JP2008004704A - Method of manufacturing semiconductor element - Google Patents

Method of manufacturing semiconductor element Download PDF

Info

Publication number
JP2008004704A
JP2008004704A JP2006171831A JP2006171831A JP2008004704A JP 2008004704 A JP2008004704 A JP 2008004704A JP 2006171831 A JP2006171831 A JP 2006171831A JP 2006171831 A JP2006171831 A JP 2006171831A JP 2008004704 A JP2008004704 A JP 2008004704A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
semiconductor wafer
manufacturing
heavy metal
semiconductor element
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
JP2006171831A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yuji Ota
裕二 太田
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.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm 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 Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2006171831A priority Critical patent/JP2008004704A/en
Publication of JP2008004704A publication Critical patent/JP2008004704A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that, if a heavy metal is diffused in a semiconductor wafer 10, an effect of shortening the life time of minority carriers can be obtained, however, an adverse effect associated with the diffusion of the heavy metal also occurs. <P>SOLUTION: Before diffusing the heavy metal 7 into the semiconductor wafer 10, an inactive element Ar is injected into the semiconductor wafer 10. At that time, Ar is injected from the surface 2a of the semiconductor wafer 10 above a position where a pn junction is formed in the semiconductor wafer 10. Thereafter, the heavy metal 7 is diffused. By the ion implantation of Ar, an amorphous structure 6 is formed in the semiconductor wafer 10, the heavy metal is evenly diffused by the amorphous structure 6, and hence the adverse effect due to the diffusion of the heavy metal can be eliminated. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、半導体素子の製造方法に関し、特に、少数キャリアのライフタイムキラーとして重金属の添加が行われる半導体素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor element in which heavy metals are added as a lifetime killer for minority carriers.

PN接合を有する半導体素子において、素子のスイッチングスピードを向上させるために、半導体基板内にAu(金)やPt(白金)等の重金属を少数キャリアのライフタイムキラーとして拡散することは知られている。半導体基板内に拡散された重金属は、少数キャリアに対する捕獲トラップを構成する。少数キャリアはこのトラップを介して再結合するようになり、少数キャリアの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素子が得られる。   In a semiconductor element having a PN junction, in order to improve the switching speed of the element, it is known that heavy metals such as Au (gold) and Pt (platinum) are diffused into the semiconductor substrate as a minority carrier lifetime killer. . Heavy metal diffused in the semiconductor substrate constitutes a trap for minority carriers. Minority carriers are recombined through this trap, the minority carrier lifetime is shortened, and the switching speed is improved. As a result, a semiconductor element having a high operating frequency can be obtained.

重金属を添加する半導体素子の製造方法は、たとえば特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されている半導体素子の製造方法(従来の半導体素子の製造方法)について、図面を参照して説明する。
図6は、従来の半導体素子の製造方法を説明する図である。図6(A)に示すように、最初に、N+型半導体基板21上にN型エピタキシャル層22が形成される。N+型半導体基板21とN型エピタキシャル層22が半導体ウエハ30を構成している。N型エピタキシャル層22の表面に酸化膜23が形成され、酸化膜23の一部に開口24が形成される。開口24により露出したN型エピタキシャル層22内にP型拡散層25が形成される。続いて、重金属26、たとえばPt(白金)、Au(金)等をスパッタして、P型拡散層25の表面に重金属26を付着させる。
A method for manufacturing a semiconductor element to which a heavy metal is added is disclosed in Patent Document 1, for example. A semiconductor device manufacturing method (conventional semiconductor device manufacturing method) disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to the drawings.
FIG. 6 is a diagram for explaining a conventional method of manufacturing a semiconductor element. As shown in FIG. 6A, first, an N type epitaxial layer 22 is formed on an N + type semiconductor substrate 21. The N + type semiconductor substrate 21 and the N type epitaxial layer 22 constitute a semiconductor wafer 30. An oxide film 23 is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 22, and an opening 24 is formed in a part of the oxide film 23. A P-type diffusion layer 25 is formed in the N-type epitaxial layer 22 exposed through the opening 24. Subsequently, the heavy metal 26, for example, Pt (platinum), Au (gold), or the like is sputtered to attach the heavy metal 26 to the surface of the P-type diffusion layer 25.

