(57)【要約】【課題】半導体装置の製造歩留まりを向上することができるとともに、半導体装置の特性のばらつきを低減することができる半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】凹凸を有する半導体の表面上に第１イオン注入マスクを形成する工程と、第１イオン注入マスクの表面上に第２イオン注入マスクを形成する工程と、第２イオン注入マスクの表面上にフォトレジストを形成する工程と、フォトレジストの一部を除去して第２イオン注入マスクの表面を露出させる工程と、第２イオン注入マスクの露出部分をエッチングにより除去することによって第１イオン注入マスクの表面を露出させる工程と、第１エッチング工程後に第１イオン注入マスクの露出部分上に残っているエッチング残部をエッチングにより除去する工程とを含む半導体装置の製造方法である。【選択図】図１５
2009177006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹凸を有する半導体の表面上に第１イオン注入マスクを形成する第１イオン注入マスク形成工程と、
前記第１イオン注入マスクの表面上に第２イオン注入マスクを形成する第２イオン注入マスク形成工程と、
前記第２イオン注入マスクの表面上にフォトレジストを形成するフォトレジスト形成工程と、
前記フォトレジストの一部を除去して前記第２イオン注入マスクの表面を露出させるフォトレジストパターンニング工程と、
前記第２イオン注入マスクの露出部分をエッチングにより除去することによって前記第１イオン注入マスクの表面を露出させる第１エッチング工程と、
前記第１エッチング工程後に前記第１イオン注入マスクの露出部分上に残っているエッチング残部をエッチングにより除去する第２エッチング工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２エッチング工程は、前記フォトレジストを残した状態で行なうことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２エッチング工程は、前記フォトレジストを除去してから行なうことを特徴とする、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記フォトレジストパターンニング工程において、前記フォトレジストは、前記第２エッチング工程後の前記第２イオン注入マスクの外周から０．１μｍ以上２μｍ以下だけ外側にはみ出すように形成されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第１エッチング工程のエッチング条件における前記第１イオン注入マスクと前記第２イオン注入マスクとのエッチング選択比が５以上であることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２エッチング工程のエッチング条件における前記第１イオン注入マスクと前記第２イオン注入マスクとのエッチング選択比が１０以上であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１イオン注入マスクは、チタンを含む金属からなることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２イオン注入マスクは、タングステンを含む金属からなることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１イオン注入マスクの厚さが２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第２イオン注入マスクの厚さが５０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記半導体が炭化珪素を主成分とする半導体であることを特徴とする、請求項１から１０のいずれか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し、特に、半導体装置の製造歩留まりを向上することができるとともに、半導体装置の特性のばらつきを低減することができる半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一種である炭化珪素（ＳｉＣ）はシリコン（Ｓｉ）と比べてバンドギャップが広く、絶縁破壊電圧が高いことから、半導体装置の中でもパワーデバイスの用途に非常に優れた特性を有している。
【０００３】
そこで、近年、炭化珪素を用いたパワーデバイス、その中でも特に、ノーマリオフ特性を有するＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）の研究が盛んに行なわれている。
【０００４】
炭化珪素はシリコンと同様に熱酸化によって酸化膜を形成することができるため、容易に半導体と絶縁膜との界面を形成することができる。しかしながら、炭化珪素に形成された半導体と絶縁膜との界面は、界面準位密度がシリコンに比べて非常に大きいという問題がある。ＭＯＳＦＥＴでは絶縁膜の下方の半導体の最表面を制御するため、界面準位密度の低減は必須であり、そのための様々な手法が検討されている。
