炭化珪素半導体装置の製造方法
【課題】製造工程が増加したり複雑化したりすることなく、ＳｉＣ半導体基板とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができるＳｉＣ半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】アライメントマーク形成領域Ｒ１に、開口部の形状が、オフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状とされており、アライメントマークとなるトレンチ１２を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ形成工程を行った後、ＳｉＣ半導体基板１０に対して、エピタキシャル層１３を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、エピタキシャル層成長工程または熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板１０にマスクを配置する工程と、を含むＳｉＣ半導体装置の製造方法とする。
【解決手段】アライメントマーク形成領域Ｒ１に、開口部の形状が、オフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状とされており、アライメントマークとなるトレンチ１２を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ形成工程を行った後、ＳｉＣ半導体基板１０に対して、エピタキシャル層１３を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、エピタキシャル層成長工程または熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板１０にマスクを配置する工程と、を含むＳｉＣ半導体装置の製造方法とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの位置合わせに用いられるアライメントマークを備えた炭化珪素（以下、ＳｉＣという）半導体基板を用いて構成されるＳｉＣ半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ半導体基板を用いてＳｉＣ半導体装置を製造する場合、アライメントマークとなるトレンチを形成し、当該トレンチを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板に転写マスクを配置すると共に転写マスクに対してフォトリソグラフィ工程等の所定の製造プロセスを行ってＳｉＣ半導体装置を製造することが知られている。
【０００３】
具体的には、ＳｉＣ半導体基板を用いてＳｉＣ半導体装置を製造する場合には、高品質なエピタキシャル層を成長させることができることから、まず、（０００１）面に対して＜１１−２０＞方向にオフカットされたオフカット基板を用意する。そして、このようなＳｉＣ半導体基板に対して、アライメントマークを形成すると共に、エピタキシャル層を成長させたり熱処理したりする等の所定の製造プロセスを行う。続いて、読取装置にてアライメントマークの位置を特定し、アライメントマークに基づいてＳｉＣ半導体基板に転写マスクを配置する。そして、転写マスクに対してフォトリソグラフィ工程等の所定の製造プロセスを行うことによりＳｉＣ半導体装置を製造する。なお、アライメントマークとしては、例えば、開口部が、相対する二辺がオフ方向と平行であると共に他の相対する二辺がオフ方向と垂直である正方形状とされたトレンチを形成する。
【０００４】
また、このような製造方法では、アライメントマークの位置を、例えば、読取装置を走査させながら複数のレーザ光をＳｉＣ半導体基板に照射させ、当該読取装置にてＳｉＣ半導体基板で反射されたレーザ光に含まれる情報を解析する事により特定している。図５は読取装置を走査させた際のアライメントマークと読み取られるレーザ光との関係を示す模式図である。反射されるレーザ光の強度はＳｉＣ半導体基板との距離に依存し、アライメントマークが形成されている部分では強度が弱くなる（距離が長くなる）ため、読取装置に、例えば、複数の反射されたレーザ光の強度信号（図５中信号波形１）を読み取らせることによりアライメントマークの位置を特定させることができる。また、例えば、読取装置にて、読み取った強度信号を、強度信号が変化するときにピークが表れる信号（図５中信号波形２）に変換させ、変換した信号に基づいてアライメントマークの位置を特定させることもできる。
【０００５】
例えば、ＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させたり、熱処理した場合には、アライメントマークの形状が変化するが、強度信号がアライメントマークの壁面にて変化するため、読取装置にて当該信号の変化を読み取らせることにより、アライメントマークの位置を特定させることができる。
【０００６】
しかしながら、上記トレンチが形成されたＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させた場合、エピタキシャル層は、トレンチのうちオフ方向の下流側では壁面に沿って成長（堆積）せず、以下に示すように成長する。図６（ａ）は、上記トレンチが形成されたＳｉＣ半導体基板にエピタキシャル層を成長させたときの部分斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）中のアライメントマーク部分の平面図である。図６に示されるように、ＳｉＣ半導体基板Ｊ１０にエピタキシャル層Ｊ１３を成長させた場合には、エピタキシャル層Ｊ１３は、トレンチＪ１２のうちオフ方向の下流側に（０００１）面のファセット面Ｊ２０を形成するように成長する。
【０００７】
同様に、図示しないが、ＳｉＣ半導体基板に対して熱処理を行った場合には、ＳｉＣ半導体基板の表面原子は、トレンチのうちオフ方向の下流側に（０００１）面のファセット面を形成するようにマイグレーションもしくはエッチングされる。
【０００８】
したがって、ＳｉＣ半導体基板に対して、エピタキシャル層を成長させたり熱処理したりした後、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する場合には、ファセット面によりレーザ光が散乱するため、アライメントマークの位置を高精度に特定できないという問題がある。具体的には、アライメントマークの位置を特定する際、ファセット面の形成によりオフ方向の位置の特定に位置ズレが生じることになる。このため、ＳｉＣ半導体基板に転写マスクを配置する際に位置ズレが生じるという問題がある。
【０００９】
そこで、例えば、特許文献１には、ＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させるか、もしくは熱処理して、トレンチのうちオフ方向の下流側にファセット面を形成し、当該ファセット面に対して新たなトレンチを形成すると共に、この新たなトレンチに基づいて転写マスクを配置することが開示されている。このような製造方法では、新たなトレンチは（０００１）面のファセット面に形成されているため、ＳｉＣ半導体基板に対してさらにエピタキシャル層を成長させたり、熱処理を行ったりしても、当該新たなトレンチのうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００１０】
また、特許文献２では、ＳｉＣ半導体基板にトレンチを形成した後、当該トレンチを覆うようにカーボン膜を配置することが開示されている。このような製造方法では、トレンチを覆うようにカーボン膜が配置されているため、エピタキシャル層を成長させた際には、カーボン膜によりトレンチが形成されている部分にエピタキシャル層が堆積されることを抑制することができ、アライメントマークの形状が変化することを抑制することができる。また、熱処理を行った際には、トレンチはカーボン膜により覆われているので、トレンチ表面の表面原子がマイグレーションもしくはエッチングされることを抑制でき、アライメントマークの形状が変化することを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２８０９７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載の製造方法では、ファセット面に対して新たにトレンチを形成しなければならないため、製造工程が増加すると共に複雑になるという問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献２に記載の発明では、トレンチを覆うようにカーボン膜を配置する工程が必要になるため、製造工程が増加するという問題がある。さらに、エピタキシャル層を成長させる場合には、カーボン膜上にエピタキシャル層を成長させない成長条件にてエピタキシャル成長を行わなければならないため、製造工程が複雑になるという問題がある。
【００１４】
本発明は上記点に鑑みて、製造工程が増加したり複雑化したりすることなく、ＳｉＣ半導体基板とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができるＳｉＣ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】
【００１５】
本発明者らは、上記目的を達成するため、（０００１）面に対して＜１１−２０＞方向にオフカットされたＳｉＣ半導体基板を用い、ＳｉＣ半導体基板の表面にアライメントマークとなるトレンチを形成してＳｉＣ半導体装置を製造する検討を行った。なお、トレンチは、開口部の形状が、相対する二辺がオフ方向と平行であり、他の相対する二辺がオフ方向と垂直である正方形状のものである。
【００１６】
このようなＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させた場合には、図６に示されるように、トレンチＪ１２のうちオフ方向の下流側では、表面エネルギーの小さい（０００１）面のファセット面Ｊ２０を形成することにより、表面エネルギーの総和を最小にしようとする。そして、六方晶のＳｉＣ半導体基板Ｊ１０に対してエピタキシャル層Ｊ１３を成長させる場合には、トレンチＪ１２には、表面エネルギーを安定させよう（低くしよう）として、（１−１０ｎ）面で形成され、オフ方向の下流側に頂点を有する六角形を形成するようにエピタキシャル層Ｊ１３が成長しようとする。すなわち、ファセット面Ｊ２０の頂点Ｊ２１は、（１−１０ｎ）面の交線で構成されることになるため、ファセット面Ｊ２０はトレンチＪ１２のうちオフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さ（図６（ｃ）中Ｘ−Ｙ）に依存して大きくなることになる。
【００１７】
同様に、このようなＳｉＣ半導体基板に対して熱処理を行った場合には、トレンチのうちオフ方向の下流側ではファセット面を形成することにより表面エネルギーの総和を最小にしようとする。そして、トレンチでは（１−１０ｎ）面で形成され、オフ方向の下流側に頂点を有する六角形を形成するように表面原子がマイグレーションもしくはエッチングされる。すなわち、ファセット面は、ＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させた場合と同様に、トレンチのうちオフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存して大きくなることになる。
【００１８】
以上より、本願発明者らは、（０００１）面に対して＜１１−２０＞方向にオフカットされたＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させたり熱処理したりする場合には、トレンチのうちオフ方向の下流側では、オフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存したファセット面が形成されることを見出した。
【００１９】
このため、本願請求項１に記載の発明では、（０００１）面にオフ角が設けられていると共に、オフ方向が〈１１−２０〉であるＳｉＣ半導体基板（１０）を用い、ＳｉＣ半導体基板（１０）にデバイスが形成されるデバイス形成領域（Ｒ２）と、デバイス形成領域（Ｒ２）にデバイスが形成される際に使用されるアライメントマークが形成されるアライメントマーク形成領域（Ｒ１）とを構成し、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板（１０）にマスクを配置する工程を含むＳｉＣ半導体装置の製造方法であって、アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、オフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状とされており、アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ形成工程を行った後、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、エピタキシャル層成長工程または熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２０】
このような製造方法では、開口部が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状のトレンチ（１２）を形成する工程を行っている。
【００２１】
このため、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）の開口部をオフ方向について対称としているため、トレンチ（１２）にはオフ方向に対して対称にエピタキシャル層（１３）が成長することになる。すなわち、アライメントマークは、オフ方向に対して対称に変形することになる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と垂直な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。また、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）の開口部をオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状としており、ファセット面はトレンチ（１２）のうち最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存して大きくなることから、ファセット面が形成されるのを抑制することができる。このため、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。以上より、ＳｉＣ半導体基板（１０）とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００２２】
また、このような製造方法では、従来の製造方法に対してトレンチ（１２）の開口部の形状を変更するのみでよく、従来の製造方法と比較して製造工程が複雑になることも増加することもない。
【００２３】
例えば、請求項２に記載の発明のように、トレンチ形成工程では、開口部の形状が六角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるトレンチ（１２）を形成することができる。
【００２４】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の発明において、トレンチ形成工程では、開口部の形状が、ＳｉＣ半導体基板（１０）の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板（１０）の表面に投影して得られる六角形状であるトレンチ（１２）を形成することができる。
【００２５】
これら請求項２および３に記載の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対してエピタキシャル層（１３）を成長させた場合、エピタキシャル層（１３）は（１−１０ｎ）面で形成される六角形を形成するように成長するため、トレンチ（１２）の壁面に沿ってエピタキシャル層（１３）を成長させることができる。また、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対して熱処理を行った場合も同様に、トレンチ（１２）の壁面に沿って表面原子がマイグレーションもしくはエッチングされることになる。したがって、エピタキシャル層成長工程の前後または熱処理工程の前後でアライメントマークの形状変化を抑制することができ、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができる。これにより、さらにＳｉＣ半導体基板（１０）とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明のように、トレンチ形成工程では、開口部の形状が四角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるトレンチ（１２）を形成することもできる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明では、アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有し、アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ形成工程を行った後、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、エピタキシャル層成長工程または熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、アライメントマークを用いてＳｉＣ半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２８】
このような製造方法では、開口部が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有するトレンチ（１２）を形成する工程を行っている。
【００２９】
このため、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）にはオフ方向に対して対称にエピタキシャル層（１３）が成長することになり、アライメントマークは、オフ方向に対して対称に変形することになる。また、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）の開口部をオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とし、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有する形状としていることから、当該多角形状のうちオフ方向と垂直方向の長さが最も長くなる部分の長さを一辺の長さとする正方形状のトレンチを形成した場合と比較して、トレンチ（１２）のうちオフ方向の最も下流側に位置する部分の長さが短くなる。このため、当該正方形状のトレンチを形成した場合と比較して、エピタキシャル層（１３）を成長させた際にトレンチ（１２）のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。以上より、ＳｉＣ半導体基板（１０）とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００３０】
