JP2012231092A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い位置精度でＩＧＢＴ領域にイオンを注入することができる技術を提供する。
【解決手段】 ＩＧＢＴとダイオードを有する半導体装置の製造方法であって、半導体基板１２のうちのＩＧＢＴが形成される半導体領域であるＩＧＢＴ領域２０の上面を覆わず、かつ、半導体基板１２のうちのダイオードが形成される半導体領域であるダイオード領域４０の上面を覆うように半導体基板１２の上面に金属層７０を形成する金属層形成工程Ｓ１２と、金属層形成工程Ｓ１２後に半導体基板１２の上面側から半導体基板１２に向けてイオンを照射するイオン照射工程Ｓ１４を有しており、製造される半導体装置１０において、前記金属層７０がダイオードの電極となる。
【選択図】図６

Description

本明細書に開示の技術は、半導体装置の製造方法に関する。

特許文献１には、ＩＧＢＴとダイオードを有する半導体装置が開示されている。この半導体装置では、ＩＧＢＴのボディ領域が、ダイオードのアノード領域よりも深い位置まで形成されている。

特開２０１０−０６７９０１号 特開平８−３４００５５号

特許文献１のように、ダイオード側の半導体基板に深い拡散層を形成しないで、ＩＧＢＴ側の半導体基板に深い拡散層（すなわち、ボディ領域）を形成するためには、従来は、半導体基板のうちのダイオードとなる領域（以下、ダイオード領域という）の上面を樹脂製のマスクで覆った状態で半導体基板にイオンを照射する必要がある。これによって、半導体基板のうちのＩＧＢＴとなる領域（以下、ＩＧＢＴ領域という）にイオンが注入されるとともに、ダイオード領域へのイオンの注入がマスクによってブロックされる。ＩＧＢＴ領域に深い拡散層を形成するためには、イオンを高い加速電圧で加速して照射する必要がある。一方、高い加速電圧で加速されたイオンのダイオード領域への注入をブロックするためには、マスクを厚く形成する必要がある。しかしながら、マスクを厚く形成する場合には、マスクを精度良く形成することが困難となる。すなわち、半導体装置を量産するときに、マスクの端部の位置のばらつきが大きくなり、イオンが注入される範囲がばらつくことになる。このばらつきによってダイオード領域に高い加速電圧で加速されたイオンが注入されると、順電圧の上昇等のダイオード特性の低下に繋がる。この問題を解消するために、ＩＧＢＴ領域とダイオード領域の間（すなわち、マスクの端部の位置がばらつく範囲）に無効領域（素子として機能しない領域）を設けることも考えられる。このように無効領域を設けることで、半導体装置の量産時にダイオードの特性を安定させることができる。しかしながら、この方法では、半導体基板内において素子として機能しない領域が増えるため、半導体装置が大型化してしまう。

したがって、本明細書では、高い位置精度でＩＧＢＴ領域にイオンを注入することができる技術を提供する。

本明細書が開示する製造方法では、ＩＧＢＴとダイオードを有する半導体装置を製造する。この製造方法は、半導体基板のうちのＩＧＢＴが形成される半導体領域であるＩＧＢＴ領域の上面を覆わず、かつ、半導体基板のうちのダイオードが形成される半導体領域であるダイオード領域の上面を覆うように半導体基板の上面に金属層を形成する金属層形成工程と、金属層形成工程後に半導体基板の上面側から半導体基板に向けてイオンを照射するイオン照射工程を有している。この製造方法で製造される半導体装置において、前記金属層はダイオードの電極となる。

