JP2008172145A

JP2008172145A - ダイオードの製造方法

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Publication number: JP2008172145A
Application number: JP2007005818A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Misumi; 忠司三角
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】ダイオードのターンオフ特性を好適に調節することができるとともに、ダイオードの製造コストの増大を抑制することができるダイオードの製造方法を提供する。
【解決手段】荷電粒子を打ち込んで形成した結晶欠陥を有するダイオード１０を製造する方法であって、半導体基板４０の表面から半導体基板４０を貫通するエネルギーで荷電粒子を打ち込むことによって、半導体基板４０の深さ方向全域に結晶欠陥を形成する第１打ち込み工程Ｓ８と、半導体基板４０の表面から所定深さに留まるエネルギーで第１打ち込み工程Ｓ８の荷電粒子と同種の荷電粒子を打ち込むことによって、その所定深さに結晶欠陥を形成する第２打ち込み工程Ｓ１０を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明は、荷電粒子を打ち込んで形成した結晶欠陥を有するダイオードを製造する方法に関する。

ダイオードのターンオフ特性は、ターンオフ後に流れる逆電流が小さい方が好ましい。逆電流が流れると、損失が大きくなるからである。また、逆電流が減衰するときに、その減衰率が適切な減衰率となっていることが好ましい。減衰率が大きすぎると寄生インダクタンスの影響によりダイオードに高電圧が印加され、減衰率が小さすぎると損失が大きくなるからである。

特許文献１に、ダイオードのターンオフ特性を調節する技術が開示されている。この技術では、ダイオードを形成する半導体基板にプロトンと電子を打ち込むことによって、半導体基板中に結晶欠陥を形成する。結晶欠陥は、キャリアの再結合中心として働く。したがって、半導体基板中に結晶欠陥を形成すると、キャリアのライフタイムが短くなり、ダイオードのターンオフ特性を調節することができる。
この技術では、半導体基板にプロトンを打ち込むことによって、ｐｎ接合界面近傍に局所的に結晶欠陥を形成する。ｐｎ接合界面近傍に結晶欠陥を形成すると、ダイオードを流れる逆電流を低減させることができる。特に、逆電流のピーク値を小さくすることができる。また、この技術では、半導体基板に電子を打ち込むことによって、半導体基板の深さ方向の全域に結晶欠陥を形成する。深さ方向の全域に結晶欠陥を形成することによっても、ダイオードを流れる逆電流を低減させることができる。特に、逆電流が減衰するときの減衰率を変化させることができる。すなわち、この技術では、半導体基板にプロトンと電子のそれぞれを打ち込むことによって、ｐｎ接合界面近傍に局所的に形成する結晶欠陥の量と、深さ方向の全域に形成する結晶欠陥の量を調節する。したがって、ダイオードのターンオフ特性をより正確に調節することができる。

なお半導体結晶中には、結晶の成長時（結晶のインゴットの製造時）等に意図せずに形成された結晶欠陥が存在している。意図せず形成された結晶欠陥と、荷電粒子等を打ち込むことによって意図的に形成した結晶欠陥とを区別するため、以下の説明では、意図的に形成した結晶欠陥のことを形成欠陥という。

