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JP7794725B2 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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JP7794725B2 - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device manufacturing method

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JP7794725B2
JP7794725B2 JP2022178803A JP2022178803A JP7794725B2 JP 7794725 B2 JP7794725 B2 JP 7794725B2 JP 2022178803 A JP2022178803 A JP 2022178803A JP 2022178803 A JP2022178803 A JP 2022178803A JP 7794725 B2 JP7794725 B2 JP 7794725B2
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Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

特許文献1には、トレンチの底面にドーパントをイオン注入することによってトレンチの下部に拡散層を形成する技術が開示されている。この技術では、イオン注入の前にトレンチの内面に酸化膜を形成する。次に、トレンチの底面を覆う酸化膜をエッチングにより除去する。トレンチの両側面には酸化膜を残存させる。次に、トレンチの底面にドーパントをイオン注入することによって、トレンチの下部に拡散層を形成する。トレンチの両側面は酸化膜に覆われているので、トレンチの両側面へのドーパントの注入が防止される。 Patent Document 1 discloses a technique for forming a diffusion layer at the bottom of a trench by ion-implanting dopants into the bottom surface of the trench. In this technique, an oxide film is formed on the inner surface of the trench before ion implantation. Next, the oxide film covering the bottom surface of the trench is removed by etching, leaving oxide films on both side surfaces of the trench. Next, a diffusion layer is formed at the bottom of the trench by ion-implanting dopants into the bottom surface of the trench. Because both side surfaces of the trench are covered with oxide films, implantation of dopants into both side surfaces of the trench is prevented.

特開2018-207061号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-207061

特許文献1の技術では、トレンチの両側面を覆う酸化膜によってトレンチの底面の端部へのドーパントの注入が阻害される。このため、トレンチの底面の中央部にしかドーパントを注入することができない。例えば、トレンチの底面の幅が0.5μmであり、両側面を覆う酸化膜の厚みが0.1μmの場合には、トレンチの底面の中央部の幅0.3μmの範囲にしかドーパントを注入することができない。このため、この技術では、トレンチの底面よりも幅が狭い拡散領域しか形成することができない。本明細書では、トレンチの側面へのドーパントの注入を防止しながら、トレンチの底面の広い範囲にドーパントを注入する技術を提案する。 In the technology of Patent Document 1, the oxide film covering both sides of the trench prevents dopants from being injected into the edges of the trench bottom. As a result, dopants can only be injected into the center of the trench bottom. For example, if the width of the trench bottom is 0.5 μm and the oxide film covering both sides is 0.1 μm thick, dopants can only be injected into a 0.3 μm-wide area in the center of the trench bottom. As a result, this technology can only form a diffusion region that is narrower than the trench bottom. This specification proposes a technology that prevents dopants from being injected into the trench side, while injecting dopants into a wide area of the trench bottom.

本明細書が開示する半導体装置の製造方法は、ウエハ準備工程、第1不活性イオン注入工程、第2不活性イオン注入工程、酸化膜成長工程、及び、ドーパント注入工程を有する。前記ウエハ準備工程では、半導体基板を含むウエハを準備する。前記ウエハの表面にトレンチが設けられている。前記トレンチが、第1側面と第2側面と前記第1側面と前記第2側面の間に配置された底面を有する。前記底面が、前記半導体基板内に位置している。前記第1不活性イオン注入工程では、前記第1側面に不活性イオンを注入する。前記第1不活性イオン注入工程では、前記トレンチの幅方向に沿う断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度が、前記第2側面の上端と前記第1側面の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度よりも大きい状態で前記第1側面に不活性イオンを注入する。前記第2不活性イオン注入工程では、前記第2側面に不活性イオンを注入する。前記第2不活性イオン注入工程では、前記トレンチの幅方向に沿う前記断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度が、前記第1側面の上端と前記第2側面の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度よりも大きい状態で前記第2側面に不活性イオンを注入する。前記酸化膜成長工程では、前記半導体基板を加熱することによって前記第1側面と前記第2側面に酸化膜を成長させる。前記ドーパント注入工程では、前記底面にドーパントを注入する。 The method for manufacturing a semiconductor device disclosed herein includes a wafer preparation process, a first inert ion implantation process, a second inert ion implantation process, an oxide film growth process, and a dopant implantation process. In the wafer preparation process, a wafer including a semiconductor substrate is prepared. A trench is provided on the surface of the wafer. The trench has a first side surface, a second side surface, and a bottom surface disposed between the first side surface and the second side surface. The bottom surface is located within the semiconductor substrate. In the first inert ion implantation process, inert ions are implanted into the first side surface. In the first inert ion implantation process, inert ions are implanted into the first side surface such that, in a cross section along the width direction of the trench, the inclination angle of the inert ion implantation direction relative to the surface of the wafer is greater than the inclination angle of a straight line connecting the upper end of the second side surface and the lower end of the first side surface relative to the surface of the wafer. In the second inert ion implantation process, inert ions are implanted into the second side surface. In the second inert ion implantation process, inert ions are implanted into the second side surface such that the inclination angle of the inert ion implantation direction relative to the surface of the wafer in the cross section along the width direction of the trench is greater than the inclination angle of a line connecting the upper end of the first side surface and the lower end of the second side surface relative to the surface of the wafer. In the oxide film growth process, an oxide film is grown on the first side surface and the second side surface by heating the semiconductor substrate. In the dopant implantation process, dopants are implanted into the bottom surface.

なお、前記ウエハは、半導体基板のみによって構成されていてもよいし、半導体基板とその表面に設けられた他の層(例えば、絶縁層、導体層、マスク層など)を有していてもよい。また、前記トレンチは、半導体基板の表面に設けられていてもよいし、半導体基板の表面に設けられた前記他の層の表面に設けられていてもよい。トレンチが前記他の層の表面に設けられている場合、トレンチは前記他の層を貫通して前記半導体基板に達していることで前記トレンチの底面が前記半導体基板内に位置している。また、トレンチの側面と底面が曲面により接続されている場合には、半導体基板の表面に対する当該曲面の接線の傾斜角度が45度となる位置がトレンチの側面の下端である。また、前記不活性イオンは、半導体基板内でアクセプタとドナーのいずれとしても機能しないイオン(すなわち、無極性のイオン)を意味する。前記不活性イオンは、例えば、アルゴンイオン、ネオンイオン等である。また、本明細書において、ウエハの表面に対する傾斜角度は、ウエハの表面に立てた垂線と対象物(例えば、注入方向または直線)の間の角度を意味する。したがって、傾斜角度が0度であることは、対象物が垂線に対して平行(すなわち、ウエハの表面に対して垂直)であることを意味する。 The wafer may consist solely of a semiconductor substrate, or may include a semiconductor substrate and other layers (e.g., insulating layers, conductor layers, mask layers, etc.) disposed on its surface. The trench may be disposed on the surface of the semiconductor substrate, or on the surface of the other layer disposed on the surface of the semiconductor substrate. If the trench is disposed on the surface of the other layer, the trench penetrates the other layer and reaches the semiconductor substrate, so that the bottom of the trench is located within the semiconductor substrate. If the side and bottom of the trench are connected by a curved surface, the lower end of the side of the trench is the position where the tangent to the curved surface with respect to the surface of the semiconductor substrate forms a 45-degree inclination angle. The inert ions refer to ions that do not function as either acceptors or donors in the semiconductor substrate (i.e., nonpolar ions). Examples of inert ions include argon ions and neon ions. In this specification, the inclination angle with respect to the wafer surface refers to the angle between a perpendicular to the wafer surface and an object (e.g., an implantation direction or a straight line). Therefore, a tilt angle of 0 degrees means that the object is parallel to the normal (i.e., perpendicular to the surface of the wafer).

