特開 2024-85223 半導体装置の製造方法

(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】P2024085223

(43)【公開日】2024-06-26

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20240619BHJP

   H01L 29/78 20060101ALI20240619BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20240619BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20240619BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 658E

H01L29/78 653A

H01L29/78 652T

H01L21/205

H01L29/78 652H

H01L29/78 652F

H01L29/78 652S

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022199631

(22)【出願日】2022-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒内 琢士

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 克己

(72)【発明者】

【氏名】汲田 昌弘

【テーマコード（参考）】

5F045

【Ｆターム（参考）】

5F045AA03

5F045AB06

5F045AC01

5F045AC07

5F045AC15

5F045DP03

(57)【要約】

【課題】ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる技術において、ドーパント濃度が均一な半導体装置を製造し得る技術を提供すること。
【解決手段】半導体装置（１０）の製造方法は、下地層（２８ｂ）が配置されたチャンバ（９０）内に、Ｓｉを含む第１原料ガスとＣを含む第２原料ガスとドーピングガスとを導入することによって、前記下地層の上にＳｉＣ層（２８ａ）をエピタキシャル成長させる工程を備え、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記第２原料ガス及び前記ドーピングガスを、前記第１原料ガスよりも先に前記チャンバ内に導入する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体装置（１０）の製造方法であって、
下地層（２８ｂ）が配置されたチャンバ（９０）内に、Ｓｉを含む第１原料ガスとＣを含む第２原料ガスとドーピングガスとを導入することによって、前記下地層の上にＳｉＣ層（２８ａ）をエピタキシャル成長させる工程を備え、
前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記第２原料ガス及び前記ドーピングガスを、前記第１原料ガスよりも先に前記チャンバ内に導入する、製造方法。

【請求項2】

前記下地層が、ドーパントを含むＳｉＣにより構成されており、
前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記下地層のドーパント濃度よりも高いドーパント濃度を有する前記ＳｉＣ層を形成する、請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程が、
第１成長レートで前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１成長レートよりも高い第２成長レートで、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる第２工程、
を備える、請求項１または２に記載の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書が開示する技術は、ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる技術が開示されている。この技術では、下地層が配置されたチャンバ内にドーピングガスを原料ガスよりも早いタイミングで導入し、チャンバ内のドーピングガス濃度を高める。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１５２４８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の技術では、Ｓｉを含む原料ガスとＣを含む原料ガスとを同じタイミングでチャンバ内に導入する。Ｓｉを含む原料ガスとＣを含む原料ガスは、チャンバ内で分解される。Ｓｉを含む原料ガスはＣを含む原料ガスよりも分解しやすい。このため、Ｓｉを含む原料ガスとＣを含む原料ガスとを同時にチャンバ内に導入すると、エピタキシャル成長の初期において、チャンバ内のガス中に存在する分解済みのＣとＳｉの比率（以下「Ｃ／Ｓｉ比」と記載する）が低い。その後、Ｃ／Ｓｉ比は上昇する。

【0005】

エピタキシャル成長によって形成されるＳｉＣ層のドーパント濃度は、チャンバ内のＣ／Ｓｉ比に依存する。上記のようにエピタキシャル成長の初期においてＣ／Ｓｉ比が低く、その後にＣ／Ｓｉ比が上昇すると、形成されるＳｉＣ層中におけるドーパント濃度が成長に伴って変化する。このように、従来の製造方法では、ＳｉＣ層中におけるドーパント濃度を均一化することが困難であった。

【0006】

本明細書では、ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる技術において、ドーパント濃度が均一な半導体装置を製造し得る技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書は、半導体装置（１０）の製造方法を開示する。製造方法は、下地層（２８ｂ）が配置されたチャンバ（９０）内に、Ｓｉを含む第１原料ガスとＣを含む第２原料ガスとドーピングガスとを導入することによって、前記下地層の上にＳｉＣ層（２８ａ）をエピタキシャル成長させる工程を備え、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記第２原料ガス及び前記ドーピングガスを、前記第１原料ガスよりも先に前記チャンバ内に導入する。

【0008】

上記の製造方法によると、Ｃを含む第２原料ガス及びドーピングガスを、Ｓｉを含む第１原料ガスよりも先にチャンバ内に導入して、ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる。これにより、第１原料ガスと第２原料ガスとを同時にチャンバ内に導入する場合と比較して、エピタキシャル成長の初期において、チャンバ内のＣ／Ｓｉ比が低下することが抑制される。この結果、エピタキシャル成長の全体に亘って、チャンバ内のＣ／Ｓｉ比を略同一にすることができる。この結果、エピタキシャル成長によって形成されるＳｉＣ層中におけるドーパント濃度を均一化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１の半導体装置の断面図の模式的な図である。

