特開 2024-89239 スーパージャンクション構造を有する半導体装置およびその製造方法

(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】P2024089239

(43)【公開日】2024-07-03

(54)【発明の名称】スーパージャンクション構造を有する半導体装置およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 29/78 20060101AFI20240626BHJP

   H01L 29/12 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 21/336 20060101ALI20240626BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20240626BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 652H

H01L29/78 652T

H01L29/78 652D

H01L29/78 658G

H01L29/78 658A

H01L21/265 F

H01L21/265 R

H01L29/78 653A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022204488

(22)【出願日】2022-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】518453730

【氏名又は名称】三安ジャパンテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100171077

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 健

(72)【発明者】

【氏名】綾 淳

(72)【発明者】

【氏名】中村 浩

(72)【発明者】

【氏名】塩井 伸一

(57)【要約】

【課題】安定した性能を得ることができるスーパージャンクション構造を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置は、第１導電型の半導体で形成されたドレイン層と、前記ドレイン層の第１面において第１導電型の半導体で形成されたドリフト層と、前記ドリフト層において複数の第１導電型のカラムと複数の第２導電型のカラムとが交互に並んだカラム構造と、を備え、前記第２導電型のカラムは、断面視において多段ののこぎり状の外側部を有した。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電型の半導体で形成されたドレイン層と、
前記ドレイン層の一面において第１導電型の半導体で形成されたドリフト層と、
前記ドリフト層において複数の第１導電型のカラムと複数の第２導電型のカラムとが交互に並んだカラム構造と、
を備え、
前記第２導電型のカラムは、断面視において多段ののこぎり状の外側部を有したスーパージャンクション構造を有する半導体装置。

【請求項2】

前記第２導電型のカラムは、
第２導電型の不純物層と、
前記不純物層の内部に形成された充填層と、
を備えた請求項１に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置。

【請求項3】

前記充填層は、絶縁体または半導体で形成された請求項２に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置。

【請求項4】

前記不純物層の不純物濃度は、１．０×１０^１７ｃｍ^－３以上１．０×１０^２０ｃｍ^－３以下である請求項２または請求項３に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置。

【請求項5】

前記第１導電型のカラムは、第１導電型の炭化珪素で形成され、
前記不純物層は、第２導電型の炭化珪素で形成された請求項２または請求項３に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置。

【請求項6】

第１導電型の半導体で形成されたドレイン層にエピタキシャル成長により第１導電型のドリフト層を形成するドリフト層形成工程と、
前記ドリフト層において、断面視が多段ののこぎり状の外側部となるように複数の第２導電型のカラムを形成する第２導電型カラム形成工程と、
を備えたスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法。

【請求項7】

前記第２導電型カラム形成工程は、
前記複数の第２導電型のカラムが形成される領域に対応する位置に開口部が形成されたマスクを用いて、不純物をイオン注入するイオン注入工程と、
前記マスクをそのまま用いて前記イオン注入された領域の一部をエッチングするエッチング工程と、
を繰り返すことで、断面視が多段ののこぎり状の外側部となるように複数の第２導電型のカラムを形成する請求項６に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記イオン注入工程は、上面視において、前記不純物が存在する領域の一部が前記マスクの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入する請求項７に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法。

【請求項9】

前記イオン注入工程と前記エッチング工程とが繰り返された後、前記エッチング工程により形成された溝を絶縁体または半導体で充填する充填工程、
を備えた請求項７または請求項８に記載のスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、スーパージャンクション構造を有する半導体装置およびその製造方法に関連する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、スーパージャンクション構造を有する半導体装置を開示する。当該半導体装置においては、第１導電型の半導体に対し、エッチングにより溝が形成される。当該溝に対し、第２導電型の層がエピタキシャル成長により形成される。その結果、スーパージャンクション構造が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－１０２０８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載の半導体装置においては、当該溝に対し、第２導電型の層がエピタキシャル成長により形成される際、当該溝の開口部が塞がりやすい。このため、溝の内部にボイドが残留しやすく、安定した性能を得ることができない。

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされた。本開示の目的は、安定した性能を得ることができるスーパージャンクション構造を有する半導体装置およびその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係るスーパージャンクション構造を有する半導体装置は、
第１導電型の半導体で形成されたドレイン層と、
前記ドレイン層の一面において第１導電型の半導体で形成されたドリフト層と、
前記ドリフト層において複数の第１導電型のカラムと複数の第２導電型のカラムとが交互に並んだカラム構造と、
を備え、
前記第２導電型のカラムは、断面視において多段ののこぎり状の外側部を有したスーパージャンクション構造を有する半導体装置とした。