この製造方法では、イオン照射工程において、金属層がダイオード領域のマスクとなる。金属層は、照射されたイオンを遮蔽する能力が高い。したがって、薄い金属層でも、イオンのダイオード領域への注入をブロックすることができる。また、薄い金属層は、高い位置精度で形成することができる。したがって、この製造方法によれば、ＩＧＢＴ領域に高い位置精度でイオンを注入することができる。これにより、無効領域を設けることなく、イオン照射工程においてダイオード領域へのイオンの注入を防止することができる。なお、金属層は半導体基板への汚染を引き起こすが、この製造方法では金属層がダイオードの電極として用いられる。すなわち、金属層が形成される領域は、そもそも、電極が形成されるべき領域であるため、金属汚染の問題は生じない。

なお、特許文献２には、半導体基板上の金属層をマスクとして半導体基板にイオンを注入する技術が開示されている。しかしながら、この技術で用いる金属層は、半導体基板上に独立して設けられている配線であり、本明細書に開示の技術とは異なる。すなわち、一般的には、ＩＧＢＴとダイオードを有する半導体装置の製造工程においては、ＩＧＢＴの上面側の電極とダイオードの上面側の電極は一度に形成される。これは、これらの電極は互いに導通する電極であり、実質的に１つの電極であるためである。本明細書に開示の技術は、あえて、ダイオード側の電極をＩＧＢＴ側の電極よりも先に形成することで、これをマスクとして用いることを可能としており、この点が引用文献２に開示の技術とは大きく異なる。

上述した製造方法は、金属層形成工程前において、半導体基板の上面のうちのＩＧＢＴ領域とダイオード領域の境界にトレンチが形成されており、そのトレンチ内に半導体基板から絶縁されているゲート電極が形成されていることが好ましい。また、金属層形成工程では、ダイオード領域上からトレンチ上に跨るように金属層を形成し、イオン照射工程では、半導体基板の上面の垂線に対してその垂線からＩＧＢＴ領域側に角度θだけ傾いた方向に沿ってイオンを照射することが好ましい。また、半導体基板を平面視したときにトレンチが伸びる方向に対して直交する断面においてダイオード領域上からトレンチ上に伸びる金属層の幅ＯＬと、金属層の厚さＴと、角度θとが、ＯＬ≧Ｔｔａｎθの関係を満たすことが好ましい。

このように、イオンの照射方向を半導体基板の上面の垂線に対して傾けることで、ＩＧＢＴ領域へのイオン注入時にチャネリングが生じることを抑制することができる。また、上記の関係を満たすようにダイオード領域上からトレンチ上に伸びる金属層の幅ＯＬが設定されていることで、イオン注入方向の傾斜によるダイオード領域へのイオンの注入を防止することができる。

実施形態の製造方法により製造される半導体装置１０の拡大上面図。 図１のＩＩ−ＩＩ線における半導体装置１０の縦断面図。 半導体装置１０の製造方法を示すフローチャート。 ステップＳ８実施後の半導体基板１２の図２に対応する箇所の縦断面図。 ステップＳ１０実施中の半導体基板１２の図２に対応する箇所の縦断面図。 ステップＳ１４実施中の半導体基板１２の図２に対応する箇所の縦断面図。 ＯＬ≧Ｔｔａｎθが満たされる構造の説明図。 ＯＬ≧Ｔｔａｎθが満たされない構造の説明図。 ステップＳ１８実施後の半導体基板１２の図２に対応する箇所の縦断面図。 ステップＳ２０実施後の半導体基板１２の図２に対応する箇所の縦断面図。 変形例の半導体装置の図２に対応する箇所の縦断面図。 変形例の半導体装置の図２に対応する箇所の縦断面図。 変形例の半導体装置の図２に対応する箇所の縦断面図。

実施形態の製造方法では、図１、２に示す半導体装置１０を製造する。図２に示すように、半導体装置１０は、主にシリコンからなる半導体基板１２と、半導体基板１２の上面及び下面に形成されている電極、絶縁膜等により構成されている。なお、図１においては、半導体基板１２上に形成されている電極、絶縁膜の図示を省略している。また、図１、２において、Ｚ方向は半導体基板１２の厚み方向であり、Ｘ方向はＺ方向に直交する方向であり、Ｙ方向はＸ方向及びＺ方向に直交する方向である。