【図2】実施例１の半導体装置の製造工程を説明するための図である。

【図3】エピタキシャル成長のための装置の概略図である。

【図4】実施例１の半導体装置の製造工程を説明するための図である。

【図5】従来の製造方法における各ガスの導入タイミング及び導入量を示すグラフである。

【図6】従来の製造方法で形成した第１ドリフト領域中の窒素濃度の分布を示すグラフである。

【図7】本実施例の製造方法における各ガスの導入タイミング及び導入量を示すグラフである。

【図8】本実施例の製造方法で形成した第１ドリフト領域中の窒素濃度の分布を示すグラフである。

【図9】実施例２の半導体装置の断面斜視図の模式的な図である。

【図10】実施例３の製造方法における各ガスの導入タイミング及び導入量を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書が開示する一例の製造方法では、前記下地層が、ドーパントを含むＳｉＣにより構成されており、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記下地層のドーパント濃度よりも高いドーパント濃度を有する前記ＳｉＣ層を形成してもよい。

【0011】

本明細書が開示する一例の製造方法では、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程が、第１成長レートで前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる第１工程と、前記第１工程の後に、前記第１成長レートよりも高い第２成長レートで、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる第２工程、を備えてもよい。

【0012】

（実施例１）
図１に示される本実施例の半導体装置１０は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。即ち、半導体装置１０はスイッチング素子である。半導体装置１０は、半導体基板１２を有している。半導体基板１２は、炭化シリコン（ＳｉＣ）によって構成されている。半導体基板１２の上面１２ａには、ソース電極８０が配置されている。半導体基板１２の下面１２ｂには、ドレイン電極８４が配置されている。

【0013】

半導体基板１２の上面１２ａには、複数のトレンチ３４が形成されている。図１に示されるように、複数のトレンチ３４は、紙面左右方向に間隔をあけて配置されている。各トレンチ３４内には、ゲート絶縁膜３８とゲート電極４０とが形成されている。ゲート絶縁膜３８は、例えば酸化シリコンにより構成されており、トレンチ３４の内面を覆っている。ゲート電極４０は、ゲート絶縁膜３８によって半導体基板１２から絶縁されている。ゲート電極４０の上面は、層間絶縁層３６によって覆われている。ゲート電極４０は、層間絶縁層３６によってソース電極８０から絶縁されている。

【0014】

半導体基板１２は、ソース領域２２、コンタクト領域２４、ボディ領域２６、ドリフト領域２８、及びドレイン領域３０を有している。各領域２２，２４，２６，２８，３０は、ＳｉＣによって構成されている。

【0015】

ソース領域２２は、半導体基板１２中に複数個形成されている。各ソース領域２２は、ｎ型領域である。各ソース領域２２は、半導体基板１２の上面１２ａに露出している。各ソース領域２２は、ソース電極８０に対してオーミック接触している。各ソース領域２２は、トレンチ３４の上端部でゲート絶縁膜３８に接している。

【0016】

コンタクト領域２４は、半導体基板１２中に複数個形成されている。各コンタクト領域２４は、ｐ型領域である。各コンタクト領域２４は、ソース領域２２に隣接する位置で半導体基板１２の上面１２ａに露出している。各コンタクト領域２４は、ソース電極８０にオーミック接触している。

【0017】

ボディ領域２６は、ｐ型領域である。ボディ領域２６は、各コンタクト領域２４よりも低いｐ型ドーパント濃度を有している。ボディ領域２６は、ソース領域２２及びコンタクト領域２４に対して下側から接している。ボディ領域２６は、ソース領域２２の下側でゲート絶縁膜３８に接している。

【0018】

ドリフト領域２８は、ｎ型領域である。ドリフト領域２８は、ボディ領域２６に対して下側から接している。ドリフト領域２８は、ボディ領域２６によってソース領域２２から分離されている。ドリフト領域２８は、ボディ領域２６の下側でゲート絶縁膜３８に接している。ドリフト領域２８は、第１ドリフト領域２８ａと第２ドリフト領域２８ｂとを有している。第１ドリフト領域２８ａのｎ型ドーパント濃度は、第２ドリフト領域２８ｂのｎ型ドーパント濃度よりも高い。

