(57)【要約】      （修正有）【課題】製造工程中に、チャージアンバランス量を安定的、かつ簡便に測定し、チャージバランスが確保されたスーパージャンクション構造の半導体装置を製造することができる半導体装置とその製造方法および検査方法を提供する。【解決手段】半導体装置のカラム層と同時に形成したテスト用カラム層の容量−電圧特性を測定することにより、チャージアンバランス量が許容範囲内か否か、あるいは半導体カラムの不純物濃度が許容範囲内か否か、良否判定を行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型の第１半導体カラム層と第２導電型の第２半導体カラム層が交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有する半導体装置において、
前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層を含む半導体装置形成領域と、第１導電型の第１テスト用半導体カラム層と第２導電型の第２テスト用半導体カラム層とを含むテストパターン領域とを備え、
前記テストパターン領域には、前記第１の半導体カラム層と同時に形成した前記第１テスト用半導体カラム層と、前記第２の半導体カラム層と同時に形成した前記第２テスト用半導体カラム層とが交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有するテストパターンを備え、
前記テストパターンは、前記第１半導体カラム層と同じ幅の前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２半導体カラム層と同じ幅の前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターン、あるいは前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の幅を異なる幅とした前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターンを複数組含み、
各前記テストパターン毎に前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層との間の容量値を測定することができる接続部を備えていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第１導電型の第１半導体カラム層と第２導電型の第２半導体カラム層が交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法において、
前記第１半導体カラム層と同時に第１導電型の第１テスト用半導体カラム層を形成し、前記第２半導体カラム層と同時に第２導電型の第２テスト用半導体カラム層を形成することにより、前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とが交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造のテストパターンを形成する工程と、
前記第２の半導体カラム層および前記第２テスト用カラム層を形成した後、前記テストパターン毎に前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層との間の容量値を測定する工程と、を含み、
前記テストパターンは、前記第１半導体カラム層と同じ幅の前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２半導体カラム層と同じ幅の前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターン、あるいは前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の幅を異なる幅とした前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターンを複数組含むように形成することを特徴とする半導体装置製造方法。
【請求項３】
第１導電型の第１半導体カラム層と第２導電型の第２半導体カラム層が交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有する半導体装置であって、
前記第１の半導体カラム層と同時に形成した第１導電型の第１テスト用半導体カラム層と、前記第２の半導体カラム層と同時に形成した第２導電型の第２テスト用半導体カラム層とが交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造のテストパターンを備え、
前記テストパターンは、前記第１半導体カラム層と同じ幅の前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２半導体カラム層と同じ幅の前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターン、あるいは前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の幅と異なる幅とした前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターンを複数組含み、