【０００５】
たとえば特開２００７−１８００号公報には、炭化珪素基板の表面上にシリコン膜を形成した後に熱処理をすることによって炭化珪素基板の表面の再構成が行なわれることが開示されており、炭化珪素基板の表面に（０００１）面のテラスを有する階段状の凹凸が形成されることがわかっている。
【０００６】
特開２００７−１８００号公報に記載の処理を行なった炭化珪素基板を用いて作製したＭＯＳＦＥＴにおいては、電子移動度が向上するとともに、半導体と絶縁膜との界面における界面準位密度が低減することが確認されている。
【特許文献１】特開２００７−１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の炭化珪素基板の表面の階段状の凹凸における（０００１）面のテラスは現在では３０μｍ以上の幅を有するように形成することができている。しかしながら、テラスの幅が広くなるにつれて各テラス間の段差がたとえば４μｍ程度と大きくなるため、半導体装置の製造歩留まりが悪化し、半導体装置の特性にばらつきが生じることがあった。
【０００８】
上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、半導体装置の製造歩留まりを向上することができるとともに、半導体装置の特性のばらつきを低減することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、凹凸を有する半導体の表面上に第１イオン注入マスクを形成する第１イオン注入マスク形成工程と、第１イオン注入マスクの表面上に第２イオン注入マスクを形成する第２イオン注入マスク形成工程と、第２イオン注入マスクの表面上にフォトレジストを形成するフォトレジスト形成工程と、フォトレジストの一部を除去して第２イオン注入マスクの表面を露出させるフォトレジストパターンニング工程と、第２イオン注入マスクの露出部分をエッチングにより除去することによって第１イオン注入マスクの表面を露出させる第１エッチング工程と、第１エッチング工程後に第１イオン注入マスクの露出部分上に残っているエッチング残部をエッチングにより除去する第２エッチング工程とを含む半導体装置の製造方法である。このような構成とすることにより、半導体装置の製造歩留まりを向上することができるとともに、半導体装置の特性のばらつきを低減することができる。
【００１０】
ここで、本発明の半導体装置の製造方法において、第２エッチング工程は、フォトレジストを残した状態で行なうことができる。この場合には、第１イオン注入マスクおよび第２イオン注入マスクをフォトレジストで保護しながら第２エッチング工程を行なうことができるため、第１イオン注入マスクおよび第２イオン注入マスクの厚さを減少させずにエッチング残部の除去が可能となる傾向にある。
【００１１】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第２エッチング工程は、フォトレジストを除去してから行なうことができる。この場合には、エッチング残部にフォトレジストが含まれない状態で第２エッチング工程を行なうことができるため、効率的にエッチング残部を除去することが可能となる傾向にある。
【００１２】
また、本発明の半導体装置の製造方法においては、フォトレジストパターンニング工程で、フォトレジストが、第２エッチング工程後の第２イオン注入マスクの外周から０．１μｍ以上２μｍ以下だけ外側にはみ出すように形成されることが好ましい。この場合には、第２エッチング工程で生じるサイドエッチング（水平方向のエッチング）によってエッチングされる分を補正することが可能となる傾向にある。
【００１３】
また、本発明の半導体装置の製造方法においては、第１エッチング工程のエッチング条件における第１イオン注入マスクと第２イオン注入マスクとのエッチング選択比が５以上であることが好ましい。この場合には、第１エッチング工程を効率的に行なうことができる傾向にある。
【００１４】
また、本発明の半導体装置の製造方法においては、第２エッチング工程のエッチング条件における第１イオン注入マスクと第２イオン注入マスクとのエッチング選択比が１０以上であることが好ましい。この場合には、第２エッチング工程を効率的に行なうことができる傾向にある。
【００１５】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第１イオン注入マスクは、チタンを含む金属からなることが好ましい。この場合には、第１イオン注入マスクがエッチングストップ層として機能して、第１イオン注入マスクの下方の半導体がエッチングによるダメージを受けにくくなる傾向にある。
【００１６】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第２イオン注入マスクは、タングステンを含む金属からなることが好ましい。この場合には、チタンを含む金属からなる第１イオン注入マスクと比べて反応性イオンエッチングによって大幅にエッチングされやすくなる傾向にある。
