JP2006173366A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006173366A JP2006173366A JP2004363926A JP2004363926A JP2006173366A JP 2006173366 A JP2006173366 A JP 2006173366A JP 2004363926 A JP2004363926 A JP 2004363926A JP 2004363926 A JP2004363926 A JP 2004363926A JP 2006173366 A JP2006173366 A JP 2006173366A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- main surface
- manufacturing
- semiconductor device
- ion implantation
- 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
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)の半導体装置における半導体基板で使用する製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method used for a semiconductor substrate in an insulated gate bipolar transistor (IGBT) semiconductor device.
絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)は、一般に高価なエピタキシャルウェーハ(p+ 基板とn層)とそれに比べ低価格のn型半導体基板を用いて製造されている(例えば、特許文献1参照)。 Insulated gate bipolar transistors (IGBTs) are generally manufactured using an expensive epitaxial wafer (p + substrate and n layer) and an n-type semiconductor substrate that is less expensive (see, for example, Patent Document 1).
n型半導体基板を用いてIGBTを製造する場合、第1の主面にゲート電極及びエミッタ電極の活性部などを形成してから第2の主面にp+ コレクタ層を形成する必要がある。これは、オン電圧の低減からn型半導体基板の第2の主面を研削する必要があり、そののちにp+ コレクタ層の形成となることによる。 When manufacturing an IGBT using an n-type semiconductor substrate, it is necessary to form an active portion of a gate electrode and an emitter electrode on the first main surface and then form a p + collector layer on the second main surface. This is because it is necessary to grind the second main surface of the n-type semiconductor substrate in order to reduce the on-voltage, and then the p + collector layer is formed.
従って、n型半導体基板を用いた場合、n型半導体基板の第2の主面にp+ コレクタ層を形成する工程において、一般には900℃以上での高温熱処理が必要となるが、第1の主面ゲート及びエミッタ電極の金属膜が溶融又は変質などする温度(577℃)より低い温度での熱処理が不可欠である。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、n型半導体基板を用い、該基板第1の主面ゲート及びエミッタ電極の金属膜の存在に対し、悪影響を及ぼさない低温処理による該基板第2の主面にp+ コレクタ層を形成する製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and uses an n-type semiconductor substrate, and the substrate by low-temperature processing that does not adversely affect the presence of the metal film of the first main surface gate and emitter electrode of the substrate. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method for forming a p + collector layer on the second main surface.
上記の課題を解決するために、本発明は、第1の主面と第2の主面を有する第1導電型の半導体基板を準備する第1の工程と、前記半導体基板に、前記第2の主面から第2導電型の不純物をイオンの状態で注入する第2の工程と、前記半導体基板に注入した不純物を熱処理によって活性化する第3の工程と、を備えると共に、前記第2の工程と前記第3の工程とをこの順に2回又は3回ずつ実行することによって、前記半導体基板の前記第2の主面に単一の第2導電型の高不純物濃度層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first step of preparing a first conductivity type semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface, and the semiconductor substrate includes the second step. A second step of implanting impurities of the second conductivity type from the main surface of the semiconductor substrate in an ion state, and a third step of activating the impurities implanted into the semiconductor substrate by heat treatment. Forming a single second conductivity type high impurity concentration layer on the second main surface of the semiconductor substrate by executing the step and the third step twice or three times in this order. This is a feature of a semiconductor device manufacturing method.
前記半導体基板は、シリコン(Si)基板であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法である。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a silicon (Si) substrate.
前記半導体基板の前記第2の主面に第2導電型高不純物濃度層を形成するイオン種は、ホウ素(B+ )または2フッ化ホウ素(BF2 + )であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法である。 The ionic species for forming the second conductivity type high impurity concentration layer on the second main surface of the semiconductor substrate is boron (B + ) or boron difluoride (BF 2 + ). 1. A method for manufacturing a semiconductor device according to 1.
前記不純物導入工程の1回当りのドーズ量が2E15/cm2 以下であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法である。 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a dose amount per one impurity introduction step is 2E15 / cm 2 or less.
前記熱処理工程は、500℃で16時間加熱することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法である。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed by heating at 500 ° C. for 16 hours.
本発明は、半導体基板にイオン注入の分割不純物導入と低温熱処理を不純物導入の分割毎に行うことにより、前記不純物を活性化できる。低温熱処理は、アニール炉を用いるため半導体装置が安価にできる。 According to the present invention, the impurity can be activated by performing divided impurity introduction for ion implantation and low-temperature heat treatment in the semiconductor substrate for each division of impurity introduction. Low-temperature heat treatment uses an annealing furnace, so that the semiconductor device can be made inexpensive.
n型半導体基板を用いた絶縁ゲート型バイポーラトランジスタにおいて、n型半導体基板を用いた第2の主面のp+ コレクタ層を形成する工程において、ホウ素(B+ )又は2フッ化ほう素(BF2 + )の決められたイオン注入量を分割し、低温熱処理(アニール炉使用)を該イオン注入の分割した工程毎に行うことにより、その第1の主面の電極を損なわない低温で活性化できる製造方法である。 In an insulated gate bipolar transistor using an n-type semiconductor substrate, boron (B + ) or boron difluoride (BF) is formed in the step of forming the p + collector layer of the second main surface using the n-type semiconductor substrate. 2 + ) is divided into a predetermined amount of ion implantation, and low-temperature heat treatment (using an annealing furnace) is performed for each of the divided steps of the ion implantation, thereby activating the first principal surface electrode at a low temperature. It is a production method that can be performed.
