(57)【要約】【課題】  製造が容易で多量生産に適したスーパージャンクションを備える低損失電力用半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】  本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、前記第１導電型及び第２導電型の領域を接合が形成されるように交互に配置し、前記不純物イオンの照射領域の面積は前記不純物イオンの電気的又は磁気的走査により制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記第１、第２導電型の領域の断面形状と断面積とが照射方向に沿って一定となるように、前記加速エネルギーの増加に応じて前記照射領域の面積を減少させることを特徴とする。【選択図】      図３
2006222444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は前記不純物イオンの電気的又は磁気的走査により制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの増加に応じて前記照射領域の面積を減少させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は前記不純物イオンの電気的又は磁気的走査により制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの減少に応じて前記照射領域の面積を増加させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は前記不純物イオンの電気的又は磁気的走査により制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの減少に応じて前記マスクの開口面積を増加させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は前記不純物イオンの電気的又は磁気的走査により制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの増加に応じて前記マスクの開口面積を減少させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は、不純物イオンからなるイオンビームを形成し、前記照射領域上を前記イオンビームにより垂直方向および水平方向に走査することにより制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの増加に応じて前記照射領域の面積を減少させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は、不純物イオンからなるイオンビームを形成し、前記照射領域上を前記イオンビームにより垂直方向および水平方向に走査することにより制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの減少に応じて前記照射領域の面積を増加させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は、不純物イオンからなるイオンビームを形成し、前記照射領域上を前記イオンビームにより垂直方向および水平方向に走査することにより制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの減少に応じて前記マスクの開口面積を増加させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は、不純物イオンからなるイオンビームを形成し、前記照射領域上を前記イオンビームにより垂直方向および水平方向に走査することにより制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの増加に応じて前記マスクの開口面積を減少させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
前記不純物イオンの照射領域の面積は、前記不純物イオンを遮蔽するマスクにより制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの変化に応じて前記マスクの開口面積を変化させることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、
互いに反転関係にあるポジ型レジスト及びネガ型レジストを用いて前記半導体上に同じマスクパターンを焼き付けることにより前記不純物イオンの遮蔽マスクを形成し、この遮蔽マスクを用いて前記不純物イオンの照射領域を定めることを特徴と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】