また、このような製造方法では、従来の製造方法に対してトレンチ（１２）の開口部の形状を変更するのみでよく、従来の製造方法と比較して製造工程が複雑になることも増加することもない。
【００３１】
例えば、請求項６に記載の発明のように、トレンチ形成工程では、開口部の形状が八角形状であるトレンチ（１２）を形成することができる。
【００３２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造工程の断面構成を示す図である。
【図２】図１に示すトレンチの開口部の形状を示す模式図である
【図３】（ａ）はエピタキシャル層を成長させた後のアライメントマーク形成領域の部分拡大図であり、（ｂ）は（ａ）に示すアライメントマークの平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるトレンチの開口部の形状を示す模式図である。
【図５】読取装置を走査させた際のアライメントマークと読み取られるレーザ光との関係を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、従来の製造方法によりＳｉＣ半導体基板にエピタキシャル層を成長させたときの部分斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）中のアライメントマーク部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用したＳｉＣ半導体装置の製造方法について説明する。図１は本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造工程の断面構成を示す図であり、この図に基づいて説明する。
【００３５】
まず、図１（ａ）に示されるように、例えばオフ角が８°であり、（０００１）面に対してオフ方向が＜１１−２０＞とされた４Ｈ型のＳｉＣ半導体基板１０を用意し、当該ＳｉＣ半導体基板１０にアライメントマーク形成領域Ｒ１とデバイス形成領域Ｒ２とを構成する。
【００３６】
その後、図１（ｂ）に示されるように、ＳｉＣ半導体基板１０の表面にレジスト等のマスク材１１を配置し、マスク材１１のうちトレンチ形成予定領域に対応する領域を開口する。そして、ＳｉＣ半導体基板１０をマスク材１１で覆った状態で、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いた異方性ドライエッチングを行い、アライメントマーク形成領域Ｒ１にアライメントマークとなるトレンチ１２を形成する。具体的には、本実施形態では以下に説明するトレンチ１２を形成している。
【００３７】
図２は、本実施形態にかかるトレンチ１２の開口部の形状を示す模式図である。図２に示されるように、本実施形態では、開口部の形状が、オフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分が頂点を有する多角形状とされたトレンチ１２を形成している。具体的には、開口部の形状が、ＳｉＣ半導体基板１０の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影して得られる六角形状とされたトレンチ１２を形成している。なお、本実施形態では、ＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影する前の正六角形のうち相対する二辺の間の長さを４μｍとしている。
【００３８】
続いて、図１（ｃ）に示されるように、アライメントマークに基づいて、デバイス形成領域Ｒ２にイオン注入やエッチング等の所定の製造プロセスを行った後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、ＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させる。
【００３９】
図３（ａ）はＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させた後のアライメントマーク形成領域Ｒ１の部分拡大図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すアライメントマークの平面図である。なお、図３（ａ）は、図３（ｂ）中のＡ−Ａ断面に相当する。このようなＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させた場合には、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側では、オフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存したファセット面が形成されることになる。しかしながら、本実施形態では、図３に示されるように、トレンチ１２は、開口部がオフ方向の下流側に頂点を有する六角形状とされているため、オフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制しつつ、エピタキシャル層１３を成長させることができる。
【００４０】
次に、読取装置にてアライメントマークを読み取る。例えば、読取装置にてアライメントマークを読み取る際には、従来と同様に、図５に示されるように、読取装置を走査させながら複数のレーザ光をＳｉＣ半導体基板１０に照射させ、当該読取装置にてＳｉＣ半導体基板１０で反射されたレーザ光に含まれる情報を解析する事により特定することができる。すなわち、ＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させた場合には、アライメントマークの形状がエピタキシャル層１３により変化することになるが、アライメントマークの壁面にて反射されるレーザ光の強度信号が変化するため、強度信号を読み取ることによりアライメントマークの位置を特定することができる。
【００４１】
続いて、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板１０に本発明のマスクに相当する転写マスク（図示せず）を配置し、転写マスクに対してフォトリソグラフィ工程等の製造プロセスを行うことにより所望のＳｉＣ半導体装置を製造する。例えば、このようなＳｉＣ半導体装置の製造方法を適用して、デバイス形成領域Ｒ２にダイオードやトランジスタ等のＳｉＣ半導体装置を製造することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、開口部が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分が頂点とされた多角形状のトレンチ１２を形成している。
【００４３】
このため、エピタキシャル層１３を成長させる工程を行ったときには、トレンチ１２の開口部をオフ方向について対称としているため、トレンチ１２にはオフ方向に対して対称にエピタキシャル層１３が成長することになる。すなわち、アライメントマークは、オフ方向に対して対称に変形することになる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と垂直な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。また、エピタキシャル層１３を成長させる工程を行ったときには、トレンチ１２の開口部をオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状としているため、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されるのを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。以上より、アライメントマークの位置を特定する際の位置ズレを抑制することができるため、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、開口部の形状がＳｉＣ半導体基板１０の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影して得られる六角形状とされたトレンチ１２を形成している。
【００４５】
このため、ＳｉＣ半導体基板１０に対してエピタキシャル層１３を成長させた際には、エピタキシャル層１３は、表面エネルギーを安定させよう（低くしよう）として（１−１０ｎ）面で形成される六角形を形成するように成長するため、トレンチ１２の壁面に沿ってエピタキシャル層１３が成長することになる。したがって、エピタキシャル層１３の成長前後でアライメントマークの形状変化を抑制することができる。これによっても、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、従来のＳｉＣ半導体装置の製造方法に対してトレンチ１２の開口部の形状を変更するのみでよく、従来のＳｉＣ半導体装置の製造方法と比較して製造工程が複雑になることも増加することもない。
【００４７】
次に、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法により得られる具体的な効果について従来の製造方法と比較して述べる。
【００４８】
図６の従来の製造方法のように、ＳｉＣ半導体基板Ｊ１０に、開口部が、相対する二辺がオフ方向と平行であると共に他の相対する二辺がオフ方向と垂直である正方形状であって、相対する二辺の間の長さ（一辺の長さ）が４μｍであるトレンチＪ１２を形成し、ＳｉＣ半導体基板Ｊ１０に１μｍのエピタキシャル層１３を成長させ、その後、転写マスクを配置した場合には、アライメントズレはオフ方向と平行な方向に０．５μｍ、オフ方向と垂直な方向に０．１μｍであった。
【００４９】
