JP2004179409A - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2004179409A
JP2004179409A JP2002344062A JP2002344062A JP2004179409A JP 2004179409 A JP2004179409 A JP 2004179409A JP 2002344062 A JP2002344062 A JP 2002344062A JP 2002344062 A JP2002344062 A JP 2002344062A JP 2004179409 A JP2004179409 A JP 2004179409A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heavy metal
semiconductor substrate
mask
blocking portion
oxide film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002344062A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kimiaki Kosugi
公昭 小杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanken Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanken Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanken Electric Co Ltd filed Critical Sanken Electric Co Ltd
Priority to JP2002344062A priority Critical patent/JP2004179409A/en
Publication of JP2004179409A publication Critical patent/JP2004179409A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Thyristors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diode satisfying both of an enhancement of a switching speed and a suppression of a leakage current. <P>SOLUTION: A p-type impurity is diffused through an opening of an insulated film 4 to form a p-type semiconductor region 6 in an n-type silicon semiconductor substrate 1, and simultaneously a silicon oxide film 7 is formed in the opening. A micro-opening 8 for introducing a heavy metal as a life time killer is formed in a silicon oxide film 7. A golden film 10 is formed and a golden silicon alloy layer 10a is formed. The golden film 10 is removed, and the golden silicon alloy layer 10a and the semiconductor substrate 1 are heated in accordance with a lamp anneal process, so that a gold of the golden silicon alloy layer 10a is diffused to a desired region of the semiconductor substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ライフタイムキラーとしての重金属を、半導体基板の所望の領域に選択的に拡散することができるダイオ−ド、トランジスタ、サイリスタ等の半導体素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】特開平6−37336号公報
PN接合を有する半導体装置において、素子のスイッチングスピードを向上するために、半導体基板内に金や白金などの重金属不純物、即ちライフタイムキラーを拡散することは例えば前記特許文献1等で公知である。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順位を構成する。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、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装置が得られる。
【0003】
しかし、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、漏れ電流が増大するという問題がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題点を解決するため、シリコン酸化膜をマスクとして重金属を半導体基板に選択的に拡散することが考えられる。
しかし、単にシリコン酸化膜をマスクにして、これに形成した開口を通じて重金属を拡散しても、重金属の拡散係数は他の不純物(例えば導電型決定用の不純物)に比較して5〜7桁大きいため、重金属は素子の厚み方向のほぼ全体に拡散し、重金属を選択された所望の領域にのみ分布させることは困難であった。
【0005】
そこで、本発明の目的は、重金属の半導体基板の所望の領域への選択的拡散を良好に達成することができる半導体素子の製造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、第1の半導体領域とこの第1の半導体領域と反対の導電型を有し且つ一方の主面から導電型決定不純物を選択的に拡散することによって形成されている第2の半導体領域とを有している半導体基板を用意する工程と、前記半導体基板の主面に対して垂直な方向から見て前記第2の半導体領域の内側に配置され且つ前記第2の半導体領域よりも小さい面積に形成された重金属非阻止部分を有する重金属選択拡散用マスクを前記半導体基板の一方の主面又は他方の主面に形成する工程と、前記マスクの少なくとも前記重金属非阻止部分に重金属又はこれを含む物質を配置する工程と、前記重金属又はこれを含む物質に対して光又は電磁波によって加熱処理を施して重金属を前記半導体基板内に選択的に拡散させる工程とを有してい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、前記マスクの少なくとも前記重金属非阻止部分に重金属又はこれを含む物質を配置する工程を、前記マスクの上及び前記重金属非阻止部分に重金属の膜を形成し、且つ前記重金属非阻止部分において重金属と半導体との合金層を形成し、しかる後、前記マスク上の重金属膜を除去する工程とすることが望ましい。
