JP2005259779A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP2005259779A
JP2005259779A JP2004065633A JP2004065633A JP2005259779A JP 2005259779 A JP2005259779 A JP 2005259779A JP 2004065633 A JP2004065633 A JP 2004065633A JP 2004065633 A JP2004065633 A JP 2004065633A JP 2005259779 A JP2005259779 A JP 2005259779A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
drain layer
low
concentration
concentration drain
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.)
Granted
Application number
JP2004065633A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4676708B2 (en
Inventor
Masatoshi Katayama
正敏 片山
Nobutaka Ishizuka
信隆 石塚
Akira Nakajima
章 中嶋
Tsutomu Kameyama
勉 亀山
Kenji Kitamura
謙二 北村
Rikuo Endo
陸男 遠藤
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.)
Honda Motor Co Ltd
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Shindengen Electric Manufacturing 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 Honda Motor Co Ltd, Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2004065633A priority Critical patent/JP4676708B2/en
Publication of JP2005259779A publication Critical patent/JP2005259779A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4676708B2 publication Critical patent/JP4676708B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably manufacture a thin IGBT having good electrical characteristics. <P>SOLUTION: The IGBT has a p<SP>+</SP>-type high-concentration drain layer 12 which decides the injection volume of a hole and a p<SP>-</SP>-type low-concentration drain layer 11 which absorbs the fluctuation of the ground amount of the rear surface of a wafer under an n<SP>+</SP>-type buffer layer 13. Since ohmic junction is formed by means of a drain electrode 31 containing aluminum with the p<SP>-</SP>-type drain layer 11 after the rear surface of the wafer is ground, ion implantation and heat treatment performed for separately forming a high-concentration layer for drain contact become unnecessary. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、特に絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)及びその製造方法に関する。   The present invention particularly relates to an insulated gate bipolar transistor (IGBT) and a method for manufacturing the same.

近年、パンチスルー型のIGBTに、ノンパンチスルー型のIGBTで採用されている、厚みの薄い低注入効率のアノード(ドレイン)構造を採用することにより、オン電圧とターンオフ時間のトレードオフ関係が改善されることが知られるようになってきている。これは、ライフタイム制御を行わずにIGBTの高速化が図れるためである。   In recent years, the trade-off relationship between on-state voltage and turn-off time has been improved by adopting a thin-type low-injection-efficiency anode (drain) structure adopted in non-punch-through IGBTs in punch-through IGBTs. It is becoming known that This is because the speed of the IGBT can be increased without performing lifetime control.

しかしながら、この構造においては、例えば耐圧600V系の素子の場合、IGBTの総厚は60μm程度と、極めて薄い構造となるために、通常の半導体製造装置ではMOSゲート構造等が形成できなくなってしまう。また、1200V系の素子においても、従来構造と比較して非常に薄い構造となるために、同様の問題が生じる。そこで、厚い構造のまま処理して、MOSゲート構造等を形成した後に薄くする方法が種々提案されている。   However, in this structure, for example, in the case of an element having a withstand voltage of 600 V, the total thickness of the IGBT is as extremely thin as about 60 μm, so that a MOS gate structure or the like cannot be formed in a normal semiconductor manufacturing apparatus. In addition, a 1200 V element has a very thin structure as compared with the conventional structure, and the same problem occurs. Therefore, various methods have been proposed in which a thick structure is processed to reduce the thickness after forming a MOS gate structure or the like.

その一つは、従来のnドリフト層、nバッファ層、及びpドレイン基板からなる厚いエピタキシャルウェハを用い、MOSゲート構造等を形成した後に、pドレイン基板の裏面から研削等を行って薄いpドレイン層を形成するものである。 One is to use a thick epitaxial wafer consisting of a conventional n drift layer, n + buffer layer, and p + drain substrate, form a MOS gate structure, etc., and then grind the back surface of the p + drain substrate. Forming a thin p + drain layer.

この場合、裏面研削量のばらつきにより、最終的なpドレイン層の厚みが大きく変化してしまう。そうすると、ドレイン層の最も不純物濃度の高い領域の厚みが変化するので、正孔の注入量も大きく変化してしまう。その結果、裏面研削量のばらつきが±3μmであるとしても、得られるデバイスの電気的特性が目標値より大きくはずれてしまうという問題が生じる。 In this case, the final thickness of the p + drain layer greatly changes due to variations in the amount of back grinding. Then, since the thickness of the region with the highest impurity concentration in the drain layer changes, the hole injection amount also changes greatly. As a result, there arises a problem that even if the variation in the amount of grinding on the back surface is ± 3 μm, the electrical characteristics of the obtained device deviate from the target value.