【００１７】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第１イオン注入マスクの厚さが２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、イオン注入マスクとして好適な厚さとなる傾向にあるためである。
【００１８】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、第２イオン注入マスクの厚さが５０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であることが好ましい。この場合には、イオン注入マスクとして好適な厚さとなる傾向にあるためである。
【００１９】
また、本発明の半導体装置の製造方法において、半導体が炭化珪素を主成分とする半導体であることが好ましい。この場合には、高耐圧かつ低損失で、耐熱性および耐環境性に優れた半導体装置を製造することができる傾向にある。なお、本発明において、主成分とは、５０質量％以上含有されている成分のことを意味する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、半導体装置の製造歩留まりを向上することができるとともに、半導体装置の特性のばらつきを低減することができる半導体装置の製造方法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】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２２】
まず、図１の模式的断面図に示すように、炭化珪素基板１０１を用意する。ここで、炭化珪素基板１０１としては、たとえば、特開２００７−１８００号公報に記載されているように、市販の炭化珪素基板の表面上にシリコン膜を形成した後に熱処理を行ない、その炭化珪素基板の表面の再構成を行なうことによって、表面に（０００１）面のテラスを有する階段状の凹凸が形成された炭化珪素基板等を用いることができる。
【００２３】
図２に、上記の処理を行なうこと等によって表面に（０００１）面のテラスを有する階段状の凹凸が形成された図１に示す炭化珪素基板１０１の表面近傍の模式的な拡大断面図を示す。ここで、炭化珪素基板１０１の表面には、（０００１）面のテラス１０１ａとテラス１０１ａ同士を連結するライザ１０１ｂが形成されており、テラス１０１ａとライザ１０１ｂとが連続して交互に配置されることによって、表面に階段状の凹凸が形成されている。
【００２４】
次に、図３の模式的断面図に示すように、炭化珪素基板１０１の表面上にｎ型の炭化珪素結晶をエピタキシャル成長させることにより本発明の半導体の一例であるｎ型炭化珪素結晶層１０２を形成したウエハを作製する。
【００２５】
図４に、図３に示すｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面の模式的な拡大断面図を示す。ｎ型炭化珪素結晶層１０２は、炭化珪素基板１０１の表面の凹凸を引き継いでその表面に凹凸が形成されている。
【００２６】
ここで、ｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面の凹凸の隣り合う凸部の頂点間の間隔ｄは１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上８０μｍ以下であることがより好ましい。また、凸部の高さｈは０．１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、０．５μｍ以上８μｍ以下であることがより好ましい。
【００２７】
次に、図５の模式的断面図に示すように、ｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面全体に第１イオン注入マスク１０３ａを形成する（第１イオン注入マスク形成工程）。そして、第１イオン注入マスク１０３ａの表面上に第２イオン注入マスク１０３ｂを形成する（第２イオン注入マスク形成工程）。これにより、第１イオン注入マスク１０３ａと第２イオン注入マスク１０３ｂとの積層体からなるイオン注入マスクが形成される。
【００２８】
図６に、図５に示す第１イオン注入マスク１０３ａおよび第２イオン注入マスク１０３ｂの模式的な拡大断面図を示す。ここで、第１イオン注入マスク１０３ａの表面および第２イオン注入マスク１０３ｂの表面にはそれぞれｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面の凹凸に対応した凹凸が形成されている。
【００２９】
ここで、第１イオン注入マスク１０３ａとしては、第２イオン注入マスク１０３ｂのエッチングを行なうためのエッチング液またはエッチングガスに対して第２イオン注入マスク１０３ｂよりもエッチングされにくい材質のものを用いることが好ましい。また、第２イオン注入マスク１０３ｂとしては、第１イオン注入マスク１０３ａのエッチングを行なうためのエッチング液またはエッチングガスに対して第１イオン注入マスク１０３ａよりもエッチングされにくい材質のものを用いることが好ましい。
