特許拒絶査定不服審判
2018-000296
トランジスタ構造およびその製造方法
- 審判番号
- 2018-000296
- 法域
- 特許
- 審判種別
- 拒絶査定不服審判(拒絶査定不服の審決)
- 出願番号
- 特願2015-550411
- 請求日
- 2018年01月10日
- 審決日
- 2019年06月18日
- 公報発行日
- 2019年12月27日
- 結論
- 請求不成立
- 当事者
- 【請求人】クリー インコーポレイテッド
- 【請求人代理人】名古屋国際特許業務法人
- 審判長/審判官
- 審判長 深沢 正志
- 審判官 加藤 浩一
- 審判官 恩田 春香
- 分類
- P18 .113-Z (H01L) / P18 .121-Z (H01L) / P18 .561-Z (H01L)
- 根拠条文(結論部分から自動抽出・参考)
- 特許法29条1項3号特許法29条2項
- 条文(本文から自動抽出・参考)
- 特許法第184条の12第2項、特許法第29条、特許法第29条第1項第3号、特許法第159条第1項、特許法第36条第6項、特許法第29条第2項
- データ出所
- 審決公報(SGML)
事件の表示
特願2015-550411「トランジスタ構造およびその製造方法」拒絶査定不服審判事件〔平成26年 7月 3日国際公開,WO2014/105371,平成28年 2月25日国内公表,特表2016-506080〕について,次のとおり審決する。
結論
【結 論】
本件審判の請求は,成り立たない。
理由
【理 由】
第1 手続の経緯
本願は,2013年12月4日(パリ条約による優先権主張外国庁受理2012年12月28日,アメリカ合衆国)を国際出願日とする出願であって,平成29年4月27日付けで拒絶の理由が通知され,同年8月7日に意見書と手続補正書が提出され,同年9月6日付けで拒絶査定がされたものである。
その後,平成30年1月10日に,前記拒絶査定に対する不服審判が請求されると同時に手続補正書が提出され,同年5月10日に上申書が提出されたものである。
第2 平成30年1月10日に提出された手続補正書による手続補正の却下の決定
[補正の却下の決定の結論]
平成30年1月10日に提出された手続補正書による手続補正を却下する。
[理 由]
平成30年1月10日に提出された手続補正書による補正(以下「本件補正」という。)により,特許請求の範囲の請求項1の記載は,次のとおり補正された。(下線部は,補正箇所である。)
「【請求項1】
トランジスタデバイスであって,前記トランジスタデバイスの上面にゲートおよびソースと,前記トランジスタデバイス内のソース領域の第2導電型とは異なる第1導電型の少なくとも1つのドープウェル領域とを備え,前記少なくとも1つのドープウェル領域は,前記ソースの下に凹状部分を有して,前記凹状部分は,前記ゲートにおけるゲート酸化物での電界を低減させるのに十分な深さだけ,前記少なくとも1つのドープウェル領域から延びており,前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有し,少なくとも1つの終端構造を含む終端領域を備え,前記凹状部分は前記少なくとも1つの終端構造よりも深く凹んでいる,トランジスタデバイス。」
本願の特許法第184条の12第2項に規定する翻訳文等(以下,これらを「当初明細書等)という。)には,ドープウェル領域のドーピング濃度について,以下の記載がある。
「DMOSFET10は,約0.5ミクロンの深さに半導体本体20に注入され,適切なレベルにドープされたP+型ウェル22を含んでいる。一実施形態では,ドーパントレベルは,約5×1018cm-3から5×1020cm-3の間であってもよいが,他のドーパントレベルを用いてもよい。」(【0021】)
「デバイス78は,適切なレベルにドープされたP+領域86およびN+ソース領域88を含んでもよい。一実施形態では,P+領域86は,一実施形態では約5×1018cm-3から5×1020cm-3の間でドープされてもよいし,N+ソース領域88は,一実施形態では約5×1019cm-3のレベルにドープされていてもよい。デバイス78はまた,1つ以上のP+型ウェル90を含んでいてもよい。典型的なP+型ウェル90は,約0.5ミクロンの深さまでデバイス内に注入され,適切なレベル,例えば,一実施形態では約5×1018cm-3から5×1020cm-3の間などでドープされる。」(【0032】)
「提案された新しい構造では,凹部の深さ94,96を有するより深い凹状のP+接合が,トランジスタデバイスのソースコンタクト領域内に注入される。一実施形態では,図5Aにトランジスタデバイス78の左側に示すように,P+型ウェル90は,初めに,凹部の深さ94により,0.5ミクロンの典型的なP+型ウェルよりも深い深さを有して形成されていてもよい。代わりに,図5Aにおけるトランジスタデバイス78の右側に示すように,典型的なP+型ウェル90は,約0.5ミクロンの深さまでデバイス内に注入され,適切なレベルにドープされてもよい。そして,凹部の深さ96を有しているP+型ウェル90の凹部92は,拡張されたP+型ウェル90の一部の深さが標準の0.5ミクロンに凹部の深さ96を加えたものになるように形成されてもよい。」(【0034】)
