(57)【要約】【課題】ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によってレジストを塗布し、その後にＳｉＣ半導体基板が高温に曝される際に、レジストにおいてクラックが発生することを防止することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書は、半導体装置の製造方法を開示する。その製造方法は、ＳｉＣ半導体基板の上面に、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程であって、アクティブ領域はトレンチ構造を有しており、周辺領域はアクティブ領域を取り囲んでおり、周辺領域の少なくとも一部におけるＳｉＣ半導体基板の上面が、アクティブ領域におけるＳｉＣ半導体基板の上面よりも上方へ突出しているように、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程と、ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によりレジストを塗布する工程を備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＣ半導体基板の上面に、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程であって、アクティブ領域はトレンチ構造を有しており、周辺領域はアクティブ領域を取り囲んでおり、周辺領域の少なくとも一部におけるＳｉＣ半導体基板の上面が、アクティブ領域におけるＳｉＣ半導体基板の上面よりも上方へ突出しているように、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程と、
ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によりレジストを塗布する工程を備える、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関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、半導体装置の製造方法が開示されている。その製造方法は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体基板の上面に、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程と、ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によりレジストを塗布する工程を備えている。この製造方法では、ＳｉＣ半導体基板の上面に塗布されたレジストは、その後のイオン注入におけるマスクとして機能する。なお、本明細書でいう「ＳｉＣ半導体基板の上面」とは、レジストを塗布する工程を行なう時点でＳｉＣ半導体基板の最上部に存在する層の上面を意味する。例えば、レジストを塗布する工程を行なう時点で、ＳｉＣ層が上面に露出している場合には、「ＳｉＣ半導体基板の上面」はＳｉＣ層の上面を意味しており、レジストを塗布する工程を行なう時点で、ＳｉＣ層の上面にＳｉＯ２層が積層されている場合には、「ＳｉＣ半導体基板の上面」はＳｉＯ２層の上面を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４１９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によってレジストを塗布する場合、アクティブ領域にトレンチが形成されていると、トレンチの内部にもレジストが入り込むので、アクティブ領域でのレジストの膜厚が周辺領域におけるレジストの膜厚よりも薄くなる。これに対して、周辺領域にはトレンチが形成されていないので、レジストの膜厚が薄くなることはない。むしろ、周辺領域が平坦な形状で形成されている場合、アクティブ領域から離れるに従って、レジストの膜厚は厚いものとなる。周辺領域でのレジストの膜厚が厚くなり過ぎると、その後にＳｉＣ半導体基板が高温に曝される際に、膜厚が厚い箇所を起点としてレジストにクラックが発生するおそれがある。レジストにクラックが発生してしまうと、その後のイオン注入においてレジストで覆われている箇所にもイオンが注入されてしまうおそれがある。
【０００５】
本明細書では、ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によってレジストを塗布し、その後にＳｉＣ半導体基板が高温に曝される際に、レジストにおいてクラックが発生することを防止することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、半導体装置の製造方法を開示する。その製造方法は、ＳｉＣ半導体基板の上面に、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程であって、アクティブ領域はトレンチ構造を有しており、周辺領域はアクティブ領域を取り囲んでおり、周辺領域の少なくとも一部におけるＳｉＣ半導体基板の上面が、アクティブ領域におけるＳｉＣ半導体基板の上面よりも上方へ突出しているように、アクティブ領域と周辺領域を形成する工程と、ＳｉＣ半導体基板の上面に、スピンコート法によりレジストを塗布する工程を備えている。
