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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】P2024098728
(43)【公開日】2024-07-24
(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/265 20060101AFI20240717BHJP
【ＦＩ】
H01L21/265 W
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023002385
(22)【出願日】2023-01-11
(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】大坪 弘明
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＣ基板に生じた反りを効果的に緩和する。
【解決手段】 半導体装置の製造方法であって、ＳｉＣ基板の第１表面にドーパントをイオン注入する第１イオン注入工程と、前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する第２イオン注入工程、を有する。前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる。前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される。
【選択図】図８
【解決手段】 半導体装置の製造方法であって、ＳｉＣ基板の第１表面にドーパントをイオン注入する第１イオン注入工程と、前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する第２イオン注入工程、を有する。前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる。前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
半導体装置の製造方法であって、
ＳｉＣ基板（１２）の第１表面（１２ａ）にドーパントをイオン注入する第１イオン注入工程と、
前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面（１２ｂ）に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する第２イオン注入工程、
を有し、
前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される、
製造方法。
ＳｉＣ基板（１２）の第１表面（１２ａ）にドーパントをイオン注入する第１イオン注入工程と、
前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面（１２ｂ）に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する第２イオン注入工程、
を有し、
前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される、
製造方法。
【請求項2】
前記第２イオン注入工程では、１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で元素をイオン注入する、請求項１に記載の製造方法。
【請求項3】
前記第２イオン注入工程では、前記第１イオン注入工程において前記第１表面に注入されたドーパントの濃度よりも高い濃度で元素をイオン注入する、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項4】
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、炭素の凝集層が形成される、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項5】
前記ＳｉＣ基板が、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣにより構成されており、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、３Ｃ－ＳｉＣが形成される、請求項１または２に記載の製造方法。
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、３Ｃ－ＳｉＣが形成される、請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項6】
前記第２イオン注入工程よりも後に、前記第１表面にドーパントをイオン注入する第３イオン注入工程をさらに有し、
前記第２イオン注入工程では、前記第２表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第３イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる、
請求項１または２に記載の製造方法。
前記第２イオン注入工程では、前記第２表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第３イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる、