各前記テストパターン毎に前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層と間の容量値を測定することができる接続部を備えている半導体装置の検査方法において、
各前記テストパターン毎に、前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層との間の容量−電圧特性を測定することにより、チャージアンバランス量が許容範囲内であるか否かを判定し、半導体装置の良否判定を行うことを特徴とする半導体装置の検査方法。
【請求項４】
請求項３記載の半導体装置の検査方法において、
前記容量−電圧特性を測定することにより、前記第１半導体カラム層あるいは前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の不純物濃度が許容範囲内であるか否かを判定し、半導体装置の良否判定を行うことを特徴とする半導体装置の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スーパージャンクション構造を備えた半導体装置とその製造方法および検査方法に関し、特に、製造工程途中で半導体装置のチャージアンバランス量を測定することができる半導体装置とその製造方法および検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なスーパージャンクション構造の半導体装置を製造する際には、例えばｎ+型シリコン基板の表面にｎ-型層をエピタキシャル成長させた半導体基板を用意し、ｎ-型層にトレンチ溝を形成した後、そのトレンチ溝内にｐ-型層をエピタキシャル成長させることで、ｎ-型層からなるｎ型カラム層とｐ-型層からなるｐ型カラム層が形成される。
【０００３】
ここで、ｎ型カラム層の電荷量とｐ型カラム層の電荷量を一致させることで、半導体装置のオフ時に電荷は打ち消され、あたかも電荷を有していないように空乏層が拡がり、耐圧を得ることができる。
【０００４】
しかしながら、ｎ型カラム層とｐ型カラム層とを形成する際の加工バラツキによって、ｎ型カラム層の電荷量とｐ型カラム層の電荷量とに差（以下、チャージアンバランス量）が生じる。このチャージアンバランス量が大きいと、打ち消されずに残る電荷がスーパージャンクション構造内に電界を発生させ、所望の耐圧が得られなくなってしまう。
【０００５】
このような問題を解決する方法として、ｎ型カラム層内に流れる電流およびｐ型カラム層とｎ+型シリコン基板によって形成されるダイオードに順方向の電圧を印加した際の電圧降下（以降、ｐ型カラム層／ｎ型基板間ダイオードの順方向電圧）を測定することでチャージアンバランス量を特定し、チャージアンバランス量を補償する量の不純物をｎ型カラム層および／またはｐ型カラム層に付加することが提案されている（特許文献１）。この提案よれば、チャージバランスが確保されたスーパージャンクション構造の半導体装置を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２５１０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された半導体装置の製造方法では、ｎ型カラム層内に流れる電流およびｐ型カラム層／ｎ型基板間ダイオードの順方向電圧を測定するために、ｎ型カラム層、ｐ型カラム層およびｎ+型シリコン基板にオーミックコンタクトを形成する必要がある。
【０００８】
通常ｎ+型シリコン基板裏面は、オートドープを防止するため酸化膜で覆われている。従って、上記特許文献１に開示された半導体装置の製造方法では、ｎ型カラム層内に流れる電流およびｐ型カラム層／ｎ型基板間ダイオードの順方向電圧を測定するため、ｎ+型シリコン基板裏面の酸化膜を除去する必要がある。
【０００９】
ところで、上記のような測定のため裏面酸化膜を除去したウエハは、ｎ+型シリコン基板内の不純物が半導体製造装置内へ拡散することを防止できないため、このウエハが汚染源となり他のウエハに悪影響を及ぼすことになり、半導体装置の製造工場においては、それ以降の工程を流動することはない。
【００１０】
また、ｎ型カラム層およびｐ型カラム層の幅はそれぞれ数μｍ程度であり、不純物濃度は１×１０15〜１×１０17ｃｍ-3であるため、それぞれの表面にオーミックコンタクトを形成することは、微細なパターニングを要し、さらに不純物濃度が低いため、オーミックコンタクトを形成することに困難性を伴うものであった。
【００１１】
このように、ｎ型カラム層内に流れる電流およびｐ型カラム層／ｎ型基層間ダイオードの順方向電圧を測定することによりチャージアンバランス量を測定することは、半導体装置を量産する製造工程中には採用できず、半導体装置が完成した後の特性テストによって良品、不良品の良否判定を行わざるをえないという問題があった。
【００１２】