「深い凹状のP+接合は,イオン注入を含むがイオン注入に限定されない任意の周知の方法によって形成され得る。」(【0037】)
しかしながら,当初明細書等には,「前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有し」との記載はなく,「前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有し」に相当する技術的事項も開示されていない。
また,請求項1に係る発明において,「前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有し」との構成が,当初明細書等の記載から自明であるとも認められない。
したがって,請求項1を,「前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域のドーピング濃度より低いドーピング濃度を有し」との記載を含むものとする本件補正は,当初明細書等のすべての記載を総合することにより導かれる技術的事項との関係において,新たな技術的事項を導入するものである。
本件補正による請求項14についての補正も同様である。
したがって,本件補正は,当初明細書等に記載された事項の範囲内においてするものとはいえず,特許法第184条の12第2項により読み替えて適用する同法第17条の2第3項に規定する要件を満たしていない。
以上のとおり,本件補正は,特許法第184条の12第2項により読み替えて適用する同法第17条の2第3項の規定に違反するものであり,特許法第159条第1項で読み替えて準用する同法第53条第1項の規定により却下されるべきものである。
よって,上記補正の却下の決定の結論のとおり決定する。
第3 本願発明について
1 本願発明
平成30年1月10日に提出された手続補正書でした補正は上記のとおり却下されたので,本願の請求項1-32に係る発明は,平成29年8月7日に提出された手続補正書により補正された明細書,特許請求の範囲及び図面の記載からみて,その特許請求の範囲の請求項1-32に記載されている事項により特定されるとおりのものであるところ,そのうち請求項22に係る発明(以下「本願発明」という。)は,次のとおりである。
「【請求項22】
トランジスタデバイスを形成する方法であって,
前記トランジスタデバイスの上面にゲートおよびソースを設けることと,
第1導電型の少なくとも1つのソース領域を設けることと,
前記少なくとも1つのソース領域に隣接する第2導電型の少なくとも1つのウェル領域を設けることであって,前記少なくとも1つのウェル領域が前記ソースの下に凹状部分を有して,前記少なくとも1つのドープウェル領域から延びており,前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域と同じドーピング濃度を有している,第2導電型の少なくとも1つのウェル領域を設けることと,
少なくとも1つの終端構造を含む終端領域を形成することであって,前記凹状部分は前記少なくとも1つの終端構造よりも深く凹んでいる,終端領域を形成することと
を備える,方法。」
2 原査定の拒絶の理由
原査定の拒絶の理由は,略以下のとおりである。
●理由1
この出願は,特許請求の範囲の請求項3,及び請求項4の記載が明確でなく,発明の構成を特定することができないので,特許法36条第6項2号に規定する要件を満たしていない。
●理由3
この出願の請求項1~5,10~13,22~28に係る発明は,本願の優先権主張の日前に頒布された又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった下記の引用文献に記載された発明であるであるから,特許法29条1項3号に該当し,特許を受けることができない。
●理由4
この出願の請求項1~13,22~32に係る発明は,本願の優先権主張の日前に頒布された又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった下記の引用文献に記載された発明に基づいて,その出願前にその発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者が容易に発明をすることができたものであるから,特許法29条2項の規定により特許を受けることができない。
引用文献:国際公開第2012/105611号
3 引用文献の記載事項と引用発明
(1)引用文献
ア 原査定の拒絶の理由で引用された本願の優先日前に頒布された又は電気通信回線を通じて公衆に利用可能となった引用文献である,国際公開第2012/105611号(2012年8月9日国際公開。以下「引用文献」という。)には,図面とともに,次の記載がある。(下線は,当審で付した。)
「[0044]そこで,この第1実施形態のように,フィールド絶縁膜8全体をHigh-k材料により構成すれば,フィールド領域7の内縁部13にもHigh-k材料からなるフィールド絶縁膜8を接触させることができる。そのため,フィールド絶縁膜8の破壊を効果的に低減することができる。
