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(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】P2024067372
(43)【公開日】2024-05-17
(54)【発明の名称】炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/76 20060101AFI20240510BHJP
H01L 29/78 20060101ALI20240510BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20240510BHJP
H01L 21/336 20060101ALI20240510BHJP
H01L 29/739 20060101ALI20240510BHJP
H01L 29/12 20060101ALI20240510BHJP
H01L 29/861 20060101ALI20240510BHJP
【ＦＩ】
H01L29/78 652R
H01L29/78 652S
H01L29/78 653A
H01L29/78 652J
H01L29/78 652P
H01L29/78 652N
H01L29/06 301V
H01L29/06 301G
H01L29/06 301M
H01L29/78 658A
H01L29/78 658Z
H01L29/78 655A
H01L29/78 652T
H01L29/91 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022177397
(22)【出願日】2022-11-04
(71)【出願人】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】鹿児山 陽平
(57)【要約】 （修正有）
【課題】炭化珪素半導体装置及び炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】炭化珪素からなり、おもて面にエピタキシャル領域を有する半導体基板１０を備える炭化珪素半導体装置１００であって、半導体基板に設けられた活性部１１０と、活性部の外周に設けられた耐圧構造部１２０と、耐圧構造部の外周に設けられた素子分離部１３０と、を備える。素子分離部は、エピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を有する。炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素からなる半導体基板を設ける段階と、半導体基板に活性部を設ける段階と、活性部の外周に耐圧構造部を設ける段階と、耐圧構造部の外周に素子分離部を設ける段階と、素子分離部において、半導体基板のエピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を設ける段階と、を備える。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】炭化珪素からなり、おもて面にエピタキシャル領域を有する半導体基板１０を備える炭化珪素半導体装置１００であって、半導体基板に設けられた活性部１１０と、活性部の外周に設けられた耐圧構造部１２０と、耐圧構造部の外周に設けられた素子分離部１３０と、を備える。素子分離部は、エピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を有する。炭化珪素半導体装置の製造方法は、炭化珪素からなる半導体基板を設ける段階と、半導体基板に活性部を設ける段階と、活性部の外周に耐圧構造部を設ける段階と、耐圧構造部の外周に素子分離部を設ける段階と、素子分離部において、半導体基板のエピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を設ける段階と、を備える。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭化珪素からなり、おもて面にエピタキシャル領域を有する半導体基板を備える炭化珪素半導体装置であって、
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板において、前記活性部の外周に設けられた耐圧構造部と、
前記半導体基板において、前記耐圧構造部の外周に設けられた素子分離部と、
を備え、
前記素子分離部は、前記エピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を有する、
炭化珪素半導体装置。
前記半導体基板に設けられた活性部と、
前記半導体基板において、前記活性部の外周に設けられた耐圧構造部と、
前記半導体基板において、前記耐圧構造部の外周に設けられた素子分離部と、
を備え、
前記素子分離部は、前記エピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を有する、
炭化珪素半導体装置。
【請求項2】
前記多形構造部は、前記半導体基板の結晶構造と異なる結晶構造を有する、
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項3】
前記多形構造部の結晶構造は、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣまたは３Ｃ－ＳｉＣを含む、請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項4】
前記多形構造部は、前記半導体基板の深さ方向において、０よりも大きく、前記エピタキシャル領域の厚みの５０％以下の厚みを有する、
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項5】
前記多形構造部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記エピタキシャル領域の上面から５μｍ以下の厚みを有する、請求項４に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項6】
前記炭化珪素半導体装置は、ウエハから個片化された炭化珪素半導体チップであって、
前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの第１端辺と、前記第１端辺と対向する第２端辺と、に設けられる、
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの第１端辺と、前記第１端辺と対向する第２端辺と、に設けられる、
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項7】
前記第１端辺および前記第２端辺の延伸方向は、前記半導体基板の［１１－２０］方向である、請求項６に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項8】
前記炭化珪素半導体装置は、ウエハから個片化された炭化珪素半導体チップであって、
前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの４辺に設けられる、
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの４辺に設けられる、
請求項１に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項9】
前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの端辺上に位置する、請求項６から８のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置。
【請求項10】
炭化珪素からなる半導体基板を設ける段階と、
前記半導体基板に活性部を設ける段階と、
前記活性部の外周に耐圧構造部を設ける段階と、
前記耐圧構造部の外周に素子分離部を設ける段階と、
