の第１のドープ領域及び相補的第２の導電型の縞模様状の第２のドープ領域を含む。第１及び第２のドープ領域の長手軸は水平な第１の方向と平行に走る。第１のドープ領域及び第２のドープ領域は第１の方向に直交する水平な第２の方向に沿って交互にある。第１及び第２のドープ領域の２つの最外領域間の第１及び第２のドープ領域は第１の延在幅を有する。第１及び第２のドープ領域の２つの最外領域は第２の延在幅を有する。第２の延在幅は第１の延在幅の２５％～７５％の範囲内である。
【0005】
本開示の別の実施形態は炭化珪素装置に関する。炭化珪素装置は第１の導電型の縞模様状の第１のドープ領域及び相補的第２の導電型の縞模様状の第２のドープ領域を含む。第１及び第２のドープ領域は炭化珪素ボディ内に形成される。第１及び第２のドープ領域の水平方向長手軸は水平な第１の方向と平行に走る。第１のドープ領域及び第２のドープ領域は第１の方向に直交する水平な第２の方向に沿って交互にある。第１及び第２のドープ領域は第２の方向に沿って第１の延在幅を有する。第１のドープ領域の１つを通る第２の方向と平行な線に沿って及び／又は第２のドープ領域の１つを通る第２の方向と平行な線に沿って以下の条件が満足される：ドーパント濃度は同線に沿った平均ドーパント濃度から第１の延在幅の少なくとも７５％にわたって１５％以下だけ逸脱する。最大ドーパント濃度は平均ドーパント濃度から２０％以下だけ逸脱する。最大ドーパント濃度の位置はドープ領域の横方向中心から第１の延在幅の１０％以下だけ逸脱する。
【0006】
当業者は、以下の詳細な明細書を読み添付図面を見ると追加の特徴及び利点を認識することになる。
【0007】
添付図面は、実施形態をさらに理解するために含まれ、本明細書に援用されその一部を構成する。添付図面は、半導体装置及び半導体装置を製造する方法の実施形態を示し、本明細書と併せて実施形態の原理について説明することに役立つ。別の実施形態が以下の詳細な明細書及び特許請求の範囲において説明される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1A】一実施形態による反対にドープされた領域を有する半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図1B】一実施形態による反対にドープされた領域を有する半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図1C】一実施形態による反対にドープされた領域を有する半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図1D】一実施形態による反対にドープされた領域を有する半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図1E】一実施形態による反対にドープされた領域を有する半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図1F】一実施形態による反対にドープされた領域を有する半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図3A】いくつかの実施形態の理解に役立つ背景を論述するための半導体ボディ部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図3B】いくつかの実施形態の理解に役立つ背景を論述するための半導体ボディ部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図3C】いくつかの実施形態の理解に役立つ背景を論述するための半導体ボディ部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図4A】いくつかの実施形態の効果を論述するための半導体ボディ部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図4B】いくつかの実施形態の効果を論述するための半導体ボディ部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図4C】いくつかの実施形態の効果を論述するための半導体ボディ部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図5】いくつかの実施形態の効果を論述するための電荷補償構造の処理窓を示す概略図を示す。
【図6A】第１のハードマスクに対し自己整合されて形成された第２のハードマスクに関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図6B】第１のハードマスクに対し自己整合されて形成された第２のハードマスクに関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図6C】第１のハードマスクに対し自己整合されて形成された第２のハードマスクに関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図7A】第２のハードマスク内の開口の側壁に沿ったマスクスペーサの形成に関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図7B】第２のハードマスク内の開口の側壁に沿ったマスクスペーサの形成に関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図8】第２のハードマスクの除去後のエピタキシャル層の成長に関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図9A】中央領域と周囲領域との間の遷移領域に関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図9B】中央領域と周囲領域との間の遷移領域に関する一実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略垂直方向断面図を示す。
【図10A】別の実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略平面図及び２つの平行な垂直方向断面図を示す。
【図10B】別の実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略平面図及び２つの平行な垂直方向断面図を示す。
【図10C】別の実施形態による半導体装置を製造する方法を示すための半導体ボディの一部分の概略平面図及び２つの平行な垂直方向断面図を示す。
【図11】別の実施形態による縞模様状ドープ領域を有する半導体装置の概略垂直方向断面図を示す。
【図12】単一注入区域から形成された最外ドープ領域を有する一実施形態による縞模様状ドープ領域を有する半導体装置の概略平面図を示す。
【図13A】別の実施形態による縞模様状ドープ領域を有する半導体装置の一部分の概略平面図を示す。
【図13B】別の実施形態による縞模様状ドープ領域を有する半導体装置の一部分の概略平面図を示す。
【図13C】別の実施形態による縞模様状ドープ領域を有する半導体装置の一部分の概略平面図を示す。
【図14】一実施形態による半導体装置の縞模様状ドープ領域内の水平方向ドーパント分布を示す概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下の詳細な説明では、実施形態の一部をなす添付図面であって半導体装置及び半導体装置を製造する方法が実行され得る特別な実施形態が例示として示される添付図面を参照する。本開示の範囲から逸脱することなく他の実施形態が利用され得るとともに構造的又は論理的変更がなされ得るということを理解すべきである。例えば、一実施形態の例示又は説明される特徴は、さらに別の実施形態をもたらすために他の実施形態において又は他の実施形態とともに使用され得る。本開示はこのような修正及び変形を含むように意図されている。これらの例は特定言語を使用して説明されるが、特定言語は添付の特許請求の範囲を制限するものと解釈されてはならない。図はスケーリングされていなく、例示目的のためだけの図である。対応要素は、別途記載のない限り、様々な図において同じ参照符号により指定される。
【0010】
用語「有する」、「含む」などは、開放型であり、述べられた構造、要素又は特徴の存在を示すが、追加要素又は特徴の存在を排除するものではない。単数形式の不定冠詞及び冠詞は文脈が明確に指示しない限り単数だけでなく複数のものも含むように意図されている。
【0011】
用語「電気的に接続された」は、電気的に接続された要素間の恒久的低抵抗接続（例えば、当該要素間の直接接触、又は金属及び／又は高ドープ半導体材料を介した低抵抗接続）を説明する。用語「電気的に接続された」は、信号及び／又は電力送信に適合化された１つ又は複数の介在要素が、電気的に接続された要素（例えば、第１の状態において低抵抗接続を与え第２の状態において高抵抗電気的減結合を一時的に与えるように制御可能な要素）間に接続され得るということを含む。
