JP2002190596A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor device

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JP2002190596A
JP2002190596A JP2000388821A JP2000388821A JP2002190596A JP 2002190596 A JP2002190596 A JP 2002190596A JP 2000388821 A JP2000388821 A JP 2000388821A JP 2000388821 A JP2000388821 A JP 2000388821A JP 2002190596 A JP2002190596 A JP 2002190596A
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JP
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type layer
layer
collector
type
semiconductor substrate
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JP2000388821A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Umekawa
川 真 一 梅
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device having a structure that prevents complexity of manufacturing processes and enables application of an anode short structure, even to a low breakdown voltage element comprising a thin substrate. SOLUTION: In the manufacture of the semiconductor device, a P-type layer and an N-type layer, which is to become a collector layer of the anode short structure, are formed as embedded layers in a semiconductor substrate. On a side opposite to the collector side of the semiconductor substrate, a MOS transistor structure is formed. The collector-side surface of the semiconductor substrate is polished, to expose the P-type layer and N-type layer to form the collector layer of the anode short structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に、アノードショート構造を有するIGB
T(Insulated Gate Bipolar Transistor)の製造方法
として好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an IGB having an anode short structure.
It is suitable as a method for manufacturing T (Insulated Gate Bipolar Transistor).

【0002】[0002]

【従来の技術】IGBTの特性向上手段として、アノー
ドショート構造が知られている。アノードショート構造
においては、コレクタ側にP型層を部分的に形成するこ
とにより、正孔の注入量を抑制して、オン電圧とスイッ
チングスピードとのトレードオフの改善を図っている。
2. Description of the Related Art An anode short structure is known as a means for improving the characteristics of an IGBT. In the anode short structure, the P-type layer is partially formed on the collector side, thereby suppressing the amount of injected holes and improving the trade-off between the ON voltage and the switching speed.

【0003】従来のアノードショート型IGBTの製造
方法について説明する。図4は、従来のアノードショー
ト型IGBTの製造方法の製造工程における構造を示し
た断面図である。
[0003] A method of manufacturing a conventional anode short type IGBT will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure in a manufacturing process of a conventional method for manufacturing an anode short type IGBT.

【0004】従来のアノードショート型IGBTの製造
方法においては、先ず最初に、図4(a)に示すよう
に、N型半導体基板1の一方側に、コレクタとなるア
ノードショート構造を形成する。即ち、N型基板1の
一方側の中央部にN型層3を、N型層3の両側にP
型層2を形成し、コレクタ側をアノードショート構造
とする。
In a conventional method of manufacturing an anode short type IGBT, first, as shown in FIG. 4A, an anode short structure serving as a collector is formed on one side of an N type semiconductor substrate 1. That is, the N + -type layer 3 is provided at the center on one side of the N -type substrate 1, and the P +
The + type layer 2 is formed, and the collector side has an anode short structure.

【0005】その後、図4(b)に示すように、通常の
IGBTと同様の工程により、コレクタ側と反対側にエ
ミッタ層及びゲートを含むMOSトランジスタ構造を形
成する。即ち、N型基板1のコレクタ側と反対側の中
央部表面上にゲート絶縁膜12及びゲート11を積層し
て形成し、さらに、ゲート11の両側の基板表面部にエ
ミッタ13を形成する。
After that, as shown in FIG. 4B, a MOS transistor structure including an emitter layer and a gate on the side opposite to the collector side is formed by a process similar to that of a normal IGBT. That is, the gate insulating film 12 and the gate 11 are laminated on the central surface of the N type substrate 1 opposite to the collector side, and the emitters 13 are formed on the substrate surface on both sides of the gate 11.

【0006】以上のように、従来のアノードショート型
IGBTの製造方法においては、半導体基板のコレクタ
側にアノードショート構造を形成した後、基板の反対側
にMOSトランジスタ構造のエミッタ層及びゲートを形
成する。
As described above, in the conventional method of manufacturing an anode short type IGBT, an anode short structure is formed on the collector side of a semiconductor substrate, and then an emitter layer and a gate having a MOS transistor structure are formed on the opposite side of the substrate. .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のアノー
ドショート型IGBTの製造方法においては、最初にコ
レクタ側のアノードショート構造を形成した後、反対側
のMOSトランジスタ構造を形成しており、基板の厚さ
が薄い状態ではMOSトランジスタ構造の形成が困難で
あることから、基板の厚さをあまり薄くすることができ
ないという問題点があった。
However, in the conventional method of manufacturing an anode short type IGBT, an anode short structure on the collector side is first formed, and then a MOS transistor structure on the opposite side is formed. Since it is difficult to form the MOS transistor structure when the thickness is small, there is a problem that the thickness of the substrate cannot be reduced too much.