図１、２に示すように、半導体基板１２には、ＩＧＢＴが形成されているＩＧＢＴ領域２０とダイオードが形成されているダイオード領域４０が隣接するようにして形成されている。半導体基板１２の上面には、複数のトレンチ５０が形成されている。各トレンチ５０は、図２に示すようにＺ方向（半導体基板１２の厚み方向）に沿って伸びるとともに、図１に示すように半導体基板１２を平面視したときにＹ方向に沿って伸びている。本実施形態では、トレンチ５０の幅（Ｘ方向の幅）が約１μｍであり、トレンチ５０の深さが約４．５μｍである。トレンチ５０の内面は、絶縁膜５２に覆われている。トレンチ５０内には、電極５４、５６が充填されている。ＩＧＢＴ領域２０内のトレンチ５０内の電極５４は、ＩＧＢＴのゲート電極である。ゲート電極５４は、絶縁膜５２によってＩＧＢＴ領域２０内の半導体領域から絶縁されている。ダイオード領域４０内のトレンチ５０内の電極５６は、ダイオード領域４０内の電位を制御するための電極である。電極５６は、絶縁膜５２によって、ダイオード領域４０内の半導体領域から絶縁されている。また、電極５６は、ゲート電極５４から絶縁されている。

半導体基板１２の上面には、層間絶縁膜６２と、上部電極６４が形成されている。層間絶縁膜６２は、電極５４、５６の上面と、その周囲の半導体領域の上面を覆うように形成されている。上部電極６４は、半導体基板１２の上面と層間絶縁膜６２上を覆うように形成されている。上部電極６４は、層間絶縁膜６２によって、電極５４、５６から絶縁されている。上部電極６４は、層間絶縁膜６２が形成されていない範囲において、半導体基板１２と導通している。半導体基板１２の下面全域には、下部電極６０が形成されている。下部電極６０は、半導体基板１２と導通している。

ＩＧＢＴ領域２０内の半導体領域には、エミッタ領域２２、ボディコンタクト領域２４、上部ボディ領域２６、ストッパ領域２８、下部ボディ領域３０、ドリフト領域３２、及び、コレクタ領域３４が形成されている。エミッタ領域２２は、高濃度にｎ型不純物を含有するｎ型領域であり、半導体基板１２の上面に臨む領域に形成されている。ボディコンタクト領域２４は、高濃度にｐ型不純物を含有するｐ型領域であり、半導体基板１２の上面に臨む領域に形成されている。図１に示すように、エミッタ領域２２とボディコンタクト領域２４は、Ｙ方向に沿って交互に繰り返すように形成されている。エミッタ領域２２とボディコンタクト領域２４は、上部電極６４とオーミック接続されている。エミッタ領域２２とボディコンタクト領域２４は、トレンチ５０内の絶縁膜５２と接している。図２に示すように、上部ボディ領域２６は、エミッタ領域２２の下側に形成されている。図示していないが、上部ボディ領域２６は、ボディコンタクト領域２４の下側にも形成されている。上部ボディ領域２６は、低濃度にｐ型不純物を含有するｐ型領域である。上部ボディ領域２６は、トレンチ５０内の絶縁膜５２と接している。ストッパ領域２８は、低濃度にｎ型不純物を含有するｎ型領域であり、上部ボディ領域２６の下側に形成されている。ストッパ領域２８は、トレンチ５０内の絶縁膜５２と接している。ストッパ領域２８は、上部ボディ領域２６によって、エミッタ領域２２から分離されている。下部ボディ領域３０は、低濃度にｐ型不純物を含有するｐ型領域であり、ストッパ領域２８の下側に形成されている。下部ボディ領域３０は、トレンチ５０内の絶縁膜５２と接している。下部ボディ領域３０は、ストッパ領域２８によって、上部ボディ領域２６から分離されている。ドリフト領域３２は、低濃度にｎ型不純物を含有するｎ型領域であり、ストッパ領域２８の下側に形成されている。ドリフト領域３２は、トレンチ５０の下端部の絶縁膜５２と接しているとともに、トレンチ５０よりも深い位置まで形成されている（言い換えると、トレンチ５０は、ドリフト領域３２に達する深さまで形成されている）。ドリフト領域３２は、下部ボディ領域３０によって、ストッパ領域２８から分離されている。コレクタ領域３４は、ドリフト領域３２の下側の、半導体基板１２の下面に臨む領域に形成されている。コレクタ領域３４は、高濃度にｐ型不純物を含有するｐ型領域である。コレクタ領域３４は、ドリフト領域３２によって下部ボディ領域３０から分離されている。コレクタ領域３４は、下部電極６０とオーミック接続されている。ＩＧＢＴ領域２０内には、上部電極６４、下部電極６０、ゲート電極５４、エミッタ領域２２、ボディコンタクト領域２４、上部ボディ領域２６、ストッパ領域２８、下部ボディ領域３０、ドリフト領域３２、及び、コレクタ領域３４によってＩＧＢＴ（以下、ＩＧＢＴ２０という）が形成されている。