【0012】
添付図面は、ドーピングタイプ「ｎ」又は「ｐ」の次に「－」又は「＋」を示すことにより相対的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、一方「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。同じ相対的ドーピング濃度のドーピング領域は同じ絶対的ドーピング濃度を必ずしも有しない。例えば、２つの異なる「ｎ」ドーピング領域が同じ又は異なる絶対的ドーピング濃度を有し得る。
【0013】
物理的寸法のために与えられる範囲は境界値を含む。例えば、パラメータａ～ｂのｙの範囲はａ≦ｙ≦ｂと読む。同じことは、「最大で」及び「少なくとも」のような１境界値を有する範囲に当てはまる。
【0014】
コンフォーマル（ｃｏｎｆｏｒｍａｌ）層はコンフォーマル層が形成される基部への界面に沿ってほぼ同じである厚さを有する。コンフォーマル層は、基部の端、段差又は他の要素に沿った臨界厚さ偏差を呈示し得るが、それにもかかわらず厚さ偏差の大きさがコンフォーマル層の平均厚さと比較して低ければコンフォーマル層と見做される。コンフォーマル層は、ＣＶＤ（化学気相蒸着：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、メッキ、又はＡＬＤ（原子層蒸着：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの薄膜蒸着方法により形成され得る。
【0015】
用語「の上に」は、「の上に直接に」だけを意味すると解釈されてはならない。むしろ、１つの要素が別の要素の「上に」配置されれば（例えば、層が別の層「の上に」又は基板「の上に」在れば）、別の部品（例えば別の層）が２つの要素間に在り得る（例えば、別の層は、層が前記基板「の上に」あれば層と基板との間に在り得る）。
【0016】
半導体ボディ内に形成される構造及びドープ領域に関して、第２の領域は、第２の領域と半導体ボディの前側における第１の表面との間の最小距離が第１の領域と第１の表面との間の最大距離より大きければ第１の領域「の下に」在る。第２の領域又は接合は、第１の表面内への第１及び第２の領域の垂直突出部又は第１の領域及び接合の垂直突出部が重なる第１の領域「の直下に」在る。垂直突出部は第１の表面に直交する突出部である。「水平面」は、平坦な第１の表面と平行な面又は第１の表面のコプラナー表面部と平行な面である。
【0017】
一実施形態によると、半導体装置を製造する方法は半導体ボディの第１の表面上に第１のハードマスクを形成することを含み得、ここで第１のハードマスクの第１の開口は第１の表面部を露出し、第２の開口は第２の表面部を露出する。
【0018】
半導体ボディは、ほぼ同じ形状及び寸法を有し得る２つの本質的に平行な主表面を有し得る。半導体ボディは半導体基板（例えば半導体ウェーハ）の基本的部分であり得る。半導体基板は、行及び列で並んで形成されるとともに直線切り込み路により互いに分離された複数の同一又はほぼ同一な半導体ボディを含み得る。
【0019】
半導体ボディは２つの水平方向に沿った表面延在部を有し得る。水平方向はｘ軸及びｙ軸と平行であり、ｘ軸とｙ軸とは互いに直交する。半導体ボディは、水平方向に対し垂直な垂直方向に沿った厚さを有し得る。垂直方向はｘ軸及びｙ軸に直交するｚ軸と平行である。以下では、水平方向は横方向とも呼ばれる。前側における主表面は第１の表面と呼ばれる。半導体ボディの反対側の主表面は第２の表面と呼ばれる。
【0020】
半導体ボディは単結晶半導体から形成された半導体部分を含む。半導体は、一例としてＩＶ族原子半導体（例えば珪素（Ｓｉ）若しくはゲルマニウム（Ｇｅ））、ＩＶ族化合物半導体（例えば炭化珪素（ＳｉＣ）若しくはゲルマニウム珪素（ＳｉＧｅ））、又は窒化ガリウム（ＧａＮ）若しくは砒化ガリウム（ＧａＡｓ）などのＩＩＩ－Ｖ族化合物半導体であり得る。例えば、半導体は２Ｈ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ又は６Ｈ－ＳｉＣのような六方晶ポリタイプを有するＳｉＣであり得る。主組成（例えば珪素（Ｓｉ）及び炭素（Ｃ））に加えて、半導体はドーパント原子（例えば窒素（Ｎ）、燐（Ｐ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ホウ素（Ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）及び／又はガリウム（Ｇａ））を含み得る。半導体はまた、水素（Ｈ）、フッ素（Ｆ）、及び／又は酸素（Ｏ）などの別の不純物を含み得る。
【0021】
半導体部分に加えて、半導体ボディは、多結晶珪素、誘電体、元素金属、金属化合物、及び／又は合金のような他の材料で形成された機能性構造を含み得る。機能性構造は、第１又は第２の表面から半導体部分内へ延在するトレンチ内に形成されてもよいし、第１の表面及び／又は第２の表面上に形成されてもよい。
【0022】
第１の導電型のドーパントは第１の開口を通じて半導体ボディ内へ選択的に注入され得る。第２の導電型のドーパントは第２の開口を通じて半導体ボディ内へ選択的に注入され得る。第１及び第２のドーパントは相補的な導電型を有する。加えて、別のドーパントが、第１のハードマスクの第１及び第２の開口両方を通じて注入され得る。
【0023】
第２のハードマスクが形成され得る。第２のハードマスクは第１の表面部及び第２の表面部を覆い得る。第２のハードマスク内の第３の開口は第１の表面の第３の表面部を露出し得る。第２のハードマスク内の第４の開口は第１の表面の第４の表面部を露出し得る。
【0024】
第２のハードマスクは第１の表面部及び第２の表面部の全表面積の少なくとも９０％を覆い得る。例えば、第２のハードマスクは第１の表面部及び第２の表面部を完全に覆い得る。第２のハードマスクは第１の表面部及び第２の表面部を排他的に覆い得る。代替的に、第１の表面部及び第２の表面部上の第２のハードマスクの部分は、第１及び／又は第２の表面部に直接接する第１の表面の部分全体にわたって横方向に延在し得る。
【0025】
第１の導電型のドーパントは第３の開口を通じて半導体ボディ内へ選択的に注入され得る。第２の導電型のドーパントは第４の開口を通じて半導体ボディ内へ選択的に注入され得る。加えて、別のドーパントが第２のハードマスクの第３の開口及び第４の開口両方を通じて注入され得る。
【0026】
一例として、第１の開口の幅及び第２の開口の幅は等しくてもよいしほぼ等しくてもよく、第１及び第２の開口の幅間の差は第１及び第２の開口の幅の和の２０％以下ある。第３の開口及び第４の開口の幅は等しくてもよいしほぼ等しくてもよく、第３の開口の幅と第４の開口の幅との差は第３及び第４の開口の幅の和の２０％以下ある。第３及び第４の開口の平均幅は、第１及び第２の開口の平均幅から最大で５０％だけ逸脱し得る。
【0027】
第１のハードマスク内の第１の開口を通じて注入された第１の導電型のドーパント及び第２のハードマスク内の第３の開口を通じて注入された第１の導電型のドーパントは組み合わされた第１の注入区域を形成し得る。注入されたドーパントの活性化は組み合わされた第１の注入区域を第１のドープ領域へ変換する。第１のハードマスク内の第２の開口を通じて注入された第２の導電型のドーパント及び第２のハードマスク内の第４の開口を通じて注入された第２の導電型のドーパントは組み合わされた第２の注入区域を形成し得る。注入されたドーパントの活性化は組み合わされた第２の注入区域を第２のドープ領域へ変換する。
【0028】
第１のハードマスク内の第１の開口の幅と第３のハードマスク内の第３の開口の幅との和が第１のドープ領域を形成するための実効マスク幅を与える。
【0029】
第３の開口の幅は第１の開口の幅に応じ、第３の開口の幅は第１の開口の幅が増加するのと同じスケールで減少し得、第３の開口の幅は第１の開口の幅が減少するのと同じスケールで増加し得る。
【0030】
第１のドープ領域を形成するための実効マスク幅は第１のマスク開口部の幅の揺らぎとは極めて無関係である。マスク開口を通じて注入されたドーパントの量はマスク開口の断面積に依存するので、そして第３のマスク開口の幅の固有変化が第１のマスク開口の幅の揺らぎを補償するので、第１及び第３の開口を通じた注入により画定される第１のドープ領域内のドーパントの量は、第１及び第２のマスク開口の幅に影響を与える処理揺らぎとは概ね無関係である。同じことは第２のドープ領域に当てはまる。
【0031】
一実施形態によると、半導体ボディは炭化珪素層を含み得る。例えば、半導体ボディは真性又は低ドープエピタキシアル炭化珪素層を含み得る炭化珪素ボディであり得る。第１及び第２のドーパントは炭化珪素ボディ内へ（例えば真性又は低ドープエピタキシアル炭化珪素層内へ）注入され得る。炭化珪素では、ドーパントイオンの拡散係数は低い。注入されたドーパントの僅かな横方向相互拡散が発生する。したがって、組み合わされた注入区域の横方向延在部を高精度に画定することが可能である。