【0008】一方、オン電圧を低減するためには、所望
の耐圧が得られるだけの基板の厚さを確保すればよい。
従って、基板の厚さをある程度厚くする必要のある高耐
圧系素子にはアノードショート構造を適用することがで
きるが、基板の厚さが薄い低耐圧系素子にはアノードシ
ョート構造を適用することが困難であった。
On the other hand, in order to reduce the on-state voltage, it is sufficient to secure a sufficient thickness of the substrate to obtain a desired breakdown voltage.
Therefore, the anode short-circuit structure can be applied to a high-breakdown-voltage element which requires a certain thickness of the substrate, but the anode short-circuit structure can be applied to a low-breakdown-voltage element having a thin substrate. It was difficult.

【0009】また、コレクタ層を先に形成しているため
に、反対側のMOSトランジスタ構造を形成する際に
は、何等かの手段によりコレクタ層を保護する必要があ
り、製造工程が煩雑になるという問題点もあった。
Further, since the collector layer is formed first, it is necessary to protect the collector layer by some means when forming the MOS transistor structure on the opposite side, which complicates the manufacturing process. There was also a problem.

【0010】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、製造工程の煩雑さを回避し、かつ、基
板の厚さが薄い低耐圧系素子にもアノードショート構造
を適用することが可能な構成の半導体装置の製造方法を
提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to apply the anode short structure to a low-breakdown-voltage element having a small thickness of a substrate while avoiding a complicated manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device having a configuration capable of performing the above.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
の製造方法によれば、アノードショート構造コレクタ層
となるP型層及びN型層を半導体基板中に埋め込み層と
して形成し、上記半導体基板のコレクタ側と反対側にM
OSトランジスタ構造を形成してから、上記半導体基板
の上記コレクタ側表面を研磨して上記P型層及びN型層
を露出させることにより、上記アノードショート構造コ
レクタ層を形成することを特徴とする。
According to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a P-type layer and an N-type layer serving as an anode short structure collector layer are formed as buried layers in a semiconductor substrate. M on the side opposite to the collector side of
After the OS transistor structure is formed, the collector-side surface of the semiconductor substrate is polished to expose the P-type layer and the N-type layer, thereby forming the anode short structure collector layer.

【0012】より具体的には、本発明に係る半導体装置
の製造方法は、第1の半導体基板上に、アノードショー
ト構造コレクタ層となるP型層及びN型層を形成する過
程と、上記P型層及びN型層上に、結晶成長により第2
の半導体基板を形成する過程と、上記第2の半導体基板
上にMOSトランジスタ構造を形成する過程と、上記第
1の半導体基板を研磨して除去し、上記P型層及びN型
層を露出させる過程と、を備えていることを特徴とす
る。
More specifically, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises the steps of forming a P-type layer and an N-type layer serving as an anode short structure collector layer on a first semiconductor substrate; A second layer is formed on the mold layer and the N-type layer by crystal growth.
Forming a semiconductor substrate, forming a MOS transistor structure on the second semiconductor substrate, and polishing and removing the first semiconductor substrate to expose the P-type layer and the N-type layer. And a process.

【0013】本発明に係る半導体装置の製造方法の上記
構成においては、MOSトランジスタ構造形成工程中
は、アノードショート構造コレクタ層となるP型層及び
N型層は半導体基板中に埋め込まれ、基板の厚さが十分
に厚い状態となっているので、基板の厚さが薄い低耐圧
系素子にもアノードショート構造を適用することが可能
となる。
In the above structure of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, during the MOS transistor structure forming step, the P-type layer and the N-type layer serving as the anode short structure collector layer are buried in the semiconductor substrate, and Since the thickness is sufficiently large, the anode short structure can be applied to a low-breakdown-voltage element having a thin substrate.

