(57)【要約】【課題】  半導体デバイスを形成する方法を提供する。【解決手段】  半導体デバイスを形成する方法の実施形態によれば、トレンチ（２０３）は、半導体ボディ（２０５）の第１の表面（２０７）において半導体ボディ（２０５）に形成される。ドーパントは、イオン注入によって、トレンチ（２０３）の底面における第１の領域（２１２）に導入される。充填材（２１６）は、トレンチ（２０３）に形成される。ドーパントは、充填材（２１６）の上側における第２の領域（２１８）に導入される。半導体ボディ（２０５）の熱処理は、拡散処理により、第１の表面（２０７）に垂直な垂直方向（ｙ）に沿って、第１及び第２の領域（２１２、２１８）からのドーパントを混合するように実行され構成される。【選択図】      図１
2019009454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスを形成する方法であって、
半導体ボディ（２０５）の第１の表面（２０７）において前記半導体ボディ（２０５）にトレンチ（２０３）を形成することと、
イオン注入（２１４０）によって、前記トレンチの底面における第１の領域（２１２）にドーパントを導入することと、
前記トレンチ（２０３）に充填材（２１６）を形成することと、
前記充填材（２１６）の上側における第２の領域（２１８）にドーパントを導入することと、
前記第１の表面（２０７）に垂直な垂直方向（ｙ）に沿って、拡散処理により、前記第１及び第２の領域（２１２、２１８）からの前記ドーパントを混合するように構成された、前記半導体ボディの熱処理と、
を含む方法。
【請求項２】
前記半導体ボディ（２０５）が、シリコン半導体ボディであり、前記ドーパントが、ガリウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体ボディ（２０５）が、炭化ケイ素半導体ボディであり、前記ドーパントが、ホウ素又はガリウムを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記充填材（２１６）が、酸化物を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記充填材（２１６）が、多結晶シリコンを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記充填材（２１６）における前記ドーパントの拡散係数及び前記半導体ボディ（２０５）における前記ドーパントの拡散係数の比率が、１１００℃の温度に対して２より大きい、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記トレンチ（２０３）の底面における前記第１の領域（２１２）にドーパントイオンを注入する前に、前記トレンチ（２０３）の底面に拡散バリア（２０９）を形成することを更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１及び第２の領域からの前記ドーパントを混合するように構成された、前記半導体ボディ（２０５）の熱処理の前に、前記半導体ボディの前記第１の表面に拡散バリアを形成することを更に含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記拡散バリアが、窒化物又はＳｉＣを含む層又は層スタックである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ドーパントイオンが、垂直方向（ｙ）に対して０．１５°未満の傾斜で注入される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記半導体ボディ（２０５）に前記トレンチ（２０３）を形成する前に、前記半導体ボディ（２０５）の前記第１の表面上にエッチングマスク（２０６）を形成することを更に含み、前記トレンチ（２０３）が、前記エッチングマスク（２０６）を用いる選択エッチングプロセスによって形成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記充填材（２１６）の上側における第２の領域（２１８）にドーパントイオンを導入する前に、前記エッチングマスク（２０６）を用いる選択エッチングプロセスによって、前記充填材（２１６）の一部を前記トレンチ（２０３）から除去することを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記エッチングマスク（２０６）が、窒化物、炭素、酸化物の少なくとも１つを含むパターン層又はパターン層スタックである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１及び第２の領域（２１２、２１８）間の距離が、拡散処理によって前記第１及び第２の領域からの前記ドーパントを混合するように構成された前記半導体ボディの熱処理の前には５０μｍより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記トレンチに隣接する第１の半導体ボディ部分（２２２）への、前記充填材（２１６）からの前記ドーパントの拡散を引き起こすように構成された、前記半導体ボディ（２０５）の追加熱処理を更に含み、前記ドーパントが、前記第１の半導体ボディ部分（２２２）のカウンタードーピングを引き起こす、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
第２の半導体ボディ部分が、前記第１の半導体ボディ部分（２２２）に隣接して配置され、前記方法が、前記第１及び第２の半導体ボディ部分を含む超接合構造を含む超接合半導体デバイスとして前記半導体デバイスを形成することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
追加熱処理によって、前記充填材から、前記トレンチを囲む前記半導体ボディの一部への前記ドーパントの拡散を引き起こした後で、前記充填材を除去し、前記トレンチに半導体材料を形成することを更に含む、請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記半導体材料が、エピタキシャル成長プロセスによって形成される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記半導体ボディが、シリコン半導体ボディであり、前記第１及び第２の領域からの前記ドーパントを混合するように構成された、前記半導体ボディの前記熱処理の温度又は平均温度Ｔ１と、、前記シリコン半導体ボディにドーパントを拡散するための前記追加熱処理の温度又は平均温度Ｔ２とが、Ｔ１−Ｔ２＞５０Ｋを満たす、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記半導体ボディが、炭化ケイ素半導体ボディであり、前記第１及び第２の領域からの前記ドーパントを混合するように構成された、前記半導体ボディの前記熱処理の温度又は平均温度Ｔ１と、前記炭化ケイ素半導体ボディにドーパントを拡散するための前記追加熱処理の温度又は平均温度Ｔ２とが、Ｔ１−Ｔ２＞１００Ｋを満たす、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
