JP2004006664A - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子のバルク抵抗の増大を抑えてスイッチングスピードの向上を図ることが困難であった。
【解決手段】ＰＮ接合９を含むシリコン半導体基板１の主面に第１のシリコン酸化膜７とこれよりも薄い第２のシリコン酸化膜１０とを形成する。第２のシリコン酸化膜１０はランプアニール法で形成する。第１及び第２のシリコン酸化膜７、１０の上にライフタイムキラー金属膜１１を形成する。ランプアニール法による熱処理によってライフタイムキラー金属を半導体基板１の特定領域９に拡散させる。Ｐ^＋形半導体領域６にアノード電極を接続し、Ｎ^＋形半導体領域３にカソード電極を接続する。
【選択図】　　　　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の製造方法に関し、詳細には、半導体基板にライフタイムキラーとしての金属不純物を制御良く分布させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＮ接合を有する半導体装置において、スイッチングスピードを向上する手段として、半導体基板内に金や白金等の重金属不純物即ちライフタイムキラーを拡散する技術が公知である。半導体基板内に拡散された重金属不純物はキャリアに対する捕獲準位即ちトラップ準位を形成する。このため、キャリアがこのトラップを介して再結合するようになり、キャリア寿命即ちライフタイムが短縮されて、スイッチングスピードが向上する。この結果、動作周波数の高い半導体素子が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体基板内にライフタイムキラーとしての重金属を拡散すると、キャリアのライフタイムが短縮してスイッチングスピードが向上するという効果が得られる反面、半導体素子のバルク抵抗が増加するという問題が生じる。このため、例えばダイオードにおいて重金属を導入すると、ライフタイムキラーの拡散により、素子の動作周波数即ちスイッチングスピードは高くなるが、整流電力（Ｉｍａｘ×Ｖ_Ｂ）は低下してしまう。バルク抵抗をあまり増加させずに動作周波数を向上するためには、重金属不純物を半導体基板のうちキャリア再結合領域　（例えばＰＮ接合近傍）に選択的に高密度で分布させ、それ以外の半導体バルク領域では重金属不純物の密度を低くするのが良い。
【０００４】
しかし、ライフタイムキラーとしての重金属不純物の拡散係数がかなり大きい。このため、比較的短時間の熱処理によって、重金属は半導体基板の厚み方向の全体にほぼ均一な濃度で拡散されてしまい、特定の領域にのみ高濃度に分布させることが困難であった。この種の問題を解決するために本件出願人は、周知のランプアニール方法即ち赤外線照射による熱処理によってライフタイムキラーを拡散させることを試みた。ランプアニール方法によれば、昇温及び降温を急速に行うことができ、例えば数秒から１０数秒程度の短時間の熱処理及び高温の熱処理を施すことができ且つ急峻な温度プロファイルを得ることができる。従って、ランプアニール方法は半導体基板の特定の領域にライフタイムキラーを分布させるために有効な方法である。しかし、このランプアニール方法を採用しても、重金属を所望の領域に精度及び再現性良く分布させることはできなかった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、半導体基板にライフタイムキラーとしての金属不純物を制御良く分布させることができる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、少なくとも１つのＰＮ接合を含む半導体基板を用意する工程と、前記半導体基板の一方の主面上に前記ＰＮ接合の形成と同時又は前記ＰＮ接合の形成後に、ライフタイムキラーとしての金属の拡散を調整することができる拡散調整用膜を形成する工程と、前記半導体基板の一方の主面上に前記拡散調整用膜を介してライフタイムキラーとして機能する金属を含む膜を形成する工程と、電気的に制御可能な放射源から放射された光又は電磁波を前記金属を含む膜にを投射して熱処理を施すことによって前記金属を前記拡散調整用膜を介して前記半導体基板内に拡散させる工程とを有していることを特徴とする半導体素子の製造方法に係わるものである。