【0014】また、コレクタ層となるP型層及びN型層
をMOSトランジスタ構造形成工程中に保護するための
手段も不要となるので、製造工程の煩雑さを回避するこ
とも可能となる。
In addition, since means for protecting the P-type layer and the N-type layer serving as the collector layer during the MOS transistor structure forming step is not required, the complexity of the manufacturing process can be avoided.

【0015】上記P型層及びN型層を形成する過程の前
に、上記第1の半導体基板表面近傍の所定の深さに酸素
を注入し、酸化絶縁膜を形成する過程をさらに備え、上
記P型層及びN型層を露出させる過程は、上記酸化絶縁
膜が除去された時点で終了することとすると、研磨量を
高精度に制御することができ、IGBTの特性ばらつき
を非常に小さく抑制することが可能となる。
The method may further comprise, before the step of forming the P-type layer and the N-type layer, implanting oxygen to a predetermined depth near the surface of the first semiconductor substrate to form an oxide insulating film. If the process of exposing the P-type layer and the N-type layer is completed when the oxide insulating film is removed, the polishing amount can be controlled with high accuracy, and the IGBT characteristic variation is suppressed to a very small value. It is possible to do.

【0016】上記結晶成長は、エピタキシャル成長であ
るものとするとよい。
Preferably, the crystal growth is an epitaxial growth.

【0017】上記MOSトランジスタ構造は、トレンチ
ゲート型のMOSトランジスタ構造であるものとしても
よい。
The MOS transistor structure may be a trench gate type MOS transistor structure.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置の
製造方法の実施の形態について、図面を参照しながら説
明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図1は、本発明の第1の実施の形態に係る
半導体装置の製造方法の製造工程における構造を示した
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure in a manufacturing process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【0020】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法は、以下のようにアノードショート型IG
BTを製造する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is as follows.
BT is manufactured.

【0021】最初に、任意の導電型の半導体基板4の一
方側に、アノードショート構造コレクタとなるP型層
2及びN型層3を形成する。即ち、基板4の一方側の
中央部にN型層3を、N型層3の両側にP型層2
を形成する。ここで、半導体基板4の導電型を任意とし
たのは、後の研磨工程において半導体基板4は除去され
るからである。
First, a P + -type layer 2 and an N + -type layer 3 serving as an anode short structure collector are formed on one side of a semiconductor substrate 4 of an arbitrary conductivity type. That is, the N + -type layer 3 is provided at the center on one side of the substrate 4, and the P + -type layer 2 is provided on both sides of the N + -type layer 3.
To form Here, the conductivity type of the semiconductor substrate 4 is made arbitrary because the semiconductor substrate 4 is removed in a subsequent polishing step.

【0022】P型層2及びN型層3を形成後、図1
(a)に示すように、P型層2及びN型層3上に、
所望の耐圧を得られる厚さのN型半導体基板1をエピ
タキシャル成長により形成する。N型基板1の厚さは
任意であり、低耐圧又は高耐圧の所望の耐圧を得られる
厚さに形成する。後のMOSトランジスタ構造形成工程
の際も、P型層2及びN型層3は、基板1と基板4
との間に埋め込まれた状態となっており、基板1の厚さ
と基板4の厚さとを合わせて、MOSトランジスタ構造
形成のためには基板の厚さが十分に厚い状態となってい
る。その結果、N型基板1の厚さは、任意に設定する
ことが可能となったものである。
After the formation of the P + type layer 2 and the N + type layer 3, FIG.
As shown in (a), on the P + type layer 2 and the N + type layer 3,
An N type semiconductor substrate 1 having a thickness that can obtain a desired breakdown voltage is formed by epitaxial growth. The thickness of the N type substrate 1 is arbitrary, and is formed to a thickness that can obtain a desired low withstand voltage or high withstand voltage. In the subsequent MOS transistor structure forming step, the P + -type layer 2 and the N + -type layer 3
In this state, the thickness of the substrate 1 and the thickness of the substrate 4 are combined, and the thickness of the substrate is sufficiently large for forming the MOS transistor structure. As a result, the thickness of the N type substrate 1 can be set arbitrarily.

