特許ウォッチ

公開番号2025160004
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-22
出願番号2024062939
出願日2024-04-09
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
代理人弁理士法人快友国際特許事務所
主分類H01L 21/285 20060101AFI20251015BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】スパッタリング方法によって形成される金属層の段切れを抑制する技術を提案する。
【解決手段】半導体装置の製造方法は、上面に複数のトレンチが設けられた半導体基板と、各トレンチ内に設けられたゲート絶縁膜、ゲート電極及びゲート電極の上面を覆う層間絶縁膜と、を備える半導体ウエハであって、半導体ウエハのうちの複数のトレンチの間に位置するトレンチ間部分が、層間絶縁膜の上面よりも上側に突出している半導体ウエハを準備する工程と、スパッタ粒子の放出角度分布においてトレンチの幅方向の成分よりトレンチの長手方向の成分の方が多いスパッタリング方法によって、トレンチ間部分の表面と前記層間絶縁膜の表面に跨る範囲を覆う金属層を形成する工程、を有する。この半導体製造方法では、トレンチ間部分と層間絶縁膜の間の段差の部分に金属層が適切に成長する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
半導体装置（１００）の製造方法であって、
上面（１２ａ）に複数のトレンチ（１４）が設けられた半導体基板（１２）と、
前記各トレンチ内に設けられたゲート絶縁膜（１６）と、
前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート絶縁膜によって、前記半導体基板から絶縁されているゲート電極（１８）と、
前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート電極の上面を覆う層間絶縁膜（２０）と、
を備える半導体ウエハであって、前記半導体ウエハのうちの複数の前記トレンチの間に位置するトレンチ間部分が、前記層間絶縁膜の上面よりも上側に突出している前記半導体ウエハを準備する工程と、
スパッタ粒子の放出角度分布において前記トレンチの幅方向の成分より前記トレンチの長手方向の成分の方が多いスパッタリング方法によって、前記トレンチ間部分の表面と前記層間絶縁膜の表面に跨る範囲を覆う金属層を形成する工程、
を有する製造方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
半導体装置（１００）の製造方法であって、
上面（１２ａ）に複数のトレンチ（１４）が設けられた半導体基板（１２）と、
前記各トレンチ内に設けられたゲート絶縁膜（１６）と、
前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート絶縁膜によって、前記半導体基板から絶縁されているゲート電極（１８）と、
前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート電極の上面を覆う層間絶縁膜（２０）と、
を備える半導体ウエハであって、前記半導体ウエハのうちの複数の前記トレンチの間に位置するトレンチ間部分が、前記層間絶縁膜の上面よりも上側に突出している前記半導体ウエハを準備する工程と、
スパッタリングターゲット（６０）の垂線が前記半導体ウエハの厚み方向に対して前記トレンチの長手方向に沿って傾斜しているスパッタリング方法によって、前記トレンチ間部分の表面と前記層間絶縁膜の表面に跨る範囲を覆う金属層を形成する工程、
を有する製造方法。
【請求項３】
半導体装置（１００）の製造方法であって、
上面（１２ａ）に複数のトレンチ（１４）が設けられた半導体基板（１２）と、
前記各トレンチ内に設けられたゲート絶縁膜（１６）と、
前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート絶縁膜によって、前記半導体基板から絶縁されているゲート電極（１８）と、
前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート電極の上面を覆う層間絶縁膜（２０）と、
を備える半導体ウエハであって、前記半導体ウエハのうちの複数の前記トレンチの間に位置するトレンチ間部分が、前記層間絶縁膜の上面よりも上側に突出している前記半導体ウエハを準備する工程と、
スパッタリングターゲット（６０）と前記半導体ウエハの間に前記トレンチの幅方向よりも前記トレンチの長手方向の寸法が長い開口部（６４）を有するコリメータ（６２）を配置して行うスパッタリング方法によって、前記トレンチ間部分の表面と前記層間絶縁膜の表面に跨る範囲を覆う金属層を形成する工程、
を有する製造方法。
【請求項４】