その後、図6(B)に示すように、半導体ウエハ30を熱処理し、重金属26を半導体ウエハ30内に拡散させる。
特開平6−342799号公報
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the semiconductor wafer 30 is heat-treated to diffuse the heavy metal 26 into the semiconductor wafer 30.
JP-A-6-342799

上述した従来の半導体素子の製造方法では、半導体ウエハ30内に重金属を拡散させると、少数キャリアの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という効果が得られる一方で、半導体ウエハ30に内在する歪みや欠陥等(参照番号27で示す)の影響が副作用として現れてしまう。この副作用は、重金属拡散後の半導体素子の逆方向特性を不安定とし、漏れ電流を増大させる虞れがあるという課題があった。   In the conventional method for manufacturing a semiconductor element described above, diffusing heavy metal in the semiconductor wafer 30 has the effect of shortening the minority carrier lifetime and improving the switching speed, while being inherent in the semiconductor wafer 30. The effects of distortion, defects, etc. (indicated by reference numeral 27) appear as side effects. This side effect has the problem that the reverse direction characteristics of the semiconductor element after heavy metal diffusion may become unstable and the leakage current may increase.

そこで、この発明の主たる目的は、重金属を添加する際に、半導体ウエハに内在する歪みや欠陥等の影響により重金属が不均一に拡散するのを防止できる半導体素子の製造方法を提供することにある。
この発明の他の目的は、少数キャリアのライフタイムキラーとして重金属を良好に拡散させ、高速のスイッチングに適した半導体素子の製造方法を提供することにある。
Accordingly, a main object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor element capable of preventing heavy metal from being unevenly diffused due to the influence of strain, defects, etc. inherent in a semiconductor wafer when adding heavy metal. .
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device suitable for high-speed switching by diffusing heavy metals well as a minority carrier lifetime killer.

請求項1記載の発明は、少数キャリアのライフタイムキラーとして重金属を添加する半導体素子の製造方法であって、PN接合が形成された半導体ウエハを準備する工程と、前記PN接合が形成された位置上の半導体ウエハ表面から不活性元素を注入する工程と、前記PN接合が形成された位置上の半導体ウエハの表面に重金属を付着させる工程と、前記半導体ウエハに熱処理を施して前記付着させた重金属を半導体ウエハ内に拡散させる工程と、を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法である。   The invention according to claim 1 is a method of manufacturing a semiconductor device in which heavy metal is added as a minority carrier lifetime killer, the step of preparing a semiconductor wafer on which a PN junction is formed, and a position where the PN junction is formed A step of injecting an inert element from the surface of the upper semiconductor wafer, a step of attaching heavy metal to the surface of the semiconductor wafer on the position where the PN junction is formed, and a step of applying heat treatment to the semiconductor wafer to attach the heavy metal And a step of diffusing the semiconductor element into the semiconductor wafer.

請求項2記載の発明は、前記不活性元素を半導体ウエハ内に注入する工程は、半導体基板の表面から一体深さの位置をアモルファス化する工程を含むことを特徴とする、請求項1記載の半導体素子の製造方法である。
請求項3記載の発明は、前記不活性元素がAr(アルゴン)を含むことを特徴とする、請求項1または2記載の半導体素子の製造方法である。
The invention according to claim 2 is characterized in that the step of injecting the inert element into the semiconductor wafer includes the step of amorphizing the position of the integrated depth from the surface of the semiconductor substrate. It is a manufacturing method of a semiconductor element.
A third aspect of the present invention is the method of manufacturing a semiconductor element according to the first or second aspect, wherein the inert element contains Ar (argon).

請求項4記載の発明は、前記Ar(アルゴン)の注入は、1×1014〜1×1016/cm2 のドーズ量で、かつ、20〜160KeVの加速電圧で注入する工程を含むことを特徴とする、請求項3記載の半導体素子の製造方法である。
請求項5記載の発明は、前記半導体素子は、ファストリカバリーダイオード(高速ダイオード)を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の半導体素子の製造方法である。
The invention according to claim 4 includes the step of implanting Ar (argon) at a dose of 1 × 10 14 to 1 × 10 16 / cm 2 and an acceleration voltage of 20 to 160 KeV. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the method is characterized in that:
The invention according to claim 5 is the method for manufacturing a semiconductor element according to any one of claims 1 to 4, wherein the semiconductor element includes a fast recovery diode.

請求項1記載の発明によれば、半導体ウエハ内に重金属を拡散させるのに先立ち、半導体ウエハ内にまず、不活性元素を注入する。不活性元素の注入は、半導体ウエハにおけるPN接合が形成された位置上の半導体ウエハ表面から行う。
不活性元素が注入された後の半導体ウエハの表面に重金属を付着させ、付着された重金属を熱処理にて半導体ウエハ内に拡散させると、重金属は半導体ウエハ内に偏りなく拡散される。なぜなら、注入された不活性元素により、半導体ウエハ内の歪みや欠陥が均一化されるからである。
According to the first aspect of the present invention, before the heavy metal is diffused into the semiconductor wafer, the inert element is first implanted into the semiconductor wafer. The inert element is implanted from the surface of the semiconductor wafer on the position where the PN junction is formed in the semiconductor wafer.
When heavy metal is deposited on the surface of the semiconductor wafer after the inert element is implanted, and the deposited heavy metal is diffused into the semiconductor wafer by heat treatment, the heavy metal is diffused evenly in the semiconductor wafer. This is because the strain and defects in the semiconductor wafer are made uniform by the implanted inert element.

