特表 2025-502892 半導体デバイスを製造するための方法および半導体デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2025-01-28

(54)【発明の名称】半導体デバイスを製造するための方法および半導体デバイス

(51)【国際特許分類】

   H10D 30/01 20250101AFI20250121BHJP

   H10D 30/66 20250101ALI20250121BHJP

   H10D 12/00 20250101ALI20250121BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 658A

H01L29/78 653A

H01L29/78 652G

H01L29/78 652H

H01L29/78 655A

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2024544776

(86)(22)【出願日】2023-01-12

(85)【翻訳文提出日】2024-09-18

(86)【国際出願番号】 EP2023050597

(87)【国際公開番号】W WO2023143921

(87)【国際公開日】2023-08-03

(31)【優先権主張番号】22153881.2

(32)【優先日】2022-01-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523380173

【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ブイトラゴ，エリザベス

(72)【発明者】

【氏名】ベリーニ，マルコ

(72)【発明者】

【氏名】ビターレ，ボルフガング・アマデウス

(57)【要約】

方法は、半導体本体の上面上にマスク（３）を有する半導体本体（１）を提供することを含み、少なくとも１つのトレンチ（２）が上面から半導体本体内に延在する。機能部分（１１）は、トレンチに横方向に隣接して形成される。トレンチと重なる第１のセクション（３１）において、マスクは、機能部分と重なる第２のセクション（３２）においてよりも厚い。第１の導電型の第１の領域（１２）が、第１の型のドーパントを注入することによって、トレンチに隣接する機能部分に形成される。保護層（４）がマスク上に堆積され、保護層はトレンチおよび機能部分の上に横方向に延在する。第２の導電型の第２の領域（１３）が、保護層を通して第２の型のドーパントを注入することによって、機能部分に形成される。これにより、第１の領域の一部が保存される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁ゲートトランジスタである半導体デバイス（１００）を製造するための方法であって、
半導体本体（１）の上面（１０）上にマスク（３）を有する前記半導体本体（１）を提供することであって、
少なくとも１つのトレンチ（２）が前記上面（１０）から前記半導体本体（１）内に延在し、前記トレンチ（２）は、前記トレンチ（２）の表面に施された絶縁層（２１）によって前記半導体本体（１）から電気的に隔離された電気伝導性材料（２０）で充填され、前記トレンチ（２）は、前記絶縁ゲートの一部であり、
前記半導体本体（１）の機能部分（１１）は、前記トレンチ（２）の側方に隣接して形成され、
前記トレンチ（２）と重なる第１のセクション（３１）において、前記マスク（３）は、前記機能部分（１１）と重なる第２のセクション（３２）においてよりも厚い、提供することと、
前記上面（１０）の下で前記トレンチ（２）に隣接する前記機能部分（１１）に、第１の導電型の第１の領域（１２）を形成することであって、前記第１の領域（１２）を形成することは、前記上面（１０）を通して前記機能部分（１１）に第１の型のドーパントを注入することを含む、形成することと
を含み、
前記第１の領域（１２）を形成した後、前記マスク（３）上に保護層（４）を堆積することであって、前記保護層（４）は前記トレンチ（２）および前記機能部分（１１）の上に横方向に延在する、堆積することと、
前記上面（１０）の下の前記機能部分（１１）に、第２の導電型の第２の領域（１３）を形成することであって、
前記第２の領域（１３）を形成することは、前記保護層（４）を通して、および前記上面（１０）を通して、前記機能部分（１１）に第２の型のドーパントを注入することを含み、
前記トレンチ（２）に隣接する前記第１の領域（１２）の少なくとも一部が保存される、形成することと
を特徴とする、方法。

【請求項2】

互いに横方向に離間した少なくとも２つのトレンチ（２）が、前記上面（１０）から前記半導体本体（１）内に延在し、
前記機能部分（１１）は、前記２つのトレンチ（２）の間に横方向に配置され、
各トレンチ（２）は、前記マスク（３）のそれぞれの第１のセクション（３１）と重なり、
前記第１の型のドーパントを注入するために、
指向性注入方法が使用され、まず、前記注入は、０°より大きい傾斜角αで行われた後、前記注入は、０°よりも小さい傾斜角αで行われ、その結果、前記機能部分（１１）における前記第１の型のドーパントのドーピング濃度は、前記トレンチ（２）の間の中央でよりも前記トレンチ（２）の近くのほうが大きい、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記マスク（３）の前記第１のセクション（３１）は、前記機能部分（１１）に対して横方向にオフセットされ、
前記傾斜角αは、｜atan（（D＋W）／H）｜±１０°の絶対値を有するように選択され、
Hは、第１のセクション（３１）における前記マスク（３）の厚さであり、
Wは、横方向に測定された前記上面（１０）における前記機能部分（１１）の幅であり、
Dは、前記マスク（３）の第１のセクション（３１）と前記機能部分（１１）との間の横方向距離である、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記第２の型のドーパントを注入するために、
指向性注入方法が使用され、
主注入方向は前記上面（１０）に垂直である、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記保護層（４）の層厚dは、横方向に測定された、前記マスク（３）の前記第１のセクション（３１）と前記機能部分（１１）との間の距離Dよりも大きい、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

前記マスク（３）を有する前記半導体本体（１）を提供した後、前記第１の領域（１２）を形成する前に、前記第２の導電型の第３の領域（１４）が前記上面（１０）の下の前記機能部分（１２）に形成され、前記第３の領域（１４）を形成することは、前記上面（１０）を通して前記半導体本体（１）に第２の型のドーパントを注入することを含む、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

前記第２の領域（１３）を形成した後、前記機能部分（１１）の領域で前記半導体本体（１）に電気的に接触するために、主電極（５）が前記上面（１０）上に付けられる、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項8】

前記半導体本体（１）は、２つのトレンチ（２）の間に横方向に配置され少なくとも１つのトレンチ（２）によって前記機能部分（１１）から離間された少なくとも１つのさらなる機能部分（１１a）を備え、
前記さらなる機能部分（１１a）の最大幅は、前記機能部分（１１）の最大幅よりも小さい、先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。

【請求項9】

前記第１の型のドーパントを注入することは、前記さらなる機能部分（１１a）が前記マスク（３１）の第１のセクション（３１）によって完全に遮られるような傾斜角αで行われる、請求項８に記載の方法。

【請求項10】

上面（１０）を有する半導体本体（１）と、
前記上面（１０）から前記半導体本体（１）内に延在する少なくとも１つのトレンチ（２）であって、
前記半導体本体（１）の機能部分（１１）は、前記トレンチ（２）の側方に隣接して配置され、
前記上面（１０）における前記機能部分（１１）の第１の領域（１２）は、第１の導電型であり、前記トレンチ（２）に隣接し、
前記上面（１０）における前記機能部分（１１）の第２の領域（１３）は、第２の導電型であり、
前記第１の領域（１２）は、前記トレンチ（２）と前記第２の部分（１３）との間に横方向に配置され、前記第２の部分（１３）に隣接し、
前記トレンチ（２）は、前記トレンチ（２）の表面に施された絶縁層（２１）によって前記半導体本体（１）から電気的に隔離された電気伝導性材料（２０）で充填される、トレンチ（２）と
を備える絶縁ゲートトランジスタ（１００）であって、
材料除去の痕跡を有する半導体材料の構造が、前記上面（１０）上にあり、前記トレンチ（２）と重なることを特徴とする、絶縁ゲートトランジスタ（１００）。