【００３０】
なかでも、第１イオン注入マスク１０３ａとしてはチタンを含む金属を用いることが好ましい。第１イオン注入マスク１０３ａがチタンを含む金属からなる場合には、第１イオン注入マスク１０３ａがエッチングストップ層として機能して、第１イオン注入マスク１０３ａの下方の半導体（この例では、ｎ型炭化珪素結晶層１０２）がエッチングによるダメージを受けにくくなる傾向にある。なお、チタンを含む金属としては、たとえばチタン単体またはチタンと他の金属との合金等を用いることができる。
【００３１】
また、第２イオン注入マスク１０３ｂとしてはタングステンを含む金属を用いることが好ましい。第２イオン注入マスク１０３ｂがタングステンを含む金属からなる場合には、チタンを含む金属からなる第１イオン注入マスク１０３ａと比べてたとえば六フッ化硫黄（ＳＦ6）を含むガスをエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチングによって大幅にエッチングされやすいためである。なお、タングステンを含む金属としては、たとえばタングステン単体またはタングステンと他の金属との合金等を用いることができる。
【００３２】
また、第１イオン注入マスク１０３ａの厚さｔ１は、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下であることがより好ましい。第１イオン注入マスク１０３ａの厚さｔ１が２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である場合、特に５０ｎｍ以上８００ｎｍ以下である場合には、イオン注入マスクとして好適な厚さとなる傾向にあるためである。
【００３３】
また、第２イオン注入マスク１０３ｂの厚さｔ２は、５０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上６０００ｎｍ以下であることがより好ましい。第２イオン注入マスク１０３ｂの厚さｔ２が５０ｎｍ以上１００００ｎｍ以下である場合、特に１００ｎｍ以上６０００ｎｍ以下である場合には、イオン注入マスクとして好適な厚さとなる傾向にあるためである。
【００３４】
なお、第１イオン注入マスク１０３ａおよび第２イオン注入マスク１０３ｂはそれぞれ、たとえば、スパッタリング法またはＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等によって形成することができる。
【００３５】
次に、図７の模式的断面図に示すように、第２イオン注入マスク１０３ｂの表面全体にフォトレジスト１０４を形成する（フォトレジスト形成工程）。ここで、フォトレジスト１０４としては特に限定されず従来から公知のものを用いることができ、たとえばＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等を用いることができる。また、フォトレジスト１０４の形成方法も特に限定されず従来から公知の方法を用いることができ、たとえばフォトレジスト１０４を第２イオン注入マスク１０３ｂの表面上に塗布する方法等を用いることができる。
【００３６】
図８に、図７に示すフォトレジスト１０４の模式的な拡大断面図を示し、図９に凹凸の表面上に形成されたフォトレジスト１０４のＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）写真を示す。ここで、図８および図９に示すように、凹凸の表面上に形成されたフォトレジスト１０４の厚さは一定とはならず、表面の凹凸の形状に応じて厚さが変化することになる。すなわち、フォトレジスト１０４が形成される表面の凹凸の凸部の高さが高くなるほどフォトレジスト１０４の厚さが薄くなる。
【００３７】
次に、図１０の模式的断面図に示すように、フォトレジスト１０４の一部を除去することによって第２イオン注入マスク１０３ｂの表面を露出させる（フォトレジストパターンニング工程）。ここで、フォトレジスト１０４としてポジ型レジストを用いた場合には、たとえば、フォトレジスト１０４の除去領域を露光し、フォトレジスト１０４の露光部分を現像液に溶解させることによってフォトレジスト１０４を除去することができる。
【００３８】
図１１に、図１０のフォトレジスト１０４の除去後の第２イオン注入マスク１０３ｂの表面近傍の模式的な拡大断面図を示す。ここで、第２イオン注入マスク１０３ｂの表面には凹凸が形成されているため、その凹凸により十分に露光されず現像液に溶解しなかった等の理由によりフォトレジスト１０４の一部が凹凸の窪みの部分に残りやすい。
【００３９】
図１２に、図１１に示す第２イオン注入マスク１０３ｂの凹凸の表面上に除去されずに残っているフォトレジスト１０４のＳＥＭ写真を示す。図１２において、除去されずに残っているフォトレジスト１０４は、図１２の下方の黒い斑点部分である。
【００４０】
次に、図１３の模式的断面図に示すように、第２イオン注入マスク１０３ｂの露出部分をエッチングにより除去することによって第１イオン注入マスク１０３ａの表面を露出させる（第１エッチング工程）。