本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に低損失電力用半導体装置に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の低損失電力用半導体装置には、第１導電型領域と第２導電型領域とをウェハー表面に対して垂直に交互に配置した縦型ジャンクション群（以下スーパージャンクションと呼ぶ）からなる接合構造を備えるものがある。
【０００３】
従来このような構造を実現するために、Ｎ- エピタキシアル成長法とイオン注入法を繰り返し適用してスーパージャンクションを形成する方法が知られている。図７を用いてその製造工程の概要を説明する。図７において右側に製造工程の流れが、左側に工程断面図が示されている。
【０００４】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すようにＮ+ シリコンウェハー１０１を用意し、Ｎ+ シリコンウェハー１０１の上にＮ- エピタキシアル層１０２を成長する。次に図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、イオン注入マスクを用いてホウ素イオンを注入し、Ｎ- エピタキシアル層１０２にＰ+領域１０３を形成する。引き続き前記イオン注入マスクの反転マスクを用いて、前記Ｐ+ 領域１０３に隣接する領域に燐イオンを注入し、Ｎ+ 領域１０４を形成する。
【０００５】
これらのイオン注入領域は、アニール（図示せず）によりそれぞれ活性化される。なお、これらのアニールは、全てのイオン注入工程を終了した後に行っても良い。このようにして、エピタキシアル層の表面に対して接合面が垂直で、交互に配置されたスーパージャンクションの一部が形成される。
【０００６】
次に図７（ｅ）に示すように、再度Ｎ- エピタキシアル層１０２を成長し、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示す工程を繰り返せば、図７（ｆ）に示すように、ウェハー表面に対して垂直に交互に配置した縦型のスーパージャンクションを形成することができる。
【０００７】
図７（ｆ）に示すようなスーパージャンクションを備える低損失電力用半導体装置の形成方法については、後に図５（ｄ）において述べるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【０００８】
このようなスーパージャンクションを用いて、高電圧が印加される低損失電力用半導体装置を形成すれば、ドレイン接合面がウェハー表面に対して垂直方向に伸びたＰ+ 領域とＮ+ 領域で構成され、バルク部にＮ+ 層の電流経路が作られるため、オン抵抗が小さく、かつ、ドレイン耐圧の大きいＮＭＯＳ型の低損失電力用半導体装置を提供することができる。
【０００９】
しかし上記のように、エピタキシアル結晶成長法を繰り返し用いた従来の低損失電力用半導体装置の製造方法はコストが高く、また、製造が困難であって多量生産に適しないという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記したように従来の選択結晶成長法を用いたスーパージャンクションを備える半導体装置の製造方法はコストが高く、また製造が困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明は上記の問題点を解決すべくなされたもので、製造が容易で多量生産に適したスーパージャンクションを備える低損失電力用半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、前記不純物イオンの照射領域の面積は前記不純物イオンの電気的又は磁気的走査により制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの増加に応じて前記照射領域の面積を減少させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、前記不純物イオンの照射領域の面積は、前記不純物イオンを遮蔽するマスクにより制御され、前記不純物イオンの加速エネルギー及び前記照射領域の面積の制御は、前記加速エネルギーの変化に応じて前記マスクの開口面積を変化させることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る他の半導体装置の製造方法は、半導体に不純物イオンを選択的に照射することにより、ウェハー表面に対して交互に配置された第１導電型の領域及び第２導電型の領域を前記半導体中に形成する半導体装置の製造方法において、互いに反転関係にあるポジ型レジスト及びネガ型レジストを用いて前記半導体上に同じマスクパターンを焼き付けることにより前記不純物イオンの遮蔽マスクを形成し、この遮蔽マスクを用いて前記不純物イオンの照射領域を定めることを特徴とする