これに対して、図12は、ウェハの裏面研削量のばらつきを吸収する低濃度層を備えた、従来技術に係る他の構造を示している(この種の半導体装置の事例として、特許文献1参照)。   On the other hand, FIG. 12 shows another structure according to the prior art provided with a low-concentration layer that absorbs variations in the grinding amount of the back surface of the wafer (see Patent Document 1 as an example of this type of semiconductor device). reference).

図12の構造においては、低濃度層18を研削する前にMOSゲート構造等を形成し、その後、低濃度層18を所定の厚みになるまで研削する。そして、その研削面にイオン注入及び熱処理によりpドレイン層17を形成する。この結果、裏面研削量がばらついても、正孔の注入量の変化が少ないデバイスが得られる。 In the structure of FIG. 12, a MOS gate structure or the like is formed before the low concentration layer 18 is ground, and then the low concentration layer 18 is ground to a predetermined thickness. Then, a p + drain layer 17 is formed on the ground surface by ion implantation and heat treatment. As a result, a device with a small change in the amount of injected holes can be obtained even when the back grinding amount varies.

しかしながらこの場合、pドレイン層17は、不純物をイオン注入し、素子表面側のデバイス構造に影響を与えない程度の熱処理(アニール)でイオンを活性化して形成している。この時、注入された不純物イオンは、アニール時の温度や時間によって活性化率が大きく変化する。そのため、pドレイン層17の特性を一定にすることが難しいという問題点がある。 However, in this case, the p + drain layer 17 is formed by ion-implanting impurities and activating the ions by heat treatment (annealing) that does not affect the device structure on the element surface side. At this time, the activation rate of the implanted impurity ions varies greatly depending on the temperature and time during annealing. Therefore, there is a problem that it is difficult to make the characteristics of the p + drain layer 17 constant.

これに対して、図13は、低濃度層の両側にp層を備えた、従来技術に係るさらに別の構造を示している(この種の半導体装置の事例として、特許文献2参照)。 On the other hand, FIG. 13 shows still another structure according to the prior art provided with p + layers on both sides of the low concentration layer (see Patent Document 2 as an example of this type of semiconductor device).

図13の構造においては、まず、低濃度層18の上のnバッファ層13側に、正孔の注入量を決めるpドレイン層17をイオン注入及び熱処理で形成する。この時、MOSゲート構造等はまだ形成していないので、十分な熱処理を施すことが可能であり、イオンの活性化率はほぼ100%である。 In the structure of FIG. 13, a p + drain layer 17 that determines the amount of holes injected is first formed on the n + buffer layer 13 side above the low concentration layer 18 by ion implantation and heat treatment. At this time, since the MOS gate structure or the like has not yet been formed, a sufficient heat treatment can be performed, and the ion activation rate is almost 100%.

続いて、MOSゲート構造等を形成し、その後、低濃度層18を所定の厚みになるまで研削する。そして、その研削面にイオン注入及び熱処理によりpコンタクト層19を形成する。このpコンタクト層19は、ドレイン電極30とのオーミックコンタクトをとるためだけに機能すれば良い。この結果、pコンタクト層19の特性がばらついても、正孔の注入量の変化が少ないデバイスが得られる。 Subsequently, a MOS gate structure or the like is formed, and then the low concentration layer 18 is ground until a predetermined thickness is reached. Then, a p + contact layer 19 is formed on the ground surface by ion implantation and heat treatment. This p + contact layer 19 only needs to function for making ohmic contact with the drain electrode 30. As a result, even if the characteristics of the p + contact layer 19 vary, a device with little change in the amount of injected holes can be obtained.

しかしながらこの場合、先に示した図12の構造でも同様であるが、ウェハを薄くした後にイオン注入及び熱処理を行う必要がある。
特開2003−69020号公報(第5頁、図1) 特開2002−305305号公報(第9頁、図11−図13)
However, in this case, as in the structure shown in FIG. 12, the ion implantation and heat treatment must be performed after the wafer is thinned.
JP 2003-69020 A (page 5, FIG. 1) JP 2002-305305 A (page 9, FIG. 11 to FIG. 13)

上記のように、IGBTにおけるウェハ研削量のばらつきを吸収するための従来構造では、ウェハを薄くした後にイオン注入及び熱処理が必要であり、薄いウェハに対応した特殊な製造装置を必要としたり、ウェハの割れや欠けが生じ易いという問題点を有していた。   As described above, the conventional structure for absorbing the variation in the amount of wafer grinding in the IGBT requires ion implantation and heat treatment after the wafer is thinned, and requires a special manufacturing apparatus corresponding to the thin wafer, There was a problem that cracking and chipping were likely to occur.

