(57)【要約】      （修正有）【課題】エネルギーのバラツキを低減することができる技術を提供する。【解決手段】半導体ウェハ５０の表面に対して、半導体ウェハ５０の厚み方向に対してトレンチ６１の長手方向の軸周りにトレンチ６１の両側面のうちの第１側面７１側に傾斜した第１方向に沿ってイオンビームを照射し、その後、第２側面７２側に傾斜した第２方向に沿って、前記イオンビームと同種のイオンビームを照射する第１照射工程を有する。前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに第１側面７１と第２側面７２のいずれか一方側に傾斜した第３方向に沿って、第１照射工程よりも高いエネルギーで、第１照射工程と同種のイオンビームを照射し、その後、第１側面７１と第２側面７２のいずれか他方側に傾斜した第４方向に沿って、第１照射工程よりも低いエネルギーで、第１照射工程と同種のイオンビームを照射する第２照射工程を有する。【選択図】図１
2015222787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトレンチが形成されており、前記トレンチの内面が絶縁膜に覆われており、前記トレンチ内に電極が配置されている半導体ウェハから半導体装置を製造する方法であって、
前記半導体ウェハの前記表面に対して、前記半導体ウェハの厚み方向に対して前記トレンチの長手方向の軸周りに前記トレンチの両側面のうちの第１側面側に傾斜した第１方向に沿ってイオンビームを照射し、その後、前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに前記両側面のうちの第２側面側に傾斜した第２方向に沿って、前記イオンビームと同種のイオンビームを照射する第１照射工程と、
前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに前記第１側面と前記第２側面のいずれか一方側に傾斜した第３方向に沿って、前記第１照射工程よりも高いエネルギーで、前記第１照射工程と同種のイオンビームを照射し、その後、前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに前記第１側面と前記第２側面のいずれか他方側に傾斜した第４方向に沿って、前記第１照射工程よりも低いエネルギーで、前記第１照射工程と同種のイオンビームを照射する第２照射工程、
を有する方法
【請求項２】
前記第１照射工程では、前記イオンビームを第１方向に沿って照射した後に前記半導体ウェハをその周方向に回転させて前記半導体ウェハの向きを変えた後に、前記イオンビームを第２方向に沿って照射し、
前記第２照射工程では、前記イオンビームを第３方向に沿って照射した後に前記半導体ウェハをその周方向に回転させて前記半導体ウェハの向きを変えた後に、前記イオンビームを第４方向に沿って照射する請求項１の方法。
【請求項３】
前記半導体ウェハを回転させるときに、イオンビームが前記半導体ウェハに照射されないようにイオンビームを遮蔽する請求項２の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、イオン注入方法および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、トレンチゲート型の半導体装置が開示されている。特許文献１の半導体装置は、半導体基板およびトレンチゲートを備えている。半導体基板の内部には、ドリフト領域、フローティング領域、およびトップボディ領域等が形成されている。また、半導体基板には、ドリフト領域まで延びるトレンチが形成されている。
【０００３】
半導体装置を製造するときは、トレンチが形成された半導体ウェハを準備し、この半導体ウェハにイオンビームを照射する。半導体ウェハにイオンビームを照射すると、半導体ウェハにイオンが注入される。半導体ウェハにイオンが注入されることにより、ドリフト領域、フローティング領域、およびトップボディ領域等が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３８５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、半導体ウェハにトレンチ、ゲート絶縁膜及びゲート電極を形成した後に、半導体ウェハにイオンビームを照射する。このような方法によると、トレンチの影響により、トレンチの両側で注入されるイオンのエネルギーにバラツキが生じることがある。そこで本明細書は、エネルギーのバラツキを低減することができるイオン注入方法および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】
