(57)【要約】【課題】構造あるいは製造上の制約の極めて少ない、複合不純物構造体の新規な自己整合製造法及び同自己製造複合構造体を用いた高密度半導体装置を提供する。【解決手段】半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、半導体基板１の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルを同一とする異種の不純物ドメインが複数存在する半導体装置を製造する方法であって、当該一断面内における主表面全体を不純物ドメインＤ１、Ｄ２、Ｎ１〜Ｎ３毎に分割し、隣接する不純物ドメインの境界が異種のマスク材料で仕切られるように、第１及び第２のマスク材料２１、２２を交互に配置したマスクテンプレート２３を半導体基板１の主表面上に作成し、マスクテンプレート２３を用いて、自己整合的に複数の不純物領域２、３を半導体基板１内に形成する。【選択図】図２
2007141940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の主表面に垂直な一断面内において、前記主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルを同一とする、異種の不純物ドメインが複数存在する複合不純物構造体を製造する方法であって、
前記一断面内における前記主表面全体を前記不純物ドメイン毎に分割し、
隣接する前記不純物ドメインの境界が異種のマスク材料で仕切られるように、第１及び第２のマスク材料を交互に配置したマスクテンプレートを前記主表面上に作成し、
前記マスクテンプレートを用いて、自己整合的に複数の不純物領域を前記半導体基板内に形成する
ことを特徴とする複合不純物構造体の製造方法。
【請求項２】
前記マスクテンプレートを用いて、自己整合的に複数の不純物領域を前記半導体基板内に形成することには、
前記第１のマスク材料の一部を選択的に除去して第１の開口を形成し、
当該第１の開口から前記半導体基板内へ伝導不純物を選択的に導入し、
その後、前記第１の開口をマスク材料で埋め戻し、
前記第１のマスク材料の他の一部又は前記第２のマスク材料の一部を選択的に除去して第２の開口を形成し、
当該第２の開口から前記半導体基板内へ伝導不純物を選択的に導入する
ことが含まれることを特徴とする請求項１記載の複合不純物構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第１のマスク材料の一部を選択的に除去して第１の開口を形成することには、
当該第１の開口となる前記第１のマスク材料及びその両脇に隣接する第２のマスク材料の一部が露出する別の開口を備えるマスクを前記マスクテンプレート上に形成し、
前記第２のマスク材料よりも前記第１のマスク材料に対するエッチング速度が速いエッチング方法を用いて、前記マスクを介して選択的に前記第１のマスク材料の一部をエッチングする
ことが含まれることを特徴とする請求項２記載の複合不純物構造体の製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第２のマスク材料はエッチング速度が異なる材料からなることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の複合不純物構造体の製造方法。
【請求項５】
半導体基板と、
前記半導体基板の主表面に垂直な一断面内において、前記主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが相違する第１及び第２の不純物ドメインとを備え、
前記第１及び第２の不純物ドメインは互いに自己整合的に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記第１及び第２の不純物ドメインは、互いに交叉することなく配置されていることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１及び第２の不純物ドメインは、互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１及び第２の不純物ドメインは、互いに連接して配置されていることを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
【請求項９】
半導体基板と、
前記半導体基板の主表面に垂直な一断面内において、不純物の導電型が等しく且つ不純物の濃度が実質的に一様な閉じた領域である第１及び第２の不純物領域とを備え、
前記第１及び第２の不純物領域は互いに自己整合的に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２の不純物領域は、互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記第１及び第２の不純物領域は、互いに連接して配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の不純物領域は、互いに交差して配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記第１及び第２の不純物領域は、一方が他方を包含するように配置されていることを特徴とする請求項９記載の半導体装置。
【請求項１４】
半導体基板の表面に離間して形成され、チャネル域たる部分を露出させた一対のベース不純物領域と、
前記一対のベース不純物領域に内包され、かつ、前記半導体基板の表面に上部を露出させるように配設された一対のソース不純物領域と、
前記一対のベース不純物領域に接続し、かつ、前記一対のソース不純物領域に外接した高濃度ベース不純物領域と
とからなる複合不純物構造体を具備したＭＯＳ電界効果トランジスタにおいて、
前記ベース不純物領域、ソース不純物領域及び高濃度ベース不純物領域が互いに自己整合的に配設されていることを特徴とするＭＯＳ電界効果トランジスタ。
【請求項１５】
前記ベース不純物領域のうち、前記ソース不純物領域下部に位置する部分とチャネル域に位置する部分とは、互いに異なるイオン注入工程で形成され、かつ、互いに自己整合的に形成されていることを特徴とする請求項１４記載のＭＯＳ電界効果トランジスタ。
【請求項１６】
半導体基板の表面に離間して形成され、チャネル域たる部分を露出させた一対のベース不純物領域と、
前記一対のベース不純物領域に内包され、かつ、前記半導体基板の表面に上部を露出させるように配設された一対のエミッタ不純物領域と、
前記一対のベース不純物領域に接続し、かつ、前記一対のエミッタ不純物領域に外接した高濃度ベース不純物領域と
とからなる複合不純物構造体を具備した絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにおいて、
前記ベース不純物領域、エミッタ不純物領域及び高濃度ベース不純物領域が互いに自己整合的に配設されていることを特徴とする絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【請求項１７】
前記ベース不純物領域のうち、前記エミッタ不純物領域下部に位置する部分とチャネル域に位置する部分とは、互いに異なるイオン注入工程で形成され、かつ、互いに自己整合的に形成されていることを特徴とする請求項１６記載の絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の不純物領域を半導体基板に形成する複合不純物構造体の製造方法、当該方法により製造される半導体装置、ＭＯＳ電界効果トランジスタ、及び絶縁ゲート型バイポーラトランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
高性能化とコストダウンを促進する、半導体装置の高密度・微細化は今日でも停滞することなく、着実に進んでいる。
【０００３】
しかし、半導体装置のパターン寸法が縮小化し、かつ、その構造が複雑になると、製造途中の各リソグラフィ工程で使用するマスク・パターンの位置合わせの誤差が累積し、設計どおりの素子特性が得にくくなる。このような状況に至った時に、所望の特性の半導体装置を得るために、たとえば、スクリーニングで良品だけを選ぶ方法がある。しかし、この方法は縮小化の進行とともに、急速に歩留まりが低下し、製造原価が増大するという問題がある。
【０００４】
あるいは、最新鋭の露光装置を断続的に導入し、合わせ精度の適宜向上させていく方法もある。しかし、この方法は製造原価の急騰を招くという問題があるばかりでなく、半導体装置の縮小化のスケジュールを露光装置メーカの装置改良の進展に委ねてしまうことになるので、この方法は半導体装置の製造人として好ましい選択と言えない。
【０００５】
このような困難を合理的に解決し得る手段が「自己整合技術」である。自己整合技術とは、半導体装置のある部位と他のある部位との位置が、露光装置あるいはリソグラフィの合わせ精度に依らず決定できるような、半導体装置の製造技術のことである。
【０００６】
超高密度半導体装置においては、異なった伝導型や濃度、深さを有する複数の不純物領域を、相互に自己整合させて、イオン注入で形成する技術の樹立が強く待望されている。不純物領域の自己整合技術として２つの従来技術がある。
【０００７】
第１の方法は「マスク・オフセット法」と呼ばれる方法で、ＭＯＳＦＥＴ（金属−酸化物−半導体構造電界効果トランジスタ）のＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造などを形成するのに実際用いられている。この方法はイオン注入を行って第１の不純物領域を形成した後、第１のイオン注入で使用した注入マスクを一様に太らせるか、細らせるかし、これを第２の注入マスクとして第２のイオン注入を実施し、第２の不純物伝導領域を形成する方法である。
【０００８】
第２の方法は「２重拡散法」と呼ばれている方法である。ＭＯＳＦＥＴのＤＤＤ（Double Diffused Drain）構造などを形成するのに用いられている。この方法はまず、第１のイオン注入を行って第１の不純物領域を形成した後、第１のイオン注入マスクを残したままにして一旦、長時間熱処理（ドライブイン）して、不純物を等方的に外向拡散させ、第１の不純物領域を拡張し、その後、再び第１のイオン注入マスクを用いて第２のイオン注入を行い、第２の不純物領域を形成する方法である。
