(57)【要約】  炭化珪素半導体装置の製造方法は、凹状の第１のアライメントマーク１１１が形成されている炭化珪素結晶基板１１０に、炭化珪素エピタキシャル膜１２０を成膜することにより、前記第１のアライメントマーク１１１の上の前記炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに凹状の第２のアライメントマーク１２１を形成する工程と、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに第１のフォトレジスト１３０を塗布する工程と、第２のアライメントマーク１２１を含む領域の第１のフォトレジスト１３０を除去し、第１の開口部１３１を形成する工程と、第１の開口部１３１において露出している第２のアライメントマーク１２１を用いて位置合わせを行い、第１のフォトレジスト１３０に第２の開口部１３２を形成する工程と、を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜することにより、前記第１のアライメントマークの上の前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に凹状の第２のアライメントマークを形成する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、
を有する炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の開口部を形成する工程の後、
前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜の一部を除去し、第３のアライメントマークを形成する工程と、
前記第１のフォトレジストを除去する工程と、
を有する請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第１のフォトレジストを除去する工程の後、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第２のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第３のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第２のフォトレジストに第３の開口部を形成する工程と、
を有する請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第１のアライメントマークの上の炭化珪素エピタキシャル膜の表面に形成された第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、
前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜を加工する工程と、
前記第１のフォトレジストを除去する工程と、
を有する炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記加工は、前記炭化珪素エピタキシャル膜のエッチングである請求項４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記加工は、前記炭化珪素エピタキシャル膜へのイオン注入である請求項４に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１のフォトレジストは、ポジ型である請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、
前記第１のフォトレジストを露光する工程と、
露光された前記第１のフォトレジストを現像する工程と、
により形成される請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項９】
凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜することにより、前記第１のアライメントマークの上の前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に凹状の第２のアライメントマークを形成する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、
を有し、
前記第２の開口部を形成する工程の後、
前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜の一部を除去し、第３のアライメントマークを形成する工程と、
前記第１のフォトレジストを除去する工程と、
を有し、
前記第１のフォトレジストを除去する工程の後、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第２のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第３のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第２のフォトレジストに第３の開口部を形成する工程と、
を有し、
前記第１のフォトレジストは、ポジ型であって、
前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、
前記第１のフォトレジストを露光する工程と、
露光された前記第１のフォトレジストを現像する工程と、
により形成される炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する工程と、
前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、
前記第１のアライメントマークの上の炭化珪素エピタキシャル膜の表面に形成された第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、