この製造方法では、第1不活性イオン注入工程と第2不活性イオン注入工程において第1側面と第2側面に不活性イオンが注入されることでこれらの側面に結晶欠陥が生成される。第1不活性イオン注入工程では、不活性イオンの注入方向の傾斜角度が上記のように設定されていることで、第1側面の下端近傍への不活性イオンの注入が防止される。また、第2不活性イオン注入工程では、不活性イオンの注入方向の傾斜角度が上記のように設定されていることで、第2側面の下端近傍への不活性イオンの注入が防止される。次に、酸化膜成長工程において、半導体基板が加熱される。不活性イオンの注入範囲では、結晶欠陥密度が高いので、酸化膜が速く成長する。したがって、第1側面及び第2側面のうちの不活性イオンの注入範囲では、トレンチの底面よりも速く酸化膜が成長する。また、第1側面及び第2側面のうちの下端近傍の範囲には不活性イオンが注入されていないので、第1側面及び第2側面のうちの下端近傍の範囲では酸化膜の成長速度が遅い。したがって、酸化膜成長工程では、第1側面及び第2側面のうちの下端近傍の範囲とトレンチの底面に厚く酸化膜を成長させることなく、第1側面及び第2側面のうちの不活性イオンの注入範囲に十分な厚さの酸化膜を形成することができる。次に、ドーパント注入工程において、トレンチの底面にドーパントが注入される。第1側面及び第2側面のうちの下端近傍の範囲に厚い酸化膜が存在しないので、トレンチの底面の広い範囲にドーパントを注入することができる。また、酸化膜によっておおわれている範囲では第1側面及び第2側面へのドーパントの注入が防止される。このように、この製造方法によれば、トレンチの側面へのドーパントの注入を防止しながら、トレンチの底面の広い範囲にドーパントを注入できる。 In this manufacturing method, inert ions are implanted into the first and second side surfaces in the first and second inert ion implantation processes, generating crystal defects on these side surfaces. In the first inert ion implantation process, the tilt angle of the inert ion implantation direction is set as described above, thereby preventing inert ions from being implanted near the bottom of the first side surface. Furthermore, in the second inert ion implantation process, the tilt angle of the inert ion implantation direction is set as described above, thereby preventing inert ions from being implanted near the bottom of the second side surface. Next, in the oxide film growth process, the semiconductor substrate is heated. Because the density of crystal defects is high in the inert ion implantation area, the oxide film grows faster. Therefore, the oxide film grows faster in the inert ion implantation area of the first and second side surfaces than on the trench bottom. Furthermore, because inert ions are not implanted in the areas near the bottom of the first and second side surfaces, the oxide film grows more slowly in the areas near the bottom of the first and second side surfaces. Therefore, in the oxide film growth process, a sufficiently thick oxide film can be formed in the inert ion implantation area of the first and second side surfaces without growing a thick oxide film in the areas near the bottom ends of the first and second side surfaces or on the bottom surface of the trench. Next, in the dopant implantation process, dopants are implanted into the bottom surface of the trench. Because a thick oxide film is not present in the areas near the bottom ends of the first and second side surfaces, dopants can be implanted over a wide area of the bottom surface of the trench. Furthermore, implantation of dopants into the first and second side surfaces is prevented in the areas covered by the oxide film. Thus, this manufacturing method allows dopants to be implanted over a wide area of the bottom surface of the trench while preventing implantation of dopants into the side surfaces of the trench.

半導体装置10の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor device 10. 実施例1の製造方法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to the first embodiment. 実施例1の製造方法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to the first embodiment. 実施例1の製造方法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to the first embodiment. 実施例1の製造方法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to the first embodiment. 実施例1の製造方法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to the first embodiment. 実施例1の製造方法の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to the first embodiment. 実施例2の製造方法の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to a second embodiment. 実施例2の製造方法の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to a second embodiment. 実施例2の製造方法の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to a second embodiment. 実施例2の製造方法の説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram of a manufacturing method according to a second embodiment.

本明細書が開示する一例の製造方法では、前記ウエハを準備する前記工程が、前記半導体基板の表面にマスク層を形成する工程と、前記マスク層を貫通して前記半導体基板に達するように前記トレンチを形成する工程、を有していてもよい。前記マスク層が存在する状態で、前記第1側面に不活性イオンを注入する前記工程、前記第2側面に不活性イオンを注入する前記工程、前記酸化膜を成長させる前記工程、及び、ドーパントを注入する前記工程を実施してもよい。 In one example of a manufacturing method disclosed herein, the wafer preparation step may include the steps of forming a mask layer on the surface of the semiconductor substrate and forming the trench through the mask layer to reach the semiconductor substrate. With the mask layer in place, the steps of implanting inert ions into the first side surface, implanting inert ions into the second side surface, growing the oxide film, and implanting a dopant may be performed.

また、本明細書が開示する他の一例の製造方法では、前記ウエハを準備する前記工程が、前記半導体基板の表面にマスク層を形成する工程と、前記マスク層を貫通して前記半導体基板に達するように前記トレンチを形成する工程と、前記マスク層を除去する工程、を有していてもよい。前記第1側面に不活性イオンを注入する前記工程、及び、前記第2側面に不活性イオンを注入する前記工程では、前記半導体基板の前記表面に不活性イオンを注入してもよい。前記酸化膜を成長させる前記工程では、前記第1側面と前記第2側面と前記半導体基板の前記表面に前記酸化膜を成長させてもよい。前記半導体基板の前記表面に前記酸化膜が存在する状態で、ドーパントを注入する前記工程を実施してもよい。 In another example of a manufacturing method disclosed herein, the step of preparing the wafer may include the steps of forming a mask layer on the surface of the semiconductor substrate, forming the trench through the mask layer to reach the semiconductor substrate, and removing the mask layer. In the steps of implanting inert ions into the first side surface and implanting inert ions into the second side surface, the inert ions may be implanted into the surface of the semiconductor substrate. In the step of growing an oxide film, the oxide film may be grown on the first side surface, the second side surface, and the surface of the semiconductor substrate. The step of implanting a dopant may be performed with the oxide film present on the surface of the semiconductor substrate.

これらのいずれの構成でも、半導体基板の表面へのドーパントの注入を防止できる。 Either of these configurations can prevent dopants from being implanted into the surface of the semiconductor substrate.