【０００６】
本明細書に開示する半導体装置の製造方法では、表面にトレンチが形成されており、前記トレンチの内面が絶縁膜に覆われており、前記トレンチ内に電極が配置されている半導体ウェハから半導体装置を製造する。半導体装置の製造方法は、前記半導体ウェハの前記表面に対して、前記半導体ウェハの厚み方向に対して前記トレンチの長手方向の軸周りに前記トレンチの両側面のうちの第１側面側に傾斜した第１方向に沿ってイオンビームを照射し、その後、前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに前記両側面のうちの第２側面側に傾斜した第２方向に沿って、前記イオンビームと同種のイオンビームを照射する第１照射工程を有している。また、半導体装置の製造方法は、前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに前記第１側面と前記第２側面のいずれか一方側に傾斜した第３方向に沿って、前記第１照射工程よりも高いエネルギーで、前記第１照射工程と同種のイオンビームを照射し、その後、前記表面に対して、前記厚み方向に対して前記軸周りに前記第１側面と前記第２側面のいずれか他方側に傾斜した第４方向に沿って、前記第１照射工程よりも低いエネルギーで、前記第１照射工程と同種のイオンビームを照射する第２照射工程を有している。
【０００７】
このような構成によれば、半導体ウェハにイオンビームを照射するときに、第１照射工程および第２照射工程のそれぞれにおいて、第１側面および第２側面に一定のエネルギーでイオンビームを照射することができるので、エネルギーのバラツキを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】半導体装置の断面図である。
【図２】図１のII―II線に沿った半導体基板内の不純物濃度の分布図である。
【図３】半導体ウェハの平面図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】イオン注入方法を説明する図である（１）。
【図６】イオン注入方法を説明する図である（２）。
【図７】イオン注入方法を説明する図である（３）。
【図８】イオン注入方法を説明する図である（４）（図３の要部VIIIの拡大図である。）。
【図９】イオン注入方法を説明する図である（５）。
【図１０】イオン注入方法を説明する図である（６）。
【図１１】イオン注入方法を説明する図である（７）。
【図１２】他の実施形態に係るイオン注入方法を説明する図である。
【図１３】更に他の実施形態に係るイオン注入方法を説明する図である（１）。
【図１４】更に他の実施形態に係るイオン注入方法を説明する図である（２）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に説明する実施形態の主要な特徴を列記する。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、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る。
【００１０】
（特徴１）第１照射工程では、イオンビームを第１方向に沿って照射した後に半導体ウェハをその周方向に回転させて半導体ウェハの向きを変えた後に、イオンビームを第２方向に沿って照射してもよい。第２照射工程では、イオンビームを第３方向に沿って照射した後に半導体ウェハをその周方向に回転させて半導体ウェハの向きを変えた後に、イオンビームを第４方向に沿って照射してもよい。
【００１１】
（特徴２）半導体ウェハを回転させるときに、イオンビームが半導体ウェハに照射されないようにイオンビームを遮蔽してもよい。
【００１２】
以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。まず、半導体装置の一例について説明する。本実施形態では、半導体装置としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を例示する。図１に示すように、半導体装置１は、半導体基板１０と、トレンチゲート６０とを備えるトレンチゲート型の半導体装置である。
【００１３】
半導体基板１０は、シリコン（Ｓｉ）によって形成されている。他の例では、半導体基板１０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等から形成されていてもよい。半導体基板１０の内部には半導体素子が形成されている。
