JP2002270512A - Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device - Google Patents
Method of manufacturing silicon carbide semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、炭化珪素(以下、
SiCという)からなる半導体基板に不純物層を形成す
るSiC半導体装置の製造方法に関するものである。The present invention relates to a silicon carbide (hereinafter referred to as "silicon carbide").
The present invention relates to a method for manufacturing an SiC semiconductor device in which an impurity layer is formed on a semiconductor substrate made of SiC).
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、SiC上に任意のデバイスを
作成するために、SiC基板上に、十分な不純物濃度と
厚みで、かつ、欠陥等の損傷が少ない不純物領域を形成
する技術が要望されており、このような不純物領域の形
成技術として、特開平11−16840号公報に示され
る選択エピタキシャル成長法が挙げられる。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been a demand for a technique for forming an impurity region on a SiC substrate with a sufficient impurity concentration and thickness and with little damage such as defects in order to manufacture an arbitrary device on SiC. As a technique for forming such an impurity region, there is a selective epitaxial growth method disclosed in JP-A-11-16840.
【0003】この選択エピタキシャル成長法は、SiO
2やレジストをマスクとした状態でエピタキシャル成長
を行うことにより、SiO2やレジストに形成しておい
た開口部にのみエピタキシャル膜を選択的に成長させる
というものである。このような方法によれば、エピタキ
シャル成長によって所望箇所に不純物領域が形成できる
ことから、上記要望を満たすことが可能となる。This selective epitaxial growth method uses SiO 2
By performing epitaxial growth using mask 2 or a resist as a mask, an epitaxial film is selectively grown only in an opening formed in SiO 2 or a resist. According to such a method, since the impurity region can be formed at a desired position by epitaxial growth, the above-mentioned demand can be satisfied.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、以下の問題点があることが確認された。ま
ず第1に、従来公報では、選択エピタキシャル成長法の
マスク材としてSiO2やレジストを用いることが示さ
れているが、実際には、これらをマスク材として用いる
ことができないという問題がある。すなわち、SiO2
を選択エピタキシャル成長法のマスク材として用いる
と、エピタキシャル膜を成長させる際における成長温度
が1600℃と高いことから、SiO2の軟化温度以上
となって選択エピタキシャル成長が行えないし、レジス
トをマスク材として用いると、SiCと反応して表面に
付着して除去できないのである。なお、レジストとSi
Cとの反応の問題は、レジストを焼結することによって
回避することができるが、この場合には焼結させたレジ
ストが不純物汚染の原因になるという問題を発生させ
る。However, it has been confirmed that the above-mentioned prior art has the following problems. First, in the prior art publication, it is disclosed that SiO 2 or resist is used as a mask material for the selective epitaxial growth method, but there is a problem that these cannot be used as a mask material in practice. That is, SiO 2
Is used as a mask material for the selective epitaxial growth method, since the growth temperature when growing an epitaxial film is as high as 1600 ° C., the temperature becomes higher than the softening temperature of SiO 2 and selective epitaxial growth cannot be performed. , SiC and adhere to the surface and cannot be removed. The resist and Si
The problem of reaction with C can be avoided by sintering the resist, but in this case, a problem occurs that the sintered resist causes impurity contamination.
【0005】第2に、従来公報では、SiCに溝を掘る
際に使用するマスク材をそのまま選択エピタキシャル成
長用のマスク材として用いることが示されているが、こ
の方法でも実際にはデバイス用のプロセスに適用できな
いという問題がある。すなわち、SiCに溝を掘る際に
使用するマスク材として、上述したSiO2やレジスト
を用いるとすれば、上記第1の問題が発生するし、それ
に加えて、レジストを用いた場合には、レジストのSi
Cに対する選択比が低いことから、深い溝が形成できな
いという問題を発生させる。Secondly, in the prior art publication, it is disclosed that a mask material used for digging a groove in SiC is used as it is as a mask material for selective epitaxial growth. There is a problem that can not be applied to. That is, if the above-described SiO 2 or resist is used as a mask material used when digging a groove in SiC, the above-described first problem occurs. Si
Since the selectivity to C is low, a problem that a deep groove cannot be formed occurs.
【0006】第3に、従来公報に示されるような選択エ
ピタキシャル成長法によると、図7、図8に示されるよ
うに、成長したエピタキシャル膜J1の表面に凹凸が形
成されることが確認され、デバイスに適用した場合に特
性の変動や悪化が発生することが予測される。また、図
8に示すように、溝J2内にエピタキシャル膜J1を埋
め込むようにすれば、基板J3の内部に不純物領域を形
成できることになるが、デバイスを作成する工程を考慮
すると、エピタキシャル膜J1の表面をフラットにでき
る方が好ましい。しなしながら、エピタキシャル成長の
時間が長いとエピタキシャル膜J1がSiC表面から突
出し、逆に短いとエピタキシャル膜J1がSiC表面か
ら窪んでしまうため、平坦化を行う必要性があるが、従
来公報には平坦化処理という考えそのものが無く、解決
するための方法が必要であった。Third, according to the selective epitaxial growth method as disclosed in the conventional publication, as shown in FIGS. 7 and 8, it has been confirmed that irregularities are formed on the surface of the grown epitaxial film J1. It is expected that the characteristics will fluctuate or worsen when applied to. Further, as shown in FIG. 8, if the epitaxial film J1 is buried in the groove J2, an impurity region can be formed inside the substrate J3. It is preferable that the surface can be made flat. However, if the epitaxial growth time is long, the epitaxial film J1 protrudes from the SiC surface, and if it is short, the epitaxial film J1 is depressed from the SiC surface. There was no idea of the conversion process itself, and a solution was needed.