【請求項11】

前記機能部分（１１）は、２つのトレンチ（２）の間に横方向に配置され、
横方向に測定された前記機能部分（１１）の最大幅は、高々１．５μmである、請求項１０に記載の絶縁ゲートトランジスタ（１００）。

【請求項12】

前記構造はSi構造である、請求項１０または１１に記載の絶縁ゲートトランジスタ（１００）。

【請求項13】

前記上面（１１）上の主電極（５）は、前記機能部分（１１）と電気的に接触し、
前記上面（１２）上のゲート電極（６）は、前記トレンチ（２）内の電気伝導性材料（２０）と電気的に接触する、請求項１０～１１のいずれか１項に記載の絶縁ゲートトランジスタ（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、半導体デバイスを製造するための方法および半導体デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

米国特許出願公開第２０１０／１５５８３３号は、縦型MOSFETを有する半導体デバイスおよびその製作方法に関する。中国特許出願公開第１１０５８１０７１号は、トレンチ型DMOSの製造コストを低減するための方法に関する。米国特許出願公開第２０２０／０６６５７９号は、信頼性のある検証可能なp接点を有するパワー半導体デバイスに関する。米国特許出願公開第２００９／２４６９２３号は、自己整合フィーチャを有するシールドゲートFETを形成する方法に関する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

半導体デバイスを製造するための改良された方法、例えば、方法工程の数が少ない方法および／または小さな構造の製造を可能にする方法が必要とされている。さらに、改良された半導体デバイス、例えば、構造が小さい半導体デバイスが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本開示の実施形態は、半導体デバイスを製造するための改良された方法に関する。他の実施形態は、改良された半導体デバイスに関する。

【0005】

まず、半導体デバイスを製造するための方法が特定される。
一実施形態によれば、半導体デバイスを製造するための方法は、半導体本体の上面上にマスクを有する半導体本体を提供することを含み、少なくとも１つのトレンチが上面から半導体本体内に延在する。半導体本体の機能部分は、トレンチの側方に隣接して形成される。マスクは、機能部分と重なる第２のセクションにおいてよりもトレンチと重なる第１のセクションにおいて厚い。さらなる工程で、第１の導電型の第１の領域が、上面の下でトレンチに隣接する機能部分に形成される。第１の領域を形成することは、上面を通して機能部分に第１の型のドーパントを注入することを含む。さらなる工程で、第１の領域を形成した後、保護層がマスク上に堆積され、保護層はトレンチおよび機能部分の上に横方向に延在する。またさらなる工程で、第２の導電型の第２の領域が、上面の下の機能部分に形成される。第２の領域を形成することは、保護層を通して、および上面を通して、機能部分に第２の型のドーパントを注入することを含む。これにより、トレンチに隣接する第１の領域の少なくとも一部が保存される。

【0006】

半導体本体は、SiまたはSiCを含んでもよく、またはそれらからなってもよい。半導体本体の上面は、半導体本体の主延在平面と平行に延びてもよい。本明細書では、横方向は、半導体本体の上面に平行および／または主延在平面に平行な方向として定義される。本明細書では、鉛直方向は、半導体本体の上面および／または主延在平面に垂直な方向として定義される。

【0007】

少なくとも１つのトレンチ、すなわち１つまたは複数のトレンチは、上面から半導体本体内に延在する。１つのトレンチについて本明細書および以下に開示されるすべての特徴は、半導体デバイスの他のすべてのトレンチについても開示される。例えば、各トレンチは、マスクの第１のセクションと重なってもよい。

【0008】

例えば、少なくとも１つのトレンチは、鉛直方向に測定して、少なくとも１μmおよび高々１０μm、または少なくとも２μmおよび高々６μmの深さを有する。横方向に測定したトレンチの最大幅は、高々２μmまたは高々１μmであり得る。例えば、トレンチの幅はその深さよりも小さい。トレンチは、上面から半導体本体内に鉛直方向に先細になっていてもよい。

【0009】

機能部分は、最終的な半導体デバイスの電気的機能のために提供される半導体本体の一部である。例えば、半導体デバイスの動作中、電子または正孔は、機能部分を通って、例えば鉛直方向に輸送される。機能部分は、トレンチに横方向に隣接している。これは、機能部分が横方向においてトレンチのすぐ隣に位置することを意味する。したがって、トレンチの側面は、機能部分によって少なくとも部分的に形成される。機能部分は、上面の一部を形成してもよく、上面から始まって半導体本体内に延在してもよい。

【0010】

マスクは、半導体材料および／または絶縁材料で形成されてもよい。例えば、マスクは、SiまたはSiO_２を含むか、またはそれらからなる。マスクの第１のセクションはトレンチと重なる。これは、上面の平面視で、第１のセクションがトレンチを部分的にまたは完全に覆うことを意味する。例えば、マスクの第１のセクションは、機能部分に隣接するトレンチの一部がマスクの第１のセクションを横方向に超えて機能部分に向かって突出するように、トレンチを部分的にのみ覆う。言い換えれば、マスクの第１のセクションと第２のセクションとの間の段差は、トレンチの領域内に形成されてもよく、すなわち、段差は、トレンチと重なってもよい。マスクは、トレンチを懸垂またはブリッジしてもよい。

【0011】

マスクの第２のセクションは、機能部分と重なり、例えば、上面の平面視で機能部分を少なくとも部分的に覆う。例えば、第２のセクションは、機能部分と完全に重なる。マスクの第２のセクションは、マスクの第１のセクションよりも薄い。例えば、第１のセクションは、第２のセクションの少なくとも２倍または少なくとも３倍または少なくとも５倍の厚さである。マスクの第１のセクションでは、厚さは高々２μmおよび／または少なくとも０．５μmであってもよい。マスクの第２のセクションでは、第２のセクションで半導体本体の上面が露出するように厚さが０であってもよい。したがって、マスクの第２のセクションは、マスクの孔または凹部であってもよい。マスクの厚さは、本明細書では鉛直方向に測定される。第１の型のドーパントの注入中の上面上のすべては、マスクの一部であるとみなされ得る。

【0012】

第１の導電型の第１の領域を形成することにおいて、第１の領域は、上面の直下に、すなわち上面に隣接して形成されてもよい。第１の領域を形成するために、第１の型のドーパントを最初に注入してもよく、それによって上面に蓄積してもよい。次に、第１の型のドーパントが半導体本体内にさらにドリフトして、第１の領域が拡大する駆動プロセスまたはアニーリングプロセスがそれぞれ実行されてもよい。