本明細書が開示する一例の製造方法では、前記半導体基板が、p型のボディ層を有していてもよい。また、前記トレンチが、前記ボディ層を貫通していてもよい。前記第1側面に不活性イオンを注入する前記工程では、前記トレンチの幅方向に沿う前記断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する前記傾斜角度が、前記断面において前記第2側面の上端と前記第1側面における前記ボディ層の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度よりも小さい状態で前記第1側面に不活性イオンを注入してもよい。前記第2側面に不活性イオンを注入する前記工程では、前記トレンチの幅方向に沿う前記断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する前記傾斜角度が、前記断面において前記第1側面の上端と前記第2側面における前記ボディ層の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度よりも小さい状態で前記第2側面に不活性イオンを注入してもよい。 In one example manufacturing method disclosed herein, the semiconductor substrate may have a p-type body layer. The trench may penetrate the body layer. In the step of implanting inert ions into the first side surface, the inert ions may be implanted into the first side surface such that, in the cross section along the width direction of the trench, the inclination angle of the inert ion implantation direction relative to the surface of the wafer is smaller than the inclination angle of a straight line connecting an upper end of the second side surface and a lower end of the body layer at the first side surface relative to the surface of the wafer in the cross section. In the step of implanting inert ions into the second side surface, the inert ions may be implanted into the second side surface such that, in the cross section along the width direction of the trench, the inclination angle of the inert ion implantation direction relative to the surface of the wafer is smaller than the inclination angle of a straight line connecting an upper end of the first side surface and a lower end of the body layer at the second side surface relative to the surface of the wafer in the cross section.

この製造方法によれば、ボディ層から分離された状態でトレンチの下部に拡散層を形成することができる。 This manufacturing method allows the diffusion layer to be formed at the bottom of the trench while being separated from the body layer.

図1に示す半導体装置10は、半導体基板12を有している。半導体基板12は、SiCにより構成されている。以下では、半導体基板12の上面12aに平行な一方向をx方向といい、上面12aに平行かつx方向に直交する方向をy方向といい、半導体基板12の厚み方向をz方向という。図1は、x方向及びz方向に沿う断面を表している。半導体基板12の上面12aには、複数のトレンチ14が設けられている。各トレンチ14は、上面12aにおいてy方向に直線状に伸びている。すなわち、x方向は、トレンチ14に対して直交する方向であり、トレンチ14の幅方向である。各トレンチ14は、上面12aにおいてx方向に間隔を空けて配置されている。各トレンチ14の内面は、ゲート絶縁膜16によって覆われている。各トレンチ14内にゲート電極18が配置されている。各ゲート電極18は、ゲート絶縁膜16によって半導体基板12から絶縁されている。各ゲート電極18の上面は、層間絶縁膜20によって覆われている。半導体基板12の上部にソース電極22が配置されている。ソース電極22は、層間絶縁膜20によってゲート電極18から絶縁されている。半導体基板12の下面12bには、ドレイン電極24が設けられている。 The semiconductor device 10 shown in FIG. 1 has a semiconductor substrate 12. The semiconductor substrate 12 is made of SiC. Hereinafter, a direction parallel to the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 is referred to as the x-direction, a direction parallel to the upper surface 12a and perpendicular to the x-direction is referred to as the y-direction, and the thickness direction of the semiconductor substrate 12 is referred to as the z-direction. FIG. 1 shows a cross section along the x-direction and z-direction. The upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 has multiple trenches 14. Each trench 14 extends linearly in the y-direction on the upper surface 12a. That is, the x-direction is a direction perpendicular to the trench 14 and corresponds to the width direction of the trench 14. The trenches 14 are spaced apart in the x-direction on the upper surface 12a. The inner surface of each trench 14 is covered with a gate insulating film 16. A gate electrode 18 is disposed within each trench 14. Each gate electrode 18 is insulated from the semiconductor substrate 12 by the gate insulating film 16. The upper surface of each gate electrode 18 is covered with an interlayer insulating film 20. A source electrode 22 is disposed on the upper part of the semiconductor substrate 12. The source electrode 22 is insulated from the gate electrode 18 by an interlayer insulating film 20. A drain electrode 24 is provided on the lower surface 12b of the semiconductor substrate 12.

半導体基板12は、ソース領域40、コンタクト領域42、ボディ領域44、ドリフト領域46、ドレイン領域48、及び、ディープ領域50を有している。 The semiconductor substrate 12 has a source region 40, a contact region 42, a body region 44, a drift region 46, a drain region 48, and a deep region 50.

ソース領域40は、高いn型不純物濃度を有するn型領域である。ソース領域40は、ソース電極22とゲート絶縁膜16に接している。コンタクト領域42は、高いp型不純物濃度を有するp型領域である。コンタクト領域42は、ソース電極22に接している。ボディ領域44は、コンタクト領域42よりも低いp型不純物濃度を有するp型領域である。ボディ領域44は、ソース領域40とコンタクト領域42に対して下側から接している。ボディ領域44は、ソース領域40の下側でゲート絶縁膜16に接している。ドリフト領域46は、ソース領域40よりも低いn型不純物濃度を有するn型領域である。ドリフト領域46は、ボディ領域44に対して下側から接している。ドリフト領域46は、ボディ領域44の下側でゲート絶縁膜16に接している。ドレイン領域48は、ドリフト領域46よりも高いn型不純物濃度を有するn型領域である。ドレイン領域48は、ドリフト領域46に対して下側から接している。ドレイン領域48は、ドレイン電極24に接している。各ディープ領域50は、各トレンチ14の下部に配置されている。ディープ領域50は、トレンチ14の底面においてゲート絶縁膜16に接している。ディープ領域50の幅は、トレンチ14の底面の幅とほぼ等しい。ディープ領域50の周囲は、ドリフト領域46に囲まれている。 The source region 40 is an n-type region with a high n-type impurity concentration. The source region 40 is in contact with the source electrode 22 and the gate insulating film 16. The contact region 42 is a p-type region with a high p-type impurity concentration. The contact region 42 is in contact with the source electrode 22. The body region 44 is a p-type region with a lower p-type impurity concentration than the contact region 42. The body region 44 is in contact with the source region 40 and the contact region 42 from below. The body region 44 is in contact with the gate insulating film 16 below the source region 40. The drift region 46 is an n-type region with a lower n-type impurity concentration than the source region 40. The drift region 46 is in contact with the body region 44 from below. The drift region 46 is in contact with the gate insulating film 16 below the body region 44. The drain region 48 is an n-type region with a higher n-type impurity concentration than the drift region 46. The drain region 48 contacts the drift region 46 from below. The drain region 48 contacts the drain electrode 24. Each deep region 50 is located at the bottom of each trench 14. The deep region 50 contacts the gate insulating film 16 at the bottom of the trench 14. The width of the deep region 50 is approximately equal to the width of the bottom of the trench 14. The deep region 50 is surrounded by the drift region 46.