不活性元素を半導体ウエハ内に注入する工程は、請求項2に記載のように、半導体ウエハの表面から一定深さの位置の結晶化している半導体層をアモルファス化して、一定の深さをアモルファス状態に変化させる工程を含むのが好ましい。
半導体ウエハ内に形成されたアモルファス状態の層は、半導体ウエハ内における歪みや欠陥を均一化し、半導体ウエハ内に点在する歪みや欠陥の影響を重金属の拡散が部分的に受けるという不具合をキャンセルする働きをする。
The step of injecting the inert element into the semiconductor wafer is performed by amorphizing the crystallized semiconductor layer at a certain depth from the surface of the semiconductor wafer to form the amorphous material at a certain depth. It is preferable to include the process of changing to a state.
The amorphous layer formed in the semiconductor wafer makes the strain and defects in the semiconductor wafer uniform, and cancels the problem that heavy metal diffusion is partially affected by the strain and defects scattered in the semiconductor wafer. Work.

請求項3記載のように、不活性元素がAr(アルゴン)であれば、不活性元素の注入が容易に行え、かつ、半導体ウエハの所定の深さに、アモルファス状態の領域を形成することができる。
さらに、不活性元素がAr(アルゴン)の場合は、請求項4記載のドーズ量および加速電圧で注入するのが望ましく、このドーズ量および加速電圧で注入することにより、半導体素子として、請求項5記載のファストリカバリーダイオードを好適に製造することが可能である。
If the inert element is Ar (argon) as described in claim 3, the inert element can be easily implanted, and an amorphous region can be formed at a predetermined depth of the semiconductor wafer. it can.
Further, when the inert element is Ar (argon), it is desirable to inject with the dose amount and the acceleration voltage according to claim 4. By injecting with the dose amount and the acceleration voltage, the semiconductor element is formed as the semiconductor element. The described fast recovery diode can be suitably manufactured.

以下には、図面を参照して、この発明の一実施形態に係る半導体素子の製造方法として、ファストリカバリーダイオードの製造方法について具体的に説明をする。
図1(A)〜(F)は、この発明の一実施形態に係る製造方法によりファストリカバリーダイオードを製造する工程を段階的に示した図解図である。
まず、図1(A)に示すように、N+型半導体基板1を準備する。この半導体基板1は、互いに対向する平坦な2つの主面(上面および下面)を備えている。半導体基板1の一方の主面(たとえば上面)上にNエピタキシャル層2を形成する。N+型半導体基板1とNエピタキシャル層2とが半導体ウエハ10を構成する。
Hereinafter, a method for manufacturing a fast recovery diode will be specifically described as a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention with reference to the drawings.
1A to 1F are illustrative views showing step by step a process for manufacturing a fast recovery diode by a manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
First, as shown in FIG. 1A, an N + type semiconductor substrate 1 is prepared. The semiconductor substrate 1 has two flat main surfaces (an upper surface and a lower surface) facing each other. N epitaxial layer 2 is formed on one main surface (for example, the upper surface) of semiconductor substrate 1. The N + type semiconductor substrate 1 and the N epitaxial layer 2 constitute a semiconductor wafer 10.

次に図1(A)を参照して、Nエピタキシャル層2の上面(主面)2aにシリコン酸化膜等からなる絶縁膜3を形成する。そして、絶縁膜3に開口4を形成する。開口4は、P型半導体領域の形成予定領域に対応する部分に形成する。開口4が形成された絶縁膜3は、後述する工程において、マスクとして機能する。
次に、絶縁膜3の開口4を介してNエピタキシャル層2内にP型不純物(たとえばボロン)を選択的に拡散し、P型半導体領域5を形成する。P型不純物の選択的な拡散は、従来から知られている熱拡散法やイオン注入法を用いることができ、これにより、P型半導体領域5を形成することができる。P型半導体領域5が形成されることにより、Nエピタキシャル層2とP型半導体領域5との間にPN接合が構成される。
Next, referring to FIG. 1A, an insulating film 3 made of a silicon oxide film or the like is formed on the upper surface (main surface) 2 a of the N epitaxial layer 2. Then, an opening 4 is formed in the insulating film 3. The opening 4 is formed in a portion corresponding to a region where the P-type semiconductor region is to be formed. The insulating film 3 in which the opening 4 is formed functions as a mask in a process described later.
Next, a P-type impurity (for example, boron) is selectively diffused into the N epitaxial layer 2 through the opening 4 of the insulating film 3 to form a P-type semiconductor region 5. For the selective diffusion of the P-type impurity, a conventionally known thermal diffusion method or ion implantation method can be used, whereby the P-type semiconductor region 5 can be formed. By forming the P-type semiconductor region 5, a PN junction is formed between the N epitaxial layer 2 and the P-type semiconductor region 5.