【0023】N型基板1を形成後、図1(b)に示す
ように、通常のIGBTと同様の工程により、コレクタ
側と反対側にエミッタ層及びゲートを含むMOSトラン
ジスタ構造を形成する。即ち、N型基板1のコレクタ
側と反対側の中央部表面上にゲート絶縁膜12及びゲー
ト11を積層して形成するとともに、ゲート11の両側
の基板表面部にエミッタ13を形成する。このMOSト
ランジスタ構造形成工程の際、アノードショート構造コ
レクタ層となるP型層2及びN型層3は、基板1と
基板4との間に埋め込まれた状態となっている。従っ
て、P型層2及びN型層3は、MOSトランジスタ
構造形成工程における熱処理等の影響をほとんど受ける
ことがない。その結果、MOSトランジスタ構造形成工
程中にP型層2及びN型層3を保護するための手段
も不要となるので、製造工程の煩雑さを回避することが
できる。
After the N - type substrate 1 is formed, as shown in FIG. 1B, a MOS transistor structure including an emitter layer and a gate on the side opposite to the collector side is formed by a process similar to that of a normal IGBT. That is, the gate insulating film 12 and the gate 11 are laminated on the central surface of the N type substrate 1 opposite to the collector side, and the emitters 13 are formed on the substrate surface on both sides of the gate 11. In this MOS transistor structure forming step, the P + -type layer 2 and the N + -type layer 3 serving as the anode short structure collector layer are buried between the substrate 1 and the substrate 4. Therefore, the P + type layer 2 and the N + type layer 3 are hardly affected by the heat treatment or the like in the MOS transistor structure forming step. As a result, means for protecting the P + -type layer 2 and the N + -type layer 3 during the MOS transistor structure forming step is not required, so that the complexity of the manufacturing steps can be avoided.

【0024】その後、図1(c)に示すように、P
層2及びN型層3が露出するまで基板4を研磨して除
去すると、アノードショート構造コレクタ層が形成され
る。さらに、必要な電極配線等を形成すると、アノード
ショート型IGBTが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1C, the substrate 4 is polished and removed until the P + type layer 2 and the N + type layer 3 are exposed, thereby forming an anode short structure collector layer. Further, when necessary electrode wirings and the like are formed, an anode short type IGBT is completed.

【0025】以上のように、本発明の第1の実施の形態
に係る半導体装置の製造方法においては、アノードショ
ート構造コレクタ層となるP型層及びN型層を半導
体基板中に埋め込み層として形成し、コレクタ側と反対
側にMOSトランジスタ構造を形成してから、半導体基
板のコレクタ側表面を研磨してP型層及びN型層を露出
させている。
As described above, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, the P + type layer and the N type layer serving as the anode short structure collector layer are embedded in the semiconductor substrate. After forming a MOS transistor structure on the side opposite to the collector side, the collector side surface of the semiconductor substrate is polished to expose the P-type layer and the N-type layer.

【0026】MOSトランジスタ構造形成工程の際、ア
ノードショート構造コレクタ層となるP型層及びN型層
は基板中に埋め込まれた状態となっており、MOSトラ
ンジスタ構造形成のためには基板の厚さが十分に厚い状
態となっているので、半導体基板の厚さを任意に設定す
ることができる。
In the step of forming the MOS transistor structure, the P-type layer and the N-type layer serving as the anode short structure collector layer are buried in the substrate. Is sufficiently thick, so that the thickness of the semiconductor substrate can be arbitrarily set.

【0027】また、コレクタ層となるP型層及びN型層
をMOSトランジスタ構造形成工程中に保護するための
手段も不要なので、製造工程の煩雑さを回避することが
できる。
Further, since means for protecting the P-type layer and the N-type layer serving as the collector layer during the MOS transistor structure forming step is not required, the complexity of the manufacturing process can be avoided.

【0028】図2は、本発明の第2の実施の形態に係る
半導体装置の製造方法の製造工程における構造を示した
断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure in a manufacturing process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【0029】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法は、コレクタ側と反対側に形成されるMO
Sトランジスタ構造のゲートが、トレンチゲートとなっ
ている点が、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法と異なっている。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention, an MO formed on the side opposite to the collector side is formed.
The difference from the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is that the gate of the S transistor structure is a trench gate.