本発明の目的は、良好な電気的特性を有する薄い構造のIGBTを安定して作製することが可能な構造及び製造方法を提供するものである。   An object of the present invention is to provide a structure and a manufacturing method capable of stably manufacturing a thin-structure IGBT having good electrical characteristics.

上記目的を達成するために、本発明の半導体装置は、相対的に不純物濃度が低い第1導電型の低濃度ドレイン層と、前記低濃度ドレイン層の上面に形成された相対的に不純物濃度が高い第1導電型の高濃度ドレイン層と、前記高濃度ドレイン層の上面に形成された第2導電型のバッファ層と、前記バッファ層の上面に形成された第2導電型のドリフト層と、前記ドリフト層の表面領域に形成されたベース領域、ソース領域、及びゲート電極を含むMOSゲート構造と、前記低濃度ドレイン層の下面に形成されたアルミニウムを含むドレイン電極とを具備している。   In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention has a first conductivity type low concentration drain layer having a relatively low impurity concentration and a relatively low impurity concentration formed on the upper surface of the low concentration drain layer. A high first conductivity type high concentration drain layer; a second conductivity type buffer layer formed on the upper surface of the high concentration drain layer; a second conductivity type drift layer formed on the upper surface of the buffer layer; A MOS gate structure including a base region, a source region, and a gate electrode formed in a surface region of the drift layer; and a drain electrode including aluminum formed on a lower surface of the low-concentration drain layer.

従って、ウェハを薄くした後に、イオン注入及びそれに伴う熱処理(アニール)を行う必要がない。   Therefore, it is not necessary to perform ion implantation and a heat treatment (annealing) accompanying it after the wafer is thinned.

本発明によれば、薄いウェハの搬送に対処した特殊なイオン注入装置を必要としない。また、アニール処理時に伴うウェハの割れや欠けの機会も無くなる。従って、良好な電気的特性を有するIGBTを安定して作製することが可能となる。   According to the present invention, there is no need for a special ion implantation apparatus capable of handling a thin wafer. Further, there is no opportunity for cracking or chipping of the wafer during the annealing process. Therefore, it is possible to stably manufacture an IGBT having good electrical characteristics.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例に係るIGBTの構成を示している。nドリフト層14の表面領域には、pベース領域15、nソース領域16、ゲート絶縁膜21、層間絶縁膜22、ゲート電極32及びソース電極33が形成されている。一方、nドリフト層14の下には、nバッファ層13、p高濃度ドレイン層12、p低濃度ドレイン層11及びドレイン電極31が形成されている。 FIG. 1 shows the configuration of an IGBT according to the first embodiment of the present invention. A p base region 15, an n + source region 16, a gate insulating film 21, an interlayer insulating film 22, a gate electrode 32 and a source electrode 33 are formed in the surface region of the n drift layer 14. On the other hand, an n + buffer layer 13, a p + high concentration drain layer 12, a p low concentration drain layer 11, and a drain electrode 31 are formed under the n drift layer 14.

図2乃至図4は、図1のIGBTの製造方法を示すものである。先ず、図2に示すように、低濃度でp型の基板10を用意し、イオン注入及び熱処理によりp高濃度ドレイン層12が形成される。この場合、エピタキシャル成長等によってもp高濃度ドレイン層12を形成することは可能であるが、高濃度で厚みの薄い層を精度良く形成するためには、イオン注入法の利用が望ましい。 2 to 4 show a method of manufacturing the IGBT shown in FIG. First, as shown in FIG. 2, a low concentration p-type substrate 10 is prepared, and a p + high concentration drain layer 12 is formed by ion implantation and heat treatment. In this case, the p + high-concentration drain layer 12 can be formed by epitaxial growth or the like, but it is desirable to use an ion implantation method in order to form a high-concentration and thin layer with high accuracy.

次に、図3に示すように、p高濃度ドレイン層12の上に、エピタキシャル成長でnバッファ層13が形成される。この場合、イオン注入及び熱処理によってnバッファ層13を形成することも可能である。さらに、nバッファ層13の上に、エピタキシャル成長でnドリフト層14が形成される。この時、nバッファ層13は厚みが例えば10μmとなるように制御され、nドリフト層14は厚みが例えば50μmとなるように制御される。 Next, as shown in FIG. 3, an n + buffer layer 13 is formed on the p + high concentration drain layer 12 by epitaxial growth. In this case, it is also possible to form the n + buffer layer 13 by ion implantation and heat treatment. Further, an n drift layer 14 is formed on the n + buffer layer 13 by epitaxial growth. At this time, the n + buffer layer 13 is controlled to have a thickness of, for example, 10 μm, and the n drift layer 14 is controlled to have a thickness of, for example, 50 μm.