特開平８−１０２５４５号公報

特許文献１の技術では、１枚の半導体基板にプロトンと電子という２種類の荷電粒子を打ち込む。したがって、プロトンを打ち込む装置と、電子を打ち込む装置の２種類の装置を用意する必要がある。また、ダイオードを製造する過程で、プロトンを打ち込む工程と、電子を打ち込む工程を別の装置で行う必要があり、何れか一方の荷電粒子だけを打ち込む場合に比べて量産性が著しく低下してしまう。このように、特許文献１の技術では、ダイオードの製造コストが増大してしまうという問題があった。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、ダイオードのターンオフ特性を好適に調節することができるとともに、ダイオードの製造コストの増大を抑制することができるダイオードの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のダイオードの製造方法は、半導体基板の表面から半導体基板を貫通するエネルギーで荷電粒子を打ち込むことによって、半導体基板の深さ方向全域に結晶欠陥を形成する第１打ち込み工程と、半導体基板の表面から所定深さに留まるエネルギーで第１打ち込み工程の荷電粒子と同種の荷電粒子を打ち込むことによって、その所定深さに結晶欠陥を形成する第２打ち込み工程を備えている。
この製造方法では、第１打ち込み工程によって半導体基板の深さ方向全域に結晶欠陥（形成欠陥）を形成する。また、第２打ち込み工程によって半導体基板の表面から所定深さに形成欠陥を形成する。すなわち、第２打ち込み工程では、前記所定深さに局所的に多数の形成欠陥を形成する。全域に形成する形成欠陥と局所的に形成する形成欠陥の組み合わせによって、ターンオフ特性が正確に調節されたダイオードを製造することができる。また、第１打ち込み工程と第２打ち込み工程では、同種の荷電粒子を打ち込む。したがって、第１打ち込み工程と第２打ち込み工程を同じ装置で実施することができ、ダイオードの製造コストを低減させることができる。
なお、第１打ち込み工程と、第２打ち込み工程の前後関係は制約されない。何れの工程を先に実施しても、ダイオードのターンオフ特性を好適に調節することができる。

上述したダイオードの製造方法では、第２打ち込み工程で、第１打ち込み工程と同じ側の表面から半導体基板に荷電粒子を打ち込むことが好ましい。
この様な構成によれば、ダイオードの製造コストをより低減させることができる。

上述したダイオードの製造方法では、第１打ち込み工程および第２打ち込み工程で、荷電粒子を射出する射出装置によって荷電粒子を半導体基板に打ち込むことが好ましい。この場合、第１打ち込み工程では所定の射出エネルギーで射出装置から半導体基板に向けて荷電粒子を射出することによって荷電粒子を半導体基板に打ち込み、第２打ち込み工程では、射出装置と半導体基板の間に部材を配置し、第１打ち込み工程と同じ射出エネルギーで射出装置から前記部材に向けて荷電粒子を射出し、前記部材を貫通することでエネルギーが減衰した荷電粒子を半導体基板に打ち込むことが好ましい。
この製造方法では、第１打ち込み工程で、射出装置から所定の射出エネルギーで荷電粒子を射出する。これによって、半導体基板を貫通するエネルギーで半導体基板に荷電粒子が打ち込まれる。すなわち、半導体基板の深さ方向全域に形成欠陥が形成される。第２打ち込み工程では、射出装置と半導体基板の間に部材を配置する。そして、第１打ち込み工程と同じ射出エネルギーで射出装置から前記部材に向けて荷電粒子を射出する。前記部材に向けて射出された荷電粒子は、前記部材を貫通する。その際に荷電粒子のエネルギーが減衰し、半導体基板の表面から所定深さに留まるエネルギーとなる。前記部材を貫通した荷電粒子は、半導体基板に打ち込まれ、半導体基板の表面から所定深さに形成欠陥を形成する。すなわち、第２打ち込み工程では、射出装置の射出エネルギーを第１打ち込み工程と同じとし、射出装置と半導体基板の間に部材を配置することにより、荷電粒子が半導体基板に打ち込まれるエネルギーを調節している。この製造方法によれば、射出装置の射出エネルギーを変更することなく第１打ち込み工程と第２打ち込み工程とを切り替えることができる。したがって、ダイオードの製造コストをより低減させることができる。

上述したダイオードの製造方法では、第１打ち込み工程で、射出装置と半導体基板の間に第２打ち込み工程で用いる部材よりも荷電粒子の射出方向における厚みが薄い部材を配置し、射出装置からその部材に向けて荷電粒子を射出し、その部材を貫通することでエネルギーが減衰した荷電粒子を半導体基板に打ち込むようにしても良い。
この様な構成によると、射出装置と半導体基板の間に配置する部材を変更するだけで、第１打ち込み工程と第２打ち込み工程とを切り替えることができる。したがって、ダイオードの製造コストをより低減させることができる。

上述したダイオードの製造方法では、第２打ち込み工程で、第１打ち込み工程と同じ位置関係に射出装置と半導体基板を配置することが好ましい。
この様な構成によると、射出装置と半導体基板の位置を変更することなく第１打ち込み工程と第２打ち込み工程とを切り替えることができる。したがって、ダイオードの製造コストをより低減させることができる。