【０００９】
図２０は、両方法で形成可能な複合不純物領域の断面構造を示している。図２０において、半導体基板２０１内には、第１の不純物領域２０２及び第２の不純物領域２０３が形成されている。なお、オフセット法でイオン注入マスクを細らせて第２のイオン注入を行う場合には図２０の第１の不純物領域２０２と第２不純物領域２０３は逆の位置関係になる。
【００１０】
境界Ａ、Ａ’は、図２０の左右方向の第１の不純物領域２０２の外縁端であり、Ａ−Ａ’間に第１の不純物が存在する。境界Ｂ、Ｂ’は第２の不純物領域２０３の外縁端であり、Ｂ−Ｂ’間に第２の不純物と第１の不純物が存在する。オフセット領域Ａ−Ｂ、Ａ’−Ｂ’には第１の不純物だけが存在する。第２の不純物領域２０３の外縁端Ｂ、Ｂ’は、第１の不純物領域２０２の外縁端Ａ、Ａ’に対して、露光装置の合わせの精度とは無関係に一定の距離を保って、すなわち、自己整合的に形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、これら従来のイオン不純物領域の自己整合技術は、図２０のような簡単で特異な形態の複合不純物構造体しか形成できないという重大な制約がある。これは実用上、高濃度の不純物領域をそれよりも低濃度の不純物等幅領域（＝オフセット領域）で取り囲んだ、左右対称の構造しかできない、という問題である。
【００１２】
たとえば、従来技術では、次のような単純な複合構造体さえ自己整合させて形成させることができない。即ち、第１の不純物領域と第２の不純物領域が所定の距離を隔て置かれる複合不純物構造体（図１）、第１及び第２の不純物領域が接している複合不純物構造体（図４）、第１及び第２の不純物領域が所定の割合で交叉している複合不純物構造体（図６）、第２不純物領域が第１不純物領域に任意の位置関係で包含されている複合不純物構造体（図９）は、従来の自己整合技術では形成することはできない。
【００１３】
本発明は、上記従来技術の問題点をすべて解決するとともに、構造あるいは製造上の制約の極めて少ない、複合不純物構造体の新規な自己整合製造法、ならびに、同自己製造複合構造体を用いた高密度半導体装置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】
【００１４】
上記課題を達成するために、本発明においては新しい選択イオン注入「ドメイン・イオン注入法」と、ドメイン・イオン注入法を自己整合的手法で実施するための「マスクテンプレート法」を導入する。
【００１５】
ドメイン・イオン注入法とは「不純物領域ごとではなく、不純物ドメイン単位で注入を行なう」という概念である。ここで言う「不純物ドメイン」とは深さ方向の不純物プロファイルを同じくする面内最小単位のことであり、不純物プロファイルが不連続となるところが不純物ドメインの境界である。これは図２０の複合不純物構造体を例にして従来技術と比較して考えると理解しやすい。
【００１６】
従来技術では領域Ａ−Ａ’に第１の不純物をイオン注入し、領域Ｂ−Ｂ’に第２の不純物をイオン注入して図２０の構造体を形成する。
【００１７】
これに対して、本発明に係わるドメイン・イオン注入法では図２０の構造体を、第１の不純物だけからなるＡＢ不純物ドメイン及びＡ’Ｂ’不純物ドメインと、第１不純物と第２不純物を注入したＢＢ’不純物ドメインとからなると見なして、不純物ドメイン毎に選択イオン注入を行う。
【００１８】
すなわち、ＡＢ（Ａ’Ｂ’）不純物ドメイン予定域に第１不純物だけをイオン注入してＡＢ（Ａ’Ｂ’）不純物ドメインを形成した後、ＢＢ’不純物ドメイン予定域に第１の不純物と第２の不純物をそれぞれイオン注入してＢＢ’不純物ドメインを形成する。これによって、図２０の複合不純物構造体を製造するのである。
【００１９】
上の各不純物ドメインのイオン注入マスクを自己整合させて形成できれるようにすれば、上記従来技術の問題が解決され、課題が達成されることは、明らかであろう。これを実現するために、本発明が提案するのがマスクテンプレート法である。この方法では、最初のイオン注入を行なう前に、全不純物ドメインの精密な領域情報を備えた、イオン注入マスクの雛型とも呼ぶべき「マスクテンプレート」を作製しておく。所定の不純物ドメインのイオン注入を実施するときに、マスクテンプレートの当該ドメイン上部部分を、自己整合的に開口してイオン注入マスクとする。このイオン注入マスクを用いて、所望の不純物プロファイルになるようにイオン注入する。イオン注入が終了したら、開口した部分を埋め戻し、マスクテンプレートを元の状態に復元する。これをすべての不純物ドメインの選択イオン注入について実行するようにしている。各不純物ドメイン（領域）の位置は１つのマスクテンプレートに基づいて正確に形成されるから、各不純物ドメインは互いに自己整合して形成されているということができる。
【００２０】
次に、このような繰り返し利用可能なマスクテンプレートの構造について説明する。
【００２１】
マスクテンプレートは自らに対してはエッチング選択性が高く、他者に対してはエッチング選択性が低いエッチャント（エッチングガスまたはエッチング液のこと）を有する２種のマスク材料を、不純物ドメインの並びに合わせて基板上にモザイク状に敷き詰めた構成をしている。ただし、イオン注入をしない領域（ドメイン）も半導体基板の不純物プロファイルを持っている一種の不純物ドメインと見なす。いま、個々の不純物ドメインの直上に置かれた（ドメインに対応する）マスク片をドメイン・マスクと称することにすると、隣接する２つのドメイン・マスクは必ず異種のマスク材料で構成されていることが必要である。２種のマスク材料としては、集積回路材料として馴染みの深いものとして多結晶Ｓｉと無定形ＳｉＯ２（あるいはＰＳＧ（リン添加シリケートガラス）の組み合わせを用いることができるが、これに限定されるものではない。たとえば、Ｓｉ３Ｎ３やＷ（タングステン）などでもよい。
【００２２】
以上まとめると、本発明の特徴は、半導体基板の主表面に垂直な一断面内において、半導体基板の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが一定である不純物ドメインが複数存在する複合不純物構造体を製造する方法であって、当該一断面内における主表面全体を不純物ドメイン毎に分割し、隣接する不純物ドメインの境界が異種のマスク材料で仕切られるように、第１及び第２のマスク材料を交互に配置したマスクテンプレートを半導体基板の主表面上に作成し、マスクテンプレートを用いて、自己整合的に複数の不純物領域を前記半導体基板内に形成する複合不純物構造体の製造方法であることである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、構造あるいは製造上の制約の極めて少ない、複合不純物構造体の新規な自己整合製造法、ならびに、同自己製造複合構造体を用いた高密度半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を参照して、本発明に基づくいくつかの実施の形態を具体的に説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付し、一度行った説明は繰り返さず、簡略化するか、省略することにする。図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００２５】
なお、以下の説明において、特に断らない場合は、半導体基板にエピタキシャル層やその他の膜や電極が形成されたものを「基板」と呼んでいる。
【００２６】
＜第１の実施の形態＞
[構成]
図１に示すように、第１の実施の形態では、半導体基板の主表面内の一軸方向（＝図面左右方向）に、２つの不純物領域が所定の距離を隔てて配置される複合不純物構造体に本発明を適用した例について説明する。図１に示す断面は、半導体基板の主表面に垂直な一断面を示している。
【００２７】
複合不純物構造体は、半導体基板１と、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、互いに離間して配置された第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３とを備える。
【００２８】
第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３のそれぞれは、不純物の導電型が等しく且つ不純物の濃度が実質的に一様な閉じた領域である。第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３は、互いに自己整合的に形成されている。図１に示すような構造の自己整合型の複合不純物構造体は前記従来技術ではとうてい実現は困難であった。
【００２９】
図１に示すような半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、境界Ａ及び境界Ａ’で囲まれた部分は、半導体基板１の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルつまり不純物の分布が同一である。つまり、図１の一断面内での第１の不純物領域２において、深さ方向の不純物プロファイルは同じである。同様にして、境界Ｂ及び境界Ｂ’で囲まれた第２の不純物領域３において、深さ方向の不純物プロファイルは同一である。このように、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、半導体基板１の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが同一である部分の最小単位を「不純物ドメイン」と呼ぶ。図１の複合不純物構造体において、境界Ａ及び境界Ａ’で囲まれた部分が「第１の不純物ドメイン」に相当し、境界Ｂ及び境界Ｂ’で囲まれた部分が「第２の不純物ドメイン」に相当する。なお、境界Ａ’と境界Ｂで囲まれた部分、境界Ａから基板１の左端までの部分、及び境界Ｂ’から基板１の右端までの部分もそれぞれ不純物ドメインとして定義することができる。