【００４１】
ここで、第２イオン注入マスク１０３ｂの露出部分のエッチングは、たとえば図２３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ（Inductively Coupled Plasma-Reactive Ion Etching）装置を用いた反応性イオンエッチングにより行なうことができる。
【００４２】
ここで、図２３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置は、処理室２０３の内部に設置された引き出し電極２０１と処理室２０３の上方に設置されたコイル型電極２０４とを備えるとともに、処理室２０３の下方に交流電源２０５を備えている。
【００４３】
そして、引き出し電極２０１の表面上に上記のフォトレジストパターンニング工程後のウエハ２０２を設置し、処理室２０３の内部のコイル型電極２０４側で処理室２０３に導入されたエッチングガスの高密度ガスプラズマを発生させ、引き出し電極２０１によってウエハ２０２にイオンやラジカルを引き寄せることで、ウエハ２０２の第２イオン注入マスク１０３ｂの露出部分が除去される。
【００４４】
図１４に、図１３に示す第１イオン注入マスク１０３ａの表面の露出部分の模式的な拡大断面図に示す。ここで、図１４に示すように、フォトレジストパターンニング工程において除去しきれなかったフォトレジスト１０４に保護されることによって除去されなかった第２イオン注入マスク１０３ｂが第１イオン注入マスク１０３ａの表面の露出部分の一部に残っている。第１イオン注入マスク１０３ａの表面の露出部分の一部に除去されずに残された第２イオン注入マスク１０３ｂとフォトレジスト１０４とからエッチング残部が構成されている。
【００４５】
また、第１エッチング工程のエッチング条件における第１イオン注入マスク１０３ａと第２イオン注入マスク１０３ｂとのエッチング選択比（（第１イオン注入マスク１０３ａの表面に対して垂直方向のエッチング速度）／（第２イオン注入マスク１０３ｂの表面に対して垂直方向のエッチング速度））が５以上であることが好ましく、２０以上であることがより好ましい。第１エッチング工程のエッチング条件における第１イオン注入マスク１０３ａと第２イオン注入マスク１０３ｂとのエッチング選択比が５以上である場合、特に２０以上である場合には第１エッチング工程において第１イオン注入マスク１０３ａのエッチング量を抑えつつ第２イオン注入マスク１０３ｂのエッチングを進行させることができるため第１エッチング工程を効率的に行なうことができる傾向にある。
【００４６】
次に、上記の第１エッチング工程後に第１イオン注入マスク１０３ａの露出部分上に残っているエッチング残部をエッチングにより除去する（第２エッチング工程）。
【００４７】
ここで、エッチング残部をエッチングにより除去する方法の一例としては、たとえば図１５の模式的拡大断面図に示すように、エッチング残部を構成する第２イオン注入マスク１０３ｂとフォトレジスト１０４との積層体を一度にエッチングして除去する方法が挙げられる。
【００４８】
また、エッチング残部をエッチングにより除去する方法の一例としては、たとえば図１６の模式的拡大断面図に示すように、エッチング残部の表層部を構成するフォトレジスト１０４をエッチングによりまず除去してから、次にエッチング残部の下層部を構成する第２イオン注入マスク１０３ｂをエッチングにより除去する方法がある。
【００４９】
なお、本発明において、エッチング残部は、第２イオン注入マスク１０３ｂとフォトレジスト１０４との積層体に限られず、上記の第２エッチング工程後に第１イオン注入マスク１０３ａの露出部分上に残っている物質であればよく、エッチング残部は、たとえば、フォトレジスト１０４のみから構成されていてもよく、第２イオン注入マスク１０３ｂのみから構成されていてもよい。
【００５０】
また、第２エッチング工程は、エッチング残部の一部を構成するフォトレジスト１０４以外のフォトレジスト１０４（たとえば図１５および図１６の左右両端の第２イオン注入マスク１０３ｂ上に形成されているフォトレジスト１０４）を残した状態で行なってもよく、上記のエッチング残部の一部を構成するフォトレジスト１０４以外のフォトレジスト１０４を除去してから行なってもよい。
【００５１】
ここで、上記のエッチング残部の一部を構成するフォトレジスト１０４以外のフォトレジスト１０４を残した状態で第２エッチング工程を行なった場合には、第１イオン注入マスク１０３ａおよび第２イオン注入マスク１０３ｂをフォトレジスト１０４で保護しながら第２エッチング工程を行なうことができるため、第１イオン注入マスク１０３ａおよび第２イオン注入マスク１０３ｂの厚さを減少させずにエッチング残部の除去が可能となる傾向にある。
【００５２】
また、上記のエッチング残部の一部を構成するフォトレジスト１０４以外のフォトレジスト１０４を除去してから第２エッチング工程を行なった場合には、エッチング残部にフォトレジスト１０４が含まれない状態で第２エッチング工程を行なうことができるため、効率的にエッチング残部を除去することが可能となる傾向にある。
