JP2003533047A - パンチスルーノンエピタキシャルｉｇｂｔのバッファ領域への水素注入方法 - Google Patents

パンチスルーノンエピタキシャルｉｇｂｔのバッファ領域への水素注入方法

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Abstract

(57)【要約】 ＩＧＢＴを薄い（２５０μｍ厚さ未満）フロートゾーンシリコンウェハ（２０）内に、水素注入を用いてＮ+バッファ層（３０）をウェハの底部に形成して作製する。希薄なアノード（２１）をウェハの底部に形成する。次第に深さが浅くなり用量が増加する単一の水素注入または複数の水素注入を用いて、拡散させたフロートゾーンウェハ内に注入を形成する。本プロセスは、何れかのタイプのデバイスにおけるシリコンに対する良好なオーミックコンタクトを可能にする目的でＮ+コンタクト領域をシリコン内に形成するために用いても良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 (関連出願) 本出願は、以下の出願、IR-1462(IGBT WITH AMORPHOUS SILICON TRANSPARENT
COLLECTOR-Richard Francis)、米国特許出願第09/566,219号、2000年5月5日に出
願;IR-1673(DIODE WITH WEAK ANODE-Richard Francis, Chiu NgおよびFabrizio
Rue Redda)、米国特許出願第09/565,148号、2000年5月5日に出願;IR-1706(ANNEA
L-FREE PROCESS FOR FORMING WEAK COLLECTOR-Richard FrancisおよびChiu Ng)
、米国特許出願第09/565,928号、200年5月5日に出願;およびIR-1707(PROCESS FO
R FORMING SPACED ACTIVATED WEAK COLLECTORS ON THIN IGBT SEMICONDUCTOR WA
FERS-Richard FrancisおよびChiu Ng)、米国特許出願第09/565,973号、2000年5
月5日に出願に関する。
【０００２】 （発明の分野） 本発明は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）に関し、より詳細
には、フロートゾーン（ノンエピタキシャル）シリコン内のパンチスルー型ＩＧ
ＢＴの新しい構造及びその製造プロセスに関する。
【０００３】 （発明の背景） 現在、ＩＧＢＴは、エピタキシャル堆積されたシリコンウェハの最上部にＤＭ
ＯＳ型構造が形成された「パンチスルー」デバイスとして製造されるのが普通で
ある。エピタキシャル堆積層は、同じ濃度型でより高濃度のバッファ層の上に形
成され、バッファ層は反対の濃度型の基板上に形成されて少数キャリアの注入源
として作用する。このような「パンチスルー」デバイスでは、逆バイアス下にお
いてシリコンを横断する電界は、シリコンの最上面から、空乏層「ストップ」と
して作用するバッファ層まで達する。
【０００４】 パンチスルー型ＩＧＢＴ中のＮ+バッファ層は、デバイス動作において重要な
役割を果たす。すなわちＮ+層の厚さおよび濃度は、デバイスのスイッチングお
よびブレークダウン電圧特性に大きく影響する。前述したように、バッファ層は
デバイスが逆バイアス下にあるときに空乏層ストップとして作用し、またＮ+バ
ッファ層は、寿命が短く、ＩＧＢＴを構成する等価なバイポーラトランジスタの
うちの１つの注入効率を制御する。Ｎ+バッファを用いるときは、より薄いＮ-エ
ピタキシャル層（より抵抗率が高い）を用いて、特定のブレークダウン要求を実
現することができる。一般に、所定の技術を用いれば、パンチスルー型ＩＧＢＴ
は、「ノンパンチスルー」ＩＧＢＴデバイスよりも順電圧降下Ｖｃｅｏｎが小さ
く、スイッチングのトレードオフが良好である。
【０００５】 パンチスルーデバイスで使用されるウェハは、比較的厚いため、大量生産用の
既存のウェハ注入装置及び他のウェハ製造装置を用いて、過度に破損することな
く容易に処理できる。しかし、エピタキシャル形成層を有するウェハ（「エピウ