【０００７】
なお、請求項２に示すように、前記拡散調整用膜は、前記半導体基板におけるライフタイムキラーとしての金属の拡散係数よりも小さい拡散係数を有しているものであることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記拡散調整用膜は薄い部分と厚い部分とを有し、前記薄い部分の厚みは前記熱処理によって前記金属を前記半導体基板に対して拡散することができるように設定され、前記厚い部分の厚みは前記熱処理において前記金属の前記半導体基板に対する拡散を阻止することができるように設定されていることが望ましい。
また、請求項４に示すように、前記ＰＮ接合は平面的に見て前記半導体基板の一部に形成されており、前記拡散調整用膜の薄い部分は平面的に見て前記ＰＮ接合の内側に配置されていることが望ましい。
また、請求項５に示すように、前記半導体基板はシリコンから成り、前記拡散調整用膜はシリコン酸化膜から成り、前記シリコン酸化膜を前記半導体基板の一方の主面に対して光又は電磁波を投射することに基づく熱処理を伴なって形成することが望ましい。
また、請求項６に示すように、少なくとも１つのＰＮ接合を含むシリコン半導体基板を用意する工程と、前記シリコン半導体基板の一方の主面に対して、電気的に制御可能な放射源から放射された光又は電磁波を投射して熱処理を施すことによってライフタイムキラーとしての金属の拡散を調整することができるシリコン酸化膜を形成する工程と、前記シリコン半導体基板の一方の主面上に前記シリコン酸化膜を介してライフタイムキラーとして機能する金属を含む膜を形成する工程と、前記金属を前記シリコン酸化膜膜を介して前記シリコン半導体基板内に拡散させる工程とを有して半導体素子を製造することができる。
また、請求項７に示すように、前記拡散調整用膜を、厚い膜とこの厚い膜の厚さよりも薄い厚さを有して前記厚い膜の中に選択的に分布している薄い膜とで構成することができる。この場合、前記薄い膜は互いに分離した複数の膜又は互いに離間した複数の部分を有して連続している１つの膜であることが望ましい。
また、請求項８に示すように、前記薄い膜は、前記厚い膜の中に規則的に分布していることが望ましい。
また、請求項９に示すように、前記拡散調整用膜を、複数段階に又は傾斜を有して異なる厚みを有するものとすることができる。
【０００８】
【発明の効果】
各請求項の発明に従って拡散調整用膜の上にライフタイムキラーとしての金属を含む膜を形成して拡散させると、ライフタイムキラーとしての金属を半導体基板の主面に直接に被着し、これに光又は電磁波を投射して金属を拡散させる場合に比べて、金属の拡散の制御を細かく行うことができる。この結果、ライフタイムキラーとして機能する金属を半導体基板の所望領域に再現性良く拡散させ、半導体基板の電流通路の抵抗の増大を抑えてスイッチングスピードの向上を図ることができる。
請求項３及び４の発明によれば、平面的に見て半導体基板の特定領域にライフタイムキラーとしての金属を容易に拡散させることができる。
請求項５及び６の発明によれば、金属の拡散を調整する膜を容易且つ正確に且つ再現性良く形成することができる。
請求項７〜９によれば、ライフタイムキラ−金属の分布の制御精度を向上させることができる。
【０００９】
【第１の実施形態】
次に、図１〜図６を参照して本発明の第１の実施形態に従う半導体素子としてのＰＮ接合ダイオードの製造方法を説明する。
【００１０】
まず、図１に示すようにＮ形半導体領域２とＮ^＋形半導体領域３とを有するシリコン単結晶半導体基板１を用意する。この実施形態のＮ^＋形半導体領域３はＮ形半導体領域にＮ形不純物としてのリンを拡散することによって形成した領域である。従って、基板１の一方の主面４にはＮ形半導体領域２が露出し、他方の主面５にはＮ^＋形半導体領域３が露出している。
