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公開番号2024125279
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-18
出願番号2024030909
出願日2024-03-01
発明の名称シリコンカーバイドパワー電子デバイス内に局所化イオン注入部を製造するためのプロセス
出願人エスティーマイクロエレクトロニクスインターナショナルエヌ.ブイ.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/336 20060101AFI20240910BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】製造プロセスは、前表面を有するシリコンカーバイドの半導体ボディを形成する製造プロセス及び局所化イオン注入を実施して、半導体ボディ内の注入部分内に注入領域を形成する製造プロセスを提供する。
【解決手段】電子デバイスの製造プロセスにおいて、局所化イオン注入を実施する工程は、シリコンカーバイドのウェハ1の前表面1aにおいて、前表面に平行な方向に、注入部分によって互いに分離された損傷領域10を形成すること及び半導体ボディ2内にドーピングイオンを注入して、半導体ボディの注入部分に注入領域12を形成するために、チャネリングイオン注入を実施することを含む。チャネリングイオン注入は、損傷領域に対して自己整合された様式で実施されており、損傷領域は、半導体ボディの深さ方向における前表面に直交する垂直軸に沿ったチャネリングイオン注入の伝搬を妨害するような、シリコンカーバイド結晶学的格子の損傷領域を表す。
【選択図】図1B
特許請求の範囲【請求項１】
表面を有するシリコンカーバイドの半導体ボディを形成することと、
前記半導体ボディの注入部分内に注入領域を形成する局所化イオン注入を実施することと、を含み、
前記局所化イオン注入を実施することが、
前記表面において、前記表面に平行な方向に、前記注入部分によって互いに分離された損傷領域を形成することと、
前記半導体ボディ内にドーピングイオンを注入して、前記半導体ボディの前記注入部分に前記注入領域を形成するために、チャネリングイオン注入を実施することと、を含み、
前記チャネリングイオン注入が、前記損傷領域に対して自己整合された様式で実施され、前記シリコンカーバイド結晶学的格子の前記損傷領域を構築して、前記半導体ボディの深さ方向における前記表面に直交する軸に沿った前記チャネリングイオン注入の伝搬を妨害する、製造プロセス。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記損傷領域を形成することが、前記チャネリングイオン注入に対してより低いエネルギーで、マスクされた非チャネリング表面イオン注入を実施することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記損傷領域を形成することが、前表面から出発する、前記半導体ボディの１つ以上の表面エッチング工程を実施することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記注入領域が、前記半導体ボディの深さ方向における前記垂直軸に沿って実質的に平坦なチャネリングされたドーピングプロファイルを有し、前記チャネリングイオン注入が、前記損傷領域において、前記チャネリングされたドーピングプロファイルに対してより浅い深さを有する注入プロファイルと、前記前表面に近接する注入ピークとを決定する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記シリコンカーバイド結晶格子内の前記損傷領域によって引き起こされた損傷の量を調節して、前記垂直軸に沿った前記注入領域のドーピングプロファイルを調節することを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記ドーピングプロファイルが、以下によって与えられ、
Ｃ
ｔｏｔ
（ｚ）＝α（ｄ）Ｃ
Ｒｎｄ
（ｚ）＋（１－α（ｄ））Ｃ
Ｃｈａｎ
（ｚ）
式中、Ｃ
ｔｏｔ
（ｚ）が、前記垂直軸に沿った深さの関数としての前記ドーピングプロファイルであり、Ｃ
Ｒｎｄ
（ｚ）は、チャネリングが前記結晶格子によって阻止される場合に対応する純粋にランダムなプロファイル成分であり、Ｃ
Ｃｈａｎ
（ｚ）は、前記チャネリングが前記結晶格子によって阻止されない場合に対応する純粋にチャネリングされたプロファイル成分であり、α（ｄ）（ただし、α（ｄ）≦１）が、前記損傷領域における累積損傷の関数である、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記損傷領域のうちのいくつかにおいて、前記純粋にランダムな（Ｃ
Ｒｎｄ
（ｚ））プロファイルと純粋にチャネリングされた（Ｃ
Ｃｈａｎ