【００１４】
半導体基板１０は、裏面側から順に、ｐ型のコレクタ領域２１と、コレクタ領域２１の上に形成されたｎ型のドリフト領域２２と、ドリフト領域２２の上に形成されたｐ型のボトムボディ領域２３と、ボトムボディ領域２３の上に形成されたｎ型のフローティング領域２６と、フローティング領域２６の上に形成されたｐ型のトップボディ領域２７と、トップボディ領域２７の上に形成されたｎ型のエミッタ領域２４と、トップボディ領域２７の上に形成されたｐ型のコンタクト領域２５とを備えている。
【００１５】
コレクタ領域２１は、半導体基板１０の裏面側に露出する範囲に形成されている。コレクタ領域２１は、裏面電極（図示省略）に接続されている。ドリフト領域２２は、コレクタ領域２１とボトムボディ領域２３の間に形成されている。ドリフト領域２２は、コレクタ領域２１をボトムボディ領域２３から分離している。ボトムボディ領域２３は、ドリフト領域２２とフローティング領域２６の間に形成されている。ボトムボディ領域２３は、ドリフト領域２２をフローティング領域２６から分離している。ボトムボディ領域２３には電子が通過するチャネルが形成される。フローティング領域２６は、ボトムボディ領域２３とトップボディ領域２７の間に形成されている。フローティング領域２６は、ボトムボディ領域２３をトップボディ領域２７から分離している。
【００１６】
トップボディ領域２７は、フローティング領域２６とエミッタ領域２４の間およびフローティング領域２６とコンタクト領域２５の間に形成されている。トップボディ領域２７は、フローティング領域２６を、エミッタ領域２４およびコンタクト領域２５から分離している。トップボディ領域２７には電子が通過するチャネルが形成される。トップボディ領域２７には、低濃度領域２７１および高濃度領域２７２が形成されている。トップボディ領域２７内において、低濃度領域２７１は下側に形成されており、高濃度領域２７２は上側に形成されている。低濃度領域２７１は、フローティング領域２６の上に形成されている。高濃度領域２７２は、低濃度領域２７１の上に形成されている。
【００１７】
エミッタ領域２４は半導体基板１０の表面側に露出する範囲に形成されている。エミッタ領域２４は、表面電極（図示省略）に接続されている。コンタクト領域２５は半導体基板１０の表面側に露出する範囲に形成されている。コンタクト領域２５は、表面電極（図示省略）に接続されている。
【００１８】
また、半導体基板１０の表面（上面）には複数のトレンチ６１が形成されている。複数のトレンチ６１は、ｘ方向に間隔を開けた状態で平行に延びている。半導体基板１０の表面の平面視においては、トレンチ６１はｙ方向（図１の奥行方向）に延びている。また、図１の断面において、トレンチ６１は、半導体基板１０の表面から半導体基板１０の厚さ方向（ｚ方向）に延びている。トレンチ６１は、エミッタ領域２４、トップボディ領域２７、フローティング領域２６、およびボトムボディ領域２３を貫通してドリフト領域２２の内部まで延びている。トレンチ６１は、第１側面７１および第２側面７２を有している。第１側面７１および第２側面７２は、逆方向を向いており、互いに向かい合っている。第１側面７１および第２側面７２は、平行に延びている。
【００１９】
トレンチ６１の内面にはゲート絶縁膜６２が形成されている。トレンチ６１の内面は、ゲート絶縁膜６２に覆われている。トレンチ６１の内部（ゲート絶縁膜６２の内側）にはゲート電極６３が配置されている。トレンチ６１、ゲート絶縁膜６２およびゲート電極６３によりトレンチゲート６０が構成されている。ゲート絶縁膜６２はトレンチ６１の内面を被覆している。ゲート絶縁膜６２は、例えば二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）から形成されている。ゲート電極６３は、例えばアルミニウムやポリシリコンから形成されている。ゲート電極６３は、ゲート配線（図示省略）に接続されている。ゲート電極６３に所定電圧を印加することで、ゲート絶縁膜６２に接する範囲のトップボディ領域２７と、ゲート絶縁膜６２に接する範囲のボトムボディ領域２３にチャネルを形成することができる。
【００２０】
図２は、図１のII―II線に沿った半導体基板１０内のｐ型不純物濃度およびｎ型不純物濃度の分布図である。図２に示すように、II―II線の位置では、ｐ型不純物濃度は、トップボディ領域２７内において最大値をとる。トップボディ領域２７の高濃度領域２７２におけるｐ型不純物濃度は、低濃度領域２７１におけるｐ型の不純物濃度より高い。また、ｐ型不純物濃度は、ボトムボディ領域２３において極大値をとる。また、ｎ型不純物濃度は、エミッタ領域２４において最大値をとる。また、ｎ型不純物濃度は、フローティング領域２６において極大値をとる。