【0007】

前記第２導電型のカラムは、
第２導電型の不純物層と、
前記不純物層の内部に形成された充填層と、
を備えたことが、本開示の一形態とされる。

【0008】

前記充填層は、絶縁体または半導体で形成されたことが、本開示の一形態とされる。

【0009】

前記不純物層の不純物濃度は、１．０×１０^１７ｃｍ^－３以上１．０×１０^２０ｃｍ^－３以下であることが、本開示の一形態とされる。

【0010】

前記第１導電型のカラムは、第１導電型の炭化珪素で形成され、
前記不純物層は、第２導電型の炭化珪素で形成されたことが、本発明の一形態とされる。

【0011】

本開示に係るスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法は、
第１導電型の半導体で形成されたドレイン層にエピタキシャル成長により第１導電型のドリフト層を形成するドリフト層形成工程と、
前記ドリフト層において、断面視が多段ののこぎり状の外側部となるように複数の第２導電型のカラムを形成する第２導電型カラム形成工程と、
を備えたスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法とした。

【0012】

前記第２導電型カラム形成工程は、
前記複数の第２導電型のカラムが形成される領域に対応する位置に開口部が形成されたマスクを用いて、不純物をイオン注入するイオン注入工程と、
前記マスクをそのまま用いて前記イオン注入された領域の一部をエッチングするエッチング工程と、
を繰り返すことで、断面視が多段ののこぎり状の外側部となるように複数の第２導電型のカラムを形成することが、本開示の一形態とされる。

【0013】

前記イオン注入工程は、上面視において、前記不純物が存在する領域の一部が前記マスクの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入することが、本開示の一形態とされる。

【0014】

前記イオン注入工程と前記エッチング工程とが繰り返された後、前記エッチング工程により形成された溝を絶縁体または半導体で充填する充填工程、
を備えたことが、本開示の一形態とされる。

【発明の効果】

【0015】

本開示によれば、安定した性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施の形態１における半導体装置の断面図である。

【図2】実施の形態１における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図3】実施の形態１における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図4】実施の形態１における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図5】実施の形態１における半導体装置の第２導電型の不純物層の形成方法を説明するための図である。

【図6】実施の形態２における半導体装置の断面図である。

【図7】実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図8】実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図9】実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【図10】実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

実施の形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には同一の符号が付される。当該部分の重複説明は適宜に簡略化ないし省略される。

【0018】

実施の形態１．
図１は実施の形態１における半導体装置の断面図である。

【0019】

図１において、半導体装置１は、スーパージャンクション構造を有する炭化珪素のプレーナー型ＭＯＳＦＥＴである。半導体装置１は、ドレイン層２とドリフト層３と複数のボディ層４と複数のソース層５と複数のボディコンタクト層６と複数のゲート絶縁層７と複数のゲート電極層８と複数の層間絶縁層９と複数のソース電極層１０と配線電極層１１とドレイン電極層１２と複数の不純物層１３と複数の充填層１４とを備える。

【0020】

ドレイン層２は、第１導電型の炭化珪素で形成される。例えば、ドレイン層２は、ｎ^＋型の４Ｈ－ＳｉＣで形成される。例えば、ドレイン層２は、窒素を不純物として形成される。ドリフト層３は、ドレイン層２の第１面（図１においては上面）に形成される。ドリフト層３は、ドレイン層２よりも低不純物濃度の第１導電型の炭化珪素で形成される。例えば、ドリフト層３は、ｎ^－型の層である。例えば、ドリフト層３は、エピタキシャル成長によりドレイン層２の上に形成される。

【0021】

複数のボディ層４は、ドリフト層３の上に形成される。複数のボディ層４は、第２導電型の炭化珪素で形成される。例えば、複数のボディ層４は、ｐ^－型の層である。例えば、複数のボディ層４は、アルミニウムを不純物としてイオン注入法により形成される。複数のソース層５は、複数のボディ層４のそれぞれの上に形成される。複数のソース層５は、ドリフト層３よりも高不純物濃度の第１導電型の炭化珪素で形成される。例えば、複数のソース層５は、ｎ^＋型の層である。例えば、複数のソース層５は、窒素を不純物としてイオン注入法により形成される。複数のボディコンタクト層６は、複数のボディ層４のそれぞれの上に形成される。複数のボディ層４のそれぞれにおいて、ボディコンタクト層６は、ソース層５に囲まれる。複数のボディコンタクト層６は、複数のボディ層４よりも高不純物濃度の第２導電型の炭化珪素で形成される。例えば、複数のボディコンタクト層６は、ｐ^＋型の層である。例えば、複数のボディコンタクト層６は、アルミニウムを不純物としてイオン注入法により形成される。