図1から図3は、n型半導体基板7を準備し、素子活性部の1部片側半分のみを示す第1の主面及び単一のp+ 高不純物濃度層を備える第2の主面からなる絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ(IGBT)の製造方法を工程順に示す断面図である。
FIGS. 1 to 3 show an n-
図1は、本発明の実施例に係るn型半導体基板7を用いたIGBTのp+ コレクタ層を形成する前までの工程例の断面図である。n型半導体基板7の第1の主面に、ゲート酸化膜4とゲート電極膜(多結晶シリコン)3を形成加工後、ベース層6形成後エミッタ層5を形成する。その後、層間絶縁膜2を形成加工後、エミッタ電極膜1を形成加工する。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a process example before forming an IGBT p + collector layer using an n-
図2は、図1工程実施後のp+ コレクタ層8を形成した工程の断面図である。B+ 又はBF2 + イオンの2E15/cm2 イオン注入を2回分割し、500℃16時間のアニール炉による加熱処理を分割毎行う。2回分割例として、該イオン注入ドーズ量1E15/cm2 、アニール炉で500℃16時間加熱処理し、加えて該イオン注入ドーズ量1E15/cm2 、アニール炉で500℃16時間加熱処理を行う。なお、該イオン注入における結晶欠陥の回復のため、500℃16時間以上の加熱処理が望ましい。図3は、図2の工程実施後のp+ コレクタ電極膜9を形成した工程の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the process of forming the p + collector layer 8 after the process of FIG. The 2E15 / cm 2 ion implantation of B + or BF 2 + ions is divided twice, and heat treatment is performed in an annealing furnace at 500 ° C. for 16 hours for each division. As two exemplary division, the ion implantation dose 1E15 / cm 2, then heat treated 500 ° C. 16 hours at an annealing furnace, performing the ion implantation dose 1E15 / cm 2, 500 ℃ 16 hours of heat treatment at an annealing furnace in addition . Note that heat treatment at 500 ° C. for 16 hours or longer is desirable to recover crystal defects in the ion implantation. FIG. 3 is a cross-sectional view of the process of forming the p +
前述のように形成されたp+ コレクタ層8は、分割を行わずに形成した場合と比較して低い比抵抗を有するため、p+ コレクタ電極膜9との良好なオーミック性を実現することができる。
Since the p + collector layer 8 formed as described above has a low specific resistance compared to the case where the p + collector layer 8 is formed without being divided, it is possible to realize a good ohmic property with the p +
最後にパッケージへの組立工程例として、 図示はしないが、ウェーハ状態におけるプレーナ型IGBTは、ダイシングによりチップ化される。そのチップは、 ゲート電極膜及びエミッタ電極膜3がアルミニウムのワイヤーボンディングによりそれぞれゲート、エミッタ端子に接続され、p+ コレクタ電極膜9は、フレーム(コレクタ端子)にはんだにより接続され、樹脂封止される。
Finally, as an example of an assembly process for a package, although not shown, the planar IGBT in the wafer state is made into chips by dicing. In the chip, the gate electrode film and the
なお、n型半導体基板7とp+ コレクタ層8の間にn+ バッファ層を設けてある構造についても適用できる。
Note that the present invention can also be applied to a structure in which an n + buffer layer is provided between the n-
または、実施例1の2回分割を3回分割例として、該イオン注入ドーズ量0.5E15/cm2 、アニール炉で500℃16時間加熱処理し、加えて該イオン注入ドーズ量0.5E15/cm2 、アニール炉で500℃16時間加熱処理し、加えて該イオン注入ドーズ量1E15/cm2 、アニール炉で500℃16時間加熱処理を行う。 Alternatively, the ion implantation dose amount of 0.5E15 / cm 2 in an annealing furnace is heated at 500 ° C. for 16 hours, and the ion implantation dose amount of 0.5E15 / cm 2, and heat treated 500 ° C. 16 hours at an annealing furnace, performing the ion implantation dose 1E15 / cm 2, 500 ℃ 16 hours of heat treatment at an annealing furnace in addition.