ソース領域40、コンタクト領域42、ボディ領域44、ドリフト領域46、ドレイン領域48、ディープ領域50、ゲート電極18及びゲート絶縁膜16によって、MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effect transistor)が構成されている。ゲート電極18にゲート閾値以上の電位を印加すると、ボディ領域44内にチャネルが形成され、MOSFETがオンする。ゲート電極18の電位をゲート閾値未満の電位に引き下げると、チャネルが消失し、MOSFETがオフする。MOSFETがオフすると、ボディ領域44からドリフト領域46に空乏層が広がる。このとき、ディープ領域50からドリフト領域46へも空乏層が広がる。ディープ領域50からドリフト領域46へ広がる空乏層によって、トレンチ14の下端部を覆うゲート絶縁膜16に高電界が加わることが防止される。特に、ディープ領域50の幅がトレンチ14の底面の幅と略等しいので、ディープ領域50がトレンチ14の底面のほぼ全域でゲート絶縁膜16に接している。したがって、トレンチ14の下端部のゲート絶縁膜16を好適に保護することができる。 The source region 40, contact region 42, body region 44, drift region 46, drain region 48, deep region 50, gate electrode 18, and gate insulating film 16 constitute a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET). When a potential equal to or greater than the gate threshold is applied to the gate electrode 18, a channel is formed in the body region 44, turning the MOSFET on. When the potential of the gate electrode 18 is reduced to a potential below the gate threshold, the channel disappears, turning the MOSFET off. When the MOSFET is turned off, a depletion layer extends from the body region 44 to the drift region 46. At the same time, the depletion layer also extends from the deep region 50 to the drift region 46. The depletion layer extending from the deep region 50 to the drift region 46 prevents a high electric field from being applied to the gate insulating film 16 covering the bottom end of the trench 14. In particular, because the width of the deep region 50 is approximately equal to the width of the bottom of the trench 14, the deep region 50 contacts the gate insulating film 16 over almost the entire bottom of the trench 14. Therefore, the gate insulating film 16 at the bottom end of the trench 14 can be effectively protected.

次に、半導体装置10の製造方法について説明する。なお、実施例1、2の製造方法は、ディープ領域50の形成工程に特徴を有するので、以下ではディープ領域50の形成工程について説明する。 Next, we will explain the manufacturing method of the semiconductor device 10. Note that the manufacturing methods of Examples 1 and 2 are characterized by the process of forming the deep region 50, so the process of forming the deep region 50 will be explained below.

実施例1の製造方法は、ウエハ準備工程、第1不活性イオン注入工程、第2不活性イオン注入工程、酸化膜成長工程、及び、ドーパント注入工程を有する。 The manufacturing method of Example 1 includes a wafer preparation process, a first inert ion implantation process, a second inert ion implantation process, an oxide film growth process, and a dopant implantation process.

ウエハ準備工程では、図2に示すように、ソース領域40、コンタクト領域42、ボディ領域44、及び、ドリフト領域46が設けられた半導体基板12の上面12aにマスク層60を形成する。以下では、半導体基板12とマスク層60を合わせてウエハという場合がある。次に、マスク層60に開口部60aを形成する。次に、図3に示すように、マスク層60を介して半導体基板12をエッチングすることによって、半導体基板12にトレンチ14を形成する。以下では、マスク層60に設けられた開口部60aと半導体基板12に設けられたトレンチ14を合わせて、トレンチ62という。トレンチ62は、マスク層60の上面(すなわち、ウエハの上面)に設けられており、マスク層60を貫通して半導体基板12に達している。したがって、トレンチ62の底面(すなわち、トレンチ14の底面14c)は半導体基板12内に位置している。以下では、トレンチ62の一方の側面を第1側面62aといい、トレンチ62の他方の側面を第2側面62bという。第1側面62aは第2側面62bに対向している。 In the wafer preparation process, as shown in FIG. 2, a mask layer 60 is formed on the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12, on which the source region 40, contact region 42, body region 44, and drift region 46 are provided. Hereinafter, the semiconductor substrate 12 and mask layer 60 may be collectively referred to as the wafer. Next, an opening 60a is formed in the mask layer 60. Next, as shown in FIG. 3, the semiconductor substrate 12 is etched through the mask layer 60 to form a trench 14 in the semiconductor substrate 12. Hereinafter, the opening 60a in the mask layer 60 and the trench 14 in the semiconductor substrate 12 are collectively referred to as the trench 62. The trench 62 is provided on the upper surface of the mask layer 60 (i.e., the upper surface of the wafer) and penetrates the mask layer 60 to reach the semiconductor substrate 12. Therefore, the bottom surface of the trench 62 (i.e., the bottom surface 14c of the trench 14) is located within the semiconductor substrate 12. Hereinafter, one side of the trench 62 will be referred to as the first side 62a, and the other side of the trench 62 will be referred to as the second side 62b. The first side 62a faces the second side 62b.

次に、第1不活性イオン注入工程を実施する。第1不活性イオン注入工程では、図4に示すように、トレンチ62の第1側面62aにアルゴンイオンを注入する。アルゴンイオンは、不活性イオンである。ここでは、アルゴンイオンの注入方向92をウエハの上面に対して傾斜させた状態で第1側面62aにアルゴンイオンを注入する。 Next, the first inert ion implantation process is performed. In the first inert ion implantation process, argon ions are implanted into the first side surface 62a of the trench 62, as shown in FIG. 4. Argon ions are inert ions. Here, the argon ions are implanted into the first side surface 62a with the argon ion implantation direction 92 tilted relative to the top surface of the wafer.

図4の角度θ92は、ウエハの上面(すなわち、マスク層60の上面)に立てた垂線90とアルゴンイオンの注入方向92の間の角度である。角度θ92は、ウエハの上面に対するアルゴンイオンの注入方向92の傾斜角度である。 Angle θ92 in Figure 4 is the angle between a perpendicular line 90 erected on the top surface of the wafer (i.e., the top surface of the mask layer 60) and the argon ion implantation direction 92. Angle θ92 is the inclination angle of the argon ion implantation direction 92 with respect to the top surface of the wafer.

図4の直線94は、第2側面62bの上端と第1側面62aの下端とを接続する直線である。また、図4の角度θ94は、ウエハの上面に対する直線94の傾斜角度である。 The straight line 94 in Figure 4 is a line connecting the upper end of the second side surface 62b and the lower end of the first side surface 62a. Also, the angle θ94 in Figure 4 is the inclination angle of the straight line 94 with respect to the upper surface of the wafer.

図4の直線96は、第2側面62bの上端と第1側面62aにおけるボディ領域44の下端とを接続する直線である。また、図4の角度θ96は、ウエハの上面に対する直線96の傾斜角度である。 The straight line 96 in Figure 4 is a line connecting the upper end of the second side surface 62b and the lower end of the body region 44 on the first side surface 62a. Also, the angle θ96 in Figure 4 is the inclination angle of the straight line 96 with respect to the upper surface of the wafer.

図4に示すように、アルゴンイオンの注入方向92の傾斜角度θ92は、直線94の傾斜角度θ94よりも大きい。したがって、第2側面62bの陰となることにより、第1側面62aのうちの下端近傍の範囲62aLにはアルゴンイオンが注入されない。また、トレンチ62の底面14cにもアルゴンイオンが注入されない。また、図4に示すように、アルゴンイオンの注入方向92の傾斜角度θ92は、直線96の傾斜角度θ96よりも小さい。したがって、第1側面62aの上端からボディ領域44の下端よりも下側の部分(すなわち、ドリフト領域46の表層部)までの範囲62aUにアルゴンイオンが注入される。したがって、範囲62aU内の第1側面62aに結晶欠陥が形成される。 As shown in FIG. 4, the inclination angle θ92 of the argon ion implantation direction 92 is greater than the inclination angle θ94 of the straight line 94. Therefore, due to the shadow of the second side surface 62b, argon ions are not implanted into the range 62aL near the lower end of the first side surface 62a. Furthermore, argon ions are not implanted into the bottom surface 14c of the trench 62. Also, as shown in FIG. 4, the inclination angle θ92 of the argon ion implantation direction 92 is smaller than the inclination angle θ96 of the straight line 96. Therefore, argon ions are implanted into the range 62aU from the upper end of the first side surface 62a to the portion below the lower end of the body region 44 (i.e., the surface portion of the drift region 46). Therefore, crystal defects are formed on the first side surface 62a within the range 62aU.