第２打ち込み工程では、ｐｎ接合界面近傍に結晶欠陥を形成することが好ましい。
このような構成によると、ターンオフ特性がより好適なダイオードを製造することができる。

下記に詳細に説明する実施例の主要な特徴を最初に列記する。
（特徴１）第１打ち込み工程及び第２打ち込み工程では、ｐｎ接合界面に近い方の表面から荷電粒子を打ち込む。
（特徴２）第１打ち込み工程及び第２打ち込み工程では、ｐｎ接合界面に遠い方の表面から荷電粒子を打ち込む。

本発明の一実施例に係るダイオードの製造方法について説明する。本実施例では、図１に示すＰＮダイオード１０を製造する。図示するように、ＰＮダイオード１０は、半導体基板１２と、半導体基板１２の上面１２ａに形成されたアノード電極２０と、半導体基板１２の下面１２ｂに形成されたカソード電極２２により構成されている。半導体基板１２のアノード電極２０と接する領域には、ｐ型拡散層（ｐ^＋層）１４が形成されている。半導体基板１２のカソード電極２２と接する領域には、ｎ型拡散層（ｎ^＋層）１８が形成されている。ｐ型拡散層１４とｎ型拡散層１８の間の領域は、ｎ型拡散層１８よりもｎ型不純物の濃度が低いｎ型ドリフト層（ｎ⁻層）１６となっている。したがって、ｐ型拡散層１４とｎ型ドリフト層１６の界面がｐｎ接合界面３０となっている。

半導体基板１２中には、ヘリウムイオンを打ち込むことによって形成された多数の結晶欠陥（以下では、形成欠陥という）が存在している。半導体基板１２中の形成欠陥は、ＰＮダイオード１０のターンオフ特性に影響を与える。
図２（ａ）〜（ｃ）は、半導体基板１２中の厚さ方向（図１の矢印Ｖ１の方向）における形成欠陥の濃度Ｎ１の分布を示している。図２（ａ）〜（ｃ）の横軸は、半導体基板１２ａの厚み方向の位置（深さ）を示しており、原点は半導体基板１２の上面１２ａの位置、横軸の右端は半導体基板１２の下面１２ｂの位置を示している。また、位置Ａ１はｐｎ接合界面３０の位置を示している。
また、図３は、半導体基板１２中の形成欠陥の分布が異なる複数のＰＮダイオード１０のターンオフ特性の例を示している。より詳細には、アノード電極２０−カソード電極２２間に所定の電圧（順方向電圧）を印加しておき、時刻ｔ０において所定の逆方向電圧を印加したときに、ＰＮダイオード１０を流れる電流Ｉ１の時間ｔに対する変化パターンを示している。図３のカーブＡは、形成欠陥が形成されていないＰＮダイオード１０の特性を示している。カーブＢは、図２（ａ）に示す分布で形成欠陥が形成されているＰＮダイオード１０の特性を示している。カーブＣは、図２（ｂ）に示す分布で形成欠陥が形成されているＰＮダイオード１０の特性を示している。カーブＤは、図２（ｃ）に示す分布で形成欠陥が形成されているＰＮダイオード１０の特性を示している。

図３に示すように、何れのＰＮダイオード１０も、順方向電圧を印加されている間は、順方向に電流ＩＦが流れる。時刻ｔ０において逆方向電圧が印加されると、電流Ｉ１は減少し、その後は逆電流が流れる。逆電流は、一旦増大し、その後は半導体基板１２中に残留しているキャリアの減少に伴って減少する。その後、逆電流はゼロとなる。