【0007】本発明は上記点に鑑みて成され、上記問題
のいずれかを解決することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and has as its object to solve any of the above problems.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明では、炭化珪素層(2)を有
する半導体基板(1)を用意する工程と、炭化珪素層の
上にマスク材としてグラファイト層(3)を形成する工
程と、グラファイト層の所望領域に開口部を形成すると
共に、該グラファイト層をマスクとして用いた選択エピ
タキシャル成長を行うことにより、開口部に不純物領域
(5)をエピタキシャル成長させる工程とを含んでいる
ことを特徴としている。このように、マスク材としてグ
ラファイト層を用いて選択エピタキシャル成長を行うこ
とで、マスク材からの不純物汚染を無くすことができ
る。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a step of preparing a semiconductor substrate (1) having a silicon carbide layer (2) is provided. Forming a graphite layer (3) as a mask material; forming an opening in a desired region of the graphite layer; and performing selective epitaxial growth using the graphite layer as a mask, thereby forming an impurity region (5) in the opening. And a step of epitaxially growing As described above, by performing selective epitaxial growth using the graphite layer as the mask material, impurity contamination from the mask material can be eliminated.
【0009】例えば、請求項2に示すように、グラファ
イト層の形成工程では、炭化珪素層の表層部に存在する
Siを昇華させることによってグラファイト層を形成す
ることができる。このように、マスク材を基板材料その
ものから形成することができる。この場合、請求項3に
示すように、Siの昇華を減圧雰囲気下で行うようにす
れば、Siの蒸気圧が高くなって、よりグラファイト層
を形成し易くすることができる。また、請求項4に示す
ように、Siの昇華を1500℃以上の温度下で行うよ
うにすれば、Siでの昇華速度を高くすることができる
ため、容易に所望膜厚のグラファイト層を得ることがで
きる。なお、請求項5に示すように、グラファイト層の
形成工程では、炭化珪素層の上に、CVDによってグラ
ファイト層をデポジションしてもよい。For example, in the step of forming a graphite layer, the graphite layer can be formed by sublimating Si present in the surface layer of the silicon carbide layer. Thus, the mask material can be formed from the substrate material itself. In this case, as described in claim 3, if the sublimation of Si is performed in a reduced pressure atmosphere, the vapor pressure of Si is increased, and the graphite layer can be more easily formed. Further, as described in claim 4, if the sublimation of Si is performed at a temperature of 1500 ° C. or higher, the sublimation speed in Si can be increased, so that a graphite layer having a desired film thickness can be easily obtained. be able to. In the step of forming a graphite layer, a graphite layer may be deposited on the silicon carbide layer by CVD.
【0010】請求項6に記載の発明では、グラファイト
層を平坦化ストッパとして用いて、不純物領域の表面の
平坦化を行うことを特徴としている。このように、エピ
タキシャル成長の用いたマスクをそのまま平坦化マスク
として用いて不純物領域の平坦化を行うことができる。
そして、このように、マスクを兼用することで、不純物
領域の形成工程の簡略化を図ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, the surface of the impurity region is flattened by using the graphite layer as a flattening stopper. Thus, the impurity region can be planarized by using the mask used for the epitaxial growth as it is as the planarization mask.
By using the mask also as described above, the step of forming the impurity region can be simplified.
【0011】請求項7に記載の発明では、炭化珪素層
(2)を有する半導体基板(1)を用意する工程と、炭
化珪素層の上にマスク材としてGaN層(3′)を形成
する工程と、GaN層の所望領域に開口部を形成すると
共に、該GaN層をマスクとしてエピタキシャル成長を
行うことにより、開口部およびGaN層の上に不純物領
域(5)をエピタキシャル成長させる工程と、GaN層
を平坦化ストッパとして用いて、不純物領域の表面の平
坦化を行う工程とを含んでいることを特徴としている。
このように、請求項1に示したグラファイト層に代えて
GaN層を適用してもよい。この場合、エピタキシャル
成長時に不純物領域がGaN層の上にも形成されること
になるため、GaN膜を平坦化ストッパとして用いた平
坦化工程を行うようにする。According to the present invention, a step of preparing a semiconductor substrate (1) having a silicon carbide layer (2) and a step of forming a GaN layer (3 ') as a mask material on the silicon carbide layer Forming an opening in a desired region of the GaN layer and performing epitaxial growth using the GaN layer as a mask to epitaxially grow the impurity region (5) on the opening and the GaN layer; And a step of flattening the surface of the impurity region by using the surface as an impurity stopper.