次いで、図4に示すように、nドリフト層14の表面領域に、MOSゲート構造等が周知のプロセスにより形成される。この後、p低濃度基板10の裏面に研削やエッチング等が施され、所定の厚みのp低濃度ドレイン層11が形成される。 Next, as shown in FIG. 4, a MOS gate structure or the like is formed on the surface region of the n drift layer 14 by a known process. Thereafter, the back surface of the p low concentration substrate 10 is subjected to grinding, etching, or the like to form the p low concentration drain layer 11 having a predetermined thickness.

この時、上記所定の厚みは、基板裏面の研削やエッチングのばらつき量から決定される。例えば、ばらつき量を±3μmとすると、所定の厚みは3μm程度となる。最後に、p低濃度ドレイン層11にアルミニウムを含むドレイン電極31が形成され、IGBTが完成される。 At this time, the predetermined thickness is determined from the amount of variation in grinding or etching of the back surface of the substrate. For example, when the variation amount is ± 3 μm, the predetermined thickness is about 3 μm. Finally, a drain electrode 31 containing aluminum is formed on the p low-concentration drain layer 11 to complete the IGBT.

上記構成のIGBTによれば、基板裏面研削量がばらついても、p高濃度ドレイン層12の厚みが変化することはなく、p低濃度ドレイン層11の厚みがばらつくだけである。そのため、正孔の注入量のばらつきも小さい。また、ウェハ全体を薄くした後にイオン注入を行う工程が無く、製造プロセスが極めて容易となる。 According to the IGBT having the above configuration, even if the substrate back surface grinding amount varies, the thickness of the p + high concentration drain layer 12 does not change, and only the thickness of the p low concentration drain layer 11 varies. Therefore, variation in the amount of injected holes is small. Further, there is no step of ion implantation after the entire wafer is thinned, and the manufacturing process becomes extremely easy.

図5は、完成したIGBTの各層の膜厚と不純物濃度の関係を模式的に示したものである。図5では、例えば3μmの厚みのp低濃度ドレイン層11が存在するが、基板裏面の研削やエッチングのばらつきにより、図6に示すように、p低濃度ドレイン層11がほとんど残っていない場合がある。しかしながら、この場合でも、p高濃度ドレイン層12の厚みはほとんど変化しないので、正孔の注入量の変化は僅かであり、所望の特性のIGBTが得られる。 FIG. 5 schematically shows the relationship between the film thickness and impurity concentration of each layer of the completed IGBT. In FIG. 5, for example, the p low concentration drain layer 11 having a thickness of 3 μm exists, but due to variations in grinding and etching of the back surface of the substrate, the p low concentration drain layer 11 hardly remains as shown in FIG. 6. There is a case. However, even in this case, since the thickness of the p + high-concentration drain layer 12 hardly changes, the change in the amount of injected holes is slight, and an IGBT having desired characteristics can be obtained.

ここで、上記構成のIGBTが実施可能であるのは、アルミニウムを含むドレイン電極31がp低濃度ドレイン層11に対して、ショットキ接合とならずにオーミック接合を形成することによる。 Here, the IGBT having the above configuration can be implemented because the drain electrode 31 containing aluminum forms an ohmic junction with the p low-concentration drain layer 11 without forming a Schottky junction.

例えばアルミニウムでは、例えば非特許文献1に開示されたように、不純物濃度の低い側で1.5×1016cm−3のp型シリコンに対しても、オーミック接合を形成することが知られている。従って、オーミックコンタクトの観点から、p低濃度ドレイン層11の不純物濃度は、1.5×1016cm−3以上であることが望ましい。
コロナ社、パワーデバイス・パワーICハンドブック、24頁、表2.1
For example, in aluminum, as disclosed in Non-Patent Document 1, for example, it is known that an ohmic junction is formed even on p-type silicon of 1.5 × 10 16 cm −3 on the low impurity concentration side. Yes. Therefore, from the viewpoint of ohmic contact, the impurity concentration of the p low-concentration drain layer 11 is desirably 1.5 × 10 16 cm −3 or more.
Corona, Power Devices and Power IC Handbook, 24 pages, Table 2.1

