JP2001358154A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2001358154A JP2001358154A JP2000181863A JP2000181863A JP2001358154A JP 2001358154 A JP2001358154 A JP 2001358154A JP 2000181863 A JP2000181863 A JP 2000181863A JP 2000181863 A JP2000181863 A JP 2000181863A JP 2001358154 A JP2001358154 A JP 2001358154A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造時間及びコストの低減が可能な半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 ウエットエッチングにより、ウエハの裏
面に凹凸部19が形成された後、加速エネルギーが例え
ば190keV、平均投影飛程が例えば0.24μmの
条件で、例えばリン(P)がイオン注入される。続い
て、ウエハの裏面に、加速エネルギーが例えば20ke
V、平均投影飛程が例えば0.06μmの条件で、例え
ばボロン(B)がイオン注入される。その後、熱処理が
行われ、イオンが活性化される。その結果、ウエハの裏
面にn+バッファ層20及びP+型のアノード層21が形
成される。
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 ウエットエッチングにより、ウエハの裏
面に凹凸部19が形成された後、加速エネルギーが例え
ば190keV、平均投影飛程が例えば0.24μmの
条件で、例えばリン(P)がイオン注入される。続い
て、ウエハの裏面に、加速エネルギーが例えば20ke
V、平均投影飛程が例えば0.06μmの条件で、例え
ばボロン(B)がイオン注入される。その後、熱処理が
行われ、イオンが活性化される。その結果、ウエハの裏
面にn+バッファ層20及びP+型のアノード層21が形
成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、パンチスルー構造
のIGBTのような高耐圧半導体素子に係わる半導体装
置の製造方法に関する。
のIGBTのような高耐圧半導体素子に係わる半導体装
置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、IGBT(Insulated Gate Bipol
ar Transistor)においては、p+領域に隣接してn+領
域が設けられたパンチスルー構造が用いられている。こ
のパンチスルー構造のIGBTは、空乏層がn+領域に
よりp+領域まで伸びにくいため、ノンパンチスルー構
造のIGBTよりもn-領域の厚みは薄く、比抵抗は低
く設定することができる。以下、従来技術におけるパン
チスルー構造のIGBTの製造方法について説明する。
ar Transistor)においては、p+領域に隣接してn+領
域が設けられたパンチスルー構造が用いられている。こ
のパンチスルー構造のIGBTは、空乏層がn+領域に
よりp+領域まで伸びにくいため、ノンパンチスルー構
造のIGBTよりもn-領域の厚みは薄く、比抵抗は低
く設定することができる。以下、従来技術におけるパン
チスルー構造のIGBTの製造方法について説明する。
【0003】図7に示すように、P+アノード層21及
びn+バッファ層20が形成されたエピタキシャル成長
させて形成されたN-層(以下、N-エピウエハと称す)
11を用いる。このN-エピウエハの表面にP-型拡散層
12が形成され、このP-型拡散層12上にN+型拡散層
13、P+型拡散層14が選択的に形成される。次に、
N-エピウエハ11に達する深さまでトレンチ15が形
成される。次に、全面にゲート絶縁膜16が形成され、
このゲート絶縁膜16上に金属膜が形成される。次に、
ゲート絶縁膜16及び金属膜が除去され、トレンチ15
内にゲート電極17が形成される。次に、N+型拡散層
13、P+型拡散層14上に、ゲート電極17と電気的
に絶縁されたエミッタ電極31が選択的に形成される。
その後、P+アノード層21の裏面に、金属膜からなる
コレクタ電極22が形成される。
びn+バッファ層20が形成されたエピタキシャル成長
させて形成されたN-層(以下、N-エピウエハと称す)
11を用いる。このN-エピウエハの表面にP-型拡散層
12が形成され、このP-型拡散層12上にN+型拡散層
13、P+型拡散層14が選択的に形成される。次に、
N-エピウエハ11に達する深さまでトレンチ15が形
成される。次に、全面にゲート絶縁膜16が形成され、
このゲート絶縁膜16上に金属膜が形成される。次に、
ゲート絶縁膜16及び金属膜が除去され、トレンチ15
内にゲート電極17が形成される。次に、N+型拡散層
13、P+型拡散層14上に、ゲート電極17と電気的
に絶縁されたエミッタ電極31が選択的に形成される。
その後、P+アノード層21の裏面に、金属膜からなる
コレクタ電極22が形成される。
【0004】ここで、上記のようなエピウエハを用い
ず、Rawウエハを用いた場合、P+アノード層21及
びn+バッファ層20の形成は、以下の方法が考えられ
る。
ず、Rawウエハを用いた場合、P+アノード層21及
びn+バッファ層20の形成は、以下の方法が考えられ
る。
【0005】まず、Rawウエハの裏面に、加速エネル
ギーが例えば280keV、平均投影飛程が例えば0.