請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項7】
前記第２イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲を除去する工程をさらに有する、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】
本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
特許文献１には、ＳｉＣ（すなわち、炭化ケイ素）により構成された半導体基板（以下、ＳｉＣ基板という）から半導体装置を製造する方法が開示されている。この製造方法では、ＳｉＣ基板のおもて面にボロン、リンなどのドーパントをイオン注入する。ＳｉＣ基板のおもて面にドーパントをイオン注入すると、ＳｉＣ基板に反りが生じる。次に、ＳｉＣ基板の裏面に反り解消イオンを注入する。これによって、ＳｉＣ基板に生じた反りを緩和する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－１５３９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本明細書では、ＳｉＣ基板に生じた反りを効果的に緩和する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、第１イオン注入工程と第２イオン注入工程を有する。前記第１イオン注入工程では、ＳｉＣ基板の第１表面にドーパントをイオン注入する。前記第２イオン注入工程では、前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する。前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる。前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される。
【0006】
なお、第２イオン注入工程においてＳｉＣ基板にイオン注入される元素は、ドーパントであってもよいし、ドーパント以外の元素であってもよい。
【0007】
また、第２イオン注入工程でＳｉＣ基板の反りが緩和されることは、第１イオン注入工程で生じたＳｉＣ基板の反り（すなわち、第１表面が凸となる向きの反り）が緩和されることを意味する。したがって、第２イオン注入工程で、第２表面が凸となる向きの反りが生じてもよい。
【0008】
第１イオン注入工程で第１表面にドーパントをイオン注入すると、第１表面が凸となる向きでＳｉＣ基板に反りが生じる。第２イオン注入工程でＳｉＣ基板の第２表面に元素をイオン注入すると、ＳｉＣ基板が、第１イオン注入工程で生じた反りを緩和するように変形する。第２イオン注入工程において第２表面に１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入すると、第２イオン注入工程においてＳｉＣ基板を効率的に変形させることができる。したがって、この製造方法によれば、第１イオン注入工程でＳｉＣ基板に生じた反りを効果的に緩和できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】イオン注入前のＳｉＣ基板１２の断面図。
【図2】電界緩和領域１８に対するイオン注入工程の説明図。
【図3】第２ドリフト領域２０のエピタキシャル成長工程の説明図。
【図4】第１イオン注入工程の説明図。
【図5】第１イオン注入工程後のＳｉＣ基板１２の反りの説明図。
【図6】第２イオン注入工程の説明図。
【図7】第２イオン注入工程後のＳｉＣ基板１２の反りの説明図。
【図8】第２イオン注入工程における反り量とイオン注入濃度との関係を示すグラフ。
【図9】第３イオン注入工程の説明図。
【図10】トレンチ形成工程の説明図。
【図11】結晶欠陥領域除去工程の説明図。
【図12】実施形態の製造方法により製造されるＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field effect transistor）の断面図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本明細書が開示する製造方法では、前記第２イオン注入工程では、１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で元素をイオン注入してもよい。
【0011】
第２イオン注入工程において１×１０２０ｃｍ－３以上の濃度で元素をイオン注入すると、第２イオン注入工程において生じる変形の量が減少することが判明した。第２イオン注入工程で１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で元素をイオン注入することで、第１イオン注入工程で生じた反りをより効果的に緩和できる。
【0012】
本明細書が開示する製造方法では、前記第２イオン注入工程では、前記第１イオン注入工程において前記第１表面に注入されたドーパントの濃度よりも高い濃度で元素をイオン注入してもよい。
【0013】
この構成によれば、第１イオン注入工程で生じた反りをより効果的に緩和できる。