前記半導体ウエハを準備する前記工程が、前記ゲート電極の前記上面と前記半導体基板の前記上面に絶縁膜（２６）を形成した後に、前記絶縁膜をエッチバックするとともに前記トレンチ内に前記絶縁膜を残存させることによって前記層間絶縁膜を形成する工程を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記半導体ウエハを準備する前記工程では、前記長手方向における前記トレンチの端部に前記半導体基板の前記上面が前記ゲート電極の前記上面よりも上側に位置する段差（Ｓ１）が設けられており、前記段差が保護絶縁膜（２６）によって覆われている前記半導体ウエハを準備する、請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記半導体ウエハを準備する前記工程では、前記トレンチ間部分の上面にシリサイド層（２２）が設けられた前記半導体ウエハを準備する、請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記金属層が、バリアメタル層（２３）である、請求項１～３のいずれか一項に記載の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、スパッタリングによって基板上に金属層を堆積する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特表２０１７―５２０６８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トレンチゲート型の半導体装置の製造工程では、スパッタリングによって、トレンチ内に設けられた層間絶縁膜と半導体ウエハの表面を覆う金属層を形成する場合がある。半導体ウエハの表面（すなわち、トレンチの間の部分）が層間絶縁膜の上面よりも上側に突出していると、その段差部において金属層が適切に成長しない場合がある。本明細書では、スパッタリング方法によって形成される金属層の段切れを抑制する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本明細書が開示する態様１の半導体装置の製造方法は、上面に複数のトレンチが設けられた半導体基板と、前記各トレンチ内に設けられたゲート絶縁膜と、前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート絶縁膜によって、前記半導体基板から絶縁されているゲート電極と、前記各トレンチ内に設けられており、前記ゲート電極の上面を覆う層間絶縁膜と、を備える半導体ウエハであって、前記半導体ウエハのうちの複数の前記トレンチの間に位置するトレンチ間部分が、前記層間絶縁膜の上面よりも上側に突出している前記半導体ウエハを準備する工程と、スパッタ粒子の放出角度分布において前記トレンチの幅方向の成分より前記トレンチの長手方向の成分の方が多いスパッタリング方法によって、前記トレンチ間部分の表面と前記層間絶縁膜の表面に跨る範囲を覆う金属層を形成する工程、を有する。
【０００６】
上記の半導体製造方法では、金属層を形成する工程が、スパッタ粒子の放出角度分布においてトレンチの幅方向の成分よりトレンチの長手方向の成分の方が多いスパッタリング方法によって実施される。したがって、トレンチ間部分と層間絶縁膜の間の段差の部分に金属層が適切に成長する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
半導体装置の概略図である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
実施例の半導体装置の製造方法である。
コリメータの平面図である。
コリメータの平面図である。
【０００８】
図１に示す半導体装置１００は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）である。半導体装置１００は、半導体基板１２を有している。半導体基板１２は、ＳｉＣ基板である。半導体基板１２の上面１２ａには、複数のトレンチ１４が設けられている。各トレンチ１４内には、ゲート絶縁膜１６、ゲート電極１８、層間絶縁膜２０が設けられている。ゲート絶縁膜１６は、トレンチ１４の内面を覆っている。ゲート電極１８は、ゲート絶縁膜１６の内部に設けられている。また、ゲート電極１８は、ゲート絶縁膜１６によって、半導体基板１２と絶縁されている。層間絶縁膜２０は、ゲート電極１８の上面を覆っている。
【０００９】
半導体基板１２には、ｎ型のソース層４２、ｐ型のボディ層４４、ｎ型のドリフト層４６及びｎ型のドレイン層４８が設けられている。ソース層４２は、半導体基板１２の上面１２ａを含む範囲に配置されている。また、ソース層４２は、トレンチ１４の側面において、ゲート絶縁膜１６と接している。ソース層４２は、ｎ型不純物濃度が高いｎ型層である。
【００１０】
ボディ層４４は、ソース層４２の下面と接している。また、ボディ層４４は、ソース層４２より下側のトレンチ１４の側面において、ゲート絶縁膜１６と接している。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許