また、請求項3に示すように、前記マスクは、前記半導体基板の表面に形成された半導体基板の酸化膜から成り、前記重金属非阻止部分は前記酸化膜に形成された開口であり、前記重金属又はこれを含む物質は重金属と半導体との合金であることが望ましい。
また、請求項4に示すように、前記マスクは前記半導体基板の表面に形成された半導体基板の酸化膜から成り、前記重金属非阻止部分は前記酸化膜にクラックを形成した部分から成ることが望ましい。
【0008】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、第2の半導体領域よりも小さい面積の重金属非阻止部分と制御が容易な光又は電磁波による加熱との組み合せによって重金属を半導体基板の所望領域に限定的且つ良好に導入することが可能になる。従って、漏れ電流を抑えてスイッチングスピードを向上させることが可能になる。
請求項2〜4の発明によれば、重金属の限定的導入を容易且つ良好に達成することができる。
【0009】
【第1の実施形態】
次に、図1〜図4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ダイオードの製造方法を説明する。
【0010】
まず、図1(A)に示すようにN型シリコン半導体基板1を用意する。この半導体基板1は互いに対向する平坦な第1及び第2の主面1a、1bを有する。
【0011】
次に、図1(B)に示すように、半導体基板1の下面即ち第2の主面1b全体からN型不純物(例えばリン)を拡散して、相対的に不純物濃度の高いN型半導体領域2を形成する。これにより、半導体基板1には、本発明の第1の半導体領域として機能する不純物濃度の低いN型半導体領域3と、この領域3よりも不純物濃度が高いN型半導体領域2とが形成される。
【0012】
次に、図1(C)に示すように、半導体基板1の上面即ち第1の主面1aにシリコン酸化膜等からなる絶縁膜4を形成し、図示のように本発明の第2の半導体領域として機能するP型半導体領域の形成予定領域に対応する部分に開口5を形成する。これにより、絶縁膜4はP型半導体領域形成用拡散マスクとして機能する。
【0013】
次に、この拡散マスクとしての絶縁膜4の開口5を通じてN型半導体領域3内にP型不純物(例えばポロン)を選択拡散する。これにより、図1(D)に示すように、N型半導体領域3内に本発明における第2の半導体領域としてのP型半導体領域6が形成される。この時、開口5に露出した半導体基板1の第1の主面1aにP型不純物の拡散のための熱処理によって、薄いシリコン酸化膜7が形成される。このシリコン酸化膜7は重金属選択拡散用マスクとして使用される。
【0014】
次に、図2及び図3に示すように、この薄いシリコン酸化膜7に微小な開口8を形成する。これによって、重金属拡散用マスク9が得られる。重金属非阻止部分としての開口8は、平面的に見て即ち第1の主面1aに対して垂直の方向から見てP型半導体領域6及びP型半導体領域形成用拡散マスクとしての絶縁膜4のP型不純物拡散用開口5の内側中央に配置され、且つP型半導体領域6及びP型不純物拡散用開口5よりも十分に小さい面積を有する。P型半導体領域6又はP型不純物拡散用開口5の面積S1 と重金属拡散用開口8の面積S2 との比S2 /S1 は好ましくは1/100〜1/5、より好ましくは1/50〜1/10である。
図2及び図3では、平面的に見てP型半導体領域6、2つの開口5、8がほぼ四角形に形成されているが、円形又は長方形等であってもよい。
【0015】
次に、図4(A)に示すように、絶縁膜4及びシリコン酸化膜7から成る重金属拡散用マスク9上及び開口8内に重金属膜として、例えば金(Au)膜10を真空蒸着によって形成する。この真空蒸着時又はこの後に半導体基板1を加熱することによって重金属としての金と半導体基板1のシリコンとが合金化して金シリコン合金層10aが開口8内に生じる。
【0016】
次に、図4(B)に示すように金シリコン合金層10aを残して金膜10を除去する。
【0017】
次に、図4(B)に示すように半導体基板1の第1の主面1aの中央上方に周知のランプアニール用の赤外線ランプ11を配置し、金シリコン合金層10aを有する半導体基板1の中央部に赤外線12を限定的に投射することによって金シリコン合金層10a及び半導体基板1に加熱処理を施して金シリコン合金層10aから半導体基板1にライフタイムキラーとしての金を拡散する。この時、加熱時間及び加熱温度を赤外線ランプ11に接続された制御手段13によって調整する。ランプアニールによれば、温度プロファイル即ち温度分布が急峻になるように半導体基板1を限定的に加熱することができ、更に制御手段13によって加熱時間及び加熱温度を調整して温度プロファイルの精度及び重金属の分布の精度を容易に高めることができる。本発明に従って、重金属としての金を微小開口8に限定的に配置し且つ赤外線12によって限定的に加熱することによって金から成るライフタイムキラーを図4(B)で×印で示すように平面的に見てP型半導体領域6に含まれ且つ断面においてPN接合14から少し離間した位置となるようにN型半導体領域3及びN型半導体領域2に拡散させることができる。また、ライフタイムキラーを所望領域に高濃度に分布させることができる。
【0018】
次に、重金属拡散用マスク9としてのシリコン酸化膜7を除去し、半導体基板1の第1の主面1aにP型半導体領域6を露出させ、図4(C)に示すように第1の電極としてのアノード電極15及び第2の電極としてのカソード電極16を形成する。アノード電極15は半導体基板1の第1の主面1aにてP型半導体領域6に電気的に接続され、カソード電極16は第2の主面1bにおいてN型半導体領域2に電気的に接続されている。
なお、図4(B)の絶縁膜4が図4(C)において残存し、この開口5を介してアノード電極15がP型半導体領域6に接続されているが、アノード電極15のための開口を新しく形成すること、又は図4(B)に示す絶縁膜4を除去して新しい絶縁膜を作り、ここにアノード電極15のための開口を形成することができる。また、図4(B)の金シリコン合金層10aがランプアニール後に残存している場合には、これを除去する工程を設けることができる。
完成したダイオードを示す図4(C)には×印でライフタイムキラーが示されていないが、図4(B)と同様にライフタイムキラーが分布している。
【0019】
本実施形態は次の効果を有する。
(1) 平面的に見て、P型半導体領域6の面積よりも十分に小さい面積の開口8を設け、ここに重金属としての金を配置し、金シリコン合金層10aを形成し、赤外線12で局部的に加熱して金を半導体基板1に拡散させるので、半導体素子間に導入される金のド‐プ量を比較的良好に制御でき、半導体基板1の所望領域即ちPN接合14から少し離れたN型半導体領域3及びN型半導体領域2までライフタイムキラーとしての金を高濃度且つ正確に分布させることができる。従って、漏れ電流を抑制してスイッチングスピードを向上させることができる。