前記素子分離部において、前記半導体基板のエピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を設ける段階と、
を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
前記半導体基板に活性部を設ける段階と、
前記活性部の外周に耐圧構造部を設ける段階と、
前記耐圧構造部の外周に素子分離部を設ける段階と、
前記素子分離部において、前記半導体基板のエピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を設ける段階と、
を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項11】
前記多形構造部を設ける段階の後に、前記半導体基板を活性化アニールする段階を備える、請求項１０に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項12】
前記活性化アニールする段階は、前記半導体基板を設ける段階の後で、最初に前記半導体基板を１５００℃以上で活性化アニールする段階を含む、請求項１１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項13】
前記多形構造部を設ける段階の前に、前記半導体基板にアラインメントマークを形成する段階を備える、請求項１０に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項14】
前記多形構造部を設ける段階は、前記エピタキシャル領域の上面へのレーザ照射によって前記多形構造部を形成する段階を含む、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項15】
前記レーザ照射によって前記多形構造部を形成する段階は、前記半導体基板の［１１－２０］方向に沿ってレーザ照射する段階を含む、請求項１４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項16】
前記レーザ照射によって前記多形構造部を形成する段階は、前記半導体基板の［１－１００］方向に沿ってレーザ照射する段階を含む、請求項１５に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、「切断面の内部方向に歪が発生することを抑制することで、長時間使用しても、信頼性が低下することのない炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法」が記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第６９５３８７６号公報
［非特許文献］
［非特許文献１］ 本明拓也、高橋尚也、山田洋平、池野順一、"ＳｉＣのダメージレスレーザ加工"、２０１５年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、精密工学会、２０１５年８月２０日、ｐ．１９１－１９２
［非特許文献２］ 角田陽、"３５５ｎｍ偏光ＵＶレーザによる単結晶ＳｉＣ面のナノレベル加工"、天田財団研究概要報告書・国際交流報告書、天田財団、２０１２年３月、第２４号、ｐ．２３６－２３９
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特許第６９５３８７６号公報
［非特許文献］
［非特許文献１］ 本明拓也、高橋尚也、山田洋平、池野順一、"ＳｉＣのダメージレスレーザ加工"、２０１５年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集、精密工学会、２０１５年８月２０日、ｐ．１９１－１９２
［非特許文献２］ 角田陽、"３５５ｎｍ偏光ＵＶレーザによる単結晶ＳｉＣ面のナノレベル加工"、天田財団研究概要報告書・国際交流報告書、天田財団、２０１２年３月、第２４号、ｐ．２３６－２３９
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様においては、炭化珪素からなり、おもて面にエピタキシャル領域を有する半導体基板を備える炭化珪素半導体装置であって、前記半導体基板に設けられた活性部と、前記半導体基板において、前記活性部の外周に設けられた耐圧構造部と、前記半導体基板において、前記耐圧構造部の外周に設けられた素子分離部と、を備え、前記素子分離部は、前記エピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を有する、炭化珪素半導体装置を提供する。
【0004】
前記炭化珪素半導体装置において、前記多形構造部は、前記半導体基板の結晶構造と異なる結晶構造を有してよい。
【0005】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置において、前記多形構造部の結晶構造は、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣまたは３Ｃ－ＳｉＣを含んでよい。
【0006】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置において、前記多形構造部は、前記半導体基板の深さ方向において、０よりも大きく、前記エピタキシャル領域の厚みの５０％以下の厚みを有してよい。
【0007】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置において、前記多形構造部は、前記半導体基板の深さ方向において、前記エピタキシャル領域の上面から５μｍ以下の厚みを有してよい。
【0008】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置は、ウエハから個片化された炭化珪素半導体チップであってよい。前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの第１端辺と、前記第１端辺と対向する第２端辺と、に設けられてよい。
【0009】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置において、前記第１端辺および前記第２端辺の延伸方向は、前記半導体基板の［１１－２０］方向であってよい。
【0010】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置において、前記炭化珪素半導体装置は、ウエハから個片化された炭化珪素半導体チップであってよい。前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの４辺に設けられてよい。
【0011】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置において、前記多形構造部は、前記炭化珪素半導体チップの端辺上に位置してよい。
【0012】
本発明の第２の態様においては、炭化珪素からなる半導体基板を設ける段階と、前記半導体基板に活性部を設ける段階と、前記活性部の外周に耐圧構造部を設ける段階と、前記耐圧構造部の外周に素子分離部を設ける段階と、前記素子分離部において、前記半導体基板のエピタキシャル領域の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部を設ける段階と、を備える、炭化珪素半導体装置の製造方法を提供する。
【0013】
前記炭化珪素半導体装置の製造方法において、前記多形構造部を設ける段階の後に、前記半導体基板を活性化アニールする段階を備えてよい。
【0014】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置の製造方法において、前記活性化アニールする段階は、前記半導体基板を設ける段階の後で、最初に前記半導体基板を１５００℃以上で活性化アニールする段階を含んでよい。
【0015】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置の製造方法において、前記多形構造部を設ける段階の前に、前記半導体基板にアラインメントマークを形成する段階を備えてよい。