半導体を陽子で照射することによって、前記半導体ボディに水素関連のドナーを形成し、それに前記半導体ボディの熱処理が続くことを更に含む、請求項１〜２０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の領域が、前記充填材に対応する材料を含む、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の領域が、前記半導体ボディの一部である、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
半導体デバイスを形成する方法であって、
炭化ケイ素半導体ボディの第１の表面において前記炭化ケイ素半導体ボディにトレンチを形成することと、
前記トレンチに充填材を形成することと、
前記充填材の一部にドーパントを導入することと、
拡散処理により、前記トレンチの底面及び上面間の垂直方向に沿って、前記充填材に前記ドーパントを広げるように構成された、前記炭化ケイ素半導体ボディの熱処理と、
前記炭化ケイ素半導体ボディの熱処理により引き起こされた拡散処理によって、前記充填材から前記炭化ケイ素半導体ボディに前記ドーパントを導入することと、
を含む方法。
【請求項２５】
前記充填材（２１６）における前記ドーパントの拡散係数及び前記半導体ボディ（２０５）における前記ドーパントの拡散係数の比率が、１１００℃の温度に対して２より大きい、請求項２４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
半導体デバイス、例えばダイオード、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）などの絶縁ゲート電界効果トランジスタ（ＩＧＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）は、半導体デバイスの機能性を規定する、ドープゾーンを備えた半導体ボディを含む。大きな深さ及び正確なドーピングプロファイルは、例えば、超接合構造、エッジ終端エリア領域、ボディ領域、フローティング半導体領域、又はベース領域などの様々なドープ領域には望ましい。超接合半導体デバイスにおいて、横方向に沿って均質で、垂直方向に沿って調整可能である再現可能なドーピングは、電界プロファイル、例えばアバランシェ頑強性を改善するために電界強度ピーク）の調整を可能にし得る。垂直方向に沿った可変ドーピング濃度の領域を含む垂直接合終端は、わずかな面積の消費と大きな破壊電圧耐性との間のトレードオフを改善し得る。周知のガウスドーピングプロファイルの修正は、半導体デバイスの電気的特性、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）のラッチアップの頑強性を改善し得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
ドープ半導体領域の大きな深さ及び正確なドーピングプロファイルを可能にする半導体デバイスを製造するための方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この目的は、独立請求項の教示によって達成される。更なる実施形態は、従属請求項で定義される。
【０００４】
本開示は、半導体デバイスを形成する方法に関する。方法は、半導体ボディの第１の表面において半導体ボディにトレンチを形成することを含む。方法は、イオン注入によって、トレンチの底面における第１の領域にドーパントを導入することを更に含む。方法は、トレンチに充填材を形成することを更に含む。方法は、充填材の上側における第２の領域にドーパントを導入することを更に含む。方法は、第１の表面に垂直な垂直方向に沿って、拡散処理により、第１及び第２の領域からのドーパントを混合するように構成された、半導体ボディの熱処理を更に含む。
【０００５】
本開示はまた、半導体デバイスを形成する別の方法に関する。方法は、半導体ボディの第１の表面において、炭化ケイ素半導体ボディにトレンチを形成することを含む。方法は、トレンチに充填材を形成することを更に含む。方法は、充填材の一部にドーパントを導入することを更に含む。方法は、拡散処理により、トレンチの底面と上側との間の垂直方向に沿って、充填材においてドーパントを広げるように構成された、炭化ケイ素半導体ボディの熱処理を更に含む。方法は、炭化ケイ素半導体ボディの熱処理によって引き起こされる拡散処理によって、充填材から炭化ケイ素半導体ボディにドーパントを導入することを更に含む。
【０００６】
当業者は、以下の詳細な説明を読み、添付の図面を見ることによって、追加の特徴及び利点を理解されよう。
【０００７】
添付の図面は、本発明の更なる理解を提供するために含まれ、且つ本明細書の一部に組み込まれて、本明細書の一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を説明し、且つこの記載と一緒に本発明の原理を説明する働きをする。本発明の他の実施形態及び意図された利点は、以下の詳細な説明を参照することによってそれらが一層よく理解されるようになるにつれて、容易に評価されよう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】半導体デバイスを製造する方法を示すための概略流れ図である。
【図２Ａ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｂ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｃ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｄ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｅ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｆ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｇ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｈ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｉ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図２Ｊ】半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。