次に、第2不活性イオン注入工程を実施する。第2不活性イオン注入工程では、図5に示すように、トレンチ62の第2側面62bにアルゴンイオンを注入する。ここでは、アルゴンイオンの注入方向82を半導体基板12の上面12aに対して傾斜させた状態で第2側面62bにアルゴンイオンを注入する。 Next, a second inert ion implantation process is performed. In the second inert ion implantation process, argon ions are implanted into the second side surface 62b of the trench 62, as shown in FIG. 5. Here, the argon ions are implanted into the second side surface 62b with the argon ion implantation direction 82 tilted relative to the top surface 12a of the semiconductor substrate 12.

図5の垂線80は、ウエハの上面に立てた垂線である。図5の角度θ82は、ウエハの上面に対するアルゴンイオンの注入方向82の傾斜角度である。図5の直線84は、第1側面62aの上端と第2側面62bの下端とを接続する直線である。また、図5の角度θ84は、ウエハの上面に対する直線84の傾斜角度である。図5の直線86は、第1側面62aの上端と第2側面62bにおけるボディ領域44の下端とを接続する直線である。また、図5の角度θ86は、ウエハの上面に対する直線86の傾斜角度である。 Perpendicular line 80 in Figure 5 is a perpendicular line erected on the top surface of the wafer. Angle θ82 in Figure 5 is the inclination angle of argon ion implantation direction 82 with respect to the top surface of the wafer. Line 84 in Figure 5 is a line connecting the upper end of first side surface 62a and the lower end of second side surface 62b. Also, angle θ84 in Figure 5 is the inclination angle of line 84 with respect to the top surface of the wafer. Line 86 in Figure 5 is a line connecting the upper end of first side surface 62a and the lower end of body region 44 on second side surface 62b. Also, angle θ86 in Figure 5 is the inclination angle of line 86 with respect to the top surface of the wafer.

図5に示すように、アルゴンイオンの注入方向82の傾斜角度θ82は、直線84の傾斜角度θ84よりも大きい。したがって、第2側面62bのうちの下端近傍の範囲62bLにはアルゴンイオンが注入されない。また、トレンチ62の底面14cにもアルゴンイオンが注入されない。また、図5に示すように、アルゴンイオンの注入方向82の傾斜角度θ82は、直線86の傾斜角度θ86よりも小さい。したがって、第2側面62bの上端からボディ領域44の下端よりも下側の部分(すなわち、ドリフト領域46の表層部)までの範囲62bUにアルゴンイオンが注入される。したがって、範囲62bU内の第2側面62bに結晶欠陥が形成される。 As shown in FIG. 5, the inclination angle θ82 of the argon ion implantation direction 82 is greater than the inclination angle θ84 of the straight line 84. Therefore, argon ions are not implanted into a range 62bL near the lower end of the second side surface 62b. Furthermore, argon ions are not implanted into the bottom surface 14c of the trench 62. Also, as shown in FIG. 5, the inclination angle θ82 of the argon ion implantation direction 82 is smaller than the inclination angle θ86 of the straight line 86. Therefore, argon ions are implanted into a range 62bU from the upper end of the second side surface 62b to a portion below the lower end of the body region 44 (i.e., the surface portion of the drift region 46). Therefore, crystal defects are formed on the second side surface 62b within the range 62bU.

次に、酸化膜成長工程を実施する。酸化膜成長工程では、ウエハを加熱することによってトレンチ14の内面を酸化させる。これにより、図6に示すように、トレンチ14内に酸化膜64を成長させる。アルゴンイオンが注入された範囲62aU、62bUでは、アルゴンイオンが注入されていない範囲62aL、62bL及び底面14cよりも速く酸化膜64が成長する。したがって、範囲62aU、62bUに範囲62aL、62bL及び底面14cよりも遥かに厚い酸化膜64が形成される。なお、範囲62aL、62bL及び底面14cに形成される酸化膜は極めて薄いので、図6では、範囲62aL、62bL及び底面14cに形成される酸化膜の図示を省略している。このように、各側面62a、62bにおいて範囲62aU、62bUに厚く酸化膜64が形成される一方で、各側面62a、62bにおいて底面14c近傍の範囲62aL、62bLにはほとんど酸化膜が形成されない。 Next, the oxide film growth process is performed. In this process, the wafer is heated to oxidize the inner surface of the trench 14. As a result, an oxide film 64 grows within the trench 14, as shown in FIG. 6. In the areas 62aU and 62bU where argon ions are implanted, the oxide film 64 grows faster than in the areas 62aL, 62bL and bottom surface 14c where argon ions are not implanted. Therefore, an oxide film 64 that is much thicker in the areas 62aU and 62bU than in the areas 62aL, 62bL and bottom surface 14c is formed. Note that because the oxide film formed in the areas 62aL, 62bL and bottom surface 14c is extremely thin, the oxide film formed in the areas 62aL, 62bL and bottom surface 14c is not shown in FIG. 6. In this way, a thick oxide film 64 is formed in the ranges 62aU and 62bU on each side surface 62a and 62b, while almost no oxide film is formed in the ranges 62aL and 62bL on each side surface 62a and 62b near the bottom surface 14c.

次に、ドーパント注入工程を実施する。ドーパント注入工程では、図7に示すように、トレンチ62の底面14cにp型のドーパントをイオン注入する。ここでは、ドーパントの注入方向をウエハの上面に対して傾斜させないでドーパントを注入する。ドーパントの注入後にウエハを熱処理する。これにより、底面14cに注入されたドーパントが活性化し、ディープ領域50が形成される。各側面62a、62bにおいて底面14c近傍の範囲62aL、62bLに厚い酸化膜が形成されていないので、ドーパント注入工程では底面14cのほぼ全域にドーパントが注入される。したがって、底面14cと略同じ幅のディープ領域50を形成することができる。また、厚い酸化膜64によって覆われた範囲62aU、62bUでは、酸化膜64によって側面62a、62bへのドーパントの注入が防止される。したがって、範囲62aU、62bU内にはディープ領域50が形成されない。側面62a、62bのうちのドリフト領域46の表層部にディープ領域50が形成されないので、ディープ領域50がボディ領域44と繋がることを防止できる。 Next, the dopant implantation process is performed. In this dopant implantation process, as shown in FIG. 7, p-type dopants are ion-implanted into the bottom surface 14c of the trench 62. Here, the dopant is implanted without tilting the dopant implantation direction relative to the upper surface of the wafer. After the dopant implantation, the wafer is heat-treated. This activates the dopants implanted into the bottom surface 14c, forming deep regions 50. Because no thick oxide film is formed in the areas 62aL, 62bL near the bottom surface 14c on each side surface 62a, 62b, the dopant is implanted into almost the entire bottom surface 14c during the dopant implantation process. Therefore, a deep region 50 with approximately the same width as the bottom surface 14c can be formed. Furthermore, in the areas 62aU, 62bU covered by the thick oxide film 64, the oxide film 64 prevents dopant implantation into the side surfaces 62a, 62b. Therefore, no deep region 50 is formed within the areas 62aU, 62bU. Since the deep region 50 is not formed in the surface layer portion of the drift region 46 on the side surfaces 62a, 62b, the deep region 50 can be prevented from connecting with the body region 44.