【００２１】
上記の半導体装置１のゲート電極６３に閾値以上の電圧を印加すると、ゲート絶縁膜６２近傍のトップボディ領域２７とボトムボディ領域２３にチャネルが形成され、ＩＧＢＴがオンする。上記閾値は、トップボディ領域２７の中の高濃度領域２７２のｐ型不純物濃度の最大値によって定まる。また、トップボディ領域２７の中の低濃度領域２７１のｐ型不純物濃度は、ラッチアップの起こり易さに影響する。低濃度領域２７１のｐ型不純物濃度が高い方が、ラッチアップに対する耐性が高まる。
【００２２】
次に、半導体装置を製造する方法ついて説明する。半導体装置を製造するときは、まず半導体ウェハ５０を準備する。半導体ウェハ５０は、図３に示すように、平面視において略円形状に形成されている。半導体ウェハ５０は、シリコン（Ｓｉ）によって形成されている。他の例では、半導体ウェハ５０は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）等から形成されていてもよい。本実施形態では、半導体ウェハ５０は、ドリフト領域２２と同様にｎ型不純物濃度が低いｎ型の半導体により構成されている。まず、異方性エッチングによって、図３に示すように、半導体ウェハ５０の表面５１に複数のトレンチ６１を形成する。複数のトレンチ６１は平行に延びている。図４に示すように、トレンチ６１は、半導体ウェハ５０の表面５１から半導体ウェハ５０の厚さ方向（ｚ方向）に延びている。トレンチ６１は、第１側面７１および第２側面７２を有している。第１側面７１および第２側面７２は、異なる方向を向いている。第１側面７１および第２側面７２は、逆方向を向いており、互いに向かい合っている。第１側面７１および第２側面７２は、トレンチ６１の短手方向（ｘ方向）において対向している。第１側面７１および第２側面７２は、平行に延びている。トレンチ６１を形成したら、図６に示すように、トレンチ６１の内部にゲート絶縁膜６２およびゲート電極６３を形成する。
【００２３】
次に、半導体ウェハ５０に対してイオン注入を行う。イオン注入工程では、図５に示すように、半導体ウェハ５０は、テーブル２０１の上に配置される。テーブル２０１は、半導体ウェハ５０を回転可能に支持する。イオン注入装置１０１により半導体ウェハ５０にイオンを注入することができる。イオン注入装置１０１は、半導体ウェハ５０にイオンビームを照射することによりイオンを注入する装置である。半導体ウェハ５０にｐ型の半導体領域を形成する場合は、例えばホウ素のイオンを注入する。半導体ウェハ５０にｎ型の半導体領域を形成する場合は、例えばリンのイオンを注入する。イオン注入装置１０１の構成は、公知の構成であり、特に限定されるものではない。
【００２４】
イオン注入工程では、最初に、図６に示すように、半導体ウェハ５０に、コレクタ領域２１、ドリフト領域２２、ボトムボディ領域２３、およびフローティング領域２６を形成する。具体的には、イオン注入装置１０１により半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射してイオンを注入することにより各領域を形成する。
【００２５】
次に、図７に示すように、半導体ウェハ５０に低濃度領域２７１を形成するために、半導体ウェハ５０に対してイオン注入装置１０１によりイオンビームＢを照射する（第１照射工程Ｓ１）。半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射するときは、まずイオンビームＢのエネルギーを調整する。ここでは、注入されたイオンの平均停止深さが、低濃度領域２７１の深さとなるように、エネルギーを調整する。すなわち、半導体ウェハ５０のフローティング領域２６の上に低濃度領域２７１が形成されるようにイオンビームＢのエネルギーを調整する。以下では、第１照射工程Ｓ１におけるイオンビームＢのエネルギーを、第１エネルギーという。
【００２６】