【0016】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置の製造方法において、前記多形構造部を設ける段階は、前記エピタキシャル領域の上面へのレーザ照射によって前記多形構造部を形成する段階を含んでよい。
【0017】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置の製造方法において、前記レーザ照射によって前記多形構造部を形成する段階は、前記半導体基板の［１１－２０］方向に沿ってレーザ照射する段階を含んでよい。
【0018】
上記いずれかの炭化珪素半導体装置の製造方法において、前記レーザ照射によって前記多形構造部を形成する段階は、前記半導体基板の［１－１００］方向に沿ってレーザ照射する段階を含んでよい。
【0019】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1A】炭化珪素半導体装置１００の上面図の一例を示す。
【図1C】炭化珪素半導体チップ１００ａの上面図の一例を示す。
【図2】活性部１１０の断面図の一例を示す。
【図5A】炭化珪素半導体装置１００の上面図の変形例を示す。
【図5C】炭化珪素半導体チップ１００ａの上面図の変形例を示す。
【図6A】炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの一例を示す。
【図6B】炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの変形例を示す。
【図6C】炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの変形例を示す。
【図6D】炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの変形例を示す。
【図7】界面転位７６の形成過程の一例を示す。
【図8A】炭化珪素半導体装置１００における界面転位７６の伸長阻止過程の一例を示す。
【図8B】比較例に係る炭化珪素半導体装置における界面転位７６の形成過程の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0022】
本明細書においては、半導体基板の深さ方向と平行な方向における一方の側を「上」、他方の側を「下」と称する。基板、層またはその他の部材の２つの主面のうち、一方の面を上面、他方の面を下面と称する。「上」、「下」、「おもて」、「裏」の方向は重力方向、または、半導体装置の実装時における基板等への取り付け方向に限定されない。
【0023】
本明細書では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸の直交座標軸を用いて技術的事項を説明する場合がある。本明細書では、半導体基板の上面と平行な面をＸＹ面とし、半導体基板の深さ方向をＺ軸とする。
【0024】
各実施例においては、第１導電型をＮ型、第２導電型をＰ型とした例を示しているが、第１導電型をＰ型、第２導電型をＮ型としてもよい。この場合、各実施例における基板、層、領域等の導電型は、それぞれ逆の極性となる。
【0025】
本明細書では、ＮまたはＰを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ＮやＰに付す＋および－は、それぞれ、それが付されていない層や領域よりも高ドーピング濃度および低ドーピング濃度であることを意味する。
【0026】
図１Ａは、炭化珪素半導体装置１００の上面図の一例を示す。炭化珪素半導体装置１００は、半導体基板１０を有し、半導体基板１０において、活性部１１０と、耐圧構造部１２０と、素子分離部１３０と、多形構造部１３２と、を備える。炭化珪素半導体装置１００は、半導体基板１０において、アラインメントマーク１５０と、オリエンテーションフラット１５２を備えてよい。
【0027】
半導体基板１０は、炭化珪素からなる。半導体基板１０は、半導体基板１０のおもて面１１にエピタキシャル領域２０を有してよい。半導体基板１０のおもて面１１およびエピタキシャル領域２０については、後述する。半導体基板１０のおもて面１１およびエピタキシャル領域２０は、図１Ａには図示されていない。一例として、半導体基板１０の結晶構造は、４Ｈ－ＳｉＣである。図１Ａにおいて、Ｘ軸は炭化珪素からなる半導体基板１０の［１１－２０］方向であってよく、Ｙ軸は半導体基板１０の［１－１００］方向であってよく、Ｚ軸は半導体基板１０の［０００－１］方向であってよい。
【0028】
活性部１１０は、半導体基板１０に設けられる。活性部１１０は、炭化珪素半導体装置１００の動作時に、主電流が流れる領域であってよい。一例として、活性部１１０は、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）構造を有するが、これに限定されない。本例の炭化珪素半導体装置１００は、２２個の活性部１１０を有しているが、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００に設けられる活性部１１０の数は、２１個以下であってよく、２３個以上であってよい。ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００に設けられる活性部１１０の数は、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００を個片化するためのチップサイズ等に基づいて、適宜設計されてよい。
【0029】
耐圧構造部１２０は、半導体基板１０において、活性部１１０の外周に設けられる。耐圧構造部１２０は、半導体基板１０の上面側の電界集中を緩和してよい。一例として、耐圧構造部１２０は、接合終端（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ、ＪＴＥ）構造を有する。別の例として、耐圧構造部１２０は、ガードリング、フィールドプレート、リサーフおよびこれらを組み合わせた構造を有してよい。
【0030】
素子分離部１３０は、半導体基板１０において、耐圧構造部１２０の外周に設けられる。素子分離部１３０は、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００が個片化された場合の各チップに設けられる活性部１１０および耐圧構造部１２０のそれぞれを分離する領域であってよい。すなわち、素子分離部１３０は、図１Ａに示すように、Ｘ軸方向に隣接する耐圧構造部１２０を離間する領域であってよく、Ｙ軸方向に隣接する耐圧構造部１２０を離間する領域であってよい。または、素子分離部１３０は、半導体基板１０において、活性部１１０および耐圧構造部１２０が設けられた領域以外の領域であってよい。
【0031】
耐圧構造部１２０と素子分離部１３０との境界は、耐圧構造部１２０の構造の端部によって定義されてよい。すなわち、耐圧構造部１２０が有する構造のうち、活性部１１０を中心として最も外側に設けられた構造の端部をもって、耐圧構造部１２０と素子分離部１３０との境界としてよい。耐圧構造部１２０の構造、および、耐圧構造部１２０と素子分離部１３０との境界の詳細については、後述する。
【0032】
素子分離部１３０は、ｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を有する。多形構造部１３２は、半導体基板１０の結晶構造と異なる結晶構造を有してよい。半導体基板１０の結晶構造が４Ｈ－ＳｉＣである場合、多形構造部１３２の結晶構造は、４Ｈ－ＳｉＣ以外の構造を含んでよい。すなわち、多形構造部１３２の結晶構造は、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣまたは３Ｃ－ＳｉＣを含んでよい。
【0033】