【００３０】
第１及び第２の不純物ドメインは互いに自己整合的に形成されている。第１及び第２の不純物ドメインは、互いに交叉することなく、離間して配置されている。
【００３１】
[製造方法]
次に、図２、図３、図１９を参照して、図１の複合不純物構造体の製造方法を説明する。
【００３２】
（１Ａ）始めに準備として、図１９のＳ０１段階において、複合不純物構造体のドメイン別けを行う。即ち、図１に示す一断面内において半導体基板１の主表面全体を不純物ドメイン毎に分割する。図２（ａ）に結果を示す。理解しやすくするために、図２（ａ）にはまだ形成されていない第１及び第２の不純物領域２、３も描いてある。第１の不純物領域２に相当する区域は、第１の不純物だけを注入する第１の不純物ドメインＤ１であり、第１の不純物ドメインＤ１の両側に配置されたイオン注入を実施しない区域Ｎ１、Ｎ２とは不純物プロファイルが異なるため、明確に識別される。同様に、第２の不純物領域３に相当する区域は、第２の不純物だけを注入する不純物ドメインＤ２として識別される。
【００３３】
また、イオン注入を実施しない区域Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３は、イオン注入される区域とは異なる不純物プロファイルを有すると解釈することにより、これらも１つの不純物ドメインとして識別される。このようにすれば、半導体基板１の主表面は、相違する不純物プロファイルを持つ複数の不純物ドメインＤ１、Ｄ２、Ｎ１〜Ｎ３で完全に分割することができる。
【００３４】
以下、簡単のために、これら区域単位の不純物構造体を「Ｄ１（不純物）ドメイン」、「Ｄ２（不純物）ドメイン」、「Ｎ１（不純物）ドメイン」のように呼称することにする。なお、第１の実施の形態ように、イオン注入で形成する２つの不純物領域２、３が交わらないで存在するときは、不純物ドメインと不純物領域はほぼ同じ意味になる）。
【００３５】
ドメイン別けが終了したところで、図１９のＳ０２段階に進み、マスクテンプレートの製作工程に入る。
【００３６】
（２Ａ）半導体基板１を十分洗浄して、基板の主表面に約５０ｎｍのＳｉＯ２膜（薄いため非表示）をＣＶＤ（化学的気相成長法）または熱酸化で成膜する。つづいて、図２（ｂ）に示すように、基板の主表面にＬＰＣＶＤ法でイオン注入を阻止するに足る厚み（例えば１．５μｍ）を備えた第１のマスク材料２１を成膜する。
【００３７】
言うまでもないが、第１のマスク材料２１を後の工程でエッチングしたり、除去するとき、そのエッチャントが半導体基板１を侵してはならない。したがって、半導体基板１を侵さない条件を満たすエッチャントを備えた、マスク材料が選ばれる。もし、この条件を備えたマスク材料の選定が困難な場合は、マスク材料と半導体基板１との間にエッチャントに対して耐食性の高い薄い薄膜（エッチングストッパ）を置くような構成にしてもよい。前記した約５０ｎｍのＳｉＯ２膜はエッチングの終点検出用として挿入しているが、これをエッチングストッパとしても機能させることもできる。第１のマスク材料２１として「多結晶Ｓｉ膜」を用いる。
【００３８】
（３Ａ）次に、図２（ｃ）に示すように、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて、基板１の主表面の各不純物ドメイン予定域が一つ置きに露出するように、第１のマスク材料２１を開口する。ここでは、Ｄ１不純物ドメイン及びＤ２不純物ドメイン上の第１のマスク材料２１を選択的に除去する。
【００３９】
（４Ａ）次に、図２（ｄ）に示すように、前工程で第１のマスク材料２１に開口した開口部を第２のマスク材料２２で充填する。これにより、第１及び第２のマスク材料を交互に配置したマスクテンプレート２３が完成する。つまり、隣接する不純物ドメインの境界が異種のマスク材料で仕切られるようなマスクテンプレートが基板１の主表面上に作成される。
【００４０】
第２のマスク材料２２としては、イオン注入に対する阻止能を有するとともに、第１のマスク材料２１のエッチャントでは実質侵されず、かつ、第１のマスク材料２１や下の半導体基板１を侵食しないエッチャントを持つ材料が選らばれる。たとえば、ＳｉＯ２膜がそれであるが、本発明はこれに限定されるものではない。図２（ｄ）に示す構造のマスクテンプレートを作る手段は何通りがあり、次のどれを用いでもよい。
【００４１】
第１の方法：先ず、等角写像的な成膜が可能なＬＰ（減圧）ＣＶＤで多結晶Ｓｉ膜２１より厚いＳｉＯ２膜２２を基板１全面に成膜する。その後、多結晶Ｓｉ膜２１の表面が出るまで、ＣＭＰ（化学機械的研磨法）で基板１表面を研磨し、不要なＳｉＯ２膜２１を除去する。
【００４２】
第２の方法：先ず、開口部のアスペクト比（開口部の深さと底面長の比）が１より大きい場合には、ＣＭＰ工程の替わりに、ＲＩＥによるエッチバック法を用いることもできる。
【００４３】
第３の方法：先ず、Ｏ３＋ＴＥＯＳ（Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４）−ＣＶＤやＳＯＧ（スピン・オン・グラス）法のような埋込み性の高い成膜法で開口部（陥没部）を概ね埋める。その後、第１の方法と同様に、ＣＭＰで研磨し不要なＳｉＯ２膜２１を除去する。
【００４４】
マスクテンプレート２３が完成したところで、図１９のＳ０３段階に進み、マスクテンプレートを用いた自己整合的形成工程に入る。先ず、Ｓ３１段階においてマスクテンプレートの一部分を除去して第１の開口を有する第１の複合イオン注入マスクを形成する。
【００４５】
（５Ａ）まず、Ｓ３１１段階において、フォトリソグラフィで図３（ａ）のような形状のマスク（フォトレジストマスク）２４を基板１の表面に形成する。フォトレジストマスク２４は、Ｄ１不純物ドメインの予定域を取り囲むよう、開口の端面が隣接する不純物ドメイン（ここでは、Ｎ１不純物ドメイン及びＮ２不純物ドメイン）の予定域の上に置かれていればよい。つまり、Ｄ１不純物ドメイン上の第２のマスク材料２２及びその両脇に隣接する第１のマスク材料２１の一部が露出する開口を備えるマスク（フォトレジストマスク）２４をマスクテンプレート２３上に形成する。したがって、このリソグラフィは大まかで良く、精密な合わせを特に必要としない。その理由は次の工程の説明で自ずと明らかになる。
【００４６】
（６Ａ）次に、図１９のＳ３１２段階において、第２のマスク材料２２を選択的にエッチングして第１の開口を形成する。具体的には、第２のマスク材料２２である多結晶Ｓｉ膜だけを選択エッチングするようなエッチャントガス、たとえば、ＨＢｒ系のガスを用いてＲＩＥを実行する。つまり、第１のマスク材料２１よりも第２のマスク材料２２に対するエッチング速度が速いエッチング方法を用いて、マスク２４を介して選択的に第２のマスク材料２２の一部をエッチングする。フォトレジストマスクを除去すると、図３（ｂ）のようなＤ１不純物ドメインの予定域に第１の開口が形成された第１の複合イオン注入マスク２５が形成される。
【００４７】
図１９のＳ３２段階において、第１の複合イオン注入マスク２５を用いて、Ｄ１不純物ドメインの予定域に所望の不純物イオンを所望の条件で第１のイオン注入を行う。これにより、図３（ｂ）に示すように、不活状態のＤ１不純物ドメイン２６が形成される。なお、非常に浅い不純物ドメインを形成するためにイオンの飛程を抑制したいときは、イオン注入を行う前に基板１表面にＬＰＣＶＤで薄い酸化膜（数１０〜１００ｎｍ厚）を成膜するとよい。
【００４８】
（７Ａ）第１のイオン注入が終った後、基板１を十分洗浄し、図１９のＳ３３段階において上記（４Ａ）と同様の工程を実行する。これにより、マスクテンプレート２３が復元されて、図３（ｃ）のような構造になる。
【００４９】
（８Ａ）続けて、Ｄ２不純物ドメインの予定域に対して第２の開口を形成し（Ｓ３４）、第２の開口を介して第２のイオン注入を行う（Ｓ３５）。具体的には、Ｄ２不純物ドメインの予定域に対して上記（５Ａ）〜（６Ａ）と同様の工程を施することにより、第２の開口を形成し、第２のイオン注入を行う。これにより、図３（ｄ）に示すように、第２の開口を有する第２の複合イオン注入マスク２９が形成され、不活状態にあるＤ２不純物ドメイン２８が形成される。
【００５０】
（９Ａ）次に、基板１を順に第１及び第２のマスク材料２１、２２のエッチャント（ガスまたは溶液）に順に曝して、主表面から第２の複合イオン注入マスク２９あるいはマスクテンプレート２３を完全に除去する。その後、基板１を十分洗浄してから、基板１を所定の温度で短時間熱処理して、不活状態にあるＤ１不純物ドメイン２６及びＤ２不純物ドメイン２８を活性化させる。（５Ａ）〜（９Ａ）工程を実施することにより、マスクテンプレート２３を用いて、自己整合的に複数の不純物領域（第１及び第２の不純物領域２、３）を前記半導体基板内に形成するこれにより、図１に示した複合不純物構造体の最終構造が完成する。
【００５１】
[効果]
以上説明したように、本発明の第１の実施の形態では、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが一定である不純物ドメインが複数（Ｄ１、Ｄ２、Ｎ１〜Ｎ３）存在する複合不純物構造体を製造する方法を示した。当該方法では、先ず、図２（ａ）のように一断面内における主表面全体を不純物ドメイン（Ｄ１、Ｄ２、Ｎ１〜Ｎ３）毎に分割する。そして、図２（ｄ）のように隣接する不純物ドメインの境界が異種のマスク材料で仕切られるように、第１及び第２のマスク材料２１、２２を交互に配置したマスクテンプレート２３を主表面上に作成する。そして、マスクテンプレート２３を用いて、自己整合的に複数の不純物領域２、３を半導体基板１内に形成する。これにより、基板内の不純物の構造又は配置あるいは製造上の制約の極めて少ない複合不純物構造体及びその自己整合製造法、ならびに複合構造体を用いた高密度半導体装置を提供することができる。
【００５２】