また、ドーパント注入工程では、マスク層60によって半導体基板12の上面12aへのドーパントの注入が防止される。すなわち、実施例1によれば、トレンチ14形成用のエッチングマスクを、ドーパント注入工程におけるマスクとして利用することができる。 Furthermore, in the dopant implantation process, the mask layer 60 prevents the dopant from being implanted into the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12. In other words, according to Example 1, the etching mask used to form the trench 14 can be used as a mask in the dopant implantation process.

ドーパント注入工程の後に、マスク層60と酸化膜64を除去する。その後、ゲート絶縁膜16、ゲート電極18、層間絶縁膜20、ソース電極22、ドレイン電極24等を形成することで、半導体装置10が完成する。 After the dopant implantation process, the mask layer 60 and oxide film 64 are removed. The semiconductor device 10 is then completed by forming the gate insulating film 16, gate electrode 18, interlayer insulating film 20, source electrode 22, drain electrode 24, etc.

実施例2の製造方法は、ウエハ準備工程、第1不活性イオン注入工程、第2不活性イオン注入工程、酸化膜成長工程、及び、ドーパント注入工程を有する。 The manufacturing method of Example 2 includes a wafer preparation process, a first inert ion implantation process, a second inert ion implantation process, an oxide film growth process, and a dopant implantation process.

実施例2でも、実施例1と同様にウエハ準備工程を実施する。すなわち、図2、3に示すように、ウエハにトレンチ62を形成する。実施例2では、実施例1とは異なり、トレンチ62の形成後にマスク層60を除去する。したがって、マスク層60の除去後は、ウエハは半導体基板12単体により構成されている。以下では、トレンチ14の一方の側面を第1側面14aといい、トレンチ14の他方の側面を第2側面14bという。第1側面14aは第2側面14bに対向している。 In Example 2, the wafer preparation process is performed in the same manner as in Example 1. That is, as shown in Figures 2 and 3, trenches 62 are formed in the wafer. Unlike Example 1, in Example 2, the mask layer 60 is removed after the trenches 62 are formed. Therefore, after the mask layer 60 is removed, the wafer consists of the semiconductor substrate 12 alone. Hereinafter, one side of the trench 14 is referred to as the first side 14a, and the other side of the trench 14 is referred to as the second side 14b. The first side 14a faces the second side 14b.

次に、第1不活性イオン注入工程を実施する。第1不活性イオン注入工程では、図8に示すように、トレンチ14の第1側面14aにアルゴンイオンを注入する。ここでは、アルゴンイオンの注入方向192を半導体基板12の上面12a(すなわち、ウエハの上面)に対して傾斜させた状態で第1側面14aにアルゴンイオンを注入する。 Next, the first inert ion implantation process is carried out. In the first inert ion implantation process, argon ions are implanted into the first side surface 14a of the trench 14, as shown in FIG. 8. Here, the argon ions are implanted into the first side surface 14a with the argon ion implantation direction 192 tilted relative to the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 (i.e., the upper surface of the wafer).

図8の垂線190は、上面12aに立てた垂線である。図8の角度θ192は、アルゴンイオンの注入方向192の上面12aに対する傾斜角度である。図8の直線194は、第2側面14bの上端と第1側面14aの下端とを接続する直線である。また、図8の角度θ194は、直線194の上面12aに対する傾斜角度である。図8の直線196は、第2側面14bの上端と第1側面14aにおけるボディ領域44の下端とを接続する直線である。また、図8の角度θ196は、直線196の上面12aに対する傾斜角度である。 Perpendicular line 190 in FIG. 8 is a perpendicular line erected on top surface 12a. Angle θ192 in FIG. 8 is the inclination angle of argon ion implantation direction 192 with respect to top surface 12a. Line 194 in FIG. 8 is a line connecting the upper end of second side surface 14b and the lower end of first side surface 14a. Also, angle θ194 in FIG. 8 is the inclination angle of line 194 with respect to top surface 12a. Line 196 in FIG. 8 is a line connecting the upper end of second side surface 14b and the lower end of body region 44 on first side surface 14a. Also, angle θ196 in FIG. 8 is the inclination angle of line 196 with respect to top surface 12a.

図8に示すように、アルゴンイオンの注入方向192の傾斜角度θ192は、直線194の傾斜角度θ194よりも大きい。したがって、第1側面14aのうちの下端近傍の範囲14aLにはアルゴンイオンが注入されない。また、トレンチ14の底面14cにもアルゴンイオンが注入されない。また、図8に示すように、アルゴンイオンの注入方向192の傾斜角度θ192は、直線196の傾斜角度θ196よりも小さい。したがって、第1側面14aの上端からボディ領域44の下端よりも下側の部分(すなわち、ドリフト領域46の表層部)までの範囲14aUにアルゴンイオンが注入される。したがって、範囲14aU内の第1側面14aに結晶欠陥が形成される。 As shown in FIG. 8, the inclination angle θ192 of the argon ion implantation direction 192 is larger than the inclination angle θ194 of the straight line 194. Therefore, argon ions are not implanted into the range 14aL near the lower end of the first side surface 14a. Furthermore, argon ions are not implanted into the bottom surface 14c of the trench 14. Also, as shown in FIG. 8, the inclination angle θ192 of the argon ion implantation direction 192 is smaller than the inclination angle θ196 of the straight line 196. Therefore, argon ions are implanted into the range 14aU from the upper end of the first side surface 14a to the portion below the lower end of the body region 44 (i.e., the surface portion of the drift region 46). Therefore, crystal defects are formed on the first side surface 14a within the range 14aU.

また、実施例2の第1不活性イオン注入工程では、半導体基板12の上面12aにもアルゴンイオンが注入されて結晶欠陥が形成される。 In addition, in the first inert ion implantation process of Example 2, argon ions are also implanted into the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 to form crystal defects.

次に、第2不活性イオン注入工程を実施する。第2不活性イオン注入工程では、図9に示すように、トレンチ14の第2側面14bにアルゴンイオンを注入する。ここでは、アルゴンイオンの注入方向182を半導体基板12の上面12aに対して傾斜させた状態で第2側面14bにアルゴンイオンを注入する。 Next, a second inert ion implantation process is performed. In the second inert ion implantation process, argon ions are implanted into the second side surface 14b of the trench 14, as shown in FIG. 9. Here, the argon ions are implanted into the second side surface 14b with the argon ion implantation direction 182 tilted relative to the top surface 12a of the semiconductor substrate 12.