【0014】
本明細書が開示する製造方法においては、前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、炭素の凝集層が形成されてもよい。
【0015】
この構成によれば、第１イオン注入工程で生じた反りをより効果的に緩和できる。
【0016】
本明細書が開示する製造方法においては、前記ＳｉＣ基板が、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣにより構成されていてもよい。前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、３Ｃ－ＳｉＣが形成されてもよい。
【0017】
この構成によれば、第１イオン注入工程で生じた反りをより効果的に緩和できる。
【0018】
本明細書が開示する製造方法は、前記第２イオン注入工程よりも後に、前記第１表面にドーパントをイオン注入する第３イオン注入工程をさらに有していてもよい。前記第２イオン注入工程では、前記第２表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じてもよい。前記第３イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じてもよい。
【0019】
この製造方法によれば、第２イオン注入工程によって、第１イオン注入工程と第３イオン注入工程における反りを緩和できる。
【0020】
本明細書が開示する製造方法は、前記第２イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲を除去する工程をさらに有していてもよい。
【0021】
実施形態の製造方法では、図１に示すＳｉＣ基板１２から半導体装置を製造する。ＳｉＣ基板１２は、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣにより構成されている。ＳｉＣ基板１２は、ｎ型のドレイン領域１４と、ｎ型の第１ドリフト領域１６を有している。第１ドリフト領域１６は、ドレイン領域１４の上部に配置されている。第１ドリフト領域１６のｎ型不純物濃度は、ドレイン領域１４のｎ型不純物濃度よりも低い。
【0022】
まず、図２に示すように、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａにマスクを介して選択的にｐ型不純物をイオン注入することによって、第１ドリフト領域１６内に複数のｐ型の電界緩和領域１８を形成する。次に、図３に示すように、第１ドリフト領域１６の上部にｎ型の第２ドリフト領域２０をエピタキシャル成長させる。第２ドリフト領域２０のｎ型不純物濃度は、第１ドリフト領域１６のｎ型不純物濃度とほぼ等しい。この段階では、ＳｉＣ基板１２に大きい反りは生じていない。
【0023】
（第１イオン注入工程）
次に、第１イオン注入工程を実施する。第１イオン注入工程では、図４に示すように、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａにマスクを介して選択的にｐ型不純物をイオン注入することによって、第２ドリフト領域２０内にｐ型のボディ領域２２を形成する。ここでは、１×１０１８ｃｍ－３未満の濃度でｐ型不純物をイオン注入する。また、ここでは、上面１２ａに露出する広い範囲にボディ領域２２を形成する。また、ここでは、注入深さを変えながら複数回ｐ型不純物をイオン注入することによって、厚いボディ領域２２を形成する。また、ボディ領域２２の下部には、第２ドリフト領域２０を残存させる。上面１２ａにｐ型不純物をイオン注入すると、上面１２ａ近傍のｐ型不純物が注入された領域（すなわち、ボディ領域２２）でＳｉＣ基板１２が膨張する。ボディ領域２２を形成する範囲が広いので、上面１２ａ近傍でＳｉＣ基板１２が大きく膨張する。他方、第１イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂ近傍の領域は膨張しない。このため、図５に示すように、ＳｉＣ基板１２に、上面１２ａが凸となる向きで反りが生じる。以下では、ＳｉＣ基板１２を水平面上に載置したときに、上面１２ａの外周端１２ｒに対して上下方向において最も変位量が大きい上面１２ａ内の部分を、最大変位部１２ｄという。また、上下方向における最大変位部１２ｄの外周端１２ｒに対する位置（より詳細には、上側を正として測定した位置）を、反り量Ｓという。反り量Ｓが正の値であることは上面１２ａが凸であることを意味し、反り量Ｓが負の値であることには下面１２ｂが凸であることを意味する。反り量Ｓの絶対値が大きいと、製造設備（例えば、ＳｉＣ基板１２の搬送装置など）において不具合が生じる。したがって、半導体装置の製造工程においては、ＳｉＣ基板１２の反り量Ｓの絶対値が基準値Ｓｍａｘ以下に管理される。第１イオン注入工程では反り量Ｓが正の値となる。第１イオン注入工程では、反り量Ｓは基準値Ｓｍａｘまでは達しないが、基準値Ｓｍａｘに近い値まで上昇する。