これに対し、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板１０に１μｍのエピタキシャル層１３を成長させ、その後、転写マスクを配置した場合には、アライメントズレはオフ方向と平行な方向に０．１μｍ、オフ方向と垂直な方向に０．１μｍとすることができた。すなわち、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００５０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、第１実施形態に対してトレンチ１２の開口部の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図４は、本実施形態にかかるトレンチ１２の開口部の形状を示す模式図である。
【００５１】
図４に示されるように、本実施形態では、上記図１（ｂ）中のトレンチ形成工程において、開口部の形状が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有するトレンチ１２を形成している。具体的には、開口部の形状が正八角形状とされたトレンチ１２をＳｉＣ半導体基板１０に形成している。
【００５２】
このようなＳｉＣ半導体装置の製造方法では、開口部が正八角形状とされたトレンチ１２を形成しており、当該正八角形のうちオフ方向と垂直方向の長さが最も長くなる部分の長さ（図４中Ａ）を一辺の長さとする正方形状のトレンチ１２を形成した場合と比較して、トレンチ１２のオフ方向の最も下流側に位置する部分の長さが短くなる。このため、開口部が正方形状のトレンチを形成した場合と比較して、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
具体的には、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板１０に１μｍのエピタキシャル層１３を成長させ、その後、転写マスクを配置した場合には、アライメントズレをオフ方向と平行な方向に０．２μｍ、オフ方向と垂直な方向に０．１μｍとすることができた。
【００５４】
なお、トレンチ１２のオフ方向の最も下流側に位置する部分の長さを短くすることにより本実施形態の効果を得られるため、例えば、オフ方向と垂直方向の長さを短くした長方形状のトレンチとすることも考えられる。しかしながら、このような長方形状のトレンチでは、トレンチのうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することはできるものの、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に、読取装置をオフ方向に走査させると、アライメントマークの部分において反射レーザ光が少なくなるため、アライメントマークの位置の特定精度が悪化することになる。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、トレンチ１２の開口部を、オフ方向の最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが長くなる部分を有する形状としている。このため、この部分において、読取装置をオフ方向に走査させた際に、開口部が長方形状とされたトレンチより反射レーザ光を多く読み取ることができるため、アライメントマークの位置の特定精度が悪化することを抑制することができる。
【００５６】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、開口部の形状が、ＳｉＣ半導体基板１０の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影して得られる六角形状とされたトレンチ１２を形成する製造方法について説明したが、例えば、開口部の形状が四角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるようにトレンチ１２を形成することができる。また、開口部の形状が八角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるようにトレンチ１２を形成することもできるし、開口部の形状が六角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるようにトレンチ１２を形成することもできる。
【００５７】
同様に、上記第２実施形態では、開口部の形状が正八角形状とされたトレンチ１２を形成する製造方法について説明したが、例えば、開口部の形状が正八角形状でない八角形状とされたトレンチ１２を形成することもできるし、開口部の形状が六角形状とされたトレンチ１２を形成することもできる。なお、開口部の形状を八角形状や六角形状とする場合には、トレンチ１２のうちオフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さを短くすればするほど、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００５８】
また、上記第１、第２実施形態では、イオン注入等の工程を行って熱処理工程を行った後、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板１０に転写マスクを配置する場合も同様の効果を得ることができる。具体的には、上記第１実施形態では、開口部の形状が、最も下流側に位置する部分に頂点を有する六角形状のトレンチ１２を形成しており、上記第２実施形態では、開口部の形状が、オフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有するトレンチ１２を形成している。このため、ＳｉＣ半導体基板１０に対して熱処理工程を行った場合には、ファセット面はトレンチ１２のうち最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存して大きくなるため、ファセット面が形成されるのを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００５９】
さらに、上記各実施形態では、４Ｈ型のＳｉＣ半導体基板１０を例に挙げて説明したが、例えば、２Ｈ型のＳｉＣ半導体基板であっでもよいし、６Ｈ型のＳｉＣ半導体基板であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０ ＳｉＣ半導体基板
１１ マスク材
１２ トレンチ
１３ エピタキシャル層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マスクの位置合わせに用いられるアライメントマークを備えた炭化珪素（以下、ＳｉＣという）半導体基板を用いて構成されるＳｉＣ半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＳｉＣ半導体基板を用いてＳｉＣ半導体装置を製造する場合、アライメントマークとなるトレンチを形成し、当該トレンチを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板に転写マスクを配置すると共に転写マスクに対してフォトリソグラフィ工程等の所定の製造プロセスを行ってＳｉＣ半導体装置を製造することが知られている。
【０００３】
具体的には、ＳｉＣ半導体基板を用いてＳｉＣ半導体装置を製造する場合には、高品質なエピタキシャル層を成長させることができることから、まず、（０００１）面に対して＜１１−２０＞方向にオフカットされたオフカット基板を用意する。そして、このようなＳｉＣ半導体基板に対して、アライメントマークを形成すると共に、エピタキシャル層を成長させたり熱処理したりする等の所定の製造プロセスを行う。続いて、読取装置にてアライメントマークの位置を特定し、アライメントマークに基づいてＳｉＣ半導体基板に転写マスクを配置する。そして、転写マスクに対してフォトリソグラフィ工程等の所定の製造プロセスを行うことによりＳｉＣ半導体装置を製造する。なお、アライメントマークとしては、例えば、開口部が、相対する二辺がオフ方向と平行であると共に他の相対する二辺がオフ方向と垂直である正方形状とされたトレンチを形成する。
【０００４】
また、このような製造方法では、アライメントマークの位置を、例えば、読取装置を走査させながら複数のレーザ光をＳｉＣ半導体基板に照射させ、当該読取装置にてＳｉＣ半導体基板で反射されたレーザ光に含まれる情報を解析する事により特定している。図５は読取装置を走査させた際のアライメントマークと読み取られるレーザ光との関係を示す模式図である。反射されるレーザ光の強度はＳｉＣ半導体基板との距離に依存し、アライメントマークが形成されている部分では強度が弱くなる（距離が長くなる）ため、読取装置に、例えば、複数の反射されたレーザ光の強度信号（図５中信号波形１）を読み取らせることによりアライメントマークの位置を特定させることができる。また、例えば、読取装置にて、読み取った強度信号を、強度信号が変化するときにピークが表れる信号（図５中信号波形２）に変換させ、変換した信号に基づいてアライメントマークの位置を特定させることもできる。
【０００５】
例えば、ＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させたり、熱処理した場合には、アライメントマークの形状が変化するが、強度信号がアライメントマークの壁面にて変化するため、読取装置にて当該信号の変化を読み取らせることにより、アライメントマークの位置を特定させることができる。
【０００６】
しかしながら、上記トレンチが形成されたＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させた場合、エピタキシャル層は、トレンチのうちオフ方向の下流側では壁面に沿って成長（堆積）せず、以下に示すように成長する。図６（ａ）は、上記トレンチが形成されたＳｉＣ半導体基板にエピタキシャル層を成長させたときの部分斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、図６（ｃ）は図６（ｂ）中のアライメントマーク部分の平面図である。図６に示されるように、ＳｉＣ半導体基板Ｊ１０にエピタキシャル層Ｊ１３を成長させた場合には、エピタキシャル層Ｊ１３は、トレンチＪ１２のうちオフ方向の下流側に（０００１）面のファセット面Ｊ２０を形成するように成長する。