マスクテンプレート２３を用いて、自己整合的に複数の不純物領域２、３を半導体基板１内に形成することには、第１のマスク材料２１の一部を選択的に除去して第１の開口を形成し、第１の開口から半導体基板１内へ伝導不純物を選択的に導入し、その後、第１の開口をマスク材料（例えば、第１のマスク材料２１）で埋め戻し、第１のマスク材料２１の他の一部又は第２のマスク材料２２の一部を選択的に除去して第２の開口を形成し、第２の開口から半導体基板１内へ伝導不純物を選択的に導入することが含まれる。これにより、不純物ドメイン単位での伝導物の導入（イオン注入を行う）を行うことができる。
【００５３】
第１のマスク材料２１の一部を選択的に除去して第１の開口を形成することには、第１の開口となる第１のマスク材料２１及びその両脇に隣接する第２のマスク材料２２の一部が露出する別の開口を備えるマスク２４をマスクテンプレート２３上に形成し、第２のマスク材料２２よりも第１のマスク材料２１に対するエッチング速度が速いエッチング方法を用いて、マスク２４を介して選択的に第１のマスク材料２１の一部をエッチングすることが含まれる。これにより、マスク２４の位置精度に係わり無くマスクテンプレート２３上の第１のマスク材料２１の一部を正確に除去して第１の開口を形成できる。
【００５４】
第１及び第２のマスク材料２１、２２はエッチング速度が異なる材料からなる。これにより、第２のマスク材料２２の間の配置された第１のマスク材料２１を第２のマスク材料２２に対して選択的にエッチングすることができる。
【００５５】
図１に示す複合不純物構造体は、半導体基板１と、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルがそれぞれ一定である第１及び第２の不純物ドメインＤ１、Ｄ２とを備え、第１及び第２の不純物ドメインＤ１、Ｄ２は互いに自己整合的に形成されている。これにより、自己整合製造法により形成される、構造あるいは製造上の制約の極めて少ない第１及び第２の不純物領域２、３を有する複合不純物構造体を得ることができる。
【００５６】
＜第２の実施の形態＞
図４に示すように、第２の実施の形態では、半導体基板１の主表面内の一軸方向（＝図面左右方向）に、２つの不純物領域２、３が互いに連接して配置される複合不純物構造体に本発明を適用した例について説明する。図１に示す断面は、半導体基板１の主表面に垂直な一断面を示している。
【００５７】
複合不純物構造体は、半導体基板１と、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、互いに連接して配置された第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３とを備える。
【００５８】
第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３のそれぞれは、不純物の導電型が等しく且つ不純物の濃度が実質的に一様な閉じた領域である。第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３は、互いに自己整合的に形成されている。図４に示すような構造の自己整合型の複合不純物構造体は前記従来技術ではとうてい実現は困難であった。
【００５９】
図４に示す一断面内において、境界Ａ及び境界Ａ’で囲まれた部分は、半導体基板１の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが一定である「第１の不純物ドメイン」に相当する。同様にして、境界Ｂ及び境界Ｂ’で囲まれた部分は、深さ方向の不純物プロファイルは一定である「第２の不純物ドメイン」に相当する。なお、２つの不純物領域２、３が互いに連接して配置されるため、境界Ａ’と境界Ｂで囲まれた部分は存在しない。しかし、境界Ａから基板１の左端までの部分、及び境界Ｂ’から基板１の右端までの部分もそれぞれ不純物ドメインとして定義される。
【００６０】
第１及び第２の不純物ドメインは互いに自己整合的に形成されている。第１及び第２の不純物ドメインは、互いに交叉することなく、連接して配置されている。
【００６１】
次に、図５、図６、図１９を参照して、図４の複合不純物構造体の製造方法を説明する。
【００６２】
（１Ａ）始めに準備として、図１９のＳ０１段階において、複合不純物構造体のドメイン別けを行う。即ち、図４に示す一断面内において半導体基板１の主表面全体を不純物ドメイン毎に分割する。図５（ａ）に結果を示す。理解しやすくするために、図５（ａ）にはまだ形成されていない第１及び第２の不純物領域２、３も描いてある。第１の不純物領域２に相当する区域は、第１の不純物だけを注入する第１の不純物ドメインＤ１であり、第１の不純物ドメインＤ１の左側に配置されたイオン注入を実施しない区域Ｎ１とは不純物プロファイルが異なるため、明確に識別される。同様に、第２の不純物領域３に相当する区域は、第２の不純物だけを注入する第２の不純物ドメインＤ２であり、第２の不純物ドメインＤ２の右側に配置されたイオン注入を実施しない区域Ｎ３とは不純物プロファイルが異なるため、明確に識別される。また、第１及び第２の不純物領域２、３は連接しているため、第１の不純物ドメインＤ１と第２の不純物ドメインＤ２も連接することになるが、互いに異なる不純物プロファイルを有するため、両者は明確に識別される。
【００６３】
ドメイン別けが終了したところで、図１９のＳ０２段階に進み、マスクテンプレートの製作工程に入る。
【００６４】
（４Ｂ）前記の（２Ａ）〜（４Ａ）工程と同様にして、図５（ｂ）に示すように、各不純物ドメインの予定域上に第１のマスク材料２１と第２のマスク材料２２とを交互に並べて構成するマスクテンプレート２３を完成させる。ただし、第１及び第２の不純物ドメインＤ１，Ｄ２が連接するため、Ｄ２不純物ドメインの上に第２のマスク材料２２が、Ｎ２不純物ドメインの上に第１のマスク材料２１が置かれている点が、図２（ｄ）とは異なっている。
【００６５】
マスクテンプレート２３が完成したところで、図１９のＳ０３段階に進み、マスクテンプレートを用いた自己整合的形成工程に入る。
【００６６】
（６Ｂ）先ず、Ｓ３１段階においてマスクテンプレート２３の一部分を除去して第１の開口を有する第１の複合イオン注入マスク２５を形成する。具体的には、図５（ｃ）に示すように、前記の（５Ａ）〜（６Ａ）工程と同様にして、Ｄ１不純物ドメインの予定域だけが開口している第１の複合イオン注入マスク２５を形成する。Ｓ３２段階において、第１の複合イオン注入マスク２５を介してＤ１不純物ドメインの予定域に所望の不純物イオンを所望の条件でイオン注入する（第１のイオン注入）。これにより、不活状態のＤ１不純物ドメイン２６が形成され、図５（ｃ）のような断面構造になる。
【００６７】
（９Ｂ）次に、図１９のＳ３３段階においてマスクテンプレート２３を復元する。具体的には、（７Ａ）工程と同様にして、第１の複合イオン注入マスク２５の開口部を埋め戻し、マスクテンプレート２３を再生する。その後、（８Ａ）工程と同様にして、Ｄ２不純物ドメインの予定域に対して第２の開口を有する第２のイオン注入マスクを形成する（Ｓ３４）。それには、まず、フォトリソグラフィで図５（ｄ）のような形状のフォトレジストマスク３０を基板１の表面に形成する。このフォトレジストマスク３０は、Ｄ２不純物ドメインの予定域を取り囲むような開口部が隣接するＤ１不純物ドメインとＮ２不純物ドメインの上に置かれていればよい。したがって、このリソグラフィは大まかで良く、精密な位置合わせは特に必要としない。
【００６８】
（１０Ｂ）次に、第１マスク材料２１（ここではＳｉＯ２膜）だけを選択エッチングするようなエッチャントガス、たとえば、ＣＨＦ３＋Ｏ２系のガスを用いてＲＩＥを実行する。フォトレジストマスク３０を除去すると、図６のようなＤ２不純物ドメイン上の第１のマスク材料２１が開口された第２の複合イオン注入マスク２９が形成される。これを用いて、Ｄ２不純物ドメインの予定域に所望の不純物イオンを所望の条件でイオン注入を行う。これにより、不活状態のＤ２不純物ドメイン２８が形成される（Ｓ３５）。なお、浅い不純物ドメインを形成するためにイオンの飛程を抑制したいときは、イオン注入を行う前に基板１表面にＬＰＣＶＤで薄い酸化膜（数１０〜１００ｎｍ厚）を成膜するとよい。
【００６９】
（１１Ｂ）次に基板１を順に第１及び第２のマスク材のエッチャント（ガスまたは溶液）に順に曝し、主表面から第２の複合イオン注入マスク２９あるいはマスクテンプレート２３を完全に除去する。その後、基板を十分洗浄し、基板１を所定の温度で短時間熱処理して、不活状態にある不純物ドメイン２６、２８を活性化させる。これにより、図４に示した第２の実施の形態に係わる複合不純物構造体の最終構造が完成する。
【００７０】
＜第３の実施の形態＞
図７に示すように、第３の実施の形態では、半導体基板１の主表面内の一軸方向（＝図面左右方向）に、２つの不純物領域２、３が互いに交差して配置される複合不純物構造体に本発明を適用した例について説明する。図７に示す断面は、半導体基板１の主表面に垂直な一断面を示している。
【００７１】
複合不純物構造体は、半導体基板１と、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、互いに交差して配置された第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３とを備える。
【００７２】
第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３のそれぞれは、不純物の導電型が等しく且つ不純物の濃度が実質的に一様な閉じた領域である。第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３は、互いに自己整合的に形成されている。図７に示すような構造の自己整合型の複合不純物構造体は前記従来技術ではとうてい実現は困難であった。
【００７３】
図７に示す一断面内において、境界Ａ及び境界Ｂで囲まれた部分は、基板１内に第１の不純物のみが導入されているため、半導体基板１の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが一定である「第１の不純物ドメイン」に相当する。同様にして、境界Ａ’及び境界Ｂ’で囲まれた部分は、基板１内に第１の不純物のみが導入されているため、深さ方向の不純物プロファイルは一定である「第２の不純物ドメイン」に相当する。