前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、
前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜を加工する工程と、
前記第１のフォトレジストを除去する工程と、
を有し、
前記第１のフォトレジストは、ポジ型であって、
前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、
前記第１のフォトレジストを露光する工程と、
露光された前記第１のフォトレジストを現像する工程と、
により形成される炭化珪素半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭化珪素半導体装置の製造方法に関するものである。【０００２】
本出願は、２０１８年５月３０日出願の日本特許出願第２０１８−１０３１１５号に基づく優先権を主張し、前記日本特許出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
【背景技術】
【０００３】
炭化珪素は、従来から半導体装置に幅広く用いられている珪素に比べてバンドギャップが広いことから、高耐圧の半導体装置等に用いられている。このような炭化珪素を用いた半導体装置を製造する際には、位置合わせを行いイオン注入やエッチング等の工程が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１９８号公報
【発明の概要】
【０００５】
本実施形態の一観点によれば、凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜することにより、第１のアライメントマークの上の炭化珪素エピタキシャル膜の表面に凹状の第２のアライメントマークを形成する工程と、炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程とを有する。更に、第２のアライメントマークを含む領域の第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、第１の開口部において露出している第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程とを有する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は半導体装置におけるアライメントマークの説明図（１）である。
【図２】図２は半導体装置におけるアライメントマークの説明図（２）である。
【図３】図３は半導体装置におけるアライメントマークの説明図（３）である。
【図４】図４は半導体装置におけるアライメントマークの説明図（４）である。
【図５】図５は半導体装置におけるアライメントマークの説明図（５）である。
【図６Ａ】図６Ａは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１）である。
【図６Ｂ】図６Ｂは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（２）である。
【図７Ａ】図７Ａは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（３）である。
【図７Ｂ】図７Ｂは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（４）である。
【図８Ａ】図８Ａは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（５）である。
【図８Ｂ】図８Ｂは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（６）である。
【図９Ａ】図９Ａは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（７）である。
【図９Ｂ】図９Ｂは本開示の第１の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（８）である。
【図１０Ａ】図１０Ａは本開示の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１）である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは本開示の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（２）である。
【図１１Ａ】図１１Ａは本開示の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（３）である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは本開示の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（４）である。
【図１２Ａ】図１２Ａは本開示の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（５）である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは本開示の第２の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（６）である。
【図１３Ａ】図１３Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１）である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（２）である。
【図１４Ａ】図１４Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（３）である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（４）である。