一方、基板裏面研削量がばらついても、正孔の注入量が大きく変化することのないようにするためには、p低濃度ドレイン層11の不純物濃度は低い方が好ましく、p高濃度ドレイン層12の不純物濃度の1/10以下にすることが望ましい。本発明によれば、p高濃度ドレイン層12の不純物濃度は、従来構造で用いられている高濃度基板と同程度の3×1018cm−3かそれ以上でまで高めることが可能である。従って、p低濃度ドレイン層11の不純物濃度は、3×1017cm−3以下であることが望ましい。 On the other hand, the impurity concentration of the p low concentration drain layer 11 is preferably low in order to prevent the hole injection amount from changing greatly even if the substrate back surface grinding amount varies, and p + high concentration. It is desirable to set it to 1/10 or less of the impurity concentration of the drain layer 12. According to the present invention, the impurity concentration of the p + high-concentration drain layer 12 can be increased to 3 × 10 18 cm −3 or more, which is the same as that of the high-concentration substrate used in the conventional structure. . Therefore, the impurity concentration of the p low concentration drain layer 11 is desirably 3 × 10 17 cm −3 or less.

さらに、ドレイン電極31は、通常、異種金属による多層構造で形成されるため、p低濃度ドレイン層11に直接接触する金属層にアルミニウムを含んでいることが必要である。この場合、純アルミニウム又はアルミニウムシリコン合金が望ましい。 Furthermore, since the drain electrode 31 is usually formed with a multilayer structure of different metals, it is necessary that the metal layer in direct contact with the p low-concentration drain layer 11 contains aluminum. In this case, pure aluminum or aluminum silicon alloy is desirable.

次に、本発明の第2の実施例について説明する。図7及び図8は、本発明の第2の実施例に係る半導体装置の製造方法を示すものである。先ず、図7に示すように、基板9を用意し、エピタキシャル成長によりp低濃度ドレイン層11が形成される。この場合、拡散等によってもp低濃度ドレイン層11を形成することは可能であるが、一定の濃度のp低濃度ドレイン層11を形成するためには、エピタキシャル成長法の利用が望ましい。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. 7 and 8 show a method of manufacturing a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 7, a substrate 9 is prepared, and a p low concentration drain layer 11 is formed by epitaxial growth. In this case, the p low concentration drain layer 11 can be formed by diffusion or the like, but in order to form the p low concentration drain layer 11 having a constant concentration, it is desirable to use an epitaxial growth method.

次いで、図8に示すように、p低濃度ドレイン層11の上に、イオン注入及び熱処理によりp高濃度ドレイン層12が形成される。この後、実施例1の図3及び図4と同様のプロセスを経て、IGBTが完成される。この時、第1の実施例では、低濃度でp型の基板10が所定の厚みだけ残るように加工してp低濃度ドレイン層11が形成されたが、この第2の実施例では、基板9は全て除去され、露出したp低濃度ドレイン層11が所定の厚みになるように加工している。 Next, as shown in FIG. 8, a p + high concentration drain layer 12 is formed on the p low concentration drain layer 11 by ion implantation and heat treatment. Thereafter, the IGBT is completed through the same processes as those in FIGS. 3 and 4 of the first embodiment. At this time, in the first embodiment, p-type substrate 10 at low concentrations is processed so as to leave only a predetermined thickness p - although low concentration drain layer 11 is formed, in this second embodiment, The substrate 9 is completely removed, and the exposed p low-concentration drain layer 11 is processed to have a predetermined thickness.

実施例2では、実施例1に対して、基板9の導電型及び不純物濃度を特に指定する必要が無い。そのため、価格の安い基板を使用することができるという利点を有する。   In the second embodiment, it is not necessary to specify the conductivity type and impurity concentration of the substrate 9 as compared to the first embodiment. Therefore, there is an advantage that a cheap substrate can be used.

さらに、本発明の第3の実施例について説明する。図9乃至図11は、本発明の第3の実施例に係る半導体装置の製造方法を示すものである。先ず、図9に示すように、低濃度でn型の基板8を用意し、エピタキシャル成長でnバッファ層13が形成される。ここで、n基板8は、最終的にIGBTのnドリフト層となるので、IGBTに要求される耐圧に応じた厚み及び不純物濃度を有していることが必要である。 Furthermore, a third embodiment of the present invention will be described. 9 to 11 show a method of manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 9, a low concentration n-type substrate 8 is prepared, and an n + buffer layer 13 is formed by epitaxial growth. Here, since the n substrate 8 finally becomes the n drift layer of the IGBT, it is necessary that the n substrate 8 has a thickness and an impurity concentration corresponding to the breakdown voltage required for the IGBT.

次に、図10に示すように、nバッファ層13の上に、エピタキシャル成長によりp高濃度ドレイン層12が形成され、さらにその上に、エピタキシャル成長でp低濃度ドレイン層11が形成される。 Next, as shown in FIG. 10, the p + high concentration drain layer 12 is formed by epitaxial growth on the n + buffer layer 13, and the p low concentration drain layer 11 is further formed by epitaxial growth thereon. .