次に、第１イオン注入工程を実施する。第１イオン注入工程では、図４に示すように、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａにマスクを介して選択的にｐ型不純物をイオン注入することによって、第２ドリフト領域２０内にｐ型のボディ領域２２を形成する。ここでは、１×１０１８ｃｍ－３未満の濃度でｐ型不純物をイオン注入する。また、ここでは、上面１２ａに露出する広い範囲にボディ領域２２を形成する。また、ここでは、注入深さを変えながら複数回ｐ型不純物をイオン注入することによって、厚いボディ領域２２を形成する。また、ボディ領域２２の下部には、第２ドリフト領域２０を残存させる。上面１２ａにｐ型不純物をイオン注入すると、上面１２ａ近傍のｐ型不純物が注入された領域（すなわち、ボディ領域２２）でＳｉＣ基板１２が膨張する。ボディ領域２２を形成する範囲が広いので、上面１２ａ近傍でＳｉＣ基板１２が大きく膨張する。他方、第１イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂ近傍の領域は膨張しない。このため、図５に示すように、ＳｉＣ基板１２に、上面１２ａが凸となる向きで反りが生じる。以下では、ＳｉＣ基板１２を水平面上に載置したときに、上面１２ａの外周端１２ｒに対して上下方向において最も変位量が大きい上面１２ａ内の部分を、最大変位部１２ｄという。また、上下方向における最大変位部１２ｄの外周端１２ｒに対する位置（より詳細には、上側を正として測定した位置）を、反り量Ｓという。反り量Ｓが正の値であることは上面１２ａが凸であることを意味し、反り量Ｓが負の値であることには下面１２ｂが凸であることを意味する。反り量Ｓの絶対値が大きいと、製造設備（例えば、ＳｉＣ基板１２の搬送装置など）において不具合が生じる。したがって、半導体装置の製造工程においては、ＳｉＣ基板１２の反り量Ｓの絶対値が基準値Ｓｍａｘ以下に管理される。第１イオン注入工程では反り量Ｓが正の値となる。第１イオン注入工程では、反り量Ｓは基準値Ｓｍａｘまでは達しないが、基準値Ｓｍａｘに近い値まで上昇する。
【0024】
（第２イオン注入工程）
次に、第２イオン注入工程を実施する。第２イオン注入工程では、図６に示すように、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂに反り調整用元素４２をイオン注入する。本実施形態では、反り調整用元素４２としてｐ型不純物の一種であるアルミニウム（Ａｌ）を用いる。ただし、反り調整用元素４２は、特に限定されない。反り調整用元素４２は、ドーパント（すなわち、ｐ型不純物またはｎ型不純物）であってもよいし、その他の元素（すなわち、ＳｉＣ基板１２の導電性に影響を与えない元素）であってもよい。また、ここでは、注入深さを変えることなく、一定の深さに反り調整用元素４２をイオン注入する。下面１２ｂに反り調整用元素４２をイオン注入すると、下面１２ｂ近傍の反り調整用元素４２が注入された領域に結晶欠陥が形成される。以下では、反り調整用元素４２のイオン注入により結晶欠陥が形成された領域を、結晶欠陥領域４０という。結晶欠陥領域４０が形成されると、結晶欠陥領域４０（すなわち、下面１２ｂ近傍の領域）においてＳｉＣ基板１２が膨張する。他方、第２イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａ近傍の領域は膨張しない。したがって、ＳｉＣ基板１２が、反り量Ｓを減少させるように変形する。すなわち、ＳｉＣ基板１２が、第１イオン注入工程で生じた反りを緩和するように変形する。ここでは、反り調整用元素４２を第１イオン注入工程で注入したｐ型不純物よりも高濃度に注入することで、反り量Ｓを負の値まで減少させる。すなわち、図７に示すように、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂが凸となるようにＳｉＣ基板１２に反りを生じさせる。第２イオン注入工程の実施後の反り量Ｓの絶対値は、基準値Ｓｍａｘよりも低い値に制御される。
次に、第２イオン注入工程を実施する。第２イオン注入工程では、図６に示すように、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂに反り調整用元素４２をイオン注入する。本実施形態では、反り調整用元素４２としてｐ型不純物の一種であるアルミニウム（Ａｌ）を用いる。ただし、反り調整用元素４２は、特に限定されない。反り調整用元素４２は、ドーパント（すなわち、ｐ型不純物またはｎ型不純物）であってもよいし、その他の元素（すなわち、ＳｉＣ基板１２の導電性に影響を与えない元素）であってもよい。また、ここでは、注入深さを変えることなく、一定の深さに反り調整用元素４２をイオン注入する。下面１２ｂに反り調整用元素４２をイオン注入すると、下面１２ｂ近傍の反り調整用元素４２が注入された領域に結晶欠陥が形成される。以下では、反り調整用元素４２のイオン注入により結晶欠陥が形成された領域を、結晶欠陥領域４０という。結晶欠陥領域４０が形成されると、結晶欠陥領域４０（すなわち、下面１２ｂ近傍の領域）においてＳｉＣ基板１２が膨張する。他方、第２イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａ近傍の領域は膨張しない。したがって、ＳｉＣ基板１２が、反り量Ｓを減少させるように変形する。すなわち、ＳｉＣ基板１２が、第１イオン注入工程で生じた反りを緩和するように変形する。ここでは、反り調整用元素４２を第１イオン注入工程で注入したｐ型不純物よりも高濃度に注入することで、反り量Ｓを負の値まで減少させる。すなわち、図７に示すように、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂが凸となるようにＳｉＣ基板１２に反りを生じさせる。第２イオン注入工程の実施後の反り量Ｓの絶対値は、基準値Ｓｍａｘよりも低い値に制御される。