図9の垂線180は、上面12aに立てた垂線である。図9の角度θ182は、アルゴンイオンの注入方向182の上面12aに対する傾斜角度である。図9の直線184は、第1側面14aの上端と第2側面14bの下端とを接続する直線である。また、図9の角度θ184は、直線184の上面12aに対する傾斜角度である。図9の直線186は、第1側面14aの上端と第2側面14bにおけるボディ領域44の下端とを接続する直線である。また、図9の角度θ186は、直線186の上面12aに対する傾斜角度である。 Perpendicular line 180 in FIG. 9 is a perpendicular line erected on top surface 12a. Angle θ182 in FIG. 9 is the inclination angle of argon ion implantation direction 182 with respect to top surface 12a. Line 184 in FIG. 9 is a line connecting the upper end of first side surface 14a and the lower end of second side surface 14b. Also, angle θ184 in FIG. 9 is the inclination angle of line 184 with respect to top surface 12a. Line 186 in FIG. 9 is a line connecting the upper end of first side surface 14a and the lower end of body region 44 on second side surface 14b. Also, angle θ186 in FIG. 9 is the inclination angle of line 186 with respect to top surface 12a.

図9に示すように、アルゴンイオンの注入方向182の傾斜角度θ182は、直線184の傾斜角度θ184よりも大きい。したがって、第2側面14bのうちの下端近傍の範囲14bLにはアルゴンイオンが注入されない。また、トレンチ14の底面14cにもアルゴンイオンが注入されない。また、図9に示すように、アルゴンイオンの注入方向182の傾斜角度θ182は、直線186の傾斜角度θ186よりも小さい。したがって、第2側面14bの上端からボディ領域44の下端よりも下側の部分(すなわち、ドリフト領域46の表層部)までの範囲14bUにアルゴンイオンが注入される。したがって、範囲14bU内で第2側面14bに結晶欠陥が形成される。 As shown in FIG. 9, the inclination angle θ182 of the argon ion implantation direction 182 is greater than the inclination angle θ184 of the straight line 184. Therefore, argon ions are not implanted into the range 14bL near the lower end of the second side surface 14b. Furthermore, argon ions are not implanted into the bottom surface 14c of the trench 14. Also, as shown in FIG. 9, the inclination angle θ182 of the argon ion implantation direction 182 is smaller than the inclination angle θ186 of the straight line 186. Therefore, argon ions are implanted into the range 14bU from the upper end of the second side surface 14b to the portion below the lower end of the body region 44 (i.e., the surface portion of the drift region 46). Therefore, crystal defects are formed on the second side surface 14b within the range 14bU.

また、実施例2の第2不活性イオン注入工程では、半導体基板12の上面12aにもアルゴンイオンが注入されて結晶欠陥が形成される。 In addition, in the second inert ion implantation process of Example 2, argon ions are also implanted into the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12 to form crystal defects.

次に、酸化膜成長工程を実施する。酸化膜成長工程では、ウエハを加熱することによってトレンチ14の内面を酸化させる。これにより、図10に示すように、トレンチ14内に酸化膜64を成長させる。範囲14aU、14bUに範囲14aL、14bL及び底面14cよりも遥かに厚い酸化膜64が形成される。なお、範囲14aL、14bL及び底面14cに形成される酸化膜は極めて薄いので、図10では、範囲14aL、14bL及び底面14cに形成される酸化膜の図示を省略している。このように、各側面14a、14bにおいて上端からボディ領域44の下端よりも下側までの範囲14aU、14bUに厚く酸化膜64が形成される一方で、各側面14a、14bにおいて底面14c近傍の範囲14aL、14bLにはほとんど酸化膜が形成されない。 Next, the oxide film growth process is performed. In this process, the wafer is heated to oxidize the inner surface of the trench 14. As a result, an oxide film 64 is grown within the trench 14, as shown in FIG. 10. An oxide film 64 is formed in the areas 14aU and 14bU that is much thicker than the areas 14aL, 14bL and the bottom surface 14c. Note that because the oxide film formed in the areas 14aL, 14bL and the bottom surface 14c is extremely thin, the oxide film formed in the areas 14aL, 14bL and the bottom surface 14c is not shown in FIG. 10. In this way, a thick oxide film 64 is formed in the areas 14aU and 14bU on each side surface 14a and 14b, from the upper end to below the lower end of the body region 44, while almost no oxide film is formed in the areas 14aL and 14bL on each side surface 14a and 14b near the bottom surface 14c.

また、実施例2の酸化膜成長工程では、半導体基板12の上面12aにも熱い酸化膜64が成長する。 In addition, in the oxide film growth process of Example 2, a hot oxide film 64 also grows on the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12.

次に、ドーパント注入工程を実施する。ドーパント注入工程では、図11に示すように、トレンチ14の底面14cにp型のドーパントをイオン注入する。ここでは、ドーパントの注入方向をウエハの上面に対して傾斜させないでドーパントを注入する。ドーパントの注入後にウエハを熱処理する。これにより、底面14cに注入されたドーパントが活性化し、ディープ領域50が形成される。各側面14a、14bにおいて底面14c近傍の範囲14aL、14bLに厚い酸化膜が形成されていないので、ドーパント注入工程では底面14cのほぼ全域にドーパントが注入される。したがって、底面14cと略同じ幅のディープ領域50を形成することができる。また、厚い酸化膜64によって覆われた範囲14aU、14bUでは、酸化膜64によって側面14a、14bへのドーパントの注入が防止される。したがって、範囲14aU、14bU内にはディープ領域50が形成されない。側面14a、14bのうちのドリフト領域46の表層部にディープ領域50が形成されないので、ディープ領域50がボディ領域44と繋がることを防止できる。 Next, the dopant implantation process is performed. In this dopant implantation process, as shown in FIG. 11, p-type dopants are ion-implanted into the bottom surface 14c of the trench 14. Here, the dopant is implanted without tilting the dopant implantation direction relative to the upper surface of the wafer. After the dopant implantation, the wafer is heat-treated. This activates the dopant implanted into the bottom surface 14c, forming a deep region 50. Because no thick oxide film is formed in the areas 14aL and 14bL near the bottom surface 14c on each side surface 14a and 14b, the dopant is implanted into almost the entire bottom surface 14c during the dopant implantation process. Therefore, a deep region 50 with approximately the same width as the bottom surface 14c can be formed. Furthermore, in the areas 14aU and 14bU covered by the thick oxide film 64, the oxide film 64 prevents dopant implantation into the side surfaces 14a and 14b. Therefore, a deep region 50 is not formed within the areas 14aU and 14bU. Since the deep region 50 is not formed in the surface layer of the drift region 46 on the side surfaces 14a and 14b, the deep region 50 can be prevented from connecting with the body region 44.

また、ドーパント注入工程では、酸化膜64によって半導体基板12の上面12aへのドーパントの注入が防止される。 In addition, during the dopant implantation process, the oxide film 64 prevents the dopant from being implanted into the upper surface 12a of the semiconductor substrate 12.

ドーパント注入工程の後に、酸化膜64を除去する。その後、ゲート絶縁膜16、ゲート電極18、層間絶縁膜20、ソース電極22、ドレイン電極24等を形成することで、半導体装置10が完成する。 After the dopant implantation process, the oxide film 64 is removed. The semiconductor device 10 is then completed by forming the gate insulating film 16, gate electrode 18, interlayer insulating film 20, source electrode 22, drain electrode 24, etc.

なお、上述した実施例では、半導体基板12がSiCにより構成されていたが、半導体基板12がSi等の他の半導体によって構成されていてもよい。 In the above-described embodiment, the semiconductor substrate 12 was made of SiC, but the semiconductor substrate 12 may also be made of other semiconductors such as Si.