本例の多形構造部１３２は、Ｘ軸方向に平行に設けられている。多形構造部１３２は、半導体基板１０の［１１－２０］方向に平行に設けられてよい。多形構造部１３２は、Ｙ軸方向に隣接する耐圧構造部１２０が離間したすべての領域に設けられてよい。本例の炭化珪素半導体装置１００においては、Ｙ軸方向に最大で５つの活性部１１０および耐圧構造部１２０が設けられているため、少なくとも４つの多形構造部１３２が設けられている。多形構造部１３２は、最外側に位置する活性部１１０および耐圧構造部１２０のさらに外側に設けられてよい。本例の炭化珪素半導体装置１００においては、多形構造部１３２が、最外側に位置する活性部１１０および耐圧構造部１２０のさらに外側に設けられているため、６つの多形構造部１３２が設けられている。
【0034】
多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向に設けられることによって、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位の伸長を阻止することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位は、半導体基板１０の［１－１００］方向に伸長する。多形構造部１３２が半導体基板１０の結晶構造と異なる結晶構造を有することにより、多形構造部１３２においては、半導体基板１０の［１－１００］方向に相当する結晶方位が存在しないため、界面転位の伸長を阻止することができる。結果として、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で界面転位が発生した場合においても、界面転位の伸長が多形構造部１３２でせき止められるため、界面転位の伸長により使用不能となる炭化珪素半導体チップの個数を低減することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中における界面転位の形成過程の詳細については、後述する。
【0035】
アラインメントマーク１５０は、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスにおける位置合わせに用いるためのマークである。アラインメントマーク１５０は、当業者に用いられる通常の方法により形成されることができる。本例のアラインメントマーク１５０は、半導体基板１０上に４箇所設けられているが、これに限定されない。
【0036】
オリエンテーションフラット１５２は、半導体基板１０の結晶方位の判別および／または位置合わせを容易にするためにウエハの外周に設けられるフラットな面である。一例として、オリエンテーションフラット１５２は、半導体基板１０の［１１－２０］方向と平行に設けられる。半導体基板１０の［１－１００］方向と平行な他のオリエンテーションフラットがさらに設けられてよい。
【0037】
炭化珪素半導体装置１００は、高電圧および／または大電流を制御するパワー半導体装置であってよい。一例として、炭化珪素半導体装置１００は、ＭＯＳＦＥＴである。炭化珪素半導体装置１００は、Ｐｉｎダイオードであってよく、ＩＧＢＴであってよい。炭化珪素半導体装置１００は、ウエハ状態であってよく、個片化されたチップ状態であってよい。
【0038】
【0039】
多形構造部１３２の延伸方向であるＸ軸方向に延伸するダイシング領域１３４は、多形構造部１３２に包含されてよい。多形構造部１３２の幅は、多形構造部１３２の延伸方向に延伸するダイシング領域１３４の幅よりも大きくてよく、該ダイシング領域１３４の両端は、多形構造部１３２の両端の内側にあってよい。すなわち、多形構造部１３２の延伸方向においては、炭化珪素半導体装置１００は、多形構造部１３２の少なくとも一部をダイシングすることによって個片化されてよい。
【0040】
多形構造部１３２の延伸方向と垂直方向であるＹ軸方向に延伸するダイシング領域１３４の幅は、特に限定されない。一例として、多形構造部１３２の延伸方向と垂直方向に延伸するダイシング領域１３４の幅は、多形構造部１３２の延伸方向に延伸するダイシング領域１３４の幅と略同一であってよい。
【0041】
図１Ｃは、炭化珪素半導体チップ１００ａの上面図の一例を示す。炭化珪素半導体チップ１００ａは、個片化された状態の炭化珪素半導体装置１００であってよい。炭化珪素半導体チップ１００ａは、半導体基板１０を有し、半導体基板１０において、活性部１１０と、耐圧構造部１２０と、素子分離部１３０と、多形構造部１３２とを備える。
【0042】
多形構造部１３２は、炭化珪素半導体チップ１００ａの第１端辺１３６と、第１端辺１３６と対向する第２端辺１３８と、に設けられる。第１端辺１３６および第２端辺１３８の延伸方向は、半導体基板１０の［１１－２０］方向であってよい。多形構造部１３２は、炭化珪素半導体チップ１００ａの端辺上に位置してよい。
【0043】
図２は、活性部１１０の断面図の一例を示す。活性部１１０は、第１高濃度ベース領域１３と、第２高濃度ベース領域１４と、ベース領域１５と、コンタクト領域１６と、ソース領域１８と、エピタキシャル領域２０と、基底領域３０と、絶縁膜３８と、ゲートトレンチ部４０と、バリアメタル５０と、ソース電極５２と、ドレイン電極５４とを有する。第１高濃度ベース領域１３と、第２高濃度ベース領域１４と、ベース領域１５と、コンタクト領域１６と、ソース領域１８と、エピタキシャル領域２０と、基底領域３０とは、半導体基板１０の内部に設けられる。
【0044】
本例の活性部１１０は、トレンチ型ＭＯＳＦＥＴ構造を有するが、これに限定されない。活性部１１０は、Ｐｉｎダイオード構造を有してよく、ＩＧＢＴ構造を有してよい。活性部１１０は、図２に示されるＭＯＳＦＥＴ構造を繰り返し有してよい。すなわち、活性部１１０は、図２に示されるＭＯＳＦＥＴ構造が、例えばＹ軸方向に一定間隔で繰り返し設けられる構造であってよい。
【0045】
基底領域３０は、半導体基板１０の裏面１２に設けられた第１導電型の領域である。基底領域３０は、一例としてＮ＋型である。基底領域３０は、Ｎ＋型の炭化珪素からなる炭化珪素基板であってよい。
【0046】
エピタキシャル領域２０は、バッファ領域２４と、第１ドリフト領域２６と、第２ドリフト領域２８とを含む。エピタキシャル領域２０は、基底領域３０の上方に炭化珪素をエピタキシャル成長させることによって設けられてよい。エピタキシャル領域２０の下面２２は、基底領域３０の上面に接して設けられてよい。
【0047】
バッファ領域２４は、基底領域３０の上方に設けられた第１導電型の領域である。バッファ領域２４は、一例としてＮ＋型である。バッファ領域２４は、Ｎ型のドーパントをドーピングしながら、炭化珪素をエピタキシャル成長させることによって設けられてよい。Ｎ型のドーパントは、一例として窒素原子である。
【0048】
第１ドリフト領域２６は、バッファ領域２４の上方に設けられた第１導電型の領域である。第１ドリフト領域２６は、一例としてＮ－型である。第１ドリフト領域２６は、Ｎ型のドーパントをドーピングしながら、炭化珪素をエピタキシャル成長させることによって設けられてよい。Ｎ型のドーパントは、一例として窒素原子である。第１ドリフト領域２６のドーピング濃度は、バッファ領域２４のドーピング濃度よりも低くてよい。
【0049】
第２ドリフト領域２８は、第１ドリフト領域２６の上方に設けられた第１導電型の領域である。第２ドリフト領域２８は、一例としてＮ型である。第２ドリフト領域２８は、Ｎ型のドーパントをドーピングしながら、炭化珪素をエピタキシャル成長させることによって設けられてよい。Ｎ型のドーパントは、一例として窒素原子である。別の例として、第２ドリフト領域２８は、第１ドリフト領域２６のドーピング濃度と同一の濃度で形成された後、Ｎ型のドーパントを注入することによって形成されてよい。第２ドリフト領域２８のドーピング濃度は、第１ドリフト領域２６のドーピング濃度よりも高くてよく、バッファ領域２４のドーピング濃度よりも低くてよい。
【0050】
第１高濃度ベース領域１３は、エピタキシャル領域２０の上面２１側に設けられた第２導電型の領域である。第１高濃度ベース領域１３は、一例としてＰ＋型である。第１高濃度ベース領域１３は、第２ドリフト領域２８を、第１ドリフト領域２６の上方全面に形成した後、所望の開口部を有する酸化膜をマスクとして、Ｐ型のドーパントを注入することによって設けられてよい。Ｐ型のドーパントは、一例としてアルミニウム原子である。
【0051】
