(57)【要約】【課題】本発明は、レジストパターンが倒れることを防止できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】炭化珪素を材料とする基板にレジストを塗布する工程と、パターンが描画されたマスクを通して該レジストを露光する工程と、該レジストに現像液を塗布して、該レジストの一部を溶かす工程と、該基板を回転させて該現像液を除去することで、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして該基板にイオン注入する工程と、を備え、該レジストパターンは、ラインパターンと、島状に複数設けられた倒れ防止パターンとを有し、該倒れ防止パターンは該基板を回転させたときに該現像液が該ラインパターンに及ぼす力を緩和する位置に設けられ、該倒れ防止パターンは平面視で環状に形成されたことを特徴とする。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化珪素を材料とする基板にレジストを塗布する工程と、
パターンが描画されたマスクを通して前記レジストを露光する工程と、
前記レジストに現像液を塗布して、前記レジストの一部を溶かす工程と、
前記基板を回転させて前記現像液を除去することで、レジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記基板にイオン注入する工程と、を備え、
前記レジストパターンは、ラインパターンと、島状に複数設けられた倒れ防止パターンとを有し、
前記倒れ防止パターンは前記基板を回転させたときに前記現像液が前記ラインパターンに及ぼす力を緩和する位置に設けられ、
前記倒れ防止パターンは平面視で環状に形成されたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記倒れ防止パターンの幅は、前記ラインパターンの幅以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記イオン注入で前記倒れ防止パターンの左右に注入された不純物は前記倒れ防止パターンの直下でつながることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
炭化珪素を材料とする基板にレジストを塗布する工程と、
パターンが描画されたマスクを通して前記レジストを露光する工程と、
前記レジストに現像液を塗布して、前記レジストの一部を溶かす工程と、
前記基板を回転させて前記現像液を除去することで、ラインパターンと、島状に複数設けられた倒れ防止パターンとを有し、前記倒れ防止パターンは前記基板を回転させたときに前記現像液が前記ラインパターンに及ぼす力を緩和する位置に設けられるレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして前記基板にイオン注入する工程と、
前記レジストパターンを除去する工程と、
前記基板のうち前記倒れ防止パターンがあったことで前記イオン注入がされていない未注入領域の一部を露出させる開口が形成された追加注入用レジストパターンを形成する工程と、
前記追加注入用レジストパターンをマスクとして前記基板にイオン注入する工程と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記倒れ防止パターンの端から前記開口の端までの距離は、前記ラインパターンの幅より小さいことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記レジストパターンをマスクとして前記基板にイオン注入された不純物と、前記追加注入用レジストパターンをマスクとして前記基板に注入された不純物はイオン注入による横広がりによってつながることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記倒れ防止パターンは平面視で円形であり、前記倒れ防止パターンの直径は前記ラインパターンの幅より大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記倒れ防止パターンは、前記ラインパターンと反対側に前記ラインパターンと平行な平行部分を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
複数の前記倒れ防止パターンは千鳥状に設けられ、前記ラインパターンのどの位置についても、前記ラインパターンの垂直方向に前記倒れ防止パターンがあることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記倒れ防止パターンを前記基板から離れる方向に先細る形状としたことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記レジストパターンは、前記倒れ防止パターンの前記ラインパターンとは反対側にセル領域を覆うカバーパターンを備え、