形成欠陥が形成されていないＰＮダイオード１０のターンオフ特性（図３のカーブＡ）は、逆電流のピーク値が高いとともに、ピーク後の逆電流の減衰率（逆電流減衰時のグラフの傾き）が小さい。したがって、このＰＮダイオード１０は、ターンオフ時の損失が非常に大きい。
図２（ａ）に示すＰＮダイオード１０には、厚さ方向全域に形成欠陥が形成されている。このＰＮダイオード１０のターンオフ特性（図３のカーブＢ）は、カーブＡよりも逆電流のピーク値が低減されている。また、ピーク後の逆電流の減衰率は非常に大きい。したがって、このＰＮダイオード１０では、ターンオフ時の損失はある程度低減されている。しかしながら、ピーク後の逆電流の減衰率が大きすぎるため、寄生インダクタンスによりＰＮダイオード１０に高い電圧が印加されてしまう。
図２（ｂ）に示すＰＮダイオード１０には、位置Ａ２（ｐｎ接合界面３０近傍のｎ型ドリフト層１６：図１参照）を中心に局所的に形成欠陥が形成されている。このＰＮダイオード１０のターンオフ特性（図３のカーブＣ）は、カーブＡよりも逆電流のピーク値が大幅に低減されている。したがって、このＰＮダイオード１０では、ターンオフ時の損失はある程度低減されている。しかしながら、ピーク後の逆電流の減衰率が小さいため、ターンオフ時の損失が十分に低減されているとはいい難い。
図２（ｃ）に示すＰＮダイオード１０には、位置Ａ２を中心に局所的に形成欠陥が形成されているとともに、厚さ方向全域に形成欠陥が形成されている。このＰＮダイオード１０のターンオフ特性（図３のカーブＤ）は、カーブＡよりも逆電流のピーク値が大幅に低減されているとともに、ピーク後の逆電流の減衰率も適切な減衰率となっている。すなわち、このＰＮダイオード１０は、ターンオフ時の損失が小さく、逆電流減衰時にＰＮダイオード１０に高い電圧が印加されることも抑制されている。

以上の説明から分かるように、ＰＮダイオード１０に形成欠陥を形成すると、ターンオフ特性が変化する。特に、ｐｎ接合界面３０近傍に形成欠陥が形成されていると、逆電流のピーク値が大きく変化する。また、半導体基板１２の厚さ方向全域に形成欠陥が形成されていると、ピーク後の逆電流の減衰率が大きく変化する。したがって、ｐｎ接合界面３０近傍に形成する形成欠陥の量と、半導体基板１２の厚さ方向全域に形成する形成欠陥の量をそれぞれ調節することで、ＰＮダイオード１０のターンオフ時の特性を適切に調節することができる。

次に、ＰＮダイオード１０の製造方法について、図４のフローチャートに従って説明する。ＰＮダイオード１０は、ｎ型不純物を含むシリコンウエハ４０から製造される。シリコンウエハ４０の厚さは、半導体基板１２と略同じ厚さとなっている。シリコンウエハ４０の下面４０ｂ（半導体基板１２の下面１２ｂに対応する面）側の表面部分には、リンを高濃度に含む層（すなわち、ｎ型拡散層１８）が予め形成されている。

ステップＳ２では、シリコンウエハ４０の上面４０ａ側からｐ型不純物であるボロンを注入し、シリコンウエハ４０の上面４０ａから所定深さの位置までの領域のボロンの濃度を上昇させる。

ステップＳ４では、シリコンウエハ４０を熱処理する。これによって、シリコンウエハ４０中に注入されたボロンが拡散し、活性化する。すなわち、ステップＳ２でボロンを注入した領域近傍にボロンが拡散し、活性化する。これによって、ボロンが拡散した領域がｐ型拡散層１４となる。ｐ型拡散層１４とｎ型拡散層１８の間の領域は、キャリア濃度が低いｎ型ドリフト層１６となる。