第２高濃度ベース領域１４は、第１ドリフト領域２６の上方に設けられた第２導電型の領域である。第２高濃度ベース領域１４は、一例としてＰ型である。第２高濃度ベース領域１４は、第２ドリフト領域２８を、第１ドリフト領域２６の上方全面に形成した後、所望の開口部を有する酸化膜をマスクとして、Ｐ型のドーパントを注入することによって設けられてよく、後述するゲートトレンチ部４０の形成過程において、エッチングされてよい。Ｐ型のドーパントは、一例としてアルミニウム原子である。別の例として、第２高濃度ベース領域１４は、第２ドリフト領域２８を、第１ドリフト領域２６の上方全面に所望の高さまで形成した後、所望の開口部を有する酸化膜をマスクとして、Ｐ型のドーパントを注入することによって設けられてよく、その後、第２高濃度ベース領域１４の上方に、第２ドリフト領域２８がさらに形成されてよい。
【0052】
ベース領域１５は、エピタキシャル領域２０の上方に設けられた第２導電型の領域である。ベース領域１５は、一例としてＰ型である。ベース領域１５は、Ｐ型のドーパントをドーピングしながら、エピタキシャル領域２０の上方に炭化珪素をエピタキシャル成長させることによって設けられてよい。Ｐ型のドーパントは、一例としてアルミニウム原子である。
【0053】
コンタクト領域１６は、ベース領域１５の上方に設けられた第２導電型の領域である。コンタクト領域１６は、一例としてＰ＋型である。コンタクト領域１６は、所望の開口部を有する酸化膜をマスクとして、ベース領域１５の上面側の一部にＰ型のドーパントを注入することによって設けられてよい。Ｐ型のドーパントは、一例としてアルミニウム原子である。
【0054】
ソース領域１８は、ベース領域１５の上方に設けられた第１導電型の領域である。ソース領域１８は、一例としてＮ＋型である。ソース領域１８は、所望の開口部を有する酸化膜をマスクとして、ベース領域１５の上面側の一部にＮ型のドーパントを注入することによって設けられてよい。Ｎ型のドーパントは、一例として窒素原子である。別の例として、ソース領域１８は、Ｎ型のドーパントをドーピングしながら、ベース領域１５の上方に炭化珪素をエピタキシャル成長させることによって設けられてよい。
【0055】
ゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０のおもて面１１に設けられる。ゲートトレンチ部４０は、ベース領域１５を貫通して第２ドリフト領域２８に達して設けられてよい。ゲートトレンチ部４０がベース領域１５を貫通するとは、ベース領域１５を形成してからゲートトレンチ部４０を形成する順序で製造されたものに限定されない。ゲートトレンチ部４０を形成した後に、ゲートトレンチ部４０の側壁にベース領域１５を形成したものも、ゲートトレンチ部４０がベース領域１５を貫通したものに含まれる。ゲートトレンチ部４０の底部は、第２高濃度ベース領域１４と接して設けられてよい。
【0056】
ゲートトレンチ部４０は、ゲート絶縁膜４２およびゲート導電部４４を有する。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチ部４０の内壁を覆って形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲートトレンチ部４０の内壁の半導体を酸化することで形成されてよい。ゲート導電部４４は、ゲートトレンチ部４０の内部において、ゲート絶縁膜４２よりも内側に形成される。ゲート絶縁膜４２は、ゲート導電部４４と半導体基板１０とを絶縁する。ゲート導電部４４は、ポリシリコン等の導電材料で形成される。ゲートトレンチ部４０は、半導体基板１０のおもて面１１において絶縁膜３８によって覆われる。
【0057】
バリアメタル５０は、絶縁膜３８を覆うように設けられる。バリアメタル５０の材料は、チタンまたは窒化チタンを含んでよい。
【0058】
ソース電極５２は、絶縁膜３８を挟んで、半導体基板１０の上方に設けられる。ソース電極５２は、金属を含む材料で形成される。ソース電極５２の少なくとも一部の領域は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属、または、アルミニウム‐シリコン合金（ＡｌＳｉ）、アルミニウム‐シリコン‐銅合金（ＡｌＳｉＣｕ）等の金属合金で形成されてよい。
【0059】
ドレイン電極５４は、半導体基板１０の裏面１２に形成される。ドレイン電極５４は、金属等の導電材料で形成される。
【0060】
以上のように、活性部１１０は、トレンチ型ＭＯＳＦＥＴ構造を有してよい。活性部１１０の各構成要素について、その製造方法の例を述べたが、活性部１１０の製造方法は、上記の方法に限定されない。活性部１１０は、当業者によって用いられる通常の方法により製造されることができる。
【0061】
図３は、図１Ｂで示した炭化珪素半導体装置１００のＡ－Ａ'断面図の一例を示す。本例の耐圧構造部１２０は、段差部６０と、電界緩和領域６２と、接合終端領域６４とを有する。すなわち、本例の耐圧構造部１２０は、接合終端構造を有する。
【0062】
段差部６０は、ベース領域１５の外周に設けられる。段差部６０は、半導体基板１０の深さ方向において、ベース領域１５の底面よりも深い位置まで設けられてよい。段差部６０は、半導体基板１０のおもて面１１とエピタキシャル領域２０の上面２１とを接続してよい。すなわち、活性部１１０を中心として段差部６０の端部よりも外側の耐圧構造部１２０、および、素子分離部１３０において、半導体基板１０のおもて面１１とエピタキシャル領域２０の上面２１とは、一致してよい。
【0063】
電界緩和領域６２は、段差部６０の端部近傍において第１高濃度ベース領域１３と接して設けられ、第１ドリフト領域２６の上方に設けられる、第２導電型の領域である。電界緩和領域６２は、一例としてＰ型である。電界緩和領域６２は、Ｐ型のドーパントを注入することによって設けられてよい。Ｐ型のドーパントは、一例としてアルミニウム原子である。電界緩和領域６２のドーピング濃度は、第１高濃度ベース領域１３のドーピング濃度よりも低くてよい。
【0064】
接合終端領域６４は、第１ドリフト領域２６の上方において電界緩和領域６２と接して設けられる第２導電型の領域である。接合終端領域６４は、一例としてＰ－型である。接合終端領域６４は、Ｐ型のドーパントを注入することによって設けられてよい。Ｐ型のドーパントは、一例としてアルミニウム原子である。接合終端領域６４のドーピング濃度は、電界緩和領域６２のドーピング濃度よりも低くてよい。
【0065】
第１高濃度ベース領域１３のドーピング濃度よりも電界緩和領域６２および接合終端領域６４のドーピング濃度を低くすることで、炭化珪素半導体装置１００の耐圧を高くすることができる。
【0066】
耐圧構造部１２０と素子分離部１３０との境界は、耐圧構造部１２０の構造の端部によって定義されてよい。耐圧構造部１２０が有する構造のうち、活性部１１０を中心として最も外側に設けられた構造の端部をもって、耐圧構造部１２０と素子分離部１３０との境界としてよい。すなわち、接合終端領域６４の端部が耐圧構造部１２０と素子分離部１３０との境界であってよい。
【0067】
以上のように、耐圧構造部１２０は、接合終端構造を有してよい。耐圧構造部１２０の各構成要素について、その製造方法の例を述べたが、耐圧構造部１２０の製造方法は、上記の方法に限定されない。耐圧構造部１２０は、当業者によって用いられる通常の方法により製造されることができる。
【0068】
図４Ａは、図１Ｂで示した炭化珪素半導体装置１００のＢ－Ｂ'断面図の一例を示す。図４Ａの断面図は、素子分離部１３０の一部の断面図である。素子分離部１３０において、半導体基板１０は、半導体基板１０のおもて面１１にエピタキシャル領域２０を有する。すなわち、半導体基板１０のおもて面１１とエピタキシャル領域２０の上面２１とは、一致する。素子分離部１３０は、エピタキシャル領域２０の上面にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を有する。
【0069】