図4(a)(b)は,本発明の第2実施形態に係るトレンチゲート型MISトランジスタの模式的な平面図であって,図4(a)は全体図,図4(b)は内部拡大図をそれぞれ示す。図5は,図4に示すトレンチゲート型MISトランジスタの断面図であって,図4(b)の切断線B-BおよびC-Cでの切断面をそれぞれ示す。
[0045]MISトランジスタ21は,SiCが採用されたトレンチゲート型DMISFET(Double diffused Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor)であり,たとえば,図4(a)に示すように,平面視正方形のチップ状である。チップ状のMISトランジスタ21は,図4(a)の紙面における上下左右方向の長さがそれぞれ数mm程度である。
[0046]MISトランジスタ21の表面には,ソースパッド22が形成されている。ソースパッド22は,四隅が外方へ湾曲した平面視略正方形状であり,MISトランジスタ21の表面のほぼ全域を覆うように形成されている。このソースパッド22には,その一辺の中央付近に除去領域23が形成されている。この除去領域23は,ソースパッド22が形成されていない領域である。
[0047]除去領域23には,ゲートパッド24が配置されている。ゲートパッド24とソースパッド22との間には間隔が設けられており,これらは互いに絶縁されている。 次に,MISトランジスタ21の内部構造について説明する。
MISトランジスタ21は,n + 型(たとえば,濃度が1×10 18 ~1×10 21 cm -3 )のSiC基板25を備えている。SiC基板25は,この第2実施形態では,MISトランジスタ21のドレインとして機能し,その表面26(上面)がSi面であり,その裏面27(下面)がC面である。
[0048]SiC基板25の表面26には,SiC基板25よりも低濃度のn - 型(たとえば,濃度が1×10 15 ~1×10 17 cm -3 )のSiCエピタキシャル層28が積層されている。耐圧保持層としてのSiCエピタキシャル層28の厚さは,たとえば,1μm~100μmである。SiCエピタキシャル層28は,SiC基板25上に,いわゆるエピタキシャル成長によって形成されている。Si面である表面26上に形成されるSiCエピタキシャル層28は,Si面を成長主面として成長させられる。したがって,成長により形成されるSiCエピタキシャル層28の表面29は,SiC基板25の表面26と同様,Si面である。
[0049]MISトランジスタ21には,図4(a)に示すように,平面視でSiCエピタキシャル層28の中央部に配置され,MISトランジスタ21として機能する活性領域30と,この活性領域30を取り囲むトランジスタ周辺領域31が形成されている。
活性領域30において,SiCエピタキシャル層28の表層部には,p型(たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3 )のボディ領域32が,行方向および列方向に一定のピッチで行列状(マトリクス状)に配列されて多数形成されている。各ボディ領域32は,平面視正方形状であり,たとえば,図4(b)の紙面における上下左右方向の長さがそれぞれ7.2μm程度である。
[0050]一方,SiCエピタキシャル層28における,ボディ領域32よりもSiC基板25側の領域は,エピタキシャル成長後のままの状態が維持された,n - 型のドリフト領域33となっている。
各ボディ領域32には,その表面29側のほぼ全域にn + 型(たとえば,濃度が1×10 18 ~1×10 21 cm -3 )のソース領域34が形成されている。
[0051]そして,各ボディ領域32を取り囲むように,SiCエピタキシャル層28の表面29から各ソース領域34およびボディ領域32を貫通してドリフト領域33に達するゲートトレンチ35が形成されている。
これにより,SiCエピタキシャル層28に,それぞれが電界効果トランジスタとして機能する直方体形状(平面視正方形状)の単位セルが多数形成されている。単位セルでは,ゲートトレンチ35の深さ方向がゲート長方向であり,そのゲート長方向に直交する各単位セルの周方向がゲート幅方向である。
[0052]ゲートトレンチ35は,その底部におけるゲート幅に直交する方向(隣接する単位セルとの対向方向)の両端角部36がドリフト領域33側へ向かって湾曲していて,互いに対向する側面37と底面38とが湾曲面を介して連続する断面U字状である。これにより,単位セルのターンオフ時に,ゲートトレンチ35の底部における両端角部36に加わる電界を,両端角部36以外の部分へ分散させることができるため,ゲート絶縁膜39(後述)における底面38上の部分の絶縁破壊を抑制することができる。
[0053]ゲートトレンチ35の内面には,その全域を覆うように,ゲート絶縁膜39が形成されている。ゲート絶縁膜39は,High-k材料(SiN,Al 2 O 3 ,AlON等)からなる。