【0019】

第１ドリフト領域２８ａは、ボディ領域２６に対して下側から接している。第２ドリフト領域２８ｂは、第１ドリフト領域２８ａに対して下側から接している。

【0020】

ドレイン領域３０は、ｎ型領域である。ドレイン領域３０のｎ型ドーパント濃度は、第１ドリフト領域２８ａのｎ型ドーパント濃度よりも高い。ドレイン領域３０は、第２ドリフト領域２８ｂに対して下側から接している。ドレイン領域３０は、半導体基板１２の下面１２ｂに露出している。ドレイン領域３０は、ドレイン電極８４に対してオーミック接触している。

【0021】

次に、半導体装置１０の動作について説明する。ドレイン電極８４には、ソース電極８０よりも高い電位が印加される。ゲート電極４０にゲート閾値以上の電位を印加すると、ゲート絶縁膜３８近傍のボディ領域２６にチャネルが形成される。すると、ソース電極８０から、ソース領域２２、ボディ領域２６内のチャネル、ドリフト領域２８及びドレイン領域３０を経由して、ドレイン電極８４に向かって電子が流れる。即ち、半導体装置１０がターンオンする。また、ゲート電極４０の電位をゲート閾値よりも低い電位まで低下させると、チャネルが消失し、電子の流れが停止して、半導体装置１０がターンオフする。

【0022】

続いて、図２～図４を参照して、半導体装置１０の製造方法を説明する。なお、図２及び図４は、図１に対応する断面を示している。半導体装置１０は、ドレイン領域３０によって構成された半導体基板１２（即ち加工前の半導体基板１２）から製造される。まず、ドレイン領域３０の上に、第２ドリフト領域２８ｂをエピタキシャル成長させる。

【0023】

具体的には、図３に示されるように、ドレイン領域３０によって構成された半導体基板１２をチャンバ９０内に配置する。半導体基板１２は、チャンバ９０内で加熱される。そして、チャンバ９０内に、シランガス（ＳｉＨ_４）とプロパンガス（Ｃ_３Ｈ_８）とドーピングガス（Ｎ_２）とを導入する。図３に示されるように、シランガスは、キャリアガス供給源からチャンバ９０へのガス供給路に供給されることによって、チャンバ９０内へと導入される。同様に、プロパンガス及びドーピングガスも、キャリアガス供給源からチャンバ９０へのガス供給路に供給されることによって、チャンバ９０内へと導入される。図３に示されるように、シランガス、プロパンガス、及びドーピングガスのそれぞれが供給されるガス供給路は、互いに異なる。

【0024】

シランガスとプロパンガスとドーピングガスとがチャンバ９０内へ導入されると、図２に示されるように、ドレイン領域３０の上に第２ドリフト領域２８ｂがエピタキシャル成長によって形成される。

【0025】

第２ドリフト領域２８ｂが形成された後に、第２ドリフト領域２８ｂの上に、第１ドリフト領域２８ａがエピタキシャル成長によって形成される。第２ドリフト領域２８ｂの上に第１ドリフト領域２８ａをエピタキシャル成長させる工程における各ガスの導入タイミング及び導入量については後述する。

【0026】

その後、半導体基板１２内に、ボディ領域２６、ソース領域２２、及びコンタクト領域２４を形成する。ボディ領域２６、ソース領域２２、及びコンタクト領域２４は、例えば、エピタキシャル成長、イオン注入によって形成することができる。

【0027】

次に、図４に示されるように、半導体基板１２の上面１２ａを選択的にエッチングすることによって、複数のトレンチ３４を形成する。ここでは、トレンチ３４が、ソース領域２２及びボディ領域２６を貫通して、ドリフト領域２８（特に第１ドリフト領域２８ａ）に達するように、各トレンチ３４を形成する。

【0028】

次に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、スパッタリング等の技術を用いて、層間絶縁層３６、ゲート絶縁膜３８、ゲート電極４０、ソース電極８０、及びドレイン電極８４が形成されて、図１に示される半導体装置１０が完成する。

【0029】

次に、図５～図８を参照して、第２ドリフト領域２８ｂの上に第１ドリフト領域２８ａをエピタキシャル成長させる工程における各ガスの導入タイミング及び導入量について説明する。図５のグラフは、従来の製造方法における各ガスの導入タイミング及び導入量を示している。図６のグラフは、従来の製造方法で形成した第１ドリフト領域２８ａ中の窒素濃度（すなわち、ｎ型ドーパント濃度）の分布を示している。図６のグラフは、第１ドリフト領域２８ａの厚さ方向における窒素濃度の分布を示している。図６において、位置Ａは成長開始時の位置であり、位置Ｂは成長終了時の位置である。