多形構造部１３２は、エピタキシャル領域２０の上面２１へのレーザ照射によって形成されてよい。多形構造部１３２がレーザ照射によって形成される場合、半導体基板１０の［１１－２０］方向に沿ってレーザ照射してよい。すなわち、多形構造部１３２は、半導体基板１０の［１１－２０］方向に延伸して設けられてよい。本例において、多形構造部１３２は、紙面に垂直なＸ軸方向に延伸して設けられる。多形構造部１３２がレーザ照射によって形成される場合、４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を有するエピタキシャル領域２０のうちレーザが照射された部分の結晶構造が変化し、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣまたは３Ｃ－ＳｉＣの結晶構造を含む多形構造部１３２が形成されてよい。
【0070】
多形構造部１３２は、半導体基板１０の深さ方向において、０よりも大きく、エピタキシャル領域２０の厚みの５０％以下の厚みを有してよい。すなわち、多形構造部１３２の厚みＴｐは、０よりも大きく、エピタキシャル領域２０の厚みＴｅの５０％以下であってよい。また、多形構造部１３２は、半導体基板１０の深さ方向において、エピタキシャル領域２０の上面２１から５μｍ以下の厚みを有してよい。すなわち、多形構造部１３２の厚みＴｐは、エピタキシャル領域２０の上面２１から５μｍ以下であってよい。多形構造部１３２の厚みＴｐをエピタキシャル領域２０の厚みＴｅと比較して薄くすることで、多形構造部１３２が設けられることによって半導体基板１０が破損する可能性を低減することができる。
【0071】
多形構造部１３２の幅は、ダイシング領域１３４の幅よりも広くてよく、ダイシング領域１３４の両端は、多形構造部１３２の両端の内側に設けられてよい。したがって、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００が個片化された場合、チップ状態の炭化珪素半導体装置１００の端辺に多形構造部１３２が残存してよい。ダイシング領域の幅は、一例として１００μｍである。
【0072】
多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向に設けられることによって、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位の伸長を阻止することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位は、半導体基板１０の［１－１００］方向に伸長する。多形構造部１３２が半導体基板１０の結晶構造と異なる結晶構造を有することにより、多形構造部１３２においては、半導体基板１０の［１－１００］方向に相当する結晶方位が存在しないため、界面転位の伸長を阻止することができる。結果として、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で界面転位が発生した場合においても、界面転位の伸長が多形構造部１３２でせき止められるため、界面転位の伸長により使用不能となる炭化珪素半導体チップの個数を低減することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中における界面転位の形成過程の詳細については、後述する。
【0073】
図４Ｂは、図１Ｂで示した炭化珪素半導体装置１００のＢ－Ｂ'断面図の変形例を示す。本例において、多形構造部１３２は、Ｙ軸方向に離間して２つ設けられている点で、図４Ａの例と相違する。それ以外の特徴については、図４Ａの例と同じであってよい。
【0074】
本例の多形構造部１３２は、ダイシング領域１３４の外側に、ダイシング領域１３４の両端とそれぞれ接して設けられている。この場合においても、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００が個片化された場合、チップ状態の炭化珪素半導体装置１００の端辺に多形構造部１３２が残存してよい。すなわち、図４Ａおよび図４Ｂのいずれの例においても、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００が個片化された場合、図１Ｃに示す炭化珪素半導体装置１００ａが得られてよい。
【0075】
図５Ａは、炭化珪素半導体装置１００の上面図の変形例を示す。本例の多形構造部１３２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に設けられている点で、図１Ａの例と相違する。それ以外の特徴については、図１Ａの例と同じであってよい。
【0076】
多形構造部１３２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延伸して設けられてよい。すなわち、多形構造部１３２は、半導体基板１０の［１１－２０］方向および［１－１００］方向に延伸して設けられてよい。多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向および［１－１００］方向に延伸して設けられることで、多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向のみに延伸して設けられる場合と比較して、炭化珪素半導体装置１００の製造工程中に生じる半導体基板１０内の応力分布の偏りを改善することができ、応力による破損を抑制することができる。半導体基板１０の［１１－２０］方向に延伸する多形構造部１３２の幅と、半導体基板１０の［１－１００］方向に延伸する多形構造部１３２の幅とは、略同一であってよい。
【0077】
【0078】
Ｘ軸およびＹ軸のいずれの方向においても、多形構造部１３２の幅は、ダイシング領域１３４の幅よりも大きくてよく、ダイシング領域１３４の両端は、多形構造部１３２の両端の内側にあってよい。すなわち、炭化珪素半導体装置１００は、多形構造部１３２の少なくとも一部をダイシングすることによって個片化されてよい。
【0079】
図５Ｃは、炭化珪素半導体チップ１００ａの上面図の変形例を示す。本例の多形構造部１３２は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に設けられている点で、図１Ｃの例と相違する。それ以外の特徴については、図１Ｃの例と同じであってよい。
【0080】
多形構造部１３２は、炭化珪素半導体チップ１００ａの４辺に設けられてよい。すなわち、多形構造部１３２は、半導体基板１０の［１１－２０］方向に設けられてよく、半導体基板１０の［１－１００］方向に設けられてよい。多形構造部１３２は、炭化珪素半導体チップ１００ａの端辺上に位置してよい。
【0081】
図６Ａは、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの一例を示す。本例は、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの一例を示しており、これに限定されない。
【0082】
Ｓ１００では、炭化珪素からなる半導体基板１０を設ける。半導体基板１０の結晶構造は、４Ｈ－ＳｉＣであってよく、半導体基板１０の主面は、半導体基板１０の［０００－１］方向と垂直であってよい。
【0083】
Ｓ１０２では、半導体基板１０にアラインメントマーク１５０を形成する。アラインメントマーク１５０の形成方法は、特に限定されず、当業者によって用いられる通常の方法により形成されることができる。
【0084】
Ｓ１０４では、半導体基板１０のエピタキシャル領域２０の上面２１にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を設ける。多形構造部１３２を設ける段階は、エピタキシャル領域２０の上面２１へのレーザ照射によって多形構造部１３２を形成する段階を含んでよい。多形構造部１３２がレーザ照射によって形成される場合、４Ｈ－ＳｉＣの結晶構造を有するエピタキシャル領域２０のうちレーザが照射された部分の結晶構造が変化し、４Ｈ－ＳｉＣ、６Ｈ－ＳｉＣまたは３Ｃ－ＳｉＣの結晶構造を含む多形構造部１３２が形成されてよい。
【0085】