なお、図１の基板１の代りに、Ｎ^＋形半導体領域３をエピタキシャル成長用の基板として、この上にＮ形半導体領域２をエピタキシャル成長させたものを使用することもできる。
また、図１〜図６では図示を簡単にするために１つの半導体素子のみが示されているが、実際の製造工程においては大面積のシリコン半導体ウエハに複数の半導体素子を同時に形成し、最後に個別の半導体素子に分割する。従って、半導体ウエハを分割するまでは、図１〜図５の平面形状四角形の半導体基板１の４つの側面は露出せずに隣りの半導体素子に接している。
【００１１】
次に、図２に示すように半導体基板１にＰ^＋形半導体領域６を形成する。即ち、基板１の一方の主面４にマスクとしての第１のシリコン酸化膜７を形成し、このシリコン酸化膜７の開口８を介してＰ形不純物としての例えばボロンをＮ形半導体領域２に拡散させて島状のＰ^＋形半導体領域６を得る。なおＰ^＋形半導体領域６をイオン注入法等によって形成することもできる。
Ｐ^＋形半導体領域６とＮ形半導体領域２との間のＰＮ接合９は、平面的に見て基板１の中央の限定された領域のみに形成されている。
【００１２】
本実施形態において、Ｎ^＋形半導体領域３は、例えば２００μｍの厚さ、及び３×１０^１８ｃｍ^−３のＮ形不純物濃度を有する。Ｐ^＋形半導体領域６は例えば１５μｍの深さ、及び１×１０^１９ｃｍ^−３のＰ形不純物濃度を有する。Ｎ形半導体領域２は例えば１×１０^１４ｃｍ^−３のＮ形不純物濃度を有する。Ｎ形半導体領域２におけるＰ^＋形半導体領域６とＮ^＋形半導体領域３との間の厚みは例えば２０μｍである。なお、上記においてＮ^＋形半導体領域３及びＰ^＋形半導体領域６の不純物濃度は表面不純物濃度を示す。
【００１３】
次に、基板１の一方の主面４に露出しているＰ^＋形半導体領域６の表面即ち第１のシリコン酸化膜７の開口８の中にシリコン半導体基板の熱酸化によってライフタイムキラー拡散調整用膜としての第２のシリコン酸化膜１０を図３に示すように形成する。第２のシリコン酸化膜１０は第１のシリコン酸化膜７よりも薄く形成されており、ここを介してライフタイムキラーとしての重金属を半導体基板の所望領域に拡散させることができる厚さを有する。この第２のシリコン酸化膜１０の好ましい厚さは０．００２〜０．０４μｍ即ち２０〜４００オングストロームであり、本実施形態では０．０１μｍ即ち１００オングストロームに設定されている。第２のシリコン酸化膜１０の厚みが２０オングストローム未満の場合は重金属の拡散抑制機能が低下する。第２のシリコン酸化膜１０の厚みが４００オングストロームを超えると、重金属が第２のシリコン酸化膜１０を通過できなくなる。
【００１４】
第１のシリコン酸化膜７の厚みは、ライフタイムキラーとしての重金属を基板１の特定領域に導入する時に、重金属が第１のシリコン酸化膜７を通過することを阻止できる厚さに設定されている。第１のシリコン酸化膜７の厚みを０．０４μｍ即ち４００オングストロームを超えるように設定すると、重金属の基板１に対する拡散を阻止できる。本実施形態では、第１のシリコン酸化膜７の厚みを０．０７μｍ即ち７００オングストロームとした。
【００１５】
本実施形態では第２のシリコン酸化膜１０を周知のランプアニール法による熱処理によって形成した。即ち、酸化性雰囲気において、Ｐ^＋形半導体領域６の表面に光の強さ、放射時間等を電気的に制御することができる赤外線ランプから赤外線を照射して１０００〜１１００℃で３０〜６０秒間の熱処理を施して半導体基板１を酸化させて第２のシリコン酸化膜１０を形成した。この実施形態では、赤外線の照射は、Ｐ^＋形半導体領域６の露出面のみでなく、第１のシリコン酸化膜７の上にも行ったが、Ｐ^＋形半導体領域６に限定的に行うこともできる。
ランプアニール法は温度プロファイルが急峻であり、加熱温度と加熱時間の制御が容易に且つ精度良く行える。このため、熱処理の温度と時間を制御することで、所望の厚みの第２のシリコン酸化膜１０を高精度且つ再現性よく形成することができる。