Thus, a GaN layer may be applied instead of the graphite layer described in claim 1. In this case, since the impurity region is also formed on the GaN layer during the epitaxial growth, a planarization step using the GaN film as a planarization stopper is performed.
【0012】また、選択エピタキシャル成長ができるマ
スク材を用いることにより、成長層とマスク材とが接す
る部分も連続的に成長するため、不連続となる場合に発
生する欠陥が抑制され、信頼性の高い膜が形成できる。In addition, by using a mask material capable of selective epitaxial growth, a portion where the growth layer and the mask material are in contact with each other grows continuously, so that defects generated when the material becomes discontinuous are suppressed and high reliability is obtained. A film can be formed.
【0013】請求項8に記載の発明では、炭化珪素層
(2)を有する半導体基板(1)を用意する工程と、炭
化珪素層の上に第1のマスク材(3、3′)を形成する
工程と、第1のマスク材の上に第2のマスク材(6)を
形成する工程と、第1、第2のマスク材の所望領域に開
口部を形成する工程と、第2のマスク材をマスクとして
用い、開口部を通じて炭化珪素層に溝(8)を形成する
工程と、第2のマスク材を除去した後、第1のマスク材
をマスクとして用いたエピタキシャル成長を行うことに
より、溝内部に不純物領域(5)をエピタキシャル成長
させる工程とを含んでいることを特徴としている。According to the present invention, a semiconductor substrate (1) having a silicon carbide layer (2) is prepared, and a first mask material (3, 3 ') is formed on the silicon carbide layer. Forming a second mask material (6) on the first mask material; forming openings in desired regions of the first and second mask materials; Forming a groove (8) in the silicon carbide layer through the opening using the material as a mask and removing the second mask material and then performing epitaxial growth using the first mask material as a mask, And a step of epitaxially growing the impurity region (5) therein.
【0014】このように、溝形成用のマスクとして耐選
択エッチング性に優れた第2のマスク材と、選択エピタ
キシャル成長に用いる第1のマスク材とを用いることに
より、溝を十分深くすることが可能となる。As described above, by using the second mask material excellent in the selective etching resistance and the first mask material used for the selective epitaxial growth as the mask for forming the groove, the groove can be made sufficiently deep. Becomes
【0015】例えば、請求項9に示すように、第2のマ
スク材として、炭化珪素に対する第2のマスク材の選択
比が0.5以上のものを用いると良い。また、請求項1
0に示すように、第1のマスク材として、炭化珪素層と
同等以下の不純物を含有している材料を用いると良い。
具体的には、請求項11に示すように、第1のマスク材
としてグラファイト層(3)を用い、第2のマスク材と
してSiO2を用いることができる。For example, as the second mask material, it is preferable to use a second mask material having a selection ratio of the second mask material to silicon carbide of 0.5 or more. Claim 1
As shown in FIG. 0, a material containing impurities equal to or less than that of the silicon carbide layer is preferably used as the first mask material.
Specifically, as described in claim 11, a graphite layer (3) can be used as a first mask material, and SiO 2 can be used as a second mask material.
【0016】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すも
のである。The reference numerals in parentheses of the above means indicate the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】(第1実施形態)図1に、本発明
の第1実施形態におけるSiC半導体装置の製造工程を
示し、この図に基づきSiC半導体装置の製造方法につ
いて説明する。(First Embodiment) FIG. 1 shows a manufacturing process of a SiC semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, and a method of manufacturing a SiC semiconductor device will be described with reference to FIG.
【0018】まず、図1(a)に示すように、主表面及
び裏面を有するSiCからなるn+型基板1を用意する
と共に、このn+型基板1の主表面側にn-型エピタキシ
ャル層(以下、n-型エピ層という)2をエピタキシャ
ル成長させる。続いて、図1(b)に示すように、n-
型エピ層2の表面からSiを昇華させる。例えば、減圧
雰囲気において、30分間、1500℃の温度で熱処理
することで、n-型エピ層2の表面からSiを昇華させ
ることができる。そして、この処理を終えると、n-型
エピ層2の表層部にはSiCの炭素成分のみが残ったグ
ラファイト層3が形成される。このように、グラファイ
ト層3の形成を減圧雰囲気で行うことにより、Siの蒸
気圧が高くなるため、よりグラファイト層3を形成し易
くすることができると共に、1500℃以上の温度で加
熱することにより、Siの昇華速度を高くすることがで
き、容易にグラファイト層3を所望の膜厚とすることが
できる。First, as shown in FIG. 1A, an n + -type substrate 1 made of SiC having a main surface and a back surface is prepared, and an n − -type epitaxial layer is formed on the main surface side of the n + -type substrate 1. 2 (hereinafter referred to as an n − -type epi layer) is epitaxially grown. Subsequently, as shown in FIG. 1 (b), n -
Sublimate Si from the surface of the mold epilayer 2. For example, by performing a heat treatment at a temperature of 1500 ° C. for 30 minutes in a reduced pressure atmosphere, Si can be sublimated from the surface of the n − -type epi layer 2. When this process is completed, a graphite layer 3 in which only the carbon component of SiC remains is formed on the surface of the n − -type epi layer 2. As described above, since the vapor pressure of Si is increased by forming the graphite layer 3 in a reduced pressure atmosphere, the graphite layer 3 can be more easily formed, and by heating at a temperature of 1500 ° C. or more. And the rate of sublimation of Si can be increased, and the graphite layer 3 can be easily made to have a desired film thickness.