【0025】
図８は、反り量の比Ｓ２／Ｓ１と、反り調整用元素４２のイオン注入濃度Ｄとの関係を示している。反り量の比Ｓ２／Ｓ１は、第２イオン注入工程で生じる反り量Ｓの変化量Ｓ２を第１イオン注入工程で生じる反り量Ｓの変化量Ｓ１で除算した値の絶対値を示している。Ｓ２／Ｓ１＞１は、第２イオン注入工程においてＳｉＣ基板１２の下面１２ｂが凸となることを意味する。Ｓ２／Ｓ１＜１は、第２イオン注入工程においてＳｉＣ基板１２の上面１２ａが凸の状態に維持されることを意味する。図８に示すように、第２イオン注入工程におけるイオン注入濃度Ｄが１×１０１９ｃｍ－３を超えると、比Ｓ２／Ｓ１が急激に上昇する。したがって、第２イオン注入工程では、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で反り調整用元素４２をイオン注入することで、効率的に反り量Ｓを変化させることができる。特に、イオン注入濃度Ｄが１×１０１９ｃｍ－３を超えると比Ｓ２／Ｓ１が１を超えるので、下面１２ｂが凸となるようにＳｉＣ基板１２に反りを生じさせることができる。
【0026】
第２イオン注入工程におけるイオン注入濃度Ｄが１×１０１９ｃｍ－３を超えると比Ｓ２／Ｓ１が急激に上昇する理由は、以下の通りであると考えられる。第２イオン注入工程において１×１０１９ｃｍ－３を超えるイオン注入濃度でイオン注入した場合に、結晶欠陥領域４０の断面を解析すると、炭素凝集層と３Ｃ－ＳｉＣ層の少なくとも一方が検出される。炭素凝集層は、ＳｉＣ基板１２中で炭素が凝集した層である。３Ｃ－ＳｉＣ層は、ＳｉＣ基板１２中で結晶構造が変化して３Ｃ－ＳｉＣの結晶構造となった層である。第２イオン注入工程におけるイオン注入濃度Ｄが１×１０１９ｃｍ－３を超えると、結晶欠陥領域４０内に炭素凝集層や３Ｃ－ＳｉＣ層が形成されることで、結晶欠陥領域４０が大きく膨張すると考えられる。このため、イオン注入濃度Ｄが１×１０１９ｃｍ－３を超えると、反り量の比Ｓ２／Ｓ１が急激に上昇すると考えられる。
【0027】
また、イオン注入濃度Ｄが１×１０２０ｃｍ－３より高い場合には、イオン注入濃度Ｄが上昇するにしたがって比Ｓ２／Ｓ１が徐々に低下する。したがって、第２イオン注入工程では、１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で反り調整用元素４２をイオン注入すると、効率的に反り量Ｓを変化させることができる。
【0028】
（第３イオン注入工程）
次に、第３イオン注入工程を実施する。第３イオン注入工程では、図９に示すように、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａにｐ型不純物とｎ型不純物をマスクを介して選択的にイオン注入することによって、複数のｎ型のソース領域２４と複数のｐ型のコンタクト領域２６を形成する。なお、ソース領域２４に対するｎ型不純物のイオン注入とコンタクト領域２６に対するｐ型不純物のイオン注入は、いずれを先に実施してもよい。ここでは、１×１０１８より高く、１×１０１９ｃｍ－３より低い濃度でｎ型不純物とｐ型不純物をイオン注入する。すなわち、ソース領域２４にイオン注入するｎ型不純物の濃度とコンタクト領域２６にイオン注入するｐ型不純物の濃度は、ボディ領域２２に注入されたｐ型不純物の濃度よりも高く、結晶欠陥領域４０にイオン注入された元素の濃度よりも低い。また、ここでは、上面１２ａに露出する広い範囲にソース領域２４とコンタクト領域２６を形成する。また、ソース領域２４とコンタクト領域２６の下部にボディ領域２２を残存させる。上面１２ａにｎ型不純物とｐ型不純物をイオン注入すると、上面１２ａ近傍の不純物が注入された領域（すなわち、ソース領域２４とコンタクト領域２６）でＳｉＣ基板１２が膨張する。ソース領域２４とコンタクト領域２６を形成する範囲が広いので、上面１２ａ近傍でＳｉＣ基板１２が大きく膨張する。他方、第３イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂ近傍の領域は膨張しない。したがって、ＳｉＣ基板１２が、反り量Ｓを増加させるように変形する。すなわち、ＳｉＣ基板１２が、第２イオン注入工程で生じた反りを緩和するように変形する。ここでは、反り量Ｓが正の値まで増加する。すなわち、図５と同様に、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａが凸となるようにＳｉＣ基板１２に反りが生じる。第２イオン注入工程の実施後に下面１２ｂが凸となるようにＳｉＣ基板１２が反っているので、第３イオン注入工程においてＳｉＣ基板１２の上面１２ａが凸となるときに反り量Ｓが過大となることが防止される。したがって、第３イオン注入工程において反り量Ｓは基準値Ｓｍａｘよりも低い値に制御される。