【0032】
一実施形態によると、第１の開口、第２の開口又は第１及び第２の開口は、ｘ軸に平行である第１の横方向に沿って長手方向に延在する縞模様をなし得る。
【0033】
第１のハードマスクはｘ軸に沿った長手方向に延在するマスク縞模様を含み得、各マスク縞模様は第１の開口と第２の開口とを横方向に分離し得る。第２のハードマスクは、ｘ軸に沿った長手方向に延在するマスク縞模様を含み得、各マスク縞模様は第３の開口と第４の開口とを横方向に分離し得る。
【0034】
一実施形態によると、第１の表面部及び第２の表面部は第１の方向に直交する水平な第２の方向に沿って厳密に交互にあり得る。第２の方向はｙ軸に平行である。第１及び第２のドーパントを注入することで縞模様状ｎドープ及びｐドープ領域を生じる。縞模様状ｎドープ及びｐドープ領域は電荷補償構造のｎドープ及びｐドープ列部分であり得、ｎドープ列部分内のドーパントの量及びｐドープ列部分内のドーパントの量は高精度に調整され得る。
【0035】
一実施形態によると、第１、第２、第３、及び第４の開口の最外領域を通じて注入されるドーパントの導電型は、第１、第２、第３、及び第４の開口の第２の最外領域を通じて注入されるドーパントの導電型に対して相補的である。
【0036】
例えば、縞模様状の第１、第２、第３、及び第４の開口により、最外縞模様の幅は他の縞模様の幅の約１／２であり得る。この結果、平行な縞模様状ドーパント領域を有するフィールドでは、最外ドーパント領域は他の縞模様状ドーパント領域の幅の約１／２であり得る。平行な縞模様状ドーパント領域を含む電荷補償構造では、予め定められた程度の電荷補償が電荷補償構造の端においてすら少ない追加努力で高精度に達成され得る。
【0037】
一実施形態によると、第１のハードマスクは中央マスク部及び周囲マスク部を含み得る。中央マスク部及び周囲マスク部は第１の方向（ｘ軸）に沿って形成され得る。換言すれば、周囲マスク部は、中央マスク部のマスク開口及びマスク縞模様の水平長手方向突出部内に形成される。周囲マスク部は中央マスク部の両側に２つの副部分を含み得る。
【0038】
周囲マスク部内の第１及び第２の開口は、第２の方向に沿った中央マスク部内の第１及び第２の開口に対し横方向にシフトされ得る。
【0039】
中央マスク部内の第１のマスク開口及び周囲マスク部内の第１のマスク開口は同じ幅を有し得る。中央マスク部内の第２のマスク開口及び周囲マスク部内の第２のマスク開口は同じ幅を有し得る。
【0040】
加えて又はその代わりに、中央マスク部内の第１のマスク開口及び周囲マスク部内のマスク縞模様は同じ幅を有し得、中央マスク部内の第２のマスク開口及び周囲マスク部内のマスク縞模様は同じ幅を有し得る。例えば、ｘ軸に沿って、周囲マスク部内の第１及び第２の開口は中央マスク部のマスク縞模様において終了し得る。中央マスク部内の第１及び第２の開口は周囲マスク部のマスク縞模様において終了し得る。
【0041】
周囲マスク部及び中央マスク部は並んで形成され得る。例えば、周囲マスク部及び中央マスク部は、周囲マスク部のマスク縞模様の前端部及び中央マスク部のマスク縞模様の前端部が同じ垂直面内で終了するように互いに並置されて形成され得る。別の例によると、周囲マスク部及び中央マスク部は、周囲マスク部のマスク縞模様が中央マスク部のマスク縞模様間で終了するように若干重なり得る。別の例によると、周囲マスク部及び中央マスク部は、周囲マスク部のマスク縞模様及び中央マスク部のマスク縞模様が接触することなく且つｘ軸に沿って重ならないように互いに若干離間され得る。
【0042】
一実施形態によると、第２の開口を覆う及び／又は埋めるとともに第１のハードマスク内の第１の開口を露出する第１の補助マスクが、第１の導電型のドーパントを第１の表面部内へ注入することに先立って形成され得る。第２の導電型のドーパントを第２の表面部内へ注入することに先立って、第１の開口を覆う及び／又は埋めるとともに第１のハードマスク内の第２の開口を露出する第２の補助マスクが形成され得る。第１の補助マスクは、第２の補助マスクを形成することに先立って除去され得る。第１及び第２の補助マスクは、第１のハードマスクに対し高選択性でもって除去され得る材料から形成され得る。
【0043】
第４の開口を覆う及び／又は埋めるとともに第２のハードマスク内の第３の開口を露出する第３の補助マスクが、第１の導電型のドーパントを第３の表面部内へ注入することに先立って形成され得る。第２の導電型のドーパントを第４の表面部内へ注入することに先立って、第３の開口を覆う及び／又は埋めるとともに第２のハードマスク内の第４の開口を露出する第４の補助マスクが形成され得る。第３の補助マスクは第４の補助マスクを形成することに先立って除去され得る。第３及び第４の補助マスクは、第２のハードマスクに対し高選択性でもって除去され得る材料から形成され得る。
【0044】
例えば、補助マスクはネガ又はポジフォトレジスト材料から形成され得る。
【0045】
一実施形態によると、第２のハードマスクは第１のハードマスクの第１及び第２の開口内に形成され得る。
【0046】
第２のハードマスク内の第３の開口及び第４の開口の幅は第１のハードマスクのマスク縞模様の幅に直接結び付けられ得る。第１及び第２の開口の幅の揺らぎはほぼ完全に補償され得る。
【0047】
例えば、第１のハードマスクは第１のマスク材料を含んでもよいしそれから構成されてもよく、第２のハードマスクは第２のマスク材料を含んでもよいしそれから構成されてもよく、第１のハードマスク材料及び第２のハードマスク材料は、第１のマスク材料が第２のマスク材料に対して高選択性で除去され得るように組成及び／又は内部構成が異なる。第２のハードマスクはダマシン（Ｄａｍａｓｃｅｎｅ）処理により形成され得、第１のハードマスクの除去は第２のハードマスク材料に影響を与えない又は非常に再現可能な程度に影響を与える。代替的に、第２のハードマスクは第１のハードマスクの除去後に形成され得る。
【0048】
一実施形態によると、第１のハードマスク内の第１及び第２の開口の横幅は、第１及び第２の開口を通じてドーパントを注入することに先立って減少され得る。その代わりに又はそれに加えて、第２のハードマスク内の第３及び第４の開口の横幅は、第３及び第４の開口を通じてドーパントを注入することに先立って減少され得る。
【0049】
例えば、側壁スペーサが第１及び第２の開口の垂直方向側壁に沿って形成され得る。側壁スペーサは、第１及び第２の開口のより狭い方の幅の１／２未満の厚さを有する高度コンフォーマル層を蒸着することにより形成され得る。側壁スペーサは、第１のハードマスク内の第１及び／又は第２の開口を通じてドーパントを注入した後に除去され得る。その代わりに又はそれに加えて、側壁スペーサは第２のハードマスク内の第３及び第４の開口の垂直方向側壁に沿って形成され得る。
【0050】
側壁スペーサは、第２のハードマスクのマスク縞模様の横方向凹部を補償することを容易にし得る及び／又は注入の横方向距離を増加しそして反対にドープされた領域間の相互拡散を低減するために使用され得る。
【0051】
一実施形態によると、注入されたドーパントは活性化され得る。活性化により、第１の導電型の注入されたドーパントは第１及び第３の表面部の下の半導体ボディ内の第１のドープ領域を形成し得、第２の導電型の注入されたドーパントは第２及び第４の表面部の下の半導体ボディ内の第２のドープ領域を形成し得る。
【0052】
縞模様状ｎドープ及びｐドープ領域は電荷補償構造のｎドープ及びｐドープ列部分であり得、ｎドープ列部分内のドーパントの量及びｐドープ列部分内のドーパントの量は高精度に調整され得る。
【0053】
第１のドープ領域のうちの１つそして第２のドープ領域のうちの直接隣接する１つを通る水平線に沿って、積分ドナー密度は同線に沿った積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％又は最大で１０％だけ逸脱し得る。例えば、少なくとも第１のドープ領域のうちの１つ及び第１の表面に対し所定距離における第２のドープ領域のうちの直接隣接するものを通る１つの水平線に沿って、積分アクセプタ密度は同線に沿った積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大１％だけ逸脱し得る。
【0054】
一実施形態によると、ドーパントを注入した後、エピタキシャル層が半導体ボディの第１の表面上に形成され得る。エピタキシャル層は半導体ボディの一部分を形成し得、エピタキシャル層を形成した後、エピタキシャル層の露出上面が半導体ボディの第１の表面を形成する。機能性要素のドープ領域がエピタキシャル層内に形成され得る。機能性要素は一例としてショットキーダイオード又はトランジスタセルを含み得る。
【0055】