【0019】次に、図1(c)に示すように、グラファ
イト層3の上面にレジスト4を堆積させたのち、このレ
ジスト4をマスクとした選択エッチングにより、グラフ
ァイト層3の所望領域を開口させる。そして、レジスト
4を除去した後、グラファイト層3をマスクとして用い
た選択エピタキシャル成長を行い、グラファイト層3の
開口部分にSiCからなる不純物領域5を成長させる。
その後、例えば、RIEやH2エッチングによってグラ
ファイト層3を除去したり、グラファイト層3を酸化に
より除去したり、SC1によってグラファイト層3を除
去することで、n-型エピ層2の上に、十分な不純物濃
度と厚みで、かつ、欠陥等の損傷が少ない不純物領域5
を形成した構成を得ることができる。なお、このような
構成は、例えば不純物領域5をp型半導体とすること
で、PNダイオードとして使用される。Next, as shown in FIG. 1C, after a resist 4 is deposited on the upper surface of the graphite layer 3, a desired region of the graphite layer 3 is opened by selective etching using the resist 4 as a mask. . Then, after removing the resist 4, selective epitaxial growth is performed using the graphite layer 3 as a mask, and an impurity region 5 made of SiC is grown in the opening of the graphite layer 3.
Thereafter, for example, the graphite layer 3 is removed by RIE or H 2 etching, the graphite layer 3 is removed by oxidation, or the graphite layer 3 is removed by SC1 so that the n − -type epi layer 2 is sufficiently removed. Impurity region 5 with a high impurity concentration and thickness and little damage such as defects
Can be obtained. Note that such a configuration is used as a PN diode by, for example, forming the impurity region 5 as a p-type semiconductor.
【0020】このように、グラファイト層3を選択エピ
タキシャル成長法におけるマスク材として用いる場合、
SiC基板材料そのものによってグラファイト層3が形
成されていることから、マスク材料からの不純物汚染と
いう問題がなく、また、グラファイト層3の軟化温度が
SiO2のように低くないため、エピタキシャル成長中
にマスク材料が軟化してしまうという問題もない。As described above, when the graphite layer 3 is used as a mask material in the selective epitaxial growth method,
Since the graphite layer 3 is formed by the SiC substrate material itself, there is no problem of impurity contamination from the mask material, and since the softening temperature of the graphite layer 3 is not as low as SiO 2 , the mask material during epitaxial growth is not used. Does not soften.
【0021】(第2実施形態)上記第1実施形態では、
n-型エピ層2の表面からSiを昇華させることによっ
て、グラファイト層3を形成したが、本実施形態では、
CVD等によってグラファイト層3を形成する。図2
に、本実施形態におけるSiC半導体装置の製造工程を
示し、この図に基づき本実施形態のSiC半導体装置の
製造方法について説明する。(Second Embodiment) In the first embodiment,
Although the graphite layer 3 was formed by sublimating Si from the surface of the n − -type epi layer 2, in the present embodiment,
The graphite layer 3 is formed by CVD or the like. FIG.
Next, a manufacturing process of the SiC semiconductor device according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
【0022】まず、図2(a)に示すように、n+型基
板1の主表面上に、n-型エピ層2を成長させる。この
工程は、図1(a)と同様である。そして、CVD法に
より、n-型エピ層2の表面にグラファイト層3をデポ
ジションさせる。例えば、C3H 8の雰囲気において、1
600℃の温度とすることで、グラファイト層3をデポ
ジションさせる。この後、図2(c)以降に示す第1実
施形態の図1(d)〜(f)と同様の工程を行うこと
で、n-型エピ層2の上に不純物領域5が形成された構
成を得ることができる。First, as shown in FIG.+Type base
On the main surface of plate 1, n-A type epi layer 2 is grown. this
The steps are the same as in FIG. And the CVD method
From n-The graphite layer 3 is deposited on the surface of the
Let it work. For example, CThreeH 8In the atmosphere of 1
By setting the temperature to 600 ° C., the graphite layer 3 is deposited.