次に、図1(B)に示すように、絶縁膜3をマスクとして、絶縁膜3の開口4から不活性元素、たとえばAr(アルゴン)を、1×1014〜1×1016/cm2 のドーズ量で、かつ、20〜160KeVの加速電圧によって、イオン注入する。Arが注入される領域は、PN接合領域で、アノード電極が形成されたときのコンタクト領域である。
図1(C)に示すように、Arがイオン注入されると、注入されたArが、P型半導体領域5の結晶構造を部分的に変化させる。より具体的には、Arをイオン注入すると、半導体ウエハ10の表面2aから一定深さ部分のP型半導体領域5の結晶構造が変化する。すなわち、単結晶構造であったP型半導体領域5は、一定深さの部分が、アモルファス構造6に変化する。半導体ウエハ10にアモルファス構造6が形成されると、アモルファス構造6が形成された部分は、歪みが一定の範囲で均一となる。
Next, as shown in FIG. 1B, with the insulating film 3 as a mask, an inert element such as Ar (argon), for example, 1 × 10 14 to 1 × 10 16 / cm 2 is formed from the opening 4 of the insulating film 3. The ion implantation is performed with an acceleration voltage of 20 to 160 KeV. The region into which Ar is implanted is a PN junction region, which is a contact region when the anode electrode is formed.
As shown in FIG. 1C, when Ar is ion-implanted, the implanted Ar partially changes the crystal structure of the P-type semiconductor region 5. More specifically, when Ar is ion-implanted, the crystal structure of the P-type semiconductor region 5 at a certain depth from the surface 2a of the semiconductor wafer 10 changes. That is, the P-type semiconductor region 5 having a single crystal structure is changed to an amorphous structure 6 at a constant depth. When the amorphous structure 6 is formed on the semiconductor wafer 10, the portion where the amorphous structure 6 is formed becomes uniform within a certain strain range.

一方、Arのイオン注入を行わなかった場合は、半導体ウエハ10のPN接合の形成された領域に不均一な歪みが点在することになる。従来の製造方法では、この不均一な歪みが、少数キャリアのライフタイムキラーとしての重金属を拡散させる際に、重金属が均一に拡散するのを妨げる原因の一つとなっていた。
これに対し、この発明の製造方法によれば、不活性元素のイオン注入で形成されたアモルファス構造6が、歪みを一定の範囲で均一とし、ライフタイムキラーとしての重金属の拡散が均一に行われるように作用する。
On the other hand, when Ar ion implantation is not performed, nonuniform strains are scattered in the region of the semiconductor wafer 10 where the PN junction is formed. In the conventional manufacturing method, this non-uniform distortion has been one of the causes that prevent the heavy metal from diffusing uniformly when diffusing the heavy metal as a minority carrier lifetime killer.
On the other hand, according to the manufacturing method of the present invention, the amorphous structure 6 formed by ion implantation of an inert element makes the distortion uniform within a certain range, and the diffusion of heavy metal as a lifetime killer is performed uniformly. Acts as follows.

次に、図1(D)に示すように、絶縁膜3をマスクとして、絶縁膜3の開口4を介して半導体ウエハ10の表面に重金属として、たとえばPt(白金)7を付着させる。Pt7の付着は、スパッタ技術を用いて実現することができる。また、Pt7の付着は、真空蒸着法を用いて行うこともできる。Pt7の付着量および膜厚等は、製造する半導体素子の特性に応じて決定される。   Next, as shown in FIG. 1D, for example, Pt (platinum) 7 is deposited as a heavy metal on the surface of the semiconductor wafer 10 through the opening 4 of the insulating film 3 using the insulating film 3 as a mask. The adhesion of Pt7 can be realized using a sputtering technique. Also, Pt7 can be attached using a vacuum deposition method. The adhesion amount and film thickness of Pt7 are determined according to the characteristics of the semiconductor element to be manufactured.