【００５３】
図１７に、図１６に示す第２イオン注入マスク１０３ｂのみからなるエッチング残部のＳＥＭ写真を示す。ここで、図１７の上下方向の三本の筋が第１イオン注入マスク１０３ａの表面の凹凸の凸部になっており、真ん中の筋に相当する凸部の付け根付近の白い筋状のものが第２イオン注入マスク１０３ｂ（図１７に示す例ではタングステン）のエッチング残部である。
【００５４】
ここで、第２エッチング工程におけるエッチング残部のエッチングによる除去は、たとえば、上記の第１エッチング工程と同様に、図２３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いた反応性イオンエッチングにより行なうことができる。ただし、上記の第１エッチング工程と比較して、コイル型電極２０４から引き出し電極２０１に向かうバイアス方向のエッチング量を低減し、そのバイアス方向に垂直な水平方向のエッチング量を増加させて行なわれる。
【００５５】
たとえば、第２エッチング工程においては、上記の第１エッチング工程と比較して、図２３に示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置の内部に導入されるエッチングガスのガス圧を高くするとともに、コイル型電極２０４から引き出し電極２０１に向かうバイアス方向のバイアス電圧およびガスプラズマを発生させるためのプラズマパワーをそれぞれ低くすることにより、バイアス方向に垂直な水平方向のエッチング量を増加させた条件で行なうことができる。
【００５６】
また、第２エッチング工程のエッチング条件における第１イオン注入マスク１０３ａと第２イオン注入マスク１０３ｂとのエッチング選択比（（第１イオン注入マスク１０３ａの表面に対して垂直方向のエッチング速度）／（第２イオン注入マスク１０３ｂの表面に対して垂直方向のエッチング速度））が１０以上であることが好ましく、３０以上であることがより好ましい。第２エッチング工程のエッチング条件における第１イオン注入マスク１０３ａと第２イオン注入マスク１０３ｂとのエッチング選択比が１０以上である場合、特に３０以上である場合には、第２エッチング工程において第１イオン注入マスク１０３ａのエッチング量を抑えつつエッチング残部のエッチングを進行させることができるため第２エッチング工程を効率的に行なうことができる傾向にある。
【００５７】
次に、図１８の模式的断面図に示すように、上記の第２エッチング工程後にフォトレジスト１０４をすべて除去する（フォトレジスト除去工程）。なお、上述のように、エッチング残部の一部を構成するフォトレジスト１０４以外のフォトレジスト１０４を除去してから第２エッチング工程を行なった場合には、フォトレジスト除去工程を行なわなくてもよい。
【００５８】
図１９に、図１８に示す第１イオン注入マスク１０３ａの露出部分近傍の模式的な拡大断面図を示す。図１９に示すように、上記の第２エッチング工程により、第１イオン注入マスク１０３ａの露出部分の表面上からはエッチング残部が除去されている。
【００５９】
次に、図２０の模式的断面図に示すように、第１イオン注入マスク１０３ａの露出部分を除去した後に、ウエハの上方からリン等のｎ型ドーパントのイオンをイオン注入することによって、ｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面の露出部分にｎ型ドーパント注入領域１０６を形成する。その後、ｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面上の第１イオン注入マスク１０３ａおよび第２イオン注入マスク１０３ｂをすべて除去する。
【００６０】
次に、上記と同様の方法により、図２１の模式的断面図に示すように第１イオン注入マスク１０３ａおよび第２イオン注入マスク１０３ｂを形成した後に、アルミニウム等のｐ型ドーパントのイオンをイオン注入することによって、ｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面にｐ型ドーパント注入領域１０７を形成する。
【００６１】
上記のようにして必要なイオン注入を終えた後、結晶性を回復するとともに、イオン注入されたｎ型ドーパントおよびｐ型ドーパントのイオンを活性化するための活性化アニールを行なう。
【００６２】
最後に、図２２の模式的断面図に示すように、ｎ型炭化珪素結晶層１０２の表面上にゲート酸化膜１０８、ソース電極１０９およびドレイン電極１１１を形成し、ゲート酸化膜１０８の表面上にゲート電極１１０を形成した後に、ウエハをチップ状に分割することによって、半導体装置の一例であるＭＯＳＦＥＴが完成する。
【００６３】
このように、本発明においては、上記の第２エッチング工程において、イオン注入深さのばらつきに起因して、半導体装置の製造歩留まりの悪化および半導体装置の特性のばらつき等の問題の発生の原因となるエッチング残部をバイアス方向と垂直になる水平方向のエッチング量を増加させたエッチングにより除去するため、上記の問題の発生を低減することができる。
【００６４】