前記ラインパターンは複数形成され、
前記ラインパターンから前記カバーパターンへの最短距離は、複数の前記ラインパターンの間隔より大きいことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記倒れ防止パターンは、前記カバーパターンよりも前記ラインパターンの近くに設けられたことを特徴とする請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。  
【請求項１３】
前記ラインパターンは前記倒れ防止パターンと前記カバーパターンを囲むように環状に設けられ、
前記倒れ防止パターンの全体幅は、前記ラインパターンの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記ラインパターンは前記レジストパターンの中で一番幅が小さいパターンであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
複数の前記ラインパターンをマスクとして前記基板にイオン注入することでＦＲＬ（Ｆｉｅｌｄ  Ｌｉｍｉｔｉｎｇ  Ｒｉｎｇ）が形成され、前記カバーパターンと前記ラインパターンの間にイオン注入することでＪＴＥ（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ）を形成することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記ＪＴＥが形成された領域の一部には前記ＪＴＥよりも不純物濃度が高い高濃度領域があり、前記ＪＴＥの端から前記高濃度領域の端までの領域のうち前記倒れ防止パターンが占める面積は２５％以下であることを特徴とする請求項１５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、被測定配線の配線長が１００μｍ以上であり、露光量過多の場合にはポジレジストの残し部分に対応するレジストパターンが倒壊したり、剥がれたりする頻度が増大することが開示されている。特許文献１には、ダミー配線の配線長を５０μｍ以下にすることにより、本配線の配線長が１００μｍ以上と長くなってもレジスト倒壊に対して大きなマージンが得られることが記載されている。レジスト倒壊を防止できるのは、ポジ型レジストを使用した場合に、配線長方向においてダミー配線間の対応する箇所に残存するレジストが配線幅方向の支柱となるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０３０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レジストに露光処理を施した後、レジストに現像液を塗布してレジストの一部を溶かす。その後、基板を回転させてその現像液を除去する。このとき、現像液がレジストパターンにあたってレジストパターンが倒れる問題があった。レジストパターンが倒れてしまうと、例えばイオン注入などの当該レジストパターンをマスクとした処理ができなくなる。
【０００５】
細く、厚く、長いライン状のレジストパターンは現像液から大きな力を受けるので特に倒れやすい。細く、厚く、長いライン状のレジストパターンは、様々な半導体装置の製造プロセスにおいて必要となる。例えば、炭化珪素を材料とするパワーデバイスの終端構造として、ＪＴＥ(Ｊｕｎｃｔｉｏｎ Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ)とＦＬＲ(Ｆｉｅｌｄ Ｌｉｍｉｔｔｉｎｇ Ｒｉｎｇ)を形成する場合に、細く、厚く、長いライン状のレジストパターンが必要となる。
【０００６】
ＪＴＥとＦＬＲは、レジストをマスクとしたイオン注入により必要な領域に不純物を注入して製造する。ＦＬＲでは間隔の狭い不純物注入領域を設ける必要がある。炭化珪素に注入した不純物は殆ど熱拡散しないため、幅の狭い未注入領域を得るためには幅の狭いレジストパターンが必要となる。さらに、不純物を炭化珪素の中へ深く注入するために、高エネルギー注入に耐え得る厚いレジストパターンが要求される。さらに、大電流を流すためにパワーデバイスのチップサイズを大きくする場合、ＦＬＲを形成するために長いレジストパターンが必要となる。この場合、細く、厚く、長いライン状のレジストパターンが必要となる。しかしながら、レジストパターンが倒れることを防止するために、設計上細く、厚く、長いライン状のレジストパターンを形成できない問題があった。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、レジストパターンが倒れることを防止できる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】
【０００８】