一実施形態によると、第１のハードマスクを形成し、第１のハードマスク内の第１の開口を通して第１のドーパントを注入し、第１のハードマスク内の第２の開口を通して第２のドーパントを注入し、第２のハードマスクを形成し、第２のハードマスク内の第３の開口を通して第１のドーパントを注入し、そして第２のハードマスク内の第４の開口を通して第２のドーパントを注入する処理が繰り返され得、別のドープ領域がエピタキシャル層内に形成され得る。
【0056】
相補ハードマスクを使用してエピタキシャル層を形成し、エピタキシャル層内のドープ構造を形成する処理が数回繰り返され得る。本方法は、最大注入深さより深い垂直方向広がりを有するドープ構造の形成を、ドーパント原子が低拡散係数を有する材料においてすら容易にし得る。
【0057】
別の実施形態は、半導体装置、例えばＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ、ショットキーダイオードなどの電力半導体装置又はＭＧＤ（ＭＯＳゲートダイオード）例えばＳｉＣショットキーダイオードのＳｉＣ－ＭＯＳＦＥＴを参照する。半導体装置は、第１の導電型の縞模様状の第１のドープ領域及び相補的第２の導電型の縞模様状の第２のドープ領域を含み得る。第１及び第２のドープ領域の長手軸は水平な第１の方向に平行（すなわち、ｘ軸に平行）に走り得る。第１のドープ領域及び第２のドープ領域は第１の方向に直交する水平な第２の方向に沿って（すなわちｙ軸に沿って）交互にある。第１及び第２のドープ領域の２つの最外領域間の第１及び第２のドープ領域は第１の延在幅を有する。第１及び第２のドープ領域の最外領域は第２の延在幅を有する。第２の延在幅は２５％～７５％の範囲内（例えば第１の延在幅の４５％～５５％の範囲内）であり得る。
【0058】
第１の延在幅と第２の延在幅との比は第１及び第２のドープ領域内のドーパント密度に依存し得る。例えば、第１及び第２のドープ領域の最外領域のうちの１つ及び隣接する第１又は第２のドープ領域のうちの直接隣接するものを通って第２の方向に平行な線に沿って、積分ドナー密度は積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％（例えば最大で１０％）だけ逸脱し得る。
【0059】
一実施形態によると、第１のドープ領域のうちの１つ及び第２のドープ領域のうちの直接隣接する１つを通る第２の方向に平行な線に沿って、積分ドナー密度は積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％だけ逸脱し得る。
【0060】
別の実施形態は炭化珪素装置（例えばＳｉＣ ＩＧＢＴ、ＳｉＣ ＭＯＳＦＥＴ、ＳｉＣショットキーダイオード又はＳｉＣ ＭＧＤなどのＳｉＣ電力半導体装置）を参照する。炭化珪素装置は、第１の導電型の縞模様状の第１のドープ領域及び相補的第２の導電型の縞模様状の第２のドープ領域を含み得、第１及び第２のドープ領域は炭化珪素ボディ内に形成され得る。第１及び第２のドープ領域の水平方向長手軸は水平な第１の方向（ｘ軸）に平行に走る。第１のドープ領域及び第２のドープ領域は第１の方向に直交する水平な第２の方向（ｙ軸）に沿って交互にある。第１及び第２のドープ領域は第２の方向に沿った第１の延在幅を有する。第１のドープ領域の１つを通る第２の方向と平行な線に沿って及び／又は第２のドープ領域の１つを通る第２の方向と平行な線に沿って：ａ）第１の延在幅の少なくとも７５％にわたって、ドーパント濃度はそれぞれのドープ領域内の平均ドーパント濃度から１５％以下だけ逸脱する、ｂ）最大ドーパント濃度はドープ領域内の平均ドーパント濃度から２０％以下だけ逸脱する、ｃ）最大ドーパント濃度の位置はドープ領域の横方向中心から第１の延在幅の１０％以下だけ逸脱する。
【0061】
図１Ａ～１Ｆは縞模様状ドープ領域を有する半導体装置を製造する方法を示す。図示された製造プロセスはウェーハレベルにおいて適用され得る。ウェーハレベルでは、半導体基板（例えば半導体ウェーハ）は行及び列で配置された複数のチップ領域を含む。ダイシング路（切り込み線）が隣接チップ領域を互いに分離する。各チップ領域は、ダイシング路に沿ったダイシング処理が他の半導体ボディから後で分離する半導体ボディ１００を表す。
【0062】
半導体ボディ１００は前側に第１の表面１０１と前側に対向する第２の表面とを有する。第１の表面１０１は半導体基板の前側表面の部分である。第２の表面は半導体基板の後側表面の部分である。第１の表面１０１及び第２の表面は互いに平行に延在し得、第１の表面１０１は平坦であってもよいし裂けていてもよい。裂けた第１の表面１０１の場合、裂けた主表面１０１全体にわたる平均平面が、簡単のために以下では第１の表面１０１と見做される。
【0063】
半導体ボディ１００は、ｘ軸とｘ軸に対し直交するｙ軸とに沿った水平方向の主延在平面に沿って延在する。水平方向は以下では横方向とも呼ばれる。ｚ軸に沿ったそして水平方向に対し垂直な垂直方向において、半導体ボディ１００は、主延在平面に沿った半導体ボディ１００の延在部に比較し薄い厚さを有する。第１の表面１０１と第２の表面との間の半導体ボディ１００の全厚は、製造された炭化珪素装置の定格遮断能力に関係付けられており、数百ｎｍ～数百μｍの範囲内であり得る。
【0064】
垂直方向は、半導体ボディ１００の主格子方向に一致してもよいし、主格子方向に対し軸外角度だけ傾斜されてもよく、軸外角度は絶対値で２°～８°の範囲内であり得る。例えば、軸外角度は約４°であり得る。
【0065】
半導体ボディ１００又は第１の表面１０１に直接隣接する半導体ボディ１００の少なくとも一部分は、低ｎドープされ得る又は低ｐドープされ得る又はほぼ真性濃度であり得る。例えば、半導体ボディ１００は、より高いドープ基板部分と、基板部分上に形成されるより低ドープされたエピタキシャル層とを含み得る。第１のマスク材料は、第１のハードマスク４１０を形成するために第１の表面１０１上に蒸着され、そしてフォトリソグラフィ処理でパターン化される。
【0066】
図１Ａは第１の表面１０１上の第１のハードマスク４１０を示す。第１のハードマスク４１０は、１つの材料の均質な構造であってもよいし、異なる材料の２つ以上の副層を含んでもよい。第１のハードマスク４１０は、酸化珪素、酸窒化珪素、窒化珪素、非晶質炭素、非晶質珪素、多結晶珪素、ダイヤモンド状炭素、及び／又は金属酸化物を含み得る。
【0067】
第１のハードマスク４１０内の縞模様状の第１の開口４１１は縞模様状の第１の表面部６０１を露出し、縞模様状の第２の開口４１２は第１の表面１０１の縞模様状の第２の表面部６０２を露出する。第１の開口４１１及び第２の開口４１２の長手軸はｘ軸に沿って延在する。第１の開口４１１及び第２の開口４１２はｙ軸に沿って交互にある。第１及び第２の開口４１１、４１２はｙ軸沿って同じ幅を有し得る。
【0068】
第１の補助マスク材料は、第１の補助マスク４３０を形成するために蒸着されフォトリソグラフィ処理でパターン化される。ドナーイオンが、第１の補助マスク４３０により露出された第１のハードマスク４１０内の開口を通して注入される。
【0069】
図１Ｂによると、第１の補助マスク４３０は図１Ａに示す第１のハードマスク４１０内の第２の開口４１２を埋め、そして第２の表面部６０２を覆う。第１の補助マスク４３０内の開口は第１のハードマスク４１０内の第１の開口４１１及び第１の表面部６０１を露出する。第１の補助マスク４３０はポジフォトレジスト材料又はネガフォトレジスト材料から構成されてもよいしこれらを含んでもよい。第１の表面部６０１直下の第１の注入区域１７１は第１の表面部６０１を通して注入されたドナーイオンを含む。
【0070】
半導体ボディ１００の半導体材料がＳｉＣである場合、第１の注入区域１７１内の垂直方向ドーパント分布は極めて一様（「箱状」）であり得る。例えば、ドーパントイオンのエネルギー分布は、半導体ボディに入る前にドーパントイオンをエネルギーフィルタに通過させることにより分散され得、注入角度は様々な注入経路について変更され得る及び／又は加速エネルギーは様々な注入経路について変更され得る。
【0071】
第１の補助マスク４３０は除去される。第２の補助マスク材料は、第２の補助マスク４４０を形成するためにフォトリソグラフィ処理で蒸着されパターン化される。アクセプタイオンが、第２の補助マスク４４０により露出された第１のハードマスク４１０内の開口を通して注入される。
【0072】
図１Ｃに示すように、第２の補助マスク４４０は、図１Ｂに示す第１のハードマスク４１０内の第１の開口４１１を埋めそして第１の表面部６０１を覆う。第２の補助マスク４４０内の開口は第１のハードマスク４１０内の第２の開口４１２及び第２の表面部６０２を露出する。第２の補助マスク４４０はポジフォトレジスト材料又はネガフォトレジスト材料で構成され得る又はそれを含み得る。第２の表面部６０２直下の第２の注入区域１８１は、第２の表面部６０２を通して注入されたアクセプタイオンを含む。第２の注入区域１８１内の垂直方向ドーパント分布は箱状であり得る。
【0073】