【図１５Ａ】図１５Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（５）である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（６）である。
【図１６Ａ】図１６Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（７）である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（８）である。
【図１７Ａ】図１７Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（９）である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１０）である。
【図１８Ａ】図１８Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１１）である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１２）である。
【図１９Ａ】図１９Ａは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１３）である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは本開示の第３の実施形態の半導体装置の製造方法の説明図（１４）である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
炭化珪素半導体装置の製造工程においては、アライメントマークを基準に位置合わせを行い様々な製造プロセスが行われる。このようなアライメントマークは、炭化珪素基板の表面に所定の形状の凹部や凸部により形成されているが、アライメントマークの上に炭化珪素膜等が成膜されると、アライメントマークの形が変化し、正確な位置合わせを行うことができない場合がある。
【０００８】
このため、炭化珪素半導体装置の製造工程において、アライメントマークを用いて正確に位置合わせをすることのできる炭化珪素半導体装置の製造方法が求められる。
【０００９】
本開示によれば、炭化珪素半導体装置の製造工程において、アライメントマークを用いて正確に位置合わせをすることのできる炭化珪素半導体装置の製造方法を提供することができる。
【００１０】
実施するための形態について、以下に説明する。
【００１１】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。また本明細書の結晶学的記載においては、個別方位を［］、集合方位を＜＞、個別面を（）、集合面を｛｝でそれぞれ示している。ここで結晶学上の指数が負であることは、通常、数字の上に”−”（バー）を付すことによって表現されるが、本明細書では数字の前に負の符号を付すことによって結晶学上の負の指数を表現している。また、本開示のエピタキシャル成長は、ホモエピタキシャル成長である。
【００１２】
〔１〕  本開示の一態様に係る半導体装置は、凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜することにより、前記第１のアライメントマークの上の前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に凹状の第２のアライメントマークを形成する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、前記第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、を有する。
【００１３】
本願発明者は、炭化珪素半導体装置を製造する際、凹状のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜し、更に、フォトレジストを塗布すると、アライメントマークが認識されにくくなることを知見として得た。また、このような炭化珪素エピタキシャル膜の表面に現れるアライメントマークは、フォトレジストが塗布されてる状態よりも、フォトレジストが塗布されていない状態の方が認識されやすい。
【００１４】
本願は、このように発明者により得られた知見に基づくものである。具体的には、凹状のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板にフォトレジストを塗布した後、凹状のアライメントマークが形成されている領域のフォトレジストを除去することにより第１の開口部を形成し、アライメントマークを露出させる。この後の露光等においては、第１の開口部において露出している前記第１のアライメントマークを基準に位置合わせを行う。これにより、正確な位置にフォトレジストの第２の開口部を形成することができる。このように形成された第２の開口部を用いて、新たなアライメントマークを形成したり、炭化珪素エピタキシャル膜を加工することにより、炭化珪素半導体装置を高い歩留まりで製造することが可能となる。
【００１５】
〔２〕  前記第２の開口部を形成する工程の後、前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜の一部を除去し、第３のアライメントマークを形成する工程と、前記第１のフォトレジストを除去する工程と、を有する。
【００１６】
〔３〕  前記第１のフォトレジストを除去する工程の後、前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第２のフォトレジストを塗布する工程と、前記第３のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第２のフォトレジストに第３の開口部を形成する工程と、を有する。
【００１７】