ェハ」）は高価である。そのためパンチスルーＩＧＢＴの従来の製造方法では、
エピウェハとして、通常、最初にＮ+層をボロンドープされた基板上に成長させ
、その後にＮ+層の最上部へＮ-シリコンをエピタキシャル堆積させることで作製
したものを使用する。ＩＧＢＴ特性を低電圧用に最適化するために、Ｎ-および
Ｎ+層の厚さ及び抵抗率は容易に調整できる。しかし、高電圧（例えば、約６０
０Ｖを超える）用のデバイスで必要とされる厚くて抵抗率が高いＮ-エピタキシ
ャルシリコン用のプロセスを調整または制御することは、非常に難しい。
【０００６】 「ノンパンチスルー」ＩＧＢＴをフロートゾーン（ノンエピタキシャル）材料
内に直接形成して、コストを下げることが可能である。このようなデバイスは、
IEEE発行0-7803-3106-0/96、題名「NPT-IGBT-Optimizing for Manufacturabilit
y」(Darryl Burnsら)に記載されている。これらのデバイスでは、フロートゾー
ンウェハの最上部にＤ−ＭＯＳ接合パターンを用いている。フロートゾーンウェ
ハを、最終的なデバイスでの所望するブレークダウン電圧と速度とに依存する値
まで薄くし、次に、「希薄な（ｗｅａｋ）」または「透明な（ｔｒａｎｓｐａｒ
ｅｎｔ）」コレクタとして知られる比較的効率の悪いインジェクタ（ｉｎｊｅｃ
ｔｏｒ）である比較的低濃度にドープされた浅い接合のコレクタを設ける（用語
コレクタおよびアノードは、しばしば入れ代わる）。この技術によって、重金属
または電子ビームによる寿命キリング（ｌｉｆｅｔｉｍｅ ｋｉｌｌｉｎｇ）を
必要とすることなく高速デバイスが作製される。
【０００７】 ノンパンチスルーデバイスにはバッファ層が全くなく、シリコンを横断する電
界は希薄なコレクタに到達しない。そのためこれらのデバイスでは安価なフロー
トゾーン材料を使用するが、パンチスルーモードでは動作しない。
【０００８】 ノンパンチスルーＩＧＢＴウェハの厚さは、デバイスブロッキング（ｄｅｖｉ
ｃｅ ｂｌｏｃｋｉｎｇ）電圧によって決定され、６００Ｖのデバイスの場合の
約８０μｍから、１７００Ｖでブレークダウンするデバイスの場合の約２５０μ
ｍまで及び得る。一般に、ブレークダウン電圧が低いほど、ウェハはより薄くな
ければならない。これらの超薄ウェハは、製造プロセスで取り扱うときに過度の
破損を受けるので、ウェハの取り扱いは最小限に抑えなければならない。現在、
大量生産用に使用される殆どの製造装置において、コスト高な変更を行わずにこ
れらのウェハを取り扱うことはできない。
【０００９】 またパンチスルーＩＧＢＴを安価なフロートゾーン材料内に作製できることも
知られている。すなわち、勾配が良く制御された高濃度バッファゾーンをウェハ
の底面（希薄なアノードの前）に注入することによって、Ｎ+バッファ層をフロ
ートゾーンデバイスに付加することができる。パンチスルーＩＧＢＴをフロート
ゾーンウェハ内に作製することによって、ノンパンチスルーＩＧＢＴの低コスト
ウェハの利益と、パンチスルーＩＧＢＴの良好なＶceonおよびスイッチングトレ
ードオフとを受けることができる。Ｎ+バッファ層をフロートゾーン材料内に形
成する従来の方法は、ウェハを正確な厚さに薄くし、Ｎ型ドーパント（リンまた
はヒ素など）をシリコンの底面に注入し（薄くした後に）、その後、高温アニー
ル（約６００℃を上回る）によってドーパントを活性化することによる。次に、
浅いＰ型領域を底面に形成する。しかし、このアプローチには、いくつかの問題
がある。
【００１０】 １．フロートゾーンウェハが非常に薄いため（６０−１５０μｍの厚さ）、注
入およびアニール段階で破損を受けやすい。
【００１１】 ２．バッファ層Ｎ+ドーパントにリンまたはアンチモンの何れかを用いる場合
、所望する注入深さを実現するためには、６００ＫｅＶ−２ＭｅＶの注入エネル
ギーが必要である。このような高エネルギー注入装置は、非常に高価であり、ま
たウェハ製造工場で大きなスペースを取る。
【００１２】 ３．ウェハの破損を減らすために、Ｎ+バッファ層の形成を、前面のメタライ
ジング及びパターニングが済んだ後、背面の金属堆積の前に行うことができる。
しかし、前面の金属がすでに設けられているため、Ｎ+注入のアニールは、最上
面のパッシベーション層の堆積温度（３５０℃−４２５℃）を下回る温度に制限