次に、図1(E)に示すように、Pt7が付着された半導体ウエハ10が加熱処理される。加熱時間および加熱温度は、付着された重金属(この場合はPt7)の量によって概略定められる。たとえばPtの場合は、約1100℃で約60分間の加熱処理が行われるのが望ましい。半導体ウエハ10に加熱処理を行うと、半導体ウエハ10表面に付着されたPt7が、半導体ウエハ10内にアモルファス構造6を通して拡散される。アモルファス構造6は歪みが一定の範囲内で均一である。すなわちアモルファス構造6は均一の歪みを有している。このため、半導体ウエハ10表面のPt7は、その表面から一定深さに形成されているアモルファス構造を通して、P型半導体領域5およびNエピタキシャル層2内に均一に拡散する。   Next, as shown in FIG. 1E, the semiconductor wafer 10 to which Pt7 is attached is subjected to heat treatment. The heating time and heating temperature are roughly determined by the amount of heavy metal deposited (in this case Pt7). For example, in the case of Pt, it is desirable that the heat treatment is performed at about 1100 ° C. for about 60 minutes. When heat treatment is performed on the semiconductor wafer 10, Pt 7 attached to the surface of the semiconductor wafer 10 is diffused through the amorphous structure 6 into the semiconductor wafer 10. The amorphous structure 6 is uniform within a certain strain range. That is, the amorphous structure 6 has a uniform strain. Therefore, Pt 7 on the surface of the semiconductor wafer 10 is uniformly diffused into the P-type semiconductor region 5 and the N epitaxial layer 2 through an amorphous structure formed at a certain depth from the surface.

また、半導体ウエハ10が加熱処理されることにより、重金属の拡散と共にアモルファス構造6は再結晶化するので、不活性元素の注入でアモルファス化されたアモルファス構造6はなくなり、半導体素子としての機能に不具合を及ぼすことはない。
その後、図1(F)に示すように、半導体ウエハ10の表面にP型半導体領域5が露出され、P型半導体領域5と電気的に接合する第1の電極としてのアノード電極8が形成される。アノード電極8を形成する金属は適宜選択することが可能である。さらに、半導体ウエハ10の裏面に、電気的に接合する第2の電極としてのカソード電極9が形成される。カソード電極9を形成する金属も、適宜選択することができる。これらアノード電極8およびカソード電極9の形成は、従来から知られている蒸着法、スパッタ法またはCVD法等の公知の技術を使用することにより実現することができる。
Further, when the semiconductor wafer 10 is heat-treated, the amorphous structure 6 is recrystallized along with the diffusion of heavy metal, so that the amorphous structure 6 that has been amorphousized by the implantation of the inert element disappears, and the function as a semiconductor element is defective. Will not affect.
Thereafter, as shown in FIG. 1F, the P-type semiconductor region 5 is exposed on the surface of the semiconductor wafer 10, and an anode electrode 8 as a first electrode that is electrically joined to the P-type semiconductor region 5 is formed. The The metal forming the anode electrode 8 can be appropriately selected. Further, a cathode electrode 9 as a second electrode to be electrically joined is formed on the back surface of the semiconductor wafer 10. The metal forming the cathode electrode 9 can also be selected as appropriate. Formation of the anode electrode 8 and the cathode electrode 9 can be realized by using a conventionally known technique such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method.

次に、この発明の一実施形態に係る製造方法により製造された半導体素子の特性等について、図2〜図5を参照して説明する。
図2は、この発明の一実施形態に係る製造方法により製造される半導体素子の製造時の歩留りを表わすグラフである。図2のグラフでは、不活性元素としてArのイオン注入を行わなかった半導体素子(比較例1)、Arのイオン注入を、ドーズ量1×1015/cm2 で行った半導体素子(比較例2)、および、Arのイオン注入をドーズ量3×1015/cm2 で行った半導体素子(実施例)の各歩留りが比較されている。なお、Arのイオン注入は、いずれも、30KeVの加速電圧で行った。
Next, characteristics and the like of the semiconductor element manufactured by the manufacturing method according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a graph showing the yield at the time of manufacturing a semiconductor device manufactured by the manufacturing method according to one embodiment of the present invention. In the graph of FIG. 2, a semiconductor element in which Ar was not implanted as an inert element (Comparative Example 1), and a semiconductor element in which Ar was implanted at a dose of 1 × 10 15 / cm 2 (Comparative Example 2). ) And the yield of each of the semiconductor elements (Examples) in which Ar ion implantation was performed at a dose of 3 × 10 15 / cm 2 . Note that Ar ion implantation was performed at an acceleration voltage of 30 KeV.