本願の発明に係る半導体装置の製造方法は、炭化珪素を材料とする基板にレジストを塗布する工程と、パターンが描画されたマスクを通して該レジストを露光する工程と、該レジストに現像液を塗布して、該レジストの一部を溶かす工程と、該基板を回転させて該現像液を除去することで、レジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして該基板にイオン注入する工程と、を備え、該レジストパターンは、ラインパターンと、島状に複数設けられた倒れ防止パターンとを有し、該倒れ防止パターンは該基板を回転させたときに該現像液が該ラインパターンに及ぼす力を緩和する位置に設けられ、該倒れ防止パターンは平面視で環状に形成されたことを特徴とする。
【０００９】
本願の発明に係る他の半導体装置の製造方法は、炭化珪素を材料とする基板にレジストを塗布する工程と、パターンが描画されたマスクを通して該レジストを露光する工程と、該レジストに現像液を塗布して、該レジストの一部を溶かす工程と、該基板を回転させて該現像液を除去することで、ラインパターンと、島状に複数設けられた倒れ防止パターンとを有し、該倒れ防止パターンは該基板を回転させたときに該現像液が該ラインパターンに及ぼす力を緩和する位置に設けられるレジストパターンを形成する工程と、該レジストパターンをマスクとして該基板にイオン注入する工程と、該レジストパターンを除去する工程と、該基板のうち該倒れ防止パターンがあったことで該イオン注入がされていない未注入領域の一部を露出させる開口が形成された追加注入用レジストパターンを形成する工程と、該追加注入用レジストパターンをマスクとして該基板にイオン注入する工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、倒れ防止パターンを設けることで、ライン状のレジストパターンが倒れることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】半導体装置の平面図である。
【図２】製造過程における半導体装置の断面図である。
【図３】露光工程で用いるマスク等の断面図である。
【図４】マスクの平面図である。
【図５】レジストパターンの断面図である。
【図６】現像液を除去するための基板の回転を示す図である。
【図７】現像液の進行方向を示す図である。
【図８】現像液を除去した後のレジストパターンの断面図である。
【図９】イオン注入工程で不純物が注入された半導体装置の断面図である。
【図１０】レジストパターンを除去した後の半導体装置の断面図である。
【図１１】ＳＢＤが形成されるまでの工程を説明する図である。
【図１２】実施の形態２に係るイオン注入後の基板等の断面図である。
【図１３】イオン注入後の基板の断面図である。
【図１４】実施の形態２に係る半導体装置の製造方法で製造された終端構造の断面図である。
【図１５】実施の形態３に係るレジストパターンの平面図である。
【図１６】実施の形態４に係るレジストパターンの平面図である。
【図１７】実施の形態５に係る現像液の排出方法を示す図である。
【図１８】変形例に係る倒れ防止パターンの断面図である。
【図１９】実施の形態６に係る倒れ防止パターン等を示す図である。
【図２０】半導体装置の耐圧のＪＴＥドーズ量依存性を示す図である。
【図２１】終端領域における電界強度の分布を示す図である。
【図２２】実施の形態７に係るレジストパターンを示す図である。
【図２３】レジストパターンを除去した後の半導体装置の断面図である。
【図２４】追加注入用レジストパターンを示す図である。
【図２５】未注入領域が縮小することを示す図である。
【図２６】孔のない倒れ防止パターンを示す図である。
【図２７】孔のない倒れ防止パターンを示す図である。
【図２８】孔のない倒れ防止パターンを示す図である。
【図２９】実施の形態８における不純物の分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態に係る半導体装置の製造方法について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１４】
実施の形態１．
図１は、半導体装置の平面図である。この半導体装置は、中央に形成されたセル領域１２と、セル領域１２を囲む終端領域１４を備えている。セル領域１２には大電流を流すために例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）が形成されている。終端領域１４は半導体装置の内部および表面の電界を緩和するために設けられている。このような半導体装置が半導体ウエハなどの基板に複数形成されている。破線１６は、セル領域１２と終端領域１４の境界を含む領域を囲んでいる。実施の形態１に係る半導体装置の製造方法は主として終端領域１４の形成に関する。
【００１５】
図２は、図１の破線１６で囲まれた部分の製造過程における断面図である。図２に示されるように、基板２０にレジスト２２を塗布する。基板２０の材料は炭化珪素である。例えば周知のコータで基板を回転させ、遠心力で基板２０に均一なレジスト２２を形成する。