〔４〕  凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、前記第１のアライメントマークの上の炭化珪素エピタキシャル膜の表面に形成された第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜を加工する工程と、前記第１のフォトレジストを除去する工程と、を有する。
【００１８】
〔５〕  前記加工は、前記炭化珪素エピタキシャル膜のエッチングである。
【００１９】
〔６〕  前記加工は、前記炭化珪素エピタキシャル膜へのイオン注入である。
【００２０】
〔７〕  前記第１のフォトレジストは、ポジ型である。
【００２１】
〔８〕  前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、前記第１のフォトレジストを露光する工程と、露光された前記第１のフォトレジストを現像する工程と、により形成される。
【００２２】
〔９〕  凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜することにより、前記第１のアライメントマークの上の前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に凹状の第２のアライメントマークを形成する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、前記第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、を有し、前記第２の開口部を形成する工程の後、前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜の一部を除去し、第３のアライメントマークを形成する工程と、前記第１のフォトレジストを除去する工程と、を有し、前記第１のフォトレジストを除去する工程の後、前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第２のフォトレジストを塗布する工程と、前記第３のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第２のフォトレジストに第３の開口部を形成する工程と、を有し、前記第１のフォトレジストは、ポジ型であって、前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、前記第１のフォトレジストを露光する工程と、露光された前記第１のフォトレジストを現像する工程と、により形成される。
【００２３】
〔１０〕  凹状の第１のアライメントマークが形成されている炭化珪素結晶基板に、炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する工程と、前記炭化珪素エピタキシャル膜の表面に第１のフォトレジストを塗布する工程と、前記第１のアライメントマークの上の炭化珪素エピタキシャル膜の表面に形成された第２のアライメントマークを含む領域の前記第１のフォトレジストを除去し、第１の開口部を形成する工程と、前記第１の開口部において露出している前記第２のアライメントマークを用いて位置合わせを行い、前記第１のフォトレジストに第２の開口部を形成する工程と、前記第２の開口部における前記炭化珪素エピタキシャル膜を加工する工程と、前記第１のフォトレジストを除去する工程と、を有し、前記第１のフォトレジストは、ポジ型であって、前記第１の開口部及び前記第２の開口部は、前記第１のフォトレジストを露光する工程と、露光された前記第１のフォトレジストを現像する工程と、により形成される。
【００２４】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【００２５】
最初に、炭化珪素半導体装置の製造工程において形成されるアライメントマークについて説明する。半導体装置を製造する際のアライメントマークには、図１に示される炭化珪素単結晶基板１０の主面１０ａに対し凸となる凸状のアライメントマーク１１や、図２に示される炭化珪素単結晶基板１０の主面１０ａに対し凹となる凹状のアライメントマーク１２がある。
【００２６】
炭化珪素半導体装置を製造する際には、炭化珪素単結晶基板１０の主面１０ａに、炭化珪素エピタキシャル膜等をエピタキシャル成長により成膜する場合があるが、この場合、アライメントマークの形状が変化する場合がある。具体的には、図１に示されるような断面が矩形の凸状のアライメントマーク１１が形成されている炭化珪素単結晶基板１０の主面１０ａに、炭化珪素エピタキシャル膜２０を成膜する。この場合、図３に示されるように、炭化珪素エピタキシャル膜２０の表面２０ａには、凸状のアライメントマーク１１が形成されていた領域にアライメントマーク２１が現れる。このアライメントマーク２１は、断面形状が傾斜面２１ａを有する山形であり、図１に示されるようなアライメントマーク１１とは形状が異なる。
【００２７】
また、図２に示されるような断面が矩形の凹状のアライメントマーク１２が形成されている炭化珪素単結晶基板１０の主面１０ａに、炭化珪素エピタキシャル膜２０を成膜する。この場合、図４に示されるように、炭化珪素エピタキシャル膜２０の表面２０ａには、凹状のアライメントマーク１２が形成されていた領域にアライメントマーク２２が現れる。このアライメントマーク２２は、断面形状が主面１０ａに対し垂直ではない傾斜面２２ａ、２２ｂを有する形状であり、図２に示されるようなアライメントマーク１２とは形状が異なる。
【００２８】
検討の結果、ステッパー等の露光装置においては、アライメントマーク２１は認識することはできない場合であっても、アライメントマーク２２は認識することが可能である場合がある。従って、アライメントマーク２１よりも、アライメントマーク２２は認識されやすい。このため、炭化珪素単結晶基板１０の主面１０ａに形成されるアライメントマークは、図１に示されるような凸状のアライメントマーク１１よりも、図２に示されるような凹状のアライメントマーク１２が好ましい。