なお、この実施形態では、Ｐ^＋形半導体領域６を拡散で形成する時にマスクとして機能する第１のシリコン酸化膜７を図３に示すように残して重金属の拡散阻止膜としても使用しているが、この代りに、図２のシリコン酸化膜７を除去して、これと同様なものを新たに形成し、これを重金属の拡散阻止膜とすることができる。
また、平面的に見て半導体基板１の外周部分に対する重金属の拡散を阻止することが不要な場合は、図３の第１のシリコン酸化膜７を設けないで、基板１の一方の主面４の全体に第２のシリコン酸化膜１０を設けることができる。
【００１６】
次に、図４に示すように、ライフタイムキラーとして機能する重金属としての金（Ａｕ）から成る金属膜１１を拡散調整用膜としての第１及び第２のシリコン酸化膜７、１０の上に例えば０．０１μｍ即ち１００オングストロームの厚みに形成する。ライフタイムキラーとして機能する重金属は、金以外の白金等の別の重金属であってもよい。
【００１７】
次に、図５に示すように、制御装置１２ｂを介して電源１２ａに接続された周知の赤外線ランプ１２から赤外線１３を金属膜１１に照射し、周知のランプアニ−ル法に基づく熱処理を施す。なお、ランプ１２の制御装置１２ｂはランプ１２からの光の放射時間及び光の強さを電気的に制御するものである。ランプアニール法は比較的急峻な温度プロファイルを得ることができるという特長を有する。しかし、半導体基板１のように０．０１〜０．０５μｍのように極めて薄いものの深さ方向の温度分布を急峻に設定することには困難を伴なう。従って、もし、本発明に従う第２のシリコン酸化膜１０を設けずに、金属膜１１をＰ^＋形半導体領域６に直接に接触させて金属膜１１の金属を拡散させると、基板１の特定領域に金属を拡散させることに困難を伴なう。これに対し、本発明に従う実施形態では金属膜１１とＰ^＋形半導体領域６との間に半導体基板１よりも拡散係数の小さい第２のシリコン酸化膜１０が介在しているので、第２のシリコン酸化膜１０がライフタイムキラー金属の拡散を遅延させるように機能し、ライフタイムキラー金属を基板１の特定領域に容易且つ高精度に拡散させることができる。ライフタイムキラー金属の拡散の遅延は第２のシリコン酸化膜１０の厚みに対して比例的に変化する。第２のシリコン酸化膜１０をランプアニール法で形成し、この厚みを高精度に制御すると、基板１に対するライフタイムキラー金属の拡散の深さも高精度に制御される。
【００１８】
図５に示すランプアニール法による熱処理で、金属膜１１と第１及び第２のシリコン酸化膜７、１０と基板１とが加熱されると、金属膜１１の金が第２のシリコン酸化膜１０を介して半導体基板１の点線で区画して示す特定領域１４に拡散する。第１のシリコン酸化膜７にも金が拡散するが、第１のシリコン酸化膜７は第２のシリコン酸化膜１０よりも十分に厚いので、金の通過が阻止される。ライフタイムキラー即ち金の拡散領域１４はＰ^＋形半導体領域６とこれに隣接するＮ形半導体領域２の一部である。ランプアニール法による加熱によって基板１の上方部分のみを金の拡散可能温度に加熱することができず、基板１の特定領域１４よりも下側の部分も金の拡散温度に加熱されても、第２のシリコン酸化膜１０によって金の拡散速度が抑制されているので、金の拡散領域を特定領域１４に再現性良く制限することが可能になる。
【００１９】
基板１の金拡散領域１４の好ましい範囲は、Ｐ^＋形半導体領域６からＮ形半導体領域２に注入された少数キャリアの再結合領域である。また、ライフタイムキラーとしての金の基板１の厚み方向の濃度分布は、ＰＮ接合９の近傍即ち再結合領域において最大になることが望ましい。
【００２０】
次に、金属膜１１及び第２のシリコン酸化膜１０を除去し、図６に示すようにＰ^＋形半導体領域６に接続された第１の電極１５とＮ^＋形半導体領域３に接続された第２の電極１６とをオーミック接触可能な金属の真空蒸着によって形成する。複数の半導体素子を半導体ウエハから得る時には、半導体ウエハの所定の分割線に沿って切断し、図６に示す半導体素子即ちダイオードを得る。
【００２１】
本実施形態は次の効果を有する。