(2) 重金属拡散用マスク9を構成するためのシリコン酸化膜7をP型半導体領域6を形成する時に生じたシリコン酸化膜7を使用するので、重金属拡散用マスク9を容易に形成できる。
(3) 金シリコン合金層10aを開口8に配置し、これを供給源としてライフタイムキラーとしての金を拡散させるので、金の特定領域への供給を正確且つ容易に達成することができる。
【0020】
【第2の実施形態】
次に、図5〜図7を参照して本発明の第2の実施形態のダイオードの製造方法を説明する。但し、図5〜図7において図1〜図4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。また、第2の実施形態において第1の実施形態と実質的に同一の工程の説明を省略する。
【0021】
図5(A)〜(D)は図1(A)〜(D)と同一のものを示す。第2の実施形態においても第1の実施形態と同様に図5(A)に示す半導体基板1を用意し、図5(B)(C)の工程を経て、半導体基板1にN型半導体領域2、N型半導体領域3、P型半導体領域6も形成する。
【0022】
次に、図6(A)に示すように、研摩材から成る微粒子21を矢印で示すように吹き付ける周知のサンドブラスト法によってシリコン酸化膜7にクラック即ち微細な隙間又は割れ目を選択的に形成して重金属非阻止部分22を得る。この重金属非阻止部分22の大きさ及び位置は図2及び図3の金導入用開口8と同一又はほぼ同一である。重金属非阻止部分22の多数のクラックには、マスクとしてのシリコン酸化膜7をその上面から下面に貫通するものと貫通しないものとの両方が含まれている。
【0023】
次に、図6(B)に示すように、重金属拡散用マスクとしてのシリコン酸化膜7及び絶縁膜4の上面に重金属膜としての金膜10を真空蒸着法で形成する。
【0024】
次に、図6(C)に示すように周知のランプアニール法によって赤外線12を投射して金膜10及び半導体基板1の重金属非阻止部分22に対応する中央部分を加熱して金膜10の金を重金属非阻止部分22のクラックを介して半導体基板1に導入し、ライフタイムキラーとしての金を図6(C)で×印で示す領域即ち図4(B)と同様な領域に拡散する。
【0025】
次に、図7に示すように、アノード電極15及びカソード電極16を図4(C)と同様に形成し、ダイオードを完成させる。
【0026】
第2の実施形態は次の効果を有する。
(1) 限定的に形成された重金属非阻止部分22とランプアニールとの組み合せによって重金属としての金を半導体基板1の所望領域に正確に分布させることができる。従って、漏れ電流を制限してスイッチングスピードを向上させることができる。
(2) P型半導体領域6を形成する時に生じたシリコン酸化膜7を金の拡散のためのマスクとして使用するので、金拡散のマスクを容易に形成できる。
(3) サンドブラストで重金属非阻止部分22を形成するので、重金属選択拡散用マスクを容易に得ることができる。
【0027】
【第3の実施形態】
次に、図8を参照して第3の実施形態のダイオード製造方法を説明する。但し、図8において図1〜図4と実質的に同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0028】
第3の実施形態においても、第1の実施形態と同様に図1(D)に示すものを用意する。次に、図8に示すように半導体基板1の第2の主面1bに重金属拡散用マスクのためのシリコン酸化膜7aを形成する。次に、平面的に見て図4(A)のシリコン酸化膜7の開口8に一致するように図8のシリコン酸化膜7aの中央に開口8を形成する。次に、シリコン酸化膜7aの上及び開口8に重金属膜としての金膜を形成し、金シリコン混合層10aを形成し、図4(A)(B)と同様に不要な金膜を除去する。次に、第1の実施形態と同様にランプアニール法で金シリコン混合層16aの金をライフタイムキラーとして半導体基板1の所望領域に拡散させる。金は図8で×印で示すようにPN接合から少し離間したN型半導体領域2及びN型半導体領域3に分布させる。次に、シリコン酸化膜7、7aを除去し、図4(C)のアノード電極15及びカソード電極16と同様なものを形成し、ダイオードを完成させる。
【0029】
第3の実施形態によれば、重金属としての金がPN接合部まで拡散されないので、漏れ電流増大を更に良好に阻止できる。
【0030】
【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) トランジスタ、サイリスタ、IC等の別の半導体素子にも本発明を適用することができる。トランジスタの場合には、P型半導体領域6をベース領域とし、この中にエミッタ領域を形成し、N型及びN型半導体領域2、3をコレクタ領域とする。
(2) 赤外線12の代りに、加熱可能なこれに類似の光又は電磁波によって加熱することができる。
(3) ライフタイムキラーとしての重金属として金以外の白金、又は金と白金との混合物等を使用することができる。
(4) 第2の実施形態のサンドブラスト法を使用する場合にも基板1の第2の主面1bに図8と同様にシリコン酸化膜7aを作り、ここにクラックを有する重金属非阻止部分を設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態のダイオードを製造工程順に示す断面図である。
【図2】図1に続く工程における第1の実施形態のダイオードを示す断面図である。
【図3】図2のダイオードの平面図である。
【図4】図2に続く工程における第1の実施形態のダイオードを示す断面図である。
【図5】本発明の第2の実施形態のダイオードを製造工程順に示す断面図である。
【図6】図5に続く工程における第2の実施形態のダイオードを示す断面図である。
【図7】図6に続く工程における第2の実施形態のダイオードを示す断面図である。
【図8】本発明の第3の実施形態のダイオードを図4(B)と同様な状態で示す断面図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 N型半導体領域
3 N型半導体領域
4 絶縁膜
5 開口
6 P型半導体領域
7 シリコン酸化膜
8 開口
9 重金属選択拡散用マスク
10 金膜
10a 金シリコン合金層
11 ランプ
12 赤外線
14 PN接合
15 アノード電極
16 カソード電極