なお、上記のフォトレジストパターンニング工程において、フォトレジスト１０４は、上記の第２エッチング工程後の第２イオン注入マスク１０３ｂの外周から０．１μｍ以上２μｍ以下だけ外側にはみ出すようにして形成されることが好ましく、上記の第２エッチング工程後の第２イオン注入マスク１０３ｂの外周から０．１μｍ以上１μｍ以下だけ外側にはみ出すようにして形成されることがより好ましい。フォトレジストパターンニング工程において、フォトレジスト１０４が第２エッチング工程後の第２イオン注入マスク１０３ｂの外周から０．１μｍ以上２μｍ以下だけ外側にはみ出すようにして形成された場合、特に０．１μｍ以上１μｍ以下だけ外側にはみ出すようにして形成された場合には、第２エッチング工程で生じるサイドエッチングによってエッチングされる分を補正することが可能となる傾向にある。
【００６５】
また、上記においては、半導体として炭化珪素を用いたが、炭化珪素以外の半導体を用いてもよいことは言うまでもない。本発明において、半導体としては、たとえば、窒化ガリウム、ダイヤモンド、酸化亜鉛または窒化アルミニウム等を用いることもできる。
【００６６】
なかでも、本発明においては、バンドギャップエネルギが２．５ｅＶ以上の半導体を用いることが好ましく、炭化珪素を用いることが特に好ましい。この場合には、高耐圧かつ低損失で、耐熱性および耐環境性に優れた半導体装置を製造することができる傾向にある。
【００６７】
また、上記においては、半導体装置としてＭＯＳＦＥＴを作製する場合について説明したが、本発明においてはＭＯＳＦＥＴ以外の半導体装置を作製してもよいことは言うまでもない。
【実施例】
【００６８】
まず、炭化珪素基板の表面上にｎ型の炭化珪素結晶をエピタキシャル成長させてｎ型炭化珪素結晶層が形成されたウエハを作製した。ここで、エピタキシャル成長させたｎ型の炭化珪素結晶の厚さは１０μｍであって、ｎ型ドーパントの濃度は３×１０16ｃｍ-3であった。
【００６９】
次に、ｎ型炭化珪素結晶層の表面全体にチタンからなる第１イオン注入マスクをスパッタリング法により形成し、第１イオン注入マスクの表面上にタングステンからなる第２イオン注入マスクをスパッタリング法により形成した。ここで、第１イオン注入マスクの厚さは１００ｎｍであって、第２イオン注入マスクの厚さは１０００ｎｍであった。
【００７０】
次に、第２イオン注入マスクの表面全体にフォトレジストを塗布した後、フォトリソグラフィ技術を利用して、ｎ型ドーパント注入領域を形成する箇所に開口部を有するようにフォトレジストの一部を露光した後に現像液によってその露光部分を除去することによってフォトレジストのパターンニングをした。
【００７１】
ここで、フォトレジストは、後述する第２イオン注入マスクのエッチング後の第１イオン注入マスクの露出部分の外周から０．５μｍだけ外側にはみ出すように形成された。
【００７２】
続いて、図２３に概略を示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いて、フォトレジストの開口部から露出している部分の第２イオン注入マスクをＳＦ6とＯ2との混合ガスによりエッチングして除去した。ここで、反応性イオンエッチング装置内におけるガス圧は１Ｐａであって、バイアス電圧（図２３に示すコイル型電極２０４から引き出し電極２０１に向かうバイアス方向の電圧）は１０Ｖであって、ガスプラズマを発生させるためのプラズマパワーは４００Ｗであった。
【００７３】
次に、図２３に概略を示すＩＣＰ−ＲＩＥ装置を用いて、第１イオン注入マスクの露出部分に残っているエッチング残部をＳＦ6とＯ2との混合ガスによりエッチングして除去した。ここで、反応性イオンエッチング装置内におけるガス圧は２Ｐａであって、バイアス電圧（図２３に示すコイル型電極２０４から引き出し電極２０１に向かうバイアス方向の電圧）は０Ｖであって、ガスプラズマを発生させるためのプラズマパワーは４００Ｗであった。
【００７４】
そして、フォトレジストをすべて除去した後、上記のように除去された第２イオン注入マスクから露出している部分の第１イオン注入マスクをＳＦ6とＯ2との混合ガスによりエッチングしてｎ型炭化珪素結晶層の表面を露出させた。
【００７５】
その後、ｎ型炭化珪素結晶層の露出表面にリンイオンをイオン注入することによって、ｎ型炭化珪素結晶層の露出表面の一部にｎ型ドーパント注入領域を形成した。ここで、ｎ型ドーパント注入領域は、ドーズ量が１×１０19ｃｍ-2の条件でリンイオンを注入することによって形成された。
【００７６】
次いで、第１イオン注入マスクおよび第２イオン注入マスクをそれぞれ全て除去した後、上記と同様にして、第１イオン注入マスクおよび第２イオン注入マスクを再度形成し、ｎ型炭化珪素結晶層の露出表面にアルミニウムイオンを注入することによって、ｎ型炭化珪素結晶層の表面にｐ型ドーパント注入領域を形成した。ここで、ｐ型ドーパント注入領域は、ドーズ量が１×１０18ｃｍ-2の条件でアルミニウムイオンを注入することによって形成された。
【００７７】
次に、第１イオン注入マスクおよび第２イオン注入マスクをそれぞれ全て除去した後、ウエハを１４００℃に加熱して活性化アニールを行ない、結晶性を回復させるとともに、イオン注入されたドーパントの活性化を行なった。
