(57)【要約】【課題】加工寸法の面内均一性が高いトレンチの形成方法及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係るトレンチ形成方法は、プラズマ源を用い、堆積ステップ及びエッチングステップを交互に繰り返すことにより、シリコン基板にトレンチを形成するトレンチ形成方法である。プラズマを閉じ込める領域と前記シリコン基板との距離をｘ（ｍｍ）とし、前記プラズマを誘起するためのＲＦパワーをｗ（ｋＷ）とし、前記堆積ステップにおける圧力をｙ（Ｐａ）とし、形成しようとする前記トレンチの幅に関して、前記シリコン基板の面内におけるバラツキの許容限度をｚ０（μｍ）とするとき、下記数式を満たすように、前記堆積ステップ及び前記エッチングステップを実施する。2014045138.tif 0000182014045138.tif 0000192014045138.tif 000020【選択図】図１７
2014045138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ源を用い、堆積ステップ及びエッチングステップを交互に繰り返すことにより、シリコン基板にトレンチを形成するトレンチ形成方法であって、
プラズマを閉じ込める領域と前記シリコン基板との距離をｘ（ｍｍ）とし、前記プラズマを誘起するためのＲＦパワーをｗ（ｋＷ）とし、前記堆積ステップにおける圧力をｙ（Ｐａ）とし、形成しようとする前記トレンチの幅に関して、前記シリコン基板の面内におけるバラツキの許容限度をｚ０（μｍ）とするとき、下記数式を満たすように、前記堆積ステップ及び前記エッチングステップを実施するトレンチ形成方法。
2014045138.tif 000012
2014045138.tif 000013
2014045138.tif 000014
【請求項２】
前記堆積ステップにおいては、堆積性ガスとしてフロロカーボンガスを使用し、前記エッチングステップにおいては、エッチングガスとしてフッ素を含有したガスを使用する請求項１記載のトレンチ形成方法。
【請求項３】
プラズマ源を用い、堆積ステップ及びエッチングステップを交互に繰り返すことにより、シリコン基板にトレンチを形成する工程を備え、
前記トレンチを形成する工程においては、プラズマを閉じ込める領域と前記シリコン基板との距離をｘ（ｍｍ）とし、前記プラズマを誘起するためのＲＦパワーをｗ（ｋＷ）とし、前記堆積ステップにおける圧力をｙ（Ｐａ）とし、形成しようとする前記トレンチの幅に関して、前記シリコン基板の面内におけるバラツキの許容限度をｚ０（μｍ）とするとき、下記数式を満たすように、前記堆積ステップ及び前記エッチングステップを実施する半導体装置の製造方法。
2014045138.tif 000015
2014045138.tif 000016
2014045138.tif 000017
【請求項４】
前記堆積ステップにおいては、堆積性ガスとしてフロロカーボンガスを使用し、前記エッチングステップにおいては、エッチングガスとしてフッ素を含有したガスを使用する請求項３記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記シリコン基板の上層部分に第１導電形層を形成する工程と、
前記トレンチの内部に第２導電形のシリコンピラーを形成する工程と、
をさらに備え、
前記トレンチは、前記第１導電型層に形成する請求項３または４に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、トレンチ形成方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーデバイス等の半導体装置を製造する際には、深さが数十μｍ（ミクロン）のトレンチの形成が必要とされる場合がある。特に、スーパージャンクション型の中高耐圧デバイスを製造する際には、深さが深く、且つ、側面が略垂直なトレンチの形成が必要なことがある。この場合、製造されたデバイスの特性を保証するために、トレンチの幅について、ウェーハ面内で高い均一性が要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５４８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、加工寸法の面内均一性が高いトレンチの形成方法及び半導体装置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】
【０００５】