される。その結果、注入ドーパントのほんの一部のみがアニールされ、アニーリ
ングの度合いが非常に小さな温度範囲で大きく変化する。
【００１３】 （発明の簡単な説明） 本発明によれば、バッファ層とコレクタの両方がウェハの背面に属する新しい
プロセスによって、パンチスルーＩＧＢＴをフロートゾーンのノンエピタキシャ
ル材料内に形成する。ウェハを薄くした後、Ｎ+バッファ層を、１００ＫｅＶ−
５００ＫｅＶのエネルギー範囲で１Ｅ１２−１Ｅ１６／ｃｍ2の用量の水素原子
注入によって形成する。この後、浅い（約０．１μｍ−０．５μｍ）Ｐ型領域の
注入を、例えばボロン原子を用いて行うことによって、希薄なアノードを形成す
る。次にウェハを、３０−６０分間、３００−４００℃でアニールして、デバイ
スの最上面の構造（金属およびパッシベーション）に損傷を与えることなく水素
注入を活性化する。この次に、バックコンタクト、例えばＡｌ／Ｔｉ／ＮｉＶ／
Ａｇを背面に堆積する。
【００１４】 背面への金属堆積の前に、スパッタリングツール内のウェハを真空下で加熱す
ることによって、アニールプロセスを背面への金属堆積プロセスの中に組み込め
ることに注意されたい。
【００１５】 注入された水素は、注入ダメージがアニールによって消えた後に、Ｎ+ドーパ
ントとして振舞うことが知られている。典型的なアニーリング温度は、２５０℃
−４００℃の範囲であり、好ましくは３５０℃−４００℃である。注入水素の活
性化は、かなり安定していて、温度変動に対して鈍感であることが見出されてい
る。
【００１６】 本発明のさらなる特徴によれば、希薄なアノードを有するフロートゾーンＩＧ
ＢＴ内でのＮ+バッファ層の濃度勾配は、希薄なコレクタ近傍における良く制御
された用量の少なくとも１回の注入を用いてＮ+バッファ層を形成することで、
非常に正確に制御される。この注入は、１Ｅ１２−１Ｅ１６原子／ｃｍ2の用量
で１００ＫｅＶ−５００ＫｅＶのエネルギーの水素注入であり得る。
【００１７】 次第に浅くかつ次第にトータル用量が高くなる水素の多重注入を用いて、非常
に良く制御された最大用量を希薄なコレクタの近傍に形成することもできる。そ
のため、これによってパンチスルーノンエピタキシャルウェハデバイスのブレー
クダウン電圧、速度、及びＶce特性がさらに正確に規定される。
【００１８】 上述した本発明の多重注入の特徴を行う際には、所望するどんな回数の連続注
入も利用できる。典型的には、薄くしたウェハの底部に水素の３回連続注入を、
１Ｅ１３／ｃｍ2、１Ｅ１４／ｃｍ2、及び１Ｅ１５／ｃｍ2で、２００ＫｅＶ、
１５０ＫｅＶ、及び１００ＫｅＶのエネルギーで、それぞれ行うことができる。
その他のＮ型ドーパントを用いることもできる。例えばリンの連続注入を、１Ｅ
１４／ｃｍ2で、６００ＫｅＶ及び再び４５０ＫｅＶで、それぞれ行うことがで
きる。ただし、リン注入は、アニーリング条件に対してより敏感である。
【００１９】 新しい水素注入を完了した後に、注入をアニールし、コレクタコンタクトを堆
積する前にＰ型コレクタ注入を行う。コレクタコンタクトは、アルミニウム、チ
タン、ニッケルバナジウム、及び銀の連続層からなる。
【００２０】 本発明のプロセスをＩＧＢＴの場合について説明するが、本発明は他のデバイ
ス、例えばパワーＭＯＳＦＥＴの製造にも使用できる。例えば本発明を用いて、
水素を５−１００ＫｅＶの範囲、１Ｅ１５原子／ｃｍ2−１Ｅ１６原子／ｃｍ2の
用量でＮ-ウェハの背面に注入することによって、改善されたオーミックコンタ
クトをウェハの背面に設けることができる。次にウェハを３０−６０分間、３０
０−４００℃でアニールし、その後にＴｉ／ＮｉＶ／Ａｇのコンタクト層をＮ+
注入されたウェハの背面上にスパッタリングする。
【００２１】 （図面の詳細な説明） 最初に図１には、同時に形成された複数の同じダイを含むウェハ内に形成され
たＩＧＢＴダイの小部分が示されている。本明細書においては、用語ダイ及びウ
ェハは、しばしば入れ代わって使用される。デバイス及びその製造方法は良く知
られており、米国特許第５，６６１，３１４号明細書及び第５，７９５，７９３
号明細書に、典型的なデバイスおよび製造方法が記載されている。一般に、デバ
イスは以下のような単結晶シリコンウェハ１０内に形成される。すなわち、単結