【０００７】
同様に、図示しないが、ＳｉＣ半導体基板に対して熱処理を行った場合には、ＳｉＣ半導体基板の表面原子は、トレンチのうちオフ方向の下流側に（０００１）面のファセット面を形成するようにマイグレーションもしくはエッチングされる。
【０００８】
したがって、ＳｉＣ半導体基板に対して、エピタキシャル層を成長させたり熱処理したりした後、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する場合には、ファセット面によりレーザ光が散乱するため、アライメントマークの位置を高精度に特定できないという問題がある。具体的には、アライメントマークの位置を特定する際、ファセット面の形成によりオフ方向の位置の特定に位置ズレが生じることになる。このため、ＳｉＣ半導体基板に転写マスクを配置する際に位置ズレが生じるという問題がある。
【０００９】
そこで、例えば、特許文献１には、ＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させるか、もしくは熱処理して、トレンチのうちオフ方向の下流側にファセット面を形成し、当該ファセット面に対して新たなトレンチを形成すると共に、この新たなトレンチに基づいて転写マスクを配置することが開示されている。このような製造方法では、新たなトレンチは（０００１）面のファセット面に形成されているため、ＳｉＣ半導体基板に対してさらにエピタキシャル層を成長させたり、熱処理を行ったりしても、当該新たなトレンチのうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００１０】
また、特許文献２では、ＳｉＣ半導体基板にトレンチを形成した後、当該トレンチを覆うようにカーボン膜を配置することが開示されている。このような製造方法では、トレンチを覆うようにカーボン膜が配置されているため、エピタキシャル層を成長させた際には、カーボン膜によりトレンチが形成されている部分にエピタキシャル層が堆積されることを抑制することができ、アライメントマークの形状が変化することを抑制することができる。また、熱処理を行った際には、トレンチはカーボン膜により覆われているので、トレンチ表面の表面原子がマイグレーションもしくはエッチングされることを抑制でき、アライメントマークの形状が変化することを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２８０９７８号公報
【特許文献２】特開２００７−２８１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記特許文献１に記載の製造方法では、ファセット面に対して新たにトレンチを形成しなければならないため、製造工程が増加すると共に複雑になるという問題がある。
【００１３】
また、上記特許文献２に記載の発明では、トレンチを覆うようにカーボン膜を配置する工程が必要になるため、製造工程が増加するという問題がある。さらに、エピタキシャル層を成長させる場合には、カーボン膜上にエピタキシャル層を成長させない成長条件にてエピタキシャル成長を行わなければならないため、製造工程が複雑になるという問題がある。
【００１４】
本発明は上記点に鑑みて、製造工程が増加したり複雑化したりすることなく、ＳｉＣ半導体基板とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができるＳｉＣ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】
【００１５】
本発明者らは、上記目的を達成するため、（０００１）面に対して＜１１−２０＞方向にオフカットされたＳｉＣ半導体基板を用い、ＳｉＣ半導体基板の表面にアライメントマークとなるトレンチを形成してＳｉＣ半導体装置を製造する検討を行った。なお、トレンチは、開口部の形状が、相対する二辺がオフ方向と平行であり、他の相対する二辺がオフ方向と垂直である正方形状のものである。
【００１６】
このようなＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させた場合には、図６に示されるように、トレンチＪ１２のうちオフ方向の下流側では、表面エネルギーの小さい（０００１）面のファセット面Ｊ２０を形成することにより、表面エネルギーの総和を最小にしようとする。そして、六方晶のＳｉＣ半導体基板Ｊ１０に対してエピタキシャル層Ｊ１３を成長させる場合には、トレンチＪ１２には、表面エネルギーを安定させよう（低くしよう）として、（１−１０ｎ）面で形成され、オフ方向の下流側に頂点を有する六角形を形成するようにエピタキシャル層Ｊ１３が成長しようとする。すなわち、ファセット面Ｊ２０の頂点Ｊ２１は、（１−１０ｎ）面の交線で構成されることになるため、ファセット面Ｊ２０はトレンチＪ１２のうちオフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さ（図６（ｃ）中Ｘ−Ｙ）に依存して大きくなることになる。
【００１７】
同様に、このようなＳｉＣ半導体基板に対して熱処理を行った場合には、トレンチのうちオフ方向の下流側ではファセット面を形成することにより表面エネルギーの総和を最小にしようとする。そして、トレンチでは（１−１０ｎ）面で形成され、オフ方向の下流側に頂点を有する六角形を形成するように表面原子がマイグレーションもしくはエッチングされる。すなわち、ファセット面は、ＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させた場合と同様に、トレンチのうちオフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存して大きくなることになる。
【００１８】
以上より、本願発明者らは、（０００１）面に対して＜１１−２０＞方向にオフカットされたＳｉＣ半導体基板に対してエピタキシャル層を成長させたり熱処理したりする場合には、トレンチのうちオフ方向の下流側では、オフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存したファセット面が形成されることを見出した。
【００１９】
このため、本願請求項１に記載の発明では、（０００１）面にオフ角が設けられていると共に、オフ方向が〈１１−２０〉であるＳｉＣ半導体基板（１０）を用い、ＳｉＣ半導体基板（１０）にデバイスが形成されるデバイス形成領域（Ｒ２）と、デバイス形成領域（Ｒ２）にデバイスが形成される際に使用されるアライメントマークが形成されるアライメントマーク形成領域（Ｒ１）とを構成し、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板（１０）にマスクを配置する工程を含むＳｉＣ半導体装置の製造方法であって、アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、オフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状とされており、アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ形成工程を行った後、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、エピタキシャル層成長工程または熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２０】
このような製造方法では、開口部が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状のトレンチ（１２）を形成する工程を行っている。
【００２１】
このため、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）の開口部をオフ方向について対称としているため、トレンチ（１２）にはオフ方向に対して対称にエピタキシャル層（１３）が成長することになる。すなわち、アライメントマークは、オフ方向に対して対称に変形することになる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と垂直な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。また、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）の開口部をオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状としており、ファセット面はトレンチ（１２）のうち最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存して大きくなることから、ファセット面が形成されるのを抑制することができる。このため、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。以上より、ＳｉＣ半導体基板（１０）とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００２２】
また、このような製造方法では、従来の製造方法に対してトレンチ（１２）の開口部の形状を変更するのみでよく、従来の製造方法と比較して製造工程が複雑になることも増加することもない。
【００２３】
例えば、請求項２に記載の発明のように、トレンチ形成工程では、開口部の形状が六角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるトレンチ（１２）を形成することができる。