そして,ゲート絶縁膜39の内側をn型不純物が高濃度にドーピングされたポリシリコン材料で埋め尽くすことにより,ゲートトレンチ35内にゲート電極40が埋設されている。こうして,ソース領域34とドリフト領域33とが,SiCエピタキシャル層28の表面29に垂直な縦方向にボディ領域32を介して離間して配置された,縦型MISトランジスタ構造が構成されている。
[0054]また,各単位セルの中央部には,SiCエピタキシャル層28の表面29から各ソース領域34およびボディ領域32を貫通してドリフト領域33に達するソーストレンチ41が形成されている。ソーストレンチ41の深さは,この第2実施形態では,ゲートトレンチ35と同じである。また,ソーストレンチ41も,ゲートトレンチ35同様,その底部におけるゲート幅に直交する方向(隣接する単位セルとの対向方向)の両端角部42がドリフト領域33側へ向かって湾曲していて,互いに対向する側面43と底面44とが湾曲面を介して連続する断面U字状である。
[0055]また,ドリフト領域33には,選択的にp型不純物(たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3 )が導入されることにより,各単位セルのソーストレンチ41内に露出する部分にp型領域45が形成されている。これにより,ソーストレンチ41の内面におけるソース領域34に対してSiC基板25側の部分(すなわち,底面44および側面43におけるソース領域34の下端より深い部分)は,その全域がp型の領域とされている。
[0056]また,ソーストレンチ41の底面44の中央部には,p + 型のボディコンタクト領域46(たとえば,不純物濃度が1.0×10 18 cm -3 ~2.0×10 21 cm -3 )が形成されている。
また,トランジスタ周辺領域31において,SiCエピタキシャル層28の表層部には,マトリクス状に配列された単位セル(活性領域30)を取り囲むように,活性領域30から間隔を開けてp型のガードリング47が複数本(この第2実施形態では,4本)形成されている。これらのガードリング47は,p型のボディ領域32を形成する工程と同一のイオン注入工程で形成することができる。
[0057]各ガードリング47は,平面視において,MISトランジスタ21の外周に沿う平面視四角環状に形成されている。また,ガードリング47のSiCエピタキシャル層28の表面29からの深さは,ボディ領域32とほぼ同じ深さであり,たとえば,2000Å以上,好ましくは,3000Å~10000Åである。
SiCエピタキシャル層28上には,ゲート電極40を被覆するように,層間絶縁膜48が積層されている。層間絶縁膜48は,High-k材料(SiN,Al 2 O 3 ,AlON等)からなる。
[0058]層間絶縁膜48およびゲート絶縁膜39には,ソーストレンチ41よりも大径のコンタクトホール49が形成されている。これにより,コンタクトホール49内には,各単位セルのソーストレンチ41の全体(すなわち,ソーストレンチ41の側面43および底面44)およびSiCエピタキシャル層28の表面29におけるソーストレンチ41の周縁部が露出していて,表面29と底面44との高低差に応じた段差が形成されている。
[0059]層間絶縁膜48上には,第1電極としてのソース電極50が形成されている。ソース電極50は,各コンタクトホール49を介して,すべての単位セルのソーストレンチ41に一括して入り込んでいて,各単位セルにおいて,ソーストレンチ41の底側から順にボディコンタクト領域46,p型領域45,ボディ領域32およびソース領域34に接触している。すなわち,ソース電極50は,すべての単位セルに対して共通の配線となっている。
[0060]そして,このソース電極50上には層間絶縁膜(図示せず)が形成されており,その層間絶縁膜(図示せず)を介して,ソース電極50がソースパッド22(図4(a)参照)に電気的に接続されている。一方,ゲートパッド24(図4(a)参照)は,当該層間絶縁膜(図示せず)上に引き回されたゲート配線(図示せず)を介して,ゲート電極40に電気的に接続されている。
[0061]また,ソース電極50は,たとえば,SiCエピタキシャル層28との接触側から順にTi/TiN層と,Al層とが積層された構造を有している。
SiC基板25の裏面27には,その全域を覆うように第2電極としてのドレイン電極51が形成されている。このドレイン電極51は,すべての単位セルに対して共通の電極となっている。ドレイン電極51としては,たとえば,SiC基板25側から順にTi,Ni,AuおよびAgが積層された積層構造(Ti/Ni/Au/Ag)を適用することができる。
[0062]このMISトランジスタ21では,ソース電極50とドレイン電極51との間(ソース-ドレイン間)に所定の電位差を発生させた状態で,ゲート電極40に閾値電圧以上の電圧が印加される。これにより,ゲート電極40からの電界によりボディ領域32におけるゲート絶縁膜39との界面近傍にチャネルが形成される。こうして,ソース電極50からドレイン電極51へと,活性領域30内のソース領域34,チャネルおよびドリフト領域33を介して電子(キャリヤ)が移動して電流が流れる。