実施形態に係るトレンチ形成方法は、プラズマ源を用い、堆積ステップ及びエッチングステップを交互に繰り返すことにより、シリコン基板にトレンチを形成するトレンチ形成方法である。プラズマを閉じ込める領域と前記シリコン基板との距離（Ｇａｐ量）をｘ（ｍｍ）とし、前記プラズマを誘起するためのＲＦパワーをｗ（ｋＷ）とし、前記堆積ステップにおける圧力をｙ（Ｐａ）とし、形成しようとする前記トレンチの幅に関して、前記シリコン基板の面内におけるバラツキの許容限度をｚ０（μｍ）とするとき、下記数式１〜下記数式３を満たすように、前記堆積ステップ及び前記エッチングステップを実施する。
【０００６】
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、プラズマ源を用い、堆積ステップ及びエッチングステップを交互に繰り返すことにより、シリコン基板にトレンチを形成する工程を備える。前記トレンチを形成する工程においては、プラズマを閉じ込める領域と前記シリコン基板との距離（Ｇａｐ量）をｘ（ｍｍ）とし、前記プラズマを誘起するためのＲＦパワーをｗ（ｋＷ）とし、前記堆積ステップにおける圧力をｙ（Ｐａ）とし、形成しようとする前記トレンチの幅に関して、前記シリコン基板の面内におけるバラツキの許容限度をｚ０（μｍ）とするとき、下記数式１〜下記数式３を満たすように、前記堆積ステップ及び前記エッチングステップを実施する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する図である。
【図２】実施形態に係るトレンチ形成方法を例示する図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、実施形態に係るトレンチ形成方法を例示する工程断面図である。
【図４】（ａ）はシリコンウェーハにおけるトレンチ幅の測定位置を示す平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＴ１の測定値をとって、ＲＦパワー及び堆積圧力が幅ＷＴ１に及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＴ１の測定値をとって、ＲＦパワー及び堆積圧力が幅ＷＴ１に及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は、第１軸にＧａｐ量をとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＭの測定値をとって、Ｇａｐ量及び堆積圧力が幅ＷＭに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図８】（ａ）及び（ｂ）は、第１軸にＧａｐ量をとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＭの測定値をとって、Ｇａｐ量及び堆積圧力が幅ＷＭに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、第１軸に堆積圧力をとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸にＲＦパワーをとって、堆積圧力、Ｇａｐ量及びＲＦパワーが幅ＷＢ１に及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図１０】（ａ）及び（ｂ）は、第１軸に堆積圧力をとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸にＲＦパワーをとって、堆積圧力、Ｇａｐ量及びＲＦパワーが幅ＷＢ１に及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図１１】第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＴ１の面内バラツキをとって、ＲＦパワー及び堆積圧力が幅ＷＴ１の面内バラツキに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図１２】第１軸にＧａｐ量をとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＭの面内バラツキをとって、Ｇａｐ量及び堆積圧力が幅ＷＭの面内バラツキに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図１３】第１軸に堆積圧力をとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸にＲＦパワーをとって、堆積圧力、Ｇａｐ量及びＲＦパワーが幅ＷＢ１の面内バラツキに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