【００７４】
なお、２つの不純物領域２、３が互いに交差して配置されるため、境界Ｂと境界Ａ’で囲まれた部分には、第１の不純物及び第２の不純物が導入された不純物プロファイルを有する。これは、隣接する第１及び第２の不純物ドメインとは異なる不純物プロファイルである。したがって、境界Ｂと境界Ａ’で囲まれた部分は、第１及び第２の不純物ドメインから明確に識別される「第３の不純物ドメイン」を構成する。
【００７５】
第１乃至第３の不純物ドメインは互いに自己整合的に形成されている。第１乃至第３の不純物ドメインは、互いに交叉することなく、連接して配置されている。
【００７６】
次に、図８及び図１９を参照して、図７の複合不純物構造体の製造方法を説明する。
【００７７】
（１Ｃ）始めに、図１９のＳ０１段階において、複合不純物構造体のドメイン別けを行う。即ち、図７に示す一断面内において半導体基板１の主表面全体を不純物ドメイン毎に分割する。図８（ａ）に結果を示す。理解しやすくするために、図８（ａ）にはまだ形成されていない第１及び第２の不純物領域２、３も描いてある。第１の不純物領域２に相当する区域は、第１の不純物だけを注入する第１の不純物ドメインＤ１と、第１の不純物及び第２の不純物を注入する第３の不純物ドメインＤ３とに分割される。同様に、第２の不純物領域３に相当する区域は、第２の不純物だけを注入する第２の不純物ドメインＤ２と、第１の不純物及び第２の不純物を重ねて注入する第３の不純物ドメインＤ３とに分割される。
【００７８】
第１の不純物ドメインＤ１と、第１の不純物ドメインＤ１の左側に配置されたイオン注入を実施しない区域Ｎ１とは、不純物プロファイルが異なるため明確に識別される。同様に、第２の不純物ドメインＤ２と、第２の不純物ドメインＤ２の右側に配置されたイオン注入を実施しない区域Ｎ３とは、不純物プロファイルが異なるため明確に識別される。
【００７９】
このように、第３の実施の形態では、半導体基板１の主表面全体が、Ｄ１〜Ｄ３、Ｎ１、Ｎ３の５つの不純物ドメインに分割される。
【００８０】
ドメイン別けが終了したところで、図１９のＳ０２段階に進み、マスクテンプレートの製作工程に入る。
【００８１】
（４Ｃ）前記の（２Ａ）〜（４Ａ）工程と同様にして、図５（ｂ）に示すように、各不純物ドメインの予定域上に第１のマスク材料２１と第２のマスク材料２２とを交互に並べて構成するマスクテンプレート２３を完成させる。ただし、第１及び第２の不純物ドメインＤ１，Ｄ２が連接するため、Ｄ２不純物ドメインの上に第２のマスク材料２２が、Ｎ２不純物ドメインの上に第１のマスク材料２１が置かれている点が、図２（ｄ）とは異なっている。
【００８２】
マスクテンプレート２３が完成したところで、（５Ａ）〜（８Ａ）と全く同様にして、第１の不純物だけがイオン注入された不活状態のＤ１不純物ドメイン２６と第２の不純物だけがイオン注入された不活状態のＤ２不純物ドメイン２８を順に形成する。図８（ｂ）はこれらのイオン注入が終って、マスクテンプレート２３を復元した状態を示す。
【００８３】
（１２Ｃ）続けて、前記の（９Ｂ）工程と（１０Ｂ）工程と同じようにして、Ｄ３不純物ドメインの予定域上部の第１のマスク材料２１を選択的に除去する。これにより、図８（ｃ）に示すような第３の複合イオン注入マスク３１が形成される。第３の複合イオン注入マスク３１を介して、第１の不純物及び第２の不純物を順にイオン注入して、不活状態にあるＤ３不純物ドメイン３２を作製する。
【００８４】
（１３Ｃ）最後に、基板１を、第１及び第２のマスク材２１、２２のエッチャント（ガスまたは溶液）に順に曝し、主表面から第３の複合イオン注入マスク３１あるいはマスクテンプレート２３を完全に除去する。そして、基板１を十分洗浄した後、基板１を所定の温度で短時間熱処理して、不活状態にある不純物ドメイン２６、２８、３２を活性化させる。これにより、図７に示した第３の実施の形態に係わる複合不純物構造体の最終構造が完成する。
【００８５】
＜第４の実施の形態＞
図９に示すように、第４の実施の形態では、半導体基板１の主表面内の一軸方向（＝図面左右方向）に、２つの不純物領域２、３の一方が他方を包含するように配置される複合不純物構造体に本発明を適用した例について説明する。図７に示す断面は、半導体基板１の主表面に垂直な一断面を示している。
【００８６】
複合不純物構造体は、半導体基板１と、半導体基板１の内部に配置された第１の不純物領域２と、半導体基板１の主表面に垂直な一断面内において、第１の不純物領域２により包含される第２の不純物領域３とを備える。
【００８７】
第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３のそれぞれは、不純物の導電型が等しく且つ不純物の濃度が実質的に一様な閉じた領域である。第１の不純物領域２及び第２の不純物領域３は、互いに自己整合的に形成されている。幅ＡＢと幅Ｂ’Ａ’の比は、１である制約はなく任意である。図９に示すような非対称的な構造の自己整合型の複合不純物構造体は前記従来技術ではとうてい実現は困難であった。これに対して、本実施形態は、幅ＡＢと幅Ｂ’Ａ’が等しい特殊な場合しか形成できなかった従来技術（図２０）とは異なり、著しい優位性を有していると言える。
【００８８】
図９に示す一断面内において、境界Ａ及び境界Ｂで囲まれた部分及び境界Ｂ’及び境界Ａ’で囲まれた部分は、それぞれ基板１内に第１の不純物のみが導入されているため、半導体基板１の主表面に垂直な深さ方向の不純物プロファイルが一定である「第１の不純物ドメイン」に相当する。同様にして、境界Ｂ及び境界Ｂ’で囲まれた部分は、基板１内に第１の不純物及び第２の不純物が導入されているため、深さ方向の不純物プロファイルは一定である「第３の不純物ドメイン」に相当する。
【００８９】
第１及び第３の不純物ドメインは互いに自己整合的に形成されている。第１及び第３の不純物ドメインは、互いに交叉することなく、連接して配置されている。
【００９０】
次に、図１０及び図１９を参照して、図９の複合不純物構造体の製造方法を説明する。
【００９１】
（１Ｄ）始めに、図１９のＳ０１段階において、図９の複合不純物構造体の構造をよく観察して不純物ドメイン別けを行う。図１０（ａ）はその結果である。第１の不純物だけをイオン注入するＤ１Ａ不純物ドメイン、Ｄ１Ｂ不純物ドメインは、「第１の不純物ドメイン」に相当する。第１の不純物及び第２の不純物をイオン注入するＤ３不純物ドメインは、「第３の不純物ドメイン」に相当する。Ｎ１不純物ドメイン及びＮ３不純物ドメインはイオン注入を行わない不純物ドメインである。
【００９２】
ドメイン別けが終了したところで、Ｄ１Ａ不純物ドメイン及びＤ１Ｂ不純物ドメインへのイオン注入とマスクテンプレートの製作工程に入る。
【００９３】
（１４Ｄ）まず、前記の（２Ａ）工程及び（３Ａ）工程と同様にして、基板１表面に第１のマスク材料２１、たとえば多結晶Ｓｉ膜を成膜し、Ｄ１Ａ不純物ドメイン及びＤ１Ｂ不純物ドメインの予定領域にそれぞれ開口部を設ける（図１９のＳ３１段階）。そして、これを第１のイオン注入マスク２５として、第１の不純物を所定の条件でイオン注入する（図１９のＳ３２段階）。これにより、図１０（ｂ）のような、活性化する前のＤ１Ａ不純物ドメイン３３Ａ、Ｄ１Ｂ不純物ドメイン３３Ｂが得られる。なお、浅い不純物ドメインを形成するためにイオン注入の飛程を抑制したいときは、第１乃至第３の実施形態と同様に、イオン注入を行う前に基板１表面にＬＰＣＶＤで薄い酸化膜（数１０〜１００ｎｍ厚）を成膜するとよい。
【００９４】
（１５Ｄ）次に、前記の（４Ａ）工程と同じ工程を実施して、第１のイオン注入マスク２５の開口部を第２マスク材料２２、たとえばＳｉＯ２膜で埋め戻し、マスクテンプレート２３（非表示）を復元する（図１９のＳ３３段階）。
【００９５】
続けて、前記の（１２Ｃ）工程または（９Ｂ）及び（１０Ｂ）工程と同じようにして、Ｄ３不純物ドメインの予定域上部の第１のマスク材料２１を選択的に除去して、図１０（ｃ）に示すような第３の複合イオン注入マスク３１を作製する。第３の複合イオン注入マスク３１を用いて、第１の不純物及び第２の不純物を順次イオン注入して、活性化前のＤ３不純物ドメイン３４を作製する。
【００９６】
（１６Ｄ）最後に、基板１を第１及び第２のマスク材料２１、２２のエッチャント（ガスまたは溶液）に順に曝し、表面から第３のイオン注入マスク３１あるいはマスクテンプレート２３を完全に除去する。その後、基板１を十分洗浄してから、基板１を所定の温度で短時間熱処理して、不活状態にある不純物ドメイン３３A、３３B、３４を活性化させる。これにより、図９に示した第４の実施の形態に係わる複合不純物構造体の構造が完成する。
【００９７】
[効果]
第１乃至第４の実施の形態によれば、任意の位置関係ある２つの不純物領域（＝第１不純物領域及び第２不純物領域）からなる複合構造体をリソグラフィ（露光装置）の合わせ精度に関係なく、高精度に決定し、形成することができる。加えて、第１の不純物領域２と第２の不純物領域３の濃度を自由に設定することもできる。すなわち、高濃度の不純物領域をそれよりも低濃度の不純物等幅領域で取り囲んだ特殊な複合不純物構造体しか形成できない、という従来技術の問題点を解決していると言える。
【００９８】
第１乃至第４の実施の形態に共通する効果に加えて、２つの不純物領域が交わる構造をもつ第３実施形態や第４実施形態では以下に述べるような、従来技術では達成できない固有の効果も有している。従来技術と比較が可能な第４実施形態を例に挙げて説明すると、従来技術を示す図２０及び第４の実施の形態における図８は、どちらも、第１の不純物領域２が第２の不純物領域３を内包する複合不純物構造体を示している。
【００９９】
図１１（ａ）は、図２０の不純物プロファイルから第１の不純物２０２だけを抜き出して示している。この図から明らかなように、従来技術は、第１の不純物領域と第２の不純物領域が交わる区域（Ｂ−Ｂ’）の第１の不純物プロファイルと、第１の不純物領域が単独で存在する区域（Ａ−Ｂ、Ｂ’−Ａ’）の第１の不純物プロファイルとは同じになるという強い制限あった。これは、両区域を同時にイオン注入することから起こる制限である。
【０１００】