本発明は上記問題点を解消し、製造工程中に、チャージアンバランス量を安定的、かつ簡便に測定し、チャージバランスが確保されたスーパージャンクション構造の半導体装置を製造することができる半導体装置とその製造方法および検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本願請求項１に係る発明は、第１導電型の第１半導体カラム層と第２導電型の第２半導体カラム層が交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有する半導体装置において、前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層を含む半導体装置形成領域と、第１導電型の第１テスト用半導体カラム層と第２導電型の第２テスト用半導体カラム層とを含むテストパターン領域とを備え、前記テストパターン領域には、前記第１の半導体カラム層と同時に形成した前記第１テスト用半導体カラム層と、前記第２の半導体カラム層と同時に形成した前記第２テスト用半導体カラム層とが交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有するテストパターンを備え、前記テストパターンは、前記第１半導体カラム層と同じ幅の前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２半導体カラム層と同じ幅の前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターン、あるいは前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の幅を異なる幅とした前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターンを複数組含み、各前記テストパターン毎に前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層との間の容量値を測定することができる接続部を備えていることを特徴とする。
【００１４】
本願請求項２に係る発明は、第１導電型の第１半導体カラム層と第２導電型の第２半導体カラム層が交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有する半導体装置の製造方法において、前記第１半導体カラム層と同時に第１導電型の第１テスト用半導体カラム層を形成し、前記第２半導体カラム層と同時に第２導電型の第２テスト用半導体カラム層を形成することにより、前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とが交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造のテストパターンを形成する工程と、前記第２の半導体カラム層および前記第２テスト用カラム層を形成した後、前記テストパターン毎に前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層との間の容量値を測定する工程と、を含み、前記テストパターンは、前記第１半導体カラム層と同じ幅の前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２半導体カラム層と同じ幅の前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターン、あるいは前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の幅を異なる幅とした前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターンを複数組含むように形成することを特徴とする。
【００１５】
本願請求項３に係る発明は、第１導電型の第１半導体カラム層と第２導電型の第２半導体カラム層が交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造を有する半導体装置であって、前記第１の半導体カラム層と同時に形成した第１導電型の第１テスト用半導体カラム層と、前記第２の半導体カラム層と同時に形成した第２導電型の第２テスト用半導体カラム層とが交互に繰り返し配置されているスーパージャンクション構造のテストパターンを備え、前記テストパターンは、前記第１半導体カラム層と同じ幅の前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２半導体カラム層と同じ幅の前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターン、あるいは前記第１半導体カラム層と前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の幅と異なる幅とした前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層とからなるテストパターンを複数組含み、各前記テストパターン毎に前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層と間の容量値を測定することができる接続部を備えている半導体装置の検査方法において、各前記テストパターン毎に、前記第１テスト用半導体カラム層と前記第２テスト用半導体カラム層との間の容量−電圧特性を測定することにより、チャージアンバランス量が許容範囲内であるか否かを判定し、半導体装置の良否判定を行うことを特徴とする。