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、従来用いてきた選択結晶成長やトレンチエッチング等の複雑で製造が困難な工程を用いることなく、深さ方向に一様で任意の断面形状を有するスーパージャンクションを形成することができる。具体的には、イオン注入について、次のような効果がある。
【００１６】
（１）電気的又は磁気的走査によりイオンの選択的照射を行うことができるので、加速エネルギーの変化に合わせて照射パターンの幅を連続的に制御することが可能となり、イオンの縦方向分布の一様性が改善される。
【００１７】
（２）一定の開口幅を有するストライプ状のレジスト遮蔽マスクを第１導電型のシリコンウェハーに形成し、加速エネルギーのみを変化することにより第２導電型の領域を形成すれば、イオンの縦方向分布の一様性はやや劣るが、イオン線を走査することなく一般的なイオン注入装置とＰＥＰ工程のみを用いてスーパージャンクションを形成することができる。
【００１８】
（３）一定の開口幅を有するストライプ状のレジスト遮蔽マスクと、これを反転したレジスト遮蔽マスクとを用いて、真性シリコンウェハーにイオンを照射することにより第１、第２導電型の領域を形成すれば、散乱によるイオンの横広がりが互いに補償し合うため、深さ方向に一様なスーパージャンクションを形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１乃至図３を用いて本発明の第１の実施の形態に係るイオン注入法によるスーパージャンクションの形成方法の一例について説明する。
【００２１】
図１に示すように、Ｎ+ シリコンウェハー１の表面から低エネルギーのホウ素イオンビーム２を照射すれば、Ｎ+ シリコンウェハー１の内部に注入されたホウ素は短い飛程でエネルギーを失い、表面近傍にホウ素停止領域３を形成する。
【００２２】
このとき、Ｎ+ シリコンウェハー１の表面に沿う水平方向、及び深さ方向に沿う垂直方向のホウ素分布は、図１の下と右に示すようになる。ここで、Ｘ軸はホウ素イオンビーム２の照射領域における幅方向（水平方向）の位置座標、Ｚ軸はＮ+ シリコンウェハー１の表面に対して深さ方向（垂直方向）の位置座標、Ｙ軸はホウ素濃度分布である。
【００２３】
ホウ素イオンビームの照射領域は紙面に垂直方向に長いストライプ型の形状を有するように設定され、ホウ素イオン照射領域の制御はホウ素イオンビームを電気的に走査することにより行われる。走査方法として磁気的走査を用いることもできる。
【００２４】
またホウ素イオンビームをフラックス状に拡大して、ホウ素イオンのソースとシリコンウェハーとの間にストライプ状の遮蔽マスクを設け、この遮蔽マスクの開口部の幅を用いてホウ素イオン照射領域の制御を行っても良い。
【００２５】
低エネルギー照射の場合にはホウ素の表面からの飛程が短かいので、照射方向に対して直角な面（垂直入射では表面に平行な面）に平行なホウ素停止領域３の断面形状は、ほぼホウ素イオン照射領域の形状に等しくなる。
【００２６】
Ｎ+ シリコンウェハー１の内部におけるホウ素の分布をさらに詳細に説明すれば、図１の下に示すように、ホウ素分布はホウ素イオン照射領域幅に亘って水平方向にほぼ平坦になり、その両側に注入されたホウ素の横広がりを生じる。
【００２７】
また図１の右に示すように、垂直方向の表面から浅い位置にホウ素イオンの飛程に相当するホウ素濃度のピークを生じる。引き続きアニール工程において、Ｎ+ シリコンウェハー１の内部に注入されたホウ素の活性化熱処理を行えば、図１の右下がりハッチで示すように、ホウ素停止領域３がＰ+ 型に変化する。
【００２８】
次に図２を用いてＮ+ シリコンウェハー１の表面から高エネルギーのホウ素イオンビーム２を照射する場合について説明する。高エネルギーのホウ素イオンビーム２を照射すればＮ+ シリコンウェハー１の内部に注入されたホウ素の飛程は長いので、Ｎ+ シリコンウェハー１の裏面近傍にホウ素停止領域３を形成することができる。なお図２、図３において、図１と対応する部分には同一の参照番号が付されている。
【００２９】
先にのべたように、Ｎ+ シリコンウェハー１に注入されたホウ素分布には横広がりがあるので、裏面近傍に形成されるホウ素停止領域の幅が図１と等しくなるためには、図２の破線に示すように、図１に比べてホウ素イオン照射領域幅を狭めなければならない。
【００３０】
高エネルギー照射を行うことにより、Ｎ+ シリコンウェハー１の裏面近傍にホウ素停止領域３を形成する場合には、図２の右に示すように、裏面近傍にホウ素濃度のピークを生じるようになる。このため、図２の破線の間に囲まれるホウ素停止領域３以外の領域では高エネルギーに加速されたホウ素イオンが単に通過するのみであり、ホウ素はほとんど添加されない。したがって、引き続きホウ素の活性化熱処理を行えば、図２に右下がりのハッチで示すようにホウ素停止領域３のみがＰ+ に変化する。