第３及び第４の実施の形態は、上述のように不純物ドメイン単位でイオン注入を行うので、この制限を解くことができる、という優れた効果を有する。すなわち、第１の不純物領域２が単独で存在する不純物ドメインと、第１及び第２の不純物領域が交わる不純物ドメインとの、第１不純物のプロファイルを独立して設定できるという利点がある。図１１（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の第３及び第４の実施の形態に基づいて実現可能な第１不純物の不純物プロファイルの代表的３例を示す。これら第１不純物のプロファイルはＤ３不純物ドメインの第１不純物のイオン注入条件（不純物の種類、加速エネルギー、ドーズなど）をＤ１Ａ不純物ドメイン、Ｄ１Ｂ不純物ドメインと変えて、適宜設定することで実現できる。
【０１０１】
＜第５の実施の形態＞
前記第１〜第４の実施の形態では、本発明を２つのイオン注入不純物領域からなる複合不純物構造体に適用した場合について説明してきたが、本発明はこのような単純な複合不純物構造体だけに用途が制限されるわけではない。３つ以上の不純物領域を含む複雑な複合不純物構造体や、３つ以上の不純物領域をもつ現実の半導体装置にも適用可能である。これを証明するために、第５の実施の形態では本発明を高密度大電力炭化珪素半導体装置に適用した例を提示する。以下に説明する炭化珪素半導体装置は５つのイオン注入不純物領域を有する。
【０１０２】
ところで、炭化珪素半導体（以下「ＳｉＣ」と略記）は、ｐｎ接合の形成が可能で、珪素（Ｓｉ）や砒化ガリウム（ＧａＡｓ）等の他の半導体に比べて禁制帯幅が広く６Ｈ−ＳｉＣで２．９３ｅＶ、４Ｈ−ＳｉＣで３．２６ｅＶである。パワーデバイスのオン抵抗と逆方向耐電圧との間には原理的に禁制帯幅で規定されるトレードオフ関係があるので、現行Ｓｉパワーデバイスでは、その禁制帯幅で決まる物性限界を超えて高性能を得ることは困難である。しかし、禁制帯幅の広いＳｉＣでパワーデバイスを構成すれば、従来のトレードオフ関係が大きく緩和され、オン抵抗か逆方向耐電圧を著しく向上させたデバイス、または、両方をかなり程度向上させたデバイスが達成できる。オン抵抗と逆方向耐圧を保ったまま、チップサイズを極端に小さくできると言い換えることもできる。
【０１０３】
第５の実施の形態は本発明をこのような大電力ＳｉＣ半導体装置の代表的存在である大電力高密度縦型ＭＯＳＦＥＴｓ（金属−酸化物−半導体構造電界効果トランジスタ）に適用した例である。
【０１０４】
また、以下の説明において、特に断らない場合は、ＳｉＣ基板にエピタキシャル層やその他の膜や電極が形成されたものを「基板」と呼んでいる。
【０１０５】
図１２はこの大電力縦型ＭＯＳＦＥＴｓの平面図を示し、図１３は図１２のＡ−Ａ’切断面及びＢ−Ｂ’切断面に沿ったユニットセル７０の要部断面図である。
【０１０６】
ユニットセル７０とは素子領域の最小単位のことで、大電力半導体ではこのユニットセルを縦横に多数並列配置して大電流化を図っている。なお、以下の説明では７０は素子領域とユニットセルの両方の意味で用いることにする。
【０１０７】
高濃度に不純物添加したｎ型（ｎ＋）単結晶ＳｉＣ基板７１の主表面（図中上面側主面）には、厚み１０μｍ、窒素を１×１０−１６／ｃｍ３添加したｎ−型エピ層７２をホモエピタキシャル成長させている。ＳｉＣ基板７１としては、４Ｈ、６Ｈ、３Ｃ、１５Ｒなど全ての晶系（Ｈは六方晶、Ｃは立方晶、Ｒは菱面体晶を意味する）を用いることができる。ｎ型エピ層７２表層の所定領域には、ｐ型不純物をｎ−型エピ層７２の不純物濃度とりも高く添加したｐ型第１ベース領域７３ａ、７３ｂと、ｐ型第２ベース領域８２ａ、８２ｂと、ｐ型の不純物を高濃度に添加したｐ＋型ベース領域７５ａ、７５ｂとがそれぞれ互いに離間して形成されている。離間したｐ型第１ベース領域とｐ型第２ベース領域とｐ＋型ベース領域の各領域は、後述するイオン注入条件の違いから理解されるように、互いに相違する不純物プロファイルをもっていて、互いに接して形成されている。
【０１０８】
ｐ型第２ベース領域８２ａ、８２ｂの上部には、高濃度のｎ型不純物を添加したｎ＋型ソース領域（＝高濃度不純物領域）７４ａ、７４ｂがイオン注入で形成されている。ＭＯＳＦＥＴのチャネルとなるｐ型第１ベース領域７３ａおよび７３ｂの上部には低濃度のｎ−型チャネルドープ領域８３ａ、８３ｂが配置されている。
【０１０９】
以上説明した全てのイオン注入不純物層は総て自己整合的に形成され、正確に位置が決定されている。ここが本実施の形態の最も重要な特徴であることは言うまでもない。
【０１１０】
上記各不純物領域を形成した基板の表面にはゲート酸化膜７５が配置されている。ゲート酸化膜７５の上には、導電性の多結晶Ｓｉからなるゲート電極７６が設けられている。ゲート電極７６の側面および上面には、多結晶Ｓｉ酸化膜７７が配設されている。ゲート酸化膜７５および多結晶Ｓｉ酸化膜７７の上には層間絶縁膜７８が成膜されている。
【０１１１】
層間絶縁膜７８及びゲート酸化膜７５の一部分には、ソース窓７９ａ、７９ｂが開口され、このソース窓７９ａ、７９ｂは基板表面のｎ＋型ソース領域７４ａ，７４ｂとｐ＋型ベース領域７５ａ，７５ｂにまたがって貫通している。ソース窓７９ａ、７９ｂの底には導電性の加熱反応層からなるソース電極８０ａ、８０ｂが置かれている。加熱反応層８０ａ、８０ｂはＮｉなどの電極母材を加熱しＳｉＣと固相反応させて生成する。この加熱反応層８０ａ、８０ｂはｎ＋型ソース領域７４ａ，７５ｂとｐ＋型ベース領域７４ａ，７４ｂの両極性領域に同時にオーミックコンタクトを与える機能を備えている。
【０１１２】
一方、ＳｉＣ基板７１の裏面には、ドレイン電極となるもうひとつの加熱反応層８１が配設され、加熱反応層８１は、ＳｉＣ基板７１にオーミックコンタクトを付与する役割を果たす。
【０１１３】
ソース電極８０ａ、８０及び層間絶縁膜７８の上には、表面側配線８２が配置されている。表面側配線８２は、ｎ＋型ソース領域やp＋型ベース領域を、外部回路や同一基板上の他の回路要素に結線する機能を備え、Ａｌなどからなる。なお、表面側配線８２と加熱反応層８０ａ、８０ｂの間には、両導体間の付着力や接触抵抗、耐熱性、拡散バリヤ性を改善する機能を有するＴｉやＴｉＮ、ＴａＮなどの導電体を挿入することもできる。
【０１１４】
基板裏側の加熱反応層８１の上にはダイボンディングを円滑に行うことを目的とした裏面側配線６１が置かれている。
【０１１５】
なお、図１２に示すように、上述した基板内に形成されたイオン注入不純物層は、総て正方形の形状を備え、正方形状のまとまりは所定の間隔をおいて行列状に複数配置されている。ゲート電極７６は、正方形状のまとまりの間に格子状に形成されている。したがって、図１３に示すユニットセルの切断面は、正方形状のまとまりの中心を結ぶ線分に沿ったＡ−Ａ’切断面及びＢ−Ｂ’切断面を示している。このように、本発明は、第１乃至第４の実施の形態で述べたような１次元における自己整合技術のみに適用できるのはなく、図１２に示すような基板表面内で直交するＡ−Ａ’切断面及びＢ−Ｂ’切断面においても適用可能である。
【０１１６】
図１４〜図１８を参照しながら、図１２及び図１３に示したＭＯＳＦＥＴセルの製造方法を説明する。
【０１１７】
（１Ｅ）始めに、図１３に示す縦型ＭＯＳＦＥＴｓのイオン注入不純物領域の構成をよく観察して不純物領域のドメイン別けを行う（図１９のＳ０１）。このドメイン別けは、図１４（ａ）に示すように、直観的に実行可能でさほど難しくない。なお、図１４（ａ）には作製されてないはずの不純物領域を便宜上描いてある。図１３に示す縦型ＭＯＳＦＥＴｓの場合、イオン注入で形成する６つの不純物ドメインＤ１Ａ、Ｄ１Ｂ、Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂ、Ｄ３Ａ、Ｄ３Ｂと、イオン注入を実施しない１つの不純物ドメインＮとに分割することができる。Ｄ１Ａ、Ｄ１Ｂはｐ型第１ベース領域７３ａ、７３ｂとｎ−型チャネルドープ領域８３ａ、８３ｂを構成する不純物ドメインである。Ｄ２Ａ、Ｄ２Ｂはｐ型第２ベース領域８２ａ、８２ｂとｎ＋＋型ソース領域７４ａ、７４ｂを構成する不純物ドメインである。Ｄ３Ａ、Ｄ３Ｂはｐ＋型ベース領域７５ａ、７５ｂを構成する不純物ドメインである。
【０１１８】
ドメイン別けが終了したところで、ＳｉＣ基板７１表面側に厚み約１０μｍのｎ−型エピ層７２をホモエピタキシャル成長させたｎ＋型４Ｈ−ＳｉＣ基板を用意（購入）する。この基板に対して、第１乃至第４の実施の形態で述べた方法により不純物ドメイン毎のイオン注入を実施する。これにより、エピ層７２の表面に各不純物領域を形成する。以下で説明する各イオン注入領域の形成順序はあくまで一例であって、この順に限定されるものではない。
【０１１９】
（２Ｅ）まず、図１４（ｂ）に示すように、第１のマスク材料２１（ここでは多結晶Ｓｉ）と第２のマスク材料２２（ここではＳｉＯ２）を各不純物ドメイン予定域上部に交互に並べることによって構成したマスクテンプレート２３を基板表面に形成する（図１９のＳ０２）。マスクテンプレート２３は、第１〜第４実施の形態と同様な製造工程、例えば（２Ａ）〜（４Ａ）工程により作成することができる。ここでは説明を省略する。
【０１２０】
（３Ｅ）続けて、（５Ａ）及び（６Ａ）工程と同様にして、Ｄ１Ａ不純物ドメイン及びＤ１Ｂ不純物ドメイン上部にある第２のマスク材料２２を選択的に除去し、マスクテンプレート２３から第１のイオン注入マスク２５を形成する（図１９のＳ３１）。その後、第１のイオン注入マスク２５をイオン注入マスクとしてｐ型不純物とｎ型不純物を順次イオン注入する（図１９のＳ３２）。これにより、図１４（ｃ）に示すように、活性化する前のｐ型第１ベース領域７３ａ’、７３ｂ’と、ｎ−型チャネルドープ領域８３ａ’、８３ｂ’が基板表面に形成される。
【０１２１】
各領域のイオン注入条件の一例を挙げると次のとおりである。
【０１２２】
＜ｐ型第１ベース領域のイオン注入条件＞
不純物  Ａｌ＋イオン
基板温度  ７５０℃
加速電圧／ドーズ    ３６０  ｋｅＶ／      ５×１０−１３  ｃｍ−３
＜ｎ−型チャネルドープ領域のイオン注入条件＞
不純物  Ｎ＋イオン
基板温度  ８００℃
加速電圧／ドーズ    １００  ｋｅV／  ４．７×１０−１２  ／ｃｍ２
６０  ｋｅV／  ２．５×１０−１２  ／ｃｍ２