Let it work. After that, the first actual state shown in FIG.
Performing the same steps as those in FIGS. 1D to 1F of the embodiment
Where n-Structure in which impurity region 5 is formed on
Can be obtained.
【0023】このように、グラファイト層3を第1実施
形態と異なる方法によって形成した場合においても、第
1実施形態と同様の効果を得ることができる。As described above, even when the graphite layer 3 is formed by a method different from that of the first embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
【0024】(第3実施形態)図3、図4に、本発明の
第3実施形態におけるSiC半導体装置の製造工程を示
し、この図に基づきSiC半導体装置の製造方法につい
て説明する。(Third Embodiment) FIGS. 3 and 4 show a manufacturing process of a SiC semiconductor device according to a third embodiment of the present invention, and a method of manufacturing a SiC semiconductor device will be described with reference to FIGS.
【0025】まず、図3(a)〜(c)に示す工程にお
いて、上記第1実施形態における図1(a)〜(c)と
同様の工程を行い、n-型エピ層2の上に第1のマスク
材となるグラファイト層3を形成する。First, in the steps shown in FIGS. 3A to 3C, the same steps as those in FIGS. 1A to 1C in the first embodiment are performed, and the n - type epitaxial layer 2 is A graphite layer 3 serving as a first mask material is formed.
【0026】続いて、図3(d)に示すように、グラフ
ァイト層3の上に第2のマスク材となるLTO膜6をデ
ポジションする。そして、図4(a)に示すように、L
TO膜6の上面にレジスト7を堆積させたのち、このレ
ジスト7をマスクとした選択エッチングにより、LTO
膜6およびグラファイト層3の所望領域を開口させる。
そして、図4(b)に示すように、レジスト7を除去し
た後、LTO膜6をマスクとして用いたエッチング、例
えばCF4+O2によるRIEを行うことで、n -型エピ
層2に溝8を形成する。Subsequently, as shown in FIG.
An LTO film 6 serving as a second mask material is
Position. Then, as shown in FIG.
After depositing a resist 7 on the upper surface of the TO film 6, this resist
LTO by selective etching using dist 7 as a mask
A desired region of the film 6 and the graphite layer 3 is opened.
Then, as shown in FIG. 4B, the resist 7 is removed.
After etching using the LTO film 6 as a mask, an example
For example, CFFour+ OTwoRIE by n -Type epi
A groove 8 is formed in the layer 2.
【0027】その後、LTO膜6を除去し、図4(c)
に示すように、グラファイト層3をマスクとした選択エ
ピタキシャル成長を行い、グラファイト層3の開口部
分、すなわち溝8の内部にSiCからなる不純物領域5
を成長させる。その後、例えば、RIE又は酸化、SC
1、H2によってグラファイト層3を除去することで、
溝8の内部に、十分な不純物濃度と厚みで、かつ、欠陥
等の損傷が少ない不純物領域5を形成した構成を得るこ
とができる。なお、このような構成は、例えば不純物領
域5をp型半導体とすることで、PNダイオードとした
り、MOSデバイスの一部として使用される。After that, the LTO film 6 is removed, and FIG.
As shown in FIG. 2, selective epitaxial growth is performed using the graphite layer 3 as a mask, and an impurity region 5 made of SiC is formed in the opening of the graphite layer 3, that is, in the trench 8.
Grow. Then, for example, RIE or oxidation, SC
1. By removing the graphite layer 3 with H 2 ,
It is possible to obtain a configuration in which the impurity region 5 having a sufficient impurity concentration and thickness and having little damage such as a defect is formed inside the groove 8. Note that such a configuration is used as a PN diode or as a part of a MOS device, for example, by forming the impurity region 5 as a p-type semiconductor.
【0028】このように、本実施形態では、選択エピタ
キシャル成長のマスク材として使用されるグラファイト
層3の上に、LTO膜6を成膜しておくことにより、こ
のLTO膜6をマスクとした溝8の形成と、グラファイ
ト層3を用いた溝8の内部への選択エピタキシャル成長
とを両立できるようにしている。As described above, in the present embodiment, the LTO film 6 is formed on the graphite layer 3 used as a mask material for selective epitaxial growth, so that the groove 8 using the LTO film 6 as a mask is formed. And the selective epitaxial growth inside the trench 8 using the graphite layer 3.