【００３１】
このように、高エネルギー照射を行えばＮ+ シリコンウェハー１の深い位置にＰ+ 領域を形成することができるが、表面からＰ+ ホウ素停止領域３までの途中にはホウ素が添加されないので、この途中の領域をＰ+ にすることができない。
【００３２】
図３及びその右に示すように、Ｎ+ シリコンウェハー１の表面から裏面まで、幅が一様なストライプ状のＰ+ ホウ素注入領域３ａを形成するためには、注入するホウ素イオンの加速エネルギーを連続的に変化させ、Ｎ+ シリコンウェハー１の内部におけるホウ素の飛程を変化させることにより垂直方向に一様なホウ素分布を形成しなければならない。
【００３３】
すなわち、注入されたホウ素の横広がりは飛程が長いほど大きくなるので、図３に矢示したように、ホウ素イオン照射領域幅は加速エネルギーが高くホウ素の飛程が長いほど狭くなるように制御して、ホウ素注入領域３ａの濃度と幅を垂直方向に対して一様にする。
【００３４】
このとき、ホウ素の飛程の変化は、加速エネルギーを連続的に増加してホウ素注入領域３ａがＮ+ シリコンウェハー１の表面から裏面に達するようにしても良いし、逆に加速エネルギーを連続的に減少してホウ素注入領域３がＮ+ シリコンウェハー１の裏面から表面に達するようにしても良い。このようにして活性化熱処理を行えばホウ素注入領域３がＰ+ に変化し、Ｎ+ シリコンウェハー１を横断するスーパージャンクションを形成することができる。
【００３５】
上記第１の実施の形態において、ホウ素イオンの照射領域をスリット状に形成し、その幅を制御する場合について説明したが、この照射領域の形状は必ずしもスリット状である必要はない。
【００３６】
照射領域を任意の形状とし、その照射面積をホウ素イオンの加速エネルギーに応じて制御すれば、図３において、Ｐ+ ホウ素注入領域３ａ内の不純物ホウ素濃度が照射方向に沿って一定であって、かつ、前記照射方向に直角な面内における前記Ｐ+ ホウ素注入領域３ａの断面形状と断面積とが前記照射方向に沿って一定となるようにすることができる。
【００３７】
このように、Ｐ+ ホウ素注入領域３ａの断面形状を任意とすることにより、スーパージャンクションのデバイスへの適用範囲を拡大することができる。なお、このことは以下に述べる各実施の形態についても同様である。
【００３８】
次に図４に基づき、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、レジストの遮蔽マスクを用いてホウ素イオンを注入することにより、スーパージャンクションを形成する方法について説明する。図４において、１はＮ+ シリコンウェハー、２はホウ素イオンビーム、３ａはＰ+ ホウ素注入領域、４はフォトレジストである。
【００３９】
はじめに、ＰＥＰ(Photo-Engraving-Process:写真蝕刻工程の略称)を用いて、ホウ素イオン照射領域を開口部とするフォトレジスト４からなるホウ素イオンビームの遮蔽マスクを形成し、加速エネルギーを連続的に変化させてホウ素イオンビーム２を照射する。このとき、ホウ素イオンの照射は幅広いフラックス状のホウ素イオンを用いて一括照射を行っても良いし、ホウ素イオンビームを電気的又は磁気的に走査しても良い。
【００４０】
第１の実施の形態で説明したように、加速エネルギーを制御することによりＮ+ シリコンウェハー１の内部におけるホウ素の飛程を制御して、Ｐ+ ホウ素注入領域３ａが垂直方向に一定のホウ素濃度を示すようにする。このとき、加速エネルギーのみならずビーム電流を制御することにより同時に注入量の制御を行っても良い。
【００４１】
ホウ素の加速エネルギーと注入量の制御は、照射面に対して垂直方向にホウ素イオンの飛程の分布が互いに重なり合い、一様な分布になるように選択する。注人されたホウ素の横方向の広がりは、ホウ素の散乱により飛程が長いほど大きくなるので、Ｎ+ シリコンウェハー１の厚さは、ストライプ状のＰ+ ホウ素注入領域３ａが裏面近傍で重なり合うように選択している。
【００４２】
引き続きホウ素の活性化熱処理を行えば、図４の右下がりハッチで示すホウ素注入領域３ａがＰ+ 型に変化し、Ｎ+ シリコンウェハー１を横断するスーパージャンクションを形成することができる。
【００４３】
このようにしてＮ+ シリコンウェハー１の裏面に先に図７で説明したＮ+ ドレイン領域を拡散又はイオン注入を用いて形成すれば、必ずしもＰ+ ホウ素注入領域の幅が図３に示すように深さ方向に一定でなくても、良好な低損失電力用半導体装置を形成することができる。
【００４４】