【0030】

図５に示されるように、従来技術では、まず、時刻ｔ１において、シランガス及びプロパンガスに先立って、ドーピングガスのみをチャンバ９０内に導入する。その後、時刻ｔ２において、シランガスとプロパンガスとを同じタイミングでチャンバ９０内に導入する。ここで、シランガスとプロパンガスとは、チャンバ９０内へのガスの供給比が一定となるように、チャンバ９０内へ導入される。

【0031】

チャンバ内に導入されたシランガスとプロパンガスは、チャンバ内で分解される。シランガスが分解されることにより、反応性のシリコン材料が生成される。プロパンガスが分解されることにより、反応性の炭素材料が生成される。半導体基板１２の上面１２ａにおいて反応性のシリコン材料と反応性の炭素材料が反応することで、半導体基板１２上に第２ドリフト領域２８ｂが成長する。以下では、チャンバ内に存在する反応性の炭素材料と反応性のシリコン材料の比を、Ｃ／Ｓｉ比という。すなわち、Ｃ／Ｓｉ比は、反応性の炭素材料のモル数を反応性のシリコン材料のモル数で除算した値である。シランガスの結合エネルギーは、プロパンガスの結合エネルギーよりも低い。即ち、シランガスは、プロパンガスと比較して分解しやすい。このため、シランガスとプロパンガスとを時刻ｔ２で同時にチャンバ９０内に導入すると、エピタキシャル成長の初期において、Ｃ／Ｓｉ比が低い。その後、時間が経過するとＣ／Ｓｉ比は上昇し、一定の値に収束する。

【0032】

また、エピタキシャル成長によって形成されるＳｉＣ層（例えば第１ドリフト領域２８ａ）のドーパント濃度は、チャンバ内のＣ／Ｓｉ比に依存する。具体的には、ｎ型ドーパントの窒素（Ｎ）は、Ｃと配位する形でＳｉＣ中に取り込まれる。このため、チャンバ内のＣ／Ｓｉ比が低いほど（即ちガス中のＣの量が少ないほど）、ｎ型ドーパントはＳｉＣ中に取り込まれ易くなる。即ち、Ｃ／Ｓｉ比が低いほど、エピタキシャル成長で形成されるＳｉＣ中におけるｎ型ドーパント濃度が高くなる。

【0033】

従って、図６のグラフに示されるように、第１ドリフト領域２８ａのうちでエピタキシャル成長の初期（即ちＣ／Ｓｉ比が低い期間）に形成される部分では、ｎ型ドーパント濃度が高くなる。第１ドリフト領域２８ａのうちでエピタキシャル成長の後期（即ちＣ／Ｓｉ比が高い値で安定している期間）に形成される部分では、ｎ型ドーパント濃度が低い値で安定する。

【0034】

このように、従来技術では、エピタキシャル成長の初期において、第１ドリフト領域２８ａ中にｎ型ドーパント濃度が高い部分が形成される。即ち、第１ドリフト領域２８ａの、第２ドリフト領域２８ｂの上面の近傍において、ｎ型ドーパント濃度が高い部分が形成される。このように第１ドリフト領域２８ａ中におけるｎ型ドーパント濃度が高い部分が存在すると、半導体装置１０の耐圧低下、半導体装置１０におけるリーク電流の増加などが生じ得る。

【0035】

一方、図７のグラフに示されるように、本実施例では、まず、時刻ｔ１において、シランガスに先立って、プロパンガス及びドーピングガスをチャンバ９０内に導入する。その後、時刻ｔ２において、シランガスをチャンバ９０内に導入する。なお、本実施例では、時刻ｔ２と時刻ｔ１との差分は１０秒であるが、変形例では、時刻ｔ２と時刻ｔ１との差分は、１０秒未満であってもよいし１０秒より長くてもよい。

【0036】

上記の通り、シランガスはプロパンガスよりも分解しやすい。本実施例では、分解しやすいシランガスのチャンバ９０内への導入に先立って、プロパンガスをチャンバ９０内に導入する。このため、シランガスがチャンバ９０内に導入される時刻ｔ２の時点では、チャンバ９０内のガス中には、反応性の炭素材料が多く存在している。従って、エピタキシャル成長の初期におけるチャンバ９０内のＣ／Ｓｉ比が高い。このため、エピタキシャル成長の全体に亘って、チャンバ９０内のＣ／Ｓｉ比を略一定にすることができる。この結果、図８のグラフに示されるように、第１ドリフト領域２８ａ中におけるｎ型ドーパント濃度を均一化することができる。この結果、耐圧が高く、リーク電流が生じ難い半導体装置１０を製造できる。