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element such as a diode, a transistor, or a thyristor, which can selectively diffuse a heavy metal as a lifetime killer into a desired region of a semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device having a PN junction, a heavy metal impurity such as gold or platinum, that is, a lifetime killer is diffused into a semiconductor substrate in order to improve a switching speed of an element. Is known, for example, from Patent Document 1 mentioned above. The heavy metal impurities diffused in the semiconductor substrate constitute a trapping order for carriers. As a result, carriers are recombined via the trap, and the carrier life, that is, the lifetime is shortened, and the switching speed is improved. As a result, a semiconductor device with a high operating frequency can be obtained.
[0003]
However, when a heavy metal as a lifetime killer is diffused into the semiconductor substrate, the effect of shortening the carrier lifetime and improving the switching speed is obtained, but there is a problem that the leakage current increases.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve the above problems, it is conceivable to selectively diffuse heavy metals into a semiconductor substrate using a silicon oxide film as a mask.
However, even if the heavy metal is simply diffused through the opening formed in the silicon oxide film as a mask, the diffusion coefficient of the heavy metal is 5 to 7 orders of magnitude larger than other impurities (for example, impurities for determining the conductivity type). For this reason, the heavy metal diffuses almost entirely in the thickness direction of the element, and it is difficult to distribute the heavy metal only in a selected desired region.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of favorably achieving selective diffusion of a heavy metal into a desired region of a semiconductor substrate.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for solving the above problems and achieving the above object has a first semiconductor region and a conductivity type opposite to the first semiconductor region, and selectively removes a conductivity type determining impurity from one main surface. Preparing a semiconductor substrate having a second semiconductor region formed by diffusion into the semiconductor substrate; and forming the second semiconductor region in a direction perpendicular to a main surface of the semiconductor substrate. Forming a heavy metal selective diffusion mask having a heavy metal non-blocking portion disposed inside and having a smaller area than the second semiconductor region on one main surface or the other main surface of the semiconductor substrate; Placing a heavy metal or a substance containing the same on at least the heavy metal non-blocking portion of the mask, and subjecting the heavy metal or the substance containing the same to heat treatment by light or electromagnetic waves to convert the heavy metal to the semiconductor substrate. Those involved in the method of manufacturing a semiconductor device and a step of selectively diffused in.
[0007]
In addition, as shown in claim 2, the step of disposing a heavy metal or a substance containing the same on at least the heavy metal non-blocking portion of the mask, forming a heavy metal film on the mask and on the heavy metal non-blocking portion, Preferably, a step of forming an alloy layer of a heavy metal and a semiconductor in the heavy metal non-blocking portion and then removing the heavy metal film on the mask is performed.
