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公開番号2025132573
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-10
出願番号2024030235
出願日2024-02-29
発明の名称半導体装置の製造方法
出願人株式会社デンソー,トヨタ自動車株式会社,株式会社ミライズテクノロジーズ
代理人弁理士法人ゆうあい特許事務所
主分類H01L 21/265 20060101AFI20250903BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】加熱後イオン注入層の拡散を抑制できる半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】酸化物半導体で構成され、一面10aを有する半導体基板10を用意することと、半導体基板10の一面10aから第1導電型または第2導電型の不純物をイオン注入することと、半導体基板10の加熱後イオン注入層31を形成する領域の酸素空孔補償を行うことと、不純物を活性化させて加熱後イオン注入層31を形成する加熱処理を行うことと、を行う。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置の製造方法であって、
酸化物半導体で構成され、一面（１０ａ）を有する半導体基板（１０）を用意することと、
前記半導体基板の一面から第１導電型または第２導電型の不純物をイオン注入することと、
前記半導体基板における加熱後イオン注入層（３１、３４、３５、３６）を形成する領域の酸素空孔補償を行うことと、
前記不純物を活性化させて前記加熱後イオン注入層を形成する加熱処理を行うことと、を行う半導体装置の製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記酸素空孔補償を行うことでは、酸素が含まれる酸素含有イオンを注入する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記不純物をイオン注入することでは、前記不純物が未活性の状態となる加熱前イオン注入層（３２）が形成されるように前記不純物をイオン注入し、
前記加熱処理を行うことは、前記不純物をイオン注入することおよび前記酸素空孔補償を行うことの後に行う請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記酸素空孔補償を行うことの後、前記不純物が活性化する温度で前記不純物をイオン注入することにより、前記不純物をイオン注入することおよび前記加熱処理を行うことを同時に行う請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記不純物をイオン注入することおよび前記酸素空孔補償を行うことでは、注入濃度において、酸素濃度が不純物濃度に対して０．１倍以上の濃度となるように、前記酸素含有イオンを注入する請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記不純物をイオン注入することおよび前記酸素空孔補償を行うことでは、注入濃度において、前記半導体基板の深さ方向において、酸素濃度が不純物濃度よりも全領域で高くなるように、前記不純物をイオン注入すると共に前記酸素含有イオンをイオン注入する請求項５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記不純物をイオン注入することおよび前記酸素空孔補償を行うことでは、注入濃度において、前記半導体基板の深さ方向において、前記不純物の終端深さより前記酸素含有イオンの終端深さの方が深くなるように、前記不純物をイオン注入すると共に前記酸素含有イオンをイオン注入する請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記不純物をイオン注入することおよび前記酸素空孔補償を行うことでは、注入濃度において、前記不純物をイオン注入する際にイオン注入する不純物の総量よりも、前記酸素含有イオンをイオン注入する際の酸素の総量の方が多くなるように、前記不純物をイオン注入すると共に前記酸素含有イオンを注入する請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記不純物をイオン注入することでは、Ｍｇ、Ｂｅ、Ｃａ、Ｚｎ、Ｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｃ、Ｃｌの少なくともいずれか１つのイオンをイオン注入する請求項２ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記半導体基板を用意することでは、Ｇａ
２
Ｏ
３
系の材料で構成される前記半導体基板を用意する請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置の製造方法。
（【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、酸化物半導体で構成される半導体基板を有する半導体装置の製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来より、酸化物半導体で構成される半導体基板を有する半導体装置が提案されている。例えば、特許文献１には、半導体装置として、酸化物半導体で構成される半導体基板を用いて構成したショットキーバリアダイオードが提案されている。具体的には、この半導体装置は、ｎ
＋
型の基板上に、ｎ
－
型の半導体が積層されて半導体基板が構成されている。そして、半導体装置は、半導体層とショットキー接続される第１電極と、基板とオーミック接続される第２電極とを有している。また、この半導体装置では、半導体層のうちの第１電極と接続される部分の外縁部に、電界集中緩和構造としてのガードリング層が形成されている。
【０００３】
このような半導体装置におけるガードリング層は、半導体層にｐ型不純物をイオン注入した後に加熱処理が行われ、ｐ型不純物が活性化されることで構成される。つまり、ガードリング層は、加熱後イオン注入層で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１６－３９１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者らが検討したところ、酸化物半導体で構成される半導体基板にガードリング層等の加熱後イオン注入層を形成する場合、不純物が拡散することで所望の特性が得られないことが確認された。例えば、上記のようなショットキーバリアダイオードにガードリング層を形成する場合、ガードリング層が所望の範囲より広がって形成されてしまうと、所望の電界緩和機能を得られない可能性がある。
【０００６】
本開示は、加熱後イオン注入層の拡散を抑制できる半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の１つの観点によれば、半導体装置の製造方法は、酸化物半導体で構成され、一面（１０ａ）を有する半導体基板（１０）を用意することと、半導体基板の一面から第１導電型または第２導電型の不純物をイオン注入することと、半導体基板の加熱後イオン注入層（３１、３４、３５、３６）を形成する領域の酸素空孔補償を行うことと、不純物を活性化させて加熱後イオン注入層を形成する加熱処理を行うことと、を行う。
【０００８】
これによれば、加熱後イオン注入層を形成する領域の酸素空孔補償を行っている。このため、加熱後イオン注入層を構成する不純物が酸素空孔を介して拡散することが抑制され、半導体装置の特性が変動することを抑制できる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１実施形態における半導体装置の断面図である。
図１に示す半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図２Ａに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図２Ｂに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図２Ｃに続く半導体装置の製造工程を示す断面図である。
図５中のＡ－Ａ線に沿った濃度であって、加熱処理前のＭｇ濃度およびＯ濃度を示す図である。
図５中のＡ－Ａ線に沿った濃度であって、加熱処理後のＭｇ濃度およびＯ濃度を示す図である。
図３および図４の実験に用いた半導体基板を示す断面図である。
図５中のＡ－Ａ線に沿った濃度であって、加熱処理前のＭｇ濃度およびＯ濃度を示す図である。
図５中のＡ－Ａ線に沿った濃度であって、加熱処理後のＭｇ濃度およびＯ濃度を示す図である。
Ｍｇ濃度に対するＯ濃度の比と、Ｍｇ終端深さとの関係を示す図である。
深さと、Ｍｇ濃度およびＯ濃度との関係を説明するための図である。
深さと、Ｍｇ濃度およびＯ濃度との関係を説明するための図である。
深さと、Ｍｇ濃度およびＯ濃度との関係を説明するための図である。
深さと、Ｍｇ濃度およびＯ濃度との関係を説明するための図である。
加熱前イオン注入層と酸素イオン注入層との関係を示す図である。
第１実施形態の変形例における半導体装置の断面図である。
第２実施形態における半導体装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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