また、第１照射工程Ｓ１では、半導体ウェハ５０とイオンビームＢの角度を調整する。半導体ウェハ５０とイオンビームＢの角度は、半導体ウェハ５０を支持しているテーブル２０１とイオンビームＢを照射するイオン注入装置１０１との角度を調整することにより調整可能である。半導体ウェハ５０とイオンビームＢの角度は、断面視において、イオンビームＢが半導体ウェハ５０の表面５１に対して斜めに入射するように調整される。また、図８に示すように、平面視においては、イオンビームＢは、トレンチ６１の第１側面７１に直角に入射するように調整される。エネルギーおよび角度を調整した後、半導体ウェハ５０に対してイオンビームＢを照射する。イオンビームＢは、半導体ウェハ５０の表面５１の全体に照射される。図７の点線１００は、ｚ方向（すなわち、半導体ウェハ５０の厚み方向）を表している。また、図７の軸１０２は、ｙ方向に平行な軸を表している。軸１０２は、半導体ウェハ５０の表面５１を平面視した場合に、トレンチ６１が長く伸びる方向に沿った軸である。ここでは、方向１００に対してイオンビームＢの照射方向が軸１０２周りに角度θ１だけ傾斜している。トレンチ６１の表面において、イオンビームＢの照射方向は、方向１００に対して第２側面７２側に傾斜している。図７の矢印１０４のように半導体ウェハ５０の表面５１に入射したイオンは、低濃度領域２７１の深さに好適に注入される。これに対し、図７の矢印１０６に示すようにゲート電極６３の上面に入射したイオンビームＢは、ゲート電極６３とゲート絶縁膜６２を通過した後に半導体ウェハ５０に注入される。すなわち、ゲート電極６３の上面に入射したイオンは、第１側面７１から半導体ウェハ５０に注入される。矢印１０６のようにイオンが注入される領域では、ゲート電極６３及びゲート絶縁膜６２の陰になるため、注入されるイオンの濃度が低くなる。すなわち、矢印１０６のようにイオンが注入される領域では、矢印１０４のようにイオンが注入される領域に比べて、ｐ型不純物濃度が低くなる。このため、第１側面７１近傍の低濃度領域２７１では、第２側面７２近傍の低濃度領域２７１よりもｐ型不純物濃度が低くなる。
【００２７】
続いて、図３に矢印で示すように、半導体ウェハ５０を、半導体ウェハ５０の周方向に回転させる。本実施形態では、回転角度を１８０°とする。これにより、半導体ウェハ５０の向きを変える。すなわち、イオンビームＢの注入方向に対する第１側面７１と第２側面７２の向きを変える。半導体ウェハ５０の水平方向および鉛直方向の角度を変えずに、周方向にのみ回転させる。半導体ウェハ５０を支持しているテーブル２０１を回転させることにより、半導体ウェハ５０を回転させることができる。半導体ウェハ５０が１８０°回転することにより、第１側面７１および第２側面７２の向きが１８０°回転する。したがって、図７および図９に示すように、第１側面７１が向く方向と第２側面７２が向く方向が、回転前と反対方向になる。
【００２８】
次に、図９に示す配置において、半導体ウェハ５０にイオンビームＢ（すなわち、図７の工程と同種のイオン）を照射する。イオンビームＢのエネルギーは、第１エネルギーに維持されている。イオンビームＢは、半導体ウェハ５０の表面５１の全体に照射される。図９に示すように、半導体ウェハ５０を回転させた後の配置では、トレンチ６１の上面において、方向１００に対してイオンビームＢの照射方向１１０が第１側面７１側に角度θ１だけ傾斜している。すなわち、照射方向１１０は、方向１００に対して軸１０２周りに図７の方向１０６とは反対側に傾斜している。図９の矢印１０８のように半導体ウェハ５０の表面５１に入射したイオンは、低濃度領域２７１の深さに好適に注入される。これに対し、図９の矢印１１０に示すようにゲート電極６３の上面に入射したイオンビームＢは、ゲート電極６３とゲート絶縁膜６２を通過した後に半導体ウェハ５０に注入される。すなわち、ゲート電極６３の上面に入射したイオンは、第２側面７２から半導体ウェハ５０に注入される。矢印１１０のようにイオンが注入される領域では、ゲート電極６３及びゲート絶縁膜６２の陰になるため、注入されるイオンの濃度が低くなる。しかしながら、図９の矢印１１０に示すように比較的低濃度にイオンが注入される領域（すなわち、第２側面７２の近傍の領域）は、図７の矢印１０４に示すように比較的高濃度にイオンが注入された領域である。また、図９の矢印１０８に示すように比較的高濃度にイオンが注入される領域（すなわち、第１側面７１の近傍の領域）は、図７の矢印１０６に示すように比較的低濃度にイオンが注入された領域である。このため、第１側面７１近傍の領域と、第２側面７２近傍の領域とで、ｐ型不純物濃度が略等しくなる。このように、上記の工程によれば、トレンチの両側面７１、７２の近傍に均等にイオンを注入することができる。
このように、第１照射工程Ｓ１では、半導体ウェハ５０の表面に対して、半導体ウェハ５０の厚み方向に対してトレンチ６１の長手方向の軸周りにトレンチ６１の両側面のうちの第１側面７１側に傾斜した第１方向に沿ってイオンビームＢを照射する。また、第１照射工程Ｓ１では、第１方向に沿ってイオンビームＢを照射した後、半導体ウェハ５０の表面に対して、半導体ウェハ５０の厚み方向に対してトレンチ６１の長手方向の軸周りにトレンチ６１の両側面のうちの第２側面７２側に傾斜した第２方向に沿ってイオンビームＢを照射する。第１方向に沿って照射するイオンビームＢと第２方向に沿って照射するイオンビームＢは、同種のイオンビームである。なお、トレンチ６１の長手方向は、半導体ウェハ５０の表面を平面視したときにトレンチ６１が長く伸びる方向を意味する。