図2から明らかなように、不活性元素としてArをイオン注入することにより、半導体素子の製造時の歩留りの改善が見られた。すなわち、従来の半導体素子の製造方法(比較例1)では、75%の歩留りであったが、相対的に小さなドーズ量でイオンを注入すること(比較例2)で、半導体素子の歩留りを80%に改善することができた。さらに、ドーズ量を相対的に大きくし、この発明の範囲内のドーズ量とすることによって、半導体素子の歩留りを95%まで改善できることが確認できた。   As can be seen from FIG. 2, the yield of the semiconductor element during manufacturing was improved by implanting Ar as an inert element. That is, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device (Comparative Example 1), the yield was 75%, but by implanting ions with a relatively small dose (Comparative Example 2), the yield of the semiconductor device was increased to 80%. %. Furthermore, it was confirmed that the yield of the semiconductor element can be improved to 95% by relatively increasing the dose amount to be within the range of the present invention.

図3は、この発明の一実施形態により製造された半導体素子(実施例D)と、不活性元素のイオン注入の場所を変えて製造した半導体素子(比較例B、C)と、不活性元素のイオン注入を行わなかった半導体素子(比較例A)との歩留りの差を表わすグラフである。 図3から明らかなように、Arのイオン注入を行わなかった半導体素子(比較例A)の歩留り、Arを半導体ウエハ10の裏面からイオン注入した半導体素子の歩留り(比較例B)、ArをPN接合領域のコンタクト領域以外にイオン注入した半導体素子(比較例C)の歩留りは、共に、約75%である。これに対し、この発明の一実施形態により製造された半導体素子(実施例D)は、不活性元素としてArがPN接合領域のコンタクト領域にイオン注入されたものであるが、約95%の歩留りとなり、歩留りの改善が見られた。   FIG. 3 shows a semiconductor device manufactured according to one embodiment of the present invention (Example D), a semiconductor device manufactured by changing the location of ion implantation of an inert element (Comparative Examples B and C), and an inert element. It is a graph showing the difference of a yield with the semiconductor element (comparative example A) which did not perform ion implantation of this. As is apparent from FIG. 3, the yield of the semiconductor device (Comparative Example A) in which Ar ions were not implanted, the yield of the semiconductor device in which Ar was ion implanted from the back surface of the semiconductor wafer 10 (Comparative Example B), and Ar as PN The yield of the semiconductor element (Comparative Example C) implanted with ions other than the contact region of the junction region is approximately 75%. In contrast, in the semiconductor device manufactured according to the embodiment of the present invention (Example D), Ar is ion-implanted into the contact region of the PN junction region as an inert element, but the yield is about 95%. The yield was improved.

図4は、不活性元素としてのArが、半導体ウエハ10のPN接合領域上のコンタクト領域にイオン注入された半導体素子であるが、加速電圧を変化させた場合の逆方向電圧の特性を比較したグラフである。
すなわち、Arのドーズ量を3×1015/cm2 で一定とし、加速電圧を、30KeV、50KeV、100KeVと変えたものを製造して、その特性を比較した。
FIG. 4 shows a semiconductor element in which Ar as an inert element is ion-implanted into the contact region on the PN junction region of the semiconductor wafer 10, and the characteristics of the reverse voltage when the acceleration voltage is changed are compared. It is a graph.
Specifically, Ar doses were fixed at 3 × 10 15 / cm 2 and acceleration voltages were changed to 30 KeV, 50 KeV, and 100 KeV, and their characteristics were compared.

比較の結果、加速電圧が30KeVの場合、逆方向電圧(BV)は、約380(V)で最も大きな値を示した。次に50KeVでは約370(V)の値を、100KeVでは約360(V)を示した。
なお、100KeV以上の加速電圧であっても、ファストリカバリーダイオードに求められる逆方向電圧が低い場合には、十分使用できる範囲内の逆方向電圧を示すことが確認された。
As a result of comparison, when the acceleration voltage was 30 KeV, the reverse voltage (BV) showed the largest value at about 380 (V). Next, a value of about 370 (V) was shown at 50 KeV, and a value of about 360 (V) was shown at 100 KeV.
Even when the acceleration voltage was 100 KeV or higher, it was confirmed that when the reverse voltage required for the fast recovery diode is low, the reverse voltage is within a sufficiently usable range.