図4はBF2 + イオン注入分割回数ごとの500℃16時間加熱処理におけるBF2 + 累積ドーズ量とP+ コレクタ層8のシート抵抗との関係図である。分割をせずに処理を行った場合に着目すると、 ドーズ量を増やした分だけシート抵抗は低減できるはずであるが、2E15/cm2 を超えるドーズ量でイオン注入を行うと、イオン注入時に形成される結晶欠陥が後の500℃の低温熱処理では回復困難となってしまうため、ドーズ量の増加に対しシート抵抗が逆に増大することがわかる。従って、イオン注入工程の1回当たりのドーズ量が2E15/cm2 であることが望ましい。さらに、分割を行った場合に着目すると、p+ コレクタ層8において、4回分割方法のシート抵抗は、実施例1、2における2回または3回分割処理方法とほぼ同じであることがわかる。従って、処理時間の短い2回または3回分割を用いることがよい。 FIG. 4 is a relationship diagram between BF 2 + accumulated dose and sheet resistance of the P + collector layer 8 in the heat treatment at 500 ° C. for 16 hours for each number of BF 2 + ion implantation divisions. Paying attention to the case where the process is performed without dividing, the sheet resistance should be reduced by the increase of the dose amount. However, if the ion implantation is performed at a dose amount exceeding 2E15 / cm 2 , it is formed at the time of ion implantation. It can be understood that the sheet resistance increases conversely with the increase in the dose because the crystal defects to be made are difficult to recover in the subsequent low-temperature heat treatment at 500 ° C. Therefore, it is desirable that the dose amount per ion implantation step is 2E15 / cm 2 . Further, when attention is paid to the case where the division is performed, it can be seen that the sheet resistance of the four-time division method in the p + collector layer 8 is substantially the same as the two-time or three-time division processing method in the first and second embodiments. Therefore, it is preferable to use two or three divisions with a short processing time.
なお、本発明は、n型半導体基板の第1の主面がトレンチ型であるIGBTのn型半導体基板の第2の主面研削する構造についても適用できる。 The present invention can also be applied to a structure in which the second main surface of an IGBT n-type semiconductor substrate of the IGBT whose first main surface is a trench type is ground.
1 エミッタ電極膜
2 層間絶縁膜
3 ゲート電極膜
4 ゲート酸化膜
5 エミッタ層
6 ベース層
7 n型半導体基板
8 コレクタ層
9 コレクタ電極膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記半導体基板に、前記第2の主面から第2導電型の不純物をイオンの状態で注入する第2の工程と、
前記半導体基板に注入した不純物を熱処理によって活性化する第3の工程と、を備えると共に、
前記第2の工程と前記第3の工程とをこの順に2回又は3回ずつ実行することによって、前記半導体基板の前記第2の主面に単一の第2導電型の高不純物濃度層を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A first step of preparing a first conductivity type semiconductor substrate having a first main surface and a second main surface;
A second step of implanting ions of a second conductivity type from the second main surface into the semiconductor substrate in an ion state;
And a third step of activating the impurity implanted into the semiconductor substrate by heat treatment,
By performing the second step and the third step twice or three times in this order, a single second conductivity type high impurity concentration layer is formed on the second main surface of the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a semiconductor device.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat treatment step is performed by heating at 500 ° C. for 16 hours.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004363926A JP2006173366A (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004363926A JP2006173366A (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006173366A true JP2006173366A (en) | 2006-06-29 |
Family
ID=36673779
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004363926A Pending JP2006173366A (en) | 2004-12-16 | 2004-12-16 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006173366A (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62200723A (en) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH03278430A (en) * | 1990-03-28 | 1991-12-10 | Kawasaki Steel Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH04312917A (en) * | 1991-01-11 | 1992-11-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JP2002299278A (en) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Fuji Electric Co Ltd | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2004103763A (en) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
-
2004
- 2004-12-16 JP JP2004363926A patent/JP2006173366A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62200723A (en) * | 1986-02-28 | 1987-09-04 | Nec Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH03278430A (en) * | 1990-03-28 | 1991-12-10 | Kawasaki Steel Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH04312917A (en) * | 1991-01-11 | 1992-11-04 | Oki Electric Ind Co Ltd | Manufacture of semiconductor device |
JP2002299278A (en) * | 2001-04-02 | 2002-10-11 | Fuji Electric Co Ltd | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2004103763A (en) * | 2002-09-09 | 2004-04-02 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5452062B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
CN1222986C (en) | Manufacturing method for semiconductor device and semiconductor device | |
TWI574408B (en) | Insulated gate bipolar transistor and manufacturing method thereof | |
CN104576347A (en) | Method for improving back metallization of IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) | |
JP5160001B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US20120231618A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JPH08181321A (en) | Soi substrate and its manufacture | |
US9385210B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device using a gettering layer | |
JP2003197633A (en) | Manufacturing method for semiconductor device | |
JP2013135213A (en) | Semiconductor element and manufacturing method of the same | |
JP4951872B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP4676708B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2006173366A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5301091B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2018125352A (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
JP4882214B2 (en) | Reverse blocking insulated gate semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP2008103562A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2006080269A (en) | High breakdown voltage semiconductor device and its manufacturing method | |
CN105322003A (en) | Insulated gate bipolar transistor and preparation method thereof | |
JP2006140309A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP4821088B2 (en) | Method of manufacturing reverse blocking insulated gate bipolar transistor | |
JP5445563B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP5626325B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2004207567A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
JP2023040706A (en) | Method for manufacturing silicon carbide semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070424 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110304 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110315 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110802 |