第１のハードマスク４１０を置換する第２のハードマスク４２０が形成される。第２のハードマスク４２０は第１のハードマスク４１０に対し少なくともほぼ相補的である。換言すれば、第２のハードマスク４２０及び第１のハードマスク４１０は反転マスクである。第２のハードマスク４２０のマスク縞模様は、第１のハードマスク４１０内の第１及び第２の開口４１１、４１２の位置にだけ形成される、又はこの位置に少なくとも主に形成される。第２のハードマスク４２０内の第３及び第４の開口４２１、４２２は第１のハードマスク４１０のマスク縞模様の位置にだけ形成される、又はこの位置に少なくとも主に形成される。第１のハードマスク４１０及び第２のハードマスク４２０の実質的組み合わせが隣接層を形成し得る。
【0074】
図１Ｄに示す実施形態では、第２のハードマスク４２０は図１Ａに示す第１の表面部及び第２の表面部６０１、６０２を完全に覆う。第２のハードマスク４２０内の第１の開口４２１は第１の表面１０１の第３の表面部６０３を露出し、第２の開口４２２は第４の表面部６０４を露出する。第１の開口４２１及び第２の開口４２２はｙ軸に沿って交互にある。第３及び第４の開口４２１、４２２はｙ軸沿って同じ幅を有し得る。
【0075】
第２のハードマスク４２０は１つの材料の均質構造であってもよいし異なる材料の２つ以上の副層を含んでもよい。第２のハードマスク４２０は、一例として酸化珪素、酸窒化珪素、窒化珪素、非晶質炭素、非晶質珪素、多結晶珪素、ダイヤモンド状炭素、及び／又は金属酸化物を含み得る。
【0076】
第１のハードマスク４１０及び第２のハードマスク４２０は組成が異なり得る、例えば著しく異なるエッチング特性を有する様々な材料から形成され得る。例えば、第１のハードマスク４１０及び第２のハードマスクの一方は酸化珪素を含み得る又はそれから構成され得る。第１のハードマスク４１０及び第２のハードマスク４２０の他方は、多結晶珪素又は窒化珪素（例えばＳｉ３Ｎ４）を含み得る又はそれから構成され得る。
【0077】
第３の補助マスク材料が、第３の補助マスク４５０を形成するためにフォトリソグラフィ処理で蒸着されパターン化される。ドナーイオンが、第３の補助マスク４５０内の開口により露出された第２のハードマスク４２０内の開口を通して注入される。
【0078】
図１Ｅに示すように、第３の補助マスク４５０は、図１Ｄに示す第２のハードマスク４１０内の第４の開口４２２を埋めそして第４の表面部６０４を覆う。第３の補助マスク４５０内の開口は第２のハードマスク４２０内の第３の開口４２１及び第３の表面部６０３を露出する。第３の補助マスク４５０はポジフォトレジスト材料又はネガフォトレジスト材料で構成され得る又はそれを含み得る。第３の表面部６０３直下の別の第１の注入区域１７２は、第３の表面部６０３を通して注入されたドナーイオンを含む。別の第１の注入区域１７２及び第１の注入区域１７１内の垂直方向ドーパント分布は等しくてもよい又は少なくともほぼ等しくてもよい。
【0079】
示された実施形態では、第１の注入区域１７１及び別の第１の注入区域１７２は互いに直接接触している。他の実施形態（不図示）によると、第１の注入区域１７１及び別の第１の注入区域１７２は互いに若干分離されてもよいし互いに若干重なってもよい。
【0080】
さらに、示された実施形態では、別の注入区域１７２及び第２の注入区域１８１は互いに直接接触している。他の実施形態（不図示）によると、別の第１の注入区域１７２及び第２の注入区域１８１は互いに若干分離されてもよいし互いに若干重なってもよい。
【0081】
第３の補助マスク４５０は除去される。第４の補助マスク材料が、第４の補助マスク４６０を形成するためにフォトリソグラフィ処理で蒸着されパターン化される。アクセプタイオンが、第４の補助マスク４６０内の開口により露出された第２のハードマスク４２０内の開口を通して注入される。熱処理が、注入されたドナー及びアクセプタイオンを活性化し得る。
【0082】
図１Ｆに示すように、第４の補助マスク４６０は図１Ｅに示す第２のハードマスク４２０内の第３の開口４２１を埋めそして第３の表面部６０３を覆う。第４の補助マスク４６０内の開口は第２のハードマスク４２０内の第４の開口４２２及び第４の表面部６０４を露出する。第４の補助マスク４６０はポジフォトレジスト材料又はネガフォトレジスト材料で構成され得る又はそれを含み得る。第４の表面部６０４直下の別の第２の注入区域１８２は、第４の表面部６０４を通して注入されたアクセプタイオンを含む。別の第２の注入区域１８２及び第２の注入区域１８１内の垂直方向ドーパント分布は等しくてよい又は少なくともほぼ等しくてよい。
【0083】
示された実施形態では、第２の注入区域１８１及び別の第２の注入区域１８２は互いに直接隣接する。他の実施形態（不図示）によると、第２の注入区域１８１及び別の第２の注入区域１８２は互いに若干分離されてもよいし互いに若干重なってもよい。
【0084】
さらに、示された実施形態では、別の第２の注入区域１８２及び第１の注入区域１７１は互いに直接隣接する。他の実施形態（不図示）によると、別の第２の注入区域１８２及び第１の注入区域１７１は互いに若干分離されてもよいし互いに若干重なってもよい。
【0085】
ドーパントの活性化は、第１の注入区域１７１及び別の第１の注入区域１７２を含む第１のドープ領域１７０を形成し、そして第２の注入区域１８１及び別の第２の注入区域１８２を含む第２のドープ領域１８０を形成する。
【0086】
図２Ａは第１のハードマスク４１０の平面図を示す。第１のハードマスク４１０は第１のマスク縞模様４１３及び第２のマスク縞模様４１４を含む。第１及び第２のマスク縞模様４１３、４１４は、ｘ軸に平行な長手方向延在部を有し、そして均一な中心間距離ｐ１でｙ軸に沿って厳密に交互にある。第１及び第２のマスク縞模様４１３、４１４間に、第１のハードマスク４１０は縞模様状の第１の開口４１１及び縞模様状の第２の開口４１２を含む。第１及び第２の開口４１１、４１２は、ｘ軸に平行な長手方向延在部を有し、そして中心間距離ｐ１でｙ軸に沿って厳密に交互にある。第１の開口４１１は縞模様状の第１の表面部６０１を露出する。第２の開口４１２は縞模様状の第２の表面部６０２を露出する。
【0087】
第１のマスク縞模様４１３は第１のマスク縞模様幅ｗ１３を有する。第２のマスク縞模様４１４は第２のマスク縞模様幅ｗ１４を有する。第１及び第２のマスク縞模様幅ｗ１３、ｗ１４は等しくてもよい。第１の開口４１１は第１の開口幅ｗ１１を有する。第２の開口４１２は第２の開口幅ｗ１２を有する。第１及び第２の開く幅ｗ１１、ｗ１２は等しくてもよい。
【0088】
図２Ｂは第２のハードマスク４２０の平面図を示す。第２のハードマスク４２０は第３のマスク縞模様４２３及び第４のマスク縞模様４２４を含む。第３及び第４のマスク縞模様４２３、４２４は、ｘ軸に平行な長手方向延在部を有し、そして中心間距離ｐ１でｙ軸に沿って厳密に交互にある。
【0089】
第２のハードマスク４２０は縞模様状の第３の開口４２１及び縞模様状の第４の開口４２２を含む。第３及び第４の開口４２１、４２２は、ｘ軸に平行な長手方向延在部を有し、そして中心間距離ｐ１でｙ軸に沿って厳密に交互にある第３の開口４２１は縞模様状の第３の表面部６０３を露出する。第４の開口４２２は縞模様状の第４の表面部６０４を露出する。
【0090】
第３のマスク縞模様４２３は第３のマスク縞模様幅ｗ２３を有する。第４のマスク縞模様４２４は第４のマスク縞模様幅ｗ２４を有する。第３及び第４のマスク縞模様幅ｗ２３、ｗ２４は等しくてもよい。第３の開口４２１は第３の開口幅ｗ２１を有する。第４の開口４２２は第２の開口幅ｗ２２を有する。第３及び第４の開く幅ｗ２１、ｗ２２は等しくてもよい。
【0091】
図２Ａに示す第１のマスク縞模様幅ｗ１３は図２Ｂに示す第３の開口幅ｗ２１の少なくとも８０％、例えば少なくとも９０％である。図２Ａに示す第２のマスク縞模様幅ｗ１４は図２Ｂに示す第４の開口幅ｗ２２の少なくとも８０％、例えば少なくとも９０％である。図２Ｂに示す第３のマスク縞模様幅ｗ２３は図２Ａに示す第１の開口幅ｗ１１の少なくとも８０％、例えば少なくとも９０％である。図２Ｂに示す第４のマスク縞模様幅ｗ２４は図２Ａに示す第２の開口幅ｗ１２の少なくとも８０％、例えば少なくとも９０％である。
【0092】
図３Ａ～図３Ｃは、補償構造のｎドープ領域及びｐドープ領域の横方向延在部を画定するための２つの相補的比較ハードマスク４８０、４９０を使用した比較例を参照する。簡単のために、ｎドープ領域１７０の標的幅ａ１及びｐドープ領域の標的幅ａ２は等しい。
【0093】
図３Ａでは、第１の比較ハードマスク４８０のマスク開口の実際の幅ｘ１は標的幅ａ１に等しく、第１の比較ハードマスク４８０のマスク縞模様の実際の幅ｘ２は標的幅ａ２に等しい。第２の比較ハードマスクが第１の比較ハードマスク４８０に対して相補的であると仮定すると、補償構造のｎドープ領域及びｐドープ領域は同じ幅を有する。補償の程度はアクセプタとドナーとの注入ドーズ量の比だけに依存する。
【0094】
図３Ｂでは、第１の比較ハードマスク４８０のマスク開口の実際の幅ｘ１は標的幅ａ１より大きく、第１の比較ハードマスク４８０のマスク縞模様の実際の幅ｘ２は標的幅ａ２より小さい。
【0095】