【００７８】
続いて、ｎ型炭化珪素結晶層の表面に熱酸化法により酸化ケイ素からなるゲート酸化膜を５０ｎｍの膜厚で形成した。
【００７９】
その後、ソース電極およびドレイン電極を形成し、さらに、ゲート酸化膜の表面上にゲート電極を形成した後に、ウエハをチップ状に分割することによって、ＭＯＳＦＥＴを完成させた。
【００８０】
本実施例のようにＭＯＳＦＥＴを作製した場合には、ＭＯＳＦＥＴの製造歩留まりを向上することができるとともに、ＭＯＳＦＥＴの特性のばらつきを低減することができた。
【００８１】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明によれば、半導体装置の製造歩留まりを向上することができるとともに、半導体装置の特性のばらつきを低減することができる半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２】図１に示す炭化珪素基板の表面近傍の模式的な拡大断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】図３に示すｎ型炭化珪素結晶層の表面の模式的な拡大断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図６】図５に示す第１イオン注入マスクおよび第２イオン注入マスクの模式的な拡大断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図８】図７に示すフォトレジストの模式的な拡大断面図である。
【図９】凹凸の表面上に形成されたフォトレジストのＳＥＭ写真である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１１】図１０のフォトレジストの除去後の第２イオン注入マスクの表面近傍の模式的な拡大断面図である。
【図１２】図１１に示す第２イオン注入マスクの凹凸の表面上に除去されずに残っているフォトレジストのＳＥＭ写真である。
【図１３】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１４】図１３に示す第１イオン注入マスクの表面の露出部分の模式的な拡大断面図である。
【図１５】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の第２エッチング工程の一例を図解する模式的な拡大断面図である。
【図１６】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の第２エッチング工程の他の一例を図解する模式的な拡大断面図である。
【図１７】図１６に示す第２イオン注入マスクのみからなるエッチング残部のＳＥＭ写真である。
【図１８】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図１９】図１８に示す第１イオン注入マスクの露出部分近傍の模式的な拡大断面図である。
【図２０】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２１】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２２】本発明の半導体装置の製造方法の一例の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。
【図２３】本発明の半導体装置の製造方法の一例に用いられるＩＣＰ−ＲＩＥ装置の一例を図解する模式的な構成図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０１  炭化珪素基板、１０１ａ  テラス、１０１ｂ  ライザ、１０２  ｎ型炭化珪素結晶層、１０３ａ  第１イオン注入マスク、１０３ｂ  第２イオン注入マスク、１０４  フォトレジスト、１０６  ｎ型ドーパント注入領域、１０７  ｐ型ドーパント注入領域、１０８  ゲート酸化膜、１０９  ソース電極、１１０  ゲート電極、１１１  ドレイン電極、２０１  引き出し電極、２０２  ウエハ、２０３  処理室、２０４  コイル型電極、２０５  交流電源。
【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１０】
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【図１１】
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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９】
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【図１２】
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【図１７】
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