【００１６】
本願請求項４に係る発明は、請求項３記載の半導体装置の検査方法において、前記容量−電圧特性を測定することにより、前記第１半導体カラム層あるいは前記第２半導体カラム層の少なくともいずれか一方の不純物濃度が許容範囲内であるか否かを判定し、半導体装置の良否判定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の半導体装置およびその製造方法によれば、第２半導体カラム層および第２テスト用半導体カラム層の製造直後に、複数組のテストパターンのそれぞれの第１テスト用半導体カラム層と第２テスト用半導体カラム層との間の容量−電圧測定から、チャージアンバランス量が許容範囲内か否かを判断することができ、製造工程の途中で良否判定が可能となる。そのため、もし不良品と判断された場合には、それ以降の製造を行う必要がなくなる。また良品と判断された場合には、半導体基板裏面に形成した酸化膜を除去していないため、半導体装置の製造工程を継続することができ、半導体装置の製造コストを低減できる効果がある。またこの容量−電圧測定は、測定のための特別な加工を施す必要がなく、非常に簡便な方法である。
【００１８】
また本発明の半導体装置の検査方法によれば、第１テスト用半導体カラム層と第２テスト用半導体カラム層の幅を変えた複数のスーパージャンクション構造のテストパターンを形成し、容量−電圧特性を測定することで、チャージアンバランスの有無、チャージアンバランスを解消するための半導体カラム層の幅、不純物濃度等を算出することができ、半導体装置の歩留まり向上を図る上で、非常に有益となる。
【００１９】
特に、第１半導体カラム層の幅と第２半導体カラム層の幅の和、および第１テスト用半導体カラム層の幅と第２テスト用半導体カラム層の幅の和が一定であるように構成することで、チャージアンバランス量がゼロとなる第１半導体カラム層および第２半導体カラム層の幅を容易に特定できるため、効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例のスーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明する図である。
【図２】本発明の実施例のスーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴの製造方法を説明する図である。
【図３】スーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴの説明図である。
【図４】本発明の実施例のウエハの説明図である。
【図５】逆バイアスを印加した場合の空乏層の拡がりを示した断面図である。
【図６】本発明の実施例の容量−電圧特性を示す図である。
【図７】ｐ型カラム層の電荷量がｎ型カラム層の電荷量より少ない場合の空乏層の拡がりを説明する図である。
【図８】ｐ型カラム層の電荷量がｎ型カラム層の電荷量より多い場合の空乏層の拡がりを説明する図である。
【図９】ｐ型カラム層の幅と電圧Ｖｄｅｐの関係を示す図である。
【図１０】テストパターンの説明図である。
【図１１】ｎカラム幅とｐカラム幅の和が一定の場合におけるｎ型カラム幅と電圧Ｖｄｅｐの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施例について、スーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴの製造工程を例にとり、詳細に説明する。
【実施例】
【００２２】
図１および図２は、スーパージャンクション構造のＭＯＳＦＥＴと同一ウエハ上に形成される１つのテストパターンの製造工程を説明する図で、左図はＭＯＳＦＥＴ、右図はテストパターンの製造工程を示している。まず、ｎ+型シリコン基板上１にｎ-型半導体層２がエピタキシャル成長された半導体基板を用意する。半導体基板の裏面側には外方拡散を抑制するために、酸化膜３が形成されている（図１ａ）。
【００２３】
次に、ｎ-型半導体層２表面に、例えば、ウェット酸化法やドライ酸化法、あるいはＣＶＤ法等により酸化膜４を形成する。その後、トレンチ形成予定領域が開口するようにフォトレジスト５をパターニングし、フォトレジスト５をエッチングマスクとして使用して酸化膜４をエッチング除去し、ｎ-型半導体層２表面を露出させる（図１ｂ）。ここで、テストパターンを形成する際には、開口幅を変えた複数のテストパターンを形成する。一例として、エッチングして形成した開口幅と、エッチングせずに残る酸化膜４の幅の和が、一定となるような複数の組合せのテストパターンを用意する。この場合、ＭＯＳＦＥＴの開口幅と酸化膜４の幅の和も一致させるのが好ましい。
【００２４】
その後、酸化膜４をエッチングマスクとして使用して露出するｎ-型半導体層２をＲＩＥ法等による異方性エッチングを行い、ストライプ状の複数のトレンチ溝６を形成する（図１ｃ）。ストライプ状に残るｎ-型半導体層２は、ＭＯＳＦＥＴのｎ型カラム層７（第１半導体カラム層に相当）を構成する。また、テストパターンのｎ型カラム層７Ｔ（第１テスト用半導体カラム層に相当）を構成する。