図３Ｃは、図３Ｂの第１の比較ハードマスク４８０に対し相補的である第２の比較ハードマスク４９０を示す。アクセプタ及びドナーイオンの注入後、図３Ｂに示す第１の比較マスク４８０内の開口を通してのイオン注入から生じるｎドープ領域１７０は、第２の比較マスク４９０内の開口を通してのイオン注入から生じるｐドープ領域１８０より広い。同じ導電型のドープ領域間の中心間距離ｐ２は第１及び第２の比較マスク４８０、４９０内の隣接マスク縞模様間の第１の中心間距離ｐ１に等しい。
【0096】
補償の程度は、注入ドーズ量の比及び第１の比較マスク４８０内の開口の実際の幅ｘ１と標的幅ａ１との間の偏差の両方に依存する。加えて、各ドープ領域内の絶対ドーピング（すなわち、ドープ領域当たりのドーパントの総数）はマスク偏差に依存する。
【0097】
図４Ａ～図４Ｃは、図１Ａ～図１Ｆを参照して説明した４つの補助マスクと組み合わせた２つの相補的ハードマスクを使用する効果を示す。再び、ｎドープ領域１７０の標的幅ａ１及びｐドープ領域の標的幅ａ２は簡単のために等しいと仮定する。
【0098】
図４Ａでは、第１のハードマスク４１０のマスク開口の実際の幅ｘ１は標的幅ａ１に等しく、第１のハードマスク４１０のマスク縞模様の実際の幅ｘ２は標的幅ａ２に等しい。異なる導電型の第１及び第２の注入区域１７１、１８１はｙ軸に沿って交互にある。第２のハードマスクが第１のハードマスク４１０に対し相補的であると仮定すると、補償構造のすべてのドープ領域は同じ幅を有する。
【0099】
図４Ｂでは、第１のハードマスク４１０のマスク開口の実際の幅ｘ１は標的幅ａ１より大きく、第１のハードマスク４１０のマスク縞模様の実際の幅ｘ２は標的幅ａ２より小さい。
【0100】
図４Ｃは図４Ｂの第１のハードマスク４１０に対し相補的である第２のハードマスク４２０を示す。隣接マスク縞模様間の中心間距離ｐ１は図４Ｂの第１のハードマスク４１０及び図４Ｃの第２のハードマスク４２０について同じである。第２のハードマスク４２０内の開口は、第１のハードマスク４１０内の開口が標的幅ａ１より広いのと同じ量だけ標的幅ａ１より狭い。ｎドープ領域１７０は、図４Ｂの第１のハードマスク４１０内の開口を通る第１の注入からそして図４Ｃの第２のハードマスク４２０内の開口を通る第２の注入から生じるので、そして両方のハードマスク内の開口の幅偏差は互いに相殺するので、ｎドープ領域及びｐドープ領域の両方領域の全幅はマスク偏差に依存しない又は低度にだけ依存する。同じ導電型のドープ領域間の中心間距離ｐ２は第１及び第２のハードマスク４１０、４２０内の隣接マスク縞模様間の第１の中心間距離ｐ１の２倍である。ｎドープ領域１７０の幅及びｐドープ領域１８０の幅は第１及び第２のハードマスク４１０、４２０のマスク縞模様間の中心間距離ｐ１に等しい。
【0101】
具体的には、半導体基板全体にわたる開口の幅の偏差はドープ領域内のドーパント原子の量に影響を与えない又はほぼ与えない。
【0102】
補償の程度はウェル制御可能注入ドーズ量の比だけに依存する。加えて、マスク偏差はドープ領域内の絶対ドーピング（ドープ領域当たりのドーパントの数）に影響を与えない又はほぼ与えない。
【0103】
図５に示す線図は、公称電圧降伏能力ＶＢＲを有する半導体装置の補償放物線７００、７０１、７０２を示す。補償放物線７００は、所定定格絶対ドーピングを参照しており、そして公称電圧降伏能力ＶＢＲを保証するためにｐ負荷誤差の許容偏差が±３．６％であるように選択されている。補償放物線７０１、７０２は所定定格絶対ドーピングの１０１％及び１０２％の絶対ドーピングを参照する。絶対ドーピングの増加とともに、補償放物線は下方へシフトし、ｐ負荷の許容公差窓は小さくなる。より高い定格絶対ドーピングはより低いオン抵抗を生じる。しかし、ｐ負荷の十分に広い公差窓を保証するために、所定定格絶対ドーピングは十分に低くなければならない。
【0104】
図１Ａ～１Ｆを参照して説明した処理は、絶対ドーピング及びｐ負荷の処理窓への主な寄与をなくす。処理窓は歩留りの損出無しに著しく低減され得る。特に、同じ歩留りについて、絶対ドーピングは、図３Ａ～３Ｃを参照して説明した比較処理によるよりも高く選択され得、したがってより低いオン抵抗が実現され得る。
【0105】
図６Ａ～６Ｃは第２のハードマスク４２０の自己整合された形成を示す。第１のハードマスク４１０は、図１Ａ～１Ｃを参照して説明したように、第１の注入区域１７１及び第２の注入区域１８１を画定するために使用される。第１のハードマスク４１０は第１のマスク材料から形成される。第２のマスク材料４２９が蒸着される。
【0106】
図６Ａは、第１のハードマスク４１０を覆うとともに第１のハードマスク４１０内の開口を埋める第２のマスク材料４２９を示す。第１のハードマスク４１０の開口の外側に蒸着された第２のマスク材料４２９の部分は除去される。第１のハードマスク４１０の上からの第２のマスク材料４２９の除去は、化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）、湿式エッチング及び／又はドライエッチング（例えばプラズマ法）を含み得る。
【0107】
図６Ｂは、図６Ａの第１のハードマスク４１０のマスク縞模様４１１、４１２間の図６Ａの第２のマスク材料４２９の残留部分を含む第２のハードマスク４２０を示す。第１のハードマスク４１０の上からの第２のマスク材料４２９の除去により、第１のハードマスク４１０のマスク縞模様の上面を露出する。次に、第２のマスク材料に対し高選択性を有する第１のハードマスク４１０を形成する第１のマスク材料が除去される。例えば、高選択性湿式エッチ処理が第１のマスク材料を選択的に除去し得る。
【0108】
図６Ｃは第１のハードマスク４１０の除去後の第２のハードマスク４２０を示す。第２のハードマスク４２０のマスク縞模様は、第１の注入区域１７１及び第２の注入区域１８１の真上の表面部上に選択的に形成される。処理は図１Ｅを参照して説明したように進み得る。
【0109】
図７Ａ～７Ｂは、一方では第１のハードマスク４１０により画定された第１及び第２の注入区域１７１、１８１間の横方向距離を他方では第２のハードマスク４２０により画定された別の第１及び第２の注入区域１７２、１８２間の横方向距離を増加する側壁スペーサ４２６の形成及び結果を示す。
【0110】
図１Ｄ及び／又は図６Ｃを参照して説明したように第２のハードマスク４２０を形成した後に、そして第２のハードマスク４２０内の開口を通ってドーパントを注入することに先立って、第２のハードマスク４２０並びに第２のハードマスク４２０内の第３の表面部６０３、第４の表面部６０４及び開口の側壁を覆う高度コンフォーマルマスク層が蒸着される。異方性エッチ処理がコンフォーマールマスクライナーの水平部分を選択的に除去する。
【0111】
図７Ａは、第２のハードマスク４２０内の開口を裏打ちするコンフォーマールマスクライナー形式側壁スペーサ４２６の残留物を示す。側壁スペーサ４２６は、図１Ｅ、１Ｆを参照して説明した第３及び第４の補助マスクが高選択度で除去され得る材料を含む又はそれから構成される。側壁スペーサ４２６及び第２のハードマスク４２０は、異なる材料で提供されてもよいし、等しい又は同様な組成の材料を含んでもよい。ドーパントイオンは、図１Ｅ、１Ｆを参照して説明した裏打ちされたマスク開口を通して注入され得る。
【0112】
図７Ｂに示すように、コンフォーマールマスクライナーの厚さが、一方では第１及び第２の注入区域１７１、１８１間の横方向距離を他方では別の第１及び第２の注入区域１７２、１８２間の横方向距離を決定する。相互拡散による隣接区域間の横方向重なり及び／又は注入されたドーパントイオンの横方向不均一性（例えば「ダックテール効果」の結果としての）が低減され得る。
【0113】
図８は、図１Ａ～１Ｆに関して説明した方法により形成され得る第１のドープ領域１７０及び第２のドープ領域１８０を含む補償構造を示す。エピタキシャル層１９０が図１Ｆの半導体ボディ１００の前側に形成される。エピタキシャル層１９０の露出上面１９１が半導体ボディ１００の前側に新しい第１の表面１０１を形成する。エピタキシャル層１９０では、トランジスタセルのドープ領域が形成され得る。代替的に、図１Ａ～１Ｆを参照して説明した処理が、繰り返され得、エピタキシャル層１９０内の両導電型の追加注入区域を形成する。エピタキシャル層内の以前に形成された注入区域及び追加注入区域が垂直方向に積み重ねられ得る。エピタキシャル層を形成するとともに両導電型の追加注入区域を形成する一連の処理が、所定全垂直方向広がりを有する補償構造を形成するために数回繰り返され得る。
【0114】
図９Ａ～９Ｂは半導体ボディ１００の中央領域６８０と周囲領域６９９との間の遷移領域６９１を参照する。中央領域６８０では、反対にドープされた領域の規則的パターンが形成される。周囲領域６９９は、中央領域６８０を囲んでおり、半導体ボディ１００の横方向外側表面に沿って延在し得る。遷移領域６９１及び周囲領域６９９はｙ軸に沿って中央領域６８０及び横方向外側表面を分離する終端領域６９０を形成する。遷移領域６９１はｙ軸沿って中央領域６８０と周囲領域６９９とを分離する。