【００２４】
また、請求項３に記載の発明のように、請求項２に記載の発明において、トレンチ形成工程では、開口部の形状が、ＳｉＣ半導体基板（１０）の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板（１０）の表面に投影して得られる六角形状であるトレンチ（１２）を形成することができる。
【００２５】
これら請求項２および３に記載の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対してエピタキシャル層（１３）を成長させた場合、エピタキシャル層（１３）は（１−１０ｎ）面で形成される六角形を形成するように成長するため、トレンチ（１２）の壁面に沿ってエピタキシャル層（１３）を成長させることができる。また、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対して熱処理を行った場合も同様に、トレンチ（１２）の壁面に沿って表面原子がマイグレーションもしくはエッチングされることになる。したがって、エピタキシャル層成長工程の前後または熱処理工程の前後でアライメントマークの形状変化を抑制することができ、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができる。これにより、さらにＳｉＣ半導体基板（１０）とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００２６】
さらに、請求項４に記載の発明のように、トレンチ形成工程では、開口部の形状が四角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるトレンチ（１２）を形成することもできる。
【００２７】
また、請求項５に記載の発明では、アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有し、アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、トレンチ形成工程を行った後、ＳｉＣ半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、エピタキシャル層成長工程または熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、アライメントマークを用いてＳｉＣ半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴としている。
【００２８】
このような製造方法では、開口部が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有するトレンチ（１２）を形成する工程を行っている。
【００２９】
このため、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）にはオフ方向に対して対称にエピタキシャル層（１３）が成長することになり、アライメントマークは、オフ方向に対して対称に変形することになる。また、エピタキシャル層（１３）を成長させる工程を行ったときには、トレンチ（１２）の開口部をオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とし、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有する形状としていることから、当該多角形状のうちオフ方向と垂直方向の長さが最も長くなる部分の長さを一辺の長さとする正方形状のトレンチを形成した場合と比較して、トレンチ（１２）のうちオフ方向の最も下流側に位置する部分の長さが短くなる。このため、当該正方形状のトレンチを形成した場合と比較して、エピタキシャル層（１３）を成長させた際にトレンチ（１２）のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。以上より、ＳｉＣ半導体基板（１０）とマスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００３０】
また、このような製造方法では、従来の製造方法に対してトレンチ（１２）の開口部の形状を変更するのみでよく、従来の製造方法と比較して製造工程が複雑になることも増加することもない。
【００３１】
例えば、請求項６に記載の発明のように、トレンチ形成工程では、開口部の形状が八角形状であるトレンチ（１２）を形成することができる。
【００３２】
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態におけるＳｉＣ半導体装置の製造工程の断面構成を示す図である。
【図２】図１に示すトレンチの開口部の形状を示す模式図である
【図３】（ａ）はエピタキシャル層を成長させた後のアライメントマーク形成領域の部分拡大図であり、（ｂ）は（ａ）に示すアライメントマークの平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態におけるトレンチの開口部の形状を示す模式図である。
【図５】読取装置を走査させた際のアライメントマークと読み取られるレーザ光との関係を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、従来の製造方法によりＳｉＣ半導体基板にエピタキシャル層を成長させたときの部分斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）中のアライメントマーク部分の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態を適用したＳｉＣ半導体装置の製造方法について説明する。図１は本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造工程の断面構成を示す図であり、この図に基づいて説明する。
【００３５】
まず、図１（ａ）に示されるように、例えばオフ角が８°であり、（０００１）面に対してオフ方向が＜１１−２０＞とされた４Ｈ型のＳｉＣ半導体基板１０を用意し、当該ＳｉＣ半導体基板１０にアライメントマーク形成領域Ｒ１とデバイス形成領域Ｒ２とを構成する。
【００３６】
その後、図１（ｂ）に示されるように、ＳｉＣ半導体基板１０の表面にレジスト等のマスク材１１を配置し、マスク材１１のうちトレンチ形成予定領域に対応する領域を開口する。そして、ＳｉＣ半導体基板１０をマスク材１１で覆った状態で、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いた異方性ドライエッチングを行い、アライメントマーク形成領域Ｒ１にアライメントマークとなるトレンチ１２を形成する。具体的には、本実施形態では以下に説明するトレンチ１２を形成している。
【００３７】
図２は、本実施形態にかかるトレンチ１２の開口部の形状を示す模式図である。図２に示されるように、本実施形態では、開口部の形状が、オフ方向に対して対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分が頂点を有する多角形状とされたトレンチ１２を形成している。具体的には、開口部の形状が、ＳｉＣ半導体基板１０の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影して得られる六角形状とされたトレンチ１２を形成している。なお、本実施形態では、ＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影する前の正六角形のうち相対する二辺の間の長さを４μｍとしている。
【００３８】
続いて、図１（ｃ）に示されるように、アライメントマークに基づいて、デバイス形成領域Ｒ２にイオン注入やエッチング等の所定の製造プロセスを行った後、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、ＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させる。
【００３９】
図３（ａ）はＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させた後のアライメントマーク形成領域Ｒ１の部分拡大図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示すアライメントマークの平面図である。なお、図３（ａ）は、図３（ｂ）中のＡ−Ａ断面に相当する。このようなＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させた場合には、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側では、オフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存したファセット面が形成されることになる。しかしながら、本実施形態では、図３に示されるように、トレンチ１２は、開口部がオフ方向の下流側に頂点を有する六角形状とされているため、オフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制しつつ、エピタキシャル層１３を成長させることができる。
【００４０】
次に、読取装置にてアライメントマークを読み取る。例えば、読取装置にてアライメントマークを読み取る際には、従来と同様に、図５に示されるように、読取装置を走査させながら複数のレーザ光をＳｉＣ半導体基板１０に照射させ、当該読取装置にてＳｉＣ半導体基板１０で反射されたレーザ光に含まれる情報を解析する事により特定することができる。すなわち、ＳｉＣ半導体基板１０にエピタキシャル層１３を成長させた場合には、アライメントマークの形状がエピタキシャル層１３により変化することになるが、アライメントマークの壁面にて反射されるレーザ光の強度信号が変化するため、強度信号を読み取ることによりアライメントマークの位置を特定することができる。