【００２９】
ところで、このようなアライメントマーク２２において、図５に示すように、炭化珪素エピタキシャル膜２０の表面２０ａにフォトレジスト３０等を塗布した場合には、アライメントマーク２２が認識されなくなる場合がある。このようにアライメントマーク２２が認識されなくなると、位置合わせをすることができず、炭化珪素半導体装置を製造することができない。このようにフォトレジスト３０を塗布した場合に、アライメントマーク２２が認識されなくなるのは、アライメント光が傾斜面２２ａ、２２ｂのような緩やかな傾斜部とフォトレジスト３０の表面とにおける干渉することによるものと推察される。傾斜面２２ａ、２２ｂのような緩やかな傾斜部とフォトレジスト３０の表面とにおける干渉では、アライメント光の光量が広い範囲で徐々に連続的に変化するからである。
【００３０】
尚、ステッパー等の露光装置によるアライメントマークを用いたアライメントには、大凡の位置合わせを行うためのラフアライメント機能と、正確な位置合わせを行うファインアライメント機能とが存在しているものがある。ラフアライメントでは、大凡の位置合わせしかできないが、アライメント条件が緩く、図５に示すような炭化珪素エピタキシャル膜２０の表面２０ａにフォトレジスト３０等を塗布した場合であっても、アライメントマークを認識し位置合わせが可能である。一方、ファインアライメントでは、正確な位置合わせのため、アライメント条件が厳しく、図５に示すような炭化珪素エピタキシャル膜２０の表面２０ａにフォトレジスト３０等を塗布した場合は、アライメントマークが認識されず位置合わせをすることができない。
【００３１】
実際の炭化珪素半導体装置の製造工程においては、ラフアライメントを行い大凡の位置合わせを行った後、更に、ファインアライメントによる微調整を行い、正確な位置合わせを行って露光を行う。従って、一般的には、炭化珪素半導体装置を製造する際には、ファインアライメントまで行うため、本願において、単にアライメントと記載する場合には、ファインアライメントを意味する場合がある。
【００３２】
よって、凹状のアライメントマーク１２が形成されている炭化珪素単結晶基板１０に炭化珪素エピタキシャル膜２０が成膜され、フォトレジストが塗布されていても、アライメントによる位置合わせが可能な炭化珪素半導体装置の製造方法が求められている。
【００３３】
〔第１の実施の形態〕
次に、第１の実施の形態における炭化珪素半導体装置の製造方法について、図６Ａから図９Ｂに基づき説明する。
【００３４】
最初に、図６Ａに示すように、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａに凹状の第１のアライメントマーク１１１を形成する。具体的には、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａにフォトレジストを塗布し、露光装置による露光、現像を行うことにより、凹状の第１のアライメントマーク１１１が形成される領域に開口部を有する不図示のレジストパターンを形成する。この後、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等のドライエッチングによりレジストパターンの形成されていない領域の炭化珪素単結晶基板１１０を除去することにより、凹状の第１のアライメントマーク１１１を形成する。この後、不図示のレジストパターンを除去する。このように形成される凹状の第１のアライメントマーク１１１は、底部までの深さｄが約１μｍである。
【００３５】
炭化珪素単結晶基板１１０をドライエッチングにより除去する際には、エッチングガスとしてＳＦ６＋Ｏ２を用い、印加パワー：８００Ｗ、バイアスパワー：４０Ｗ、ドライエッチング装置のチャンバー内の圧力：１Ｐａの条件で行う。また、レジストパターンの除去する際には、酸素アッシングによりレジストパターンを除去した後、ＳＰＭ洗浄、ＲＣＡ洗浄を行う。
【００３６】
炭化珪素単結晶基板１１０は、所定の結晶面からオフ角θだけ傾斜した主面１１０ａを有している。所定の結晶面は、（０００１）面または（０００−１）面が好ましい。炭化珪素単結晶基板１１０における炭化珪素のポリタイプは４Ｈである。４Ｈのポリタイプの炭化珪素は、電子移動度、絶縁破壊電界強度等が、他のポリタイプよりも優れているからである。炭化珪素単結晶基板１１０の径は、１５０ｍｍ以上（たとえば６インチ以上）である。径が大きい程、半導体装置の製造コスト削減に有利であるからである。炭化珪素単結晶基板１１０は、主面１１０ａが｛０００１｝面に対し、＜１１−２０＞方位に４°のオフ角θで傾斜している。尚、本実施形態においては、オフ角θは、０°を越え、６°以下であってもよい。
【００３７】
次に、図６Ｂに示すように、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａに、エピタキシャル成長により、炭化珪素エピタキシャル膜１２０を形成する。成膜される炭化珪素エピタキシャル膜１２０の膜厚は１μｍ〜３μｍである。これにより炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａには、凹状の第１のアライメントマーク１１１が形成されていた領域に第２のアライメントマーク１２１が現れる。この第２のアライメントマーク１２１は、断面形状が表面１２０ａに対し傾斜した傾斜面を有する形状である。
【００３８】
次に、図７Ａに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに第１のフォトレジスト１３０を塗布する。第１のフォトレジスト１３０は、膜厚が約２μｍとなるように、スピンコーター等により塗布する。これにより、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに現れる第２のアライメントマーク１２１は、第１のフォトレジスト１３０に埋め込まれ、第１のフォトレジスト１３０の表面は平坦になる。尚、必要に応じてベーキング等を行う。本願においては、第１のフォトレジスト１３０は、ポジ型のフォトレジストが用いられる。