（１）ライフタイムキラー金属の拡散係数が基板１よりも小さい第２のシリコン酸化膜１０は、拡散調整用膜又は拡散抑制用膜として機能し、ライフタイムキラー金属の拡散速度を遅くする。これにより、ライフタイムキラー金属が必要以上に深く拡散することが防止され、基板１の抵抗即ち第１及び第２の電極１５、１６間の主電流通路の抵抗が増大することを抑えることができる。この結果、半導体素子の抵抗の増大を抑制してスイッチングスピードの向上を図ることができる。また、上記半導体素子の特性向上を、量産時において再現性良く容易に達成できる。
（２）ライフタイムキラー金属の拡散を第２のシリコン酸化膜１０を介して行うのみでなく、この拡散の熱処理をランプアニール法によって行うので、基板１の温度プロファイルの再現性が良くなり、ライフタイムキラー金属の分布の再現性も良くなる。
（３）第２のシリコン酸化膜１０の厚みはライフタイムキラー金属の基板１中の分布に関係する。この第２のシリコン酸化膜１０はランプアニール法によって高精度に形成されているので、結果としてライフタイムキラー金属の基板１における分布の再現性が向上する。
（４）第２のシリコン酸化膜１０の形成とライフタイムキラー金属の拡散との両方にランプアニール法を採用しているので、ライフタイムキラー金属の所望領域への拡散を再現性良く容易に行うことができる。また、ＰＮ接合９の近傍で濃度が最大になるようにライフタイムキラー金属を分布させることができる。
（５）半導体基板１の平面的に見てＰＮ接合９の外周側を含むように第１のシリコン酸化膜７が形成され、ライフタイムキラー金属の拡散を阻止しているので、ライフタイムキラー金属の不要部分への拡散が阻止される。これにより、ＰＮ接合９の近傍のみにライフタイムキラー金属を分布させることができ、半導体素子の順方向特性等が向上する。
【００２２】
【第２の実施形態】
次に、図７を参照して第２の実施形態に従うトランジスタを説明する。但し、図７及び後述する図８〜図１２において、図１〜図６と実質的に同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図７のシリコン半導体基板１ａは、トランジスタを形成するためにエミッタ領域としてのＮ^＋形半導体領域２０が追加されている。図７においてＰ^＋形半導体領域６はベース領域として機能し、Ｎ形半導体領域２は高抵抗コレクタ領域として機能し、Ｎ^＋形半導体領域３は低抵抗コレクタ領域として機能する。この第２の実施形態では、Ｎ^＋形エミッタ領域２０を拡散で形成した後に、第１及び第２のシリコン酸化膜７、１０を形成し、次に、金属膜１１を形成し、ランプアニール法でライフタイムキラー金属を拡散させる。この拡散の終了後にエミッタ領域２０に接続されたエミッタ電極、Ｐ^＋形ベース領域６に接続されたベース電極、Ｎ^＋形コレクタ領域３に接続されたコレクタ電極を設ける。
【００２４】
この第２の実施形態によっても第２のシリコン酸化膜１０を設け、この形成及びライフタイムキラー金属の拡散をランプアニール法で行うので、第１の実施形態と同一の効果を得ることができる。
【００２５】
【第３の実施形態】
図８及び図９に示す第３の実施形態の半導体素子及びその製造方法は、図１〜図６の第１の実施形態における不純物拡散用の第１のシリコン酸化膜７及びライフタイムキラ−拡散調整用膜としての第２のシリコン酸化膜１０の代りに変形された拡散調整用膜１０ａを設け、この他は図１〜図６と同一の構成及び方法にしたものである。
【００２６】
図８及び図９のシリコン酸化膜から成る調整用膜１０ａは、厚い膜２１とこれよりも薄い厚みを有する薄い膜２２とから成る。厚い膜２１は、図５のライフタイムキラ−金属膜１１と同様なものを拡散調整用膜１０ａの上に設けてランプアニ−ル法でライフタイムキラ−金属の拡散処理をした時に、例えば金等の重金属から成るライフタイムキラ−金属がこの厚い膜２１を介して基板１に拡散することを完全に阻止すること又は大幅に抑制することができる厚みに設定されている。薄い膜２２は、ランプアニ−ル法によるライフタイムキラ−金属の拡散処理をした時に例えば金から成るライフタイムキラ−金属がこの薄い膜２２を介して基板１に拡散することが可能な厚みに設定されている。ライフタイムキラ−金属の拡散領域１４ａの深さ及び図９における横方向への広がりの範囲は、複数の浅い膜２２の大きさ及び密度によって調整する。