【００２９】
続いて、図３に矢印で示すように、半導体ウェハ５０を、再び半導体ウェハ５０の周方向に１８０°回転させる。半導体ウェハ５０の水平方向および鉛直方向の角度を変えずに、周方向にのみ回転させる。半導体ウェハ５０を支持しているテーブル２０１を回転させることにより、半導体ウェハ５０を回転させることができる。半導体ウェハ５０が１８０°回転することにより、第１側面７１および第２側面７２の向きが再び１８０°回転する。したがって、図９および図７に示すように、第１側面７１が向く方向と第２側面７２が向く方向が、回転前と反対方向になる。
【００３０】
次に、半導体ウェハ５０に高濃度領域２７２を形成するために、半導体ウェハ５０に対してイオン注入装置１０１によりイオンビームＢを照射する（第２照射工程Ｓ２）。第２照射工程Ｓ２では、まずイオンビームＢのエネルギーを調整する。ここでは、注入されたイオンの平均停止深さが、高濃度領域２７２の深さとなるように、エネルギーを調整する。すなわち、低濃度領域２７１の上に高濃度領域２７２が形成されるようにイオンビームＢのエネルギーを調整する。以下では、第２照射工程Ｓ２におけるイオンビームＢのエネルギーを、第２エネルギーという。第２エネルギーは第１エネルギーよりも低い。
【００３１】
エネルギーを調整した後、半導体ウェハ５０に対して、第１照射工程Ｓ１と同種のイオンのビームＢを照射する。イオンビームＢは、半導体ウェハ５０の表面５１の全体に照射される。また、イオンは、図７に関して上述したのと同様に半導体ウェハ５０に注入される。
【００３２】
続いて、再び図３に矢印で示すように、半導体ウェハ５０を、半導体ウェハ５０の周方向に１８０°回転させる。これにより、半導体ウェハ５０の向きを変える。半導体ウェハ５０の水平方向および鉛直方向の角度を変えずに、周方向にのみ回転させる。半導体ウェハ５０を支持しているテーブル２０１を回転させることにより、半導体ウェハ５０を回転させることができる。半導体ウェハ５０が１８０°回転することにより、第１側面７１および第２側面７２の向きが１８０°回転する。したがって、図７および図９に示すように、第１側面７１が向く方向と第２側面７２が向く方向が、回転前と反対方向になる。
【００３３】
半導体ウェハ５０を回転させた後、半導体ウェハ５０に対して、第１照射工程Ｓ１と同種のイオンのビームＢを照射する。イオンビームＢのエネルギーは、第２エネルギーに維持されている。イオンビームＢは、半導体ウェハ５０の表面５１の全体に照射される。また、イオンは、図９に関して上述したのと同様に半導体ウェハ５０に注入される。
【００３４】
このように、第２照射工程Ｓ２では、半導体ウェハ５０の表面に対して、半導体ウェハ５０の厚み方向に対してトレンチ６１の長手方向の軸周りにトレンチ６１の両側面のうちの第１側面７１側に傾斜した第３方向に沿ってイオンビームＢを照射する。また、第２照射工程Ｓ２では、第３方向に沿ってイオンビームＢを照射した後、半導体ウェハ５０の表面に対して、半導体ウェハ５０の厚み方向に対してトレンチ６１の長手方向の軸周りにトレンチ６１の両側面のうちの第２側面７２側に傾斜した第４方向に沿ってイオンビームＢを照射する。第３方向に沿って照射するイオンビームＢと第４方向に沿って照射するイオンビームＢは、同種のイオンビームである。第２照射工程Ｓ２でも、第１照射工程Ｓ１と同様に、トレンチ６１の両側の側面（すなわち、第１側面７１と第２側面７２）の近傍の領域に均等にイオンが注入される。なお、第１方向、第２方向、第３方向、および第４方向は、半導体ウェハ５０に対する相対的な方向を意味する。
【００３５】
第１照射工程Ｓ１および第２照射工程Ｓ２により、図１０に示すように、半導体ウェハ５０にトップボディ領域２７が形成される。また、トップボディ領域２７に高濃度領域２７２および低濃度領域２７１が形成される。
【００３６】
次に、図１１に示すように、半導体ウェハ５０に、エミッタ領域２４およびコンタクト領域２５を形成する。具体的には、イオン注入装置１０１により半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射してイオンを注入することにより各領域を形成する。
【００３７】