ステップＳ６では、蒸着により、シリコンウエハ４０の上面４０ａにアノード電極２０を形成する。

ステップＳ８では、ヘリウムイオン射出装置５０を使用して、シリコンウエハ４０にヘリウムイオンを打ち込む。図５は、ステップＳ８を実施するときの、ヘリウムイオン射出装置５０とシリコンウエハ４０の位置関係を示している。図示するように、ヘリウムイオン射出装置５０を、シリコンウエハ４０の上面４０ａ側に配置する。そして、ヘリウムイオン射出装置５０の射出エネルギー（すなわち、ヘリウムイオン射出装置５０からヘリウムイオンを射出するエネルギー）を、ヘリウムイオンがシリコンウエハ４０を貫通する射出エネルギー（より詳細には、図５の配置においてヘリウムイオンがシリコンウエハ４０を貫通する射出エネルギー：本実施例では、約２３ＭｅＶ）に設定し、シリコンウエハ４０に向けてヘリウムイオンを射出する。射出されたヘリウムイオンは、シリコンウエハ４０を貫通する。ヘリウムイオンがシリコンウエハ４０中を通過する際に、シリコンウエハ４０の厚み方向全域に結晶欠陥が形成される。これによって、図２（ａ）に示すように、シリコンウエハ４０（半導体基板１２）の厚み方向全域に、一様な分布で形成欠陥が形成される。

ステップＳ１０では、ヘリウムイオン射出装置５０を使用して、シリコンウエハ４０にヘリウムイオンを打ち込む。図６は、ステップＳ１０を実施するときの、ヘリウムイオン射出装置５０とシリコンウエハ４０の位置関係を示している。図示するように、ヘリウムイオン射出装置５０を、シリコンウエハ４０の上面４０ａ側に配置する。すなわち、ステップＳ８におけるシリコンウエハ４０とヘリウムイオン射出装置５０の位置関係と、ステップＳ１０における位置関係を変更しない。また、ステップＳ１０では、シリコンウエハ４０とヘリウムイオン射出装置５０との間に、アルミ箔５２を配置する。そして、ステップＳ８と同じ射出エネルギー（すなわち、約２３ＭｅＶ）で、シリコンウエハ４０に向けてヘリウムイオンを射出する。射出されたヘリウムイオンは、アルミ箔５２を貫通してシリコンウエハ４０に打ち込まれる。アルミ箔５２を貫通する際に、ヘリウムイオンのエネルギー（すなわち、移動速度）は減衰する。したがって、シリコンウエハ４０に突入するヘリウムイオンのエネルギー（以下では、ヘリウムイオンの突入エネルギーという）は、ステップＳ８よりも小さくなる。したがって、シリコンウエハ４０に突入したヘリウムイオンは、下面４０ｂへ到達する前に停止する。すなわち、ヘリウムイオンはシリコンウエハ４０を貫通しない。
上記のアルミ箔５２の厚さは、シリコンウエハ４０に突入したヘリウムイオンの平均停止位置が図１の位置Ａ２（すなわち、ｐｎ接合界面３０近傍のｎ型ドリフト層１６）となるように調節されている。本実施例では、アルミ箔５２の厚さは約５０μｍである。したがって、シリコンウエハ４０に突入したヘリウムイオンは、位置Ａ２近傍で停止する。ヘリウムイオンは停止するときに、シリコンウエハ４０中に多数の結晶欠陥を形成する。したがって、ステップＳ１０を実施すると、図２（ｂ）に示すように位置Ａ２近傍に多数の形成欠陥が形成される。また、ヘリウムイオンが上面４０ａから位置Ａ２まで移動するときにも、シリコンウエハ４０中に若干の結晶欠陥を形成される。したがって、上面４０ａから位置Ａ２近傍までの領域（図２（ｂ）の領域Ａ３）には、一様な分布で少量の形成欠陥が形成される。

以上に説明したように、ステップＳ８では図２（ａ）に示すようにシリコンウエハ４０中に形成欠陥が形成される。ステップＳ１０では図２（ｂ）に示すようにシリコンウエハ４０中に形成欠陥が形成される。したがって、ステップＳ８、Ｓ１０を実施すると、図２（ａ）と図２（ｂ）を加算した分布（すなわち、図２（ｃ）に示す分布）でシリコンウエハ４０中に形成欠陥が存在することとなる。

ステップＳ１２では、シリコンウエハ４０を熱処理する。具体的には、シリコンウエハ４０を４００℃の温度に約２時間保持する。この熱処理によって、シリコンウエハ４０中に存在しているエネルギー状態が不安定な形成欠陥が消滅し、エネルギー状態が安定している形成欠陥だけがシリコンウエハ４０中に残る。