【００１６】
次いで、露光工程に処理を進める。図３は、露光工程で用いるマスク等の断面図である。パターンが描画されたマスク２４をレジスト２２の上方に設ける。この状態で、マスク２４を通してレジスト２２を露光する。具体的には、例えば波長の短い遠紫外線を照射し、レジスト２２のうち光が当たった部分だけを変質させてマスク２４のパターンを転写する。実施の形態１ではポジ型のレジスト２２を採用するが、ネガ型のレジストを使用してもよい。
【００１７】
図４はマスク２４の平面図である。マスク２４には、ライン部２４Ａ、倒れ防止部２４Ｂ、カバー部２４Ｃが設けられている。ライン部２４Ａは幅がｗ１の細長い部分である。このライン部２４Ａは、マスク２４全体の中で最も幅が狭い部分とすることができる。ライン部２４Ａは複数平行に並べられている。複数のライン部２４Ａの間隔ｓ２、ｓ３、ｓ４は同じ値である。
【００１８】
倒れ防止部２４Ｂはライン部２４Ａに沿って複数設けられている。倒れ防止部２４Ｂは環状の形状を有している。倒れ防止部２４Ｂの中央には孔があいている。カバー部２４Ｃはセル領域の直上の部分である。ライン部２４Ａからカバー部２４Ｃへの最短距離ｓ１は、複数のライン部２４Ａの間隔ｓ２、ｓ３、ｓ４より大きい。
【００１９】
次いで、現像工程に処理を進める。この工程では、レジスト２２に現像液を塗布して、レジスト２２の一部を溶かす。具体的には、レジスト２２のうち光が当たった部分を現像液で溶かす。溶けずに残ったレジスト２２はレジストパターンを構成する。その後、基板２０を回転させて現像液を除去することで、基板２０の上にレジストパターンを残す。
【００２０】
図５は、レジストパターンの断面図である。レジストパターンは、ライン部２４Ａによって光が当たらなかったラインパターン２２Ａと、倒れ防止部２４Ｂによって光があたらなかった倒れ防止パターン２２Ｂと、カバー部２４Ｃによって光があたらなかったカバーパターン２２Ｃを備えている。ラインパターン２２Ａの形状はライン部２４Ａの形状と一致する。したがって、ラインパターン２２Ａは複数形成されている。ラインパターン２２Ａは倒れ防止パターン２２Ｂとカバーパターン２２Ｃを囲むように環状に設けられる。倒れ防止パターン２２Ｂの形状は倒れ防止部２４Ｂの形状と一致する。そのため、倒れ防止パターン２２Ｂは平面視で環状の形状を有している。カバーパターン２２Ｃの形状はカバー部２４Ｃの形状と一致する。
【００２１】
高エネルギー注入に耐えるために、ラインパターン２２Ａの厚みは例えば２．０μｍ以上とすることが好ましい。また、ラインパターン２２Ａの幅は例えば０．７μｍ以下と小さくすることが好ましい。このような幅の小さいラインパターン２２Ａは、レジストパターンの中で一番幅が小さいパターンとなる。ラインパターン２２Ａのアスペクト比は２．８６以上となる。ある程度セル領域１２の面積を大きくするために、ラインパターン２２Ａの直線的な部分の長さは２．０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２２】
図６は、現像液３０を除去するための基板２０の回転を示す図である。破線矢印の方向に基板２０を回転させると、現像液は基板２０の中心から離れる方向に力を受ける。図５の矢印は、基板２０の回転によって現像液３０が進む方向を示す。ラインパターン２２Ａとカバーパターン２２Ｃの間は広く開いているのでこの領域の現像液量は多い。この領域の現像液３０はカバーパターン２２Ｃから離れ、倒れ防止パターン２２Ｂ及びラインパターン２２Ａの方向に進行する。このとき、現像液３０は、倒れ防止パターン２２Ｂによって直接的又は間接的に勢いが弱められてからラインパターン２２Ａに当たる。
【００２３】
図７は、現像液３０の進行方向を示す図である。矢印は現像液３０の流れ方向を示す。ラインパターン２２Ａに向かう現像液３０の進行方向は、倒れ防止パターン２２Ｂによって変化する。そして、現像液３０は倒れ防止パターン２２Ｂの間でぶつかり合い勢いが弱められる。倒れ防止パターン２２Ｂは、防波堤のテトラポットのように、現像液３０の流れを弱める。そのため、現像液３０からラインパターン２２Ａに及ぼされる力が弱まる。よって、現像液３０によってラインパターン２２Ａが倒れることを防止できる。
【００２４】
その後、必要に応じて基板を乾燥させることで現像液３０を完全に除去する。図８は現像液３０を除去した後の、レジストパターンの断面図である。倒れ防止パターン２２Ｂは図４の倒れ防止部２４Ｂと同じ形状なので平面視で円形である。倒れ防止パターン２２Ｂの全体幅ｗ２はラインパターンの幅ｗ１より大きいことが好ましい。そうすることで倒れ防止パターン２２Ｂが現像液３０によってラインパターン２２Ａよりも先に倒れることを防止できる。
【００２５】