[0063]図6A~図6Fは,図5に示すトレンチゲート型MISトランジスタの製造工程の一部を示す模式的な断面図であって,図5と同じ位置での切断面を示す。
MISトランジスタ21を製造するには,図6Aに示すように,CVD法,LPE法,MBE法などのエピタキシャル成長法により,SiC基板25の表面26(Si面)上に,n型不純物(たとえば,N(窒素),P(リン),As(ひ素)等)をドーピングしながらSiC結晶が成長させられる。これにより,SiC基板25上に,n - 型のSiCエピタキシャル層28が形成される。
[0064]続いて,p型不純物(たとえば,Al(アルミニウム),B(ホウ素)等)が,SiCエピタキシャル層28の表面29からSiCエピタキシャル層28の内部にインプランテーション(注入)される。
続いて,n型不純物が,SiCエピタキシャル層28の表面29からSiCエピタキシャル層28の内部にインプランテーション(注入)される。
[0065]続いて,たとえば,1400℃~2000℃でSiCエピタキシャル層28が熱処理される。これにより,SiCエピタキシャル層28の表層部に注入されたp型不純物およびn型不純物のイオンが活性化され,注入された箇所に応じて,ボディ領域32,ソース領域34およびガードリング47が同時に形成される。また,SiCエピタキシャル層28の基層部には,エピタキシャル成長後のままの状態を維持するドリフト領域33が形成される。
[0066]次に,図6Bに示すように,SiCエピタキシャル層28が,ゲートトレンチ35およびソーストレンチ41を形成すべき領域に開口を有するマスクを用いてエッチングされる。これにより,SiCエピタキシャル層28が表面29(Si面)からドライエッチングされて,ゲートトレンチ35およびソーストレンチ41が同時に形成される。それとともに,SiCエピタキシャル層28に多数の単位セルが形成される。なお,エッチングガスとしては,たとえば,SF 6 (六フッ化硫黄)およびO 2 (酸素)を含む混合ガス(SF 6 /O 2 ガス),SF 6 ,O 2 およびHBr(臭化水素)を含む混合ガス(SF 6 /O 2 /HBrガス)を用いることができる。
[0067]続いて,p型不純物が,ソーストレンチ41の底面44からドリフト領域33の内部にインプランテーション(注入)される。インプランテーションは,相対的に低いドーズ量でイオンを注入する第1段階と,相対的に高いドーズ量でイオンを注入する第2段階で実施される。その後,たとえば,1400℃~2000℃でSiCエピタキシャル層28が熱処理される。これにより,ドリフト領域33に注入されたp型不純物のイオンが活性化され,p型領域45およびボディコンタクト領域46が同時に形成される。
[0068]次に,図6Cに示すように,CVD法により,High-k材料がSiCエピタキシャル層28の上方から堆積される。これにより,ゲート絶縁膜39が形成される。
続いて,CVD法により,ドーピングされたポリシリコン材料52がSiCエピタキシャル層28の上方から堆積される。ポリシリコン材料52の堆積は,少なくともゲートトレンチ35およびソーストレンチ41が埋め尽くされるまで続けられる。その後,堆積したポリシリコン材料52が,エッチバック面がSiCエピタキシャル層28の表面29に対して面一になるまでエッチバックされる。
[0069]次に,図6Dに示すように,ソーストレンチ41内に残存するポリシリコン材料52のみがドライエッチングにより除去される。これにより,ゲートトレンチ35内に残存するポリシリコン材料52からなるゲート電極40が形成される。
次に,図6Eに示すように,CVD法により,High-k材料がSiCエピタキシャル層28の上方から堆積される。これにより,層間絶縁膜48が形成される。
[0070]次に,図6Fに示すように,公知のパターニング技術により,層間絶縁膜48およびゲート絶縁膜39が連続してパターニングされる。これにより,層間絶縁膜48およびゲート絶縁膜39にコンタクトホール49が形成される。
この後,ソース電極50,ドレイン電極51などが形成されることにより,図5に示すMISトランジスタ21が得られる。
[0071]以上のように,この第2実施形態によれば,SiCエピタキシャル層28に接するゲート絶縁膜39および層間絶縁膜48が,High-k材料(SiN,Al 2 O 3 ,AlON等)からなる。そのため,ソース電極50-ドレイン電極51間に大きな逆電圧が印加され,アバランシェ降伏が生じても,前述の第1実施形態で式(1)と(2)との比較により証明したように,ゲート絶縁膜39および層間絶縁膜48にかかる電界E High-k を弱めることができる。その結果,ゲート絶縁膜39および層間絶縁膜48の破壊を低減することができる。よって,アバランシェ耐量の高いMISトランジスタを提供することができる。」
「
」
「
」
イ 上記アの摘記事項と図5の記載から,MISトランジスタ21について,次の事項を見て取ることができる。
(ア)ソース電極50が,MISトランジスタ21の上面に設けられており,ドレイン電極51が,MISトランジスタ21の下面に設けられていること。