【図３】炭化ケイ素半導体デバイスを製造する方法を示すための概略流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の詳細な説明において、添付の図面が参照される。図面は、本明細書の一部を形成し、図面には、本開示が実施され得る特定の実施形態が、実例として示されている。他の実施形態が利用可能であり、構造又は論理的な変更が、本発明の範囲から逸脱せずに行われる得ることを理解されたい。例えば、一実施形態用に図示され説明されている特徴は、更なる実施形態を生成するために他の実施形態において又は他の実施形態と共に用いることができる。本発明が、かかる修正及び変形を含むことが意図されている。例は、添付の特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない具体的な言葉を用いて説明される。図面は、一定の比率では作成されておらず、実例目的だけのためにある。明確にするために、同じ要素は、別段の言及がなければ、異なる図面において同じ参照符号によって明示される。
【００１０】
用語「有する」、「含む（ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」等は、オープンな用語であり、それらの用語は、言及された構造、要素又は特徴の存在を示すが、追加の要素又は特徴の存在を排除しない。冠詞「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、文脈が明白に別段の指示をしていない限り、単数と同様に複数も含むように意図されている。
【００１１】
用語「電気的に接続された」は、電気的に接続された要素間の低オーミック接続、例えば関係する要素間の直接接続、又は金属及び／若しくは高度にドープされた半導体を介した低オーミック接続を示す。用語「電気的に結合された」は、信号伝送用に適合された１つ若しくは複数の介在要素が、電気的に結合された要素、例えば第１の状態における低オーミック接続及び第２の状態における高オーミック電気減結合を一時的に提供する要素間に存在し得ることを含む。
【００１２】
図は、ドーピング型「ｎ」又は「ｐ」の隣に「−」又は「＋」を示すことによって、相対的なドーピング濃度を示す。例えば、「ｎ−」は、「ｎ」ドーピング領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を意味し、一方で「ｎ＋」ドーピング領域は、「ｎ」ドーピング領域より高いドーピング濃度を有する。同じ相対的なドーピング濃度のドーピング領域は、必ずしも同じ絶対的なドーピング濃度を有するわけではない。例えば、２つの異なる「ｎ」ドーピング領域は、同じ又は異なる絶対的なドーピング濃度を有してもよい。
【００１３】
以下の説明で用いられる用語「ウエハ」、「基板」、「半導体ボディ」又は「半導体基板」は、半導体表面を有するどんな半導体ベースの構造を含んでもよい。ウエハ及び構造は、シリコン（Ｓｉ）、シリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）、シリコンオンサファイア（ＳＯＳ）、ドープ及び非ドープ半導体、ベース半導体の基盤によって支持されたシリコンのエピタキシャル層、及び他の半導体構造を含むように理解されるべきである。様々なかかる半導体デバイスを製造するための典型的な基材としてチョクラルスキー（ＣＺ）法によって、例えば標準ＣＺ法、磁気ＣＺ（ＭＣＺ）法、又は連続ＣＺ（ＣＣＺ）法によって成長されたシリコンウエハが用いられてもよい。また、ＦＺ（フロートゾーン）シリコンウエハが用いられてもよい。半導体は、シリコンベースである必要はない。半導体は、同様に、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、又はガリウムヒ素（ＧａＡｓ）であることが可能である。他の実施形態によれば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）又は窒化ガリウム（ＧａＮ）が、半導体基板材料を形成してもよい。
【００１４】
本明細書において用いられているような用語「水平」は、半導体基板又は半導体ボディの第１の面又は主面とほぼ平行な向きを示すことを意図している。これは、例えばウエハ又は半導体ダイの表面とすることができる。
【００１５】
本明細書において用いられているような用語「垂直」は、第１の表面と垂直に、即ち半導体基板又はボディの第１の表面の法線方向と平行にほぼ配置される向きを示すことを意図している。
【００１６】
本明細書において、半導体基板又は半導体ボディの第２の表面は、より低い面、裏側又は裏面によって形成されると考えられ、一方で、第１の表面は、半導体基板のより高い面、前面又は主面によって形成されると考えられる。従って、本明細書において用いられるような用語「の上」及び「の下」は、互いに対して構造的特徴の相対的位置を示す。
【００１７】
本明細書において、実施形態は、ｐ及びｎドープ半導体領域を含んで示されている。代替として、半導体デバイスは、図示のｐドープ領域がｎドープされ、図示のｎドープ領域がｐドープされるように、反対のドーピング関係で形成することができる。
【００１８】
半導体デバイスは、集積回路との又は半導体ボディに含まれる個別半導体デバイスとの電気接触を可能にするコンタクトパッド（又は電極）などの端子コンタクトを有してもよい。電極は、半導体チップの半導体材料に適用される１つ又は複数の電極金属層を含んでもよい。電極金属層は、任意の所望の幾何学的形状及び任意の所望の材料組成で製造されてもよい。電極金属層は、例えば、エリアを覆う層の形状であってもよい。任意の所望の金属、例えばＣｕ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｌ、Ｔｉ、及びこれらの金属の１つ又は複数による合金が、材料として用いられてもよい。電極金属層は、均質である必要がなく、単に１つの材料から製造される必要もない。即ち、電極金属層に含まれる材料の様々な組成及び濃度が可能である。例として、電極層は、ワイヤで接合されるほど十分に大きな寸法であってもよい。
【００１９】
本明細書で開示される実施形態において、１つ又は複数の導電層、特に電気導電層が適用される。「形成される」又は「適用される」のようなどんな用語も、層を適用するための文字通り全ての種類及び技術を含むことを意味すると理解されたい。特に、それらは、例えばスパッタリング、めっき、鋳造、ＣＶＤ（化学蒸着）、物理蒸着（ＰＶＤ）、蒸発、ハイブリッド物理化学蒸着（ＨＰＣＶＤ）のように層が順次的に堆積される技術と同様に、例えば積層技術のように層が同時に全体として適用される技術を含むように意図されている。
【００２０】
適用される導電層は、特に、Ａｌ、Ｃｕ、Ｓｎ又はそれらの合金などの金属層、導電ペーストの層、及び結合材の層の１つ又は複数を含んでもよい。金属層は、均質層であってもよい。導電ペーストは、気化性又は硬化性高分子材料に分配される金属粒子を含んでもよく、ペーストは、流動性、粘性、又は蝋状であってもよい。結合材は、例えばキャリアに又は例えば接触クリップに半導体チップを電気的且つ機械的に接続するために適用されてもよい。軟質はんだ材料又は特に拡散はんだ接合を形成できるはんだ材料、例えばＳｎ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｕ、ＳｎＣｕ、Ｉｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＣｕ及びＩｎＡｕの１つ又は複数を含むはんだ材料が用いられてもよい。