【００３９】
次に、図７Ｂに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａの第２のアライメントマーク１２１の全体を含む領域に、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１を形成する。具体的には、露光装置による露光、現像を行うことにより、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１を形成する。露光装置には、波長３６５ｎｍ（ｉ線）のステッパーが用いられ、現像液には、例えば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）等のアルカリ溶液が用いられる。第１の開口部１３１は、第２のアライメントマーク１２１の外形よりも約１０μｍ程広く形成されている。従って、第１の開口部１３１を形成することにより、第１の開口部１３１において、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａの第２のアライメントマーク１２１が露出する。尚、第１の開口部１３１を形成する際には、位置合わせを行う必要があるが、この位置合わせは、ステッパーのラフアライメントや目視等により行う。
【００４０】
次に、図８Ａに示すように、後述する凹状の第３のアライメントマーク１２２が形成される領域に、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部１３２を形成する。具体的には、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１において露出している第２のアライメントマーク１２１を用いて、位置合わせを行い露光装置による露光、現像を行う。これにより、所定の位置に第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部１３２を形成する。露光装置には、波長３６５ｎｍのステッパーが用いられ、現像液には、例えば、ＴＭＡＨ等のアルカリ溶液が用いられる。この工程においては、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１において露出している第２のアライメントマーク１２１を用いることができるため、ファインアライメントにより正確な位置合わせを行うことができる。これにより、第１のフォトレジスト１３０の所望の位置に正確に第２の開口部１３２を形成することができる。
【００４１】
次に、図８Ｂに示すように、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部１３２において露出している炭化珪素エピタキシャル膜１２０の一部を除去することにより、凹状の第３のアライメントマーク１２２を形成する。具体的には、ＲＩＥ等のドライエッチングにより、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部１３２において露出している炭化珪素エピタキシャル膜１２０を除去することにより、凹状の第３のアライメントマーク１２２を形成する。このように形成される凹状の第３のアライメントマーク１２２の底部までの深さは約０．５μｍ〜１．０μｍである。このような凹状の第３のアライメントマーク１２２は、炭化珪素半導体装置を製造する際のダイシングソーにより切断されるスクライブラインとなる領域に形成してもよい。炭化珪素エピタキシャル膜１２０を除去する際には、エッチングガスとしてＳＦ６＋Ｏ２を用い、印加パワー：８００Ｗ、バイアスパワー：４０Ｗ、ドライエッチング装置のチャンバー内の圧力：１Ｐａの条件で行う。この際、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１において露出している第２のアライメントマーク１２１が形成されている領域の炭化珪素エピタキシャル膜１２０も同時に一部除去されるが、炭化珪素半導体装置の製造に支障をきたすことはない。
【００４２】
次に、図９Ａに示すように、第１のフォトレジスト１３０を除去する。第１のフォトレジスト１３０の除去する際には、酸素アッシングにより第１のフォトレジスト１３０を除去した後、ＳＰＭ洗浄、ＲＣＡ洗浄を行う。この後の炭化珪素半導体装置の製造工程においては、形成された凹状の第３のアライメントマーク１２２を用いて位置合わせを行うことにより、正確な位置合わせを行うことができ、所望の炭化珪素半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【００４３】
具体的には、凹状の第３のアライメントマーク１２２は矩形の凹状のアライメントマークであり、この後、図９Ｂに示すように、第２のフォトレジスト１４０が塗布されている場合であっても、露光装置によるファインアライメントによる位置合わせが可能である。従って、凹状の第３のアライメントマーク１２２を用いて位置合わせを行い、露光することにより、炭化珪素半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【００４４】
〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における炭化珪素半導体装置の製造方法について、図１０Ａから図１２Ｂに基づき説明する。
【００４５】
最初に、図１０Ａに示すように、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａに凹状の第１のアライメントマーク１１１を形成する。
【００４６】
次に、図１０Ｂに示すように、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａに、エピタキシャル成長により、炭化珪素エピタキシャル膜１２０を形成する。
【００４７】