（ｚ））プロファイルとの組み合わせとして得られる、混合注入プロファイルを有するドープ領域を形成することを更に含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記半導体ボディの前記前表面の上方に、前記垂直軸に沿った厚さ（ｔｈ）を有する少なくとも１つのシールド領域を形成することを更に含み、チャネリングイオン注入を実施することが、前記シールド領域の下にある前記半導体ボディの一部分に、前記注入領域の前記ドーピングプロファイルとは異なるドーピングプロファイルを有するそれぞれのドープ領域を形成することを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項９】
前記シールド領域が、注入されたイオンビームのチャネリング条件を低減するように、前記注入されたイオンビームに対してデフォーカシング特性を有する材料で作製されており、ひいてはデチャネリング領域として動作する、請求項８に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記シールド領域の存在下で、前述のチャネリングイオン注入による前記ドーピングプロファイルが、以下によって与えられ、
Ｃ
ｔｏｔ
（ｚ）＝γ
Ｅ
（ｔｈ）Ｃ
Ｒｎｄ
（ｚ）＋（１－γ
Ｅ
（ｔｈ））Ｃ
Ｃｈａｎ
（ｚ）
式中、Ｃ
ｔｏｔ
（ｚ）が、前記垂直軸に沿った深さの関数としての前記ドーピングプロファイルであり、Ｃ
Ｒｎｄ
（ｚ）は、チャネリングが前記結晶格子によって完全に阻止される場合に対応する純粋にランダムなプロファイル成分であり、Ｃ
Ｃｈａｎ
（ｚ）は、前記チャネリングが前記結晶格子によって阻止されない場合に対応する純粋にチャネリングされたプロファイル成分であり、γ
Ｅ
（ｔｈ）が、シールド領域の厚さ（ｔｈ）の関数である、請求項８に記載のプロセス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、パワー電子デバイス内に局所化イオン注入部を製造するためのプロセスに関する。具体的には、以下の考察は、シリコンカーバイド（silicon-carbide、ＳｉＣ）基板から出発して形成された、例えばＭＯＳＦＥＴタイプのパワー電子デバイスに特に言及するであろう。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
関連技術の説明
知られているように、例えば１．１ｅＶより大きい広いバンドギャップ、低いオン状態抵抗、高い熱伝導性、高い動作周波数、及び高い電荷キャリアの飽和速度を有する半導体材料は、具体的には、例えば６００Ｖ～１３００Ｖで構成された動作電圧及び／又は高温などの特定の動作条件での、電力用途のための、シリコン電子デバイスよりも良好な性能を有し得る電子デバイス、例えばダイオード及びトランジスタを提供する。
【０００３】
具体的には、これらのパワー電子デバイスは、そのポリタイプのうちの１つ、例えば３Ｃ－ＳｉＣ、４Ｈ－ＳｉＣ、又は６Ｈ－ＳｉＣにおいて、上に列挙された特徴を有する材料であるシリコンカーバイドのウェハから出発して有利に製造することができる。
【０００４】
既知の様式では、他の半導体材料（例えばシリコンなどの）と比較してシリコンカーバイドの拡散率が低いため、ドーパント拡散は適用可能な技術ではなく、エピタキシャル成長は、特に局所的に閉じ込められた体積に対して有用な代替法ではない場合があるので、シリコンカーバイド基板へのドーパントの導入は、一般に、イオン注入によって行われる。
【０００５】
具体的には、シリコンカーバイド基板内に所望のドーピングプロファイル及び所望の深さを有する領域を形成するためには、典型的には、異なる条件（例えば、ドーズ量及びエネルギーに関して）で実施されるいくつかの注入工程が必要である。
【０００６】
局所的に閉じ込められた注入（いわゆる、パターン化された注入）を提供するために、基板の上方に形成され、注入工程中にシリコンカーバイド基板を局所的に遮蔽するように構成された、例えば酸化物又はフォトレジストで作製されたハードマスクを使用することが知られている。
【０００７】
しかしながら、前述のタイプのマスクの使用は、シリコンカーバイド基板上に発生した格子応力効果によって（また、様々な注入工程を行うために必要とされる時間によって）、同じマスクの除去後に、平坦性の問題を引き起こす場合があることが検証された。
【０００８】
したがって、シリコンカーバイド基板内に局所化イオン注入部を製造するための既知の解決策及び選択肢は、かなり複雑であり、かなり多くの時間及びコストがかかり、更に、例えば同じ基板の平坦性に関して考察された問題などの問題を引き起こす場合がある。
【発明の概要】
【０００９】
本開示は、先に強調された問題に対処して、特にシリコンカーバイド基板から出発して形成されたパワー電子デバイスに対して、電子デバイス内に局所化（又は、パターン化）イオン注入部を製造する代替的な方法を提供するために少なくとも部分的に提供され、これは、実装及び製造がより単純かつ安価である。
【００１０】
したがって、本開示によれば、製造プロセスの１つ以上の実施形態が提供される。
（【００１１】以降は省略されています）

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