【００２５】
トレンチ溝６近傍の酸化膜４の一部をエッチング除去する（図２ａ）。その後、トレンチ溝６内を充填するように、ｐ-型エピタキシャル層を成長させる。トレンチ溝６内に埋め込まれたｐ-型エピタキシャル膜は、ＭＯＳＦＥＴのｐ型カラム層８（第２半導体カラム層に相当）を構成する。また、テストパターンのｐ型カラム層８Ｔ（第２テスト用半導体カラム層に相当）を構成する。なお、ｐ-型エピタキシャル膜を成長させる際には、各トレンチ溝６内が完全に埋め込まれるようにオーバーエピタキシャル成長させるため、図２（ｂ）に示すように半導体基板の主表面上に１〜１０μｍ程度のｐ-型エピタキシャル膜が形成されることになる。また、エピタキシャル成長させる際、シリコンソースガスとハロゲン化物の混合ガスを流すことで、酸化膜４上でのシリコンのエピタキシャル成長を抑制することができる。
【００２６】
次に、チャージアンバランス量を測定するために、カラム幅を変えた複数のテストパターンのｎ型カラム７Ｔとｐ型カラム８Ｔとの間の容量−電圧特性を測定する（図２ｂ）。容量−電圧測定の詳細は、後述する。ここで、オーバーエピタキシャル成長されたｐ-型エピタキシャル膜と酸化膜３が、容量測定を行う際の接続部となる。
【００２７】
この容量−電圧測定により、ＭＯＳＦＥＴのチャージアンバランス量が許容値を大幅に超える場合には、不良と判断される。また、チャージアンバランス量が許容値の範囲内とするためのカラム層の幅や不純物濃度等を算出することができる。チャージアンバランス量がゼロあるいは許容値の範囲内の場合には、製造を続けるという判断を行うことができ、次工程に進む。
【００２８】
半導体基板の主表面上に形成されたｐ-型エピタキシャル膜７を除去して平坦化することで、スーパージャンクション構造を構成するｎ型カラム層７、ｐ型カラム層８が形成される（図２ｃ）。その後、半導体基板の主表面上にｐ型エピタキシャル膜１０を成膜し、通常の半導体製造プロセス等を行った後、図３に示すスーパージャンクション構造を有するトレンチゲート型ＭＯＳＦＥＴの半導体装置が形成する。図３において、１１はｐ型ボディー領域、１２はｎ型ソース領域、１３はゲート酸化膜、１４はゲート電極、１５はソース電極、１６はドレイン電極である。
【００２９】
次に、テストパターンについて詳細に説明する。テストパターンは、ＭＯＳＦＥＴが形成されるウエハの一部に形成される、図４はその一例であり、ウエハ上の一部（図４では中央部の破線の円で囲まれた領域）にテストパターン領域１７が形成され、その他の領域は半導体装置形成領域１８が形成されている。テストパターン領域１７には、複数のテストパターンが形成されており、ｎ型カラム層７Ｔとｐ型カラム層８Ｔの幅の寸法を変えた組合せのテストパターンが形成されている。
【００３０】
次にチャージアンバランス量を測定する容量−電圧特性の測定について説明する。スーパージャンクション構造のテストパターンの容量−電圧特性の測定においては、半導体基板の裏面側の酸化膜３が形成する容量は、テストパターンの容量と比較して十分大きい。そのため、テストパターンの容量−電圧特性の測定において酸化膜３は、除去する必要はない。容量−電圧特性の測定は、一般的なステージを有するプローバーを用いて行う。
【００３１】
図２（ｂ）右図に示すテストパターンのｎ型カラム層７Ｔおよびｐ型カラム層８Ｔとの間に逆バイアスを印加すると、図５（ａ）に模式的に示すように、ｎ型カラム層７Ｔおよびｐ型カラム層８Ｔのｐｎ接合界面からそれぞれ空乏層が拡がる。破線はｐ型カラム層８Ｔ中に延びる空乏層の先端と、ｎ型カラム層７Ｔ中に延びる空乏層の先端を表している。さらに逆バイアスを印加していくと、空乏層は隣接する空乏層と接続し、カラム層全体が空乏化する。図５（ｂ）はｎ型カラム層７Ｔの電荷量とｐ型カラム層８Ｔの電荷量が同じである場合、ｎ型カラム層およびｐ型カラム層内に延びた空乏層が同時に横方向に全体が空乏化することを示している。
【００３２】
この場合の容量−電圧特性は、図６に実線で示す。ｎ型カラム層およびｐ型カラム層が横方向に全体が空乏化する電圧Ｖｄｅｐで容量値が急激に低下することがわかる。
【００３３】
一方、ｎ型カラム層７Ｔの電荷量Ｑｎとｐ型カラム層８Ｔの電荷量Ｑｐが異なる場合は、電荷量が少ないどちらか一方のカラム層が先に横方向に全体が空乏化する。図７は、ｐ型カラム層８Ｔの電荷量Ｑｐがｎ型カラム層７Ｔの電荷量Ｑｎよりも少ない場合を示している。また図８は、ｐ型カラム層の電荷量Ｑｐがｎ型カラム層の電荷量Ｑｎよりも多い場合を示している。いずれにおいても、容量値が急激に低下する電圧Ｖｄｅｐは、電荷量が少ないどちらか一方のカラムの電荷量に依存し、図６中の破線で示すように、ｎ型カラム層の電荷量Ｑｎとｐ型カラム層の電荷量Ｑｐが同じ場合と比較して低下することになる。
【００３４】