多形構造部１３２を設けるためのレーザの波長は、３００ｎｍ以上、６００ｎｍ以下であってよい。一例として、レーザの波長は、３５２ｎｍである。多形構造部１３２を設けるためのレーザのパルス幅は、１ｐｓ以上、１００ｐｓ以下であってよい。一例として、レーザのパルス幅は、１５ｐｓである。多形構造部１３２を設けるためのレーザのビーム径は、１０μｍ以上、１ｍｍ以下であってよい。一例として、レーザのビーム径は、１０μｍである。多形構造部１３２を設けるためのレーザの発振周波数は、１ＭＨｚ以上、３００ＭＨｚ以下であってよい。一例として、レーザの発振周波数は１００ＭＨｚである。多形構造部１３２を設けるためのレーザのエネルギー密度は、１ｍＪ／ｃｍ２以上、１００ｍＪ／ｃｍ２以下であってよい。一例として、レーザのエネルギー密度は２０ｍＪ／ｃｍ２である。多形構造部１３２を設けるためのレーザの走査速度は、１０００μｍ／ｓ以上、５０００μｍ／ｓ以下であってよい。一例として、レーザの走査速度は２０００μｍ／ｓである。多形構造部１３２を設けるためのレーザ照射の各条件は上記に限定されず、多形構造部１３２が形成されるための適切な条件が適宜選択されてよい。
【0086】
レーザ照射によって多形構造部１３２を形成する段階は、半導体基板１０の［１１－２０］方向に沿ってレーザ照射する段階を含んでよい。多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向に設けられることによって、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位の伸長を阻止することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位は、半導体基板１０の［１－１００］方向に伸長する。多形構造部１３２が半導体基板１０の結晶構造と異なる結晶構造を有することにより、多形構造部１３２においては、半導体基板１０の［１－１００］方向に相当する結晶方位が存在しないため、界面転位の伸長を阻止することができる。結果として、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で界面転位が発生した場合においても、界面転位の伸長が多形構造部１３２でせき止められるため、界面転位の伸長により使用不能となる炭化珪素半導体チップの個数を低減することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中における界面転位の形成過程の詳細については、後述する。
【0087】
レーザ照射によって多形構造部１３２を形成する段階は、半導体基板１０の［１－１００］方向に沿ってレーザ照射する段階を含んでよい。多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向および［１－１００］方向に延伸して設けられることで、多形構造部１３２が半導体基板１０の［１１－２０］方向のみに延伸して設けられる場合と比較して、炭化珪素半導体装置１００の製造工程中に生じる応力に対する耐性を向上することができる。
【0088】
半導体基板にアラインメントマーク１５０を形成する段階（Ｓ１０２）は、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ１０４）の前であってよいが、これに限定されない。アラインメントマーク１５０を形成した後に多形構造部１３２を形成することで、多形構造部１３２の正確な位置合わせをすることができる。
【0089】
Ｓ１０６では、半導体基板１０に活性部１１０を設ける。また、活性部１１０の外周に耐圧構造部１２０を設ける。活性部１１０はＭＯＳＦＥＴ構造を有してよく、耐圧構造部１２０は、接合終端構造を有してよいが、これに限定されない。活性部１１０および耐圧構造部１２０は、当業者によって用いられる通常の方法により製造されることができる。
【0090】
耐圧構造部１２０の外周に素子分離部１３０を設ける。素子分離部１３０を設ける段階は、活性部１１０および／または耐圧構造部１２０を設ける段階であってよい。すなわち、素子分離部１３０は、半導体基板１０において、活性部１１０および耐圧構造部１２０が設けられた領域以外の領域であってよく、半導体基板１０に活性部１１０および耐圧構造部１２０が設けられることにより、活性部１１０および耐圧構造部１２０が設けられた領域以外の領域である素子分離部１３０が設けられてよい。
【0091】
半導体基板１０のエピタキシャル領域２０の上面２１にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を設ける段階は、素子分離部１３０において、半導体基板１０のエピタキシャル領域２０の上面２１にｐｏｌｙ－ＳｉＣからなる多形構造部１３２を設ける段階であってよい。多形構造部１３２が素子分離部１３０において設けられることは、素子分離部１３０が設けられた後に、多形構造部１３２が設けられる順序で製造されることに限定されない。多形構造部１３２が設けられた後に、多形構造部１３２を包含する領域に素子分離部１３０が設けられることも、多形構造部１３２が素子分離部１３０において設けられることに含まれる。
【0092】
Ｓ１０８では、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ１０４）の後に、半導体基板１０を活性化アニールする。活性化アニールする段階は、半導体基板１０を設ける段階（Ｓ１００）の後で、最初に半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階を含んでよい。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスにおいては、半導体基板１０に注入されたイオンを固定化するためのアニール処理が複数含まれてよい。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスにおいては、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ１０４）の前においてもアニールする段階が含まれてもよい。この場合、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ１０４）の前に行われるアニール処理のアニール温度は１５００℃未満であることが好ましい。すなわち、半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階は、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ１０４）の後に初めて行われることが好ましい。
【0093】
炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中で発生する界面転位は、半導体基板１０が加熱されて高温になることで、可動状態になる。界面転位が可動状態にある場合に、半導体基板１０に応力がくわわると、界面転位が半導体基板１０の［１－１００］方向に伸長する。したがって、半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階の前に多形構造部１３２を設けることで、可動状態になった界面転位が伸長した場合も、多形構造部１３２によって界面転位の伸長を阻止することができる。これにより、界面転位の伸長により使用不能となる炭化珪素半導体チップの個数を低減することができる。炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスの途中における界面転位の形成過程の詳細については、後述する。
【0094】
図６Ｂは、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの変形例を示す。本例のフローチャートは、活性部１１０および耐圧構造部１２０を設ける段階（Ｓ２０４）の後で、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ２０６）を備える点で、図６Ａの例と相違する。それ以外の特徴については、図６Ａの例と同じであってよい。すなわち、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ２０６）の後に、半導体基板１０を活性化アニールする段階（Ｓ２０８）を備えてよく、活性化アニールする段階（Ｓ２０８）は、半導体基板１０を設ける段階（Ｓ２００）の後で、最初に半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階を含んでよい。半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階の前に多形構造部１３２を設けることで、可動状態になった界面転位が伸長した場合も、多形構造部１３２によって界面転位の伸長を阻止することができる。