【００２１】
ウエハを個々のチップに分割するために、ダイシングプロセスが用いられてもよい。ダイシング用の任意の技術、例えばブレードダイシング（ソーイング）、レーザダイシング、エッチング等が適用されてもよい。半導体ボディ、例えば半導体ウエハは、テープ、特にダイシングテープ上に半導体ウエハを適用することによってダイシングされ、例えば上記で言及した技術の１つ又は複数に従って半導体ウエハにダイシングパターン、特に矩形パターンを適用し、且つ例えばテープの平面における４つの直交方向に沿ってテープを引っ張ってもよい。テープをダイシングして引っ張ることによって、半導体ウエハは、複数の半導体ダイ（チップ）に分割される。
【００２２】
図１は、半導体デバイスを製造する方法１００を示すための概略流れ図である。
【００２３】
方法１００は、以下において、一連の行為又はイベントとして図示され説明されているが、かかる行為又はイベントの図示された順序が、限定的な意味で解釈されるべきではないことが理解されよう。例えば、幾つかの行為は、本明細書で図示され且つ／又は説明される順序から離れて、他の行為若しくはイベントとは異なる順序で且つ／又は同時に行われてもよい。加えて、全ての図示された行為が、本明細書の開示における実施形態の１つ又は複数の態様を実行するために必要とされるわけではない可能性がある。また、本明細書で示される行為の１つ又は複数は、１つ又は複数の別個の行為及び／又は段階において実行されてもよい。
【００２４】
半導体デバイスを製造する方法１００を示すための概略流れ図が、図１に示されている。
【００２５】
プロセスの特徴Ｓ１００は、半導体ボディの第１の表面において、半導体ボディにトレンチを形成することを含む。半導体ボディは、１つ又は複数の半導体層を自らの上に含む単結晶半導体基板であってもよい。超接合半導体デバイスを製造する場合に、半導体層形成及び続くドーパント、例えば、シリコンにおけるｎドーピング用の燐（Ｐ）の注入は、複数回繰り返されてもよい。イオン注入は、例えば所望の横方向ドーピングプロファイルに依存して、イオン注入マスクの有無にかかわらず実行されてもよい。後続する層形成の回数、各層の厚さ、及びドーピング量などのプロセスパラメータは、例えば、目標破壊電圧及びドーパント拡散パラメータを考慮して選択されてもよい。
【００２６】
トレンチは、例えばウェット又はドライエッチングなどのマスクエッチングプロセスによって、第１の表面において半導体ボディの材料を選択的に除去することによって形成されてもよい。幾つかの実施形態において、例えば、反応性イオンエッチングが用いられてもよい。幾つかの実施形態において、エッチングマスクは、窒化物層、炭素層、又は酸化物及び窒化物層のスタック、例えばＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４を含むスタックを含むパターンハードマスクである。エッチングマスクはまた、プロセスの特徴Ｓ１１０に関連して以下で説明される注入マスクとして用いられてもよい。
【００２７】
プロセスの特徴Ｓ１１０は、イオン注入によって、トレンチの底面における第１の領域にドーパントを導入することを含む。幾つかの実施形態において、半導体ボディは、シリコン半導体ボディであり、ドーパントは、ガリウム（Ｇａ）を含む。他の幾つかの実施形態において、半導体ボディは、炭化ケイ素半導体ボディであり、ドーパントは、ホウ素（Ｂ）及び／又はガリウムを含む。ドーパント及び半導体ボディは、反対の導電型であってもよい。半導体ボディが、ｎドープされる場合に、ドーパントは、ｐ型であってもよい。半導体ボディが、ｐドープされる場合に、ドーパントは、ｎ型であってもよい。幾つかの実施形態において、イオン注入は、垂直方向に対して０．１５°未満の傾斜で実行される。幾つかの実施形態において、ドーパント注入量は、目標とする電荷補償の程度に従って設定される。幾つかの実施形態において、注入エネルギは、後続の熱処理中に高い温度バジェットによって引き起こされる、注入ドーパントの周囲への望ましくない外方拡散を回避するために十分に高く設定される。幾つかの実施形態において、第１の領域は、充填材に対応する材料を含む。換言すれば、充填材に対応する材料は、イオン注入によって第１の領域にドーパントを導入する前に、トレンチの底面に形成されてもよい。他の幾つかの実施形態において、第１の領域は、半導体ボディの一部である。換言すれば、ドーパントは、トレンチの底面において半導体ボディに注入されてもよい。
【００２８】
プロセスの特徴Ｓ１２０は、トレンチに充填材を形成することを含む。幾つかの実施形態において、充填材は、酸化物を含む。酸化物は、トレンチへの酸化物の横方向／垂直堆積によって形成されてもよい。堆積温度は、後続の処理段階において充填材に導入されるドーパントの外方拡散を抑制するために低く維持されてもよい。酸化物の品質に対する要件がやや低いので、酸化物堆積中又は熱若しくはウェット酸化処理中における温度は、最小化されてもよい。シリコンにおけるｐ型ドーパントとしてのガリウムは、シリコンよりも酸化シリコン、例えばＳｉＯ２において、実質的により大きい拡散係数を有する。従って、垂直ドーピングプロファイルは、例えば、充填材からシリコン半導体ボディの周囲部にかなりの量のドーパントを導入する前に、充填材において形作られてもよい。シリコン又は炭化ケイ素におけるｐ型ドーパントであるガリウムは、シリコン又は炭化ケイ素よりも、酸化シリコン、例えばＳｉＯ２においてかなりより大きな拡散係数を有する。従って、垂直ドーピングプロファイルは、例えば、充填材から炭化ケイ素半導体ボディの周囲部にドーパントを導入する前に、充填材において形作られてもよい。ドーパントが使用可能ならば、充填材を囲む半導体ボディよりも充填材において一層大きな拡散係数を有する、酸化物以外の充填材が用いられてもよい。幾つかの実施形態において、充填材におけるドーパントの拡散係数及び半導体ボディにおけるドーパントの拡散係数の比率は、１０００℃又は１１００℃の温度に対して、２を超えるか、４さえ超えるか、又は１０さえ超える。他の幾つかの実施形態において、充填材は、多結晶シリコンを含む。誘電体ライナが、後続の熱プロセスによって消され得るならば、任意選択の薄い誘電体ライナは、トレンチの側壁及び底面に形成されてもよい。例えば、酸化物ライナは、熱処理による多結晶シリコンの再結晶によって消されてもよい。次に、再結晶化された充填材は、半導体デバイスの超接合構造の一部として、例えばドリフトゾーンの一部として、又はドリフトゾーンと反対の導電型を有する電荷補償領域の一部として用いられてもよい。
【００２９】
