(57)【要約】【課題】実施形態は、製造過程を簡略化し、製造歩留りおよび信頼性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置の製造方法は、凹部が設けられた半導体層の親水性の表面に光分解性基を吸着させ、前記凹部を含む前記半導体層の第１領域に光を照射し、前記光分解性基を疎水基に変換して前記第１領域の表面を修飾する。そして、前記疎水基により修飾された前記第１領域を除く前記半導体層の第２の領域にレジストを選択的に塗布する。【選択図】図１
2014187190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が設けられた半導体層の親水性の表面に光分解性基を吸着させ、
前記凹部を含む前記半導体層の第１領域に光を照射し、前記光分解性基を疎水基に変換して前記第１領域の表面を修飾し、
前記疎水基に修飾された前記第１領域を除く前記半導体層の第２の領域にレジストを選択的に塗布する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記光分解性基は、長鎖ジアゾケトン化合物であり、
前記疎水基は、カルボニル基である請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記半導体層は、前記第１領域および前記第２領域の上に設けられたシリコン酸化膜を有する請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レジストをマスクとして前記半導体層に不純物をイオン注入する請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１領域は、前記第２領域の周りに設けられた終端部である請求項１〜４のいずれか１つ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】
実施形態は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を微細化すると、製造歩留まりや信頼性の低下を招くことがある。例えば、電力制御などに用いられる半導体装置には、トレンチゲート構造が用いられることがある。トレンチゲート構造を有する半導体装置において、高耐圧を維持しながらオン抵抗を低減するためには、トレンチゲート構造の微細化が必要である。しかし、微細化によりゲートトレンチのアスペクト比が大きくなると、製造歩留りや信頼性の低下を招くことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
実施形態は、製造過程を簡略化し、製造歩留りおよび信頼性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る半導体装置の製造方法は、凹部が設けられた半導体層の親水性の表面に光分解性基を吸着させ、前記凹部を含む前記半導体層の第１領域に光を照射し、前記光分解性基を疎水基に変換して前記第１領域の表面を修飾する。そして、前記疎水基により修飾された前記第１領域を除く前記半導体層の第２の領域にレジストを選択的に塗布する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す模式断面図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置の製造過程を表す模式断面図である。
【図３】図２に続く製造過程を表す模式断面図である。
【図４】図３に続く製造過程を表す模式断面図である。
【図５】比較例に係る半導体装置の製造過程を表す模式断面図である。
【図６】図５に続く製造過程を表す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について図面を参照しながら説明する。図面中の同一部分には、同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
【０００８】
図１（ａ）〜図１（ｅ）は、実施形態に係る半導体装置の製造方法を表す模式断面図である。本実施形態に係る製造方法は、例えば、図１（ａ）に表すように、半導体層１０に凹部７が設けられ、親水性の表面を有するウェーハを用いる場合に有利である。凹部７は、例えば、ウェーハに設けられたトレンチ、リセス、コンタクトホールなどである。
【０００９】
図１（ｂ）に表すように、半導体層１０の表面に、例えば、シリコン酸化膜５を形成すると、その表面にＯＨ基２１が修飾され親水性になる。
【００１０】
図１（ｃ）に表すように、本実施形態では、凹部７が設けられた半導体層１０の第１領域の表面に光分解性基を吸着させる。半導体層１０は、その上面１０ａにシリコン酸化膜が設けられ親水性を有する。光分解性基は、例えば、長鎖ジアゾケトン化合物２３であり、長鎖のアルキル基Ｒｎを含む。
【００１１】
次に、図１（ｄ）に表すように、半導体層１０の第１領域に光、例えば、紫外（ＵＶ）光を照射し、光分解性基を疎水基に変換する。すなわち、光照射により長鎖ジアゾケトン化合物２３を分解し、ＯＨ基２１と反応させる。これにより、図１（ｅ）に表すように、第１領域の表面を疎水性のカルボニル基２５で修飾することができる。
【００１２】
一方、半導体層１０の第１領域を除く第２領域には光照射を行わない（図３（ｂ）参照）。このため、第２領域の表面では、親水性が保持される。その結果、半導体層１０の第１領域を除く第２領域にレジストを選択的に塗布することができる。
【００１３】
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、光誘起疎水化反応を利用し、ウェーハ表面の一部を高い疎水性とする。これにより、ウェーハ表面にレジストを塗布する際に、選択的にレジストが塗布されない部分を形成することができる。
【００１４】
次に、図２〜図４を参照して、半導体装置の製造過程を説明する。図２（ａ）〜図４（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置の製造過程を表す模式断面図である。
【００１５】
図２（ａ）に表すように、半導体層１０の上にレジストマスク１３を形成する。レジストマスク１３は、複数の開口１３ａを有する。半導体層１０は、半導体基板の上に設けられたエピタキシャル層である。また、半導体層１０は、半導体基板そのものであっても良い。例えば、半導体層１０はシリコン層であり、シリコンウェーハの上にエピタキシャル成長される。