【0022】

複数のゲート絶縁層７は、隣接したボディ層４のそれぞれのソース層５と接触するように形成される。具体的には、複数のゲート絶縁層７は、ドリフト層３と隣接したボディ層４と、その内側に存在するそれぞれのソース層５にまたがるように形成される。例えば、複数のゲート絶縁層７は、熱酸化により形成される。複数のゲート電極層８は、複数のゲート絶縁層７の上にそれぞれ形成される。例えば、複数のゲート電極層８は、ＣＶＤ法によりポリシリコンで形成される。

【0023】

複数の層間絶縁層９は、複数のゲート電極層８をそれぞれ覆うように形成される。例えば、複数の層間絶縁層９は、ＣＶＤ法により形成される。複数のソース電極層１０は、複数のボディ層４のそれぞれに対応して形成される。ソース電極層１０は、ソース層５と接触するように形成される。ソース電極層１０は、ボディコンタクト層６にまたがるように形成されてもよい。例えば、複数のソース電極層１０は、スパッタ法によりＮｉ、Ｔｉ等を成膜し、熱処理して形成される。配線電極層１１は、複数のソース電極層１０を覆うように形成される。例えば、配線電極層１１は、スパッタ法によりアルミニウム合金などで形成される。

【0024】

ドレイン電極層１２は、ドレイン層２の第２面（図１においては下面）に形成される。例えば、ドレイン電極層１２は、スパッタ法によりＮｉ等を成膜し、熱処理して形成される。

【0025】

本実施の形態では、カラム構造Ｃがドリフト層３に形成される。カラム構造Ｃにおいては、複数の第１導電型のカラムＣ１と複数の第２導電型のカラムＣ２とが交互に並ぶ。複数の第１導電型のカラムＣ１は、ドリフト層３として形成された層の一部である。複数の第２導電型のカラムＣ２は、ドリフト層３として形成された層と別に形成される。

【0026】

複数の第２導電型のカラムＣ２の各々は、ソース電極層１０の下方に形成される。複数の第２導電型のカラムＣ２の各々において、上部は、ボディ層４とソース層５とボディコンタクト層６とに囲まれる。複数の第２導電型のカラムＣ２の各々は、断面視において多段ののこぎり状の外側部を有する。具体的には、複数の第２導電型のカラムＣ２の各々においては、複数の第１傾斜部Ａ１と複数の第２傾斜部Ａ２とがドリフト層３の厚み方向に交互に並ぶ。第１傾斜部Ａ１は、ドレイン層２の一面（図１においては上面）から他面（図１においては下面）に向かうにつれて横方向に広がるように形成される。第２傾斜部Ａ２は、ドレイン層２の一面から他面に向かうにつれて横方向につぼまるように形成される。この際、第２傾斜部Ａ２は、第１傾斜部Ａ１が広がり具合よりも急激な具合でつぼまるように形成される。

【0027】

より具体的には、複数の第２導電型のカラムＣ２の各々は、不純物層１３と充填層１４とを備える。不純物層１３は、第２導電型のカラムＣ２の外側部を形成する。不純物層１３は、第２導電型の炭化珪素で形成される。不純物層１３は、ｐ型の層である。例えば、不純物層１３は、アルミニウムを不純物としてイオン注入法により形成される。不純物層１３の不純物濃度は、１．０×１０^１７ｃｍ^－３以上１．０×１０^２０ｃｍ^－３以下である。充填層１４は、不純物層１３の内部に形成される。充填層１４は、絶縁体または半導体で形成される。例えば、充填層１４は、二酸化珪素で形成される。

【0028】

このように、本実施の形態では、ドリフト層３において、複数の第１導電型のカラムＣ１と複数の第２導電型のカラムＣ２とが交互に並んで、縦溝構造が形成される。この場合、電圧が印加されると、空乏層が横方向に広がる。その結果、溝の深さ分の空乏層が形成される。この際、溝の間隔の半分だけ空乏層が広がるだけで、溝の深さ分の厚みの空乏層が形成される。このように、空乏層の広がりは小さくてよく、ドリフト層３の不純物濃度は、スーパージャンクション構造でない場合に比べて５倍程度に上げ得る。このため、ＯＮ抵抗が小さくなる。