【００２７】
図８の例では、１６個の平面形状円形の薄い膜２２が４行４列に規則的に配列されている。即ち、薄い膜１２の行方向のピッチはそれぞれ同一又はほぼ同一のＬ１であり、列方向のピッチはそれぞれ同一又はほぼ同一のＬ２であり、且つ行ピッチＬ１と列ピッチＬ２とは同一又はほぼ同一である。平面的に見て即ち基板１の一方に主面４に対して垂直の方向から主面４側を見て、厚い膜２１の面積Ｓ１と１６個の薄い膜２２の合計の面積（１６個の面積の合計）Ｓ２との比Ｓ２／Ｓ１によって基板１の一方の主面４におけるライフタイムキラ−金属の平均濃度が決定される。即ちＳ２／Ｓ１が小さくなるに従って基板１の一方の主面４におけるライフタイムキラ−金属の平均濃度が低下し、且つ拡散領域１４ａの深さ及び横方向の広がりが小さくなる。Ｓ２／Ｓ１の値は好ましくは５／１００〜９０／１００、より好ましくは２０／１００〜８０／１００に設定される。
図９では複数の薄い膜２２からのライフタイムキラ−金属拡散領域１４ａがオ−バ−ラップしているが、Ｓ２／Ｓ１を小さくするとオ−バ−ラップしなくなる。ライフタイムキラ−金属拡散領域１４ａの最大の深さ位置即ち先端がＮ型半導体領域２の中にあることが望ましい。
【００２８】
厚い膜２１と薄い膜２２とは種々の方法で形成することができる。例えば、基板１の一方の主面４の全体に例えばシリコンの熱酸化によって厚い膜２１を形成し、次に薄い膜２２を形成する領域に開口を形成し、次に開口内に例えばシリコンの熱酸化によって薄い膜２２を形成する。これとは別の列の方法として、基板１の一方の主面４の全体に薄い膜２２を形成し、この薄い膜２２の上に選択的にシリコン膜を形成して厚い膜２１を形成する方法等がある。
【００２９】
第３の実施形態におけるライフタイムキラ−金属の拡散方法は、第１の実施形態と同一である。従って、第３の実施形態は、第１の実施形態と同一の効果を有する。
また、厚い膜２１と薄い膜２２とを組み合せることによって金等の重金属から成るライフタイムキラ−の分布の制御精度を向上させることができる。
【００３０】
【第４の実施形態】
図１０及び図１１に示す第４の実施形態の半導体素子及びその製造方法は、図１〜図６の第１の実施形態における不純物拡散用の第１のシリコン酸化膜７及びライフタイムキラ−拡散調整用膜としての第２のシリコン酸化膜１０の変わりに変形された拡散調整用膜１０ｂを設け、この他は図１〜図６と同一の構造及び方法にしたものである。
【００３１】
図１０及び図１１のシリコン酸化膜から成る拡散調整用膜１０ｂは、厚みが段階的に薄くなる第１、第２、第３、第４及び第５の膜３１、３２、３３、３４、３５から成る。最も厚い第１の膜３１は、図５のライフタイムキラ−金属膜１１と同様なものを拡散調整用膜１０ｂの上に設けてランプアニ−ル法で拡散させた時に金等の重金属からなるライフタイムキラ−金属が基板１に拡散することを完全に阻止又はほぼ阻止することができる厚さに設定されている。第２、第３、第４及び第５の膜３２、３３、３４、３５はライフタイムキラ−金属を基板１に拡散することができる厚さに設定されている。
この実施形態では、最も薄い第５の膜３５がＰ^＋型半導体領域６の表面の中央に配置され、第１、第２、第３及び第４の膜３１、３１、３３、３４は第５の膜３５を囲むように配置されている。
【００３２】
第１〜第５の膜３１〜３５は、例えば、基板１の一方の主面４の全部に第１の膜３１を形成し、しかる後、第２の膜３２及びこれよりも内側の全部に相当する部分に開口を形成し、この開口を介して基板１の一方の主面４上にシリコン熱酸化方法で絶縁膜を形成し、同時に第１の膜３１の厚みを増大させ、次に第３の膜３３及びこれよりも内側の全部を含む開口を形成し、この開口を介して基板１の一方の主面４上にシリコン熱酸化方法で絶縁膜を形成し、同時に第１及び第２の膜３１、３２の厚み増大を図り、更に、第４の膜３４及びこれよりも内側においても同様な工程を繰返して厚さの異なる第１〜第５の膜３１〜３５を得る。なお、第１〜第５の膜３１〜３５を上記とは別な方法、例えば、厚い膜を基板１の一方の主面４の全部に形成し、これを選択的にエッチングすることによって厚さの異なる第１〜第５の膜３１〜３５を得ることができる。