【0029】そして、SiCに対するエッチング選択比
が≧0.5以上となるLTO膜6をマスク材として用い
て溝8を形成していることから、溝8の深さを十分深く
することが可能になり、また、選択エピタキシャル成長
時にはSiO2で構成されるLTO膜6を除去してグラ
ファイト層3をマスク材として用いていることから、第
1実施形態と同様の効果を得ることも可能となる。Since the groove 8 is formed using the LTO film 6 having an etching selectivity to SiC of ≧ 0.5 or more as a mask material, the depth of the groove 8 can be made sufficiently deep. In addition, since the LTO film 6 made of SiO 2 is removed at the time of selective epitaxial growth and the graphite layer 3 is used as a mask material, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【0030】なお、ここで説明したように、第1のマス
ク材としてはグラファイト層3のようなカーボン層を用
い、第2のマスク材としてはLTO膜6のようなSiO
2層を用いるのが好ましいが、これら以外であってもよ
い。ただし、第2のマスク材としては、溝8の深さを十
分に深くするために、SiCに対する選択比が高いもの
を選ぶのが望ましく、また、第1のマスク材としては、
不純物汚染を考慮して半導体材料以上の清浄な材料を選
ぶのが望ましい。As described above, a carbon layer such as a graphite layer 3 is used as a first mask material, and a SiO layer such as an LTO film 6 is used as a second mask material.
Although it is preferable to use two layers, other layers may be used. However, as the second mask material, it is desirable to select a material having a high selectivity with respect to SiC in order to sufficiently increase the depth of the groove 8, and as the first mask material,
It is desirable to select a cleaner material than a semiconductor material in consideration of impurity contamination.
【0031】(第4実施形態)本実施形態では、第3実
施形態に加えて不純物領域5の平坦化工程を行う。な
お、本実施形態におけるSiC半導体装置の製造工程
は、第3実施形態とほぼ同様であるため、同様の部分に
ついては第3実施形態を参照し、異なる部分についての
み説明する。(Fourth Embodiment) In the present embodiment, in addition to the third embodiment, a step of flattening the impurity region 5 is performed. Since the manufacturing process of the SiC semiconductor device according to the present embodiment is almost the same as that of the third embodiment, the same portions will be described with reference to the third embodiment, and only different portions will be described.
【0032】図5に、本実施形態におけるSiC半導体
装置の製造工程を示す。以下、図5および上記第3実施
形態で示した図3、図4に基づき本実施形態におけるS
iC半導体装置の製造方法について説明する。FIG. 5 shows a manufacturing process of the SiC semiconductor device according to the present embodiment. Hereinafter, based on FIG. 5 and FIGS. 3 and 4 shown in the third embodiment, S
A method for manufacturing an iC semiconductor device will be described.
【0033】まず、第3実施形態に示す図3(a)〜
(d)および図4(a)〜(c)に示す工程を行い、選
択エピタキシャル成長による不純物領域5を形成する。
そして、図5(a)に示すように、CMP(Chemical
Mecanical Polish)研磨によって不純物領域5を平坦
化する。このとき、CMPの砥粒として、例えば酸化ク
ロムを用いる。そして、CMP研磨を進め、図5(b)
に示すように、グラファイト層3の表面と同等の高さま
で平坦化が進められると、グラファイト層3によって研
磨レートが落ちるため、この時点でCMP研磨を止め
る。その後、図5(c)に示す工程において、第3実施
形態の図4(d)と同様の工程にて、グラファイト層3
を除去する。First, FIG. 3A to FIG.
4D and the steps shown in FIGS. 4A to 4C are performed to form the impurity regions 5 by selective epitaxial growth.
Then, as shown in FIG.
The impurity region 5 is planarized by polishing (Mecanical Polish). At this time, for example, chromium oxide is used as the abrasive grains for CMP. Then, the CMP polishing is advanced, and FIG.
As shown in (2), when the flattening is advanced to the same height as the surface of the graphite layer 3, the polishing rate is reduced by the graphite layer 3, so the CMP polishing is stopped at this point. Thereafter, in the step shown in FIG. 5C, the graphite layer 3 is formed in the same step as that of FIG.
Is removed.
【0034】このように、グラファイト層3を平坦化の
終点検出に用いることで、不純物領域5の表面の平坦化
を行うことができる。そして、このように選択エピタキ
シャル成長用のマスクと平坦化ストッパ用マスクとを兼
用することにより、SiC半導体装置の製造工程の簡略
化を図ることができる。なお、図5(c)においては、
グラファイト層3の厚み分、不純物領域5がn-型エピ
層2から吐出した形状となっているが、グラファイト層
3の厚み量を調整することにより、n-型エピ層2から
の突出量を適宜制御することが可能である。As described above, the surface of the impurity region 5 can be flattened by using the graphite layer 3 for detecting the end point of the flattening. By using the mask for the selective epitaxial growth and the mask for the planarization stopper in this way, the manufacturing process of the SiC semiconductor device can be simplified. In FIG. 5C,
Although the impurity region 5 has a shape ejected from the n − -type epi layer 2 by the thickness of the graphite layer 3, the amount of protrusion from the n − -type epi layer 2 can be reduced by adjusting the thickness of the graphite layer 3. It can be controlled appropriately.