次に、図１１Ａに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに第１のフォトレジスト１３０を塗布する。
【００４８】
次に、図１１Ｂに示すように、第２のアライメントマーク１２１の全体を含む領域の炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１を形成する。
【００４９】
次に、図１２Ａに示すように、後述する炭化珪素エピタキシャル膜１２０のｎ＋領域２２１が形成される領域に、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部２３２を形成する。具体的には、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１において露出している第２のアライメントマーク１２１を用いて、位置合わせを行い露光装置による露光、現像を行う。これにより、所定の位置に第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部２３２を形成する。この工程においては、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１において露出している第２のアライメントマーク１２１を用いることができるため、ファインアライメントにより正確な位置合わせを行うことができる。これにより、第１のフォトレジスト１３０の所望の位置に正確に第２の開口部２３２を形成することができる。
【００５０】
次に、図１２Ｂに示すように、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部２３２において露出している炭化珪素エピタキシャル膜１２０に、ｎ型となる不純物元素をイオン注入することにより、ｎ＋領域２２１を形成する。ｎ型となる不純物元素としてはＰを用い、加速エネルギー：１０ｋｅＶ〜９００ｋｅＶ、ドーズ量：１×１０１１ｃｍ−２〜１×１０１６ｃｍ−２の条件でイオン注入を行う。尚、炭化珪素エピタキシャル膜１２０にｎ＋領域２２１に代えて、ｐ＋領域を形成する場合には、イオン注入する不純物元素をＡｌにする。この後、第１のフォトレジスト１３０を除去する。
【００５１】
本実施の形態における炭化珪素半導体装置を製造方法においては、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部２３２は、いわゆる素子領域に形成される。また、本実施の形態は、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部２３２が形成されている領域の炭化珪素エピタキシャル膜１２０をエッチングにより除去することによりトレンチ等を形成するものであってもよい。
【００５２】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００５３】
〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における炭化珪素半導体装置の製造方法について、図１３Ａから図１９Ｂに基づき説明する。
【００５４】
最初に、図１３Ａに示すように、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａに凹状の第１のアライメントマーク１１１を形成する。
【００５５】
次に、図１３Ｂに示すように、炭化珪素単結晶基板１１０の主面１１０ａに、エピタキシャル成長により、炭化珪素エピタキシャル膜１２０を形成する。
【００５６】
次に、図１４Ａに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに第１のフォトレジスト１３０を塗布する。
【００５７】
次に、図１４Ｂに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａの第２のアライメントマーク１２１の全体を含む領域に、第１のフォトレジスト１３０の第１の開口部１３１を形成する。
【００５８】
次に、図１５Ａに示すように、後述する凹状の第３のアライメントマーク１２２が形成される領域に、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部１３２を形成する。
【００５９】
次に、図１５Ｂに示すように、第１のフォトレジスト１３０の第２の開口部１３２において露出している炭化珪素エピタキシャル膜１２０を除去することにより、凹状の第３のアライメントマーク１２２を形成する。
【００６０】
次に、図１６Ａに示すように、第１のフォトレジスト１３０を除去する。
【００６１】
次に、図１６Ｂに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに、膜厚が約２μｍの酸化シリコン膜３５０を成膜する。
【００６２】
次に、図１７Ａに示すように、酸化シリコン膜３５０の上にフォトレジスト３６０を塗布する。塗布されるフォトレジスト３６０の厚さは、約２．５μｍである。
【００６３】
次に、図１７Ｂに示すように、炭化珪素エピタキシャル膜１２０においてｎ＋領域３２１が形成される領域に、フォトレジスト３６０の第３の開口部３６１を形成する。具体的には、炭化珪素エピタキシャル膜１２０に形成されている凹状の第３のアライメントマーク１２２を用いて位置合わせを行い、露光装置による露光、現像を行うことにより、フォトレジスト３６０に第３の開口部３６１を形成する。この工程においては、炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａに対し略垂直な側面を有する凹状の第３のアライメントマーク１２２を用いることができる。従って、凹状の第３のアライメントマーク１２２の上に酸化シリコン膜３５０が成膜されていても、凹状の第３のアライメントマーク１２２は、露光装置において認識可能である。よって、凹状の第３のアライメントマーク１２２を用いてファインアライメントにより正確な位置合わせを行うことができる。これにより、フォトレジスト３６０の所望の位置に正確に第３の開口部３６１を形成することができる。