【0030】但し、アノードショート構造コレクタ層と
なるP型層及びN型層を半導体基板中に埋め込み層
として形成し、コレクタ側と反対側にMOSトランジス
タ構造を形成してから、半導体基板のコレクタ側表面を
研磨してP型層及びN型層を露出させるという特徴点
は、第1の実施の形態と全く同様である。
However, the P + type layer and the N type layer which are the anode short structure collector layers are formed as buried layers in the semiconductor substrate, and the MOS transistor structure is formed on the side opposite to the collector side. The feature that the P-type layer and the N-type layer are exposed by polishing the collector side surface is exactly the same as in the first embodiment.

【0031】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法は、以下のようにアノードショート型IG
BTを製造する。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is as follows.
BT is manufactured.

【0032】最初に、任意の導電型の半導体基板4の一
方側に、アノードショート構造コレクタとなるP型層
2及びN型層3を形成した後、図2(a)に示すよう
に、P型層2及びN型層3上に、所望の耐圧を得ら
れる厚さのN型半導体基板1をエピタキシャル成長に
より形成する。
First, a P.sup. + Type layer 2 and an N.sup. + Type layer 3 serving as an anode short structure collector are formed on one side of a semiconductor substrate 4 of an arbitrary conductivity type, and as shown in FIG. , P + -type layer 2 and N + -type layer 3 are formed by epitaxial growth with an N -type semiconductor substrate 1 having a thickness capable of obtaining a desired breakdown voltage.

【0033】N型基板1を形成後、図2(b)に示す
ように、通常のトレンチゲート型IGBTと同様の工程
により、コレクタ側と反対側にエミッタ層及びトレンチ
ゲートを含むトレンチゲート型MOSトランジスタ構造
を形成する。即ち、N型基板1のコレクタ側と反対側
の中央部のトレンチ内の側面及び底面のゲート絶縁膜2
2並びにトレンチを埋め込むトレンチゲート21を形成
するとともに、トレンチゲート21の両側の基板表面部
にエミッタ23を形成する。
After forming the N - type substrate 1, as shown in FIG. 2B, a trench gate type including an emitter layer and a trench gate on the side opposite to the collector side is formed by a process similar to that of a normal trench gate type IGBT. A MOS transistor structure is formed. That is, the gate insulating film 2 on the side surface and the bottom surface in the trench at the central portion of the N type substrate 1 opposite to the collector side.
2 and a trench gate 21 filling the trench is formed, and an emitter 23 is formed on the substrate surface on both sides of the trench gate 21.

【0034】その後、図2(c)に示すように、P
層2及びN型層3が露出するまで基板4を研磨して除
去すると、アノードショート構造コレクタ層が形成され
る。さらに、必要な電極配線等を形成すると、トレンチ
ゲート構造のアノードショート型IGBTが完成する。
Thereafter, as shown in FIG. 2C, the substrate 4 is polished and removed until the P + type layer 2 and the N + type layer 3 are exposed, whereby an anode short structure collector layer is formed. Further, when necessary electrode wirings and the like are formed, an anode short type IGBT having a trench gate structure is completed.

【0035】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法も、第1の実施の形態と全く同様の効果を
得ることができる。
The manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention can obtain exactly the same effects as those of the first embodiment.

【0036】図3は、本発明の第3の実施の形態に係る
半導体装置の製造方法の製造工程における構造を示した
断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure in a manufacturing process of a method of manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【0037】本発明の第3の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法は、アノードショート構造コレクタとなる
P型層及びN型層を形成する半導体基板4の一方側表面
近傍に予め酸素注入を行って酸化絶縁膜を形成してお
き、最後に基板4を研磨してP型層及びN型層を露出さ
せる際に、酸化絶縁膜が除去されたところで研磨を終了
する点が、本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置
の製造方法と異なっている。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, oxygen is implanted in advance in the vicinity of one surface of the semiconductor substrate 4 on which the P-type layer and the N-type layer to be the anode short structure collector are formed. The point of the present invention is that when the oxide insulating film is removed by removing the oxide insulating film when the substrate 4 is finally polished to expose the P-type layer and the N-type layer. This is different from the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment.

【0038】但し、アノードショート構造コレクタ層と
なるP型層及びN型層を半導体基板中に埋め込み層
として形成し、コレクタ側と反対側にMOSトランジス
タ構造を形成してから、半導体基板のコレクタ側表面を
研磨してP型層及びN型層を露出させるという特徴点
は、第1の実施の形態と全く同様である。
However, the P + -type layer and the N -type layer serving as the collector layer having the anode short structure are formed as buried layers in the semiconductor substrate, and the MOS transistor structure is formed on the side opposite to the collector side. The feature that the P-type layer and the N-type layer are exposed by polishing the collector side surface is exactly the same as in the first embodiment.