【００４１】
続いて、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板１０に本発明のマスクに相当する転写マスク（図示せず）を配置し、転写マスクに対してフォトリソグラフィ工程等の製造プロセスを行うことにより所望のＳｉＣ半導体装置を製造する。例えば、このようなＳｉＣ半導体装置の製造方法を適用して、デバイス形成領域Ｒ２にダイオードやトランジスタ等のＳｉＣ半導体装置を製造することができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、開口部が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分が頂点とされた多角形状のトレンチ１２を形成している。
【００４３】
このため、エピタキシャル層１３を成長させる工程を行ったときには、トレンチ１２の開口部をオフ方向について対称としているため、トレンチ１２にはオフ方向に対して対称にエピタキシャル層１３が成長することになる。すなわち、アライメントマークは、オフ方向に対して対称に変形することになる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と垂直な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。また、エピタキシャル層１３を成長させる工程を行ったときには、トレンチ１２の開口部をオフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状としているため、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されるのを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができる。以上より、アライメントマークの位置を特定する際の位置ズレを抑制することができるため、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、開口部の形状がＳｉＣ半導体基板１０の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影して得られる六角形状とされたトレンチ１２を形成している。
【００４５】
このため、ＳｉＣ半導体基板１０に対してエピタキシャル層１３を成長させた際には、エピタキシャル層１３は、表面エネルギーを安定させよう（低くしよう）として（１−１０ｎ）面で形成される六角形を形成するように成長するため、トレンチ１２の壁面に沿ってエピタキシャル層１３が成長することになる。したがって、エピタキシャル層１３の成長前後でアライメントマークの形状変化を抑制することができる。これによっても、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に位置ズレが生じることを抑制することができる。
【００４６】
また、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、従来のＳｉＣ半導体装置の製造方法に対してトレンチ１２の開口部の形状を変更するのみでよく、従来のＳｉＣ半導体装置の製造方法と比較して製造工程が複雑になることも増加することもない。
【００４７】
次に、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法により得られる具体的な効果について従来の製造方法と比較して述べる。
【００４８】
図６の従来の製造方法のように、ＳｉＣ半導体基板Ｊ１０に、開口部が、相対する二辺がオフ方向と平行であると共に他の相対する二辺がオフ方向と垂直である正方形状であって、相対する二辺の間の長さ（一辺の長さ）が４μｍであるトレンチＪ１２を形成し、ＳｉＣ半導体基板Ｊ１０に１μｍのエピタキシャル層１３を成長させ、その後、転写マスクを配置した場合には、アライメントズレはオフ方向と平行な方向に０．５μｍ、オフ方向と垂直な方向に０．１μｍであった。
【００４９】
これに対し、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板１０に１μｍのエピタキシャル層１３を成長させ、その後、転写マスクを配置した場合には、アライメントズレはオフ方向と平行な方向に０．１μｍ、オフ方向と垂直な方向に０．１μｍとすることができた。すなわち、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００５０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法は、第１実施形態に対してトレンチ１２の開口部の形状を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。図４は、本実施形態にかかるトレンチ１２の開口部の形状を示す模式図である。
【００５１】
図４に示されるように、本実施形態では、上記図１（ｂ）中のトレンチ形成工程において、開口部の形状が、オフ方向について対称であり、かつオフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有するトレンチ１２を形成している。具体的には、開口部の形状が正八角形状とされたトレンチ１２をＳｉＣ半導体基板１０に形成している。
【００５２】
このようなＳｉＣ半導体装置の製造方法では、開口部が正八角形状とされたトレンチ１２を形成しており、当該正八角形のうちオフ方向と垂直方向の長さが最も長くなる部分の長さ（図４中Ａ）を一辺の長さとする正方形状のトレンチ１２を形成した場合と比較して、トレンチ１２のオフ方向の最も下流側に位置する部分の長さが短くなる。このため、開口部が正方形状のトレンチを形成した場合と比較して、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５３】
具体的には、本実施形態のＳｉＣ半導体装置の製造方法では、ＳｉＣ半導体基板１０に１μｍのエピタキシャル層１３を成長させ、その後、転写マスクを配置した場合には、アライメントズレをオフ方向と平行な方向に０．２μｍ、オフ方向と垂直な方向に０．１μｍとすることができた。
【００５４】
なお、トレンチ１２のオフ方向の最も下流側に位置する部分の長さを短くすることにより本実施形態の効果を得られるため、例えば、オフ方向と垂直方向の長さを短くした長方形状のトレンチとすることも考えられる。しかしながら、このような長方形状のトレンチでは、トレンチのうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することはできるものの、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際に、読取装置をオフ方向に走査させると、アライメントマークの部分において反射レーザ光が少なくなるため、アライメントマークの位置の特定精度が悪化することになる。
【００５５】
これに対し、本実施形態では、トレンチ１２の開口部を、オフ方向の最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが長くなる部分を有する形状としている。このため、この部分において、読取装置をオフ方向に走査させた際に、開口部が長方形状とされたトレンチより反射レーザ光を多く読み取ることができるため、アライメントマークの位置の特定精度が悪化することを抑制することができる。
【００５６】
（他の実施形態）
上記第１実施形態では、開口部の形状が、ＳｉＣ半導体基板１０の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形をＳｉＣ半導体基板１０の表面に投影して得られる六角形状とされたトレンチ１２を形成する製造方法について説明したが、例えば、開口部の形状が四角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるようにトレンチ１２を形成することができる。また、開口部の形状が八角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるようにトレンチ１２を形成することもできるし、開口部の形状が六角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線がオフ方向と平行になるようにトレンチ１２を形成することもできる。
【００５７】
同様に、上記第２実施形態では、開口部の形状が正八角形状とされたトレンチ１２を形成する製造方法について説明したが、例えば、開口部の形状が正八角形状でない八角形状とされたトレンチ１２を形成することもできるし、開口部の形状が六角形状とされたトレンチ１２を形成することもできる。なお、開口部の形状を八角形状や六角形状とする場合には、トレンチ１２のうちオフ方向の最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さを短くすればするほど、トレンチ１２のうちオフ方向の下流側にファセット面が形成されることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００５８】