ダイオード領域４０内の半導体領域には、アノードコンタクト領域４２、アノード領域４４、ドリフト領域４６、及び、カソード領域４８が形成されている。アノードコンタクト領域４２は、高濃度にｐ型不純物を含有するｐ型領域であり、半導体基板１２の上面に臨む領域に形成されている。アノードコンタクト領域４２は、上部電極６４とオーミック接続されている。アノード領域４４は、低濃度にｐ型不純物を含有するｐ型領域であり、アノードコンタクト領域４２の下側に形成されている。アノードコンタクト領域４２とアノード領域４４は、上部ボディ領域２６の下端部よりも浅い領域内（上側の領域内）に形成されている。ドリフト領域４６は、低濃度にｎ型不純物を含有するｎ型領域であり、アノード領域４４の下側に形成されている。ドリフト領域４６は、ＩＧＢＴ領域２０内のドリフト領域３２と連続する領域である。カソード領域４８は、高濃度にｎ型不純物を含有するｎ型領域であり、ドリフト領域４６の下側の、半導体基板１２の下面に臨む領域に形成されている。カソード領域４８は、下部電極６０とオーミック接続されている。ダイオード領域４０内には、上部電極６４、下部電極６０、アノードコンタクト領域４２、アノード領域４４、ドリフト領域４６、及び、カソード領域４８によってダイオード（以下、ダイオード４０という）が形成されている。

上部電極６４が下部電極６０より高電圧になると、ダイオード４０に電流が流れる。すなわち、上部電極６４から、アノードコンタクト領域４２、アノード領域４４、ドリフト領域４６、及び、カソード領域４８を経由して、下部電極６０に電流が流れる。一方、ＩＧＢＴ２０においてはドリフト領域３２とコレクタ領域３４の境界のｐｎ接合が障壁となるので、ＩＧＢＴ２０には電流は流れない。下部電極６０が上部電極６４より高電圧になると、ダイオード４０には電流は流れない。一方、この状態において、ゲート電極５４に所定の電圧を印加すると、絶縁膜５２に接している範囲の上部ボディ領域２６と下部ボディ領域３０にチャネルが形成される。これによって、電子が、上部電極６４から、エミッタ領域２２、上部ボディ領域２６内のチャネル、ストッパ領域２８、下部ボディ領域３０内のチャネル、ドリフト領域３２、コレクタ領域３４を経由して、下部電極６０に流れる。また、ホールが、下部電極６０から、コレクタ領域３４を経由して、ドリフト領域３２に流入する。これによって、ドリフト領域３２が伝導度変調現象により低抵抗化するので、電子が低損失でＩＧＢＴ２０内を流れることができる。ドリフト領域３２に流入したホールは、下部ボディ領域３０、ストッパ領域２８、上部ボディ領域２６、及び、ボディコンタクト領域２４を経由して、上部電極６４へ流れる。但し、ストッパ領域２８がｎ型であるので、ストッパ領域２８へのホールの流入が抑制される。このため、ＩＧＢＴ２０では、ドリフト領域３２に多くのホールが蓄積され、ドリフト領域３２がより低抵抗化される。このため、ＩＧＢＴ２０で生じる損失は極めて小さい。