【図１４】第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＴ１の面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図である。
【図１５】第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＭの面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図である。
【図１６】第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＢ１の面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図である。
【図１７】第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＴ1、ＷＭ、ＷＢ１各々の面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
図１（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する図であり、
図２は、本実施形態に係るトレンチ形成方法を例示する図であり、
図３（ａ）〜（ｅ）は、本実施形態に係るトレンチ形成方法を例示する工程断面図である。
【０００９】
以下、図１〜図３を参照して、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する。本実施形態においては、スーパージャンクション構造を持つ電力用半導体装置の製造方法を例に挙げて説明する。また、この製造方法のうち、シリコン基板にトレンチを形成する工程を中心に説明する。
【００１０】
先ず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１を用意する。シリコン基板１は、例えば、単結晶のシリコン（Ｓｉ）からなるシリコンウェーハである。
次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１の上層部分にｐ形層２を形成する。
次に、図１（ｃ）及び図３（ａ）に示すように、このシリコン基板１上に、レジストマスク３を形成する。レジストマスク３には、複数本の溝状の開口部３ａを周期的に形成する。開口部３ａの幅は例えば１．８μｍとし、開口部３ａの配列周期は例えば８μｍとする。なお、図３（ａ）〜（ｅ）においては、ｐ形層２（図１（ｂ）参照）は、シリコン基板１の一部として示す。
【００１１】
次に、図２に示すように、レジストマスク３が形成されたシリコン基板１を、誘導結合型のプラズマエッチング装置１０内に装着する。
先ず、装置１０を用いて、堆積ステップを実施する。すなわち、装置１０内に、堆積性のガス、例えば、Ｃ４Ｆ８等のフロロカーボンガスを供給する。この状態で、装置１０内にＲＦ（Radio Frequency）波を一定の出力（ＲＦパワー）で導入する。これにより、装置１０内において堆積性ガスの一部が電離し、シリコン基板１から一定の距離だけ離隔した空間（閉じ込め空間）にプラズマ１１が形成される。
【００１２】
この結果、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板１上に、レジストマスク３を覆うように、堆積膜４が形成される。堆積膜４は、Ｃ、ＣＦ、ＣＦ２、ＣＦ３等の結合を持ったフロロカーボン膜である。
【００１３】
次に、同じ装置１０を用いて、エッチングステップを実施する。すなわち、堆積性ガスの供給を停止し、装置１０内にエッチングガス、例えば、ＳＦ６等のフッ素を含有したガスを供給する。このとき、ＲＦパワーは一定値のまま維持する。これにより、装置１０内においてエッチングガスの一部がプラズマ１１となり、シリコン基板１から一定の距離だけ離隔した空間に閉じ込められる。
【００１４】
この結果、図３（ｃ）に示すように、シリコン基板１及び堆積膜４がレジストマスク３をマスクとしてエッチングされ、選択的に除去される。これにより、シリコン基板１における開口部３ａの直下域に、凹部５ａが形成される。このとき、シリコン基板１に対するエッチングは、開口部３ａの直下域において下方に進行すると共に、レジストマスク３の下方において側方にも進行する。この結果、凹部５ａの形状は、開口部３ａの直下域及びその周辺に広がる略楕円体形状となる。
【００１５】
次に、再び、堆積ステップを実施する。すなわち、エッチングガスの供給を停止し、装置１０内に上述の堆積性ガスを導入する。また、ＲＦパワーは一定値のままとする。これにより、図３（ｄ）に示すように、全面に堆積膜４が形成される。堆積膜４は、凹部５ａの内面上にも形成される。
【００１６】