また、上記第１、第２実施形態では、イオン注入等の工程を行って熱処理工程を行った後、アライメントマークを基準としたマスク合わせによってＳｉＣ半導体基板１０に転写マスクを配置する場合も同様の効果を得ることができる。具体的には、上記第１実施形態では、開口部の形状が、最も下流側に位置する部分に頂点を有する六角形状のトレンチ１２を形成しており、上記第２実施形態では、開口部の形状が、オフ方向の最も下流側に位置する部分がオフ方向と垂直とされた多角形状とされており、最も下流側に位置する部分からオフ方向の上流側に向かってオフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有するトレンチ１２を形成している。このため、ＳｉＣ半導体基板１０に対して熱処理工程を行った場合には、ファセット面はトレンチ１２のうち最も下流側に位置する部分のオフ方向と垂直方向の長さに依存して大きくなるため、ファセット面が形成されるのを抑制することができる。したがって、読取装置にてアライメントマークの位置を特定する際にオフ方向と平行な方向に位置ズレが生じることを抑制することができ、ＳｉＣ半導体基板１０と転写マスクとの位置合わせを高精度に行うことができる。
【００５９】
さらに、上記各実施形態では、４Ｈ型のＳｉＣ半導体基板１０を例に挙げて説明したが、例えば、２Ｈ型のＳｉＣ半導体基板であっでもよいし、６Ｈ型のＳｉＣ半導体基板であってもよい。
【符号の説明】
【００６０】
１０ ＳｉＣ半導体基板
１１ マスク材
１２ トレンチ
１３ エピタキシャル層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（０００１）面にオフ角が設けられていると共に、オフ方向が〈１１−２０〉である炭化珪素半導体基板（１０）を用い、前記炭化珪素半導体基板（１０）にデバイスが形成されるデバイス形成領域（Ｒ２）と、前記デバイス形成領域（Ｒ２）にデバイスが形成される際に使用されるアライメントマークが形成されるアライメントマーク形成領域（Ｒ１）とを構成し、前記アライメントマークを基準としたマスク合わせによって前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、前記オフ方向に対して対称であり、かつ前記オフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状である、前記アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチ形成工程を行った後、前記炭化珪素半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、
前記エピタキシャル層成長工程または前記熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、前記アライメントマークを基準としたマスク合わせによって前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が六角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線が前記オフ方向と平行になる前記トレンチ（１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が、前記炭化珪素半導体基板（１０）の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形を前記炭化珪素半導体基板（１０）の表面に投影して得られる六角形状である前記トレンチを形成することを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が四角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線が前記オフ方向と平行になる前記トレンチ（１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
（０００１）面にオフ角が設けられていると共に、オフ方向が〈１１−２０〉である炭化珪素半導体基板（１０）を用い、前記炭化珪素半導体基板（１０）にデバイスが形成されるデバイス形成領域（Ｒ２）と、前記デバイス形成領域（Ｒ２）にデバイスが形成される際に使用されるアライメントマークが形成されるアライメントマーク形成領域（Ｒ１）とを構成し、前記アライメントマークを基準としたマスク合わせによって前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、前記オフ方向について対称であり、かつ前記オフ方向の最も下流側に位置する部分が前記オフ方向と垂直とされた多角形状とされており、前記最も下流側に位置する部分から前記オフ方向の上流側に向かって前記オフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有する、前記アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチ形成工程を行った後、前記炭化珪素半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、
前記エピタキシャル層成長工程または前記熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、前記アライメントマークを用いて前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が八角形状である前記トレンチ（１２）を形成することを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項１】
（０００１）面にオフ角が設けられていると共に、オフ方向が〈１１−２０〉である炭化珪素半導体基板（１０）を用い、前記炭化珪素半導体基板（１０）にデバイスが形成されるデバイス形成領域（Ｒ２）と、前記デバイス形成領域（Ｒ２）にデバイスが形成される際に使用されるアライメントマークが形成されるアライメントマーク形成領域（Ｒ１）とを構成し、前記アライメントマークを基準としたマスク合わせによって前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、前記オフ方向に対して対称であり、かつ前記オフ方向の最も下流側に位置する部分に頂点を有する多角形状である、前記アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチ形成工程を行った後、前記炭化珪素半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、
前記エピタキシャル層成長工程または前記熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、前記アライメントマークを基準としたマスク合わせによって前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が六角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線が前記オフ方向と平行になる前記トレンチ（１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が、前記炭化珪素半導体基板（１０）の（０００１）面上に六つの（１−１００）面との交線で構成される正六角形を前記炭化珪素半導体基板（１０）の表面に投影して得られる六角形状である前記トレンチを形成することを特徴とする請求項２に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が四角形状であり、相対する頂点を結んでできる対称線が前記オフ方向と平行になる前記トレンチ（１２）を形成することを特徴とする請求項１に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項５】
（０００１）面にオフ角が設けられていると共に、オフ方向が〈１１−２０〉である炭化珪素半導体基板（１０）を用い、前記炭化珪素半導体基板（１０）にデバイスが形成されるデバイス形成領域（Ｒ２）と、前記デバイス形成領域（Ｒ２）にデバイスが形成される際に使用されるアライメントマークが形成されるアライメントマーク形成領域（Ｒ１）とを構成し、前記アライメントマークを基準としたマスク合わせによって前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程を含む炭化珪素半導体装置の製造方法であって、
前記アライメントマーク形成領域（Ｒ１）に、開口部の形状が、前記オフ方向について対称であり、かつ前記オフ方向の最も下流側に位置する部分が前記オフ方向と垂直とされた多角形状とされており、前記最も下流側に位置する部分から前記オフ方向の上流側に向かって前記オフ方向と垂直方向の長さが次第に長くなる部分を有する、前記アライメントマークとなるトレンチ（１２）を形成するトレンチ形成工程と、
前記トレンチ形成工程を行った後、前記炭化珪素半導体基板（１０）に対して、エピタキシャル層（１３）を成長させるエピタキシャル層成長工程、または熱処理する熱処理工程の少なくともいずれか一方を行う工程と、
前記エピタキシャル層成長工程または前記熱処理工程の少なくともいずれか一方の工程を行った後、前記アライメントマークを用いて前記炭化珪素半導体基板（１０）にマスクを配置する工程と、を含むことを特徴とする炭化珪素半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記トレンチ形成工程では、開口部の形状が八角形状である前記トレンチ（１２）を形成することを特徴とする請求項５に記載の炭化珪素半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１００９２８（Ｐ２０１１−１００９２８Ａ）
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２５６１９４（Ｐ２００９−２５６１９４）
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月９日（２００９．１１．９）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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