【0039】本発明の第3の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法は、以下のようにアノードショート型IG
BTを製造する。
The method for fabricating a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention is as follows.
BT is manufactured.

【0040】最初に、図3(a)に示すように、任意の
導電型の半導体基板4の一方側表面近傍に、酸素
(0)を注入し、酸化絶縁膜であるシリコン酸化膜
(Si0膜)5を形成する(図3(b)参照)。
First, as shown in FIG. 3A, oxygen (O 2 ) is implanted in the vicinity of one surface of a semiconductor substrate 4 of an arbitrary conductivity type, and a silicon oxide film (Si0 2 ) 5 is formed (see FIG. 3B).

【0041】次に、基板4のシリコン酸化膜5を形成し
た側に、アノードショート構造コレクタとなるP型層
2及びN型層3を形成する。
Next, on the side of the substrate 4 on which the silicon oxide film 5 has been formed, the P + type layer 2 and the N + type layer 3 which will be the anode short structure collector are formed.

【0042】P型層2及びN型層3を形成後、図3
(b)に示すように、P型層2及びN型層3上に、
所望の耐圧を得られる厚さのN型半導体基板1をエピ
タキシャル成長により形成する。
After forming the P + type layer 2 and the N + type layer 3, FIG.
As shown in (b), on the P + type layer 2 and the N + type layer 3,
An N type semiconductor substrate 1 having a thickness that can obtain a desired breakdown voltage is formed by epitaxial growth.

【0043】N型基板1を形成後、図3(c)に示す
ように、通常のIGBTと同様の工程により、コレクタ
側と反対側にエミッタ層及びゲートを含むMOSトラン
ジスタ構造を形成する。即ち、N型基板1のコレクタ
側と反対側の中央部表面上にゲート絶縁膜12及びゲー
ト11を積層して形成するとともに、ゲート11の両側
の基板表面部にエミッタ13を形成する。
After the N - type substrate 1 is formed, as shown in FIG. 3C, a MOS transistor structure including an emitter layer and a gate on the side opposite to the collector side is formed by the same process as that of a normal IGBT. That is, the gate insulating film 12 and the gate 11 are laminated on the central surface of the N type substrate 1 opposite to the collector side, and the emitters 13 are formed on the substrate surface on both sides of the gate 11.

【0044】その後、図3(d)に示すように、P
層2及びN型層3が露出するまで基板4を研磨して除
去する。
Thereafter, as shown in FIG. 3D, the substrate 4 is polished and removed until the P + type layer 2 and the N + type layer 3 are exposed.

【0045】但し、本発明の第3の実施の形態に係る半
導体装置の製造方法においては、P 型層2及びN
層3の露出面となる部分に接する位置にシリコン酸化膜
5が形成されている。基板4を形成しているシリコンと
シリコン酸化膜5とではエッチングレートが異なるた
め、基板4を研磨していくと、シリコン酸化膜5を研磨
し始めたところでエッチングレートが変化する。そこ
で、シリコン酸化膜5が除去されて、エッチングレート
が再びシリコンのエッチングレートに戻ったところで、
エッチングを終了する。
However, according to the third embodiment of the present invention,
In the method of manufacturing a conductor device, P +Mold layer 2 and N+Type
A silicon oxide film at a position in contact with the exposed surface of layer 3
5 are formed. The silicon forming the substrate 4
The etching rate is different from that of the silicon oxide film 5.
As the substrate 4 is polished, the silicon oxide film 5 is polished.
When the etching starts, the etching rate changes. There
Then, the silicon oxide film 5 is removed and the etching rate
Returned to the silicon etching rate again,
End the etching.