【0115】
中央領域６８０では、活性電気的接触が半導体ボディ１００の前側と後側との両方に形成され、半導体装置のオン状態又は順方向モードでは、負荷電流又は順方向電流が活性電気的接触を貫流する。終端領域６９０では、活性電気的接触は少なくとも前側に又は後側に無い。
【0116】
図１Ａ～１Ｆを参照して説明した処理では、２つのハードマスクのパターンが中央領域６８０及び終端領域６９０全体にわたってｙ軸に沿って延在し得る。補助マスク４３０、４４０、４５０、４６０のそれぞれは周囲領域６９９内のハードマスク開口を完全に覆う及び／又は埋めるために形成される。中央領域６８０に対し配向された補助マスク４３０、４４０、４５０、４６０の内側端は、第１、第２、第３、及び第４の開口４１１、４１２、４２１、４２２の最外開口を通して注入されるドーパントの導電型が第１、第２、第３、及び第４の開口４１１、４１２、４２１、４２２の第２の最外開口を通して注入されるドーパントの導電型と相補的であるように調整される。
【0117】
図９Ｂによると、遷移領域６９１は、図９Ａに示す２つの注入区域１７１、１７２から生じる第２の最外（ｎ）ドープ領域１７０の外方向き半分を含み、そして図９Ａに示す単一注入区域１８１から生じる１つの（ｐ）最外ドープ領域１８９を含む。遷移領域６９１内のドープ領域は互いに完全に補償し得る又は所定程度補償し得る。電荷補償は、補助マスクの端をそれに応じて単純に調整することにより追加の処理工程無しに電荷補償構造の端において保証され得る。
【0118】
図１０Ａ～１０Ｃはｘ軸沿って中央領域６８０に隣接する終端領域６９０の一部分の形成を参照する。
【0119】
図１０Ａでは、図示された第１のハードマスク４１０は点により指示されるマスク縞模様を含む。第１のハードマスク４１０は中央マスク部４１５及び周囲マスク部４１６を含む。中央マスク部４１５及び周囲マスク部４１６はｘ軸に沿って配置される。周囲マスク部４１６は中央マスク部４１５の両側に２つの副部分を含み得、各副部分は中央マスク部４１５と横方向外側表面１０３との間に設けられる。中央マスク部４１５は中央領域６８０内に形成される。ｘ軸に沿って、中央マスク部４１５は終端領域６９０内へ延在し得る。
【0120】
中央マスク部４１５及び周囲マスク部４１６のマスク縞模様は、周囲マスク部４１６のマスク縞模様が、ｘ軸に沿った中央マスク部４１５内の第１及び第２の開口４１１、４１２を終端するようにそして中央マスク部４１５のマスク縞模様が周囲マスク部４１６内の第１及び第２の開口４１１、４１２を終端するように、横方向中心間距離の１／２だけ互いに横方向にシフトされる。
【0121】
図１０Ａはさらに、薄い斜めハッチング線により指示される第１の補助マスク４３０を示す。第１の補助マスク４３０は、周囲マスク部４１６を完全に覆い、そしてｙ軸に沿って中央領域６８０と横方向外側表面１０３とを分離する終端領域６９０の一部分を完全に覆う。中央マスク部４１５の残り部分では、第１の補助マスク４３０は第２のマスク開口４１２を覆う及び／又は埋める。第１の補助マスク４３０内の開口４３５は第１のマスク開口４１１を露出する。
【0122】
図１０Ｂは第１のハードマスク４１０のマスク縞模様に沿った長手方向垂直断面を示す。第１の補助マスク４３０は、マスク縞模様の垂直端面を覆っており、マスク縞模様にある程度重なり得る。
【0123】
図１０Ｃは第１のハードマスク４１０の第１の開口４１１に沿った長手方向垂直断面を示す。第１の補助マスク４３０はネガフォトレジスト材料から形成され得る。露光及び妥当な場合硬化が、上面から始まるネガフォトレジスト材料の露出部分を硬くする（例えば、重合化する）。
【0124】
図１Ａ～１Ｆ、２Ａ～２Ｂ、４Ａ～４Ｃ、６Ａ～６Ｃ、７Ａ～７Ｂ、８、９Ａ～９Ｂ、１０Ａ～１０Ｃは半導体装置を製造する方法の例示的実施形態を示す。半導体装置は、特に図１１、１２、１３Ａ～１３Ｂ、１４を参照して説明される実施形態に関連して本明細書において説明されるような半導体装置であり得る。逆もまた同様で、以下の図で説明される半導体装置は図１Ａ～１Ｆ、２Ａ～２Ｂ、４Ａ～４Ｃ、６Ａ～６Ｃ、７Ａ～７Ｂ、８、９Ａ～９Ｂ、１０Ａ～１０Ｃの実施形態に関連して説明される方法により製造され得る。
【0125】
図１１は前側に第１の表面１０１及び前側に対向する第２の表面１０２を有する半導体ボディ１００を含む半導体装置５００を参照する。第１及び第２の表面１０１、１０２は互いにほぼ平行であり、ほぼ同じ形状及び寸法を有し得る。横方向外側表面１０３は第１の表面１０１の端と第２の表面１０２の端とを接続する。
【0126】
半導体ボディ１００の中央領域６８０は機能性トランジスタセルＴＣを含む。図示の実施形態は、第１の表面１０１の上に形成されたプレーナゲート電極１５５及び半導体ボディ１００とゲート電極１５５との間に形成されたゲート誘電体１５９を有するトランジスタセルＴＣを示す。ｐドープウェル１２０は第１の表面１０１から半導体ボディ１００内へ延在する。Ｎドープソース領域１１０は第１の表面１０１からｐドープウェル１２０内へ延在する。半導体ボディ１００はさらに、隣接ｐドープウェル１２０間の第１の表面１０１に隣接するｎドープドレイン領域１３１を含む。ゲート誘電体１５９はゲート電極１５５を２つの隣接ｐドープウェル１２０の１つのチャネル部分１２５又は２つのチャネル部分１２５から分離する。層間誘電体２００が、第１の表面１０１の一部分上とゲート電極１５５上とに形成される。第１の負荷電極３１０が層間誘電体２００上に形成される。第１のコンタクト構造３１５が、層間誘電体２００内の第１の負荷電極３１０から開口を通って半導体ボディ１００内へ延在し、そしてソース領域１１０とｐドープウェル１２０との両方を有する低抵抗オーミックコンタクトを形成する。
【0127】
ドレイン領域１３１は、第２の表面１０２に沿って形成された高ドープコンタクト部分１３９をさらに含むドレイン／ドリフト構造１３０の一部を形成する。導電材料から形成された第２の負荷電極３２０が半導体ボディ１００の第２の表面１０２と直接接触する。コンタクト部分１３９及び第２の負荷電極３２０は低抵抗オーミックコンタクトを形成する。
【0128】
ドレイン／ドリフト構造１３０はさらに、第１のドープ領域１７０及び第２のドープ領域１８０を含む電荷補償構造を含む。各第１のドープ領域１７０はドレイン領域１３１の１つと直接接触する。各第２のドープ領域１８０はｐドープウェル１２０の１つに接している。電荷補償構造は、ｐドープウェル１２０とコンタクト部分１３９との間に元々低ｎドープされたドリフト層１３１内に形成され得る。第１及び第２のドープ領域１７０、１８０は長手軸がｘ軸に対し平行に走る縞模様状であり得る。第１のドープ領域１７０及び第２のドープ領域１８０はｙ軸に沿って交互にある。第１のドープ領域１７０の１つを通るとともに第２のドープ領域１８０のうちの直接隣接ドープ領域を通るｙ軸に平行な線に沿って、積分ドナー密度は積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％だけ逸脱する。
【0129】
終端領域６９０は中央領域６８０を囲む。ｙ軸に沿って、中央領域６８０は、横方向外側表面１０３に沿った周囲領域６９９と、中央領域６８０と周囲領域６９９との間の遷移領域とを含む。
【0130】
遷移領域６９１は、ソース領域１１０の無い最外ｐドープウェル１２９を含み得る。遷移領域６９１は、最外ｐドープウェル１２９に接触する完全な第２のドープ領域１８０を含み得る。遷移領域１９１はさらに、中央領域６８０内の第１のドープ領域１７０の幅の約５０％である幅を有するドープ領域１７９を含む。
【0131】
周囲領域６９９は端構造を含み得る。端構造は、第２の負荷電極３２０の電位を前側でアクセス可能にする。端構造は、横方向外側端１０３に沿って第１の負荷電極３１０から横方向に分離されて延在し得る前側第２の負荷コンタクト３２８を含み得る。ｎドープウェル１６３は、第１の表面１０１から半導体ボディ１００内へ前側第２の負荷コンタクト３２８下で延在する。ｎドープ列１６４がｎドープウェル１６３からドリフト層１３１内へ延在し得る。ｎドープ列１６４及びｎドープ領域１７０は、同じ垂直方向広がり及び同じ垂直方向ドーパント分布を有し得る。第２のコンタクト構造３２５は、前側第２の負荷コンタクト３２８から層間誘電体２００内の開口を通ってｎドープウェル１６３へ延在し得る。第２の負荷コンタクト構造３２５及びｎドープウェル１６３は低抵抗オーミックコンタクトを形成し得る。
【0132】
ｐドープ接合延在部１６１は第１の表面１０１に沿って最外ｐドープウェル１２０から外方へ延在し得る。ｎドープ接合延在部１６２は第１の表面１０１に沿ってｎドープウェル１６３から内方へ延在し得る。低ドープ又は真性領域１６５が、最外ドープ領域１７９と最内ｎドープ列１６４との間及び隣接ｎドープ列１６４間に横方向に形成され得る。
【0133】