３０  ｋｅV／  １．９×１０−１２  ／ｃｍ２
（４Ｅ）次に、（７Ａ）工程で説明した方法を用いて、マスクテンプレート２３を復元する（図１９のＳ３３）。その後、Ｄ２Ａ不純物ドメインとＤ２Ｂ不純物ドメイン上部にある第１のマスク材料２１を選択的に除去することで第２のイオン注入マスク２９を製作する（図１９のＳ３４）。第２のイオン注入マスク２９を用いて、ｐ型不純物とｎ型不純物を順次イオン注入する（図１９のＳ３５）。これにより、図１５（ａ）に示すように、活性化する前のｐ型第２ベース領域８２ａ’、８２ｂ’と、ｎ＋型ソース領域７４ａ’、７４ｂ’が形成される。
【０１２３】
各領域のイオン注入条件の一例を挙げると次のとおりである。
【０１２４】
＜ｐ型第２ベース領域のイオン注入条件＞
不純物  Ａｌ＋イオン
基板温度  ７５０℃
加速電圧／ドーズ    ３６０  ｋｅV／      ８×１０−１３  ／ｃｍ２
＜ｎ＋ソース領域のイオン注入条件＞
不純物  Ｐ＋イオン
基板温度  ５００℃
加速電圧／ドーズ      ４０  ｋｅV／  ５．０×１０14  ／ｃｍ２
７０  ｋｅV／  ６．０×１０14  ／ｃｍ２
１００  ｋｅV／  １．０×１０15  ／ｃｍ２
１６０  ｋｅV／  ２．０×１０15  ／ｃｍ２
（５Ｅ）次に、再びマスクテンプレート２３を復元した後、今度は、Ｄ３Ａ不純物ドメインとＤ３Ｂ不純物ドメイン上部にある第２のマスク材料２２を選択的に除去することで第３のイオン注入マスク８４を製作する。第３のイオン注入マスク８４を用いて、ｐ型不純物をイオン注入する。これにより、図１５（ｂ）に示すような、活性化する前のｐ＋型ベース領域７５ａ’、７５ｂ’が形成される。
【０１２５】
ｐ＋型ベース領域のイオン注入条件の一例を挙げると次のとおりである。
【０１２６】
＜ｐ＋型ベース領域のイオン注入条件＞
不純物  Ａｌ＋イオン
基板温度  ７５０℃
加速電圧／ドーズ      ３０  ｋｅV／  １．０×１０15  ／ｃｍ２
５０  ｋｅV／  １．０×１０15  ／ｃｍ２
７０  ｋｅV／  ２．０×１０15  ／ｃｍ２
１００  ｋｅV／  ３．０×１０15  ／ｃｍ２
３６０  ｋｅV／  ５．０×１０13  ／ｃｍ２
（６Ｅ）ｐ＋型ベース領域７５ａ’、７５ｂ’のイオン注入が終了したところで、基板を第１及び第２のマスク材２１、２２のエッチャント（ガスまたは溶液）に順に曝する。これにより、基板表面から第３のイオン注入マスク８４あるいは開口したマスクテンプレート２３を完全に除去する。そして、基板を十分洗浄した後、基板を１７００℃のＡｒ雰囲気において、１分未満の熱処理を施し、不活状態にある上記各不純物領域を活性化させる。これにより、ｐ型第１ベース領域７３ａ、７３ｂ、ｐ型第２ベース領域８２ａ、８２ｂ、ｐ＋型ベース領域７５ａ、７５ｂ、ｎ＋型ソース領域（＝高濃度不純物領域）７４ａ、７４ｂ、ｎ−型チャネルドープ領域８３ａ、８３ｂがそれぞれ形成されて、図１５（ｃ）に示した断面構造が得られる。
【０１２７】
（７Ｅ）基板の不純物領域の活性化が済んだところで、基板を十分洗浄し、乾燥させた後、１１６０℃、ドライ酸素雰囲気で犠牲酸化して基板表面に熱酸化膜を成長させる。その後、ＢＨＦ溶液に浸漬して基板表面の熱酸化膜を取り除く。この熱酸化膜の厚みは５０ｎｍ未満、好ましくは５〜２０ｎｍが望ましい。
【０１２８】
基板表面の犠牲酸化処理が終了したところで、基板を十分洗浄してから、１１６０℃、ドライ酸素雰囲気で熱酸化して基板７１の表面全面に凡そ５〜２０ｎｍ厚の熱酸化膜を成長する。さらにこの上に、常圧化学的気相成長法（ＡＰＣＶＤ）などの手段を用いて厚い（６００ｎｍ厚）のＳｉＯ２膜を堆積する。これにより、図１６（ａ）のように、熱酸化膜とＡＰＣＶＤ−ＳｉＯ２膜からなる２層構造のフィールド絶縁膜１００を形成する。図１６（ａ）中、基板７１裏面の熱酸化膜９６は上記熱酸化で裏面に成長した一過性の熱酸化膜である。なお、高耐電圧（＞１ｋＶ）素子でない場合はフィールド絶縁膜１００の下部の熱酸化膜を省略してもよい。
【０１２９】
（８Ｅ）次に、フォトリソグラフィとウェットエッチまたはドライ及びウェットエッチング技術を用いて基板表面のフィールド絶縁膜１００を選択エッチングして、フィールド領域（非表示）と、厚いフィールド絶縁膜が除去された素子領域７０とを形成する。この時、一過性の熱酸化膜９６も同時に除去される。ドライ及びウェットエッチング技術とは、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）や誘導結合プラズマエッチング（ＩＣＰ）などの異方性ドライエッチングでＳｉＯ２膜を除去する際、基板表面がプラズマダメージを受けるのを防止するため、ＳｉＯ２膜が完全に除去される直前にドライエッチングを停止し、残りの部分を緩衝フッ酸溶液（ＢＨＦ）などを用いたウェットエッチングで除去するようにした複合エッチング技術である。
【０１３０】
この段階での素子領域７０の構造は前図１５（ｃ）と同じであるが、素子領域７０以外の部分（非表示）ではフィールド絶縁膜１００が存在しており、基板全体の構造は前図とは異なっている。
【０１３１】
続けて、基板を再び、十分洗浄した後、乾燥する。その後直ちに熱酸化して、素子領域７０の基板表面に所望の厚み（たとえば４０ｎｍ厚）のゲート酸化膜７５を成長させる。このゲート酸化で裏面も同時に酸化され、熱酸化膜９７が生成される。ゲート酸化の条件としては、たとえば、温度１１６０℃でのドライ酸化がよい。
【０１３２】
次に、基板の表面及び裏面全面にシラン原料を用いた減圧ＣＶＤ法（成長温度６００℃〜７００℃）で厚み３００〜４００ｎｍの多結晶Ｓｉ膜を成膜する。その後、塩素酸リン（ＰＯＣｌ３）と酸素を用いた熱拡散法（処理温度９００℃〜９５０℃）で多結晶Ｓｉ膜にＰ（リン）を添加し、導電性を付与する。続けて、基板表面にフォトレジストと塗布して、フォトリソグラフィと、Ｃ２Ｆ６と酸素をエッチャントとした反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を用いて、基板表面側の多結晶Ｓｉ膜の不要な部分を取り除く。これにより、図１６（ｂ）に示すようなゲート電極７６が形成される。
【０１３３】
（８Ｅ）次に、エッチング後の基板を十分洗浄して清浄化したところで、基板を９００℃のドライ酸素雰囲気で熱酸化し、ゲート電極７６と裏面にある多結晶Ｓｉ膜８４の表面に多結晶Ｓｉの熱酸化膜７７、８５をそれぞれ生成する。
【０１３４】
続けて、図１６（ｃ）に示したように、基板の表面全面に層間絶縁膜７８を堆積する。層間絶縁膜７８としては、シランと酸素を原料としたＡＰＣＶＤで形成した約１μｍ厚のＳｉＯ２膜（ＮＳＧ）あるいは更にリンを添加したリン珪酸ガラス（ＰＳＧ）、更にこれにホウ素を添加したホウ素リン珪酸ガラス（ＢＰＳＧ）などが適しているが、これに限定されるものではい。この後、基板を通常の拡散炉に入れ、Ｎ２雰囲気で数１０分の穏やかな熱処理を行い、層間絶縁膜７８を高密度化する。この時の熱処理温度は、ゲート絶縁膜の形成（熱酸化）温度より低い温度、たとえば、９００℃〜１０００℃の範囲で適宜選ばれる。
【０１３５】
（９Ｅ）次に、フォトリソグラフィとドライ及びウェットエッチング技術を用いて、図１７（ａ）に示すように、基板表面側の層間絶縁膜７８とゲート酸化膜７５にソース窓７９ａ、７９ｂとゲート窓（素子領域外にあるため非表示）を開口する。このとき基板裏面の多結晶Ｓｉ酸化膜８５も同時に除去される。
【０１３６】
エッチングが終了し、フォトレジストを残したままの基板を超純水で十分すすぎ、乾燥させる。その後直ちに、電子ビーム蒸着あるいはＤＣマクネトロンスパッタリングなどの成膜手段で基板表面側にオーミックコンタクト用の電極母材を全面蒸着する。そして、フォトレジストを剥離すると、図１７（ａ）のように、ソース窓７９ａ、７９ｂとゲート窓の底部にのみ電極母材８７ａ、８７ｂ（ゲート窓底部は非表示）を残した構造になる。電極母材としては、たとえば、５０ｎｍ厚のＮｉあるいはＣｏなどを用いることができるが、他の所望の材料でもよい。
【０１３７】
（１０Ｅ）次に、基板を十分洗浄して乾燥させた後、表面全面に厚み１μｍ以上の保護用レジスト材（フォトレジストでよい）を塗布する。そして、ＣＦ４とＯ２を用いたドライエッチングを行い、裏面側の多結晶Ｓｉ膜８４を完全に除去する。続けて、基板をＢＨＦ溶液に浸漬し、裏面に残存する熱酸化膜９７を除去し、基板裏面に清浄な結晶面を露出させる。
【０１３８】
続けて、表面側に保護用レジスト材が付いている基板を十分に洗浄し、乾燥させたところで、速やかに高真空に維持された蒸着装置の中に据え付け、基板裏面に所望の電極母材を蒸着する。この裏面電極母材として、たとえば、５０〜１５０ｎｍ厚のＮｉ膜などを用いることができる。
【０１３９】
電極母材の成膜が終了したら、専用の剥離剤を用いて、表面の保護用レジストを完全に除去し、基板を十分洗浄する。基板を乾燥させたら、直ちに急速加熱処理装置に設置して、高純度Ａｒ雰囲気で１０００℃、２分間の熱処理（コンタクト・アニール）を実施する。図１７（ｂ）に示すように、この熱処理によって、ソース窓の電極母材８７ａ、８７ｂと、基板７１裏面の電極母材が下地と固相反応し、加熱反応層８０ａ、８０ｂ、８１がそれぞれ形成される。このようにして、ソースとドレインに低抵抗のオーミックコンタクトが実現される。なお、ゲート窓底にある電極母材も下地の多結晶Ｓｉと固相反応して反応層を形成するが、素子領域外にあるため非表示である。
【０１４０】
（１１Ｅ）コンタクト・アニールが終了したところで、基板を十分洗浄し、乾燥した後、表面側全面にＤＣマグネトロンスパッタリングなどで表面側配線母材膜、たとえばＡｌを成膜する。その後、フォトリソグラフィとドライエッチング技術（ＲＩＥなど）とでパタニングして表面側配線８２と形成する。フォトレジストを剥離し、洗浄して乾燥すると、図１８に示すような構造が得られる。
【０１４１】
表面側配線８２とソースの加熱反応層８０ａ、８０ｂの間に、両導体の付着力や接触抵抗、耐熱性を改善する機能を有するＴｉやＴｉＮ、ＴａＮなどの導電体を挿入しても構わない。この場合には、これら材料を先に成膜してから上記表面側配線膜母材を成膜するようにする。表面側配線膜母材がＡｌである場合には、Ａｌと同じエッチャントガスでこれら材料も連続的にパタニングすることができる。