次に、再び、エッチングステップを実施する。これにより、図３（ｅ）に示すように、凹部５ａの直下域に、凹部５ｂが形成される。このとき、堆積膜４における凹部５ａの内側面上に形成された部分に対して、凹部５ａの底面上に形成された部分が優先的にエッチングされる。
【００１７】
以後、装置１０内を大気開放することなく、上述の堆積ステップとエッチングステップを交互に繰り返す。これにより、堆積膜４によって凹部が横方向に拡大することを抑制しつつ、凹部を重ねて形成し、シリコン基板１を下方に掘り進めることができる。この結果、図１（ｄ）に示すように、シリコン基板１のｐ形層２内に、深さが例えば５０μｍのトレンチ６が複数本形成される。その後、レジストマスク３を除去する。
【００１８】
このとき、装置１０内におけるプラズマを閉じ込める領域と被エッチング部材であるシリコン基板１との距離をｘ（ｍｍ：ミリメートル）とし、ＲＦパワーをｗ（ｋＷ：キロワット）とし、堆積ステップにおける装置１０内の圧力（堆積圧力）をｙ（Ｐａ：パスカル）とし、形成しようとするトレンチ６の幅に関して、シリコン基板１の面内におけるバラツキの許容限度をｚ０（μｍ）とするとき、ＲＦパワーｗ（ｋＷ）、距離ｘ（ｍｍ）、堆積圧力ｙ（Ｐａ）の範囲を下記数式１、下記数式２及び下記数式３をいずれも満たす範囲とする。
【００１９】
【数１】
2014045138.tif 000003
【００２０】
【数２】
2014045138.tif 000004
【００２１】
【数３】
2014045138.tif 000005
【００２２】
その後、図１（ｅ）に示すように、トレンチ６内にｎ形シリコンピラー７をエピタキシャル成長させる。これにより、シリコン基板１内において、ｐ形層２とｎ形シリコンピラー７とが交互に配列され、スーパージャンクション構造が形成される。このようにして、半導体装置８が製造される。
【００２３】
次に、本実施形態の効果について説明する。
本実施形態によれば、シリコン基板１にトレンチ６を形成する際に、上記数式１〜数式５を満たす条件で堆積ステップとエッチングステップとを繰り返す。これにより、シリコン基板１の面内におけるトレンチ６の幅のバラツキを、上記ｚ０（μｍ）以下に抑えることができ、トレンチ６を精度よく形成することができる。この結果、特性が良好な半導体装置８を安定して製造することができる。
【００２４】
次に、上記数式１〜数式３の導出過程について説明する。
上記数式１〜数式３は、以下の実験によって求められた数式である。
先ず、上述の実施形態と同様に、シリコンウェーハ上にレジストマスクを形成した。レジストマスクには、幅が１．８μｍであり、配列周期が８μｍである複数本の溝状の開口部を形成した。そして、上述の如く、誘導結合型のプラズマエッチング装置を用いて、エッチングステップと堆積ステップとを繰り返すことにより、被エッチング基板であるシリコンウェーハの上面に深さが５０μｍのトレンチを形成した。
【００２５】
このとき、トレンチの幅に影響を及ぼすパラメータとして、下記（１）〜（５）の５つのパラメータを抽出した。
（１）プラズマを閉じ込める領域とシリコンウェーハとの距離（Ｇａｐ量）：ｘ（ｍｍ）
（２）エッチングステップにおける圧力（エッチ圧力）：ｕ（Ｐａ）
（３）プラズマ誘起ＲＦパワー（ＲＦパワー）：ｗ（ｋＷ）
（４）エッチングステップにおけるバイアスパワー（バイアスパワー）：ｖ（Ｗ）
（５）堆積ステップにおける圧力（堆積圧力）：ｙ（Ｐａ）
【００２６】
そして、上記（１）〜（５）のパラメータの値をそれぞれ異ならせて、各パラメータの組合せ毎に、シリコンウェーハの全面にトレンチを形成した。その後、トレンチの幅を測定した。
図４（ａ）はシリコンウェーハにおけるトレンチ幅の測定位置を示す平面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、トレンチ幅の測定は、シリコンウェーハ１ａ上の以下の５点において行った。
・Ｔｏｐ
・Ｃｅｎｔｅｒ
・Ｂｏｔｔｏｍ
・Ｔｏｐ−Ｍｉｄｄｌｅ（ＴｏｐとＣｅｎｔｅｒの中間部）
・Ｂｏｔｔｏｍ−Ｍｉｄｄｌｅ（ＢｏｔｔｏｍとＣｅｎｔｅｒの中間部）
【００２８】
また、図４（ｂ）に示すように、各トレンチにおいて、幅の測定は深さ方向の３点において行った。
・トレンチの上端から１μｍ下方の位置における幅：ＷＴ１
・トレンチの深さ方向中央部における幅：ＷＭ
・トレンチの下端から１μｍ上方の位置における幅：ＷＢ１
【００２９】
すなわち、１枚のシリコンウェーハ内において、面内５点及び深さ方向３点の合計１５点について、トレンチの幅をそれぞれ測定した。そして、幅ＷＴ１、幅ＷＭ、幅ＷＢ１のそれぞれについて、上述の面内５点における最大値と最小値の差をとり、この差を「面内バラツキ」とした。その結果、幅ＷＴ１の面内バラツキについては、ＲＦパワー及び堆積圧力が大きく影響を与え、幅ＷＭの面内バラツキについては、Ｇａｐ量及び堆積圧力が大きく影響を与え、幅ＷＢ１の面内バラツキについては、Ｇａｐ量、堆積圧力及びＲＦパワーが大きく影響を与えることが判明した。