ステップＳ１４では、蒸着により、シリコンウエハ４０の下面４０ｂにカソード電極２２を形成する。

ステップＳ１６では、シリコンウエハ４０をダイシングする。これにより複数のＰＮダイオード１０が製造される。

以上に説明したように、本発明の製造方法によれば、ＰＮダイオード１０に形成する形成欠陥のうち、深さ方向全域に形成する形成欠陥の量と、ｐｎ接合界面３０近傍に局所的に形成する形成欠陥の量をそれぞれ調節することができる。したがって、ターンオフ特性が適切に調節されているＰＮダイオード１０を製造することができる。

また、この製造方法では、深さ方向全域に形成欠陥を形成するとき（ステップＳ８）と、ｐｎ接合界面３０近傍に局所的に形成欠陥を形成するとき（ステップＳ１０）とで、同種の荷電粒子（ヘリウムイオン）をシリコンウエハ４０に打ち込む。したがって、ＰＮダイオード１０の製造コストを低減させることができる。

また、この製造方法では、ステップＳ８からステップＳ１０に移行するときに、シリコンウエハ４０とヘリウムイオン射出装置５０の位置関係を変更しない。また、ヘリウムイオン射出装置５０の射出エネルギーも変更しない。そして、ステップＳ１０でシリコンウエハ４０とヘリウムイオン射出装置５０の間にアルミ箔５２を配置することで、ヘリウムイオンの突入エネルギーを調節する。したがって、ステップＳ８からステップＳ１０に移行するときにアルミ箔５２を配置するだけでよく、生産効率が非常に高い。したがって、ＰＮダイオード１０の製造コストをより低減させることができる。

なお、上述した製造方法では、シリコンウエハ４０の上面４０ａ（すなわち、ｐｎ接合界面３０に近い方の表面）からヘリウムイオンを打ち込んだ。このようにヘリウムイオンを打ち込むと、ステップＳ１０では下面４０ｂから位置Ａ２近傍までの領域（図２（ｃ）の領域Ａ４）に形成欠陥が形成されない。したがって、領域Ａ４の形成欠陥の濃度を、ステップＳ８で打ち込むヘリウムイオンの量だけによって調節することができる。したがって、低い濃度で領域Ａ４に形成欠陥を形成したい場合には、上記の製造方法が適している。
一方、ステップＳ８及びＳ１０において、下面４０ｂからヘリウムイオンを打ち込んでもよい。このようにヘリウムイオンを打ち込むと、ステップＳ１０では図７のグラフＥに示す分布で形成欠陥が形成される。すなわち、ステップＳ１０で位置Ａ２を中心に形成欠陥を形成するときに、領域Ａ４にも形成欠陥が形成される。したがって、ステップＳ８及びＳ１０を実行すると、図７のグラフＦに示すように、領域Ａ４の形成欠陥の濃度が高くなる。すなわち、下面４０ｂからヘリウムイオンを打ち込むと、領域Ａ４に効率的に形成欠陥を形成することができる。なお、この場合は、領域Ａ３に形成される形成欠陥の濃度は、ステップＳ８で打ち込むヘリウムイオンの量だけによって調節されることとなる（すなわち、形成欠陥の濃度が低くなる）。
したがって、目的に応じて、ヘリウムイオンを打ち込む面（上面４０ａまたは下面４０ｂ）を選択することで、ＰＮダイオード１０の特性をより適切な特性とすることができる。

なお、上述したＰＮダイオードの製造方法では、ステップＳ８ではアルミ箔５２を配置しなかったが、ステップＳ８でもヘリウムイオン射出装置５０とシリコンウエハ４０の間にアルミ箔を配置しても良い。この場合、ステップＳ８ではステップＳ１０よりも薄いアルミ箔を配置する。これによって、ヘリウムイオンの突入エネルギーを、ステップＳ８ではシリコンウエハ４０を貫通するエネルギーに調節し、ステップＳ１０では位置Ａ２近傍で停止するエネルギーに調節することができる。この様な構成によると、ステップＳ８からステップＳ１０に移行するときにアルミ箔を交換するだけでよく、効率的にＰＮダイオード１０を製造することができる。
また、ステップＳ８及びＳ１０でアルミ箔を配置せず、ヘリウムイオン射出装置５０の射出エネルギーを変更することによって、ヘリウムイオンの突入エネルギーを調節してもよい。