また、上述した実施例では、MOSFETの製造方法について説明したが、他の半導体装置の製造方法において本明細書に開示の技術を適用してもよい。この場合、トレンチの底面に注入するドーパントは、n型であってもp型であってもよい。 Furthermore, while the above-described embodiments have described methods for manufacturing MOSFETs, the techniques disclosed in this specification may also be applied to methods for manufacturing other semiconductor devices. In this case, the dopant implanted into the bottom surface of the trench may be either n-type or p-type.

以上、実施形態について詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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さまざまに変形、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、単独あるいは各種の組み合わせによって技術有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わ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するものであり、そのうちの1つの目的を達成すること自体で技術有用性を持つものである。 Although the embodiments have been described in detail above, these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and variations of the specific examples exemplified above. The technical elements described in this specification or drawings demonstrate technical utility either alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. Furthermore, the technology exemplified in this specification or drawings simultaneously achieves multiple objectives, and achieving one of those objectives itself has technical utility.

12:半導体基板、14:トレンチ、14a:第1側面、14b:第2側面、60:マスク層、62:トレンチ、62a:第1側面、62b:第2側面
12: semiconductor substrate, 14: trench, 14a: first side surface, 14b: second side surface, 60: mask layer, 62: trench, 62a: first side surface, 62b: second side surface

Claims (4)

半導体装置の製造方法であって、
半導体基板(12)を含むウエハであって、前記ウエハの表面にトレンチ(14、62)が設けられており、前記トレンチが第1側面(14a、62a)と第2側面(14b、62b)と前記第1側面と前記第2側面の間に配置された底面(14c)を有し、前記底面が前記半導体基板内に位置している前記ウエハを準備する工程と、
前記第1側面に不活性イオンを注入する工程であって、前記トレンチの幅方向に沿う断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度(θ92、θ192)が、前記第2側面の上端と前記第1側面の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度(θ94、θ194)よりも大きい状態で前記第1側面に不活性イオンを注入する工程と、
前記第2側面に不活性イオンを注入する工程であって、前記トレンチの幅方向に沿う前記断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度(θ82、θ182)が、前記第1側面の上端と前記第2側面の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度(θ84、θ184)よりも大きい状態で前記第2側面に不活性イオンを注入する工程と、
前記半導体基板を加熱することによって前記第1側面と前記第2側面に酸化膜(64)を成長させる工程と、
前記底面にドーパントを注入する工程、
を有する製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
providing a wafer including a semiconductor substrate (12), the wafer having a trench (14, 62) in a surface thereof, the trench having a first side (14a, 62a), a second side (14b, 62b), and a bottom surface (14c) disposed between the first side and the second side, the bottom surface being located within the semiconductor substrate;
a step of implanting inert ions into the first side surface, wherein an inclination angle (θ92, θ192) of the implantation direction of the inert ions relative to the surface of the wafer is greater than an inclination angle (θ94, θ194) of a line connecting an upper end of the second side surface and a lower end of the first side surface relative to the surface of the wafer in a cross section along the width direction of the trench;
a step of implanting inert ions into the second side surface, wherein an inclination angle (θ82, θ182) of the implantation direction of the inert ions relative to the surface of the wafer is greater than an inclination angle (θ84, θ184) of a line connecting the upper end of the first side surface and the lower end of the second side surface relative to the surface of the wafer in the cross section along the width direction of the trench;
growing an oxide film (64) on the first side and the second side by heating the semiconductor substrate;
implanting dopants into the bottom surface;
A manufacturing method comprising the steps of:
前記ウエハを準備する前記工程が、
前記半導体基板の表面にマスク層(60)を形成する工程と、
前記マスク層を貫通して前記半導体基板に達するように前記トレンチを形成する工程、
を有し、
前記マスク層が存在する状態で、前記第1側面に不活性イオンを注入する前記工程、前記第2側面に不活性イオンを注入する前記工程、前記酸化膜を成長させる前記工程、及び、ドーパントを注入する前記工程を実施する、
請求項1に記載の製造方法。
the step of preparing the wafer comprises:
forming a mask layer (60) on the surface of the semiconductor substrate;
forming the trench through the mask layer to reach the semiconductor substrate;
and
In a state where the mask layer exists, the step of implanting inert ions into the first side surface, the step of implanting inert ions into the second side surface, the step of growing the oxide film, and the step of implanting a dopant are performed.
The method of claim 1.
前記ウエハを準備する前記工程が、
前記半導体基板の表面にマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を貫通して前記半導体基板に達するように前記トレンチを形成する工程と、
前記マスク層を除去する工程、
を有し、
前記第1側面に不活性イオンを注入する前記工程、及び、前記第2側面に不活性イオンを注入する前記工程では、前記半導体基板の前記表面に不活性イオンを注入し、
前記酸化膜を成長させる前記工程では、前記第1側面と前記第2側面と前記半導体基板の前記表面に前記酸化膜を成長させ、
前記半導体基板の前記表面に前記酸化膜が存在する状態で、ドーパントを注入する前記工程を実施する、
請求項1に記載の製造方法。
the step of preparing the wafer comprises:
forming a mask layer on a surface of the semiconductor substrate;
forming the trench through the mask layer to the semiconductor substrate;
removing the mask layer;
and
In the step of implanting inert ions into the first side surface and the step of implanting inert ions into the second side surface, inert ions are implanted into the surface of the semiconductor substrate;
In the step of growing the oxide film, the oxide film is grown on the first side surface, the second side surface, and the surface of the semiconductor substrate;
The step of implanting dopants is carried out in a state where the oxide film is present on the surface of the semiconductor substrate.
The method of claim 1.
前記半導体基板が、p型のボディ層(44)を有しており、
前記トレンチが、前記ボディ層を貫通しており、
前記第1側面に不活性イオンを注入する前記工程では、前記トレンチの幅方向に沿う前記断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する前記傾斜角度が、前記断面において前記第2側面の上端と前記第1側面における前記ボディ層の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度(θ96、θ196)よりも小さい状態で前記第1側面に不活性イオンを注入し、
前記第2側面に不活性イオンを注入する前記工程では、前記トレンチの幅方向に沿う前記断面において、不活性イオンの注入方向の前記ウエハの前記表面に対する前記傾斜角度が、前記断面において前記第1側面の上端と前記第2側面における前記ボディ層の下端とを結ぶ直線の前記ウエハの前記表面に対する傾斜角度(θ86、θ186)よりも小さい状態で前記第2側面に不活性イオンを注入する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
the semiconductor substrate has a p-type body layer (44);
the trench penetrates the body layer;
In the step of implanting inert ions into the first side surface, inert ions are implanted into the first side surface in a state in which the inclination angle of the implantation direction of the inert ions relative to the surface of the wafer in the cross section along the width direction of the trench is smaller than the inclination angle (θ96, θ196) of a straight line connecting an upper end of the second side surface and a lower end of the body layer on the first side surface in the cross section relative to the surface of the wafer;
In the step of implanting inert ions into the second side surface, the inert ions are implanted into the second side surface in a state in which the inclination angle of the implantation direction of the inert ions with respect to the surface of the wafer in the cross section along the width direction of the trench is smaller than the inclination angle (θ86, θ186) of the straight line connecting the upper end of the first side surface and the lower end of the body layer on the second side surface with respect to the surface of the wafer in the cross section.
The method according to any one of claims 1 to 3.
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