【００３３】
ライフタイムキラ−金属を拡散させる時には、第１の実施形態と同様に金等の重金属から成るライフタイムキラ−金属膜を拡散調整用膜１０ｂの上に形成し、第１の実施形態と同一のランプアニ−ル法でライフタイムキラ−金属を基板１内に拡散させ、図１１で点線で示すライフタイムキラ−拡散領域１４ｂを得る。この実施形態でのライフタイムキラ−拡散領域１４ｂの深さはＰＮ接合９の中央部に対応する領域で最も深くなり、これから外周側に向って段階的に浅くなっている。
【００３４】
第４の実施形態におけるライフタイムキラ−金属の拡散方法は、第１の実施形態と同一である。従って第４の実施形態は、第１の実施形態と同一の効果を有する。また、複数の膜３１〜３５の組み合せを介して金等の重金属から成るライフタイムキラ−金属を拡散させるので、ライフタイムキラ−金属の分布の制御精度を向上させることができる。
【００３５】
【第５の実施形態】
図１２の第５の実施形態のライフタイムキラ−金属拡散調整用膜１０ｃは、図８の厚い膜２１と薄い膜２２とのパタ−ンを変形したものに相当する厚い膜２１ａと薄い膜２２ａとを有する。薄い膜２２ａは、格子状パタ−ンに配置され、図１２のＸ軸方向（横方向）において互いに離間している複数の部分がＸ軸方向（横方向）に延びる部分で相互に連結されている。厚い膜２１ａは薄い膜２２ａの最外周を囲む部分と格子状の薄い膜２２ａの中に分散配置された部分とから成る。図１２のパタ−ンとしても、図８の場合と同様な効果が得られる。
【００３６】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１）　ダイオード、トランジスタ以外のＰＮ接合を含む半導体素子、例えばサイリスタ等にも本発明を適用することができる。
（２）　領域２、３、６、２０の導電形を実施形態と反対にすることができる。
（３）　第１及び第２のシリコン酸化膜７、１０の代りに、ライフタイムキラー金属の拡散を調整することができる別の絶縁膜を形成することができる。
（４）　金から成る金属膜１１の代りに、白金、又は白金と金との両方等から成るライフタイムキラー金属を含む別の膜を形成することができる。
（５）　ライフタイムキラー金属を拡散するためのランプアニールの時に基板１の他方の主面側を冷却することができる。
（６）　第２のシリコン酸化膜１０の形成及び金の拡散のための赤外線照射の代りに、加熱可能な光又は電磁波を放射することができ且つ電気的制御が可能な光又は電磁波放射源から光又は電磁波を基板１又はライフタイムキラ−の金属膜１１に照射し、これを加熱することができる。
（７）　図８〜図１２の方法をダイオ−ド以外のトランジスタ等の別の半導体素子にも適用できる。
（８）　図１２において薄い膜２２ａの最外周の囲む部分を省くことができる。また、薄い膜２２を連続する蛇行パタ−ンに変形することができる。また、図８の複数の薄い膜を四角形等の多角形とすること、又は不規則的に配置することができる。
（９）　図１１に示す厚さが段階的に変化する拡散調整用膜１０ｂを傾斜を有して厚さが変化するように変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の半導体基板を示す断面図である。
【図２】図１の基板にＰ^＋形半導体領域を形成したものを示す断面図である。
【図３】図２の基板に第２のシリコン酸化膜を形成したものを示す断面図である。
【図４】図３の第１及び第２のシリコン酸化膜の上に金属膜を形成したものを示す断面図である。
【図５】図４の半導体基板にランプアニール法でライフタイムキラー金属を拡散したものを示す断面図である。
【図６】完成したダイオードを示す断面図である。
【図７】第２の実施形態のトランジスタの製造方法における図５と同様な工程の構成を示す断面図である。
【図８】第３の実施形態の拡散調整用膜を示す平面図である。