【００３０】
図５（ａ）〜（ｃ）並びに図６（ａ）及び（ｂ）は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＴ１の測定値をとって、ＲＦパワー及び堆積圧力が幅ＷＴ１に及ぼす影響を示す３次元グラフ図であり、
図７（ａ）〜（ｃ）並びに図８（ａ）及び（ｂ）は、第１軸にＧａｐ量をとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＭの測定値をとって、Ｇａｐ量及び堆積圧力が幅ＷＭに及ぼす影響を示す３次元グラフ図であり、
図９（ａ）〜（ｃ）並びに図１０（ａ）及び（ｂ）は、第１軸に堆積圧力をとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸にＲＦパワーをとって、堆積圧力、Ｇａｐ量及びＲＦパワーが幅ＷＢ１に及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
図５（ａ）〜図８（ｂ）の各図において第３軸に示すトレンチ幅の値、及び、図９（ａ）〜図１０（ｂ）の各図において等高線で表すトレンチ幅の値は、上述の面内５点における測定値の平均値との差である。
【００３１】
図１１は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＴ１の面内バラツキをとって、ＲＦパワー及び堆積圧力が幅ＷＴ１の面内バラツキに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
図１１の第３軸に示す「幅ＷＴ１の面内バラツキ」は、ＲＦパワーと堆積圧力の組合せのそれぞれについて、図５（ａ）〜（ｃ）並びに図６（ａ）及び（ｂ）に示す幅ＷＴ１の５つの測定値のうち、最大値と最小値との差である。
【００３２】
図１２は、第１軸にＧａｐ量をとり、第２軸に堆積圧力をとり、第３軸に幅ＷＭの面内バラツキをとって、Ｇａｐ量及び堆積圧力が幅ＷＭの面内バラツキに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
図１２の第３軸に示す「幅ＷＭの面内バラツキ」は、Ｇａｐ量と堆積圧力の組合せのそれぞれについて、図７（ａ）〜（ｃ）並びに図８（ａ）及び（ｂ）に示す幅ＷＭの５つの測定値のうち、最大値と最小値との差である。
【００３３】
図１３は、第１軸に堆積圧力をとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸にＲＦパワーをとって、堆積圧力、Ｇａｐ量及びＲＦパワーが幅ＷＢ１の面内バラツキに及ぼす影響を示す３次元グラフ図である。
図１３に等高線で示す「幅ＷＢ１の面内バラツキ」は、Ｇａｐ量と堆積圧力とＲＦパワーの組合せのそれぞれについて、図９（ａ）〜（ｃ）並びに図１０（ａ）及び（ｂ）に示す幅ＷＢ１の５つの測定値のうち、最大値と最小値との差である。
【００３４】
図１１に示すように、ＲＦパワーと堆積圧力に関して、幅ＷＴ１の面内バラツキは極小値をとることが判明した。
図１１に示すＲＦパワー、堆積圧力及び幅ＷＴ１の面内バラツキの関係は、ＲＦパワーをｗ（ｋＷ）、堆積圧力をｙ（Ｐａ）、面内バラツキをｚ（μｍ）とするとき、下記数式４に示す２次曲面によって近似することができる。
【００３５】
【数４】
2014045138.tif 000006
【００３６】
図１２に示すように、Ｇａｐ量が大きく、堆積圧力が小さいほど、幅ＷＭの面内バラツキは小さくなった。
図１２に示すＧａｐ量、堆積圧力及び幅ＷＭの面内バラツキの関係は、Ｇａｐ量をｘ（ｍｍ）、堆積圧力をｙ（Ｐａ）、面内バラツキをｚ（μｍ）とするとき、下記数式５に示す１次平面によって近似することができる。
【００３７】
【数５】
2014045138.tif 000007
【００３８】
図１３に示すように、幅ＷＢ１の面内バラツキは、Ｇａｐ量及び堆積圧力の双方に関して極小値をとり、且つ、ＲＦパワー依存性があることが判明した。
図１３に示すＧａｐ量、堆積圧力及びＲＦパワーに対する幅ＷＢ１の面内バラツキの関係は、下記数式６に示す２次曲面によって近似することができる。
【００３９】
【数６】
2014045138.tif 000008
【００４０】
上記数式４により、幅ＷＴ１のバラツキ量ｚがｚ０以下となるようなＲＦパワーｗ及び堆積圧力ｙの範囲は、下記数式７を満たす範囲となる。
【００４１】
【数７】
2014045138.tif 000009
【００４２】