次に、第３イオン注入工程を実施する。第３イオン注入工程では、図９に示すように、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａにｐ型不純物とｎ型不純物をマスクを介して選択的にイオン注入することによって、複数のｎ型のソース領域２４と複数のｐ型のコンタクト領域２６を形成する。なお、ソース領域２４に対するｎ型不純物のイオン注入とコンタクト領域２６に対するｐ型不純物のイオン注入は、いずれを先に実施してもよい。ここでは、１×１０１８より高く、１×１０１９ｃｍ－３より低い濃度でｎ型不純物とｐ型不純物をイオン注入する。すなわち、ソース領域２４にイオン注入するｎ型不純物の濃度とコンタクト領域２６にイオン注入するｐ型不純物の濃度は、ボディ領域２２に注入されたｐ型不純物の濃度よりも高く、結晶欠陥領域４０にイオン注入された元素の濃度よりも低い。また、ここでは、上面１２ａに露出する広い範囲にソース領域２４とコンタクト領域２６を形成する。また、ソース領域２４とコンタクト領域２６の下部にボディ領域２２を残存させる。上面１２ａにｎ型不純物とｐ型不純物をイオン注入すると、上面１２ａ近傍の不純物が注入された領域（すなわち、ソース領域２４とコンタクト領域２６）でＳｉＣ基板１２が膨張する。ソース領域２４とコンタクト領域２６を形成する範囲が広いので、上面１２ａ近傍でＳｉＣ基板１２が大きく膨張する。他方、第３イオン注入工程では、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂ近傍の領域は膨張しない。したがって、ＳｉＣ基板１２が、反り量Ｓを増加させるように変形する。すなわち、ＳｉＣ基板１２が、第２イオン注入工程で生じた反りを緩和するように変形する。ここでは、反り量Ｓが正の値まで増加する。すなわち、図５と同様に、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａが凸となるようにＳｉＣ基板１２に反りが生じる。第２イオン注入工程の実施後に下面１２ｂが凸となるようにＳｉＣ基板１２が反っているので、第３イオン注入工程においてＳｉＣ基板１２の上面１２ａが凸となるときに反り量Ｓが過大となることが防止される。したがって、第３イオン注入工程において反り量Ｓは基準値Ｓｍａｘよりも低い値に制御される。
【0029】
次に、ＳｉＣ基板１２をアニールすることにより、ＳｉＣ基板１２にイオン注入されたｎ型不純物とｐ型不純物を活性化させる。次に、図１０に示すように、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａをエッチングすることにより、ソース領域２４、ボディ領域２２及び第２ドリフト領域２０を貫通して電界緩和領域１８に達するトレンチ２８を複数形成する。
【0030】
次に、図１１に示すように、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂを研磨、エッチング等することによって、結晶欠陥領域４０を除去するとともにドレイン領域１４の厚みを減少させる。
【0031】
次に、図１２に示すように、トレンチ２８内にゲート絶縁膜３０とゲート電極３２を形成する。また、ＳｉＣ基板１２の上面１２ａにソース電極３４を形成する。さらに、ＳｉＣ基板１２の下面１２ｂにドレイン電極３６を形成する。以上の工程により、図１２に示すＭＯＳＦＥＴが完成する。
【0032】
以上に説明したように、本実施形態では、第２イオン注入工程において、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で下面１２ｂに元素をイオン注入する。したがって、第２イオン注入工程において効率的にＳｉＣ基板１２の反り量Ｓを減少させることができる。また、第２イオン注入工程において１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で下面１２ｂに元素をイオン注入するので、イオン注入量の過多による反り量Ｓの変化効率の悪化を防止することができる。
【0033】
また、本実施形態では、第２イオン注入工程では、第１イオン注入工程においてイオン注入されるｐ型不純物の濃度よりも高い濃度で元素をイオン注入する。したがって、第１イオン注入工程では上面１２ａが凸となり、第２イオン注入工程では下面１２ｂが凸となる。さらに、第２イオン注入工程の後の第３イオン注入工程では、上面１２ａが凸となる。したがって、第２イオン注入工程で生じる反りによって、第１イオン注入工程で生じる反りと第３イオン注入工程で生じる反りの両方を相殺することができる。したがって、下面１２ｂに対する元素のイオン注入の回数が少なくても、ＳｉＣ基板１２の反り量Ｓを低い値に管理することができる。
【0034】
なお、上述した実施形態では、下面１２ｂに元素をイオン注入する工程が１回のみであった。しかしながら、上面１２ａにドーパントをイオン注入する工程と下面１２ｂに元素をイオン注入する工程とを交互に複数回繰り返してもよい。
【0035】
なお、上述した実施形態では、第２イオン注入工程において反り量Ｓを負の値まで減少させた。しかしながら、他の例においては、第２イオン注入工程実施後の反り量Ｓが正の値であってもよい。この構成でも、第１イオン注入工程で生じた反りを第２イオン注入工程で緩和できる。
【0036】
以下に、本明細書に開示の技術の構成を列記する。
（構成１）
半導体装置の製造方法であって、
ＳｉＣ基板の第１表面にドーパントをイオン注入する第１イオン注入工程と、
前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する第２イオン注入工程、
を有し、