36μmの条件で、例えばリン(P)がイオン注入され
る。続いて、Rawウエハの裏面に、加速エネルギーが
例えば50keV、平均投影飛程が例えば0.16μm
の条件で、例えばボロン(B)がイオン注入される。そ
の後、例えばRTA(Rapid Thermal Annealing)によ
り熱処理が行われ、イオンが活性化される。その結果、
ウエハの裏面にn+バッファ層20及びP+型のアノード
層21が形成される。
ギーが例えば280keV、平均投影飛程が例えば0.
36μmの条件で、例えばリン(P)がイオン注入され
る。続いて、Rawウエハの裏面に、加速エネルギーが
例えば50keV、平均投影飛程が例えば0.16μm
の条件で、例えばボロン(B)がイオン注入される。そ
の後、例えばRTA(Rapid Thermal Annealing)によ
り熱処理が行われ、イオンが活性化される。その結果、
ウエハの裏面にn+バッファ層20及びP+型のアノード
層21が形成される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のパンチスル
ー構造のIGBTにおいて、図8に示すように、ウエハ
の裏面からn+バッファ層20が形成される領域までの
距離は非常に深く、例えば0.35μmの距離を有して
いる。従って、n+バッファ層20形成のためのイオン
は、2価のイオン(例えばP++)が用いられ、さらに高
加速エネルギーにより深く注入する必要がある。このた
め、製造時間及びコストが増大するという問題が生じて
いた。
ー構造のIGBTにおいて、図8に示すように、ウエハ
の裏面からn+バッファ層20が形成される領域までの
距離は非常に深く、例えば0.35μmの距離を有して
いる。従って、n+バッファ層20形成のためのイオン
は、2価のイオン(例えばP++)が用いられ、さらに高
加速エネルギーにより深く注入する必要がある。このた
め、製造時間及びコストが増大するという問題が生じて
いた。
【0007】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的とするところは、製造時間及び
コストの低減が可能な半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
たものであり、その目的とするところは、製造時間及び
コストの低減が可能な半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために以下に示す手段を用いている。
成するために以下に示す手段を用いている。
【0009】本発明の半導体装置の製造方法は、第1導
電型の半導体基板の表面に第2導電型の第1の拡散領域
を形成する工程と、前記半導体基板の表面の前記第1の
拡散領域上に第1導電型の第2の拡散領域及び第2導電
型の第3の拡散領域を選択的に形成する工程と、前記半
導体基板内にゲート電極を選択的に形成する工程と、前
記半導体基板上にエミッタ電極を選択的に形成する工程
と、前記半導体基板の裏面に凹凸部を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面にイオンを注入した後に熱処理を
行うことにより、前記半導体基板の裏面に第1導電型の
バッファ層と、前記バッファ層の裏面に第2導電型のア
ノード層とを形成する工程と、前記アノード層の裏面に
コレクタ電極を形成する工程とを含んでいる。
電型の半導体基板の表面に第2導電型の第1の拡散領域
を形成する工程と、前記半導体基板の表面の前記第1の
拡散領域上に第1導電型の第2の拡散領域及び第2導電
型の第3の拡散領域を選択的に形成する工程と、前記半
導体基板内にゲート電極を選択的に形成する工程と、前
記半導体基板上にエミッタ電極を選択的に形成する工程
と、前記半導体基板の裏面に凹凸部を形成する工程と、
前記半導体基板の裏面にイオンを注入した後に熱処理を
行うことにより、前記半導体基板の裏面に第1導電型の
バッファ層と、前記バッファ層の裏面に第2導電型のア
ノード層とを形成する工程と、前記アノード層の裏面に
コレクタ電極を形成する工程とを含んでいる。
【0010】前記凹凸部の形成は、ウエットエッチング
により行われてもよいし、研削により行われてもよい。
ここで、ウエットエッチングの場合は、H2SO4/HF
/H 2O=85%/5%/10%の条件で行われること
が望ましい。
により行われてもよいし、研削により行われてもよい。
ここで、ウエットエッチングの場合は、H2SO4/HF
/H 2O=85%/5%/10%の条件で行われること
が望ましい。
【0011】前記凹凸部の凹凸差は、0.05乃至0.