また、幅ＷＭのバラツキ量ｚがｚ０以下となるようなＧａｐ量ｘ及び堆積圧力ｙの値は、上記数式５より、下記数式８に示す範囲となる。
【００４３】
【数８】
2014045138.tif 000010
【００４４】
更に、幅ＷＢ１のバラツキ量ｚがｚ０以下となるようなＧａｐ量ｘ、堆積圧力ｙ、ＲＦパワーｗの値は、上記数式６より、下記数式９に示す範囲となる。
【００４５】
【数９】
2014045138.tif 000011
【００４６】
以上をまとめると、ＲＦパワーｗ、Ｇａｐ量ｘ、堆積圧力ｙを上記数式７〜９を満たす値とすることにより、トレンチの幅ＷＴ１、ＷＭ、ＷＢ１の面内バラツキｚを全て、値ｚ０以下とすることができる。そして、上記数式７〜９は、上記数式１〜３に相当する。
【００４７】
上記数式７〜９は、許容されるトレンチ幅の面内バラツキｚ０に対して、ｗｘｙ空間においてＲＦパワーｗ、Ｇａｐ量ｘ、堆積圧力ｙが取りうる領域を示している。一例として、ｚ０＝０．３（μｍ）としたとき、幅ＷＴ１、幅ＷＭ、幅ＷＢ１のそれぞれに対するＲＦパワーｗ、Ｇａｐ量ｘ、堆積圧力ｙの取りうる領域を、図１４、図１５、図１６にそれぞれ示す。
【００４８】
図１４は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＴ１の面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図であり、
図１５は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＭの面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図であり、
図１６は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＢ１の面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示した図である。
【００４９】
図１４に示すように、任意のＧａｐ量において、Ｕ字形に湾曲した曲面２１の内側の領域において、幅ＷＴ１の面内バラツキが０．３（μｍ）以下となる。
また、図１５に示すように、任意のＲＦパワーにおいて、平面２２よりも堆積圧力が小さくなる領域において、幅ＷＭの面内バラツキが０．３（μｍ）以下となる。
更に、図１６に示すように、円筒状曲面２３の内側の領域において、幅ＷＢ１の面内バラツキが０．３（μｍ）以下となる。
【００５０】
そして、上記数式７〜９を全て満たすようなＲＦパワー、Ｇａｐ量ｘ、堆積圧力ｙの組み合わせが、幅ＷＴ１、幅ＷＭ、幅ＷＢ１の全ての面内バラツキが０．３（μｍ）以下となる組み合わせであり、それは、図１４〜１６に示す各領域の重なり部分に相当する。
図１７は、第１軸にＲＦパワーをとり、第２軸にＧａｐ量をとり、第３軸に堆積圧力をとって、ＷＴ1、ＷＭ、ＷＢ１各々の面内バラツキ許容量を０．３（μｍ）としたときのＲＦパワー、Ｇａｐ量、堆積圧力のとりうる範囲を示す図である。
図１７に、図１４〜図１６に示す各領域の重なり部分を示す。すなわち、ＲＦパワーｗ、Ｇａｐ量ｘ、堆積圧力ｙの各値の組み合わせを、図１７に示す重なり部分の内部にプロットされる組み合わせとすることにより、幅ＷＴ１、幅ＷＭ、幅ＷＢ１の面内バラツキを全て０．３（μｍ）以下とすることができる。
【００５１】
なお、前述の実施形態においては、スーパージャンクション構造を持つ電力用半導体装置を製造する例を示したが、本発明はこれには限定されず、シリコン基板に深いトレンチを形成する半導体装置の製造方法に好適に適用することができる。また、前述の実施形態においては、シリコン基板がシリコンウェーハである例を示したが、これには限定されず、シリコン基板は、少なくともトレンチを形成する部分がシリコンからなる部材であればよい。
【００５２】
以上説明した実施形態によれば、加工寸法の面内均一性が高いトレンチの形成方法及び半導体装置の製造方法を実現することができる。
【００５３】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及びその等価物の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１：シリコン基板、１ａ：シリコンウェーハ、２：ｐ形層、３：レジストマスク、３ａ：開口部、４：堆積膜、５ａ、５ｂ：凹部、６：トレンチ、７：ｎ形シリコンピラー、８：半導体装置、１０：プラズマエッチング装置、１１：プラズマ、２１：曲面、２２：平面、２３：円筒状曲面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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