倒れ防止パターン２２Ｂのラインパターン２２Ａとは反対側にセル領域を覆うカバーパターン２２Ｃがある。前述のとおり、ラインパターン２２Ａからカバーパターン２２Ｃへの最短距離ｓ１は、複数のラインパターン２２Ａの間隔ｓ２、ｓ３、ｓ４より大きい。したがって、カバーパターン２２Ｃから離れた部分にラインパターン２２Ａが集中している。
【００２６】
倒れ防止パターン２２Ｂは、カバーパターン２２Ｃよりもラインパターン２２Ａの近くに設けることが好ましい。そうすることで、基板２０の回転によって加速された現像液３０が直接ラインパターン２２Ａにあたることをある程度防止できる。
【００２７】
次いで、イオン注入工程に処理を進める。図９は、イオン注入工程で不純物が注入された半導体装置の断面図である。この工程では、レジストパターンをマスクとして基板２０にイオン注入する。複数のラインパターン２２Ａをマスクとして基板２０にイオン注入することでＦＲＬ３２（Ｆｉｅｌｄ  Ｌｉｍｉｔｉｎｇ  Ｒｉｎｇ）が形成され、カバーパターン２２Ｃとラインパターン２２Ａの間にイオン注入することでＪＴＥ３４（Ｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ  Ｅｘｔｅｎｔｉｏｎ）が形成される。基板２０がｎ型であれば注入不純物はｐ型とし、基板２０がｐ型であれば注入不純物はｎ型とする。
【００２８】
ところで、ＦＬＲ３２とＪＴＥ３４の境界ではある程度電界強度が高くなる。そして、倒れ防止パターン２２Ｂによる未注入領域が大きいと、ＦＬＲ３２とＪＴＥ３４の境界よりも当該未注入領域の電界強度が大きくなるおそれがある。そのため、倒れ防止パターン２２Ｂによる未注入領域は小さくすべきである。倒れ防止パターン２２Ｂによる未注入領域を小さくするために、倒れ防止パターン２２Ｂの幅ｗ３はラインパターン２２Ａの幅ｗ１以下とすることが好ましい。こうすることで、未注入領域を小さくして未注入領域にかかる電界強度を小さくすることができる。具体的には、当該未注入領域の電界強度を、ＦＬＲ３２とＪＴＥ３４の境界の電界強度よりも小さくすることができる。特に、未注入領域のうち、ラインパターン２２Ａの長手方向と垂直方向の長さを小さくすることが好ましい。
【００２９】
倒れ防止パターン２２Ｂを孔のある環状の形状としたことで、孔がない場合と比べて未注入領域を小さくできる。特に，炭化珪素では注入した不純物は殆ど熱拡散しないのでレジストパターンの形状によっておおよその注入領域の範囲が定まる。そのため、倒れ防止パターン２２Ｂの中央に孔を設けることで、未注入領域の幅を小さくし、未注入領域にかかる電界強度を低減することができる。
【００３０】
次いで、レジストパターンを除去する。図１０は、レジストパターンを除去した後の半導体装置の断面図である。こうして終端構造を形成した後、最終的にはショットキーバリアダイオード（ＳＢＤ）を完成させる。図１１は、ＳＢＤが形成されるまでの工程を説明する図である。上段にはレジストパターンを形成する段階における半導体装置の断面図が示されている。中段にはレジストパターンをマスクとしてイオン注入した半導体装置の断面図が示されている。下段にはＳＢＤが形成された半導体装置の断面図が示されている。
【００３１】
ＪＴＥ３４の中にＪＴＥ３４よりも不純物濃度が高い高濃度領域４０が形成されている。ＪＴＥ３４をｐ層とすれば高濃度領域４０はｐ＋層である。ＦＬＲ３２とＪＴＥ３４の上には絶縁膜４２が形成されている。絶縁膜４２はＪＴＥ３４の一部を露出させている。これにより、ＪＴＥ３４がショットキー電極４４を介して表面電極４６と接続されることを可能としている。ＦＬＬＲ４２がある領域とＪＴＥ３４がある領域の最上層には保護膜４８が形成されている。
【００３２】
ところで、イオン注入時の不純物の横広がりを考慮しなければ、倒れ防止パターン２２Ｂの直下には不純物が注入されない。仮に、カバーパターン２２Ｃを完全にとり囲む倒れ防止パターンを形成するとＪＴＥ３４が分割される。言いかえれば、倒れ防止パターンとラインパターンの間の不純物はＦＬＲの一部として機能することになる。この場合、倒れ防止パターンの直下からＪＴＥにかけて空乏層が伸び、ＪＴＥ３４の一部に形成される高濃度領域４０まで到達するため、ＪＴＥ側にかかる電圧が高くなってＪＴＥ電界緩和領域とＪＴＥコンタクト領域の境界で電界強度が高くなる。この場合耐圧が低下してしまう。
【００３３】
そのような問題が起こらないように実施の形態１では、倒れ防止パターン２２Ｂを島状に複数形成した。そのため、ＪＴＥ３４が倒れ防止パターン２２Ｂによって分割されることはなく、ＪＴＥ３４内の電位を安定させることができる。
【００３４】
実施の形態１に係る半導体装置の製造方法では、倒れ防止パターン２２Ｂを設けたので、ＦＬＲ構造の製造に要求される細く、厚く、長いラインパターン２２Ａの現像液３０による倒壊を防止できる。しかも、倒れ防止パターン２２Ｂは島状に複数設けられているのでＪＴＥが分割されることはない。また、倒れ防止パターン２２Ｂは環状に形成されているので中央に貫通孔を有する。この貫通孔をとおして基板２０にイオン注入できるので、倒れ防止パターン２２Ｂを設けたことによる未注入領域を小さくすることができる。