プロセスの特徴Ｓ１３０は、イオン注入によってトレンチの上側における第２の領域にドーパントを導入することを含む。幾つかの実施形態において、第２の領域に導入されるドーパントは、第１の領域に導入されるドーパントのドーパント種に対応する。他の幾つかの実施形態において、第２の領域に導入されるドーパントは、ドーパントが、充填材を囲む半導体ボディよりも充填材において一層大きな拡散係数を有するならば、第１の領域におけるドーパントと異なるドーパント種である。幾つかの実施形態において、充填材の第２の領域に導入されるドーパントの拡散係数及び半導体ボディにおけるドーパントの拡散係数の比率は、１０００℃又は１１００℃の温度に対して、２を超えるか、４さえ超えるか、又は１０さえ超える。幾つかの実施形態において、イオン注入は、垂直方向に対して０．１５°未満の傾斜で実行される。幾つかの実施形態において、ドーパント注入量は、目標とする電荷補償の程度に従って設定される。幾つかの実施形態において、注入エネルギは、後続の熱処理中に高い温度バジェットによって引き起こされる、注入ドーパントの周囲への望ましくない外方拡散を回避するために十分に高く設定される。トレンチエッチング及び後続のイオン注入用に、同じマスクが用いられてもよい。第１及び第２の領域は、充填材又は充填材に対応する連続材の一部であってもよい。
【００３０】
プロセスの特徴Ｓ１４０は、第１の表面に垂直な垂直方向に沿った拡散処理によって、第１及び第２の領域からのドーパントを混合するように構成された半導体ボディの熱処理を含む。充填材及び充填材に隣接する半導体ボディにおけるドーパントの異なる拡散係数故に、熱処理中の温度バジェットの適切な選択は、充填材における垂直方向に主に沿ったドーパントの混合を可能にする。充填材におけるドーパントの拡散速度及び半導体ボディにおけるドーパントの拡散係数の比率は、例えばＳｉＯ２充填材及びＳｉ半導体材料におけるＧａ拡散用の場合のように、熱処理中の温度上昇と共に増加し得る。熱処理は、例えば、１つ又は複数の温度レベルを含む温度プロフィルを含んでもよい。
【００３１】
幾つかの実施形態において、方法は、熱処理の前に、半導体ボディの第１の表面に拡散バリアを形成することを更に含む。幾つかの実施形態において、拡散バリアは、窒化物を含む層又は層スタックである。拡散バリアは、熱プロセス中に第１の表面を介したドーパントの外方拡散を抑制することを目指す。
【００３２】
幾つかの実施形態において、方法は、充填材の上側における第２の領域にドーパントを導入する前に、トレンチをエッチングするために前に使用されたエッチングマスクを用いた選択エッチングプロセスによって、トレンチから充填材の一部を除去することを更に含む。トレンチから除去される充填材の部分は、前にドーパントが導入された第１の領域の上側の上に充填材の一部を残してもよい。
【００３３】
充填材の一部を除去するプロセス、イオン注入プロセスによって、残りの充填材の上側の領域にドーパントを導入するプロセス、及び充填材でトレンチを再び充填するプロセスは、数回繰り返されてもよい。それによって、垂直方向に沿って、等しい且つ／又は異なる距離で互いに離間された、ドーパントを含む複数の領域が形成され得る。領域間の距離は、目標ドーパントプロファイルを考慮して、充填材におけるドーパントの垂直拡散により目標ドーパントプロファイルを調整するために、熱処理によって設定されるように選択されてもよい。距離は、５０μｍより小さいか、３０μｍより小さいか、１０μｍより小さいか、又はたとえ５μｍより小さくてもよい。シリコン半導体ボディに基づいた幾つかの実施形態において、熱処理によるドーパントの垂直混合の前に、イオン注入によって導入されたドーパントを含む２つ、３つ、４つ、５つ又は６つの領域が形成されてもよい。
【００３４】
幾つかの実施形態において、プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０は、ｐドープ領域、例えば補償領域として働く列及び／又はストライプを製造する方法の一部であってもよい。
【００３５】
他の幾つかの実施形態において、プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０は、超接合半導体デバイスを製造するための他のプロセスと組み合わされてもよい。例として、或るドリフト層の厚さが達成されるまで、エピタキシャル成長及びイオン注入が交互に繰り返されるいわゆる多重エピタキシャル成長技術によって、超接合構造の下部レベルが形成されてもよい。その後、超接合構造の追加のレベルが、図１に示されているプロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０を含むプロセスによって形成されてもよい。それによって、例えば、或る破壊電圧を達成するための最大トレンチ深さが低減され得る。
【００３６】
他の幾つかの実施形態において、プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１３０は、半導体ボディにｐドープ半球補償領域を製造する方法の一部であってもよい。ｐドープ半球補償領域の幾つか又は全ては、トレンチからの充填材の最終除去の後に、トレンチの側壁におけるドーピングプロセスによって、且つ／又は軽くドープされた半導体材料、例えば軽くｐドープされた半導体材料でトレンチを充填することによってドープされてもよい。プロセスの特徴Ｓ１４０は、例えば第１及び第２の領域からのドーパントの混合なしに、第１の表面に垂直な垂直方向に沿った拡散処理によって第１及び第２の領域からのドーパント間の距離を減少させるように構成された半導体ボディの熱処理と取り替えられてもよい。第１及び第２の領域からのドーパントは、互いに離間され、且つ半導体ボディの周囲部へとドーパントを横方向に拡散するように構成された追加熱処理によって、トレンチ充填、例えば半導体デバイスの動的動作中の電荷効果を回避するための軽くドープされた半導体材料によって電気的に相互接続され得るバブルなどのｐドープ半球補償領域を形成する。
【００３７】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０は、エッジ終端構造、例えば垂直ドーピングの変化を含むエッジ終端領域を製造する方法の一部であってもよい。
【００３８】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０はまた、ｐドープボディ領域を製造する方法の一部であってもよい。
【００３９】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０は、高度にドープされた半導体基板上の台座エピタキシャル層及び／又はフィールドストップ領域を製造する方法の一部であってもよい。台座エピタキシャル層及び／又はフィールドストップ領域上に、ドリフトゾーンの１つ又は複数の半導体層が、例えばエピタキシャル成長／堆積によって形成されてもよい。
【００４０】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０はまた、フィールドプレートを含む電荷補償半導体デバイスを製造するための方法のプロセスの特徴と組み合わされてもよい。