【0013】

第１の導電型は、電子伝導または正孔伝導のいずれかであってもよく、すなわち、第１の領域は、nドープまたはpドープのいずれかであってもよい。したがって、第１の型のドーパントは、n型ドーパントまたはp型ドーパントである。第２の導電型は、第１の導電型の反対の導電型、すなわち正孔伝導または電子伝導のいずれかである。したがって、第２の型のドーパントは、p型ドーパントまたはn型ドーパントである。第１の型のドーパントは、例えば、AsまたはPである。第２の型のドーパントは、例えば、ホウ素（B）である。

【0014】

保護層は、SiO_２のような電気絶縁性材料を含むか、またはそれからなってもよい。保護層は、例えば、スパッタリングや化学蒸着によって堆積されてもよい。例えば、保護層は、途切れることなく連続層として堆積される。保護層は、第１のセクション、第２のセクション、およびそれらの間の段差を形状適合的に覆うように、マスク上にコンフォーマルに堆積されてもよい。上面の平面視で、保護層は、トレンチおよび／または機能部分を完全に覆っていてもよい。例えば、保護層は一定の層厚で堆積される。例えば、保護層の層厚は、５０nm以上２００nm以下、例えば８０nm以上１５０nm以下である。

【0015】

第２の導電型の第２の領域を形成することにおいて、第２の領域は、上面の直下に、すなわち上面に隣接して形成されてもよい。ここでも、第２の領域を形成するために、最初に第２の型のドーパントが注入され、半導体本体の表面に蓄積してもよく、次いで、それぞれ駆動プロセスまたはアニーリングプロセスを適用することによって、第２の型のドーパントが半導体本体内にさらにドリフトしてもよい。これにより、第２の領域が拡大し得る。第２の型のドーパントは、例えば、ホウ素である。

【0016】

第２の領域を形成することにおいて、第２の型のドーパントは、第１の型のドーパントとは対照的に、保護層を通過しなければならない。第２の型のドーパントが保護層、および該当する場合にはマスク、を通るより長い移動経路を有する領域では、上面に到達する第２の型のドーパントの有効注入強度は、保護層および／またはマスクを通る移動経路がより短い上面の領域と比較して低減される。保護層を通る移動経路の長さはまた、マスクのプロファイルによって決定される。例えば、注入方向が上面に垂直な指向性注入方法を用いた場合、マスクの第１のセクションと重なる領域、および、段差に近いマスクの第２のセクションと重なる領域では、段差から離間したマスクの第２のセクションと重なる領域に比べて、少なくとも保護層の層厚分、有効注入強度が低下する。移動経路の違いは段差の高さによって決定される。第２のセクションと重なり、有効注入強度が低減された上面の領域の幅は、主に保護層の層厚によって決定される。

【0017】

このように、保護層の層厚および段差高さを制御することにより、第２のセクションと重なる上面のどの領域が低減された有効注入強度に曝されるかを制御することができる。他方、どの領域が低減された有効注入エネルギーに曝されるかを制御することによって、第１の領域が保存される、すなわち第２の領域に変換されない面積を制御することができる。言い換えれば、保護層の厚さおよび注入プロセスは、第２の領域を形成するために第２の領域が形成される領域において十分な第２の型のドーパントが保護層を通って到達し、同時に、第１の領域が保存される領域において第２の型のドーパントが保護層を通過するのを保護層が十分に防止するようなものであってもよい。例えば、第２の領域が形成される領域では、保護層は、第１の領域が保存される領域よりも薄い。

【0018】

したがって、本明細書に記載の方法では、マスクを形成するために高々１回のリソグラフィ工程が必要である。このマスクの助けを借りて、異なる導電型の２つの領域を、明確な位置およびサイズで互いに横方向に隣接して形成することができる。保護層を堆積する前に、マスクを使用してトレンチに隣接する第１の領域を形成する。次いで、保護層の堆積は、トレンチに隣接する第１の領域の少なくとも一部が保存されるように第２の領域を形成することができる自己整合マスクを効果的に形成する。第１の領域の保存部分の幅は、例えば、主に保護層の層厚によって制御することができる。したがって、この方法は、リソグラフィ工程の量を減らすことを可能にし、非常に小さな構造サイズでドープ領域を形成することを可能にする。

【0019】

さらなる実施形態によれば、少なくとも２つのトレンチが上面から半導体本体内に延在する。２つのトレンチは、互いに横方向に離間している。機能部分は、２つのトレンチの間に横方向に配置される。例えば、機能部分は、これら２つのトレンチの各々に隣接する。例えば、２つのトレンチは隣り合うトレンチであり、すなわち、それらの間に横方向にさらなるトレンチは存在しない。２つのトレンチの間に配置されている機能部分は、本明細書ではチャネル部分またはメサとも呼ばれる。保護層の層厚は、例えば、機能部分の高々最大幅、例えば最大幅の高々半分または高々１／３または高々１／４である。

【0020】

さらなる実施形態によれば、各トレンチは、マスクのそれぞれの第１のセクションと重なる。各トレンチには、マスクの第１のセクションが１対１で割り当てられてもよい。トレンチに割り当てられた第１のセクションは、上述のように各々形成されてもよい。すべての第１のセクションは、同じ厚さを有してもよい。

【0021】

さらなる実施形態によれば、マスクの第１のセクションは、機能部分に対して横方向にオフセットされる。言い換えれば、第１のセクションは、機能部分と重ならない。

【0022】

さらなる実施形態によれば、第１の型のドーパントを注入するために指向性注入方法が使用される。例えば、まず、０°より大きい傾斜角αで注入を行う（第１注入工程）。その後、０°よりも小さい傾斜角αで注入が行われてもよい（第２の注入工程）。言い換えれば、第１の注入工程から第２の注入工程に切り替える際に、上面に平行な注入方向の成分が反転される。例えば、第１の注入工程と第２の注入工程とでは、傾斜角の大きさが等しい。例えば、第１の注入工程から第２の注入工程にかけて注入方向は鏡映される。鏡映平面は、上面に垂直に延び、トレンチに平行な平面であってもよい。

【0023】

注入の傾斜角αは、本明細書では、主注入方向と上面の法線との間の角度として定義される。例えば、第１の注入工程における傾斜角αは１０°より大きく、第２の注入工程における傾斜角αは－１０°より小さい。

【0024】

追加的または代替的に、注入の傾斜角αは、機能部分の特定の領域が注入の全線量に曝され、他の領域がマスクの第１のセクションによって遮蔽され、したがって、より低い注入線量に曝されるように選択される。

【0025】

したがって、傾斜注入の結果として、機能部分の特定の領域がマスクの第１のセクションによって遮蔽される。例えば、上述の２工程傾斜注入プロセスを使用することによって、２つのトレンチの間の中央に配置された機能部分の中央領域は、２つのトレンチに近い縁部領域よりも第１の型のドーパントでドープされない。言い換えれば、第２の領域が形成される前の第１の領域のドーピングプロファイルは、２つのトレンチの間の中央のドーピング濃度がトレンチの近くよりも小さくなるようなものである。このドーピングプロファイルは、例えば、ドーパントがドリフトする駆動プロセスの後にも保存される。