2μmであることが望ましい。また、前記凹凸部は、前
記半導体基板の裏面の全体に一様に分散して形成される
ことが望ましい。
2μmであることが望ましい。また、前記凹凸部は、前
記半導体基板の裏面の全体に一様に分散して形成される
ことが望ましい。
【0012】また、上記本発明の半導体装置の製造方法
において、前記半導体基板の裏面に第1のイオンを注入
する工程と、前記半導体基板の裏面に第2のイオンを注
入する工程と、熱処理を行うことにより、前記半導体基
板の裏面に第1導電型のバッファ層と、前記バッファ層
の裏面に第2導電型のアノード層とを形成する工程とを
含んでもよい。この場合、前記バッファ層は加速エネル
ギーが190keV以下で第1のイオンをイオン注入し
て形成され、前記アノード層は加速エネルギーが20k
eV以下で第2のイオンをイオン注入して形成される。
において、前記半導体基板の裏面に第1のイオンを注入
する工程と、前記半導体基板の裏面に第2のイオンを注
入する工程と、熱処理を行うことにより、前記半導体基
板の裏面に第1導電型のバッファ層と、前記バッファ層
の裏面に第2導電型のアノード層とを形成する工程とを
含んでもよい。この場合、前記バッファ層は加速エネル
ギーが190keV以下で第1のイオンをイオン注入し
て形成され、前記アノード層は加速エネルギーが20k
eV以下で第2のイオンをイオン注入して形成される。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、ウエハの
裏面に凹凸部が形成された後、n+バッファ層とP+型の
アノード層が形成されることに特徴がある。以下、本発
明の実施の形態に係るIGBTの製造方法について、図
面を参照して説明する。
裏面に凹凸部が形成された後、n+バッファ層とP+型の
アノード層が形成されることに特徴がある。以下、本発
明の実施の形態に係るIGBTの製造方法について、図
面を参照して説明する。
【0014】まず、図1に示すように、N-型のシリコ
ン基板(以下、N-層と称す)11の表面にP-型拡散層
12が形成され、このP-型拡散層12上にN+型拡散層
13、P+型拡散層14が選択的に形成される。次に、
N-層11に達する深さまでトレンチ15が形成され
る。次に、全面にゲート絶縁膜16が形成され、このゲ
ート絶縁膜16上に金属膜が形成される。その後、ゲー
ト絶縁膜16及び金属膜が除去され、トレンチ15内に
ゲート電極17が形成される。その後、N+型拡散層1
3、P+型拡散層14上に、ゲート電極17と電気的に
絶縁されたエミッタ電極31が選択的に形成され、ウエ
ハの表面構造の形成が終了する。尚、ウエハの表面構造
は、上記方法により形成された構造に限定されず、他の
方法により形成された構造であっても本発明の効果には
影響を及ぼさない。例えば、ゲート電極17は、N-層
11上に形成されてもよい。
ン基板(以下、N-層と称す)11の表面にP-型拡散層
12が形成され、このP-型拡散層12上にN+型拡散層
13、P+型拡散層14が選択的に形成される。次に、
N-層11に達する深さまでトレンチ15が形成され
る。次に、全面にゲート絶縁膜16が形成され、このゲ
ート絶縁膜16上に金属膜が形成される。その後、ゲー
ト絶縁膜16及び金属膜が除去され、トレンチ15内に
ゲート電極17が形成される。その後、N+型拡散層1
3、P+型拡散層14上に、ゲート電極17と電気的に
絶縁されたエミッタ電極31が選択的に形成され、ウエ
ハの表面構造の形成が終了する。尚、ウエハの表面構造
は、上記方法により形成された構造に限定されず、他の
方法により形成された構造であっても本発明の効果には
影響を及ぼさない。例えば、ゲート電極17は、N-層
11上に形成されてもよい。
【0015】次に、図2に示すように、例えば、H2S
O4/HF/H2O=85%/5%/10%の条件のウエ
ットエッチングにより、ウエハの裏面に凹凸部19が形
成される。尚、凹凸部19は、ウエットエッチングによ
り形成されることに限定されず、例えば研削により形成
されてもよい。また、凹凸部19は、本発明の効果を十
分に得るために、ウエハの裏面全体に一様に分散して形
成することが望ましい。さらに、図5に示すように、凹
凸部19の凹凸差Raは、例えば0.12μmとなる。
尚、凹凸差Raは、例えば0.05乃至0.2μmの範
囲であれば、本発明の効果は十分得られる。
O4/HF/H2O=85%/5%/10%の条件のウエ
ットエッチングにより、ウエハの裏面に凹凸部19が形
成される。尚、凹凸部19は、ウエットエッチングによ
り形成されることに限定されず、例えば研削により形成
されてもよい。また、凹凸部19は、本発明の効果を十
分に得るために、ウエハの裏面全体に一様に分散して形
成することが望ましい。さらに、図5に示すように、凹
凸部19の凹凸差Raは、例えば0.12μmとなる。
尚、凹凸差Raは、例えば0.05乃至0.2μmの範
囲であれば、本発明の効果は十分得られる。
【0016】次に、図3に示すように、ウエハの裏面
に、加速エネルギーが例えば190keV、平均投影飛
程が例えば0.24μmの条件で、例えばリン(P)が
イオン注入される。続いて、ウエハの裏面に、加速エネ
ルギーが例えば20keV、平均投影飛程が例えば0.