【0029】

なお、当該原理においては、溝、溝の間隔は可能な限り細くかつ深くすることが好ましい。当該原理においては、従来のＭＯＳＦＥＴとは異なるメカニズムで耐圧が確保される。このため、いわゆるシリコンリミット、ＳｉＣのリミットを超える性能が引き出される。

【0030】

次に、図２から図４を用いて、半導体装置１の製造方法を説明する。
図２から図４は実施の形態１における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【0031】

まず、図２の最上段に示されるように、ドリフト層形成工程が行われる。ドリフト層形成工程においては、ドリフト層３がドレイン層２の上に形成される。その後、図２の上から２段目に示されるように、３種のイオン注入工程が行われる。３種のイオン注入の各々においては、まず、レジストパターンが形成される。その後、イオン注入が行われる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、ｐ^－型のイオン注入部とｎ^＋型のイオン注入部とｐ^＋型のイオン注入部が形成される。ｐ^－型のイオン注入部は、ボディ層４となる。ｎ^＋型のイオン注入部は、ソース層５となる。ｐ^＋型のイオン注入部は、ボディコンタクト層６となる。その後、図２の上から３段目に示されるように、マスクパターン形成工程が行われる。マスクパターン形成工程においては、二酸化珪素層１５が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、ドライエッチングが行われる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、二酸化珪素層１５のマスクパターンが形成される。

【0032】

その後、図２の上から４段目から最下段、図３の最上段に示されるように、第２導電型カラム形成工程として、イオン注入工程とエッチング工程とが繰り返される。具体的には、図２の上から４段目に示されるように、イオン注入工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置でアルミニウム等の不純物がイオン注入される。この際、上面視において、不純物が存在する領域の一部がマスクパターンの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入が行われる。その結果、ｐ型のイオン注入部Ｄが形成される。その後、図２の上から５段目に示されるように、エッチング工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置で、ｐ型のイオン注入部Ｄがエッチングされる。この際、二酸化珪素層１５も目減りする。その後、図２の最下段に示されるように、イオン注入工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置でアルミニウム等の不純物がさらにイオン注入される。この際、上面視において、不純物が存在する領域の一部がマスクパターンの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入が行われる。その結果、ｐ型のイオン注入部Ｄがさらに形成される。その後、図３の最上段に示されるように、エッチング工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置で、ｐ型のイオン注入部Ｄがさらにエッチングされる。この際、二酸化珪素層１５もさらに目減りする。

【0033】

このように、イオン注入工程とエッチング工程とが交互に複数回行われる。その結果、図３の上から２段目に示されるように、多段ののこぎり状の不純物層１３が形成される。その後、図３の上から３段目に示されるように、マスクパターン除去工程が行われる。マスクパターン除去工程においては、二酸化珪素層１５が除去される。その後、カーボンキャップ形成工程が行われる。カーボンキャップ形成工程においては、カーボンキャップが形成される。その後、アニール工程が行われる。アニール工程においては、イオン注入された不純物元素（ドーパント）を活性化させるために、アニール処理が高温の雰囲気の中で行われる。その後、カーボンキャップ除去工程が行われる。カーボンキャップ除去工程においては、カーボンキャップが除去される。

【0034】

その後、図３の上から４段目に示されるように、充填工程が行われる。充填工程においては、二酸化珪素層１６が形成される。二酸化珪素層１６は、エッチング工程により形成された溝にも充填される。その後、図３の上から５段目に示されるように、エッチバック工程が行われる。エッチバック工程においては、二酸化珪素層１６がドリフト層３の上面まで除去される。その結果、充填層１４が形成される。

【0035】

その後、図３の最下段に示されるように、ゲート絶縁層形成工程が行われる。ゲート絶縁層形成工程においては、ゲート絶縁膜が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、ゲート絶縁膜がエッチングされる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、ゲート絶縁層７が形成される。