続いて、図11に示すように、n基板8の反対側の面に、MOSゲート構造等が周知のプロセスにより形成される。この後、p低濃度ドレイン層11に研削やエッチングが施され、所定の厚みのp低濃度ドレイン層11が形成される。最後に、p低濃度ドレイン層11にアルミニウムを含むドレイン電極31が形成され、IGBTが完成される。 Subsequently, as shown in FIG. 11, a MOS gate structure or the like is formed on the opposite surface of the n substrate 8 by a known process. Thereafter, the p low concentration drain layer 11 is ground or etched to form the p low concentration drain layer 11 having a predetermined thickness. Finally, a drain electrode 31 containing aluminum is formed on the p low-concentration drain layer 11 to complete the IGBT.

実施例3は、nドリフト層をn基板8で形成していることを特徴としている。IGBTの耐圧クラスが高くなると、nドリフト層の厚みを厚くする必要がある。この時、nドリフト層をエピタキシャル成長で形成していると、その厚みが厚くなるに連れてコストが高くなる。従って、実施例3では、耐圧クラスの高いIGBTの場合にコストが低くなるという利点を有する。 Example 3 is characterized in that the n drift layer is formed of the n substrate 8. When the breakdown voltage class of the IGBT is increased, it is necessary to increase the thickness of the n drift layer. At this time, if the n drift layer is formed by epitaxial growth, the cost increases as the thickness increases. Therefore, the third embodiment has an advantage that the cost is reduced in the case of an IGBT having a high breakdown voltage class.

以上、プレーナゲート型のIGBTを例にとって説明したが、本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、トレンチゲート型のIGBTについても同等の効果が得られることは明らかである。   The planar gate type IGBT has been described above as an example. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is apparent that the same effect can be obtained with a trench gate type IGBT.

本発明の第1の実施例に係る半導体装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示した半導体装置の製造工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor device shown in FIG. 1. 図2に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 2. 図3に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process subsequent to FIG. 3. 図1に示した半導体装置の各層の膜厚と不純物濃度の関係を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing the relationship between the film thickness of each layer of the semiconductor device shown in FIG. 1 and the impurity concentration. 図1に示した半導体装置の各層の膜厚と不純物濃度の関係を模式的に示す他の図である。FIG. 6 is another diagram schematically showing the relationship between the film thickness of each layer of the semiconductor device shown in FIG. 1 and the impurity concentration. 本発明の第2の実施例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 2nd Example of this invention. 図7に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 7. 本発明の第3の実施例に係る半導体装置の製造方法を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on the 3rd Example of this invention. 図9に続く製造工程を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing step that follows FIG. 9. 図10に続く製造工程を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the manufacturing process following FIG. 従来の半導体装置の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the conventional semiconductor device. 従来の半導体装置の他の構造を示す要部断面図である。It is principal part sectional drawing which shows the other structure of the conventional semiconductor device.

符号の説明Explanation of symbols

8 n基板
9 基板
10 p低濃度基板
11 p低濃度ドレイン層
12 p高濃度ドレイン層
13 nバッファ層
14 nドリフト層
15 pベース領域
16 nソース領域
17 pドレイン層
18 低濃度層
19 pコンタクト層
21 ゲート絶縁膜
22 層間絶縁膜
30 ドレイン電極
31 ドレイン電極
32 ゲート電極
33 ソース電極
8 n substrate 9 substrate 10 p low concentration substrate 11 p low concentration drain layer 12 p + high concentration drain layer 13 n + buffer layer 14 n drift layer 15 p base region 16 n + source region 17 p + drain layer 18 Low-concentration layer 19 p + Contact layer 21 Gate insulating film 22 Interlayer insulating film 30 Drain electrode 31 Drain electrode 32 Gate electrode 33 Source electrode

Claims (7)