【0035】(第5実施形態)上記第4実施形態では、
第1のマスク材の材料としてグラファイト層3を用いた
が、これに代えてGaN層を用いるようにしても第4実
施形態と同様の効果を得ることが可能である。この場
合、図6(a)に示すように、選択エピタキシャル成長
ではなく、GaN層3′の上にもエピタキシャル成長が
行われて不純物領域5が形成されることになるが、図6
(b)、(c)に示すように、不純物領域5をGaN層
3′の上に存在する部分ごと平坦化すれば、GaN層
3′が平坦化ストッパの役割を果たすことになる。(Fifth Embodiment) In the fourth embodiment,
Although the graphite layer 3 is used as the material of the first mask material, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained by using a GaN layer instead. In this case, as shown in FIG. 6A, the impurity region 5 is formed not by the selective epitaxial growth but also by the epitaxial growth on the GaN layer 3 '.
As shown in (b) and (c), when the impurity region 5 is planarized along with the portion existing on the GaN layer 3 ', the GaN layer 3' functions as a planarization stopper.
【0036】また、選択エピタキシャル成長ができるマ
スク材を用いることにより、成長層とマスク材とが接す
る部分も連続的に成長するため、不連続となる場合に発
生する欠陥が抑制され、信頼性の高い膜を形成できる。Further, by using a mask material capable of selective epitaxial growth, a portion where the growth layer and the mask material are in contact with each other grows continuously, so that a defect generated when the mask is discontinuous is suppressed, and high reliability is obtained. A film can be formed.
【0037】なお、このようにGaN層3′を用いる場
合、GaN層3′の除去用のエッチングガスとして、C
Cl4、CCl2F2、もしくはBCl3を用いることで、
SiCとの選択比を大きくとりつつGaN層3′の除去
を行うことができる。When the GaN layer 3 'is used, C gas is used as an etching gas for removing the GaN layer 3'.
By using Cl 4 , CCl 2 F 2 , or BCl 3 ,
The GaN layer 3 'can be removed while increasing the selectivity with respect to SiC.
【0038】(他の実施形態)第5実施形態では、溝8
を掘るタイプのSiC半導体装置において、マスク材料
にGaN層3′を用いる場合を説明したが、第1、第2
実施形態のように溝を掘らないようなタイプのSiC半
導体装置においても、マスク材料にGaN層を用いるこ
とも可能である。(Other Embodiments) In the fifth embodiment, the grooves 8
The case where the GaN layer 3 'is used as the mask material in the SiC semiconductor device of the type in which
Even in the SiC semiconductor device of the type that does not dig a groove as in the embodiment, it is also possible to use a GaN layer as a mask material.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】本発明の第1実施形態におけるSiC半導体装
置の製造工程を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a manufacturing process of a SiC semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第2実施形態におけるSiC半導体装
置の製造工程を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process of a SiC semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第3実施形態におけるSiC半導体装
置の製造工程を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a manufacturing process of a SiC semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.
【図4】図3に続くSiC半導体装置の製造工程を示す
図である。FIG. 4 is a view illustrating a manufacturing step of the SiC semiconductor device following FIG. 3;
【図5】本発明の第4実施形態におけるSiC半導体装
置の製造工程を示す図である。FIG. 5 is a view illustrating a manufacturing process of a SiC semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第5実施形態におけるSiC半導体装
置の製造工程を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a manufacturing process of an SiC semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図7】従来のSiC半導体装置の断面構成を示した図
である。FIG. 7 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a conventional SiC semiconductor device.
【図8】従来のSiC半導体装置の断面構成を示した図
である。FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional configuration of a conventional SiC semiconductor device.
1…n+型基板、2…n-型エピ層、3…グラファイト
層、4…レジスト、5…不純物領域、6…LTO膜、7
…レジスト、8…溝。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... n + type substrate, 2 ... n - type epi layer, 3 ... graphite layer, 4 ... resist, 5 ... impurity region, 6 ... LTO film, 7
... resist, 8 ... groove.
Claims (15)
(1)を用意する工程と、 前記炭化珪素層の上にマスク材としてグラファイト層
(3)を形成する工程と、 前記グラファイト層の所望領域に開口部を形成すると共
に、該グラファイト層をマスクとして用いた選択エピタ
キシャル成長を行うことにより、前記開口部に不純物領
域(5)をエピタキシャル成長させる工程とを含んでい
ることを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。1. A step of preparing a semiconductor substrate (1) having a silicon carbide layer (2); a step of forming a graphite layer (3) as a mask material on the silicon carbide layer; Forming an opening in the region and performing selective epitaxial growth using the graphite layer as a mask to epitaxially grow the impurity region (5) in the opening. Device manufacturing method.
記炭化珪素層の表層部に存在するSiを昇華させること
によって前記グラファイト層を形成することを特徴とす
る請求項1に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。2. The silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the graphite layer, the graphite layer is formed by sublimating Si present in a surface layer of the silicon carbide layer. Manufacturing method.
Siの昇華を減圧雰囲気下で行うことを特徴とする請求
項2に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。3. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 2, wherein in the step of forming the graphite layer, the sublimation of the Si is performed under a reduced pressure atmosphere.