最後に、図5に、不活性元素をイオン注入しない半導体素子(比較例:図5(A))と、この発明の一実施形態に係る製造方法により製造した半導体素子(実施例:図5(B))との、逆方向電流(IR)と逆方向電圧(BV)の特性を測定した。図5から明らかなように、この発明の一実施形態に係る製造方法により製造された半導体素子(実施例)は、逆方向の特性波形が安定していることがわかる。   Finally, FIG. 5 shows a semiconductor element in which an inert element is not ion-implanted (Comparative Example: FIG. 5A) and a semiconductor element manufactured by the manufacturing method according to one embodiment of the present invention (Example: FIG. B)), the reverse current (IR) and reverse voltage (BV) characteristics were measured. As is apparent from FIG. 5, it can be seen that the semiconductor device (Example) manufactured by the manufacturing method according to the embodiment of the present invention has a stable characteristic waveform in the reverse direction.

この発明は、以上説明した実施形態の説明から明らかなように、半導体ウエハ10、より具体的にはシリコンに内在する歪みや欠陥が重金属の拡散の際に与える悪影響を、不活性元素、たとえばArのイオン注入により軽減する。
その結果、製造された半導体素子の逆方向特性波形の改善が図れる。
また、逆方向特性波形の改善に伴い、製造される半導体素子の歩留りも向上する。
As will be apparent from the description of the embodiment described above, the semiconductor wafer 10, more specifically, the adverse effect of strains and defects inherent in the silicon upon diffusion of heavy metal, can be reduced with an inert element such as Ar. Mitigated by ion implantation.
As a result, the reverse characteristic waveform of the manufactured semiconductor element can be improved.
In addition, with the improvement of the reverse characteristic waveform, the yield of the manufactured semiconductor element is also improved.

さらに、イオン注入する不活性元素の注入時の加速電圧や条件により、製造する半導体素子の特性の合わせ込みも可能である。つまり、イオン注入する不活性元素の深さ方向の処理位置を加速電圧の変化により変化させることができ、特性を変えることができるので、所望の特性に合わせ込むことが可能である。
この発明は、以上説明した実施形態、すなわちファストリカバリーダイオードの製造方法に有効なだけではなく、重金属を半導体ウエハ内に拡散させて、半導体素子の特性を変化させる製造方法全てに適用することができる。
Furthermore, the characteristics of the semiconductor element to be manufactured can be adjusted according to the acceleration voltage and conditions at the time of implantation of the inert element to be ion-implanted. That is, the processing position in the depth direction of the inert element to be ion-implanted can be changed by changing the acceleration voltage, and the characteristics can be changed. Therefore, it is possible to match the desired characteristics.
The present invention is not only effective for the embodiment described above, that is, the method for manufacturing the fast recovery diode, but can be applied to all the manufacturing methods for changing the characteristics of the semiconductor element by diffusing heavy metal into the semiconductor wafer. .

その他、この発明は、上記の説明に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。   In addition, the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made within the scope of the claims.

この発明の一実施形態に係る製造方法によりファストリカバリーダイオードを製造する工程を段階的に示した図解図である。It is the illustration figure which showed the process of manufacturing a fast recovery diode by the manufacturing method which concerns on one Embodiment of this invention in steps. この発明の一実施形態に係る製造方法により製造される半導体素子の製造時の歩留りを表わすグラフである。It is a graph showing the yield at the time of manufacture of the semiconductor element manufactured by the manufacturing method concerning one embodiment of this invention. この発明の一実施形態により製造された半導体素子と比較例との歩留りの差を表わすグラフである。It is a graph showing the difference of the yield of the semiconductor element manufactured by one Embodiment of this invention, and a comparative example. Arのイオン注入において、加速電圧を変化させた場合の逆方向電圧の特性を比較したグラフである。5 is a graph comparing the characteristics of the reverse voltage when the acceleration voltage is changed in Ar ion implantation. 不活性元素をイオン注入しない半導体素子と、注入した半導体素子との、逆方向電流および逆方向電圧の特性を比較したグラフである。It is the graph which compared the characteristic of the reverse current of the semiconductor element which does not ion-implant an inert element, and the implanted semiconductor element. 従来の半導体素子の製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor element.