また、上述したＰＮダイオードの製造方法では、ステップＳ１０でｐｎ接合界面３０近傍に局所的に形成欠陥を形成したが、他の位置に局所的に形成欠陥を形成しても良い。または、複数の箇所に局所的に形成欠陥を形成しても良い。このように局所的に形成欠陥を形成しても、ＰＮダイオード１０のターンオフ特性を調節することができる。

また、上述したＰＮダイオードの製造方法では、厚さ方向全域に形成欠陥を形成した（ステップＳ８）後に、局所的に形成欠陥を形成した（ステップＳ１０）が、局所的に形成欠陥を形成した後に、厚さ方向全域に形成欠陥を形成してもよい。このような構成によっても、上述の製造方法と同様の効果を得ることができる。

また、上述した製造方法では、ヘリウムイオンを打ち込むことにより形成欠陥を形成したが、プロトン、デュートロン（重水素イオン）等、他の荷電粒子を打ち込んで形成欠陥を形成してもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例をさまざまに変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

ＰＮダイオード１０の概略構成を示す図。半導体基板１２中の形成欠陥の濃度分布の例を示す図。ＰＮダイオード１０のターンオフ特性の例を示す図。ＰＮダイオード１０の製造工程を示すフローチャート。ステップＳ８におけるヘリウムイオン射出装置５０とシリコンウエハ４０の位置関係を示す図。ステップＳ１０におけるヘリウムイオン射出装置５０とシリコンウエハ４０の位置関係を示す図。他の実施例における半導体基板１２中の形成欠陥の濃度分布の例を示す図。

符号の説明

１０：ＰＮダイオード
１２：半導体基板
１４：ｐ型拡散層
１６：ｎ型ドリフト層
１８：ｎ型拡散層
２０：アノード電極
２２：カソード電極
３０：ｐｎ接合界面
４０：シリコンウエハ
５０：ヘリウムイオン射出装置
５２：アルミ箔

Claims

荷電粒子を打ち込んで形成した結晶欠陥を有するダイオードを製造する方法であって、
半導体基板の表面から半導体基板を貫通するエネルギーで荷電粒子を打ち込むことによって、半導体基板の深さ方向全域に結晶欠陥を形成する第１打ち込み工程と、
半導体基板の表面から所定深さに留まるエネルギーで第１打ち込み工程の荷電粒子と同種の荷電粒子を打ち込むことによって、その所定深さに結晶欠陥を形成する第２打ち込み工程
を備えているダイオードの製造方法。
第２打ち込み工程では、第１打ち込み工程と同じ側の表面から半導体基板に荷電粒子を打ち込むことを特徴とする請求項１に記載のダイオードの製造方法。
第１打ち込み工程および第２打ち込み工程では、荷電粒子を射出する射出装置によって荷電粒子を半導体基板に打ち込み、
第１打ち込み工程では、所定の射出エネルギーで射出装置から半導体基板に向けて荷電粒子を射出することによって、荷電粒子を半導体基板に打ち込み、
第２打ち込み工程では、射出装置と半導体基板の間に部材を配置し、第１打ち込み工程と同じ射出エネルギーで射出装置から前記部材に向けて荷電粒子を射出し、前記部材を貫通することでエネルギーが減衰した荷電粒子を半導体基板に打ち込むことを特徴とする請求項１または２に記載のダイオードの製造方法。
第１打ち込み工程では、射出装置と半導体基板の間に第２打ち込み工程で用いる部材よりも荷電粒子の射出方向における厚みが薄い部材を配置し、射出装置からその部材に向けて荷電粒子を射出し、その部材を貫通することでエネルギーが減衰した荷電粒子を半導体基板に打ち込むことを特徴とする請求項３に記載のダイオードの製造方法。
第２打ち込み工程では、第１打ち込み工程と同じ位置関係に射出装置と半導体基板を配置することを特徴とする請求項３または４に記載のダイオードの製造方法。
第２打ち込み工程では、ｐｎ接合界面近傍に結晶欠陥を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のダイオードの製造方法。