【００３５】
したがって、実施の形態１に係る半導体装置の製造方法は、パワーデバイスの電界を緩和するＦＬＲのような、残し幅が細く、高エネルギーイオン注入に耐えるために厚く、しかも長いレジストパターンが必要となる炭化珪素半導体装置の製造方法に特に好適である。
【００３６】
しかしながら、本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造方法はその特徴を失わない範囲で様々な変形をなし得るものである。例えば、実施の形態１では終端構造にＦＬＲ３２とＪＴＥ３４を有する構成について説明したが上記の技術は別の構造の形成プロセスに応用することができる。すなわち、上述の技術は、現像液３０によるパターンの倒れを抑制しつつ、その抑制手段による電気的特性への影響を軽減する要求があるあらゆるプロセスに応用できる。また、倒れ防止パターン２２Ｂは基板２０を回転させたときに現像液３０３０がラインパターン２２Ａに及ぼす力を緩和する位置に設けられればどこに設けられてもよい。実施の形態１で言及した変形は以下の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法に応用することができる。なお、以下に実施の形態にかかる半導体装置の製造方法は実施の形態１との共通点が多いので実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【００３７】
実施の形態２．
図１２は、実施の形態２に係るイオン注入後の基板等の断面図である。図１２には１つの倒れ防止パターン２２Ｂが示されている。倒れ防止パターン２２Ｂの開口２２ｂをとおって基板２０に不純物３４ａが注入されている。倒れ防止パターン２２Ｂの外側２３をとおって基板２０に不純物３４ｂが注入されている。不純物３４ａと不純物３４ｂは倒れ防止パターン２２Ｂの下でつながっている。言いかえれば、イオン注入で倒れ防止パターン２２Ｂの左右に注入された不純物３４ａ、３４ｂは倒れ防止パターン２２Ｂの直下でつながっている。
【００３８】
イオン注入時の不純物の横広がり距離をｘ４とする。実施の形態２に係る倒れ防止パターン２２Ｂの幅ｗ３は２×ｘ４以下とした。つまり、幅ｗ３は距離ｘ４を２倍した値以下である。そのため、イオン注入時の横広がりにより倒れ防止パターン２２Ｂの直下で不純物３４ａ、３４ｂがつながる。これにより、倒れ防止パターン２２Ｂの直下の未注入領域による電界強度の増加を抑制することができる。例えば、イオン注入を少なくとも１回は７００ｋｅＶで実施した場合、不純物の横広がり量は２５０ｎｍ程度である。この場合、倒れ防止パターン２２Ｂの幅ｗ３は５００ｎｍ以下とすればよい。
【００３９】
図１３は、レジストパターンを用いたイオン注入後の基板２０の断面図である。倒れ防止パターン２２Ｂの直下で不純物がつながることで、ＪＴＥ３４に未注入領域が生じることを防止できる。図１４は、実施の形態２に係る半導体装置の製造方法で製造された終端構造の断面図である。未注入領域がないＪＴＥ３４が実現できることで、倒れ防止パターン２２ＡＢを設けたことによるショットキーバリアダイオードの特性への影響を抑制できる。
【００４０】
実施の形態３．
図１５は、実施の形態３に係るレジストパターンの平面図である。倒れ防止パターン２２Ｂは、ラインパターン２２Ａと反対側にラインパターン２２Ａと平行な平行部分２２ｃを有している。倒れ防止パターン２２Ｂは中央に開口を有する環状の形状となっている。倒れ防止パターン２２Ｂは平面視で中央に開口を有する４角形である。倒れ防止パターン２２Ｂの全体幅ｗ２を、ラインパターン２２Ａの幅ｗ１より大きくすることが好ましい。
【００４１】
基板２０を回転させて現像液３０を除去する際に、現像液３０が平行部分２２ｃにぶつかり、現像液３０の勢いが弱められる。よって、現像液３０がラインパターン２２Ａに及ぼす力を弱めることができる。
【００４２】
実施の形態４．
図１６は、実施の形態４に係るレジストパターンの平面図である。複数の倒れ防止パターン２２Ｂは千鳥状に設けられている。その結果、ラインパターン２２Ａのどの位置についても、ラインパターン２２Ａの垂直方向に倒れ防止パターン２２Ｂがある。言い換えると、ラインパターン２２Ａの任意の位置からチップ内側に向かって垂直な方向に辿ると倒れ防止パターン２２Ｂに必ずあたる。
【００４３】
基板を回転させて現像液３０を除去する際に、現像液３０が倒れ防止パターン２２Ｂにぶつかり、現像液３０の勢いが弱められる。複数の倒れ防止パターン２２Ｂを千鳥状に設けることで、現像液３０が倒れ防止パターン２２Ｂにぶつかるので、現像液３０が直接ラインパターン２２Ａにぶつかることはない。よって、現像液３０がラインパターン２２Ａに及ぼす力を弱めることができる。
【００４４】
実施の形態５．