その後、イオンが注入された半導体ウェハ５０に対して種々の工程を行うことにより半導体装置１を製造することができる。例えば、半導体ウェハ５０の表面５１に表面電極（図示省略）を形成する工程を行う。また、半導体ウェハ５０の裏面に裏面電極（図示省略）を形成する工程を行う。また、半導体ウェハ５０をダイシングする工程を行う。半導体ウェハ５０は、ダイシングによって複数に分割されることにより半導体基板１０となる。このようにして、イオンが注入された半導体ウェハ５０から図１に示す半導体装置１を製造することができる。
【００３８】
上述の説明から明らかなように、上述の方法では第１照射工程Ｓ１においてイオンビームＢを第１側面７１近傍の半導体層と第２側面７２近傍の半導体層に、同じ第１エネルギーで均等に注入することができる。したがって、トレンチ６１の両側における濃度差が少ない低濃度領域２７１を形成することができる。このように、低濃度領域２７１を安定して形成することができるため、ＩＧＢＴのラッチアップ耐性のばらつきを抑制することができる。また、上述の方法では、第２照射工程Ｓ２においてイオンビームＢを第１側面７１近傍の半導体層と第２側面７２近傍の半導体層に、同じ第２エネルギーで均等に注入することができる。したがって、トレンチ６１の両側における濃度差が少ない高濃度領域２７２を形成することができる。このように、高濃度領域２７２を安定して形成することができるため、ＩＧＢＴの閾値のばらつきを抑制することができる。したがって、高品質の半導体装置１を製造することができる。
【００３９】
また、上述の方法ではイオンビームＢを第１側面７１に照射し、その後に半導体ウェハ５０を周方向に回転させて第１側面７１と第２側面７２の向きを変えてイオンビームＢを第２側面７２に照射している。したがって、半導体ウェハ５０を回転させるだけで、イオンビームＢを停止させずに第１側面７１と第２側面７２にイオンビームＢを照射している。これにより、イオンビームＢのエネルギーを変えずに第１側面７１と第２側面７２にイオンビームＢを照射できるので、エネルギーのバラツキを低減でき、半導体ウェハ５０における不純物濃度のバラツキを低減できる。
【００４０】
以上、一実施形態について説明したが、具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、他の実施形態では、半導体ウェハ５０を回転させるときに、イオンビームＢが半導体ウェハ５０に照射されないようにイオンビームＢを遮蔽してもよい。なお、以下の説明において、上述の説明における構成と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。他の実施形態では、図１２に示すように、半導体ウェハ５０の回転中、イオン注入装置１０１と半導体ウェハ５０の間に遮蔽部材３０１が配置されている。遮蔽部材３０１は、半導体ウェハ５０を覆っている。遮蔽部材３０１は、半導体ウェハ５０に向けて照射されるイオンビームＢを遮蔽する。半導体ウェハ５０の回転が終了すると、遮蔽部材３０１が除去される。
【００４１】
この方法では半導体ウェハ５０を回転させるときにイオンビームＢを遮蔽しているので、半導体ウェハ５０の回転中にイオンビームＢが半導体ウェハ５０に照射されない。これにより、半導体ウェハ５０に注入されるイオンについて不純物濃度のバラツキを更に低減することができる。
【００４２】
また、イオンビームＢを遮蔽する構成は、上記の限定されるものではない。例えば、イオン注入装置１０１のイオンビームＢが発射される部分をマスクで覆うことによりイオンビームＢを遮蔽してもよい。
【００４３】
また、上記実施形態では、半導体装置１としてＩＧＢＴを例示したが、この構成に限定されるものではない。半導体装置１の他の構成としては、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等であってもよい。
また、上記実施形態では、第１照射工程Ｓ１を先に実施し、その後に第２照射工程Ｓ２を実施していたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、第２照射工程Ｓ２を先に実施し、その後に第１照射工程Ｓ１を実施してもよい。
また、上記実施形態では、第３方向が第１方向と同じ側（第１側面７１側）に傾斜していたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、第３方向が第１方向と反対側（第２側面７２側）に傾斜していてもよい。また、上記実施形態では、第４方向が第２方向と同じ側（第２側面７２側）に傾斜していたが、この構成に限定されるものではない。他の実施形態では、第４方向が第２方向と反対側（第１側面７１側）に傾斜していてもよい。