記Siの昇華を1500℃以上の温度下で行うことを特
徴とする請求項2又は3に記載の炭化珪素半導体装置の
製造方法。4. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 2, wherein in the step of forming the graphite layer, the sublimation of the Si is performed at a temperature of 1500 ° C. or higher.
記炭化珪素層の上に、CVDによって前記グラファイト
層をデポジションすることを特徴とする請求項1に記載
の炭化珪素半導体装置の製造方法。5. The method for manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of forming the graphite layer, the graphite layer is deposited on the silicon carbide layer by CVD.
して用いて、前記不純物領域の表面の平坦化を行うこと
を特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載の炭
化珪素半導体装置の製造方法。6. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 1, wherein the surface of the impurity region is planarized by using the graphite layer as a planarization stopper. Method.
(1)を用意する工程と、 前記炭化珪素層の上にマスク材としてGaN層(3′)
を形成する工程と、 前記GaN層の所望領域に開口部を形成すると共に、該
GaN層をマスクとしてエピタキシャル成長を行うこと
により、前記開口部および前記GaN層の上に不純物領
域(5)をエピタキシャル成長させる工程と、 前記GaN層を平坦化ストッパとして用いて、前記不純
物領域の表面の平坦化を行う工程とを含んでいることを
特徴とするを炭化珪素半導体装置の製造方法。7. A step of preparing a semiconductor substrate (1) having a silicon carbide layer (2); and a GaN layer (3 ′) as a mask material on the silicon carbide layer.
Forming an opening in a desired region of the GaN layer and performing epitaxial growth using the GaN layer as a mask, thereby epitaxially growing the impurity region (5) on the opening and the GaN layer. A method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device, comprising: a step of flattening the surface of the impurity region using the GaN layer as a flattening stopper.
(1)を用意する工程と、 前記炭化珪素層の上に第1のマスク材(3、3′)を形
成する工程と、 前記第1のマスク材の上に第2のマスク材(6)を形成
する工程と、 前記第1、第2のマスク材の所望領域に開口部を形成す
る工程と、 前記第2のマスク材をマスクとして用い、前記開口部を
通じて前記炭化珪素層に溝(8)を形成する工程と、 前記第2のマスク材を除去した後、前記第1のマスク材
をマスクとして用いたエピタキシャル成長を行うことに
より、前記溝内部に不純物領域(5)をエピタキシャル
成長させる工程とを含んでいることを特徴とする炭化珪
素半導体装置の製造方法。8. A step of preparing a semiconductor substrate (1) having a silicon carbide layer (2); a step of forming a first mask material (3, 3 ′) on the silicon carbide layer; Forming a second mask material on the first mask material, forming an opening in a desired region of the first and second mask materials, and masking the second mask material. Forming a groove (8) in the silicon carbide layer through the opening; removing the second mask material; and performing epitaxial growth using the first mask material as a mask. Epitaxially growing an impurity region (5) inside the trench.
対する前記第2のマスク材の選択比が0.5以上のもの
を用いることを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素半
導体装置の製造方法。9. The silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein a selectivity of said second mask material to silicon carbide is 0.5 or more as said second mask material. Production method.
珪素層と同等以下の不純物を含有している材料を用いる
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の炭化珪素半導
体装置の製造方法。10. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein a material containing impurities equal to or less than that of said silicon carbide layer is used as said first mask material. .
ト層(3)を用い、前記第2のマスク材としてSiO2
を用いることを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素半
導体装置の製造方法。11. A graphite layer (3) is used as the first mask material, and SiO 2 is used as the second mask material.
9. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein:
イト層の形成工程では、前記半導体層の表層部からSi
を昇華させることによって前記グラファイト層を形成す
ることを特徴とする請求項11に記載の炭化珪素半導体
装置の製造方法。12. A method of forming a graphite layer as a first mask material, comprising the steps of:
12. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 11, wherein the graphite layer is formed by sublimating.
イト層の形成工程では、前記半導体層の上に、CVDに
よって前記グラファイト層をデポジションすることを特
徴とする請求項11に記載の炭化珪素半導体装置の製造
方法。13. The silicon carbide semiconductor according to claim 11, wherein, in the step of forming a graphite layer as the first mask material, the graphite layer is deposited on the semiconductor layer by CVD. Device manufacturing method.
ピタキシャル成長膜が成膜されるGaN膜(3′)を用
いることを特徴とする請求項8に記載の炭化珪素半導体
装置の製造方法。14. The method of manufacturing a silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein a GaN film (3 ′) having an epitaxially grown film formed on a surface is used as said first mask material.
として用い、前記不純物領域の表面を平坦化することを
特徴とする請求項8乃至14のいずれか1つに記載の炭
化珪素半導体装置の製造方法。15. The silicon carbide semiconductor device according to claim 8, wherein the surface of the impurity region is planarized by using the first mask material as a planarization stopper. Production method.
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