符号の説明Explanation of symbols

1 N+型半導体基板
2 Nエピタキシャル層
3 絶縁膜
4 開口
5 P型半導体領域
6 アモルファス構造
7 Pt(白金)
8 アノード電極
9 カソード電極
10 半導体ウエハ
1 N + type semiconductor substrate 2 N epitaxial layer 3 insulating film 4 opening 5 P type semiconductor region 6 amorphous structure 7 Pt (platinum)
8 Anode electrode 9 Cathode electrode 10 Semiconductor wafer

Claims (5)

少数キャリアのライフタイムキラーとして重金属を添加する半導体素子の製造方法であって、
PN接合が形成された半導体ウエハを準備する工程と、
前記PN接合が形成された位置上の半導体ウエハ表面から不活性元素を注入する工程と、
前記PN接合が形成された位置上の半導体ウエハの表面に重金属を付着させる工程と、
前記半導体ウエハに熱処理を施して前記付着させた重金属を半導体ウエハ内に拡散させる工程と、
を含むことを特徴とする半導体素子の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor element in which heavy metals are added as a lifetime killer of minority carriers,
Preparing a semiconductor wafer on which a PN junction is formed;
Injecting an inert element from the surface of the semiconductor wafer on the position where the PN junction is formed;
Attaching heavy metal to the surface of the semiconductor wafer on the position where the PN junction is formed;
Performing a heat treatment on the semiconductor wafer to diffuse the attached heavy metal into the semiconductor wafer;
The manufacturing method of the semiconductor element characterized by the above-mentioned.
前記不活性元素を半導体ウエハ内に注入する工程は、半導体基板の表面から一体深さの位置をアモルファス化する工程を含むことを特徴とする、請求項1記載の半導体素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of injecting the inert element into the semiconductor wafer includes the step of amorphizing the position of the integrated depth from the surface of the semiconductor substrate. 前記不活性元素がAr(アルゴン)を含むことを特徴とする、請求項1または2記載の半導体素子の製造方法。   The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the inert element contains Ar (argon). 前記Ar(アルゴン)の注入は、1×1014〜1×1016/cm2 のドーズ量で、かつ、20〜160KeVの加速電圧で注入する工程を含むことを特徴とする、請求項3記載の半導体素子の製造方法。 4. The Ar (argon) implantation includes a step of implanting at a dose of 1 * 10 < 14 > to 1 * 10 < 16 > / cm < 2 > and an acceleration voltage of 20 to 160 KeV. A method for manufacturing a semiconductor device. 前記半導体素子は、ファストリカバリーダイオード(高速ダイオード)を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載の半導体素子の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device includes a fast recovery diode (fast diode).
JP2006171831A 2006-06-21 2006-06-21 Method of manufacturing semiconductor element Pending JP2008004704A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006171831A JP2008004704A (en) 2006-06-21 2006-06-21 Method of manufacturing semiconductor element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006171831A JP2008004704A (en) 2006-06-21 2006-06-21 Method of manufacturing semiconductor element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008004704A true JP2008004704A (en) 2008-01-10

Family

ID=39008860

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006171831A Pending JP2008004704A (en) 2006-06-21 2006-06-21 Method of manufacturing semiconductor element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008004704A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016010097A1 (en) * 2014-07-17 2016-01-21 富士電機株式会社 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US9337282B2 (en) 2012-09-12 2016-05-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device with point defect region doped with transition metal
US10249751B2 (en) 2016-05-19 2019-04-02 Rohm Co., Ltd. High-speed diode with crystal defects and method of manufacturing

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9337282B2 (en) 2012-09-12 2016-05-10 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device with point defect region doped with transition metal
US9680034B2 (en) 2012-09-12 2017-06-13 Fuji Electric Co., Ltd. Manufacturing method for semiconductor device with point defect region doped with transition metal
WO2016010097A1 (en) * 2014-07-17 2016-01-21 富士電機株式会社 Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
JPWO2016010097A1 (en) * 2014-07-17 2017-04-27 富士電機株式会社 Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
US10249751B2 (en) 2016-05-19 2019-04-02 Rohm Co., Ltd. High-speed diode with crystal defects and method of manufacturing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3906076B2 (en) Semiconductor device
JP3213357B2 (en) Method for introducing and diffusing platinum ions in silicon slice
US7534666B2 (en) High voltage non punch through IGBT for switch mode power supplies
KR100766254B1 (en) Method for forming of junction for solar cell
JP5621621B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device
JP5600985B2 (en) Method for manufacturing power semiconductor device
US6972232B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP2008004704A (en) Method of manufacturing semiconductor element
JPH06342914A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2007019518A (en) Semiconductor component having field stop
JP4000927B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2000340520A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP7238847B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
JP2006093206A (en) Sic semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2005116725A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP2020021906A (en) Method for manufacturing semiconductor device
WO2019017034A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
EP1592055B1 (en) Method of making a power semiconductor device
JP2008021723A (en) Manufacturing method of semiconductor device
JPH098062A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS5961191A (en) Semiconductor device
JPH04213816A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2020113565A (en) Manufacturing method of silicon carbide semiconductor device
JPH03190221A (en) Manufacture of semiconductor device
JPS5994415A (en) Manufacture of semiconductor device