相対的に不純物濃度が低い第1導電型の低濃度ドレイン層と、
前記低濃度ドレイン層の上面に形成された相対的に不純物濃度が高い第1導電型の高濃度ドレイン層と、
前記高濃度ドレイン層の上面に形成された第2導電型のバッファ層と、
前記バッファ層の上面に形成された第2導電型のドリフト層と、
前記ドリフト層の表面領域に形成されたベース領域、ソース領域、及びゲート電極を含むMOSゲート構造と、
前記低濃度ドレイン層の下面に形成されたアルミニウムを含むドレイン電極とを具備することを特徴とする半導体装置。
A low-concentration drain layer of a first conductivity type having a relatively low impurity concentration;
A first conductivity type high concentration drain layer having a relatively high impurity concentration formed on the upper surface of the low concentration drain layer;
A second conductivity type buffer layer formed on the upper surface of the high-concentration drain layer;
A second conductivity type drift layer formed on the upper surface of the buffer layer;
A MOS gate structure including a base region, a source region, and a gate electrode formed in a surface region of the drift layer;
And a drain electrode containing aluminum formed on a lower surface of the low-concentration drain layer.
前記低濃度ドレイン層の不純物濃度は、1.5×1016cm-3以上、3×1017cm-3以下であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein an impurity concentration of the low-concentration drain layer is 1.5 × 10 16 cm −3 or more and 3 × 10 17 cm −3 or less. 相対的に不純物濃度が低い第1導電型の基板の第1の面に相対的に不純物濃度が高い第1導電型の高濃度ドレイン層を形成する工程と、
前記高濃度ドレイン層上に第2導電型のバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に第2導電型のドリフト層をエピタキシャル成長で形成する工程と、
前記ドリフト層の表面領域にベース領域、ソース領域、及びゲート電極を含むMOSゲート構造を形成する工程と、
前記基板の前記第1の面と反対の第2の面を前記基板が所定の厚さになるまで除去する工程と、
前記基板の露出面にアルミニウムを含むドレイン電極を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first conductivity type high-concentration drain layer having a relatively high impurity concentration on a first surface of a first conductivity type substrate having a relatively low impurity concentration;
Forming a second conductivity type buffer layer on the high-concentration drain layer;
Forming a second conductivity type drift layer on the buffer layer by epitaxial growth;
Forming a MOS gate structure including a base region, a source region, and a gate electrode in a surface region of the drift layer;
Removing a second surface of the substrate opposite the first surface until the substrate has a predetermined thickness;
And a step of forming a drain electrode containing aluminum on the exposed surface of the substrate.
第1の基板の第1の面に相対的に不純物濃度が低い第1導電型の低濃度ドレイン層を形成する工程と、
前記低濃度ドレイン層上に相対的に不純物濃度が高い第1導電型の高濃度ドレイン層を形成する工程と、
前記高濃度ドレイン層上に第2導電型のバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に第2導電型のドリフト層をエピタキシャル成長で形成する工程と、
前記ドリフト層の表面領域にベース領域、ソース領域、及びゲート電極を含むMOSゲート構造を形成する工程と、
前記第1の基板の前記第1の面と反対の第2の面を前記低濃度ドレイン層が露出するまで除去する工程と、
前記低濃度ドレイン層の露出面を前記低濃度ドレイン層が所定の厚さになるまで除去する工程と、
前記低濃度ドレイン層の最終的な露出面にアルミニウムを含むドレイン電極を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a first conductivity type low concentration drain layer having a relatively low impurity concentration on a first surface of a first substrate;
Forming a first conductivity type high concentration drain layer having a relatively high impurity concentration on the low concentration drain layer;
Forming a second conductivity type buffer layer on the high-concentration drain layer;
Forming a second conductivity type drift layer on the buffer layer by epitaxial growth;
Forming a MOS gate structure including a base region, a source region, and a gate electrode in a surface region of the drift layer;
Removing a second surface opposite to the first surface of the first substrate until the lightly doped drain layer is exposed;
Removing the exposed surface of the low-concentration drain layer until the low-concentration drain layer has a predetermined thickness;
Forming a drain electrode containing aluminum on a final exposed surface of the low-concentration drain layer.
第2導電型の基板の第1の面に第2導電型のバッファ層を形成する工程と、
前記バッファ層上に相対的に不純物濃度が高い第1導電型の高濃度ドレイン層を形成する工程と、
前記高濃度ドレイン層上に相対的に不純物濃度が低い第1導電型の低濃度ドレイン層をエピタキシャル成長で形成する工程と、
前記基板の前記第1の面と反対の第2の面にベース領域、ソース領域、及びゲート電極を含むMOSゲート構造を形成する工程と、
前記低濃度ドレイン層を前記低濃度ドレイン層が所定の厚さになるまで除去する工程と、
前記低濃度ドレイン層の露出面にアルミニウムを含むドレイン電極を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
Forming a second conductivity type buffer layer on the first surface of the second conductivity type substrate;
Forming a first conductivity type high concentration drain layer having a relatively high impurity concentration on the buffer layer;
Forming a low-concentration drain layer of a first conductivity type having a relatively low impurity concentration on the high-concentration drain layer by epitaxial growth;
Forming a MOS gate structure including a base region, a source region, and a gate electrode on a second surface opposite to the first surface of the substrate;
Removing the low-concentration drain layer until the low-concentration drain layer has a predetermined thickness;
Forming a drain electrode containing aluminum on the exposed surface of the low-concentration drain layer.
前記高濃度ドレイン層を、イオン注入及び熱処理によって形成することを特徴とする請求項3又は4記載の半導体装置の製造方法。   5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the high concentration drain layer is formed by ion implantation and heat treatment. 前記低濃度ドレイン層を、エピタキシャル成長によって形成することを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the low-concentration drain layer is formed by epitaxial growth.
JP2004065633A 2004-03-09 2004-03-09 Manufacturing method of semiconductor device Expired - Lifetime JP4676708B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004065633A JP4676708B2 (en) 2004-03-09 2004-03-09 Manufacturing method of semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004065633A JP4676708B2 (en) 2004-03-09 2004-03-09 Manufacturing method of semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005259779A true JP2005259779A (en) 2005-09-22
JP4676708B2 JP4676708B2 (en) 2011-04-27