【００４１】
幾つかの実施形態において、方法は、陽子を半導体に照射し、それに続く半導体ボディの熱処理によって、半導体ボディに水素関連のドナーを形成することを更に含む。それにより、電荷補償平衡は、例えばデバイスの破壊電圧を測定することによって、電荷不均衡を測定した後で、よりｎ指向性にシフトされてもよい。陽子照射はまた、超接合構造の深さに関して電荷補償平衡を選択的に調整するために、異なるドース及び／又はエネルギで実行されてもよい。
【００４２】
幾つかの実施形態において、プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０は、等しい且つ／又は異なる横方向距離及び寸法を有する複数のトレンチに適用されてもよい。トレンチの寸法及び／又は横方向距離を変えることによって、例えば、有効なエッジ終端エリアが形成されてもよい。
【００４３】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０の幾つかは、エッジ終端エリアにおける接合終端の形成に適用されてもよい。例として、ドーパントの導入は、プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０を実行する場合に、エッジ終端エリアにおいてマスクされてもよい。エッジ終端エリアにおけるトレンチは、例えば、アクティブセルエリアを囲んでもよい。
【００４４】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０は、任意の種類の電荷補償デバイス、例えば超接合電界効果トランジスタ、超接合絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、超接合サイリスタ、又は半導体デバイスのドリフトゾーンに電荷補償領域を含む任意の他の半導体デバイスに適用されてもよい。
【００４５】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０はまた、垂直方向、例えば接合終端構造の一部に沿って変わる目標ドーピングプロファイルを有する半導体領域を製造する方法の一部であってもよい。幾つかの実施形態において、例えば、プロセスＳ１１０を省略する一方でプロセスＳ１４０に基づいたドーパントの単一イオン注入プロセスは、接合終端構造のドープ領域を実現するために十分であり得る。ドープ領域における垂直ドーピングの変動は、熱処理のプロセスパラメータの設定によって、例えば温度プロフィル及び熱処理期間の設定によって調整されてもよい。第１の表面上における周囲へのドーパントの外方拡散を抑制するために、拡散バリアが、半導体ボディの第１の表面に設けられてもよい。プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０はまた、例えば、ウエハ裏面からの垂直可変ドーピング濃度に基づいた接合終端の形成用に同じプロセスを適用することによって、反対極性の電圧をブロックするように構成された接合終端構造を形成するために用いられてもよい。
【００４６】
プロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０はまた、大深度及び正確なドーピングプロファイルを含むドープ領域、例えば超接合構造、エッジ終端エリア領域、ボディ領域、フローティング半導体領域、又はベース領域）を製造する方法の一部であってもよい。
【００４７】
幾つかの実施形態において、プロセスの特徴は、ウエハを個々のチップに分割するために、半導体ウエハのダイシングエリアに適用されてもよい。例えば、ダイシング用の任意の技術、例えばブレードダイシング（ソーイング）、レーザダイシング、エッチングが適用されてもよい。ダイシングエリアにおけるトレンチは、エッジ終端又はアクティブエリアにおける類似のトレンチより広くてもよい。トレンチにおける酸化物充填材又は酸化物ライナは、例えば、汚染又は機械的損傷に対する保護層として働いてもよい。
【００４８】
図２Ａ〜２Ｊは、半導体デバイスを製造する方法のプロセスを示すための半導体ボディの断面図である。図１に関連して説明したプロセスの特徴Ｓ１００〜Ｓ１４０の詳細が、同様に適用されてもよい。
【００４９】
図２Ａの概略断面図２００１を参照すると、トレンチ２０３は、半導体ボディ２０５の第１の表面２０７上のエッチングマスク２０６を用いて、ｎドープ半導体ボディ２０５、例えばシリコン半導体ボディにエッチングされる。
【００５０】
図２Ｂの概略断面図２００２を参照すると、層２０９、例えば、酸化物、又は後の処理段階においてトレンチにおいて形成される充填材に対応する材料が、トレンチに形成され、トレンチ２０３の側壁及び底面を裏打ちする。充填材の厚さは、１μｍ未満、５００ｎｍ未満、又は３００ｎｍ未満でさえあってもよい。層２０９の形成の前に、拡散バリア層、例えばＳｉ３Ｎ４などの窒化物バリア層が、トレンチ２０３の底面に形成され、トレンチ２０３の側壁にはなくてもよい。
【００５１】
エリア２１０１に示されているように、トレンチ２０３の側壁及び底面を層２０９で裏打ちする代わりが、半導体ボディ２０５の断面図の下の円で囲まれたエリア２１０２に示されている。層２０９は、充填材２１６、例えばトレンチ２０３に充填された酸化物と取り替えられてもよく、且つエッチングマスク２０６を用いて、第１の表面の下の凹所に置かれてもよい。次に、図２Ｃ〜２Ｊに関連して説明される更なるプロセスは、円で囲まれたエリア２１０２に示されているような構造に基づいて継続されてもよい。
【００５２】
図２Ｃの概略断面図２００３を参照すると、ドーパントは、イオン注入によって、トレンチ２０３の底面における層２０９の第１の領域２１２に導入される。第１の表面２０７を通るイオン注入は、矢印２１４０によって示されている。エッチングマスク２０６はまた、イオン注入マスクとして機能し得る。ドーパントのイオン注入は、第１の領域２１２の垂直レベルにピークを有する、垂直方向ｙに沿ったドーパントの濃度プロファイルｃに帰着する。
【００５３】
図２Ｄの概略断面図２００４を参照すると、充填材２１６、例えば酸化物は、トレンチ２０３に充填される。層２０９の一部と同様に充填材２１６の一部は、例えば、同じマスク、即ち前にトレンチ２０３を形成した場合に用いられたエッチングマスク２０６を用いて、ドライ及び／又はウェットエッチングプロセスによってトレンチ２０３の上部から除去される。
【００５４】
図２Ｅの概略断面図２００５を参照すると、ドーパントは、イオン注入によって、充填材２１６の上側における層２０９／充填材２１６の第２の領域２１８に導入される。第１の表面２０７を通るイオン注入は、矢印２１４１によって示されている。エッチングマスク２０６は、再びイオン注入マスクとして機能し得る。ドーパントのイオン注入は、第２の領域２１８の垂直レベルに更なるピークを有する、垂直方向ｙに沿ったドーパントの濃度プロファイルｃに帰着する。
【００５５】