次に、半導体装置１０の製造方法について説明する。半導体装置１０は、図３に示す製造工程により製造される。半導体装置１０は、ドリフト領域３２、４６と同じ濃度のｎ型不純物を含有するｎ型半導体基板から製造される。なお、この半導体基板の上面は、（１００）面である。

ステップＳ２〜Ｓ８では、上述したトレンチ構造を形成する。なお、ステップＳ２〜Ｓ８は、従来公知の方法により実施できるので、簡単に説明する。ステップＳ２では、半導体基板の上面にトレンチ５０を形成する。ステップＳ４では、トレンチ５０の内面に絶縁膜５２を形成する。ステップＳ６では、トレンチ５０内に電極５４、５６を形成する。ステップＳ８では、半導体基板の上面に層間絶縁膜６２を形成する。また、ステップＳ８では、ダイオード領域４０（上述したダイオード４０が形成される領域）内の層間絶縁膜６２に、コンタクト用の開口を形成する。これによって、図４に示すように半導体基板１２が加工される。

ステップＳ１０では、最初に、図５に示すように、半導体基板１２の上面のうちのＩＧＢＴ領域２０（上述したＩＧＢＴ２０が形成される領域）の上面全体を覆うようにして樹脂のマスク９０を形成する。ここでは、マスク９０のダイオード領域４０側の端部９０ａが、ＩＧＢＴ領域２０とダイオード領域４０の境界に形成されているゲート電極５４ａ上に位置するように、マスク９０を形成する。なお、マスク９０は厚みが薄いため、高い位置精度で形成することができる。したがって、端部９０ａの位置が最大にずれた場合でも、端部９０ａがゲート電極５４ａ上から外れることはない。次に、図５の矢印に示すように、半導体基板１２の上面に向けてイオンを照射する。すると、ＩＧＢＴ領域２０へのイオンの注入はマスク９０によってブロックされるので、ダイオード領域４０にのみイオンが注入される。なお、ステップＳ１０では、イオンを照射する方向を、Ｙ軸（半導体基板１２を平面視したときにトレンチ５０が伸びる軸）の回りに半導体基板１２の上面の垂線１２ａに対してその垂線１２ａからＩＧＢＴ領域２０側に角度θ（本実施形態では、約７度）だけ傾けて、イオンを照射する。これによって、ダイオード領域４０内におけるチャネリングを抑制することができる。また、ここでは、最初に、イオンの注入深さがアノードコンタクト領域４２の深さＤ２となるように加速電圧を調節して、少量のｐ型不純物イオンを照射する。次に、イオンの注入深さがアノード領域４４に対応する深さＤ１となるように加速電圧を調節して、多量のｐ型不純物イオンを照射する。なお、ステップＳ１０では、イオンの注入深さＤ１、Ｄ２が浅い（すなわち、イオンの加速電圧が小さい）ので、薄いマスク９０でもＩＧＢＴ領域２０へのイオンの注入をブロックすることができる。ダイオード領域４０へのイオン注入が終了したら、マスク９０をエッチングにより除去する。