【００４４】
なお、上記実施形態では、半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射することによりトップボディ領域２７を形成する構成について主に説明したが、この構成に限定されるものではない。イオンビームＢのエネルギーを変えずにトレンチ６１の異なる側面にイオンビームＢを照射する方法については、半導体ウェハ５０にボトムボディ領域２３を形成するときに用いることもできる。図１３および図１４は、他の実施形態に係るイオン注入方法を説明する図である。図１３は、トレンチ６１の短手方向（ｘ方向）における断面を示している。図１４は、トレンチ６１の長手方向（ｙ方向）における断面を示している。図１３に示すように、トレンチ６１は、第１側面７１および第２側面７２を有している。また、図１４に示すように、トレンチ６１は、第３側面７３および第４側面７４を有している。第３側面７３および第４側面７４は、異なる方向を向いている。第３側面７３および第４側面７４は、逆方向を向いており、互いに向かい合っている。第３側面７３および第４側面７４は、トレンチ６１の長手方向（ｙ方向）において対向している。
【００４５】
半導体ウェハ５０にボトムボディ領域２３を形成するときは、所定のエネルギーおよび所定の角度で半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射する。イオンビームＢは、図１３に実線の矢印で示すように、半導体ウェハ５０の表面５１およびトレンチ６１の第１側面７１に照射される。次に、半導体ウェハ５０を、半導体ウェハ５０の周方向に９０°回転させて各側面７１、７２、７３、７４の向きを変える。次に、イオンビームＢのエネルギーを変えずに、半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射する。イオンビームＢは、図１４に実線の矢印で示すように、半導体ウェハ５０の表面５１およびトレンチ６１の第３側面７３に照射される。続いて同様に、半導体ウェハ５０を、半導体ウェハ５０の周方向に９０°回転させて各側面７１、７２、７３、７４の向きを変える。次に、イオンビームＢのエネルギーを変えずに半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射する。イオンビームＢは、図１３に点線の矢印で示すように、半導体ウェハ５０の表面５１およびトレンチ６１の第２側面７２に照射される。続いて同様に、半導体ウェハ５０を、半導体ウェハ５０の周方向に９０°回転させて各側面７１、７２、７３、７４の向きを変える。次に、イオンビームＢのエネルギーを変えずに半導体ウェハ５０にイオンビームＢを照射する。イオンビームＢは、図１４に点線の矢印で示すように、半導体ウェハ５０の表面５１およびトレンチ６１の第４側面７４に照射される。
【００４６】
このように、イオンビームＢのエネルギーを変えずに、半導体ウェハ５０を回転させてトレンチ６１の各側面７１、７２、７３、７４の向きを変え、各側面７１、７２、７３、７４にそれぞれイオンビームＢを照射する。このような構成によれば、第１側面７１、第２側面７２、第３側面７３および第４側面７４に一定のエネルギーでイオンビームＢを照射するので、エネルギーのバラツキを低減することができる。これにより、各側面７１、７２、７３、７４から半導体ウェハ５０に注入されるイオンについて不純物濃度のバラツキを低減することができる。また、トレンチ６１の短手方向（ｘ方向）および長手方向（ｙ方向）において不純物濃度のバラツキを低減することができる。また、不純物濃度のバラツキを低減できるので、製造される半導体装置１の耐圧低下を抑制することができる。
【００４７】
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】
【００４８】
１；半導体装置
１０；半導体基板
２１；コレクタ領域
２２；ドリフト領域
２３；ボトムボディ領域
２４；エミッタ領域
２５；コンタクト領域
２６；フローティング領域
２７；トップボディ領域
５０；半導体ウェハ
５１；表面
６０；トレンチゲート
６１；トレンチ
６２；ゲート絶縁膜
６３；ゲート電極
７１；第１側面
７２；第２側面
１０１；イオン注入装置
２０１；テーブル
３０１；遮蔽部材
２７１；低濃度領域
２７２；高濃度領域
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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