The mask may include an oxide film of a semiconductor substrate formed on a surface of the semiconductor substrate, the heavy metal non-blocking portion may be an opening formed in the oxide film, and Alternatively, the substance containing the same is desirably an alloy of a heavy metal and a semiconductor.
Preferably, the mask comprises an oxide film of the semiconductor substrate formed on the surface of the semiconductor substrate, and the heavy metal non-blocking portion comprises a portion in which a crack is formed in the oxide film. .
[0008]
【The invention's effect】
According to the invention of each claim, the heavy metal is limited and satisfactorily limited to a desired region of the semiconductor substrate by a combination of the heavy metal non-blocking portion having an area smaller than that of the second semiconductor region and heating by light or electromagnetic waves which is easily controlled. It will be possible to introduce. Therefore, it is possible to suppress the leakage current and improve the switching speed.
According to the second to fourth aspects of the present invention, the limited introduction of heavy metals can be easily and satisfactorily achieved.
[0009]
[First Embodiment]
Next, a method of manufacturing a diode as a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0010]
First, an N-type silicon semiconductor substrate 1 is prepared as shown in FIG. This semiconductor substrate 1 has flat first and second main surfaces 1a and 1b facing each other.
[0011]
Next, as shown in FIG. 1B, an N-type impurity (for example, phosphorus) is diffused from the lower surface of the semiconductor substrate 1, that is, the entire second main surface 1b, so that the N + -type semiconductor having a relatively high impurity concentration is diffused. Region 2 is formed. Thus, an N-type semiconductor region 3 having a low impurity concentration and functioning as the first semiconductor region of the present invention and an N + -type semiconductor region 2 having a higher impurity concentration than the region 3 are formed on the semiconductor substrate 1. You.
[0012]
Next, as shown in FIG. 1C, an insulating film 4 made of a silicon oxide film or the like is formed on the upper surface of the semiconductor substrate 1, that is, the first main surface 1a, and as shown in FIG. An opening 5 is formed in a portion corresponding to a region where a P-type semiconductor region functioning as a region is to be formed. Thereby, the insulating film 4 functions as a diffusion mask for forming a P-type semiconductor region.
[0013]
Next, a P-type impurity (for example, polon) is selectively diffused into the N-type semiconductor region 3 through the opening 5 of the insulating film 4 as a diffusion mask. Thereby, as shown in FIG. 1D, a P-type semiconductor region 6 as a second semiconductor region in the present invention is formed in the N-type semiconductor region 3. At this time, a thin silicon oxide film 7 is formed on first main surface 1a of semiconductor substrate 1 exposed in opening 5 by heat treatment for diffusion of P-type impurities. This silicon oxide film 7 is used as a heavy metal selective diffusion mask.
[0014]
Next, as shown in FIGS. 2 and 3, a minute opening 8 is formed in the thin silicon oxide film 7. Thereby, the heavy metal diffusion mask 9 is obtained. The opening 8 serving as the heavy metal non-blocking portion is formed in a plan view, that is, in a direction perpendicular to the first main surface 1a, and the insulating film 4 serving as a diffusion mask for forming the P-type semiconductor region 6 and the P-type semiconductor region. And has a sufficiently smaller area than the P-type semiconductor region 6 and the P-type impurity diffusion opening 5. The ratio S2 / S1 of the area S1 of the P-type semiconductor region 6 or the P-type impurity diffusion opening 5 to the area S2 of the heavy metal diffusion opening 8 is preferably 1/100 to 1/5, more preferably 1/50 to 1 / 10.
In FIGS. 2 and 3, the P-type semiconductor region 6 and the two openings 5 and 8 are formed in a substantially square shape in plan view, but may be circular or rectangular.
[0015]
Next, as shown in FIG. 4A, for example, a gold (Au) film 10 is formed as a heavy metal film on the heavy metal diffusion mask 9 composed of the insulating film 4 and the silicon oxide film 7 and in the opening 8 by vacuum evaporation. I do. By heating the semiconductor substrate 1 during or after this vacuum deposition, gold as a heavy metal and silicon of the semiconductor substrate 1 are alloyed, and a gold-silicon alloy layer 10 a is formed in the opening 8.
[0016]
Next, as shown in FIG. 4B, the gold film 10 is removed while leaving the gold-silicon alloy layer 10a.