【0026】

ドーピング濃度が低い機能部分の中央領域は、機能部分の縁部領域よりも容易に逆導電型の第２の領域に変換されることができる。例えば、第２の領域を形成するとき、一方のトレンチから他方のトレンチまで延在する以前に連続した第１の導電型の第１の領域は、その中央で第２の導電型の第２の領域に変換され、第１の領域の縁部領域のみが残る。したがって、効果的には、最初に連続する第１の領域は、各々がトレンチに隣接する２つの第１の領域に分割される。これらの第１の領域の各々は、それ自体連続していてもよい。

【0027】

さらなる実施形態によれば、傾斜角αは、｜atan（（D＋W）／H）｜±１０°または±５°の絶対値、すなわち１０°または５°の最大偏差を有するように選択される。ここで、Hは第１のセクションにおけるマスクの厚さであり、Wは横方向、すなわち２つのトレンチ間の横方向距離で測定された上面における機能部分の幅であり、Dはマスクの第１のセクションと機能部分との間の横方向距離である。言い換えれば、Dは、マスクの段差と、機能部分によって形成されるトレンチの側面との間の距離である。段差がトレンチの側面からトレンチに向かう方向に後退する場合、Dは正であり、そうでなければDは負である。ここで、Dは、例えば、マスクの第１のセクションと機能部分との間の最短距離として定義される。

【0028】

このような傾斜角αにより、機能部分に到達する第１の型のドーパントの最高の注入強度が、トレンチに近い領域になるように調整されることができる。機能部分の残り、特に機能部分の中央領域は、トレンチの第１のセクションによって遮られる。

【0029】

さらなる実施形態によれば、第２の型のドーパントを注入するために指向性注入方法が使用される。例えば、主注入方向は上面に垂直に選択され、言い換えれば、傾斜角は０°である。すでに説明したように、このような傾斜角αでは、第２の型のドーパントは、段差に近い領域で保護層を通る長い移動経路を有し、その結果、この領域では、第２の型のドーパントが、例えば機能部分の中心よりも半導体本体に到達することが少なくなる。このようにして、第１の領域は、少なくともトレンチの近くで保存されることができる。

【0030】

さらなる実施形態によれば、保護層の層厚dは、マスクの第１のセクションと機能部分との間の距離Dよりも大きい。例えば、差d－Dは、少なくとも５０nmまたは少なくとも１００nmである。例えば、マスクの段差がトレンチに向かって後退する場合、すなわち、第１のセクションが機能部分を超えて横方向に突出し、部分的にトレンチと重なる場合、層厚d＞Dを有する保護層は、トレンチに隣接する第１の領域を、第２の領域に完全に変換されることから十分に保護するのに有用である。

【0031】

さらなる実施形態によれば、マスクを有する半導体本体を提供した後、第１の領域を形成する前に、第２の導電型の第３の領域が半導体本体、特に機能部分に形成される。第３の領域を形成することは、上面を通して半導体本体に第２の型のドーパントを注入することを含む。第３の領域を形成するための第２の型のドーパントは、第２の領域を形成するためのものと同じ材料、例えばBであってもよい。ここでも、注入後に、それぞれ駆動プロセスまたはアニーリングプロセスが行われてもよい。第３の領域を形成するための第２の型のドーパントの注入は、半導体本体内にトレンチを形成する前および／または後に行われてもよい。第３の領域を形成するための第２の型のドーパントの注入は、半導体本体上にマスクを形成する前および／または後に行われてもよい。

【0032】

少なくとも機能部分内では、第３の領域は、上面の直下に、すなわち上面に隣接して形成されてもよい。第３の領域の一部は、後に第１の領域に変換されてもよい。

【0033】

さらなる実施形態によれば、第２の領域を形成した後、機能部分の領域で半導体本体に電気的に接触するために、主電極が上面上に付けられる。主電極を付ける前および第２の領域を形成した後に、少なくとも機能部分の領域で保護層を除去するために、および上面を露出させるために、エッチングプロセスが行われてもよい。このエッチングプロセス中に、マスクの一部が除去されてもよい。しかしながら、特にマスクがより大きな厚さを有する第１のセクションによって形成されるトレンチの領域では、マスクの残留構造が保存されてもよく、最終半導体デバイスの一部を形成してもよい。

【0034】

主電極は、第１の領域および／または第２の領域と直接電気的に接触するように付けられてもよい。主電極は、金属により形成されてもよい。

【0035】

さらなる実施形態によれば、トレンチは電気伝導性材料で充填される。電気伝導性材料は、トレンチの表面に付けられた絶縁層によって半導体本体から電気的に隔離されてもよい。機能部分を導電性材料から電気的に隔離するために、トレンチを横方向に画定するトレンチの特に側面が絶縁層で覆われてもよい。導電性材料は、例えば、n型ポリシリコンのような高濃度ドープポリシリコンである。絶縁層は、SiO_２から形成されていてもよい。

【0036】

半導体本体を提供するとき、すなわち第１の型のドーパントを注入する前に、トレンチは電気伝導性材料および／または絶縁層ですでに充填されていてもよい。

【0037】

あるいは、トレンチは、少なくともマスクが付けられる前に、電気隔離材料で充填されてもよく、または全く充填されなくてもよい。

【0038】

さらなる実施形態によれば、半導体デバイスは絶縁ゲートトランジスタである。例えば、半導体デバイスは、MOSFETまたは絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（IGBT：Insulated Gate Bipolar Transistor）である。その場合、主電極は、それぞれソース電極またはエミッタ電極であってもよい。第１の領域は、半導体本体のソース領域またはエミッタ領域であってもよい。半導体本体の上面とは反対の下面に、ドレイン電極またはコレクタ電極をそれぞれ構成し得るさらなる主電極が付けられてもよい。

【0039】

さらなる実施形態によれば、トレンチは絶縁ゲートの一部である。例えば、トレンチ内の電気伝導性材料は、ゲート電極に電気的に接続される。ゲート電極は、上面に付けられてもよい。ゲート電極と機能部分の半導体材料との間の絶縁は、トレンチ内の絶縁層によって実現されてもよい。

【0040】

さらなる実施形態によれば、半導体本体を提供することにおいて、機能部分は、少なくとも上面の直下で、すなわち上面に隣接して第２の導電型である。例えば、機能部分のこの部分を第２の導電型にするために、第２の型のドーパントによる注入プロセスが事前に実行されている。

【0041】

さらなる実施形態によれば、半導体本体は、２つのトレンチの間に横方向に配置された少なくとも１つのさらなる機能部分を備える。さらなる機能部分は、本明細書では、ダミー機能部分またはダミーチャネル部分またはダミーメサとも呼ばれ得る。さらなる機能部分は、例えば、少なくとも１つのトレンチによって機能部分から離間される。例えば、機能部分とさらなる機能部分とは、ちょうど１つのトレンチによって横方向に互いに分離される。