(イ)活性領域30において,SiCエピタキシャル層28の表層部には,p型のボディ領域32が形成されており,
前記ボディ領域32には,その表面29側のほぼ全域にn + 型のソース領域34が形成されており,
単位セルの中央部には,SiCエピタキシャル層28の表面29からソース領域34およびボディ領域32を貫通してドリフト領域33に達する,ゲートトレンチ35と同じ深さのソーストレンチ41が形成されており,
ドリフト領域33には,ソーストレンチ41内に露出する部分にp型領域45が形成され,これにより,前記ソーストレンチ41の内面における前記ソース領域34に対して前記SiC基板25側の部分(すなわち,底面44および側面43におけるソース領域34の下端より深い部分)は,その全域がp型の領域とされており,
前記「p型のボディ領域32」は,前記「n + 型のソース領域34」の下方に隣接しており,
前記「p型領域45」は,下に凹状の形状を備え,前記「p型のボディ領域32」の下面の一部に接し,かつ,前記「p型領域45」及び前記「p型のボディ領域32」は,いずれも,「ソース電極50」の下に位置すること。
ウ 上記ア,イから,引用文献には,第2実施形態に係るトレンチゲート型MISトランジスタを形成する方法に係る,次の発明(以下「引用発明」という。)が記載されていると認められる。
「MISトランジスタ21の表面には,ソースパッド22が形成されており,
前記ソースパッド22の一辺の中央付近に形成された除去領域23には,ゲートパッド24が配置されており,
前記MISトランジスタ21は,n + 型(たとえば,濃度が1×10 18 ~1×10 21 cm -3 )のSiC基板25を備えており,当該SiC基板25の表面26には,SiC基板25よりも低濃度のn - 型(たとえば,濃度が1×10 15 ~1×10 17 cm -3 )のSiCエピタキシャル層28が積層されており,
前記MISトランジスタ21には,平面視でSiCエピタキシャル層28の中央部に配置され,前記MISトランジスタ21として機能する活性領域30と,この活性領域30を取り囲むトランジスタ周辺領域31が形成されており,
前記活性領域30において,前記SiCエピタキシャル層28の表層部には,p型(たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3 )のボディ領域32が,形成されており,
前記SiCエピタキシャル層28における,前記ボディ領域32よりも前記SiC基板25側の領域は,エピタキシャル成長後のままの状態が維持された,n - 型のドリフト領域33となっており,
前記ボディ領域32には,その表面29側のほぼ全域にn + 型(たとえば,濃度が1×10 18 ~1×10 21 cm -3 )のソース領域34が形成されており,
前記ボディ領域32を取り囲むように,前記SiCエピタキシャル層28の表面29から前記ソース領域34および前記ボディ領域32を貫通して前記ドリフト領域33に達するゲートトレンチ35が形成されており,
前記ゲートトレンチ35の内面には,その全域を覆うように,ゲート絶縁膜39が形成されており,
前記ゲート絶縁膜39の内側をn型不純物が高濃度にドーピングされたポリシリコン材料で埋め尽くすことにより,前記ゲートトレンチ35内にゲート電極40が埋設されており,
単位セルの中央部には,前記SiCエピタキシャル層28の表面29から前記ソース領域34および前記ボディ領域32を貫通して前記ドリフト領域33に達する,前記ゲートトレンチ35と同じ深さのソーストレンチ41が形成されており,
前記ドリフト領域33には,選択的にp型不純物(たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3 )が導入されることにより,各単位セルの前記ソーストレンチ41内に露出する部分にp型領域45が形成され,これにより,前記ソーストレンチ41の内面における前記ソース領域34に対して前記SiC基板25側の部分(すなわち,底面44および側面43におけるソース領域34の下端より深い部分)は,その全域がp型の領域とされており,
前記ソーストレンチ41の底面44の中央部には,p + 型のボディコンタクト領域46(たとえば,不純物濃度が1.0×10 18 cm -3 ~2.0×10 21 cm -3 )が形成されており,
前記トランジスタ周辺領域31において,前記SiCエピタキシャル層28の表層部には,マトリクス状に配列された単位セル(活性領域30)を取り囲むように,前記活性領域30から間隔を開けて,SiCエピタキシャル層28の表面29からの深さが前記ボディ領域32とほぼ同じ深さであるp型のガードリング47が複数本形成されており,
前記SiCエピタキシャル層28上には,前記ゲート電極40を被覆するように,層間絶縁膜48が積層されており,
前記層間絶縁膜48および前記ゲート絶縁膜39には,前記ソーストレンチ41よりも大径のコンタクトホール49が形成されており,
前記層間絶縁膜48上には,第1電極としての前記ソース電極50が形成されており,