【0037】

また、チャンバ９０内のＣ／Ｓｉ比が高い状況で、高い成長レートでＳｉＣ層の成長を開始すると、ＳｉＣ層の表面において劣化が生じ易くなる。

【0038】

この点に関して、図７に示すように、本実施例の第１ドリフト領域２８ａの形成工程では、シランガスの導入開始時に、シランガスの流量を徐々に増やす。この結果、エピタキシャル成長の初期における成長レートを低く保つことができる。このために、形成されるＳｉＣ層の表面の劣化を抑制できる。時刻ｔ３以降は、シランガスの流量が高い値で一定に維持されるので、高い成長速度で安定してＳｉＣ層を成長させることができる。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間の期間における低い成長レートは、第１成長レートの一例である。また、時刻ｔ３以降の期間における高い成長レートは、第２成長レートの一例である。なお、エピタキシャル成長の初期における成長レートを低く保つ手法は上記の形態に限定されず、例えば、温度を低くすることによって成長レートを低く保ってもよい。

【0039】

なお、上記の実施例１において、第２ドリフト領域２８ｂ、第１ドリフト領域２８ａが、それぞれ、「下地層」、「ＳｉＣ層」の一例に相当する。

【0040】

（実施例２）
続いて、図９を参照して、実施例２を説明する。実施例２の半導体装置１００では、第１ドリフト領域２８ａと第２ドリフト領域２８ｂが、スーパージャンクション構造を備える。実施例２の半導体装置１００の他の構成は実施例１の半導体装置１０と同様である。第１ドリフト領域２８ａ内では、複数のｎ型カラム１５０と複数のｐ型カラム１５２が横方向に交互に繰り返し設けられている。第２ドリフト領域２８ｂ内では、複数のｎ型カラム１６０と複数のｐ型カラム１６２が横方向に交互に繰り返し設けられている。ｐ型カラム１５２が伸びる方向とｐ型カラム１６２が伸びる方向は交差している。ｐ型カラム１６２はｐ型カラム１５２を介してボディ領域１２６に接続されている。

【0041】

実施例２の半導体装置１００の製造方法では、まず、実施例１と同様にして、ｎ型の第２ドリフト領域２８ｂをエピタキシャル成長により形成する。次に、第２ドリフト領域２８ｂにｐ型ドーパントを選択的に注入することにより、ｐ型カラム１６２を形成する。第２ドリフト領域２８ｂのうちｐ型カラム１６２が形成されなかった領域が、ｎ型カラム１６０となる。次に、実施例１と同様にして、第２ドリフト領域２８ｂ上に第１ドリフト領域２８ａを成長させる。従って、ｎ型ドーパント濃度が均一な第１ドリフト領域２８ａが形成される。次に、第１ドリフト領域２８ａにｐ型ドーパントを選択的に注入することにより、ｐ型カラム１５２を形成する。第１ドリフト領域２８ａのうちｐ型カラム１５２が形成されなかった領域が、ｎ型カラム１５０となる。

【0042】

第１ドリフト領域２８ａは、ｐ型カラム１５２内のｐ型ドーパント量とｎ型カラム１５０内のｎ型ドーパント量とがバランスするように形成されている。仮に、第１ドリフト領域２８ａのエピタキシャル成長時に図６のようにｎ型ドーパントの濃度が高い部分が形成されてしまうと、ｎ型カラム１５０とｐ型カラム１５２との間でドーパントのバランスさせることが困難となる。この場合、半導体装置１００の耐圧が低くなる。一方、実施例２の製造方法では、第１ドリフト領域２８ａのｎ型ドーパントの濃度を均一化することができる。従って、ｎ型カラム１５０とｐ型カラム１５２との間でドーパントのバランスさせることが可能であり、高い耐圧を有する半導体装置を製造できる。

【0043】

（実施例３）
次に、図１０を参照して、実施例３を説明する。実施例３では、図１０に示すように、時刻ｔ１において、シランガスに先立って、プロパンガス及びドーピングガスをチャンバ９０内に導入する。その後、時刻ｔ２において、シランガスをチャンバ９０内に導入する。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間では、プロパンガスとシランガスとの流量を徐々に増やす。時刻ｔ３以降は、プロパンガス及びシランガスの流量を高い値で一定に維持する。