図１７は、実施の形態５に係る現像液３０の排出方法を示す図である。実施の形態５では、倒れ防止パターン２２Ｂを基板２０から離れる方向に先細る形状とした。倒れ防止パターン２２Ｂは基板２０の上面に対して３０°〜６０°傾いた側面を有するテーパー形状とすることが好ましい。ラインパターン２２Ａの方向に進んだ現像液３０は、倒れ防止パターン２２Ｂにあたり、上方向に導かれる、よって、現像液３０をより排出し易くなる。
【００４５】
図１８は、変形例に係る倒れ防止パターン２２Ｂの断面図である。倒れ防止パターン２２Ｂの中央には開口がない。倒れ防止パターン２２Ｂを先細り形状とすることで、基板２０の上面に対して垂直な側面を有する倒れ防止パターンに比べて、現像液３０から倒れ防止パターンに及ぶ力を小さくできる。よって、倒れ防止パターン２２Ｂの幅をある程度小さくすることができる。倒れ防止パターン２２Ｂの幅を小さくできれば、未注入領域も小さくなるので、倒れ防止パターン２２Ｂに孔を設ける必要がなくなる。
【００４６】
実施の形態６．
図１９は、実施の形態６に係る倒れ防止パターン２２Ｂ等を示す図である。実施の形態６では、ＪＴＥ３４の端から高濃度領域４０の端までの領域であるＪＴＥ電界緩和領域のうち倒れ防止パターン２２Ｂが占める面積は２５％以下とした。図１９には、ＪＴＥ電界緩和領域の幅を２０μｍとし、倒れ防止パターン２２Ｂの直径を３μｍとし、倒れ防止パターン２２Ｂの開口の直径を１μｍとしたことが示されている。また、倒れ防止パターン２２Ｂは、ラインパターン２２Ａと平行な方向に６μｍ周期で配置した。この場合、ＪＴＥ電界緩和領域において倒れ防止パターン２２Ｂが占める面積率は５．２％となる。
【００４７】
図２０は、１２００Ｖ品の半導体装置の耐圧のＪＴＥドーズ量依存性を示す図である。ＪＴＥ３４のドーズ量Ｎｄは高すぎても低すぎても耐圧が低下することが分かる。図２１には、終端領域における電界強度の分布が示されている。図２１の上段のグラフにおける実線はＪＴＥ３４のドーズ量が高い場合の電界強度の分布を示している。ドーズ量が高くなりすぎるとＪＴＥ電界緩和領域へ空乏層が伸びにくくなり、ＦＬＲ領域にかかる電圧が高くなる。その結果、ＪＴＥ電界緩和領域とＦＬＲ領域の境界で電界強度が高くなり耐圧が低下する。
【００４８】
他方、図２１の上段のグラフにおける破線はＪＴＥのドーズ量が低い場合の電界強度の分布を示している。ＪＴＥ３４のドーズ量が低くなりすぎると、空乏層が伸びて高濃度領域４０まで到達するためＪＴＥ３４にかかる電圧が高くなる。その結果、ＪＴＥ電界緩和領域とＪＴＥコンタクト領域の境界で電界強度が高くなり耐圧が低下する。
【００４９】
図２０に示す通り耐圧を保持するための最適なＪＴＥ３４のドーズ量がある。当ケースではＪＴＥ３４の不純物ドーズ量を２．１Ｅ１３ｃｍ−３〜２．８Ｅ１３ｃｍ−３とすることが好ましい。なお、ここでは１２００Ｖ品の半導体装置について説明したが、マージンを確保するために１４００Ｖ程度の耐圧が持たせられる範囲を示した。
【００５０】
ここで、ＪＴＥ３４のドーズ量を２．８Ｅ１３ｃｍ−３とした場合、ＪＴＥ電界緩和領域における倒れ防止パターン２２Ｂの領域が占める面積率を２５％以下とすれば実質的なドーズ量は２．１Ｅ１３ｃｍ−３以上相当となる。そして、図２０から、ドーズ量を２．１Ｅ１３ｃｍ−３とすれば良好な耐圧を実現できることが分かる。この場合、倒れ防止パターン２２Ｂを設けることによるＪＴＥ電界緩和領域内のドーズ量低下によって、ＪＴＥ電界緩和領域とＪＴＥコンタクト領域の境界で電界強度が高くなり耐圧が低下することを防止できる。
【００５１】
実施の形態７．
図２２は、実施の形態７に係るレジストパターンを示す図である。上段に平面図が示され、下段に断面図が示されている。倒れ防止パターン２２Ｂは開口を有していない平面視で円形の形状を有している。このレジストパターンをマスクとして基板２０にイオン注入する。そうすると、倒れ防止パターン２２Ｂの下には比較的大きな未注入領域３５ができる。
【００５２】
次いで、図２２に示されるレジストパターンを除去する。図２３は、レジストパターンを除去した後の半導体装置の断面図である。ＪＴＥ電界緩和領域には比較的大きい未注入領域３５が残る。
【００５３】
次いで、追加注入用レジストパターンを形成する。図２４は、追加注入用レジストパターン５０を示す図である。上段に平面図が示され、下段に断面図が示されている。追加注入用レジストパターン５０には開口５０Ａが形成されている。開口５０Ａは、基板２０のうち倒れ防止パターンがあったことでイオン注入がされていない未注入領域３５の一部を露出させるものである。この追加注入用レジストパターン５０をマスクとして基板２０にイオン注入する。ここで注入する不純物はレジストパターンをマスクとして注入した不純物と一致させることが好ましい。
【００５４】