すべてのドープ領域は第１及び第２の負荷電極３１０、３２０の１つへ接続される。半導体装置５００が遮断モードへ切り替わると、電荷キャリアは矢印９１１、９１２、９１３、９１４により指示される経路に沿って半導体ボディ１００から完全に排出され得る。所謂「真性終端」は、電荷補償構造の端を補償する最外ドープ領域１７９電荷と結合され得る。
【0134】
図１２は長手軸がｘ軸に対し平行に走る縞模様状の第１及び第２のドープ領域１７０、１８０を示す。第１のドープ領域１７０と第２のドープ領域１８０はｙ軸に沿って交互にある。第１のドープ領域１７０の１つを通るとともに第２のドープ領域１８０のうちの１つの直接隣接ドープ領域を通るｙ軸に平行な線に沿って、積分ドナー密度は、積分ドナー密度と積分アクセプタ密度との和の１／２から最大で２０％だけ逸脱する。
【0135】
２つの最外領域１８９間の第１及び第２のドープ領域１７０、１８０は第１の延在幅ｗｅ１を有する。ｙ軸に沿った第１及び第２のドープ領域１７０、１８０の２つの最外領域１８９は第２の延在幅ｗｅ２を有する。第２の延在幅ｗｅ２は第１の延在幅ｗｅ１の２５％～７５％の範囲内（例えば約４５％～５５％）である。
【0136】
図１３Ａでは、第１及び第２のドープ領域１７０、１８０並びに最外第２のドープ領域１８９を含む電荷補償構造が中央領域６８０と終端領域６９０との界面においてｘ軸に沿って終了する。
【0137】
図１３Ｂは、終端領域６９０の副部分内へｘ軸に沿って延在する第１及び第２のドープ領域１７０、１８０並びに最外ドープ領域１８９を示す。
【0138】
図１３Ｃでは、第１及び第２のドープ領域１７０、１８０は、終端領域６９０を貫通し、そして横方向外側表面１０３において終了する。
【0139】
図１４では、線７１１は、前図のうちの任意の図に示す２つの第１のドープ領域１７０及び２つの第２のドープ領域１８０を通るｙ軸に平行な線に沿ったドナー密度ＮＤを示し、そして線７１２はアクセプタ密度ＮＡを示す。ドープ領域１７０、１８０のそれぞれは第１の延在幅ｗｅ１を有する。ｙ軸に平行な線に沿って、そして第１の延在幅ｗｅ１の少なくとも７５％（例えば少なくと８０％）にわたって、各ドープ領域１７０、１８０内のドーパント濃度は同線に沿ったドープ領域内の平均ドーパント濃度から１５％以下（例えば１０％以下）だけ逸脱する。同線に沿って、最大ドーパント濃度は同線に沿った同ドープ領域１７０、１８０内の平均ドーパント濃度から２０％以下だけ逸脱する。ドープ領域１７０、１８０内で、最大ドーパント濃度の位置は当該ドープ領域１７０、１８０の横方向中心から第１の延在幅ｗｅ１の１０％以下だけ逸脱する。
【0140】
図示された実施形態はｎドープソース領域及びｐドープボディ領域を有するｎチャネルトランジスタセルを有する半導体装置を参照する。したがって、ソース領域の導電型すなわち第１の導電型はｎ型であり、ボディ領域の導電型すなわち第２の導電型はｐ型である。ｎチャネルトランジスタセルに関する本開示は、ソース及びボディ領域の導電型を反転することにより、必要な変更を加えｐチャネルトランジスタセルへ適用し得る。
【0141】
図示の例は主として、ドーパントイオンの拡散係数が比較的小さい半導体材料（例えばＳｉＣ）の半導体装置を参照する。結果として、ドーパントの注入が停止する対の注入区域と、活性化された注入ドーパントイオンにより形成されるドープ領域とがほぼ同じ寸法を有するように示される。他の例は、ドープ領域が対応対の注入区域より大きな垂直方向及び／又は水平方向延在部を有する他の半導体材料（例えばＳｉ）に基づく半導体装置を参照し得る。
【0142】
説明は、一例として縞模様状ドープ領域のアプリケーションの電荷補償構造に焦点を当てたが、本実施形態はまた、例えばフォトダイオード及び光電池などの光受信装置の分野における相補的にドープされた縞模様状ドープ領域の他のアプリケーションを含み得る。別のアプリケーションはｐｎ接合の直列配置を含み得る。
【0143】
説明は一例として垂直方向側壁を有するマスク開口に焦点を当てたが、本実施形態はまた、側壁がｚ軸に対し傾斜されるマスク開口を含み得る。ｚ軸と注入ビーム軸との間の注入角度は、チャネリングを避けるように選択され得る及び／又は高い垂直方向広がりを有する注入区域を取得するためのチャネリングを使用するように選択され得る。
【符号の説明】
【0144】
１００ 半導体ボディ
１０１ 第１の表面
１０２ 第２の表面
１０３ 横方向外側表面
１１０ Ｎドープソース領域
１２０ 最外ｐドープウェル
１２５ チャネル部分
１２９ 最外ｐドープウェル
１３０ ドレイン／ドリフト構造
１３１ ドリフト層
１３９ コンタクト部分
１５５ ゲート電極
１５９ ゲート誘電体
１６１ ｐドープ接合延在部
１６２ ｎドープ接合延在部
１６３ ｎドープウェル
１６４ 隣接ｎドープ列
１６５ 真性領域
１７０ ｎドープ領域
１７１ 第１の注入区域
１７２ 第２の注入区域
１７９ 最外ドープ領域
１８０ ｐドープ領域
１８１ 第２の注入区域
１８２ 第２の注入区域
１８９ 最外ドープ領域
１９０ エピタキシャル層
１９１ 遷移領域
２００ 層間誘電体
３１０ 第１の負荷電極
３１５ 第１のコンタクト構造
３２０ 第２の負荷電極
３２５ 第２の負荷コンタクト構造
３２８ 前側第２の負荷コンタクト
４１０ 第１のハードマスク
４１１ 第１の開口
４１２ 第２の開口
４１３ 第１のマスク縞模様
４１４ 第２のマスク縞模様
４１５ 中央マスク部
４１６ 周囲マスク部
４２０ 第２のハードマスク
４２１ 第３の開口
４２２ 第４の開口
４２３ 第３のマスク縞模様
４２４ 第４のマスク縞模様
４２６ 側壁スペーサ
４２９ 第２のマスク材料
４３０ 第１の補助マスク
４３５ 開口
４４０ 第２の補助マスク
４５０ 第３の補助マスク
４６０ 第４の補助マスク
４８０ 第１の比較ハードマスク
４９０ 第２の比較ハードマスク
５００ 半導体装置
６０１ 第１の表面部
６０２ 第２の表面部
６０３ 第３の表面部
６０４ 第４の表面部
６８０ 中央領域
６９０ 終端領域
６９１ 遷移領域
６９９ 周囲領域
７００ 補償放物線
７０１ 補償放物線
７０２ 補償放物線
７１１ 線
７１２ 線
９１１ 矢印
９１２ 矢印
９１３ 矢印
９１４ 矢印
ａ１ 標的幅
ａ２ 標的幅
ｐ１ 中心間距離
ｐ２ 中心間距離
ｘ１ 実際の幅
ｘ２ 実際の幅
ｗ１１ 第１の開口幅
ｗ１２ 第２の開口幅
ｗ１３ 第１のマスク縞模様幅
ｗ１４ 第２のマスク縞模様幅
ｗ２１ 第３の開口幅
ｗ２２ 第４の開口幅
ｗ２３ 第３のマスク縞模様幅
ｗ２４ 第４のマスク縞模様幅
ｗｅ１ 第１の延在幅
ｗｅ２ 第２の延在幅
ＮＤ ドナー濃度
ＮＡ アクセプタ密度
１０１ 第１の表面
１０２ 第２の表面
１０３ 横方向外側表面
１１０ Ｎドープソース領域
１２０ 最外ｐドープウェル
１２５ チャネル部分
１２９ 最外ｐドープウェル
１３０ ドレイン／ドリフト構造
１３１ ドリフト層
１３９ コンタクト部分
１５５ ゲート電極
１５９ ゲート誘電体
１６１ ｐドープ接合延在部
１６２ ｎドープ接合延在部
１６３ ｎドープウェル
１６４ 隣接ｎドープ列
１６５ 真性領域
１７０ ｎドープ領域
１７１ 第１の注入区域
１７２ 第２の注入区域
１７９ 最外ドープ領域
１８０ ｐドープ領域
１８１ 第２の注入区域
１８２ 第２の注入区域
１８９ 最外ドープ領域
１９０ エピタキシャル層
１９１ 遷移領域
２００ 層間誘電体
３１０ 第１の負荷電極
３１５ 第１のコンタクト構造
３２０ 第２の負荷電極
３２５ 第２の負荷コンタクト構造
３２８ 前側第２の負荷コンタクト
４１０ 第１のハードマスク
４１１ 第１の開口
４１２ 第２の開口
４１３ 第１のマスク縞模様
４１４ 第２のマスク縞模様
４１５ 中央マスク部
４１６ 周囲マスク部
４２０ 第２のハードマスク
４２１ 第３の開口
４２２ 第４の開口
４２３ 第３のマスク縞模様
４２４ 第４のマスク縞模様
４２６ 側壁スペーサ
４２９ 第２のマスク材料
４３０ 第１の補助マスク
４３５ 開口
４４０ 第２の補助マスク
４５０ 第３の補助マスク
４６０ 第４の補助マスク
４８０ 第１の比較ハードマスク
４９０ 第２の比較ハードマスク
５００ 半導体装置
６０１ 第１の表面部
６０２ 第２の表面部
６０３ 第３の表面部
６０４ 第４の表面部
６８０ 中央領域
６９０ 終端領域
６９１ 遷移領域
６９９ 周囲領域
７００ 補償放物線
７０１ 補償放物線
７０２ 補償放物線
７１１ 線
７１２ 線
９１１ 矢印
９１２ 矢印
９１３ 矢印
９１４ 矢印
ａ１ 標的幅
ａ２ 標的幅
ｐ１ 中心間距離
ｐ２ 中心間距離
ｘ１ 実際の幅
ｘ２ 実際の幅
ｗ１１ 第１の開口幅
ｗ１２ 第２の開口幅
ｗ１３ 第１のマスク縞模様幅
ｗ１４ 第２のマスク縞模様幅
ｗ２１ 第３の開口幅
ｗ２２ 第４の開口幅
ｗ２３ 第３のマスク縞模様幅
ｗ２４ 第４のマスク縞模様幅
ｗｅ１ 第１の延在幅
ｗｅ２ 第２の延在幅
ＮＤ ドナー濃度
ＮＡ アクセプタ密度
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図14】
【外国語明細書】