【0042】

「ダミー機能部分」は、この機能部分が最終デバイスに機能を有さないことを必ずしも意味しない。むしろ、それは、その機能が上記で定義された機能部分とは異なることを意味し得る。

【0043】

さらなる実施形態によれば、さらなる機能部分の最大幅は、機能部分の最大幅とは異なる。例えば、さらなる機能部分は、機能部分よりも小さい最大幅を有する。一例として、さらなる機能部分の最大幅は、機能部分の最大幅の高々８０％または高々６０％である。

【0044】

さらなる実施形態によれば、第１の型のドーパントを注入することは、さらなる機能部分がマスクの第１のセクションによって完全に遮られるような傾斜角αで行われる。言い換えれば、さらなる機能部分、すなわちさらなる機能部分によって形成された上面は、第１のセクションの影に完全に入る。マスクのこの第１のセクションは、さらなる機能部分に隣接するトレンチと重なってもよい。例えば、２工程傾斜注入プロセスを実行する場合、これらの注入工程の各々において、さらなる機能部分は、マスクの第１のセクションによって完全に遮られる。その場合、一方の注入工程で、さらなる機能部分は、さらなる機能部分の左側のトレンチ上の第１のセクションによって遮られ、他方の注入工程で、さらなる機能部分は、さらなる機能部分の右側のトレンチ上の第１のセクションによって遮られる。

【0045】

さらなる機能部分がマスクの第１のセクションによって完全に遮られるという事実は、第１の型のドーパントの一部が、例えば、マスクの第１のセクションを通過してもよく、または注入プロセスのランダムな性質のために注入されてもよいので、第１の型のドーパントがさらなる機能部分に到達しないことを意味しない。むしろ、「完全に遮られる」とは、上面の法線と角αをなしさらなる機能部分のエリアにおいて上面を通過する各直線が、マスクの第１のセクションを少なくとも部分的に通ることを意味する。この結果として、第１の型のドーパントを注入する間、上面におけるさらなる機能部分の導電型は、例えば変化しない。したがって、最終デバイスでは、さらなる機能部分は、上面に第１の導電型の任意の領域を含まなくてもよい。すなわち、製作プロセス後、さらなる機能部分における上面は、全体が第２の導電型であってもよい。

【0046】

次に、半導体デバイスが特定される。半導体デバイスは、特に、本明細書で指定される方法で製造されてもよい。したがって、本方法について開示されるすべての特徴は、半導体デバイスについても開示されており、逆もまた同様である。

【0047】

一実施形態によれば、半導体デバイスは、上面を有する半導体本体と、上面から半導体本体内に延在する少なくとも１つのトレンチとを備える。半導体本体の機能部分は、トレンチの側方に隣接して配置される。上面における機能部分の第１の領域は、第１の導電型であり、トレンチに隣接する。上面における機能部分の第２の領域は、第２の導電型である。第１の領域は、トレンチと第２の部分との間に横方向に配置され、第２の部分に隣接する。

【0048】

さらなる実施形態によれば、構造が上面に配置され、トレンチと重なる。構造は、マスクの残存構造および／または残留構造であってもよい。これは、本明細書で指定された方法が半導体デバイスを製造するために使用されたことを示す。

【0049】

上面上に分散された複数のそのような構造が存在してもよい。例えば、そのような構造は、いくつかのトレンチまたは各トレンチに配置される。すべてのそのような構造は、製作公差の限界内で同じ厚さを有してもよい。構造は、半導体デバイスにおけるいかなる機能も含まなくてもよい。例えば、構造は、エッチングプロセスのような材料除去の痕跡を含む。構造は、SiもしくはSiCなどの半導体材料、またはSiO_２などの絶縁体を含むか、またはそれらからなってもよい。構造は、残留構造であってもよい。

【0050】

例えば、構造は、上面から離れる方向に先細になる。上面から鉛直方向に最も遠い領域における構造の幅は、上面に鉛直方向に最も近い領域における幅の高々７５％または高々５０％または高々１０％である。幅は、横方向に測定される。

【0051】

さらなる実施形態によれば、機能部分は、２つのトレンチの間に横方向に配置される。トレンチの各々に隣接して第１の領域が形成されてもよい。第１の領域は、第２の領域によって互いに横方向に離間されてもよい。各第１の領域は、それ自体連続していてもよい。

【0052】

さらなる実施形態によれば、横方向に測定された機能部分の幅は、高々１．５μmまたは高々１．２μmまたは高々１μmまたは最大０．８μmである。第２の領域とトレンチとの間の第１の領域の幅は、高々３００nmまたは高々２００nmまたは高々１００nmであってもよい。例えば、機能部分の幅に対するトレンチの深さの比は、少なくとも３：１である。

【0053】

第１の導電型の第１の領域および第２の導電型の第２の領域を有するこのような狭い機能部分（ナローメサ）は、本明細書に記載の製造方法を用いて製造することができる。実際、特にマスキングおよび関連する位置合わせ工程の低減により、機能部分の幅を非常に小さく選択することができる。このように、位置合わせ要件は、所与のリソグラフィ技術に対して最小限に保たれる。機能部分幅の低減は、プラズマ濃度の増加のためにオン状態損失を低下させる。本明細書に記載の方法で達成される第１および第２の領域の微細パターン製造のおかげで、機能部分の幅を例えば０．８um以下に縮小することが可能である。

【0054】

さらなる実施形態によれば、構造はSi構造であり、すなわちSiからなる。
さらなる実施形態によれば、トレンチは、トレンチの表面に付けられた絶縁層によって半導体本体から電気的に隔離された電気伝導性材料で充填される。

【0055】

さらなる実施形態によれば、主電極が上面上にあり、機能部分と電気的に接触し、特に機能部分の第１の領域および／または第２の領域と電気的に接触している。

【0056】

さらなる実施形態によれば、ゲート電極が上面に配置され、トレンチ内の電気伝導性材料と電気的に接触している。半導体本体の上面とは反対の下面に、さらなる主電極が配置されてもよく、半導体本体と電気的に接触してもよい。

【0057】

以下、図面を参照しながら、例示的実施形態に基づき、半導体デバイスを製造するための方法および半導体デバイスをより詳細に説明する。添付の図面は、さらなる理解を提供するために含まれる。図では、同じ構造および／または機能の要素は、同じ参照符号で参照され得る。図に示される実施形態は例示的な表現であり、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。要素または構成要素が異なる図におけるそれらの機能に関して互いに対応する限り、以下の図の各々についてその説明は繰り返さない。明確にするために、要素は、すべての図において対応する参照符号で表示されない場合がある。

【図面の簡単な説明】

【0058】

【図1】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態のフローチャートである。

【図2】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図3】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図4】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図5】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図6】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図7】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図8】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図9】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図10】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図11】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図12】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図13】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図14】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図15】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図16】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図17】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図18】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図19】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図20】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図21】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図22】半導体デバイスの例示的な実施形態を示す図である。