【００６４】
次に、図１８Ａに示すように、フォトレジスト３６０の第３の開口部３６１における酸化シリコン膜３５０をＲＩＥ等のドライエッチングにより除去することにより開口部３５１を形成する。これにより、残存する酸化シリコン膜３５０によりイオン注入マスクが形成される。酸化シリコン膜３５０を除去する際には、エッチングガスとして、ＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒの混合ガスを用い、印加パワー：５００Ｗ、バイアスパワー：５０Ｗ、ドライエッチング装置のチャンバー内の圧力：１Ｐａの条件で行う。これにより、フォトレジスト３６０の第３の開口部３６１における酸化シリコン膜３５０を炭化珪素エピタキシャル膜１２０の表面１２０ａが露出するまで除去し、酸化シリコン膜３５０に開口部３５１を形成し、イオン注入マスクを形成する。
【００６５】
次に、図１８Ｂに示すように、フォトレジスト３６０を除去する。フォトレジスト３６０の除去する際には、酸素アッシングによりフォトレジスト３６０を除去した後、ＳＰＭ洗浄、ＲＣＡ洗浄を行う。
【００６６】
次に、図１９Ａに示すように、開口部３５１を有する酸化シリコン膜３５０をイオン注入マスクとして、領域の炭化珪素エピタキシャル膜１２０に、ｎ型となる不純物元素をイオン注入することにより、ｎ＋領域３２１を形成する。ｎ型となる不純物元素としてはＰを用い、加速エネルギー：１０ｋｅＶ〜９００ｋｅＶ、ドーズ量：１×１０１１ｃｍ−２〜１×１０１６ｃｍ−２の条件でイオン注入を行う。尚、炭化珪素エピタキシャル膜１２０にｎ＋領域３２１に代えて、ｐ＋領域を形成する場合には、不純物元素をＰからＡｌに代えてイオン注入する。
【００６７】
次に、図１９Ｂに示すように、酸化シリコン膜３５０をウェットエッチングにより除去する。酸化シリコン膜３５０を除去する際には、エッチング液としてＨＦ（フッ酸）またはＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いる。
【００６８】
尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。
【００６９】
以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１０        炭化珪素単結晶基板
１０ａ      主面
１１        凸状のアライメントマーク
１２        凹状のアライメントマーク
２０        炭化珪素エピタキシャル膜
２０ａ      表面
２１        アライメントマーク
２１ａ      傾斜面
２２        アライメントマーク
２２ａ、２２ｂ      傾斜面
３０        フォトレジスト
１１０      炭化珪素単結晶基板
１１０ａ    主面
１１１      第１のアライメントマーク
１２０      炭化珪素エピタキシャル膜
１２０ａ    表面
１２１      第２のアライメントマーク
１２２      第３のアライメントマーク
１３０      第１のフォトレジスト
１３１      第１の開口部
１３２      第２の開口部
１４０      第２のフォトレジスト
２２１      ｎ＋領域
２３２      第２の開口部
３２１      ｎ＋領域
３５０      酸化シリコン膜
３５１      開口部
３６０      フォトレジスト
３６１      第３の開口部
【図１】
2019230206.tif 000003
【図２】
2019230206.tif 000004
【図３】
2019230206.tif 000005
【図４】
2019230206.tif 000006
【図５】
2019230206.tif 000007
【図６Ａ】
2019230206.tif 000008
【図６Ｂ】
2019230206.tif 000009
【図７Ａ】
2019230206.tif 000010
【図７Ｂ】
2019230206.tif 000011
【図８Ａ】
2019230206.tif 000012
【図８Ｂ】
2019230206.tif 000013
【図９Ａ】
2019230206.tif 000014
【図９Ｂ】
2019230206.tif 000015
【図１０Ａ】
2019230206.tif 000016
【図１０Ｂ】
2019230206.tif 000017
【図１１Ａ】
2019230206.tif 000018
【図１１Ｂ】
2019230206.tif 000019
【図１２Ａ】
2019230206.tif 000020
【図１２Ｂ】
2019230206.tif 000021
【図１３Ａ】
2019230206.tif 000022
【図１３Ｂ】
2019230206.tif 000023
【図１４Ａ】
2019230206.tif 000024
【図１４Ｂ】
2019230206.tif 000025
【図１５Ａ】
2019230206.tif 000026
【図１５Ｂ】
2019230206.tif 000027
【図１６Ａ】
2019230206.tif 000028
【図１６Ｂ】
2019230206.tif 000029
【図１７Ａ】
2019230206.tif 000030
【図１７Ｂ】
2019230206.tif 000031
【図１８Ａ】
2019230206.tif 000032
【図１８Ｂ】
2019230206.tif 000033
【図１９Ａ】
2019230206.tif 000034
【図１９Ｂ】
2019230206.tif 000035
【国際調査報告】
2019230206.tif 000036
2019230206.tif 000037
2019230206.tif 000038
2019230206.tif 000039