【0095】
図６Ｃは、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの変形例を示す。本例のフローチャートは、活性部１１０および耐圧構造部１２０を設ける段階（Ｓ３０４）の途中で、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ３０６）を備える点で、図６Ａおよび図６Ｂの例と相違する。それ以外の特徴については、図６Ａおよび図６Ｂの例と同じであってよい。すなわち、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ３０６）の後に、半導体基板１０を活性化アニールする段階（Ｓ３０８）を備えてよく、活性化アニールする段階（Ｓ３０８）は、半導体基板１０を設ける段階（Ｓ３００）の後で、最初に半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階を含んでよい。半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階の前に多形構造部１３２を設けることで、可動状態になった界面転位が伸長した場合も、多形構造部１３２によって界面転位の伸長を阻止することができる。
【0096】
多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ３０６）は、活性部１１０および耐圧構造部１２０を設ける段階（Ｓ３０４）の途中で行われてよい。すなわち、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ３０６）は、第２ドリフト領域２８を設ける段階の前または後に行われてよく、第１高濃度ベース領域１３を設ける段階の前または後に行われてよく、第２高濃度ベース領域１４を設ける段階の前または後に行われてよく、ベース領域１５を設ける段階の前または後に行われてよく、コンタクト領域１６を設ける段階の前または後に行われてよく、ソース領域１８を設ける段階の前または後に行われてよい。
【0097】
図６Ｄは、炭化珪素半導体装置１００の製造プロセスのフローチャートの変形例を示す。本例のフローチャートは、アラインメントマークを形成する段階（Ｓ４０４）の前に、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ４０２）を備える点で、図６Ａから図６Ｃの例と相違する。それ以外の特徴については、図６Ａから図６Ｃの例と同じであってよい。すなわち、多形構造部１３２を設ける段階（Ｓ４０２）の後に、半導体基板１０を活性化アニールする段階（Ｓ４０８）を備えてよく、活性化アニールする段階（Ｓ４０８）は、半導体基板１０を設ける段階（Ｓ４００）の後で、最初に半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階を含んでよい。半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階の前に多形構造部１３２を設けることで、可動状態になった界面転位が伸長した場合も、多形構造部１３２によって界面転位の伸長を阻止することができる。
【0098】
アラインメントマークを形成する段階（Ｓ４０４）の前に、多形構造部１３２を設ける（Ｓ４０２）場合、多形構造部１３２を形成するための位置合わせは、半導体基板１０のオリエンテーションフラット１５２を用いて行われてよい。
【0099】
以上のように、本願の炭化珪素半導体装置１００の製造方法は、多形構造部１３２を設ける段階を備えることを特徴とする。多形構造部１３２を設ける段階の順序は自由に変更することができる。多形構造部１３２を設ける段階は、最初に半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階の前であってよい。半導体基板１０を１５００℃以上で活性化アニールする段階の前に多形構造部１３２を設けることで、可動状態になった界面転位が伸長した場合も、多形構造部１３２によって界面転位の伸長を阻止することができる。
【0100】
図７は、界面転位７６の形成過程の一例を示す。Ｓ５００では、基底領域３０の上方にエピタキシャル成長によってエピタキシャル領域２０を形成する工程で、基底面７０上に、基底面転位７２が形成される。Ｓ５０２では、半導体基板１０に１５００℃以上の高温処理が施されると、基底面転位７２が可動状態となり、基底面転位７２の両端が貫通刃状転位７４に変換されることで固定され、エピタキシャル領域２０中をスライドし、エピタキシャル領域２０の上面２１付近で止まり、界面転位７６が形成される。その後、Ｓ５０４では、半導体基板１０に応力が加わることによって、界面転位７６が半導体基板１０の［１－１００］方向に伸長する。界面転位７６の伸長は、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００において、個片化された場合の炭化珪素半導体チップサイズの３チップ以上、５チップ以下の長さにわたるおそれがある。
【0101】
図８Ａは、炭化珪素半導体装置１００における界面転位７６の伸長阻止過程の一例を示す。Ｓ５０２でエピタキシャル領域２０の上面２１付近に界面転位７６が形成される。本例では、ウエハ状態の炭化珪素半導体装置１００のうち、個片化された場合に炭化珪素半導体チップ１００ａとなる領域に、界面転位７６が形成される例を示す。Ｓ５０４で界面転位７６が伸長すると、炭化珪素半導体チップ１００ａと炭化珪素半導体チップ１００ｂとの境界に設けられた多形構造部１３２によって、界面転位７６の伸長が阻止される。したがって、本例の炭化珪素半導体装置１００は、界面転位７６の伸長方向である半導体基板１０の［１－１００］方向と垂直な方向である［１１－２０］方向に延伸する多形構造部１３２を設けることで、界面転位７６の伸長を阻止し、炭化珪素半導体チップ１００ｂにまで界面転位７６が伸長することを妨げることで、界面転位７６の伸長により使用不能となる炭化珪素半導体チップの個数を低減することができる。
【0102】
図８Ｂは、比較例に係る炭化珪素半導体装置における界面転位７６の形成過程の一例を示す。比較例に係る炭化珪素半導体装置においては、多形構造部１３２が設けられていないため、界面転位７６の伸長を阻止することができず、界面転位７６の伸長により、炭化珪素半導体チップ１００ｂも使用不能となってしまうおそれがある。
【0103】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0104】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0105】
１０ 半導体基板、１１ 半導体基板１０のおもて面、１２ 半導体基板１０の裏面、１３ 第１高濃度ベース領域、１４ 第２高濃度ベース領域、１５ ベース領域、１６ コンタクト領域、１８ ソース領域、２０ エピタキシャル領域、２１ エピタキシャル領域２０の上面、２２ エピタキシャル領域２０の下面、２４ バッファ領域、２６ 第１ドリフト領域、２８ 第２ドリフト領域、３０ 基底領域、３８ 絶縁膜、４０ ゲートトレンチ部、４２ ゲート絶縁膜、４４ ゲート導電部、５０ バリアメタル、５２ ソース電極、５４ ドレイン電極、６０ 段差部、６２ 電界緩和領域、６４ 接合終端領域、７０ 基底面、７２ 基底面転位、７４ 貫通刃状転位、７６ 界面転位、１００ 炭化珪素半導体装置、１１０ 活性部、１２０ 耐圧構造部、１３０ 素子分離部、１３２ 多形構造部、１３４ ダイシング領域、１３６ 第１端辺、１３８ 第２端辺、１５０ アラインメントマーク、１５２ オリエンテーションフラット
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7】
【図8A】
【図8B】