【０００７】
上記の製造方法によれば、スピンコート法によりレジストを塗布する際に、周辺領域の突出部においてレジストの膜厚が薄くなるので、レジストの膜厚が厚くなり過ぎることがない。従って、その後にＳｉＣ半導体基板が高温に曝される際に、レジストにおいてクラックが発生することを防止することができる。
【０００８】
本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る製造方法のフローチャートである。
【図２】実施例に係る製造方法における周辺領域の突出部形成工程を模式的に示す断面図である。
【図３】実施例に係る製造方法におけるアクティブ領域のトレンチ形成工程を模式的に示す断面図である。
【図４】実施例に係る製造方法におけるレジストの塗布工程を模式的に示す断面図である。
【図５】比較例に係る製造方法におけるレジストの塗布工程を模式的に示す断面図である。
【図６】実施例に係る製造方法における周辺領域の突出部の形状の例を示す平面図である。
【図７】実施例に係る製造方法における周辺領域の突出部の形状の別の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下では図面を参照しながら、実施例に係る半導体装置の製造方法について説明する。本実施例に係る製造方法では、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を材料とするＳｉＣ半導体基板に、トレンチゲートを有するＭＯＳＦＥＴや、ＩＧＢＴ等の半導体素子が形成される、トレンチ構造を有するアクティブ領域と、アクティブ領域の周囲を取り囲む周辺領域を備える半導体装置を製造する。
【００１１】
図１に示すように、本実施例の製造方法は、半導体ウェハの準備工程（ステップＳ２）と、周辺領域の突出部形成工程（ステップＳ４）と、アクティブ領域のトレンチ形成工程（ステップＳ６）と、レジストの塗布工程（ステップＳ８）と、レジストのパターニング工程（ステップＳ１０）と、高温アニール工程（ステップＳ１２）と、イオン注入工程（ステップＳ１４）を備えている。なお、図示はしていないが、この他にも、レジストの除去工程、トレンチ電極の形成工程、層間絶縁膜の形成工程、表面電極の形成工程など、必要に応じて種々の工程を行なうことで、半導体装置が完成する。
【００１２】
ステップＳ２の半導体ウェハの準備工程では、ＳｉＣ半導体基板２を備えるＳｉＣ半導体ウェハを準備する。
【００１３】
次いで、ステップＳ４の周辺領域の突出部形成工程では、図２に示すように、ＳｉＣ半導体基板２の上面のＳｉＣを選択的にエッチングすることで、ＳｉＣ半導体基板２に、アクティブ領域４と、周辺領域６を形成する。周辺領域６には、アクティブ領域４の上面と同じ高さであるベース部８と、アクティブ領域４の上面よりも所定の高さＴだけ上方に位置する突出部１０が形成される。より詳細には、ステップＳ４の突出部の形成工程では、ＳｉＣ半導体基板２の上面にフォトレジスト（図示せず）を塗布して、フォトリソグラフィによって周辺領域６の突出部１０に対応する範囲のフォトレジストのみを残存させる。そして、ＳｉＣ半導体基板２の上面からＳｉＣを所定の深さＴだけエッチングした後、フォトレジストを除去する。これによって、ＳｉＣ半導体基板２のアクティブ領域４の全体と、周辺領域６のベース部８が、所定の深さＴだけ低い位置までエッチングされる。周辺領域６の突出部１０はエッチングされていないので、突出部１０の上面は、アクティブ領域４の上面よりも高さＴだけ上方へ突出している。
【００１４】
次いで、ステップＳ６のアクティブ領域のトレンチ形成工程では、図３に示すように、ＳｉＣ半導体基板２の上面のＳｉＣをさらに選択的にエッチングすることで、アクティブ領域４にトレンチ１２を形成する。より詳細には、ステップＳ６では、ＳｉＣ半導体基板２の上面にフォトレジストを塗布して、フォトリソグラフィによってアクティブ領域４のトレンチ１２に対応する範囲のフォトレジストのみを除去する。そして、ＳｉＣ半導体基板２の上面からＳｉＣを所定の深さＤだけエッチングした後、フォトレジストを除去する。これによって、ＳｉＣ半導体基板２のアクティブ領域４に、深さＤのトレンチ１２が形成される。
【００１５】
次いで、ステップＳ８のレジストの塗布工程では、図４に示すように、スピンコート法によって、ＳｉＣ半導体基板２の上面にレジスト１４を塗布する。ステップＳ８で塗布されるレジスト１４は、後の高温アニール工程やイオン注入工程で高温に曝されるため、耐熱性の高い材料が用いられる。ステップＳ８によって、アクティブ領域４と周辺領域６のそれぞれの上面が、レジスト１４によって覆われる。この際に、スピンコート法でレジスト１４を塗布しているので、アクティブ領域４では、トレンチ１２の内部にレジスト１４が入り込んで、アクティブ領域４の上面からレジスト１４の上面までの距離（レジスト１４の膜厚）が薄くなる。本実施例の製造方法では、トレンチ１２の内部にレジスト１４が入り込んだ状態でのアクティブ領域４におけるレジスト１４の膜厚がＴとなるように、レジスト１４の塗布量を調整する。