なお、ホウ素イオン注入後のアニール工程において、ホウ素の拡散による横広がりを生じるため、Ｐ+ ホウ素注入領域３ａの裏面近傍での重なりはさらに大きくなるが、Ｎ+ シリコンウェハー１の裏面のＮ+ ドレイン領域とウェハー内に３角形に残された図４のＮ+ 領域とが十分接続されるようにすれば、低損失電力用半導体装置の特性が大きく損なわれることはない。（図５（ｄ）の説明参照）。
【００４５】
次に図５に基づき、本発明の第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、反転マスクを用いたホウ素と燐のイオン注入によるスーパージャンクションの形成方法について説明する。図５（ａ）において１ａはシリコンウェハー、２はホウ素イオンビーム、３ａはＰ+ ホウ素注入領域、４はフォトレジストである。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、第２の実施の形態と同様フォトレジスト４からなる遮蔽マスクを用い、加速エネルギーを連続的に変化させてシリコンウェハー１ａにホウ素イオンビーム２を照射する。このようにしてシリコンウェハー１ａの内部に右下がりハッチで示すＰ+ ホウ素注入領域３ａを形成する。
【００４７】
次に図５（ｂ）に示すように、ＰＥＰを用いてシリコンウェハー１ａの上に、前記フォトレジスト４とは開口部と遮蔽部とが互いに反転したフォトレジスト４ａからなる遮蔽マスクを形成する。この遮蔽マスクは、ポジ、ネガを反転させたフォトマスクをあらかじめ用意し、同一のフォトレジストを用いてシリコンウェハー１ａの上に形成しても良いし、同一のフォトマスクを用いてフォトレジストのポジ、ネガを反転することにより形成しても良い。
【００４８】
引き続き前記反転したフォトレジスト４ａからなる遮蔽マスクの開口部から、加速エネルギーを連続的に変化させて燐イオンビーム２ａを照射し、図５（ｂ）に左下がりハッチで示したＮ+ 燐注入領域３ｂを形成する。ここで、先のＰ+ ホウ素注入領域３ａも、後のＮ+ 燐注入領域３ｂも、共に注入されたイオンの横方向広がりは飛程が長いほど大きくなるので、両者の横広がりは垂直方向に進むに従い互いに重なり、図５（ｂ）の実線、破線のクロスハッチで示すような補償領域３ｃが形成される。
【００４９】
ここで、注入されたホウ素と燐の活性化熱処理を行えば、ホウ素注入領域はＰ+ に、燐注入領域はＮ+ に変化し、両者の横広がりが重なった補償領域３ｃは、尾根伝いにＰ+ ／Ｎ+ 接合面が形成され、そのホウ素注入領域側は燐で補償されたＰ+ 領域、燐注入領域側はホウ素で補償されたＮ+ 領域となる。
【００５０】
このようにして形成されたスーパージャンクションの形状を図５（ｃ）に示す。活性化熱処理を終了した補償後のＰ+ 領域３ａ′と補償後のＮ+ 領域３ｂ′とは、それぞれ一定幅で深さ方向の濃度がほぼ一様な領域となる。
【００５１】
引き続き燐等を拡散又はイオン注入して、図５（ｄ）に示すようにＮ+ ドレイン領域５とＮ+ ソース領域６を形成し、さらに、Ｎ+ ドレイン領域５に接続された補償後のＮ+ 領域３ｂ′とＮ+ ソース領域６との間の基板表面に露出した補償後のＰ+ 領域３ａ′を覆うように、ゲート絶縁膜（図示せず）を介してゲート電極７を形成する。次にソース電極Ｓとドレイン電極Ｄを形成すれば目的とするデバイス構造が完成する。
【００５２】
このようにして基板表面に露出した補償後のＰ+ 領域３ａ′の表面をＮチャンネルに反転させれば、ＮＭＯＳ型のデバイスとして動作させることができる。すなわち、図５（ｄ）に示すデバイスは、高電圧が印加されるドレイン接合面が、ウェハー表面に対して垂直に広がるＰ+ 領域３ａ′とＮ+ 領域３ｂ′からなるスーパージャンクションで構成されるためオン抵抗が小さい。
【００５３】
また、ドレイン空乏層がこのスーパージャンクションに沿ってＮ+ 領域３ｂ′の内部を通り、Ｎ+ ドレイン領域５に達するまで拡大されるので、耐圧の大きいＮＭＯＳ型の低損失電力用半導体装置として動作する特徴がある。なお、上記の説明において、Ｐ型、Ｎ型を反転すれば、同様にしてＰＭＯＳ型の低損失電力用半導体装置を形成することができる。
【００５４】
次に図６を用いて本発明の第４の実施の形態について説明する。第４の実施の形態ではＰ+ シリコンインゴットに鉛マスクを介して中性子線を照射し、核反応によりシリコン原子を燐原子に変化させてスーパー・ジャンクションを形成する方法を説明する。
【００５５】
図６において１０は原子炉、１１は原子炉から発生した高速中性子線、１２は高速中性子線の減速材（水）、１３は減速材を通過した熱中性子線、１４は鉛マスクからなる中性子線のコリメータ、１５はコリメートされた中性子線、１６はＰ+ シリコンインゴットである。
【００５６】
図６に示す装置構成において、Ｐ+ シリコンインゴット１６をインゴットの成長軸方向と中性子線の照射方向とが平行になるように設置し、鉛マスク１４を介してコリメートされた中性子線１５を照射して原子核反応によりシリコン原子を燐原子に変化させ、Ｐ+ 領域１７（Ｐ+ シリコンインゴットの一部）の中にＮ+ 領域１８を交互に形成する。