前記ソース電極50上には層間絶縁膜が形成されており,当該層間絶縁膜を介して,前記ソース電極50が前記ソースパッド22に電気的に接続されており,
前記ソース電極50は,MISトランジスタ21の上面に設けられており,
前記ドレイン電極51は前記MISトランジスタ21の下面に設けられており,
前記p型のボディ領域32は,前記n + 型のソース領域34の下方に隣接しており,
前記p型領域45は,下に凹状の形状を備え,前記p型のボディ領域32の下面の一部に接し,かつ,前記p型領域45及び前記p型のボディ領域32は,いずれも,ソース電極50の下に位置する,
という構造を備えたMISトランジスタを形成する方法であって,
SiC基板25上に,n - 型のSiCエピタキシャル層28を形成する工程と,
p型不純物を前記SiCエピタキシャル層28の表面29からSiCエピタキシャル層28の内部にインプランテーション(注入)し,続いて,n型不純物をSiCエピタキシャル層28の表面29からSiCエピタキシャル層28の内部にインプランテーション(注入)し,続いて,たとえば,1400℃~2000℃でSiCエピタキシャル層28を熱処理して,SiCエピタキシャル層28の表層部に注入された前記p型不純物および前記n型不純物のイオンを活性化して,注入された箇所に応じて,ボディ領域32,ソース領域34およびガードリング47を形成する工程と,
前記SiCエピタキシャル層28を表面29(Si面)からドライエッチングして,ゲートトレンチ35およびソーストレンチ41を形成する工程と,
p型不純物を,ソーストレンチ41の底面44からドリフト領域33の内部にインプランテーション(注入)し,その後,たとえば,1400℃~2000℃でSiCエピタキシャル層28を熱処理して,ドリフト領域33に注入されたp型不純物のイオンを活性化して,p型領域45およびボディコンタクト領域46を形成する工程と,
ゲート絶縁膜39を形成する工程と,
CVD法により,ドーピングされたポリシリコン材料52をSiCエピタキシャル層28の上方から堆積し,その後,堆積したポリシリコン材料52を,エッチバック面がSiCエピタキシャル層28の表面29に対して面一になるまでエッチバックし,次に,ソーストレンチ41内に残存するポリシリコン材料52のみをドライエッチングにより除去し,これにより,ゲートトレンチ35内に残存するポリシリコン材料52からなるゲート電極40を形成する工程と,
CVD法により,High-k材料をSiCエピタキシャル層28の上方から堆積して,層間絶縁膜48を形成する工程と,
前記層間絶縁膜48および前記ゲート絶縁膜39にコンタクトホール49を形成する工程と,
ソース電極50,ドレイン電極51などを形成する工程と,
を含む,MISトランジスタを形成する方法。」
4 引用発明との対比
(1)本願発明と引用発明とを対比する。
ア 引用発明の「MISトランジスタ21」は,本願発明の「トランジスタデバイス」に該当する。
イ 引用発明の「ゲート電極40」,「ソース電極50」は,それぞれ本願発明の「ゲート」,「ソース」に相当する。
そして,引用発明は,SiC基板25上に,n - 型のSiCエピタキシャル層28を形成し,ボディ領域32,ソース領域34およびガードリング47を形成し,SiCエピタキシャル層28をドライエッチングして,ゲートトレンチ35およびソーストレンチ41を形成し,p型領域45およびボディコンタクト領域46を形成し,ゲート絶縁膜39を形成した後に,「CVD法により,ドーピングされたポリシリコン材料52をSiCエピタキシャル層28の上方から堆積し,その後,堆積したポリシリコン材料52を,エッチバック面がSiCエピタキシャル層28の表面29に対して面一になるまでエッチバックし,次に,ソーストレンチ41内に残存するポリシリコン材料52のみをドライエッチングにより除去し,これにより,ゲートトレンチ35内に残存するポリシリコン材料52からなるゲート電極40を形成する工程」によって「ゲート電極40」を設けたものである。
そうすると,引用発明の「ゲート電極40」は,「ゲート絶縁膜39」が形成されたSiCエピタキシャル層28の上方からドーピングされたポリシリコン材料52を堆積して形成するのであるから,「ゲート電極40」は,「ゲート絶縁膜39」の上面に設けられているといえる。
そして,「ゲート絶縁膜39」は,「MISトランジスタ21」を構成する要素である。
してみれば,引用発明の「ゲート電極40」は,「MISトランジスタ21」の上面に設けられているということができる。
さらに,引用発明の「ソース電極50」も,「MISトランジスタ21」の上面に設けられている。
したがって,本願発明と引用発明は,「トランジスタデバイスの上面にゲートおよびソースを設けること」を備えた方法である点で一致する。
なお,本願明細書【0018】,【0023】の記載からみて,本願発明はトレンチゲートMOSFETを含むものと解される。
ウ 引用発明の「『n + 型』の『ソース領域34』」は,本願発明の「『第1導電型』の『ソース領域』」に相当する。