【０１４２】
（１２Ｅ）最後に、洗浄し乾燥した基板の裏面（加熱反応層８１の上）全面に、ＤＣマグネトロンスパッタリングなどの手段を用いて、ダイボンド実装などに使用する裏面側配線材料を蒸着して、裏面側配線６１を形成する。以上の工程を経て、図１２及び図１３に示した構造の大電力半導体装置縦型ＭＯＳＦＥＴｓが完成する。裏面側配線材料の一例を挙げると、Ｔｉ（５０ｎｍ厚）とＮｉ（１００ｎｍ厚）とＡｇ（１５０ｎｍ厚）をこの順に積層したＴｉ／Ｎｉ／Ａｇ膜が挙げられる。
【０１４３】
[効果]
従来技術では、図１３の各不純物領域のイオン注入マスクをフォトリソグラフィの合わせ精度に強く依存する方法で形成していたため、ｎ＋型ソース領域、ｐ型ベース領域、ｐ＋ベース領域、チャネルドープ領域の各不純物領域間で合わせずれが複合的に生じ、その結果、電流電圧特性がばらつく、オン抵抗が高くなるという問題があった。また、合わせずれを考慮して余裕しろを持たせる結果、ユニットセルの寸法が十分に縮小化できないという問題があった。
【０１４４】
しかしながら、ドメイン・イオン注入法とマスクテンプレート法を使用する本発明の第５の実施の形態においては、ｎ＋型ソース領域、ｐ型ベース領域、ｐ＋ベース領域、チャネルドープ領域はすべて自己整合的に作製される。このため、合わせずれが起こらず、電流電圧特性がばらつく、オン抵抗が高くなるという従来技術の問題を解決することができる。さらに、合わせずれが生じないから、ユニットセルのより一層の縮小化が可能である。すなわち、第５の実施の形態は、ユニットセルの寸法の十分な縮小化が図れないという従来技術の問題も解決し、縮小化の達成によってオン抵抗等の半導体装置の電気特性向上を促進することができる。このような第５の実施の形態の効果は、上記の炭化珪素縦型ＭＯＳＦＥＴｓに限定されない。イオン注入複合不純物構造体を備えたすべての半導体装置において有効である。
【０１４５】
第５の実施の形態は、これまでに説明した第１乃至第４の実施形態に共通する上記効果に加えて、以下に説明する固有の効果も有する。
【０１４６】
図１３のような縦型ＭＯＳＦＥＴでは、ブロッキング電圧を向上させる、或いはパンチスルーを防止するためには、ｐ型不純物のイオン注入量を増やし、ソース領域下部のｐベース領域部分のｐ型不純物濃度を高く設定するのが効果的なことが知られている。一方、オン抵抗の主成分であるチャネルの抵抗を下げるには、ｐ型不純物のイオン注入量を減らし、チャネル付近ｐ型ベース領域の不純物濃度を低減することがよいことも知られている。
【０１４７】
従来技術では、既に述べたように、不純物領域単位でイオン注入するため、このような相反する要求に対し、妥協を図るしか方法がなかった。
【０１４８】
これに対して、本発明の第５の実施の形態では、上述のように不純物ドメイン単位でのイオン注入を行うので、ｐ型ベース領域を、ソース領域下部に位置するｐ型第２ベース領域（ドメイン）とチャネルの下部に位置するｐ型第１ベース領域（ドメイン）とに分割することができる。更に、ｐ型第２ベース領域の不純物濃度は高めに設定し、かつ、チャネル下のｐ型第１ベース領域はこれより相対的似低く不純物濃度を設定することができる。すなわち、本発明の第５の実施の形態は上記従来技術のジレンマを解消し、ブロッキング電圧が高く、チャネル抵抗も低い縦型ＭＯＳＦＥＴを達成することが可能である。
【０１４９】
第５の実施の形態に係わる縦型ＭＯＳＦＥＴはその一例であるが、同じイオン注入不純物構造を有する縦型絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの不純物構造体の形成にも全く同様に適用できることは、説明するまでもないであろう。
【０１５０】
少なくとも、イオン注入で不純物領域を形成するすべてのプレナ型半導体装置は不純物ドメインの分割が可能である。したがって、これら半導体装置には不純物ドメイン単位でイオン注入を行う本発明の適用が可能である。
【０１５１】
上記のように、本発明は、第１乃至第５の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【０１５２】
第５の実施の形態では、ベース領域に内包されるソース領域を有するＭＯＳ型電界効果トランジスタについて説明したが、ソース領域をエミッタ領域で置き換えた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタについても本発明を適用することはできる。
【０１５３】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、複合不純物構造体、半導体装置及びその製造方法に関するものであり、特に２次元周期的配列構造を有する超高密度半導体装置の実現には絶大な効果を発揮することができる。この種の代表的な半導体装置としては揮発性・不揮発性半導体記憶装置、固体電子撮像装置、パワー半導体装置などが挙げられるが、特にこれらに限定される訳ではない。２次元的周期配列を有しない超高密度半導体装置にも効果的に適用することができる。
【０１５５】
また、本発明はＳｉ（シリコン）はもとより、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）やＳｉＣ（炭化珪素）など、イオン注入で不純物伝導領域の形成を可能とする半導体基板を用いたすべての半導体装置及びその製造方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる複合不純物構造体を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は図１の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は図２（ｄ）に続く、図１の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる複合不純物構造体を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は図４の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図６】図６は図５（ｄ）に続く、図４の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係わる複合不純物構造体を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）〜（ｃ）は図７の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係わる複合不純物構造体を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）〜（ｃ）は図９の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図１１】図１１（ａ）は、図２０の不純物プロファイルから第１の不純物だけを抜き出した断面図であり、図１１（ｂ）〜（ｄ）は、本発明の第３及び第４の実施の形態に基づいて実現可能な第１不純物の不純物プロファイルの代表的３例を示す断面図である。
【図１２】第５の実施の形態に係わる大電力縦型ＭＯＳＦＥＴｓの平面図を示す。
【図１３】図１２のＡ−Ａ’切断面及びＢ−Ｂ’切断面に沿った大電力縦型ＭＯＳＦＥＴｓのユニットセルの断面図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、図１３の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図１５】図１５（ａ）〜（ｃ）は、図１４（ｃ）に続く、図１３の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｃ）は、図１５（ｃ）に続く、図１３の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図１７】図１７（ａ）及び（ｂ）は、図１６（ｃ）に続く、図１３の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図１８】図１７（ｂ）に続く、図１３の複合不純物構造体の主要な製造工程を示す工程断面図である。
【図１９】本発明の第１乃至第５の実施の形態に係わる複合不純物構造体の主要な製造工程を示すフローチャートである。
【図２０】従来技術に係わる、マスク・オフセット法又は２重拡散法の何れの方法でも形成可能な複合不純物領域の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  半導体基板
２  第１の不純物領域
３  第２の不純物領域
２１  第１のマスク材料
２２  第２のマスク材料
２３  マスクテンプレート
２５  第１のイオン注入マスク
２９  第２のイオン注入マスク
３１  第３のイオン注入マスク
６１  裏面側配線
７０  素子領域（ユニットセル）
７１  ＳｉＣ基板
７２  ｎ型エピ層
７３ａ、７３ｂ  ｐ型第１ベース領域
８２ａ、８２ｂ  ｐ型第２ベース領域
７５ａ、７５ｂ  ｐ＋型ベース領域
７５ａ、７５ｂ  ｎ＋型ソース領域
８３ａ、８３ｂ  ｎ−型チャネルドープ領域
７５  ゲート酸化膜
７６  ゲート電極
７７  多結晶Ｓｉ酸化膜
７８  層間絶縁膜
８０ａ、８０ｂ  加熱反応層
８１  裏面加熱反応層
８２  表面側配線
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ１Ａ，Ｄ１Ｂ、不純物ドメイン（イオン注入）
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ、  不純物ドメイン（イオン無注入）
【図１】
2007141940.tif 000003
【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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