【図23】半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態における異なる位置を示す図である。

【図24】半導体デバイスの例示的な実施形態を示す図である。

【図25】半導体デバイスを製造するための方法のさらなる例示的実施形態における位置を示す図である。

【図26】半導体デバイスのさらなる例示的実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0059】

図１は、半導体デバイスを製造するための方法の例示的実施形態のフローチャートを示す。工程S１で、マスクをその上面に有する半導体本体が提供される。少なくとも１つのトレンチが上面から半導体本体内に延在し、半導体本体の機能部分がトレンチに横方向に隣接して形成される。マスクは、機能部分と重なる第２のセクションにおいてよりもトレンチと重なる第１のセクションにおいて厚い。工程S２で、第１の導電型の第１の領域が、上面上でトレンチに隣接する機能部分に形成される。第１の領域を形成することは、上面を通して機能部分に第１の型のドーパントを注入することを含む。工程S３で、保護層がマスク上に堆積される。保護層は、トレンチおよび機能部分の上に横方向に延在する。工程S４で、上面の下に第２の導電型の第２の領域が形成される。第２の領域を形成することは、保護層を通して、および上面を通して、機能部分に第２の型のドーパントを注入することを含む。これにより、トレンチに隣接する第１の領域の少なくとも一部が保存される。

【0060】

半導体本体１は、図２に示す方法の例示的実施形態の位置に提供される。半導体本体１は、半導体本体１の主延在平面に平行な上面１０を有する。例えば、半導体本体１は、SiまたはSiCからなる。半導体本体１は、第１の導電型となるように僅かにドープされていてもよい。以下では、一例として、第１の導電型は電子伝導であると仮定し、それに応じたドーピングはn型ドーピングである。このため、半導体本体１は、僅かにnドープされている。上面１０上に、例えばフォトレジストのマスク７が形成される。マスク７の構造は、例えば、フォトリソグラフィの助けを借りて生成される。

【0061】

図３の位置では、p型ドーパント、例えばホウ素の形態の第２の型のドーパントが上面１０を通って半導体本体１に注入される注入プロセスが実行されている。第２の型のドーパントは、上面１０の直下の領域に蓄積し、pドープ領域１４（本明細書では第３の領域１４と呼ぶ）を形成している。図３において、第３の領域１４におけるドーピング濃度は、例えば、約１・１０^１９cm^－３である。第３の領域１４は、マスク７によって覆われていない領域内に主として、またはそこにのみ形成される。

【0062】

図４は、駆動プロセスまたはアニーリングプロセスがそれぞれ実行され、それによって第２の型のドーパントが半導体本体１内にさらにドリフトした後の位置を示す。これにより、pドープされた第３の領域１４は、横方向に離間した２つのpウェルが形成されるように半導体本体１内に拡大している。図４では、第３の領域１４のドーピングプロファイルは、異なるドーピング濃度を有する２つのセクション１４a、１４bの助けを借りて示されている。セクション１４aは、セクション１４bよりも高いドーピング濃度を有する。例えば、セクション１４aは、約８．３・１０^１６cm^－３～約１．７・１０^１８cm^－３のドーピング濃度を有し、セクション１４bは、約２．１・１０^１４cm^－３～約８．３・１０^１６cm^－３のドーピング濃度を有する。実際には、ドーピング濃度は、セクション１４bの下部からセクション１４aの上部まで徐々に増加してもよい。

【0063】

半導体本体１の第４の領域１５はnドープされたままであり、すなわち、駆動プロセス中に、元々nドープされた半導体本体１のこの領域はpドープ領域に変換されない。例えば、第４の領域１５のドーピング濃度は、約１・１０^１３cm^－３である。

【0064】

図５は、複数のトレンチ２が半導体本体１に導入される方法における位置を示す。各トレンチ２は、上面１０から半導体本体１内に延在し、それによって上面１０から半導体本体１の内部に向かう方向に先細になっている。トレンチ２の表面は、半導体本体１の上面１０も覆う電気絶縁層２１で覆われている。絶縁層２１は、例えばSiO_２から形成される。さらに、トレンチ２は、電気伝導性材料２０、例えば高ドープポリシリコンで充填される。

【0065】

チャネル部分またはメサとも呼ばれる機能部分１１、１１aは、トレンチ２の各対の間に横方向に形成される。本明細書では、２つの内側トレンチ２の間の機能部分１１を機能部分１１と呼び、機能部分１１の左側および右側の機能部分１１aをそれぞれさらなる機能部分１１aまたはダミー機能部分１１aと呼ぶ。機能部分１１の最大幅は、ダミー機能部分１１aの最大幅よりも大きい（上面１０の平面視で半導体本体１を示す図２３も参照されたい）。

【0066】

図６において、例えばフォトレジストの補助マスク３０が、半導体本体１の上面１０上に形成される。補助マスク３０の構造化は、例えば、フォトリソグラフィプロセスの助けを借りて行われている。構造化は、機能部分１１、１１aと重なる領域において、絶縁層２１が露出するようにフォトレジスト３０が完全に除去されるように行われている。トレンチ２と重なる領域では、フォトレジスト３０は完全には除去されない。

【0067】

図７は、エッチングプロセスが実行された位置を示す。このエッチングプロセスにおいて、機能部分１１、１１aと重なる領域の絶縁層２１は、フォトレジスト３０で保護された領域よりも強くエッチングされている。このようにして、絶縁層２１の材料のマスク３が形成された。マスク３は、トレンチ２と重なる第１のセクション３１と、機能部分１１、１１aと重なる第２のセクション３２とを備える。第１のセクション３１において、マスク３は、第２のセクション３２よりも厚い。

【0068】

図１１および図１２は、機能部分１１、１１aの詳細図を示す。ここで、第１のセクション３１と第２のセクション３２との間の段差は、トレンチ２に向かう方向にトレンチ２の側面に対して後退していることが分かる。したがって、第２のセクション３２は、機能部分１１、１１aの全体にわたって延在し、トレンチ２と部分的に重なる。

【0069】

図８に示す位置では、再び第２の型のドーパントが半導体本体１の上面１０を通って機能部分１１、１１aに注入される。第２の型のドーパントは、ここでもp型ドーパント、例えばホウ素であってもよい。上面１０の下のpドーピング濃度は、機能部分１１、１１aの領域で増加する。注入は、上面に垂直な主注入方向を有する指向性注入方法で行われる。

【0070】

図９は、pドープされた第３の領域１４のドーピングプロファイルが変化したように、第２の型のドーパントが半導体本体内にさらにドリフトした駆動プロセス後の位置を示す。ここで、ドーピングプロファイルは、３つのセクション１４a、１４b、１４cを使用して示されている。ドーピング濃度は、第３のセクション１４cで最も大きい。ドーピングプロファイルは、実際には、第１のセクション１４aから第３のセクション１４cに向かって徐々に変化する。