【0036】

その後、図４の最上段に示されるように、ゲート電極層形成工程が行われる。ゲート電極層形成工程においては、ポリシリコン膜が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、ポリシリコン膜がエッチングされる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、ゲート電極層８が形成される。その後、図４の上から２段目に示されるように、ソース電極層形成工程が行われる。ソース電極層形成工程においては、金属膜が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、金属膜がエッチングされる。その後、レジストパターンが除去される。その後、メタルシンターが行われる。その結果、ソース電極層１０が形成される。

【0037】

その後、図４の上から３段目に示されるように、層間絶縁層形成工程が行われる。層間絶縁層形成工程においては、層間絶縁層９が形成される。その後、図４の上から４段目に示されるように、配線電極層形成工程が行われる。配線電極層形成工程においては、配線電極層１１が形成される。その後、図４の最下段に示されるように、ドレイン電極層形成工程が行われる。ドレイン電極層形成工程においては、金属膜が形成される。その後、レーザーアニールが行われる。その結果、ドレイン電極層１２が形成される。

【0038】

次に、図５を用いて、第２導電型の不純物層１３の形成方法を説明する。
図５は実施の形態１における半導体装置の第２導電型の不純物層の形成方法を説明するための図である。

【0039】

図５は、アルミニウムを不純物として炭化珪素のドリフト層３にイオン注入した際のプロファイルを示す。図５に示されるように、各イオン注入工程においては、不純物は、放射状に広がる。この際のイオン注入の深さは、例えば０．７μｍ程度である。また、イオン注入の横方向の広がりは、例えば０．２μｍ程度である。図５においては示されないが、このようなイオン注入が深さを変えて繰り返されることで、複数の第２導電型のカラムＣ２の各々において、外側部は、複数の第１傾斜部Ａ１と複数の第２傾斜部Ａ２とがドリフト層３の厚み方向に交互に並ぶように形成される。

【0040】

以上で説明された実施の形態１によれば、複数の第２導電型のカラムＣ２は、断面視において多段ののこぎり状の外側部を有する。具体的には、第２導電型のカラムＣ２は、不純物層１３と充填層１４とで形成される。このため、ボイドも発生しない。その結果、安定した性能の半導体装置１を容易に製造することができる。

【0041】

なお、複数の第２導電型のカラムＣ２の断面視において、ボディ層４よりも上の不純物層１３はなくてもよい。この場合、安定した性能の半導体装置１をより安価に製造することができる。

【0042】

また、充填層１４は、絶縁体または半導体で形成される。このため、安定した性能の半導体装置１をより容易に製造することができる。

【0043】

また、不純物層１３の不純物濃度は、１．０×１０^１７ｃｍ^－３以上１．０×１０^２０ｃｍ^－３以下である。このため、安定した性能をより確実に得ることができる。

【0044】

また、第１導電型のカラムＣ１は、第１導電型の炭化珪素で形成される。不純物層１３は、第２導電型の炭化珪素で形成される。このため、炭化珪素の半導体装置１において、安定した性能を得ることができる。

【0045】

また、ドリフト層３において、断面視が多段ののこぎり状の外側部となるように複数の第２導電型のカラムＣ２が形成される。このため、安定した性能の半導体装置１を容易に製造することができる。

【0046】

また、イオン注入工程とエッチング工程とが繰り返されることで、断面視が多段ののこぎり状の外側部となるように複数の第２導電型のカラムＣ２が形成される。この際、イオン注入工程において、不純物は、マスクパターンの開口部に対応した位置で行われる。エッチング工程において、マスクパターンは、そのまま用いられる。このため、各段毎のフォトリソグラフィが不要でマスク合わせも不要となる。さらに、高アスペクト比での深い領域のイオン注入の問題もない。このため、プロセスが非常に簡素化される。その結果、安定した性能の半導体装置１を容易に製造することができる。

【0047】

例えば、ＳＦ６－０_２－Ａｒ雰囲気のＩＣＰ－ＲＩＥによる炭化珪素エッチングでは、選択比は８にできる。この場合、エッチング工程において二酸化珪素層１５が目減りするとしても、マスクパターンを変えずにイオン注入工程とエッチング工程とを複数回繰り返すことができる。例えば、二酸化珪素層１５の膜厚を２μｍにした場合、炭化珪素層の膜厚１６μｍまでエッチング可能となる。このことは、スーパージャンクション構造を有しない耐圧１０００Ｖ程度の炭化珪素半導体装置のドリフト層３の厚み（１０μｍ前後）より深くエッチングできることを意味する。また、スーパージャンクション構造を有する場合には、スーパージャンクション構造を有しない場合より、ドリフト層３の厚みをより薄くできる。このため、二酸化珪素層１５の膜厚を２μｍより薄くすることができ、安定した性能の半導体装置１をより容易に製造することができる。