06μmの条件で、例えばボロン(B)がイオン注入さ
れる。その後、例えばRTA(Rapid Thermal Annealin
g)により熱処理が行われ、イオンが活性化される。そ
の結果、ウエハの裏面にn+バッファ層20が形成さ
れ、このn+バッファ層20の裏面にP+型のアノード層
21が形成される。尚、イオン注入時の加速エネルギー
は、190keV又は20keVに限定されず、190
以下keV又は20keV以下でもよい。
に、加速エネルギーが例えば190keV、平均投影飛
程が例えば0.24μmの条件で、例えばリン(P)が
イオン注入される。続いて、ウエハの裏面に、加速エネ
ルギーが例えば20keV、平均投影飛程が例えば0.
06μmの条件で、例えばボロン(B)がイオン注入さ
れる。その後、例えばRTA(Rapid Thermal Annealin
g)により熱処理が行われ、イオンが活性化される。そ
の結果、ウエハの裏面にn+バッファ層20が形成さ
れ、このn+バッファ層20の裏面にP+型のアノード層
21が形成される。尚、イオン注入時の加速エネルギー
は、190keV又は20keVに限定されず、190
以下keV又は20keV以下でもよい。
【0017】次に、図4に示すように、P+アノード層
21の裏面に、金属膜からなるコレクタ電極22が形成
される。
21の裏面に、金属膜からなるコレクタ電極22が形成
される。
【0018】上記本発明の実施の形態によれば、ウエハ
の裏面に凹凸部19が形成されている。このため、プロ
ファイルの重ね合わせにより深いイオン注入と同じ効果
を実効的に得ることができる。従って、n+バッファ層
20の形成時の加速エネルギーを、Pの場合は従来の例
えば280keVに対し190keV、Bの場合は従来
の例えば50keVに対し20keVに低減することが
可能となるため、製造時間及びコストの低減を図ること
ができる。
の裏面に凹凸部19が形成されている。このため、プロ
ファイルの重ね合わせにより深いイオン注入と同じ効果
を実効的に得ることができる。従って、n+バッファ層
20の形成時の加速エネルギーを、Pの場合は従来の例
えば280keVに対し190keV、Bの場合は従来
の例えば50keVに対し20keVに低減することが
可能となるため、製造時間及びコストの低減を図ること
ができる。
【0019】さらに、図6に示すように、凸部19aか
らイオン注入した場合の濃度プロファイルAと、凹部1
9bからイオン注入した場合の濃度プロファイルBと
は、凹凸部19の凹凸差Raの距離だけ濃度のピークが
ずれている。このため、従来は平坦な濃度プロファイル
を形成するために複数回のイオン注入を行っていたのに
対し、1回のイオン注入により平坦な濃度プロファイル
を形成できる。従って、格子間隔の急激な変化を伴わな
いため、結晶欠陥の発生を防止できる。
らイオン注入した場合の濃度プロファイルAと、凹部1
9bからイオン注入した場合の濃度プロファイルBと
は、凹凸部19の凹凸差Raの距離だけ濃度のピークが
ずれている。このため、従来は平坦な濃度プロファイル
を形成するために複数回のイオン注入を行っていたのに
対し、1回のイオン注入により平坦な濃度プロファイル
を形成できる。従って、格子間隔の急激な変化を伴わな
いため、結晶欠陥の発生を防止できる。
【0020】尚、本発明は、上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、パンチスルー構造のパワーM
OSFETやIEGT(Injection Enhancement Gate T
ransistor)等にも適用され、上記本発明の実施の形態
と同様の効果が得られる。
るものではない。例えば、パンチスルー構造のパワーM
OSFETやIEGT(Injection Enhancement Gate T
ransistor)等にも適用され、上記本発明の実施の形態
と同様の効果が得られる。
【0021】その他、本発明は、その要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することが可能である。
範囲で、種々変形して実施することが可能である。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、製
造時間及びコストの低減が可能な半導体装置の製造方法
を提供できる。
造時間及びコストの低減が可能な半導体装置の製造方法
を提供できる。
【図1】本発明の第1の実施形態に係わる半導体装置の
製造工程を示す断面図。
製造工程を示す断面図。
【図2】図1に続く、本発明の実施形態に係わる半導体
装置の製造工程を示す断面図。
装置の製造工程を示す断面図。
【図3】図2に続く、本発明の実施形態に係わる半導体
装置の製造工程を示す断面図。
装置の製造工程を示す断面図。
【図4】図3に続く、本発明の実施形態に係わる半導体
装置の製造工程を示す断面図。
装置の製造工程を示す断面図。
【図5】本発明の実施形態に係わるウエハ裏面の凹凸部
を示す一部断面図。
を示す一部断面図。
【図6】本発明の実施形態に係わるウエハ裏面の凹凸部
と濃度プロファイルの関係を示す図。
と濃度プロファイルの関係を示す図。
【図7】従来技術による半導体装置の製造工程を示す断
面図。
面図。
【図8】従来技術による半導体装置の製造工程を示す断
面図。
面図。