[0017]
Next, as shown in FIG. 4B, a well-known infrared lamp 11 for lamp annealing is disposed above the center of the first main surface 1a of the semiconductor substrate 1, and the semiconductor substrate 1 having the gold silicon alloy layer 10a is formed. Heat is applied to the gold-silicon alloy layer 10a and the semiconductor substrate 1 by restrictively projecting the infrared rays 12 to the central portion, and gold as a lifetime killer is diffused from the gold-silicon alloy layer 10a to the semiconductor substrate 1. At this time, the heating time and the heating temperature are adjusted by the control means 13 connected to the infrared lamp 11. According to the lamp annealing, the semiconductor substrate 1 can be limitedly heated so that the temperature profile, that is, the temperature distribution becomes steep, and the heating time and the heating temperature are adjusted by the control means 13 so that the accuracy of the temperature profile and the heavy metal Can easily be improved in the accuracy of the distribution. In accordance with the present invention, a lifetime killer made of gold is limited by placing gold as a heavy metal in the micro-apertures 8 and being limitedly heated by infrared rays 12 as shown by the crosses in FIG. As described in the above, the semiconductor layer can be diffused into the N-type semiconductor region 3 and the N + -type semiconductor region 2 so as to be included in the P-type semiconductor region 6 and at a position slightly apart from the PN junction 14 in the cross section. Further, the lifetime killer can be distributed at a high concentration in a desired area.
[0018]
Next, the silicon oxide film 7 serving as the heavy metal diffusion mask 9 is removed to expose the P-type semiconductor region 6 on the first main surface 1a of the semiconductor substrate 1, and the first semiconductor region 6 is exposed as shown in FIG. An anode electrode 15 as an electrode and a cathode electrode 16 as a second electrode are formed. The anode electrode 15 is electrically connected to the P-type semiconductor region 6 on the first main surface 1a of the semiconductor substrate 1, and the cathode electrode 16 is electrically connected to the N + -type semiconductor region 2 on the second main surface 1b. Have been.
The insulating film 4 shown in FIG. 4B remains in FIG. 4C, and the anode electrode 15 is connected to the P-type semiconductor region 6 through the opening 5. Can be newly formed, or the insulating film 4 shown in FIG. 4B can be removed to form a new insulating film, and an opening for the anode electrode 15 can be formed here. If the gold-silicon alloy layer 10a shown in FIG. 4B remains after the lamp annealing, a step of removing the same can be provided.
FIG. 4 (C) showing the completed diode does not show a lifetime killer with a cross, but the lifetime killer is distributed similarly to FIG. 4 (B).
[0019]
This embodiment has the following effects.
(1) When viewed in a plan view, an opening 8 having an area sufficiently smaller than the area of the P-type semiconductor region 6 is provided, gold as a heavy metal is disposed therein, a gold-silicon alloy layer 10a is formed, and infrared rays 12 Since gold is locally diffused into the semiconductor substrate 1 by heating, the amount of doping of gold introduced between the semiconductor elements can be controlled relatively well, and a desired region of the semiconductor substrate 1, that is, a small distance from the PN junction 14, can be controlled. The gold as a lifetime killer can be accurately and densely distributed to the N-type semiconductor region 3 and the N + -type semiconductor region 2. Therefore, the switching speed can be improved by suppressing the leakage current.
(2) Since the silicon oxide film 7 formed when forming the P-type semiconductor region 6 is used as the silicon oxide film 7 for forming the heavy metal diffusion mask 9, the heavy metal diffusion mask 9 can be easily formed.
(3) Since the gold-silicon alloy layer 10a is arranged in the opening 8 and gold is used as a supply source to diffuse gold as a lifetime killer, it is possible to accurately and easily supply gold to a specific region.
[0020]
[Second embodiment]
Next, a method of manufacturing the diode according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, in FIGS. 5 to 7, substantially the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the second embodiment, the description of the substantially same steps as those in the first embodiment will be omitted.
[0021]
FIGS. 5A to 5D show the same ones as FIGS. 1A to 1D. In the second embodiment, as in the first embodiment, the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 5A is prepared, and after the steps of FIGS. 5B and 5C, the semiconductor substrate 1 is provided with an N + type semiconductor. The region 2, the N-type semiconductor region 3, and the P-type semiconductor region 6 are also formed.
[0022]
Next, as shown in FIG. 6A, cracks, that is, fine gaps or cracks are selectively formed in the silicon oxide film 7 by a well-known sandblast method in which fine particles 21 made of an abrasive are sprayed as shown by arrows. A heavy metal non-blocking portion 22 is obtained. The size and position of the heavy metal non-blocking portion 22 are the same or substantially the same as those of the gold introduction opening 8 in FIGS. Many cracks in the heavy metal non-blocking portion 22 include both those that penetrate the silicon oxide film 7 as a mask from the upper surface to the lower surface and those that do not.
[0023]
Next, as shown in FIG. 6B, a gold film 10 as a heavy metal film is formed on the upper surfaces of the silicon oxide film 7 as a heavy metal diffusion mask and the insulating film 4 by a vacuum evaporation method.