晶シリコンウェハ１０は、従来のフロートゾーン材料のＰ+本体１１を有し、Ｐ+ 本体１１上には、Ｎ+エピタキシャル堆積層１２が設けられ、さらにＮ-エピタキ
シャル堆積層１３（接合が形成される）が設けられている。従来のＤＭＯＳ接合
パターンが、エピタキシャル層１３の最上面に形成されている。このＤＭＯＳ接
合パターンは、間隔を置いて配置された複数のＰ型ベースまたはチャネル領域１
４からなり、各領域１４には環状のソース１５が含まれている。このベース１５
にはどんな形状（ｔｏｐｏｌｏｇｙ）（ストライプ、トレンチなどが含まれる）
も使用できることに注意されたい。
【００２２】 次に導電性ポリシリコンゲート格子１６が、従来のゲート酸化物とソース領域
１４の外側の間の反転可能なチャネル領域との上を覆っている。次にエミッタ電
極１７が、ウェハ１０の最上面に形成され、ゲート格子１６から絶縁されている
が、ベース及びソース領域１４及び１５と接触している。コレクタ電極１８が領
域１１の底部と接触している。
【００２３】 前述したように、Ｎ+バッファ層１２の厚さ及び濃度は、デバイスの所望する
スイッチング及びブレークダウン特性を得るためのものである。Ｎ+バッファ１
２によって、バイポーラトランジスタ１１／１２／１３の注入効率が制御される
。Ｐ+基板１１を有するウェハの厚さによって、ウェハ破損の危険を伴わずに製
造することができる。しかし、エピタキシャルウェハ１０は高価である。
【００２４】 エピタキシャル堆積層を有するウェハの高コストを避けるために、図１のＤＭ
ＯＳパターンを、図２に示すように安価なフロートゾーン材料の表面に形成でき
ることが知られている。図２のデバイスにおいて、ＤＭＯＳ最上部パターン、な
らびに最上部の金属及びパッシベーションを、破損することなく処理できる比較
的厚いＮ-フロートゾーン（ＦＺ）ウェハ２０に形成する。次に底面を研磨しエ
ッチングして、本体厚さ２７を、所望のブレークダウン電圧に依存する値まで小
さくする。次に希薄なＰ-コレクタ領域２１を形成して、コレクタ電極１８で覆
う。コレクタ電極１８は、アルミニウム層２３が、順に、チタン層２４、ニッケ
ル−バナジウム層２５、及び銀層２６で覆われたものからなる。その他の金属も
使用できる。ウェハ２０の本体２７はＮ-フロートゾーンシリコンであり、本体
２７の最上面に図１のＤＭＯＳ接合パターンが設けられている。
【００２５】 希薄なＰ-アノード２１は、注入しても良いし、アモルファスシリコン層であ
っても良い。このようなデバイスは、以下の同時係属中の出願に記載されている
。IR-1462(IGBT WITH AMORPHOUS SILICON TRANSPARENT COLLECTOR-Richard Fran
cis)、米国特許出願第09/566,219号、2000年5月5日に出願;IR-1673(DIODE WITH
WEAK ANODE-Richard Francis, Chiu NgおよびFabrizio Rue Redda)、米国特許出
願第09/565,148号、2000年5月5日に出願;IR-1706(ANNEAL-FREE PROCESS FOR FOR
MING WEAK COLLECTOR-Richard FrancisおよびChiu Ng)、米国特許出願第09/565,
928号、200年5月5日に出願;およびIR-1707(PROCESS FOR FORMING SPACED ACTIVA
TED WEAK COLLECTORS ON THIN IGBT SEMICONDUCTOR WAFERS-Richard Francisお
よびChiu Ng)、米国特許出願第09/565,973号、2000年5月5日に出願。
【００２６】 図２のデバイスは、ノンパンチスルーモードのオペレーションで動作する。す
なわちシリコンを横断する電界は、ウェハまたはダイの底部に到達する前に、ゼ
ロに達する。図３に、図２のデバイスに対する濃度プロファイルを示す。順バイ
アス下においてウェハを横断する電界が、このパターンに重ねられている。ベー
ス拡散１４のＰ型濃度は、Ｎ-本体２７（典型的に６００Ｖデバイスの場合に２
５Ωｃｍ）との接合部で低減し、またＰ-の希薄なアノードは非常に狭く、例え
ば、０．１−０．５μｍである。本体２７の厚さは、ブレークダウン電圧に大き