11…シリコン基板、 12…P-型拡散層、 13…N+型拡散層、 14…P+型拡散層、 15…トレンチ、 16…ゲート絶縁膜、 17…ゲート電極、 18…エミッタ電極、 19…凹凸部、 19a…凸部、 19b…凹部、 20…n+バッファ層、 21…P+アノード層、 22…コレクタ電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/78 655 H01L 21/265 Z 21/306 B 29/78 658Z 658G (72)発明者 野崎 秀樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 5F043 AA02 BB02 GG10
Claims (8)
- 【請求項1】 第1導電型の半導体基板の表面に第2導
電型の第1の拡散領域を形成する工程と、 前記半導体基板の表面の前記第1の拡散領域上に第1導
電型の第2の拡散領域及び第2導電型の第3の拡散領域
を選択的に形成する工程と、 前記半導体基板内にゲート電極を選択的に形成する工程
と、 前記半導体基板上にエミッタ電極を選択的に形成する工
程と、 前記半導体基板の裏面に凹凸部を形成する工程と、 前記半導体基板の裏面にイオンを注入した後に熱処理を
行うことにより、前記半導体基板の裏面に第1導電型の
バッファ層と、前記バッファ層の裏面に第2導電型のア
ノード層とを形成する工程と、 前記アノード層の裏面にコレクタ電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記凹凸部の形成は、ウエットエッチン
グにより行われることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記ウエットエッチングは、H2SO4/
HF/H2O=85%/5%/10%の条件で行われる
ことを特徴とする請求項2記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項4】 前記凹凸部の形成は、研削により行われ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項5】 前記凹凸部の凹凸差は、0.05乃至
0.2μmであることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項6】 前記凹凸部は、前記半導体基板の裏面の
全体に一様に分散して形成されることを特徴とする請求
項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項7】 前記半導体基板の裏面に第1のイオンを
注入する工程と、 前記半導体基板の裏面に第2のイオンを注入する工程
と、 熱処理を行うことにより、前記半導体基板の裏面に第1
導電型のバッファ層と、前記バッファ層の裏面に第2導
電型のアノード層とを形成する工程とを含むことを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項8】 前記バッファ層は加速エネルギーが19
0keV以下で第1のイオンをイオン注入して形成さ
れ、前記アノード層は加速エネルギーが20keV以下
で第2のイオンをイオン注入して形成されることを特徴
とする請求項7記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000181863A JP2001358154A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 半導体装置の製造方法 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000181863A JP2001358154A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001358154A true JP2001358154A (ja) | 2001-12-26 |
Family
ID=18682726
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000181863A Pending JP2001358154A (ja) | 2000-06-16 | 2000-06-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001358154A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007150129A (ja) * | 2005-11-30 | 2007-06-14 | Elpida Memory Inc | 島状の分散構造を備えた半導体チップおよびその製造方法 |
JP2009218543A (ja) * | 2008-02-15 | 2009-09-24 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
-
2000
- 2000-06-16 JP JP2000181863A patent/JP2001358154A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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