【0048】

また、イオン注入工程では、上面視において、不純物が存在する領域の一部がマスクパターンの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入が行われる。このため、安定した性能の半導体装置１を容易に製造することができる。

【0049】

また、イオン注入工程とエッチング工程とが繰り返された後、エッチング工程により形成された溝は、絶縁体または半導体で充填される。このため、ボイドも発生しない。その結果、安定した性能の半導体装置１を容易に製造することができる。

【0050】

実施の形態２．
図６は実施の形態２における半導体装置の断面図である。なお、実施の形態１の部分と同一又は相当部分には同一符号が付される。当該部分の説明は省略される。

【0051】

図６に示されるように、半導体装置１は、トレンチ型ＭＯＳＦＥＴである。当該半導体装置１に対しても、複数の不純物層１３と複数の充填層１４とが付加される。

【0052】

次に、図７から図１０を用いて、半導体装置１の製造方法を説明する。
図７から図１０は実施の形態２における半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。

【0053】

まず、図７の最上段に示されるように、ドリフト層形成工程が行われる。ドリフト層形成工程においては、ドリフト層３がドレイン層２の上に形成される。その後、図７の上から２段目に示されるように、ボディ層形成工程とソース層形成工程とが行われる。ボディ層形成工程においては、ボディ層４が形成される。ソース層形成工程においては、ソース層５が形成される。

【0054】

その後、図７の上から３段目に示されるように、レジストパターン形成工程が行われる。レジストパターン形成工程においては、レジストパターンが形成される。その後、図７の上から４段目に示されるように、イオン注入工程が行われる。イオン注入工程においては、レジストパターンの開口部に対応した位置でアルミニウムのイオンが注入される。その結果、ｐ^＋型のボディコンタクト層６が形成される。

【0055】

その後、図７の上から５段目に示されるように、レジストパターン除去工程が行われる。レジストパターン除去工程においては、レジストパターンが除去される。その後、図７の最下段に示されるように、マスクパターン形成工程が行われる。マスクパターン形成工程においては、二酸化珪素層１５が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、ドライエッチングが行われる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、二酸化珪素層１５のマスクパターンが形成される。

【0056】

その後、図８の最上段から上から４段目に示されるように、イオン注入工程とエッチング工程とが繰り返される。具体的には、図８の最上段に示されるように、イオン注入工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置でアルミニウム等の不純物がイオン注入される。この際、上面視において、不純物が存在する領域の一部がマスクパターンの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入が行われる。その結果、ｐ型のイオン注入部Ｄが形成される。その後、図８の上から２段目に示されるように、エッチング工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置で、ｐ型のイオン注入部Ｄがエッチングされる。この際、二酸化珪素層１５も目減りする。その後、図８の上から３段目に示されるように、イオン注入工程においては、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置でアルミニウム等の不純物がさらにイオン注入される。この際、上面視において、不純物が存在する領域の一部がマスクパターンの開口部よりも外側に広がるようにイオン注入が行われる。その結果、ｐ型のイオン注入部Ｄがさらに形成される。その後、図８の上から４段目に示されるように、二酸化珪素層１５の開口部に対応した位置で、ｐ型のイオン注入部Ｄがさらにエッチングされる。この際、二酸化珪素層１５もさらに目減りする。

【0057】

このように、イオン注入工程とエッチング工程とが交互に複数回行われる。その結果、図８の上から５段目に示されるように、多段ののこぎり状の不純物層１３が形成される。その後、図８の最下段に示されるように、マスクパターン除去工程が行われる。マスク除去工程においては、二酸化珪素層１５が除去される。その後、カーボンキャップ形成工程が行われる。カーボンキャップ形成工程においては、カーボンキャップ（図示されず）が形成される。その後、アニール工程が行われる。アニール工程においては、イオン注入された不純物元素（ドーパント）を活性化させるために、アニール処理が高温の雰囲気の中で行われる。その後、カーボンキャップ除去工程が行われる。カーボンキャップ除去工程においては、カーボンキャップが除去される。

【0058】

その後、図９の最上段に示されるように、充填工程が行われる。充填工程においては、二酸化珪素層１６が形成される。二酸化珪素層１６は、エッチング工程により形成された溝にも充填される。その後、図９の上から２段目に示されるように、エッチバック工程が行われる。エッチバック工程においては、二酸化珪素層１６がソース層５の上面まで除去される。その結果、充填層１４が形成される。