【図９】図８のＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】第４の実施形態の拡散調整用膜を示す断面図である。
【図１１】図１０のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１２】第５の実施形態の拡散調整用膜を示す平面図である。
【符号の説明】
１　シリコン半導体基板
２　Ｎ形半導体領域
３　Ｎ^＋形半導体領域
６　Ｐ^＋形半導体領域
７、１０　第１及び第２のシリコン酸化膜
１１　ライフタイムキラー金属膜
１４　ライフタイムキラー金属拡散領域

Claims (9)

1. 少なくとも１つのＰＮ接合を含む半導体基板を用意する工程と、
   前記半導体基板の一方の主面上に前記ＰＮ接合の形成と同時又は前記ＰＮ接合の形成後に、ライフタイムキラーとしての金属の拡散を調整することができる拡散調整用膜を形成する工程と、
   前記半導体基板の一方の主面上に前記拡散調整用膜を介してライフタイムキラーとして機能する金属を含む膜を形成する工程と、
   電気的に制御可能な放射源から放射された光又は電磁波を前記金属を含む膜に投射して熱処理を施すことによって前記金属を前記拡散調整用膜を介して前記半導体基板内に拡散させる工程と
   を有していることを特徴とする半導体素子の製造方法。
2. 前記拡散調整用膜は、前記半導体基板におけるライフタイムキラーとしての金属の拡散係数よりも小さい拡散係数を有しているものであることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
3. 前記拡散調整用膜は薄い部分とこの薄い部分と厚い部分とを有し、前記薄い部分の厚みは前記熱処理によって前記金属を前記半導体基板に対して拡散することができるように設定され、前記厚い部分の厚みは前記熱処理において前記金属の前記半導体基板に対する拡散を阻止することができるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子の製造方法。
4. 前記ＰＮ接合は平面的に見て前記半導体基板の一部に形成されており、前記拡散調整用膜の薄い部分は平面的に見て前記ＰＮ接合の内側に配置されていることを特徴とする請求項３記載の半導体素子の製造方法。
5. 前記半導体基板はシリコンから成り、前記拡散調整用膜はシリコン酸化膜から成り、前記シリコン酸化膜を前記半導体基板の一方の主面に対して光又は電磁波を投射することに基づく熱処理を伴なって形成することを特徴とする請求項２記載の半導体素子の製造方法。
6. 少なくとも１つのＰＮ接合を含むシリコン半導体基板を用意する工程と、
   前記シリコン半導体基板の一方の主面に対して、電気的に制御可能な放射源から放射された光又は電磁波を投射して熱処理を施すことによってライフタイムキラーとしての金属の拡散を調整することができるシリコン酸化膜を形成する工程と、
   前記シリコン半導体基板の一方の主面上に前記シリコン酸化膜を介してライフタイムキラーとして機能する金属を含む膜を形成する工程と、
   前記金属を前記シリコン酸化膜膜を介して前記シリコン半導体基板内に拡散させる工程と
   を有していることを特徴とする半導体素子の製造方法。
7. 前記拡散調整用膜は、厚い膜とこの厚い膜の厚さよりも薄い厚さを有して前記厚い膜の中に選択的に分布している薄い膜とから成り、前記薄い膜は互いに分離した複数の膜又は互いに離間した複数の部分を有して連続している１つの膜であることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。
8. 前記薄い膜は、前記厚い膜の中に規則的に分布していることを特徴とする請求項７記載の半導体素子の製造方法。
9. 前記拡散調整用膜は、複数段階に又は傾斜を有して異なる厚みを有するものであることを特徴とする請求項１記載の半導体素子の製造方法。

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