前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される、
製造方法。
（構成２）
前記第２イオン注入工程では、１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で元素をイオン注入する、構成１に記載の製造方法。
（構成３）
前記第２イオン注入工程では、前記第１イオン注入工程において前記第１表面に注入されたドーパントの濃度よりも高い濃度で元素をイオン注入する、構成１または２に記載の製造方法。
（構成４）
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、炭素の凝集層が形成される、構成１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成５）
前記ＳｉＣ基板が、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣにより構成されており、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、３Ｃ－ＳｉＣが形成される、構成１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成６）
前記第２イオン注入工程よりも後に、前記第１表面にドーパントをイオン注入する第３イオン注入工程をさらに有し、
前記第２イオン注入工程では、前記第２表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第３イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる、
構成１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成７）
前記第２イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲を除去する工程をさらに有する、構成１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成１）
半導体装置の製造方法であって、
ＳｉＣ基板の第１表面にドーパントをイオン注入する第１イオン注入工程と、
前記第１イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第１表面の反対側に位置する第２表面に、１×１０１９ｃｍ－３よりも高い濃度で元素をイオン注入する第２イオン注入工程、
を有し、
前記第１イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記反りが緩和される、
製造方法。
（構成２）
前記第２イオン注入工程では、１×１０２０ｃｍ－３よりも低い濃度で元素をイオン注入する、構成１に記載の製造方法。
（構成３）
前記第２イオン注入工程では、前記第１イオン注入工程において前記第１表面に注入されたドーパントの濃度よりも高い濃度で元素をイオン注入する、構成１または２に記載の製造方法。
（構成４）
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、炭素の凝集層が形成される、構成１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成５）
前記ＳｉＣ基板が、４Ｈ－ＳｉＣまたは６Ｈ－ＳｉＣにより構成されており、
前記第２イオン注入工程では、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲内に、３Ｃ－ＳｉＣが形成される、構成１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成６）
前記第２イオン注入工程よりも後に、前記第１表面にドーパントをイオン注入する第３イオン注入工程をさらに有し、
前記第２イオン注入工程では、前記第２表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じ、
前記第３イオン注入工程では、前記第１表面が凸となる向きで前記ＳｉＣ基板に反りが生じる、
構成１～５のいずれか一項に記載の製造方法。
（構成７）
前記第２イオン注入工程よりも後に、前記ＳｉＣ基板の前記第２イオン注入工程における元素の注入範囲を除去する工程をさらに有する、構成１～６のいずれか一項に記載の製造方法。
【0037】
以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、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、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わ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するものであり、そのうちの１つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。
【符号の説明】
【0038】
１２：ＳｉＣ基板、２２：ボディ領域、２４：ソース領域、２６：コンタクト領域、４０：結晶欠陥領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】