【0046】最初に基板4の一方側表面近傍にシリコン
酸化膜5を形成する深さは、酸素注入の際の加速エネル
ギによって高精度に制御することができる。従って、所
定の深さにシリコン酸化膜5を予め形成しておき、エッ
チングの際にストッパと同様に機能させることにより、
研磨量を高精度に制御することができる。その結果、I
GBTの特性ばらつきを非常に小さく抑制することが可
能となる。
The depth at which the silicon oxide film 5 is first formed near the surface on one side of the substrate 4 can be controlled with high precision by the acceleration energy at the time of oxygen implantation. Therefore, the silicon oxide film 5 is formed in advance at a predetermined depth, and the silicon oxide film 5 functions in the same manner as a stopper at the time of etching.
The polishing amount can be controlled with high accuracy. As a result, I
Variations in the characteristics of the GBT can be suppressed to a very small level.

【0047】以上のように、基板4及びシリコン酸化膜
5を研磨して除去し、P型層2及びN型層3を露出
させると、アノードショート構造コレクタ層が形成され
る。さらに、必要な電極配線等を形成すると、アノード
ショート型IGBTが完成する。
As described above, when the substrate 4 and the silicon oxide film 5 are polished and removed to expose the P + type layer 2 and the N + type layer 3, an anode short structure collector layer is formed. Further, when necessary electrode wirings and the like are formed, an anode short type IGBT is completed.

【0048】本発明の第3の実施の形態に係る半導体装
置の製造方法においては、アノードショート構造コレク
タとなるP型層及びN型層を形成する半導体基板4の一
方側表面近傍に予め酸素注入を行って酸化絶縁膜を形成
しておき、基板4を研磨してP型層及びN型層を露出さ
せる際にストッパと同様に機能させているので、第1の
実施の形態と全く同様の効果を得ることができるだけで
はなく、アノードショート型IGBTの特性ばらつきを
非常に小さく抑制することができる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, oxygen is previously implanted in the vicinity of one surface of the semiconductor substrate 4 on which the P-type layer and the N-type layer serving as the anode short structure collector are formed. Is performed to form an oxide insulating film, and when the substrate 4 is polished to expose the P-type layer and the N-type layer, it functions in the same manner as a stopper, so that it is completely the same as the first embodiment. Not only can the effect be obtained, but also the characteristic variation of the anode short type IGBT can be suppressed to a very small value.

【0049】尚、本発明の第3の実施の形態に係る半導
体装置の製造方法において、第2の実施の形態と同様
に、MOSトランジスタ構造をトレンチゲート型のMO
Sトランジスタ構造としてもよい。
Incidentally, in the method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, similarly to the second embodiment, the MOS transistor structure has a trench gate type MO.
It may have an S transistor structure.

【0050】[0050]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、アノードショート構造コレクタ層となるP型層及
びN型層を半導体基板中に埋め込み層として形成し、上
記半導体基板のコレクタ側と反対側にMOSトランジス
タ構造を形成してから、上記半導体基板の上記コレクタ
側表面を研磨して上記P型層及びN型層を露出させるこ
とにより、上記アノードショート構造コレクタ層を形成
することとしたので、MOSトランジスタ構造形成工程
の際、アノードショート構造コレクタ層となるP型層及
びN型層は基板中に埋め込まれた状態となっており、M
OSトランジスタ構造形成のためには基板の厚さが十分
に厚い状態となっている。従って、半導体基板の厚さを
任意に設定することができ、基板の厚さが薄い低耐圧系
素子にもアノードショート構造を適用することができ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, a P-type layer and an N-type layer serving as an anode short structure collector layer are formed as buried layers in a semiconductor substrate. After forming a MOS transistor structure on the opposite side, the collector-side surface of the semiconductor substrate is polished to expose the P-type layer and the N-type layer, thereby forming the anode short structure collector layer. Therefore, in the MOS transistor structure forming step, the P-type layer and the N-type layer serving as the anode short structure collector layer are buried in the substrate.
In order to form the OS transistor structure, the thickness of the substrate is sufficiently large. Therefore, the thickness of the semiconductor substrate can be arbitrarily set, and the anode short structure can be applied to a low-breakdown-voltage element having a small substrate thickness.

【0051】また、コレクタ層となるP型層及びN型層
をMOSトランジスタ構造形成工程中に保護するための
手段も不要となるので、製造工程の煩雑さを回避するこ
ともできる。
Further, since means for protecting the P-type layer and the N-type layer serving as the collector layer during the MOS transistor structure forming step is not required, the complexity of the manufacturing process can be avoided.