【００１６】
続いて、図２（ｂ）に表すように、レジストマスク１３を用いて半導体層１０を選択的にエッチングし、複数のトレンチ１５を形成する。トレンチ１５は、セル部２０および終端部３０の両方に設けられる。例えば、終端部３０は、第１領域であり、セル部２０は、第２領域である。
【００１７】
トレンチ１５は、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法を用いて形成する。トレンチ１５の深さＤＴは、例えば、５〜１０マイクロメートル（μｍ）であり、その幅ＷＴは、１〜２μｍである。
【００１８】
次に、図２（ｃ）に表すように、半導体層１０の表面に、例えば、シリコン酸化膜５を形成する。シリコン酸化膜５は、例えば、半導体層１０（シリコン層）を熱酸化することにより形成する。シリコン酸化膜５は、セル部２０および終端部３０の上に形成される。そして、シリコン酸化膜５の表面は、ＯＨ基２１により修飾され親水性になる。
【００１９】
次に、図３（ａ）に表すよに、長鎖ジアゾケトン化合物２３を、例えば、有機溶媒中に溶解させ、半導体層１０に塗布する。これにより、同図中に表すように、長鎖ジアゾケトン化合物２３は、シリコン酸化膜５を修飾したＯＨ基２１に化学吸着する。
【００２０】
続いて、図３（ｂ）に表すように、例えば、フォトマスク１９を用いて、終端部３０にＵＶ光を照射する。これにより、長鎖ジアゾケトン化合物２３が分解されＯＨ基２１と反応する。その結果、終端部３０のシリコン酸化膜５の表面を、疎水基であるカルボニル基２５により修飾することができる。すなわち、終端部３０の表面は疎水性となる。
【００２１】
次に、図４（ａ）に表すように、半導体層１０の上にレジスト３１を塗布する。レジスト３１は、例えば、スピンコータを用いて半導体層１０の表面全体に塗布する。しかしながら、終端部３０の表面は、カルボニル基２５が修飾され疎水性となっている。このため、レジスト３１は終端部３０の上には載らず、終端部３０を除く領域（セル部２０および終端部３０の外側）に選択的に塗布される。
【００２２】
続いて、図４（ｂ）に表すように、レジスト３１をマスクとして、半導体層１０に不純物をイオン注入する。これにより、終端部３０における半導体層１０の上面、および、トレンチ１５の底面に不純物を導入することができる。
【００２３】
次に、図４（ｃ）に表すように、半導体層１０に熱処理を施し、不純物を活性化させる。これにより、半導体層１０の上に不純物ドープ層３５を形成し、トレンチ１５の底面の直下に不純物ドープ層３７を形成することができる。
【００２４】
上記の過程は、例えば、ＭＯＳトランジスタの製造工程の一部であり、その終端部３０を形成する過程を表している。終端部３０は、例えば、ベース層、エミッタ層およびトレンチゲートが設けられるセル部２０の周りに設けられる。
【００２５】
次に、図５および図６を参照して、比較例に係る半導体装置の製造方法を説明する。図５（ａ）〜図６（ｂ）は、比較例に係る半導体装置の製造過程を表す模式断面図である。
【００２６】
例えば、図５（ａ）に表すように、複数のトレンチ１５およびシリコン酸化膜５が設けられた半導体層１０の上に、フォトレジスト４１を塗布する。フォトレジスト４１は、例えば、ポジ型レジストであり、半導体層１０の上面１０ａに塗布される。また、フォトレジスト４１は、トレンチ１５の内部を埋め込むように塗布される。
【００２７】
次に、図５（ｂ）に表すように、例えば、フォトマスク１９を用いてＵＶ光を選択的に照射し、終端部３０に塗布されたフォトレジスト４１を露光する。
【００２８】
続いて、図５（ｃ）に示すように、フォトレジスト４１を現像し、ＵＶ光を照射した部分を除去する。この際、トレンチ１５の底部に塗布されたフォトレジスト４１の一部４１ａが残留することがある。すなわち、トレンチ１５の底部に埋め込まれたレジストは十分に露光されず、同図に表すように、トレンチ１５の底部に残留する場合がある。例えば、トレンチ１５の深さＤＴが５μｍを越える場合、および、トレンチ１５の幅ＷＴが狭い場合には、ＵＶ光がトレンチ１５の底部に届かず、フォトレジスト４１の一部４１ａが残留し易くなる。
【００２９】
図６（ａ）に表すように、トレンチ１５の底部にフォトレジスト４１の一部４１ａが残留した状態でイオン注入を実施すると、不純物はトレンチ１５の底部に導入されない。このため、図６（ｂ）に表すように、半導体層１０の上に不純物ドープ層３５が形成されるが、トレンチ１５の底面の直下に不純物ドープ層３７は形成されない。結果として、所望の終端構造が形成されず、例えば、終端部３０の耐圧が低下する場合がある。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、光誘起疎水化反応により終端部３０を疎水性とし、レジストが塗布されないようにする。したがって、トレンチ１５の底部にレジストが残留することがなく、所望の終端構造を確実に形成することができる。これにより、半導体装置の製造歩留り、および、その信頼性を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態では、レジストの現像を省略することが可能であり、製造工程を簡略化できる。また、本実施例に用いるレジストは感光性でなくても良く、その材料の選択範囲を広げることが可能である。
【００３２】
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とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３３】
５・・・シリコン酸化膜、  ７・・・凹部、  １０・・・半導体層、  １０ａ・・・上面、  １３・・・レジストマスク、  １３ａ・・・開口、  １５・・・トレンチ、  １９・・・フォトマスク、  ２０・・・セル部、  ２１・・・ＯＨ基、  ２３・・・長鎖ジアゾケトン化合物、  ２５・・・カルボニル基、  ３０・・・終端部、  ３１・・・レジスト、  ３５、３７・・・不純物ドープ層、  ４１・・・フォトレジスト、  ４１ａ・・・フォトレジストの一部
【図１】
2014187190.tif 000003
【図２】
2014187190.tif 000004
【図３】
2014187190.tif 000005
【図４】
2014187190.tif 000006
【図５】
2014187190.tif 000007
【図６】
2014187190.tif 000008