【0044】

この構成では、時刻ｔ２から時刻ｔ３の間では、シランガスの流量だけでなくプロパンガスの流量も徐々に増やすので、プロパンガスとシランガスとのチャンバ９０内への供給比の変動を抑制できる。これにより、Ｃ／Ｓｉ比が過度に高くなることが抑制される。この結果、ＳｉＣ層の表面に劣化が生じることが抑制される。

【0045】

上記の実施例の変形例を述べる。上記の実施例では、ｎ型ドーパントをドーピングする例について説明したが、本明細書で説明した技術は、ｐ型ドーパントをＳｉＣ中にドーピングする場合にも有用である。

【0046】

例えば、ドーピングガスとしてトリメチルアルミニウム（以下「ＴＭＡ」と記載する）を使用する例を想定する。この例では、アルミニウム（Ａｌ）がｐ型ドーパントである。ｐ型ドーパントのＡｌは、Ｓｉと配位する形でＳｉＣ中に取り込まれる。このため、チャンバ内のＣ／Ｓｉ比が低いほど（即ちＳｉの量が多いほど）、ｐ型ドーパントはＳｉＣ中に取り込まれにくくなる。即ち、Ｃ／Ｓｉ比が低いほど、エピタキシャル成長で形成されるＳｉＣのｐ型ドーパント濃度が低くなる。

【0047】

このため、シランガスとプロパンガスとを同時にチャンバ９０内に導入すると、エピタキシャル成長の初期において、ｐ型ドーパント濃度が低い箇所が形成される。その後、Ｃ／Ｓｉ比が一定の値に収束すると、第１ドリフト領域のｐ型ドーパントの濃度は略同一となる。

【0048】

一方、分解しやすいシランガスの導入に先立って、プロパンガスをチャンバ９０内に導入すると、シランガスがチャンバ９０内に導入される時点では、チャンバ９０内のガス中には、一定量のＣが既に存在していることになる。即ち、シランガスとプロパンガスとを同時にチャンバ９０内に導入する場合と比較して、エピタキシャル成長の初期におけるチャンバ９０内のＣ／Ｓｉ比が高い。このため、エピタキシャル成長の全体に亘って、チャンバ９０内のＣ／Ｓｉ比を略同一にすることができる。この結果、第１ドリフト領域２８ａ中におけるｐ型ドーパント濃度を均一化することができる。

【0049】

また、上記の実施例では、ドーピングガスとプロパンガスとを同時刻ｔ１においてチャンバ９０内に導入した（図５（Ｂ）の左側のグラフ参照）。変形例では、シランガスをチャンバ９０内に導入する時刻ｔ２より先であれば、ドーピングガスとプロパンガスとをチャンバ９０内に導入する時刻は、互いに異なっていてもよい。

【0050】

以下に、本明細書に開示の製造方法の構成を列記する。
（構成１）
半導体装置（１０）の製造方法であって、
下地層（２８ｂ）が配置されたチャンバ（９０）内に、Ｓｉを含む第１原料ガスとＣを含む第２原料ガスとドーピングガスとを導入することによって、前記下地層の上にＳｉＣ層（２８ａ）をエピタキシャル成長させる工程を備え、
前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記第２原料ガス及び前記ドーピングガスを、前記第１原料ガスよりも先に前記チャンバ内に導入する、製造方法。
（構成２）
前記下地層が、ドーパントを含むＳｉＣにより構成されており、
前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程では、前記下地層のドーパント濃度よりも高いドーパント濃度を有する前記ＳｉＣ層を形成する、構成１に記載の製造方法。
（構成３）
前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる前記工程が、
第１成長レートで前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる第１工程と、
前記第１工程の後に、前記第１成長レートよりも高い第２成長レートで、前記ＳｉＣ層をエピタキシャル成長させる第２工程、
を備える、構成１または２に記載の製造方法。

【0051】

以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【符号の説明】

【0052】

１０，１００：半導体装置、１２：半導体基板、２２：ソース領域、２４：コンタクト領域、２６：ボディ領域、２８：ドリフト領域、２８ａ：第１ドリフト領域、２８ｂ：第２ドリフト領域、３０：ドレイン領域、３４：トレンチ、３６：層間絶縁層、３８：ゲート絶縁膜、４０：ゲート電極、８０：ソース電極、８４：ドレイン電極、１５０，１６０：ｎ型カラム、１５２，１６２：ｐ型カラム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】