Family

ID=35085246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004065633A Expired - Lifetime JP4676708B2 (en) 2004-03-09 2004-03-09 Manufacturing method of semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4676708B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100882226B1 (en) * 2006-09-29 2009-02-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Power Semiconductor Device
JP2009525610A (en) * 2006-02-03 2009-07-09 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション Charge-balanced insulated gate bipolar transistor
JP2011166034A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Fuji Electric Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
JP2012156207A (en) * 2011-01-24 2012-08-16 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
US9070737B2 (en) 2010-10-27 2015-06-30 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device with low-lifetime region
JP2017041626A (en) * 2015-08-18 2017-02-23 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02309676A (en) * 1989-05-24 1990-12-25 Meidensha Corp Reverse-conducting insulated-gate bipolar transistor
JPH06151864A (en) * 1992-10-29 1994-05-31 Shin Etsu Handotai Co Ltd Semiconductor substrate and manufacture thereof
JPH10150004A (en) * 1996-11-20 1998-06-02 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacture
JPH1131815A (en) * 1997-07-11 1999-02-02 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device having trench structure and fabrication thereof
JP2002305305A (en) * 2001-01-31 2002-10-18 Toshiba Corp Semiconductor device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02309676A (en) * 1989-05-24 1990-12-25 Meidensha Corp Reverse-conducting insulated-gate bipolar transistor
JPH06151864A (en) * 1992-10-29 1994-05-31 Shin Etsu Handotai Co Ltd Semiconductor substrate and manufacture thereof
JPH10150004A (en) * 1996-11-20 1998-06-02 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacture
JPH1131815A (en) * 1997-07-11 1999-02-02 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device having trench structure and fabrication thereof
JP2002305305A (en) * 2001-01-31 2002-10-18 Toshiba Corp Semiconductor device

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009525610A (en) * 2006-02-03 2009-07-09 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション Charge-balanced insulated gate bipolar transistor
KR100882226B1 (en) * 2006-09-29 2009-02-06 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Power Semiconductor Device
JP2011166034A (en) * 2010-02-12 2011-08-25 Fuji Electric Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device
US9070737B2 (en) 2010-10-27 2015-06-30 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device with low-lifetime region
US9460927B2 (en) 2010-10-27 2016-10-04 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device manufacturing method
JP2012156207A (en) * 2011-01-24 2012-08-16 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2017041626A (en) * 2015-08-18 2017-02-23 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4676708B2 (en) 2011-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4746927B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US20020117712A1 (en) High voltage semiconductor device and method for manufacturing the same
JP5102411B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2002305305A (en) Semiconductor device
JP2003324196A (en) Vertical mosfet and method for manufacturing the same
US9466681B2 (en) Method and apparatus for forming a semiconductor gate
JP2009065117A (en) Semiconductor device and manufacturing method of same
JP6698697B2 (en) Insulated gate power semiconductor device and method of manufacturing the device
JP4727426B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2008166490A (en) Manufacturing method for semiconductor device
JP2009105374A (en) Semiconductor device
JP4063353B2 (en) Manufacturing method of trench gate type MOS field effect transistor
JP5621621B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
US9331194B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP4372082B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2006019508A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2012191053A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5213520B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2015056643A (en) Semiconductor device manufacturing method
JP4676708B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2007005657A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JPWO2008123491A1 (en) Semiconductor device using carrier multiplication by ionizing collision and method for manufacturing the same
JP2006324431A (en) Semiconductor device and method for manufacturing same
JP2008227240A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5086700B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060616

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100707

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100730

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100928

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110118

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110128

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140204

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4676708

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250