図２Ｆの概略断面図２００６を参照すると、充填材２１６、例えば酸化物は、例えば堆積及びリセスプロセスによって、第１の表面２０７の又はその近くのレベルまで第２の領域２１８の上のトレンチ２０３に充填される。リセスプロセスは、同じマスク、即ち、前にトレンチ２０３を形成した場合に用いられたエッチングマスク２０６に基づいてもよい。
【００５６】
図２Ｇの概略断面図２００７を参照すると、ドーパントは、イオン注入によって、充填材２１６の上側における充填材２１６の第３の領域２２０に導入される。第１の表面２０７を通るイオン注入は、矢印２１４２によって示されている。エッチングマスク２０６は、再びイオン注入マスクとして機能し得る。ドーパントのイオン注入は、第１の表面２０７のわずかに下の垂直レベルに更なるピークを有する、垂直方向ｙに沿ったドーパントの濃度プロファイルｃに帰着する。
【００５７】
図２Ａ〜２Ｇに示されている実施形態において、ドーパントの３つのイオン注入が、例として実行された。イオン注入の数は、３と異なってもよく、図２Ｄ〜２Ｇに示されているプロセスは、希望通り、例えば拡散挙動及び破壊電圧要件を考慮して繰り返されてもよい。
【００５８】
図２Ｈの概略断面図２００８を参照すると、半導体ボディ２０５は、熱的に処理され、それによって、垂直方向ｙに沿って拡散処理により、第１から第３の領域２１２、２１８、２２０からのドーパントを混合し、トレンチにおけるドーパントの一定の又はほぼ一定の濃度ｃを結果としてもたらす。熱処理は、例えば、拡散炉システム、抵抗に基づいた加熱要素及び関連するコンポーネントなどの熱プロセス装置において実行されてもよい。幾つかの実施形態において、半導体ボディ２０５の熱処理は、８００℃〜１３００℃、９００℃〜１２５０℃、又は１０００℃〜１２００℃の範囲における温度まで半導体ボディを加熱することを含む。幾つかの実施形態において、上記で指定された温度範囲までの半導体ボディの加熱は、３０秒〜１０時間の期間にわたって実行される。幾つかの実施形態において、半導体ボディは、１０分〜５時間の期間にわたって、上記で指定された温度範囲まで加熱される。他の幾つかの実施形態において、半導体ボディは、３０分〜３時間の期間にわたって、上記で指定された温度範囲まで加熱される。温度又は温度プロフィル及び／又は期間などの熱処理パラメータは、例えば、ドーパント種の拡散係数又は達成されるべき目標拡散プロファイルなどの材料特性を十分に考慮して適切に選択されてもよい。熱処理の前に、拡散バリアが、例えば、熱処理中に、ドーパントの周囲への外方拡散を回避するために、第１の表面において半導体ボディ２０５上に形成されてもよい。
【００５９】
図２Ｉの概略断面図２００９を参照すると、半導体ボディ２０５は、例えば、図２Ｈに関連して説明した熱処理の直後に再び熱的に処理される。追加熱処理は、例えば、同じ熱プロセス装置において実行されてもよく、且つ垂直方向に沿ってドーパントを混合するための熱処理にすぐ続いてもよい。追加熱処理は、トレンチ２０３を囲む半導体ボディ２０５にドーパントを導入し、半導体ボディ２０５と反対の導電型のドープ領域２２２を結果としてもたらすことを目指す。図２Ｈに関連して説明された熱処理中の温度（温度又は平均温度Ｔ１）及び図２Ｉに関連して説明される追加熱処理の温度（温度又は平均温度Ｔ２）は、互いに異なってもよい。シリコンで作製された半導体ボディ用に、Ｔ１＞Ｔ２、例えばＴ１−Ｔ２＞５０Ｋ、Ｔ１−Ｔ２＞１００Ｋ、又はＴ１−Ｔ２＞２００Ｋが達成されてもよい。充填材、例えば酸化物におけるドーパントの拡散速度及びシリコンにおけるドーパント、例えばＧａの拡散係数の比率は、熱処理中の温度上昇と共に増加してもよい。熱処理は、例えば、１つ又は複数の温度レベルを含む温度プロフィルを含んでもよい。これらの対策によって、ドーピング物質の垂直均質化が、半導体ボディへのドーパントの最小拡散という条件で改善され得る。炭化ケイ素を含む半導体ボディ用に、Ｔ１及びＴ２の関係は、シリコンに対してとは逆、即ちＴ１＜Ｔ２であってもよい。これは、ＳｉＣにおけるドーパントの小さな拡散係数によって引き起こされる。
【００６０】
更なるプロセスは、ドープ領域２２２の目的に依存して続く。この点において、図１及び上記の説明の関連部分は、ドープ領域２２２の多くの機能を提供する。
【００６１】
半導体デバイスが、半導体ボディ２０５のドープ領域２２２及び隣接する部分を含む超接合構造を含む超接合半導体デバイスとして処理される場合に、充填材２１６は、除去され、且つ半導体層、例えばエピタキシャル成長／堆積プロセスによって形成され得る真性又は軽くドープされた半導体層と取り替えられてもよい。この真性又は軽くドープされた半導体層は、例えばＳｉＣにおいては部分的に、又は例えばＳｉにおいては完全に、横方向拡散によって注入されたドーパントで更にドープされてもよい。ドープ領域２２２はまた、トレンチ２０３の底面から除去されてもよい。半導体デバイス要素を形成するための更なるプロセスが続いてもよい。デバイス要素は、半導体領域例えばｐ及び／若しくはｎドープ領域のドープ領域、絶縁層例えばゲート及び／若しくはフィールド誘電体及び／若しくは層間絶縁膜、並びに／又はコンタクト及び／若しくは配線用の金属層などの導電層を含んでもよい。半導体領域、例えばドープされたドレイン領域、ドープされたソース領域、ドープされたボディ領域、ドープされたアノード領域、ドープされたカソード領域は、例えば、イオン注入及び／又は拡散源からの拡散によって第１の表面に形成されてもよい。ゲート誘電体及びゲート電極を含むプレーナゲート構造又はトレンチにゲート誘電体及びゲート電極を含むゲート構造は、ゲート誘電体の熱酸化及び／又は層堆積、並びに高度にドープされた半導体、例えば多結晶シリコン及び／又は金属層の層堆積によって形成されてもよい。
【００６２】
図２Ｊは、垂直半導体デバイスの一部における概略断面図２０１０である。垂直半導体デバイスの製造は、図２Ａ〜２Ｉに関連して上記で説明したプロセスの特徴を含む。
【００６３】
垂直半導体デバイスは、第１の表面２０７、即ち半導体ボディ２０５の前面に第１の負荷端子構造３２０を含む。第１の負荷端子構造３２０は、ドープ半導体領域を含む。ドープ半導体領域は、第１の表面２０７における半導体ボディ２０５のドーピングプロセスによって、例えば拡散及び／又はイオン注入プロセスによって形成されてもよい。第１の負荷端子構造３２０の半導体ボディ２０５におけるドープ半導体領域は、超接合ＦＥＴ、超接合ＩＧＢＴ、又は超接合サイリスタのドープされたソース及びボディ領域を含んでもよい。ドープ領域２２２は、超接合構造の一部であり、且つ例えば電荷補償領域として働いてもよい。第１の表面２０７において半導体ボディ２０５を処理する間に、ゲート誘電体及びゲート電極を含むプレーナゲート構造及び／又はトレンチゲート構造などの制御端子構造が形成されてもよい。
【００６４】