そこで本発明のテストパターンでは、例えばｎ型カラム層７Ｔの幅を一定（ＭＯＳＦＥＴのｎ型カラム層の幅と同一）とし、ｐ型カラム層の幅を変化させたパターン（例えば、ＭＯＳＦＥＴのｐ型カラム層の幅と同一の幅と、これより狭い幅および広い幅）を複数用意し、それぞれのテストパターンの容量−電圧特性を測定し、容量値が急激に低下する電圧Ｖｄｅｐを測定する。その結果、図９に示すように、ｐ型カラム層の幅の増加とともに電圧Ｖｄｅｐは増大し、ｐ型カラム層の電荷量とｎ型カラム層の電荷量が同じとなるｐ型カラムの幅（図中Ｗｐｃｂと表示）で飽和する。ｐ型カラム層の幅がそれ以上の場合は、ｎ型カラム層の電荷量がｐ型カラム層の電荷量より少なくなり、容量値が急激に低下する電圧Ｖｄｅｐは、ｎ型カラム層の電荷量すなわちｎ型カラム層の幅で決まるためである。
【００３５】
同様に、テストパターンにおいて、ｐ型カラム層の幅を一定とし、ｎ型カラム層の幅を変化させると、容量値が急激に低下する電圧Ｖｄｅｐは、ｎ型カラム層の幅の増加とともに増大し、ｎ型カラム層の電荷量とｐ型カラム層の電荷量が同じとなるｎ型カラム層の幅で飽和する。
【００３６】
なお、ｎ型カラム層の幅あるいはｐ型カラム層の幅の一方を固定した場合に限らず、両方のカラム層の幅を変化させても、容量値が急激に低下する電圧Ｖｄｅｐの変動より、ｎ型カラム層の電荷量とｐ型カラム層の電荷量が等しい幅を検出できる。
【００３７】
ｐ型カラムの電荷量とｎ型カラムの電荷量が同じとなるテストパターンにおいて、次式が成り立つ。
【００３８】
Ｗｎｃｂ・Ｄｎ・Ｌｎ＝Ｗｐｃｂ・Ｄｐ・Ｌｐ      ・・・・（１）
【００３９】
ここで、Ｗｎｃｂ、Ｗｐｃｂはそれぞれｎ型カラム層およびｐ型カラム層の幅、Ｄｎ、Ｄｐはそれぞれｎ型カラム層およびｐ型カラム層の不純物濃度、Ｌｎ、Ｌｐはそれぞれｎ型カラム層およびｐ型カラム層の深さであり、Ｌｎ＝Ｌｐ＝Ｌである。
【００４０】
一旦、ｐ型カラム層の電荷量とｎ型カラム層の電荷量が同じ、すなわちチャージアンバランス量がゼロとなるテストパターンのｎ型カラムおよびｐ型カラムの幅が決まれば、次式より半導体装置のカラム層１本あたりの奥行方向単位長あたりチャージアンバランス量Ｑが求められる。
【００４１】
【数１】
2015170698.tif 000003
【００４２】
ここで、Ｗｎ、Ｗｐはそれぞれ半導体装置のｎ型カラム層およびｐ型カラム層の幅、ΔＷｎはテストパターンのｎ型カラム層の幅と半導体装置のｎ型カラム層の幅の差であり、ΔＷｐはテストパターンのｐ型カラム層の幅と半導体装置のｐ型カラム層の幅の差である。
【００４３】
半導体装置において、例えば、ｐ型カラム層の不純物濃度を調整してチャージバランスを確保するためには、（３）式が成り立つように以降の製造工程においてｐ型カラム層の不純物濃度をＤｐａに修正すればよい。
【００４４】
【数２】
2015170698.tif 000004
【００４５】
すなわち、（４）式に示すように、ｐ型カラム層の不純物濃度をＤｐの（１＋ΔＷｎ／Ｗｐ・Ｗｐｃｂ／Ｗｎｃｂ＋ΔＷｐ／Ｗｐ）倍となるように、ｐ型カラム層の製造条件を調整すればよいことがわかる。
【００４６】
複数のテストパターンにおいて、図１０に示すように、ｎ型カラム層の幅とｐ型カラム層の幅の和が一定であるように構成すると、チャージバランスする寸法以外のテストパターンは、必ずｎ型カラム層あるいはｐ型カラム層のどちらかの一方のカラムの電荷量がチャージバランスする電荷量より多く、他方のカラムの電荷量がチャージバランスする電荷量より少なくなる。従って、容量値が急激に低下する電圧は、図１１に示すように、チャージアンバランス量がゼロの場合が最大となり、その他の場合は低くなり、チャージアンバランス量がゼロとなるテストパターンのｎ型カラム層の幅およびｐ型カラム層の幅を容易に決定できる。
【００４７】
なお、図１０では５つのテストパターンのカラム幅の例を記載しているが、複数のテストパターンは５つに限定するものではなく、チャージアンバランス量がゼロとなるテストパターンの検出に必要なカラム幅および数は、適宜設定すれば良い。
【００４８】
以上説明した検査方法は、半導体装置の試作段階での半導体装置のデザインルールの決定に使用可能である他、量産段階での工程管理にも使用することも可能である。
【００４９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、第１の導電型をｎ型、第２の導電型をｐ型として説明をしたが、第１の導電型をｐ型、第２の導電型をｎ型としても実施可能である。また、ＭＯＳＦＥＴに限定するものではなく、スーパージャンクション構造を有するＩＧＢＴなどスーパージャンクション構造を有するすべてのデバイスへ適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：ｎ+型シリコン基板、２：ｎ-型半導体層、３：酸化膜、４：酸化膜、５：フォトレジスト、６：トレンチ溝、７：ｎ型カラム層、８：ｐ型カラム層、９：容量計、１０：ｐ型エピタキシャル層、１１：ｐ型ボディー領域、１２：ｎ型ソース領域、１３：ゲート酸化膜、１４：ゲート電極、１５：ソース電極、１６：ドレイン電極、１７：テストパターン領域、１８：半導体装置形成領域
【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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