追加注入用レジストパターン５０をマスクとして基板２０にイオン注入すると、基板２０に不純物領域５６が形成される。不純物領域５６は未注入領域３５の一部に形成される。未注入領域３５よりも不純物領域５６の方が小さい。未注入領域３５の一部に不純物を注入することで未注入領域を小さくすることで、未注入領域にかかる電界強度を低減させることができる。
【００５５】
図２５は、未注入領域が縮小することを示す図である。上段には倒れ防止パターン２２Ｂによって未注入領域３５が生じることが示されている。下段には追加注入用レジストパターン５０をマスクとして基板２０にイオン注入することで形成された不純物領域５６が示されている。ＦＬＲ３２とＪＴＥ３４を形成するときの注入条件と、不純物領域５６を形成するときの注入条件を一致させることが好ましい。
【００５６】
ここで、写真製版工程での重ね合わせズレによってＪＴＥ３４が形成されている部分に追加でイオン注入されると基板２０の一部に二重に注入される領域が発生してしまう。二重注入された部分は不純物濃度が高いので電界強度が高くなる。特に、炭化珪素では注入した不純物は殆ど熱拡散しないことに注意が必要である。すなわち、炭化珪素のある領域に二重に不純物を注入した場合、その領域の不純物濃度は拡散によって低下しないので、その領域の電界強度が非常に高くなってしまう。
【００５７】
そのような二重注入を防止するために、倒れ防止パターン２２Ｂの端から開口５０Ａの端までの距離ｘ５が生じるように追加注入用レジストパターン５０を形成することが好ましい。ある程度のｘ５を確保することは、未注入領域３５よりも小さい不純物領域５６を形成することを意味する。これにより、二重に注入される領域を抑制することができる。二重注入を防止するためにはある程度ｘ５を大きくすることが好ましいが、大きくしすぎると大きな未注入領域が残ってしまう。そこで、距離ｘ５はラインパターン２２Ａの幅ｗ１より小さくすることが好ましい。これにより、未注入領域の幅をｗ１より小さくできるので、未注入領域の電界強度をＦＬＲ３２とＪＴＥ３４の境界の電界強度よりも小さくできる。
【００５８】
このように実施の形態７に係る半導体装置の製造方法では、実施の形態１で説明したレジストパターンを用いたイオン注入を行った後に、倒れ防止パターン２２Ｂによって未注入となった部分に追加的にイオン注入を行う。この追加注入により、ＪＴＥ３４に大きな未注入領域が生じることを防止できるので、倒れ防止パターン２２Ｂを大きくしてラインパターン２２Ａを現像液３０の衝突から保護する効果を高めてもよい。例えば、倒れ防止パターン２２Ｂの幅をラインパターン２２Ａの幅よりも大きくすることで、現像液３０によるラインパターンの倒れを防止する効果を高めることができる。
【００５９】
追加注入を行うので、倒れ防止パターン２２Ｂに孔を設ける必要はない。よって、例えば図２６、２７、２８に示されるように孔のない倒れ防止パターン２２Ｂを設けることができる。孔のない倒れ防止パターンは現像液３０によって倒れづらいので、ラインパターン２２Ａを確実に保護できる。
【００６０】
実施の形態８．
実施の形態８に係る半導体装置の製造方法は、実施の形態７に係る半導体装置の製造方法に類似する。図２９は、実施の形態８における不純物の分布を示す図である。倒れ防止パターン２２Ｂを含むレジストパターンをマスクとして基板２０にイオン注入された不純物と、追加注入用レジストパターン５０をマスクとして基板２０に注入された不純物はイオン注入による横広がりによってつながる。つまり、ＪＴＥ３４と不純物領域５６がつながっている。
【００６１】
レジストパターンを用いたイオン注入時の不純物の横広がり距離をｘ６とする。追加注入用レジストパターン５０を用いたイオン注入時の不純物の横広がり距離をｘ７とする。実施の形態８に係る倒れ防止パターン２２Ｂの端と、追加注入用レジストパターン５０の端との間の距離ｘ８をｘ６＋ｘ７より小さくした。そのため、イオン注入時の横広がりによりＪＴＥ３４と不純物領域５６がつながる。これによって、倒れ防止パターン２２Ｂによってイオン注入されず、かつ追加注入用レジストパターン５０によってイオン注入されなかった未注入領域で電界強度が増加することを抑制できる。また、横広がりによってできた不純物領域の不純物濃度は、イオン注入された部分の不純物濃度より1ケタ程度小さい。よって、横広がりした領域が重なっても二重注入された場合ほどには電界強度が高くならない。
【００６２】
ここまでで説明した各実施の形態に係る半導体装置に製造方法の特徴は組み合わせて用いてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
２２  レジスト、  ２２Ａ  ラインパターン、  ２２Ｂ  倒れ防止パターン、  ２２Ｃ  カバーパターン、  ３２  ＦＬＲ、  ３４  ＪＴＥ
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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