【0071】

図１０の位置において、第１の型のドーパントが上面１０を通って機能部分１１、１１aに注入されるプロセス工程が示されている。第１の型のドーパントは、この場合、n型ドーパント、例えばAsまたはPである。第１の型のドーパントを注入するために、指向性注入方法が使用され、傾斜角αの大きさは０よりも大きく、例えば４５°よりも大きい。この傾斜注入により、機能部分１１、１１aの領域は、マスク３の第１のセクション３１によって遮られる。これは、機能部分１１およびダミー機能部分１１aがより詳細に示されている図１１および図１２にさらに示されている。

【0072】

図１１に見られるように、注入の傾斜角αは、約｜atan（（D＋W）／H）｜、例えば｜atan（（D＋W）／H）｜±１０°であるように選択され、Hは、第１のセクション３１におけるマスク３の厚さであり、Wは、横方向に測定された上面１０における機能部分１１の幅であり、Dは、マスク３の第１のセクション３１と機能部分１１との間の横方向の距離である。この傾斜角αにより、機能部分１１の大部分のエリアはマスク３の第１のセクション３１によって遮られ、トレンチ２に隣接する小エリアのみは遮られない。

【0073】

図１２では、ダミー機能部分１１aがより詳細に示されている。機能部分１１と比較してダミー機能部分１１aの幅が小さいため、ダミー機能部分１１aの全エリアは、マスク３の第１のセクション３１によって遮られる。

【0074】

図１０および図１１に見られるように、傾斜注入により、nドープされた第１の領域１２がトレンチ２に隣接して形成される。機能部分１１の残りでは、第１のセクション３１による遮りは非常に効率的であるため、ドーピング変換は現れない、すなわち、この残りはpドープされたままである。ダミー機能部分１１aにも変換は現れず、ダミー機能部分１１aは上面１０でpドープされたままである。

【0075】

図１３および図１４は、第１の型のドーパントの注入のさらなる工程を示し、傾斜角αは反転されている（注入方向は鏡映されている）。ここでも、トレンチ２に隣接する機能部分１１の小さい領域のみがn型の第１の領域１２に転換される。残りは、マスク３の第１のセクション３１によって効率的に遮られる。

【0076】

図１５および図１６は、駆動プロセスが実行された後の位置を示しており、第１の型のドーパントが半導体本体１内にさらにドリフトしており、その結果、nドープされた第１の領域１２が拡大し、互いに融合して１つの連続した第１の領域１２を形成している。図１５および図１６では、上面１０の直下の機能部分１１の全エリアは、nドープされた第１の領域１２によって形成される。ただし、トレンチ２間の中央よりもトレンチに隣接する第１の領域１２のドーピング濃度および広がりが大きい。第１の領域１２は、中央に切り欠きを有する。

【0077】

図１７は、マスク３の第１のセクション３１および第２のセクション３２が保護層４によって覆われるように、保護層４が上面１０上にコンフォーマルに堆積された方法における位置を示す。保護層４は、例えばSiO_２である。保護層４は、トレンチ２および機能部分１１、１１aの上に連続して延在する。保護層４は、溝４０がチャネル部分の領域内に形成されるように選択された層厚を有する。保護層４の厚さは、例えば、高々機能部分１１の幅である。溝のエリアにおいて、保護層４は、トレンチ２の領域とほぼ同じ厚さを有する。

【0078】

図１７には、ここではp型ドーパントの形態の第２の型のドーパントが保護層４を通り上面１０を通って半導体本体１に注入される注入プロセスが実行されることが示されている。ここでも、０°の注入角、すなわち注入主方向が上面１０に対して垂直である指向性注入方法が使用される。

【0079】

図１８の機能部分１１をより詳細に示す図１７に見られるように、トレンチ２に近い保護層４を通る移動経路は、機能部分１１の中心よりも大きい。これは、保護層４のコンフォーマル堆積の結果である。したがって、第２の型のドーパントの注入強度は、トレンチ２に隣接する領域よりも機能部分１１の中央の領域のほうが大きい。保護層４の層厚dがDより大きいため、トレンチに隣接する第１の領域１２は、第２の型のドーパントに対して保護層４によって効率的に遮られ、それにより、第１の領域１２のこの部分がpドープ領域に変換されることから保護される。

【0080】

この結果が図１９および図２０の位置に示されており、そこでは、第２の型のドーパントの注入により、p型の第２の領域１３が機能部分１１の中心に形成され、第１の領域１２を２つの第１の領域１２に分割している。したがって、トレンチ２に隣接して、第２の型のドーパントの量は、これらのエリアでn型の第１の領域１２をp型領域に完全に転換するのに十分ではなかったので、第１の領域１２の一部は保存されている。

【0081】

図２１は、機能部分１１、１１aが露出するように保護層４がエッチング除去された後の方法におけるさらなる位置を示す。さらに、例えば金属製の第１の主電極５が機能部分１１上に堆積され、それにより、第１の主電極５は機能部分１１の第１の領域１２および第２の領域１３と電気的に接触する。図２１では、構造、すなわちマスク３の残部がトレンチ２の領域に保存されていることがさらに分かる。これらの残存構造は、最終的な半導体デバイス内に残る。

【0082】

図２１に示されるものとは異なり、主電極５はまた、ダミー部分１１aの少なくともいくつかの領域において半導体本体１に接触してもよい。

【0083】

図２２は、前述の方法で製造された半導体デバイス１００の例示的実施形態を示す。半導体本体１の上面１０とは反対の下面に、第２の主電極８が堆積されている。第２の主電極８は、半導体本体１のp型の第５の領域１６（コレクタ層またはドレイン層またはアノード層）と直接的に電気的に接触している。図２２に示す半導体デバイス１００はIGBTである。

【0084】

図２４は、半導体本体１の上面１０の平面視で図２２の半導体デバイス１００を示す。図から分かるように、機能部分１１は、互いに交互配置された、より大きい幅およびより小さい幅を有する異なる部分を備える。より小さい幅のセクションは非常に狭いので、これらのセクションでは、n型の第１の領域１２は形成されないか、または保存されない。これらのセクションでは、トレンチ２内の電気伝導性材料２０に電気的に接続されたゲート電極６が付けられる。図２４の破線は、図２２の表現に対する断面を示す。機能部分１１の最大幅は、例えば１．５μmである。

【0085】

図２４の構成は実際には一例にすぎないことを強調すべきである。さらなる例示的実施形態では、ゲート電極６と第１の主電極５との交互配置は省略されてもよく、代わりに、第１の主電極５は、マスク３の上の至る所に付けられ、絶縁層３がエッチングされる場合はいつでも機能部分１１、１１aと直接接触する。そして、ゲート電極６は、機能部分１１、１１aによって形成された「縦縞」の両端部においてのみ、トレンチ２内の導電性材料２０と直接接触していてもよい。