【0059】

その後、図９の上から３段目に示されるように、トレンチエッチング工程が行われる。トレンチエッチング工程においては、まず、レジストが塗布される。その後、露光が行われる。その後、現像が行われる。その後、エッチングが行われる。その後、レジストが除去される。その結果、溝が形成される。その後、図９の上から４段目に示されるように、ゲート絶縁層形成工程が行われる。ゲート絶縁層形成工程においては、ゲート絶縁膜が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、ゲート絶縁膜がエッチングされる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、ゲート絶縁層７が形成される。

【0060】

その後、図９の上から５段目に示されるように、ゲート電極層形成工程が行われる。ゲート電極層形成工程においては、ゲート電極層形成工程が行われる。ゲート電極層形成工程においては、ポリシリコン膜が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、ポリシリコン膜がエッチングされる。その後、レジストパターンが除去される。その結果、ゲート電極層８が形成される。その後、図９の最下段に示されるように、ソース電極層形成工程が行われる。ソース電極層形成工程においては、金属膜が形成される。その後、レジストパターンが形成される。その後、金属膜がエッチングされる。その後、レジストパターンが除去される。その後、メタルシンターが行われる。その結果、ソース電極層１０が形成される。

【0061】

その後、図１０の上段に示されるように、層間絶縁層形成工程が行われる。層間絶縁層形成工程においては、層間絶縁層９が形成される。その後、図１０の中段に示されるように、配線電極層形成工程が行われる。配線電極層形成工程においては、配線電極層１１が形成される。その後、図１０の下段に示されるように、ドレイン電極層形成工程が行われる。ドレイン電極層形成工程においては、金属膜が形成される。その後、レーザーアニールが行われる。その結果、ドレイン電極層１２が形成される。

【0062】

以上で説明された実施の形態２によれば、トレンチ型の半導体装置１において、前記複数の第２導電型のカラムＣ２は、断面視において多段ののこぎり状の外側部を有する。このため、トレンチ型の半導体装置１においても、安定した性能を得ることができる。

【0063】

なお、実施の形態１または実施の形態２において、第１導電型をｐ型とし、第２導電型をｎ型としてもよい。この場合も、安定した性能を得ることができる。

【0064】

また、実施の形態１または実施の形態２の構成を珪素を主成分とする半導体装置１に適用してもよい。この場合も、安定した性能を得ることができる。

【0065】

少なくとも一つの実施形態のいくつかの側面が説明されたが、様々な改変、修正および改善が当業者にとって容易に想起されることを理解されたい。かかる改変、修正および改善は、本開示の一部となることが意図され、かつ、本開示の範囲内にあることが意図される。

【0066】

理解するべきことだが、ここで述べられた方法および装置の実施形態は、上記説明に記載され又は添付図面に例示された構成要素の構造および配列の詳細への適用に限られない。方法および装置は、他の実施形態で実装し、様々な態様で実施又は実行することができる。

【0067】

特定の実装例は、例示のみを目的としてここに与えられ、限定されることを意図しない。

【0068】

本開示で使用される表現および用語は、説明目的であって、限定としてみなすべきではない。ここでの「含む」、「備える」、「有する」、「包含する」およびこれらの変形の使用は、以降に列挙される項目およびその均等物並びに付加項目の包括を意味する。

【0069】

「又は（若しくは）」の言及は、「又は（若しくは）」を使用して記載される任意の用語が、当該記載の用語の一つの、一つを超える、およびすべてのものを示すように解釈され得る。

【0070】

前後左右、頂底上下、横縦、表裏への言及は、いずれも、記載の便宜を意図する。当該言及は、本開示の構成要素がいずれか一つの位置的又は空間的配向に限られるものではない。したがって、上記説明および図面は、例示にすぎない。

【符号の説明】

【0071】

１ 半導体装置、 ２ ドレイン層、 ３ ドリフト層、 ４ ボディ層、 ５ ソース層、 ６ ボディコンタクト層、 ７ ゲート絶縁層、 ８ ゲート電極層、 ９ 層間絶縁層、 １０ ソース電極層、 １１ 配線電極層、 １２ ドレイン電極層、 １３ 不純物層、 １４ 充填層、 １５ 二酸化珪素層、 １６ 二酸化珪素層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】