【００１６】
仮に、図５に示すように、ＳｉＣ半導体基板２において、周辺領域６に突出部１０が形成されておらず、周辺領域６が凹凸のない平坦な形状のベース部８のみから構成されている場合、スピンコート法によって塗布されたレジスト１４は、アクティブ領域４から離れるに従って膜厚が厚くなる。この場合、周辺領域６においてレジスト１４が最も厚くなる箇所では、アクティブ領域４でのレジスト１４の膜厚Ｔに比べて、例えば、２倍程度に厚い膜厚２Ｔとなってしまう。このように、周辺領域６におけるレジスト１４の膜厚が厚くなり過ぎると、その後の高温アニール工程において、膜厚が厚い箇所を起点としてレジスト１４内にクラックが発生してしまうおそれがある。レジスト１４にクラックが発生すると、その後のイオン注入工程において、レジスト１４で覆われている箇所にまでイオンが注入されてしまうおそれがある。
【００１７】
これに対して、本実施例の製造方法では、図４に示すように、周辺領域６に突出部１０が形成されており、周辺領域６にベース部８と突出部１０からなる凹凸が形成されている。この場合、スピンコート法でレジスト１４を塗布する際に、ベース部８や突出部１０においてレジスト１４の膜厚がそれほど厚くなることがない。これによって、その後の高温アニール工程において、レジスト１４の内部にクラックが発生してしまうことを防ぐことができる。
【００１８】
図４に示す例では、アクティブ領域４に、トレンチ幅Ａ、トレンチピッチ３Ａでトレンチ１２が形成されている。そして、周辺領域６のベース部８の幅を９Ａ程度に形成しており、突出部１０の幅を１８Ａ程度に形成している。この場合、ベース部８でのレジスト１４の膜厚は、ベース部８と突出部１０の境界近傍で最も厚くなるものの、その膜厚はアクティブ領域４での膜厚Ｔの１．７倍程度となる。また、突出部１０でのレジスト１４の膜厚は、突出部１０の中央近傍で最も厚くなるものの、その膜厚はアクティブ領域４での膜厚Ｔと同程度となる。このように、周辺領域６に突出部１０を形成することによって、レジスト１４の膜厚が厚くなり過ぎることを防ぐことができる。
【００１９】
ステップＳ１０のレジストのパターニング工程では、レジスト１４のパターニングを行なう。より詳細には、ステップＳ１０では、後のイオン注入工程でイオンを注入する箇所に対応する範囲のレジスト１４を、フォトリソグラフィによって選択的に除去する。
【００２０】
ステップＳ１２では、ＳｉＣ半導体基板２の高温アニール処理を行なう。
【００２１】
ステップＳ１４では、ＳｉＣ半導体基板２を高温としつつ、イオン注入を行なう。これによって、レジスト１４がマスクとして機能し、ＳｉＣ半導体基板２の所望の位置にイオン注入がなされる。その後、図示はしていないが、レジスト１４の除去工程、トレンチ１２への電極形成工程、層間絶縁膜の形成工程、表面電極の形成工程など、必要に応じて種々の工程を行なうことで、半導体装置が完成する。
【００２２】
なお、本実施例の製造方法において、周辺領域６に形成する突出部１０の形状は、種々の形状とすることができる。例えば、図６に示すように、ＳｉＣ半導体基板２を上方から平面視したときに、周辺領域６において、ベース部８と突出部１０が交互に縞状に並ぶように、突出部１０を形成してもよい。あるいは、図７に示すように、ＳｉＣ半導体基板２を上方から平面視したときに、周辺領域６において、アクティブ領域４との境界から所定の距離までの範囲にベース部８が形成されており、所定の距離以上の範囲に突出部１０が形成されており、突出部１０においてベース部８が格子点状に点在するように、突出部１０を形成してもよい。
【００２３】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、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様々に変形、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、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合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し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００２４】
２      ：ＳｉＣ半導体基板
４      ：アクティブ領域
６      ：周辺領域
８      ：ベース部
１０    ：突出部
１２    ：トレンチ
１４    ：レジスト
【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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