【0052】上記構成に加えて、上記P型層及びN型層
を形成する前に、上記半導体基板表面近傍の所定の深さ
に酸素を注入して酸化絶縁膜を形成しておき、上記P型
層及びN型層を露出させるための研磨を、上記酸化絶縁
膜が除去された時点で終了することとすると、研磨量を
高精度に制御することができ、IGBTの特性ばらつき
を非常に小さく抑制することができる。
In addition to the above structure, before forming the P-type layer and the N-type layer, oxygen is implanted at a predetermined depth near the surface of the semiconductor substrate to form an oxide insulating film. If the polishing for exposing the mold layer and the N-type layer is completed when the oxide insulating film is removed, the polishing amount can be controlled with high accuracy, and the variation in the characteristics of the IGBT is extremely small. Can be suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程における構造を示した断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure in a manufacturing process of a method for manufacturing a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程における構造を示した断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a structure in a manufacturing step of a method of manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施の形態に係る半導体装置の
製造方法の製造工程における構造を示した断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure in a manufacturing step of a method for manufacturing a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】従来のアノードショート型IGBTの製造方法
の製造工程における構造を示した断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure in a manufacturing process of a conventional method for manufacturing an anode short type IGBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N型半導体基板 2 P層 3 N層 4 半導体基板 5 酸化絶縁膜(シリコン酸化膜) 11,21 ゲート 12,22 ゲート絶縁膜 13,23 エミッタDESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N - type semiconductor substrate 2 P + layer 3 N + layer 4 Semiconductor substrate 5 Oxide insulating film (silicon oxide film) 11, 21 Gate 12, 22 Gate insulating film 13, 23 Emitter

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アノードショート構造コレクタ層となるP
型層及びN型層を半導体基板中に埋め込み層として形成
し、前記半導体基板のコレクタ側と反対側にMOSトラ
ンジスタ構造を形成してから、前記半導体基板の前記コ
レクタ側表面を研磨して前記P型層及びN型層を露出さ
せることにより、前記アノードショート構造コレクタ層
を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
1. An anode short structure collector layer comprising P
Forming a buried layer in the semiconductor substrate, forming a MOS transistor structure on the side opposite to the collector side of the semiconductor substrate, and then polishing the collector side surface of the semiconductor substrate to form the P-type layer and the N-type layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an anode short structure collector layer by exposing a mold layer and an N-type layer.
【請求項2】第1の半導体基板上に、アノードショート
構造コレクタ層となるP型層及びN型層を形成する過程
と、 前記P型層及びN型層上に、結晶成長により第2の半導
体基板を形成する過程と、 前記第2の半導体基板上にMOSトランジスタ構造を形
成する過程と、 前記第1の半導体基板を研磨して除去し、前記P型層及
びN型層を露出させる過程と、を備えていることを特徴
とする半導体装置の製造方法。
A step of forming a P-type layer and an N-type layer serving as an anode short structure collector layer on the first semiconductor substrate; and forming a second layer by crystal growth on the P-type layer and the N-type layer. Forming a semiconductor substrate; forming a MOS transistor structure on the second semiconductor substrate; and polishing and removing the first semiconductor substrate to expose the P-type layer and the N-type layer. And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】前記P型層及びN型層を形成する過程の前
に、前記第1の半導体基板表面近傍の所定の深さに酸素
を注入し、酸化絶縁膜を形成する過程をさらに備え、 前記P型層及びN型層を露出させる過程は、前記酸化絶
縁膜が除去された時点で終了することを特徴とする請求
項2に記載の半導体装置の製造方法。
3. The method according to claim 1, further comprising, before the step of forming the P-type layer and the N-type layer, implanting oxygen to a predetermined depth near the surface of the first semiconductor substrate to form an oxide insulating film. 3. The method according to claim 2, wherein the step of exposing the P-type layer and the N-type layer is completed when the oxide insulating film is removed.
【請求項4】前記結晶成長は、エピタキシャル成長であ
ることを特徴とする請求項2又は3に記載の半導体装置
の製造方法。
4. The method according to claim 2, wherein said crystal growth is epitaxial growth.
【請求項5】前記MOSトランジスタ構造は、トレンチ
ゲート型のMOSトランジスタ構造であることを特徴と
する請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製
造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein said MOS transistor structure is a trench gate type MOS transistor structure.
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