く依存する。すなわち本体２７は、６００Ｖデバイスの場合に約８０μｍであり
、１７００Ｖブレークダウンに対して約２５０μｍである。デバイスを横断する
電界を点線で示すが、コレクタ２２に到達する前に、ゼロまで下がる。したがっ
て電界は突き抜けない。
【００２７】 図２及び図３に示したデバイスは、図４に示すようにバッファゾーンＮ+注入
３０を加えることによって、パンチスルーデバイス（図１のデバイスと同様な）
として機能するように作製することができる。図４のコンポーネントは、図３の
ものと同様であり、同じ識別数字を有する。図５に、図４のデバイスに対する濃
度プロファイルを示す。本体２７を横断する電界は、高導電性バッファ３０に到
達するため、逆バイアスにおいてウェハを横断して突き抜ける。
【００２８】 Ｎ+バッファ３０を形成する従来の方法は、薄くする作業の後にリンまたはヒ
素原子をウェハの背面へ注入し、その後、活性化アニールしてドーパントを活性
化することによる。これらの注入は、所望するＮ+領域深さに到達するために６
００ＫｅＶ−２ＭｅＶの注入エネルギーを必要とする。これには高価な高エネル
ギー注入装置と壊れやすいウェハの取り扱いの追加とが必要である。またアニー
ル温度は、最上面のパッシベーション層の堆積温度（３５０℃−４５０℃）未満
に維持されなければならない。しかし、リンまたはヒ素の好ましいアニール温度
は約７００℃を上回る。より低い温度を用いなければならないため、Ｎ+注入ド
ーパント３０のほんの一部だけがアニールされ、アニール量は小さい温度範囲で
大きく変化する。
【００２９】 本発明の１つの特徴によれば、図４に示したＮ+領域３０を、水素注入によっ
て形成する。水素注入は、より低い注入エネルギーで、またデバイス最上面のパ
ッシベーションに損傷を与える温度よりもはるかに低い低減された活性化温度で
行うことができる。
【００３０】 すなわち水素イオンを、１００−５００ＫｅＶのエネルギー範囲、１Ｅ１２／
ｃｍ2−１Ｅ１６／ｃｍ2の用量範囲で注入することができる。良好な結果が、１
７０ＫｅＶのエネルギー、５Ｅ１３／ｃｍ2−５Ｅ１４／ｃｍ2の特定の用量の水
素イオンを用いて得られている。
【００３１】 次にウェハを、フォーミングガス中で、３０−６０分間、３００℃−４００℃
でアニールし、その後、Ｐ-イオン注入を行うか、またはＰドープされたアモル
ファスシリコン層をＰＥＣＶＤもしくはスパッタリングで堆積する。次にコンタ
クトを、以下のような金属をスパッタリングすることによって形成する。すなわ
ち順に、純アルミニウム（１０００Å）、チタン（１０００Å）、ニッケル−バ
ナジウム（７％Ｖ）（４０００Å）、銀（６０００Å）である。アルミニウム堆
積の前にその場アニーリングプロセスを行うことで、わずかな残留水分もウェハ
表面から追い出されて、アルミニウムとシリコンとの間の良好なコンタクトが保
証される。
【００３２】 パンチスルーＩＧＢＴを、拡散させたウェハを用いて作製することもできる。
すなわち図５のＮ+バッファ３０を、ウェハを完全に薄くする前に拡散させても
良い。このようにする理由は、ウェハを完全に薄くすると、拡散プロセスの際に
破損なしで扱うことができないからである。拡散後にウェハの背面を、約４００
−５００μｍから、約１５０μｍ未満（１７００Ｖデバイスの場合）まで、より
低い電圧のデバイスの場合にはさらに小さい値（６００Ｖデバイスの場合に６０
μｍ）まで、薄くする（そしてエッチングして応力緩和する）。次に浅いＰ領域
を底面に形成し、その後に背面をメタライゼーションする。Ｎ+バッファの厚さ
及び濃度勾配は、順電圧降下Ｖce及びデバイス速度に強く影響する。またＰ領域
は、Ｎ+勾配曲線と、Ｖce及びデバイス速度を定める正確な濃度レベルで交差し
なければならない。現在の装置を使用した場合、この交差は目標とする厚さの±
５μｍで変動する。この変動は、Ｖｃｅおよびデバイス速度を正確に制御するに
は大きすぎる。しかし、ウェハ厚さを、現在の装置を用いてより高い精度で制御
することは、不可能でないにしても難しい。したがって、図４及び図５で前述し
たプロセスを用いて定められたＶｃｅ及びデバイス速度は、非常に変わりやすく
制御されていない。
【００３３】 薄くしたウェハの底部への水素注入を用いる前述の新しいプロセスによって、