【0086】

図２３では、第１の型のドーパントが注入される前の半導体本体１の上面が示されている。図から分かるように、マスク３は、第１のセクション３１および第２のセクション３２を備え、機能部分１１と重なる第２のセクション３２は、交替する幅を有する。

【0087】

図２５は、本方法の第２の例示的実施形態における位置を示す。示されている位置は、図７に示されている位置に対応する。図７とは対照的に、マスク３は、ここでは部分的にシリコンから形成される。SiO_２の絶縁層２１は、シリコン（破線領域）と半導体本体１との間に配置され、上面１０を覆っている。

【0088】

図２６は、Siを含むまたはSiからなるマスク３の残存構造を有する最終的な半導体デバイス１００を示す。マスク３が少なくとも部分的にSiであることにより、機能部分１１、１１aを露出させるために、SiおよびSiO_２の異なる選択性に起因してエッチングプロセスをより正確に実行することができる。

【0089】

上述の図１～図２６に示す実施形態は、改良された方法および改良された半導体デバイスの例示的な実施形態を表し、したがって、それらは、改良された方法および改良された半導体デバイスによるすべての実施形態の完全なリストを構成するものではない。実際の半導体デバイスおよび方法は、例えば配置に関して示された実施形態とは異なり得る。

【0090】

参照符号

【符号の説明】

【0091】

１ 半導体本体
２ トレンチ
３ マスク
４ 保護層
５ 第１の主電極
６ ゲート電極
７ マスク
８ 第２の主電極
１０ 上面
１１ 機能部分
１１a さらなる機能部分
１２ 第１の領域
１３ 第２の領域
１４ 第３の領域
１４a 第３の領域のセクション
１４b 第３の領域のセクション
１４c 第３の領域のセクション
１５ 第４の領域
１６ 第５の領域
２０ 電気伝導性材料
２１ 絶縁層
３０ 補助マスク
３１ マスク３の第１のセクション
３２ マスク３の第２のセクション
４０ 溝
１００ 半導体デバイス
H 厚さ
W 幅
D 距離
d 層厚
α 傾斜角
S１～S４ 方法工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【手続補正書】

【提出日】2024-09-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁ゲートトランジスタである半導体デバイス（１００）を製造するための方法であって、
半導体本体（１）の上面（１０）上にマスク（３）を有する前記半導体本体（１）を提供することであって、
互いに横方向に離間した少なくとも２つのトレンチ（２）が前記上面（１０）から前記半導体本体（１）内に延在し、前記トレンチ（２）は、前記トレンチ（２）の表面に施された絶縁層（２１）によって前記半導体本体（１）から電気的に隔離された電気伝導性材料（２０）で充填され、前記トレンチ（２）は、前記絶縁ゲートの一部であり、
前記半導体本体（１）の機能部分（１１）は、前記２つのトレンチ（２）の側方に隣接し、前記２つのトレンチ（２）の間に横方向に形成され、
各トレンチ（２）は、前記マスク（３）のそれぞれの第１のセクション（３１）と重なり、
前記トレンチ（２）と重なる第１のセクション（３１）において、前記マスク（３）は、前記機能部分（１１）と重なる第２のセクション（３２）においてよりも厚い、提供することと、
前記上面（１０）の下で前記トレンチ（２）に隣接する前記機能部分（１１）に、第１の導電型の第１の領域（１２）を形成することであって、前記第１の領域（１２）を形成することは、前記上面（１０）を通して前記機能部分（１１）に第１の型のドーパントを注入することを含み、前記第１の型のドーパントを注入するために、
指向性注入方法が使用され、まず、前記注入は、０°より大きい傾斜角αで行われた後、前記注入は、０°よりも小さい傾斜角αで行われ、その結果、前記機能部分（１１）における前記第１の型のドーパントのドーピング濃度は、前記トレンチ（２）の間の中央でよりも前記トレンチ（２）の近くのほうが大きい、形成することと
を含み、
前記第１の領域（１２）を形成した後、前記マスク（３）上に保護層（４）を堆積することであって、前記保護層（４）は前記トレンチ（２）および前記機能部分（１１）の上に横方向に延在する、堆積することと、
前記上面（１０）の下の前記機能部分（１１）に、第２の導電型の第２の領域（１３）を形成することであって、
前記第２の領域（１３）を形成することは、前記保護層（４）を通して、および前記上面（１０）を通して、前記機能部分（１１）に第２の型のドーパントを注入することを含み、
前記トレンチ（２）に隣接する前記第１の領域（１２）の少なくとも一部が保存され、
前記保護層（４）は、前記第２の領域（１３）が形成される領域では、前記第１の領域（１２）が保存される領域よりも薄く、
前記保護層（４）の前記堆積は、自己整合マスクを効果的に形成し、前記第１の領域（１２）の前記保存部分の幅は、主に前記保護層（４）の層厚によって制御される、形成することと
を特徴とする、方法。

【請求項2】

前記マスク（３）の前記第１のセクション（３１）は、前記機能部分（１１）に対して横方向にオフセットされ、
前記傾斜角αは、｜atan（（D＋W）／H）｜±１０°の絶対値を有するように選択され、
Hは、第１のセクション（３１）における前記マスク（３）の厚さであり、
Wは、横方向に測定された前記上面（１０）における前記機能部分（１１）の幅であり、
Dは、前記マスク（３）の第１のセクション（３１）と前記機能部分（１１）との間の横方向距離である、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第２の型のドーパントを注入するために、
指向性注入方法が使用され、
主注入方向は前記上面（１０）に垂直である、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記保護層（４）の層厚dは、横方向に測定された、前記マスク（３）の前記第１のセクション（３１）と前記機能部分（１１）との間の距離Dよりも大きい、請求項１または２に記載の方法。

【請求項5】

前記マスク（３）を有する前記半導体本体（１）を提供した後、前記第１の領域（１２）を形成する前に、前記第２の導電型の第３の領域（１４）が前記上面（１０）の下の前記機能部分（１２）に形成され、前記第３の領域（１４）を形成することは、前記上面（１０）を通して前記半導体本体（１）に第２の型のドーパントを注入することを含む、請求項１または２に記載の方法。

【請求項6】

前記第２の領域（１３）を形成した後、前記機能部分（１１）の領域で前記半導体本体（１）に電気的に接触するために、主電極（５）が前記上面（１０）上に付けられる、請求項１または２に記載の方法。

【請求項7】

前記半導体本体（１）は、２つのトレンチ（２）の間に横方向に配置され少なくとも１つのトレンチ（２）によって前記機能部分（１１）から離間された少なくとも１つのさらなる機能部分（１１a）を備え、
前記さらなる機能部分（１１a）の最大幅は、前記機能部分（１１）の最大幅よりも小さい、請求項１または２に記載の方法。

【請求項8】

前記第１の型のドーパントを注入することは、前記さらなる機能部分（１１a）が前記マスク（３１）の第１のセクション（３１）によって完全に遮られるような傾斜角αで行われる、請求項７に記載の方法。

【国際調査報告】