[0024]
Next, as shown in FIG. 6 (C), infrared rays 12 are projected by a known lamp annealing method to heat the gold film 10 and the central portion corresponding to the heavy metal non-blocking portion 22 of the semiconductor substrate 1 so as to heat the gold film 10. Gold is introduced into the semiconductor substrate 1 through the cracks in the heavy metal non-blocking portion 22, and gold as a lifetime killer is diffused into a region indicated by a cross in FIG. 6C, that is, a region similar to FIG. 4B. .
[0025]
Next, as shown in FIG. 7, an anode electrode 15 and a cathode electrode 16 are formed in the same manner as in FIG. 4C to complete a diode.
[0026]
The second embodiment has the following effects.
(1) Gold as a heavy metal can be accurately distributed in a desired region of the semiconductor substrate 1 by a combination of the limited heavy metal non-blocking portion 22 and the lamp annealing. Therefore, the switching speed can be improved by limiting the leakage current.
(2) Since the silicon oxide film 7 generated when the P-type semiconductor region 6 is formed is used as a mask for gold diffusion, a gold diffusion mask can be easily formed.
(3) Since the heavy metal non-blocking portion 22 is formed by sandblasting, a heavy metal selective diffusion mask can be easily obtained.
[0027]
[Third Embodiment]
Next, a diode manufacturing method according to the third embodiment will be described with reference to FIG. However, in FIG. 8, substantially the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0028]
Also in the third embodiment, the one shown in FIG. 1D is prepared as in the first embodiment. Next, as shown in FIG. 8, a silicon oxide film 7a for a heavy metal diffusion mask is formed on the second main surface 1b of the semiconductor substrate 1. Next, an opening 8 is formed at the center of the silicon oxide film 7a in FIG. 8 so as to coincide with the opening 8 in the silicon oxide film 7 in FIG. Next, a gold film as a heavy metal film is formed on the silicon oxide film 7a and in the opening 8, a gold-silicon mixed layer 10a is formed, and unnecessary gold films are removed as in FIGS. 4A and 4B. . Next, as in the first embodiment, the gold of the gold-silicon mixed layer 16a is diffused into a desired region of the semiconductor substrate 1 as a lifetime killer by a lamp annealing method. Gold is distributed in the N + -type semiconductor region 2 and the N-type semiconductor region 3 slightly apart from the PN junction as shown by the mark x in FIG. Next, the silicon oxide films 7 and 7a are removed, and the same thing as the anode electrode 15 and the cathode electrode 16 of FIG. 4C is formed to complete the diode.
[0029]
According to the third embodiment, since gold as a heavy metal is not diffused to the PN junction, an increase in leakage current can be prevented more effectively.
[0030]
[Modification]
The present invention is not limited to the above embodiment, and for example, the following modifications are possible.
(1) The present invention can be applied to other semiconductor elements such as transistors, thyristors, and ICs. In the case of a transistor, the P-type semiconductor region 6 is used as a base region, an emitter region is formed therein, and the N + type and N-type semiconductor regions 2 and 3 are used as collector regions.
(2) Instead of infrared rays 12, heating can be performed by light or electromagnetic waves that can be heated.
(3) Platinum other than gold or a mixture of gold and platinum can be used as a heavy metal as a lifetime killer.
(4) Even when the sand blast method of the second embodiment is used, a silicon oxide film 7a is formed on the second main surface 1b of the substrate 1 as in FIG. 8, and a heavy metal non-blocking portion having a crack is provided here. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a diode according to a first embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.
FIG. 2 is a sectional view showing the diode of the first embodiment in a step following FIG. 1;
FIG. 3 is a plan view of the diode of FIG. 2;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the diode of the first embodiment in a step following FIG. 2;
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a diode according to a second embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the diode of the second embodiment in a step following FIG. 5;
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the diode of the second embodiment in a step following FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view showing a diode according to a third embodiment of the present invention in a state similar to FIG. 4B.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 semiconductor substrate 2 N + type semiconductor region 3 N type semiconductor region 4 insulating film 5 opening 6 P type semiconductor region 7 silicon oxide film 8 opening 9 heavy metal selective diffusion mask 10 gold film 10 a gold silicon alloy layer 11 lamp 12 infrared ray 14 PN Junction 15 Anode electrode 16 Cathode electrode

Claims (4)

第1の半導体領域とこの第1の半導体領域と反対の導電型を有し且つ一方の主面から導電型決定不純物を選択的に拡散することによって形成されている第2の半導体領域とを有している半導体基板を用意する工程と、
前記半導体基板の主面に対して垂直な方向から見て前記第2の半導体領域の内側に配置され且つ前記第2の半導体領域よりも小さい面積に形成された重金属非阻止部分を有する重金属選択拡散用マスクを前記半導体基板の一方の主面又は他方の主面に形成する工程と、
前記マスクの少なくとも前記重金属非阻止部分に重金属又はこれを含む物質を配置する工程と、
前記重金属又はこれを含む物質に対して光又は電磁波によって加熱処理を施して重金属を前記半導体基板内に選択的に拡散させる工程と
を有している半導体素子の製造方法。
It has a first semiconductor region and a second semiconductor region having a conductivity type opposite to that of the first semiconductor region and formed by selectively diffusing a conductivity type determining impurity from one main surface. Preparing a semiconductor substrate,
Heavy metal selective diffusion having a heavy metal non-blocking portion disposed inside the second semiconductor region and formed in an area smaller than the second semiconductor region when viewed from a direction perpendicular to the main surface of the semiconductor substrate; Forming a mask for one main surface or the other main surface of the semiconductor substrate,
Disposing a heavy metal or a substance containing the same on at least the heavy metal non-blocking portion of the mask;
Subjecting the heavy metal or a substance containing the same to heat treatment with light or electromagnetic waves to selectively diffuse the heavy metal into the semiconductor substrate.