エ 引用発明の「p型のボディ領域32」と「p型領域45」とは,一部で接しており,しかも,いずれも「p型」であることから,「p型のボディ領域32」と「p型領域45」とは合わさって一つの「p型」の領域を形成するといえる。
したがって,引用発明の「p型のボディ領域32」と「p型領域45」とを合わせた「p型」の領域は,本願発明の「『第2導電型』の『ウェル領域』」に相当する。
オ 引用発明の「p型のボディ領域32」が,「ソース領域34」の下方に隣接していることから,引用発明の「p型のボディ領域32」と「p型領域45」とを合わせた「p型」の領域もまた,ソース領域に隣接するということができる。
カ 引用発明の「p型領域45」は,下に凹状の形状を備え,かつ「p型のボディ領域32」の下面の一部に接しており,しかも,「p型領域45」及び「p型のボディ領域32」が,いずれも,ソース電極50の下に位置することから,引用発明の「p型のボディ領域32」と「p型領域45」とを合わせた「p型」の領域を設けることは,ソース電極50の下に「p型領域45」からなる凹状部分を有して,「p型のボディ領域32」から延びている,「p型領域45」を設けることに相当する。
キ 引用発明の「トランジスタ周辺領域31」及び「p型のガードリング47」は,それぞれ,本願発明の「終端領域」及び「終端構造」に相当する。
そして,引用発明の「p型のガードリング47」は,「SiCエピタキシャル層28の表面29からの深さが前記ボディ領域32とほぼ同じ深さであ」り,さらに,引用発明の「p型領域45」は,p型のボディ領域32の下面の一部に接して,p型のボディ領域32よりも深いのであるから,本願発明と引用発明は,「少なくとも1つの終端構造を含む終端領域を形成することであって,前記凹状部分は前記少なくとも1つの終端構造よりも深く凹んでいる,終端領域を形成することとを備える,方法」である点で一致する。
ク 上記ア~キより,本願発明と引用発明とは,「トランジスタデバイスを形成する方法」である点で共通するといえる。
(2)以上のことから,本願発明と引用発明との一致点及び相違点は,次のとおりである。
<一致点>
「トランジスタデバイスを形成する方法であって,
前記トランジスタデバイスの上面にゲートおよびソースを設けることと,
第1導電型の少なくとも1つのソース領域を設けることと,
前記少なくとも1つのソース領域に隣接する第2導電型の少なくとも1つのウェル領域を設けることであって,前記少なくとも1つのウェル領域が前記ソースの下に凹状部分を有して,前記少なくとも1つのドープウェル領域から延びており,第2導電型の少なくとも1つのウェル領域を設けることと,
少なくとも1つの終端構造を含む終端領域を形成することであって,前記凹状部分は前記少なくとも1つの終端構造よりも深く凹んでいる,終端領域を形成することと
を備える,方法。」
<相違点>
凹状部分のドーピング濃度について,本願発明は,「前記凹状部分は前記少なくとも1つのドープウェル領域と同じドーピング濃度を有している」のに対し,引用発明では,「p型(たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3 )のボディ領域32」及び「前記ドリフト領域33には,選択的にp型不純物(たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3 )が導入されることにより,各単位セルの前記ソーストレンチ41内に露出する部分にp型領域45が形成され」と特定する点。
5 判断
以下,相違点について検討する。
引用発明の「ボディ領域32」と「p型領域45」のドーピング濃度は,いずれも,「たとえば,濃度が1.0×10 16 cm -3 ~1.0×10 19 cm -3」と特定されており,そのドーピング濃度の下限及び上限が一致することから,「ボディ領域32」と「p型領域45」とは,同じドーピング濃度を有しているものと認められる。
したがって,上記相違点は実質的なものではないから,本願発明は,引用文献に記載された発明である。
また,仮に,上記相違点が実質的なものであるとしても,「ボディ領域32」及び「p型領域45」のドーピング濃度として,それぞれのドーピング濃度の下限及び上限を一致するように特定する引用発明において,「ボディ領域32」及び「p型領域45」のドーピング濃度を同じ値に設定することは当業者が適宜なし得たことである。
そして,本願の発明の詳細な説明には,上記相違点について本願発明の構成を採用したことによる格別の効果は記載されていない。
したがって,本願発明は,引用発明から当業者が容易に発明をすることができたものである。
第4 むすび
以上のとおり,本願発明は,特許法第29条第1項第3号に該当し,特許を受けることができない。
また,仮に,本願発明が,特許法第29条第1項第3号に該当しないとしても,本願発明は,特許法第29条第2項の規定により,特許を受けることができない。
したがって,他の請求項に係る発明及び他の拒絶の理由について検討するまでもなく,本願は拒絶されるべきものである。
よって,結論のとおり審決する。
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2018-000296