垂直半導体デバイスは、第２の表面２０８、例えば第１の表面２０７の反対側の半導体ボディ２０５の裏面に第２の負荷端子構造３２５を更に含む。第２の負荷端子構造３２５は、ドープ半導体領域を含む。ドープ半導体領域は、第２の表面２０８における半導体ボディ２０５のドーピングプロセスによって、例えば拡散及び／又はイオン注入プロセスによって形成されてもよい。第２の負荷端子構造３２５の、半導体ボディ２０５におけるドープ半導体領域は、例えば、ドープされたフィールドストップ領域、垂直超接合ＦＥＴのドープされたドレイン領域、垂直超接合ＩＧＢＴのエミッタ、又は垂直超接合サイリスタのアノード若しくはカソード領域を含んでもよい。
【００６５】
第１の負荷端子構造３２０への第１の電気負荷端子コンタクトＬ１及び制御端子構造への電気制御端子コンタクトＣは、第１の表面２０７の上の配線エリアの一部である。第２の負荷端子構造３２５への第２の電気負荷コンタクトＬ２は、第２の表面２０８に設けられる。電気負荷コンタクトＬ１、Ｌ２及び電気制御端子コンタクトＣは、金属化層にはさまれた層間誘電体層によって電気的に分離された金属化層の１つ又は複数のパターン形成された導電層で形成されてもよい。層間誘電体層におけるコンタクト開口部は、例えば、第１の負荷端子構造３２０など、シリコン半導体ボディにおける１つ又は複数のパターン化された導電層及び／又はアクティブエリア間の電気接触を提供するために、導体材料で充填されてもよい。パターン形成された導電層及び層間誘電体層は、例えば、第１の表面２０７において半導体ボディ２０５の上に配線エリアを形成してもよい。導電層、例えば金属化層又は金属化層スタックが、例えば、第２の表面２０８に設けられてもよい。
【００６６】
別の実施形態において、ゲート誘電体及びゲート電極を含むプレーナゲート構造及び／又はトレンチゲート構造などの第２のゲート制御部が、第２の表面２０８（双方向ＩＧＢＴ）に形成されてもよい。
【００６７】
図２Ｊに示されている垂直半導体デバイスにおいて、電流フロー方向は、反対側の第１及び第２の表面２０７、２０８間で垂直方向に沿って、第１及び第２の負荷端子コンタクトＬ１、Ｌ２間にある。
【００６８】
図１及び図２Ａ〜２Ｊに関連して図示され説明したプロセスはまた、炭化ケイ素半導体ボディに適用されてもよい。更に、単一のイオン注入プロセス、例えば図１に関連して説明したプロセスの特徴Ｓ１２０及びＳ１４０の１つだけが、ドーパントの所望の垂直プロファイルの設定に有効であり得る。代替として、２つの注入プロセスが、所望の垂直ドーピングプロファイルを取得するために十分であり得、一方の注入プロセスは、トレンチ底部に近い充填材に適用され、もう一方の注入プロセスは、半導体ボディの表面に近い充填材に適用される。これは、シリコンよりも炭化ケイ素において、ドーパントの拡散係数がはるかに小さいことによる。即ち、充填材におけるドーパント分布用の拡散温度は、シリコン用よりもはるかに高く選択されてもよい。何故なら、半導体材料への横方向内部拡散がかなり小さいからである。従って、充填材の一部の除去、並びに注入及び補充ステップの繰り返しは、省略され得る。充填材から炭化ケイ素半導体ボディへのドーパントの拡散は、固溶限を介して制御され得る。何故なら、酸化物などの充填材におけるドーパントの溶解度が、炭化ケイ素におけるよりもかなり大きいからである。これは、ＳｉＣ半導体ボディに内部拡散されるドーパント量の有益な制御及び再現を結果としてもたらす。
【００６９】
図３は、半導体デバイスを製造する方法１００を示すための概略流れ図である。
【００７０】
方法３００が、一連の行為又はイベントとして以下で図示され説明されているが、かかる行為又はイベントの図示された順序が、限定的な意味で解釈されるべきではないことが理解されよう。例えば、幾つかの行為は、本明細書で図示され且つ／又は説明される順序から離れて、他の行為若しくはイベントとは異なる順序で且つ／又は同時に行われてもよい。加えて、全ての図示された行為が、本明細書の開示における実施形態の１つ又は複数の態様を実行するために必要とされるわけではない可能性がある。また、本明細書で示される行為の１つ又は複数は、１つ又は複数の別個の行為及び／又は段階において実行されてもよい。
【００７１】
半導体デバイスを製造する方法３００を示すための概略流れ図が、図３に示されている。
【００７２】
プロセスの特徴Ｓ３００は、半導体ボディの第１の表面において炭化ケイ素半導体ボディにトレンチを形成することを含む。
【００７３】
プロセスの特徴Ｓ３１０は、トレンチに充填材を形成することを含む。
【００７４】
プロセスの特徴Ｓ３２０は、充填材の一部にドーパントを導入することを含む。
【００７５】
プロセスの特徴Ｓ３３０は、拡散処理により、トレンチの底面及び上側間の垂直方向に沿って充填材にドーパントを広げるように構成された、炭化ケイ素半導体ボディの熱処理を含む。プロセスの特徴Ｓ３３０に関連して説明される熱処理中の温度（温度又は平均温度Ｔ１）及びＳｉＣ半導体ボディにドーパントを拡散するための後続の追加熱処理の温度（温度又は平均温度Ｔ２）は、互いに異なってもよい。例えば、Ｔ１＜Ｔ２、Ｔ２−Ｔ１＞１００Ｋ、Ｔ２−Ｔ１＞２５０Ｋ、又はＴ２−Ｔ１＞４００Ｋが達成されてもよい。
【００７６】
プロセスの特徴Ｓ３４０は、温度Ｔ２において、炭化ケイ素半導体ボディの熱処理によって引き起こされる拡散処理によって、充填材から炭化ケイ素半導体ボディにドーパントを導入することを含む。
【００７７】
特定の実施形態が、本明細書で図示され説明されているが、様々な代替及び／又は等価な実装形態が、本発明の範囲から逸脱せずに、図示され説明された特定の実施形態に代用され得ることが、当業者によって理解されよう。本出願は、本明細書で論じられる特定の実施形態のどんな適応又は変更も含むように意図されている。従って、本発明が、請求項及びそれらの均等物によってのみ限定されることが意図されている。
【符号の説明】
【００７８】
２０３  トレンチ
２０５  半導体ボディ
２０６  エッチングマスク
２０７  第１の表面
２０８  第２の表面
２０９  層
２１２  第１の領域
２１６  充填材
２１８  第２の領域
２２０  第３の領域
２２２  ドープ領域
３２０  第１の負荷端子構造
３２５  第２の負荷端子構造
２００１〜２０１０  概略断面図
２１０１、２１０２  エリア
２１４０、２１４１  イオン注入
ｃ  ドーパントの濃度プロファイル
Ｃ  電気制御端子コンタクト
Ｌ１  第１の電気負荷端子コンタクト
Ｌ２  第２の電気負荷コンタクト
【図１】
2019009454.tif 000003
【図２Ａ】
2019009454.tif 000004
【図２Ｂ】
2019009454.tif 000005
【図２Ｃ】
2019009454.tif 000006
【図２Ｄ】
2019009454.tif 000007
【図２Ｅ】
2019009454.tif 000008
【図２Ｆ】
2019009454.tif 000009
【図２Ｇ】
2019009454.tif 000010
【図２Ｈ】
2019009454.tif 000011
【図２Ｉ】
2019009454.tif 000012
【図２Ｊ】
2019009454.tif 000013
【図３】
2019009454.tif 000014
【外国語明細書】
2019009454000001.pdf