前記マスクの少なくとも前記重金属非阻止部分に重金属又はこれを含む物質を配置する工程は、前記マスクの上及び前記重金属非阻止部分に重金属の膜を形成し、且つ前記重金属非阻止部分において重金属と半導体との合金層を形成し、しかる後、前記マスク上の重金属膜を除去する工程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。A step of disposing a heavy metal or a substance containing the same on at least the heavy metal non-blocking portion of the mask includes forming a heavy metal film on the mask and on the heavy metal non-blocking portion, and forming a heavy metal and a semiconductor on the heavy metal non-blocking portion. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming an alloy layer with the metal alloy and removing the heavy metal film on the mask. 前記マスクは前記半導体基板の表面に形成された半導体基板の酸化膜から成り、
前記重金属非阻止部分は前記酸化膜に形成された開口であり、
前記重金属又はこれを含む物質は重金属と半導体との合金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。
The mask comprises an oxide film of a semiconductor substrate formed on a surface of the semiconductor substrate,
The heavy metal non-blocking portion is an opening formed in the oxide film,
2. The method according to claim 1, wherein the heavy metal or a substance containing the heavy metal is an alloy of a heavy metal and a semiconductor.
前記マスクは前記半導体基板の表面に形成された半導体基板の酸化膜から成り、前記重金属非阻止部分は前記酸化膜にクラックを形成した部分から成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。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the mask comprises an oxide film of the semiconductor substrate formed on the surface of the semiconductor substrate, and the heavy metal non-blocking portion comprises a portion formed with cracks in the oxide film. Production method.
JP2002344062A 2002-11-27 2002-11-27 Method for manufacturing semiconductor device Pending JP2004179409A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002344062A JP2004179409A (en) 2002-11-27 2002-11-27 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002344062A JP2004179409A (en) 2002-11-27 2002-11-27 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004179409A true JP2004179409A (en) 2004-06-24

Family

ID=32705684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002344062A Pending JP2004179409A (en) 2002-11-27 2002-11-27 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004179409A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012199577A (en) * 2012-06-04 2012-10-18 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN106611797A (en) * 2015-10-23 2017-05-03 国网智能电网研究院 Power device with local metal service life control and manufacturing method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012199577A (en) * 2012-06-04 2012-10-18 Fuji Electric Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
CN106611797A (en) * 2015-10-23 2017-05-03 国网智能电网研究院 Power device with local metal service life control and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5900652A (en) Apparatus for the localized reduction of the lifetime of charge carriers, particularly in integrated electronic devices
US5023696A (en) Semiconductor device having composite substrate formed by fixing two semiconductor substrates in close contact with each other
JP2995723B2 (en) Vertical current semiconductor device using wafer bonding and method of manufacturing the same
JPH1027807A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS63147368A (en) Double side gate electrostatic induction thyristor and manufacture thereof
US20020127783A1 (en) Method for manufacturing a semiconductor device
JPH01258476A (en) High breakdown voltage semiconductor device and manufacture thereof
JP2001326353A (en) Semiconductor device
US8415239B2 (en) Method for manufacturing a power semiconductor device
JP2004179409A (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2004006664A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2002359373A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2579928B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2006108346A (en) Chip type semiconductor element and its manufacturing method
JP2004119498A (en) Method for manufacturing semiconductor device
EP1592055B1 (en) Method of making a power semiconductor device
JPH10150004A (en) Semiconductor device and its manufacture
JPS59225566A (en) Manufacture of semiconductor element
JP2006086414A (en) Reverse blocking insulated gate semiconductor device and its manufacturing method
JPH0212920A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3084089B2 (en) Semiconductor device substrate and method of manufacturing the same
GB2292252A (en) Rapid turn off semiconductor devices
JPS62221122A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2011222584A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPS6159725A (en) Formation of ohmic electrode