【００５７】
中性子線は原子炉の核分裂で生成された高速中性子線１１を減速材１２（水）に通過させることにより低エネルギーの熱中性子線１３とし、原子核反応の断面積を増加させる。
【００５８】
ストライプ状のＮ+ 領域１８は、Ｐ+ のシリコンインゴット１６の表面に中性子を完全に吸収するストライプ状の鉛マスク１４を配置し、熱中性子線１３をコリメートされた中性子線１５にすることにより形成される。このとき、鉛の厚さは中性子を十分吸収し、通過する中性子線がＰ+ シリコンインゴット１６の内部で十分平行になり、かつ、形成されるＮ+ 型領域１８の幅が一様になるように選択される。
【００５９】
中性子線の透過率は高いので、Ｐ+ シリコンインゴット１６全体に幅の一様なＮ+ 領域１８を形成することができる。その後中性子線の照射方向（インゴットの成長軸方向）に対して直角にウェハーを切り出せば、ウェハー面に対して直角方向に多数のスーパージャンクションを備えるウェハーを一括して形成することができる。
【００６０】
なお本発明は上記の実施の形態に限定されることはない。例えば第１、第２の実施の形態において、Ｎ+ シリコンウェハーにＰ+ 型不純物としてホウ素を注入する場合について説明したが、Ｎ+ 領域を備えるシリコンウェハーを用いれば同様にスーパージャンクション領域を備えるシリコンウェハーを得ることができる。
【００６１】
一般に第１、第２導電型のシリコンウェハーに、それぞれ第２、第１導電型の不純物を注入することにより、同様なスーパージャンクションを形成できることはいうまでもない。
【００６２】
また、第４の実施の形態において、Ｐ+ シリコンインゴットをＰ+ 領域を備えたシリコンインゴットとすれば、同様にスーパージャンクション領域を備えるシリコンインゴットを得ることができる。
【００６３】
また、中性子線照射の方向はシリコンインゴットの成長軸に対して平行としたが、Ｐ+ 領域を備えるシリコンインゴットに対して、任意の方向からコリメートされた中性子線を照射することにより、スーパージャンクションを形成することができる。
【００６４】
第４の実施の形態において、Ｐ+ シリコンに中性子線を照射する場合について説明したが、必ずしもシリコンに限定されるものではない。ゲルマニウムやシリコンカーバイト等の４族元素からなる半導体材料に対して同様の方法を用いることができる。その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る低エネルギーイオン照射のホウ素分布を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る高エネルギーイオン照射のホウ素分布を示す図。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るイオン照射を用いたスーパージャンクションの製造方法を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る遮蔽マスクを用いたスーパージャンクションの製造方法を示す図。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る反転遮蔽マスクを用いたスーパージャンクションの製造方法を示す図。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る中性子線照射を用いたスーパージャンクションの製造方法を示す図。
【図７】従来のスーパージャンクションの製造方法の一例を示す図。
【符号の説明】
【００６６】
１…Ｎ+ シリコンウェハー、１ａ…シリコンウェハー、２…ホウ素イオンビーム、２ａ…燐イオンビーム、３…Ｐ+ ホウ素停止領域、３ａ…Ｐ+ ホウ素注入領域、３ａ′…補償後のＰ+ 領域、３ｂ…Ｎ+ 燐注入領域、、３ｂ′…補償後のＮ+ 領域、３ｃ…補償領域、４…フォトレジスト、４ａ…反転フォトレジスト、５…Ｎ+ ドレイン領域、６…Ｎ+ ソース領域、７…ゲート電極、１０…原子炉、１１…高速中性子線、１２…減速材、１３…熱中性子線、１４…鉛マスク、１５…コリメートされた中性子線、１６…Ｐ+ シリコンインゴット、１７…Ｐ+ 領域、１８…Ｎ+ 領域、１０１…Ｎ+ ドレイン領域、１０２…Ｎ型シリコンウェハー、１０３…トレンチ、１０４…Ｐ+ イオン注入、１０５…Ｎ+ シリコン選択結晶生長、１０６…切断面、１０７…Ｐ+ 領域、１０８…Ｎ+ ソース領域、１０９…ゲート電極。
【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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