[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

本申请以2012年3月2日提交的日本专利申请第2012-046503号为基础并要求它的优先权，其全部内容通过参考结合到本文中。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置的制造方法。

背景技术

碳化硅作为适于以高耐压实现大电流容量的半导体装置的材料而备受注目。例如，以碳化硅作为材料来制造双极功率器件时，在六方晶系的体碳化硅(バルク炭化硅素)基板上，通过外延生长而形成碳化硅膜。然后，在该碳化硅膜中形成pn结区域。

在碳化硅基板中，存在被称作基底面位错(BPD：Basal Plane Dislocation)的位错。并且，该BPD在通过外延生长而形成的碳化硅膜中传播。已经得知，内有BPD的器件由于通电而造成导通电阻增大。可以认为，这种机构中，由于通电，BPD容易分解为部分位错，这些分解后的部分位错之间的平面成为层叠缺陷而形成高电阻层。

另一方面，为了得到平滑的外延生长膜表面，碳化硅膜的台阶流动(stepflow)生长变得重要。为了实现良好的台阶流动生长，碳化硅基板通常使用相对于(0001)面(基底面)被裁切(offcut，オフ力ツト)几度后的基板。

与使用裁切角度为8度的基板的情况相比，当使用裁切角度为4度的碳化硅基板时，存在于基板中的BPD状态不变地向外延生长膜中传播的比例显著降低。作为报告例，只有仅3％传播。

但是，即使是这个比例，当体碳化硅基板中的BPD密度为1000cm^-2左右时，在外延膜表面则会存在30cm^-2。因此，在为了实现大容量而需要形成大面积的功率器件的情况下，从成品率来看是存在问题的。

发明内容

本发明鉴于上述问题而做出。本发明实施方式的半导体装置的制造方法是，准备六方晶系的碳化硅基板，向上述碳化硅基板进行离子注入，在进行了离子注入的上述碳化硅基板上通过外延生长而形成碳化硅膜，并在上述碳化硅膜中形成pn结区域。

附图说明

图1是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图2是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图3是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图4是表示第1实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图5是表示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图6是表示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图7是表示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

图8A、图8B是表示第2实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。

具体实施方式

本实施方式的半导体装置的制造方法是，准备六方晶系的碳化硅基板，向碳化硅基板进行离子注入，在进行了离子注入的碳化硅基板上通过外延生长形成碳化硅膜，在碳化硅膜中形成pn结区域。

(第1实施方式)

本实施方式的半导体装置的制造方法，通过上述结构，能够抑制碳化硅基板中的BPD向作为外延生长膜的碳化硅膜中传播。因此，能够制造可防止由BPD引起的性能劣化的半导体装置。

图1～图4是表示本实施方式的半导体装置的制造方法的工序的剖视图。本实施方式中，作为半导体装置，以作为碳化硅双极功率器件的一种的台面(メサ)型高耐压PiN二极管为例进行说明。

首先，如图1所示，准备六方晶系的4H型碳化硅体单晶的(0001)面n⁺型的碳化硅基板10。碳化硅基板10被裁切，表面相对于(0001)面具有1度以上8度以下的偏离角(off angle)，这从在之后的外延生长时实现良好的台阶流动生长的观点来看是优选的。

然后，向碳化硅基板10整面进行杂质的离子注入，形成离子注入区域12。例如，在加速电压为380keV的条件下，注入剂量为1×10¹⁷cm^-2的作为n型杂质的磷(P)。在之后的外延生长时，该离子注入区域12抑制碳化硅基板10的BPD向外延生长膜中的传播。

接着，如图2所示，在执行了离子注入后的碳化硅基板10上通过外延生长形成碳化硅膜14。碳化硅膜14由成为漂移层的n型碳化硅膜14a、成为p型层的p型碳化硅膜14b和成为p型接触层的p⁺型碳化硅膜14c构成。