[发明专利]半导体装置的制造方法和半导体装置

说明书

使将杂质注入到碳化硅半导体层的工序高效化。提供一种制造方法，其是具备碳化硅半导体层的半导体装置的制造方法，具备杂质注入步骤：在将碳化硅半导体层的温度设为150℃以下的状态下，针对碳化硅半导体层处的杂质注入区，将杂质多次注入到不同的深度。在杂质注入步骤中，可以在将碳化硅半导体层的温度设为室温以上的状态下，针对杂质注入区，将杂质多次注入到不同的深度。

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法和半导体装置。

背景技术

以往，已知有使用了碳化硅(在本说明书中，有时称为SiC)的半导体装置。作为用于在SiC基板形成器件结构的杂质注入工艺，已知有离子注入法(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2009-252811号公报

发明内容

技术问题

为了抑制离子注入时的结晶缺陷产生，将离子注入时的基板温度设定为175℃～500℃程度。通过将基板温度设为高温，能够抑制结晶缺陷的产生，但是基板的升温和降温会耗费时间。

技术方案

在本发明的第一方式中，提供具备碳化硅半导体层的半导体装置的制造方法。制造方法可以具备在将碳化硅半导体层的温度设为150℃以下的状态下，将杂质注入到碳化硅半导体层处的杂质注入区的杂质注入步骤。在杂质注入步骤中，可以针对杂质注入区，将杂质多次注入到不同的深度。

在杂质注入步骤中，可以在将碳化硅半导体层的温度设为室温以上的状态下，针对杂质注入区，将杂质多次注入到不同的深度。在杂质注入步骤中，可以在将碳化硅半导体层配置于室温气氛的状态下，针对杂质注入区，将杂质多次注入到不同的深度。

在杂质注入步骤中，可以以使杂质注入区的杂质浓度成为1.0×10¹⁶/cm³以上且5.0×10¹⁹/cm³以下的方式注入杂质。在杂质注入步骤中，可以以使杂质注入区的杂质浓度成为1.0×10¹⁸/cm³以下的方式注入杂质。

在杂质注入步骤中，注入有杂质的杂质注入区的深度方向上的杂质浓度分布可以具有多个峰和多个谷。谷之中第一谷的杂质浓度相对于峰之中第一峰的杂质浓度的比例可以为10％以上且60％以下，上述第一峰是从碳化硅半导体层的注入有杂质的注入面观察时最深的峰，上述第一谷是从注入面观察时最深的谷。

杂质浓度分布中的各个峰的在深度方向上的间隔d_p可以满足下述式(3)

[数学式3]

其中，相邻的多个峰的在深度方向上深的一侧的峰的杂质浓度分布的标准偏差为σ₁，相邻的多个峰的在深度方向上浅的一侧的峰的杂质浓度分布的标准偏差为σ₂。

从碳化硅半导体层的注入有杂质的注入面观察时越深，杂质浓度分布中的各个峰的深度方向上的间隔可以越大。从碳化硅半导体层的注入有杂质的注入面观察时，最深的峰的杂质浓度可以高于第二深的峰的杂质浓度。

杂质注入步骤中的总剂量可以为6.0×10¹⁴/cm²以下。杂质注入步骤中的总剂量可以为1.55×10¹⁴/cm²以下。从碳化硅半导体层的注入有杂质的注入面观察时，峰之中最深的第一峰的深度可以为0.2μm以上且1.0μm以下。在杂质注入步骤之前，可以具备在碳化硅半导体层的上方形成与杂质注入区对应的形状的抗蚀剂掩模的掩模形成步骤。