ウェハ底面におけるＮ+バッファ３０の濃度が良好に制御される。
【００３４】 図６は、本発明の第２の実施形態から得られるドーパント濃度を示す図である
。第２の実施形態で製造されるデバイスでは、図４のＮ+バッファ層の勾配をよ
り高精度で制御できるため、Ｐ-層２１との交点およびウェハ底部におけるバッ
ファ層濃度を非常に正確に制御できる。すなわち図６のバッファ層５０は、次第
に深さが浅くなるが濃度が増加する好ましくは水素の複数の連続注入５１、５２
、及び５３によってＮ+バッファゾーン５０（図４のゾーン３０）を作ることで
形成される。
【００３５】 好ましくは、注入５１、５２、及び５３は、１Ｅ１３／ｃｍ2、１Ｅ１４／ｃ
ｍ2、１Ｅ１５／ｃｍ2で、及び２００ＫｅＶ、１５０ＫｅＶ、及び１００ＫｅＶ
でそれぞれ行う水素注入である。
【００３６】 他の種類も注入に使用できることに注意されたい。例えば連続する２回のリン
注入を、両方とも１Ｅ１４／ｃｍ2で、かつ４５０ＫｅＶ及び６００ＫｅＶでそ
れぞれ行う。
【００３７】 本発明をＩＧＢＴの製造について説明してきたが、本発明は、ＭＯＳＦＥＴな
どの何れかのデバイスのシリコン表面に対するオーミックコンタクトを形成する
ために用いることもできる。例えばオーミックコンタクトを垂直伝導性ＭＯＳＦ
ＥＴの背面に形成するために、水素イオンを、５−１００ＫｅＶのエネルギー範
囲で、かつ１Ｅ１４／ｃｍ2−１Ｅ１６／ｃｍ2の用量で、ウェハの背面またはド
レイン側へ注入する。次にウェハを、３０−６０分間、３００−４００℃で（最
上面の完全性を保護しながら）アニールして、その後、バックコンタクト、例え
ばＴｉ／ＮｉＶ／Ａｇをスパッタリングする。背面の高濃度ドープされたＮ+シ
リコンによって、金属に対する非常に良好なコンタクトが可能になる。
【００３８】 本発明を、特定の実施形態について説明してきたが、他の多くの変形及び変更
ならびに他の用途が当業者には明らかとなる。したがって、本発明を、本明細書
における具体的な開示によってではなく、特許請求の範囲のみによって限定する
ことが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来技術の典型的なパンチスルーＩＧＢＴにおける数セルを示す断面図である
。
【図２】 従来技術の典型的な超薄ウェハを有するノンパンチスルーＩＧＢＴにおける数
セルを示す断面図である。
【図３】 図２のデバイスに対するドーピングプロファイルを示す図である。
【図４】 超薄ウェハ内に形成され、パンチスルー型デバイスを規定するバッファ層を有
するＩＧＢＴの数セルを示す断面図である。
【図５】 図４のデバイスに対するドーピングプロファイルを示す図である。
【図６】 本発明の好ましい実施形態による図４および５のバッファ層のドーピングプロ
ファイルを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 チウ ング アメリカ合衆国 90245 カリフォルニア 州 エル セグンド バンガロウ ドライ ブ 417

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｎ型導電性のフロートゾーンシリコンウェハ内にパンチスル
    ーＩＧＢＴを製造するための方法であって、 複数の接合及び該接合に対するメタライジングを前記ウェハの最上面に形成し
    、前記ＩＧＢＴの少なくとも一部を形成するステップと、 前記ウェハの底面から材料を除去して、該ウェハの厚さを所定の値まで低減す
    るステップと、 前記ウェハの底面に水素を、前記底面内への所定の深さ及び濃度まで注入して
    、Ｎ+バッファ層を形成するステップと、 前記Ｎ+バッファ層の底部にＰ-型コレクタ領域を形成するステップと、 前記Ｐ-型コレクタ領域の上に背面コンタクトを形成するステップと、 前記水素注入の後に、前記ウェハを前記ＩＧＢＴの前記最上部構造に損傷を与
    える温度を下回る温度まで上げることによって、前記水素注入をアニーリングす
    るステップと を備えたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記水素注入は、用量が約１Ｅ１２／ｃｍ2−約１Ｅ１６／
    ｃｍ2で、注入エネルギーが約１００ＫｅＶ−約５００ＫｅＶの範囲であり、約
    ３００℃−約４００℃の温度で約３０分−約６０分の間アニールされることを特
    徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記背面金属は、Ａｌ／Ｔｉ／ＮｉＶ／Ａｇの連続した金属
    層であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記水素注入を、前記Ｐ-コレクタ領域及び前記背面コンタ
    クトの形成の前にアニールすることを特徴とする請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記水素注入を、前記背面コンタクトの形成中にアニールす
    ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記Ｐ-型コレクタ領域を、Ｐ型アモルファスシリコン層に
    よって形成することを特徴とする請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記水素を、用量が次第に減少しエネルギーが次第に増加す
    る連続した複数の別個のステップで注入することを特徴とする請求項１に記載の
    方法。
  8. 【請求項８】 前記用量は約１Ｅ１３／ｃｍ2から１Ｅ１５／ｃｍ2に減少し
    、前記エネルギーは１００ＫｅＶから２００ＫｅＶに増加することを特徴とする
    請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】 厚さが約２５０μｍ未満のフロートゾーンシリコンのＮ型ウ
    ェハと、前記薄いウェハの最上面に形成されたＤＭＯＳ接合パターン及びメタラ
    イジングと、前記ウェハの底面近傍に形成され、注入水素によって形成されるＮ+ バッファゾーンと、前記Ｎ+バッファゾーン上に形成され、前記ウェハの底部ま
    で延びるＰ型の希薄なアノードと、前記希薄なアノードに全体に渡って接続され
    た背面金属コンタクトとを備えることを特徴とするＩＧＢＴ。
  10. 【請求項１０】 最上面に最上部構造を有するシリコン半導体ウェハのＮ型
    の底面に対するコンタクトを形成する方法であって、 前記Ｎ型の底面に水素イオンを注入してそのＮ型濃度を増加させ、前記注入さ
    れた表面領域に背面金属コンタクトを設けるステップと、 前記注入ステップの後に、前記ウェハの温度を前記最上部構造に損傷を与える
    温度を下回る温度まで上げるステップと を備えたことを特徴とする方法。
  11. 【請求項１１】 前記水素注入を、前記背面コンタクトの形成前にアニール
    することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記水素注入を、前記背面コンタクトの形成中にアニール
    することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記水素注入は、用量が約１Ｅ１４／ｃｍ2−約１Ｅ１６
    ／ｃｍ2で、注入エネルギーが約５ＫｅＶ−約１００ＫｅＶの範囲であり、約３
    ００℃−約４００℃の温度で約３０分−約６０分の間アニールされることを特徴
    とする請求項１０に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記背面金属は、チタン、ニッケル−バナジウム、および
    銀の連続したコンタクト層であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記水素を、用量が次第に減少しエネルギーが次第に増加
    する連続した複数の別個のステップで注入することを特徴とする請求項１４に記
    載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記用量は約１Ｅ１４／ｃｍ2から１Ｅ１６／ｃｍ2に減少
    し、前記エネルギーは５ＫｅＶから１００ＫｅＶに増加することを特徴とする請
    求項１５に記載の方法。
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