ステップＳ１２では、図６に示すように、半導体基板１２上に、アルミニウムからなる金属層７０を形成する。より詳細には、最初に、半導体基板１２上全体に、スパッタリング等によって金属層７０を形成する。次に、金属層７０上にＩＧＢＴ領域２０内の金属層７０が露出するようにマスクを形成し、その後、ＩＧＢＴ領域２０内の金属層７０をエッチングにより除去する。エッチング後に、マスクを除去することで、図６に示す構造が得られる。なお、本実施形態では、図７に示すように、約４μｍの厚みＴを有する金属層７０を形成する。また、金属層７０のＩＧＢＴ領域２０側の端部７０ａが、ＩＧＢＴ領域２０とダイオード領域４０の境界に形成されているゲート電極５４ａ上に位置するように、金属層７０を形成する。より詳細には、図７に示すように、金属層７０のうち、境界部のトレンチ５０上に存在している部分のＸ方向に沿った長さＯＬが、所定値ＯＬ_ｍｉｎより大きくなるように金属層７０を形成する。所定値ＯＬ_ｍｉｎについては後に詳述する。金属層７０は厚みＴが薄いため、高い位置精度で形成することができる。したがって、端部７０ａの位置が最大にずれた場合でも、端部７０ａがゲート電極５４ａ上から外れることはなく、かつ、上記の長さＯＬが所定値ＯＬ_ｍｉｎより小さくなることはない。なお、半導体基板１２上に金属層７０を形成すると、金属層７０の構成金属が半導体基板１２中に拡散する。したがって、図６に示す半導体基板１２においては、ＩＧＢＴ領域２０とダイオード領域４０の何れにおいても、上面近傍の半導体領域中に、金属層７０から拡散した金属原子が存在している。しかしながら、ＩＧＢＴ領域２０の上面は、後に電極が形成される領域であり、金属汚染を受けることが想定されている領域である。したがって、ＩＧＢＴ領域２０の上面近傍に金属が拡散しても特に問題はない。また、金属層７０は、後にダイオード４０の電極となる。すなわち、金属層７０そのものが電極である。したがって、ダイオード領域４０の上面への金属汚染も想定されていることであり、ダイオード領域４０の上面近傍に金属が拡散しても特に問題はない。

ステップＳ１４では、図６の矢印に示すように、半導体基板１２の上面に向けてイオンを照射する。すると、ダイオード領域４０へのイオンの注入は金属層７０によってブロックされるので、ＩＧＢＴ領域２０にのみイオンが注入される。なお、ステップＳ１４では、イオンを照射する方向をＹ軸回りに半導体基板１２の上面の垂線１２ａに対してその垂線１２ａからＩＧＢＴ領域２０側に角度θ（本実施形態では、約７度）だけ傾けて、イオンを照射する。なお、図６に示す角度θは、図５に示す角度θと等しい。このように角度θを設けてイオンを注入することで、ＩＧＢＴ領域２０内におけるチャネリングを抑制することができる。また、ここでは、最初に、イオンの注入深さが下部ボディ領域３０の深さＤ５（本実施形態では、約２．４μｍ）となるように加速電圧を調節して少量のｐ型不純物イオンを照射する。次に、イオンの注入深さがストッパ領域２８の深さＤ４（本実施形態では、約１．９μｍ）となるように加速電圧を調節して、少量のｎ型不純物イオンを照射する。次に、イオンの注入深さが上部ボディ領域２６の深さＤ３（本実施形態では、約１μｍ）となるように加速電圧を調節して、少量のｐ型不純物イオンを照射する。なお、ステップＳ１４では、ステップＳ１０のイオン注入に比べて、イオンの注入深さＤ３〜Ｄ５が深い（すなわち、イオンの加速電圧が大きい）が、金属層７０はイオンをブロックする能力が高いので、薄い金属層７０でもダイオード領域４０へのイオンの注入をブロックすることができる。

なお、図６に示すように角度θを設けてイオンを照射する場合において、上述した長さＯＬ（境界部のトレンチ５０上の金属層７０のＸ方向に沿った長さ）が短いと、図８の矢印１１０に示すように金属層７０の側面に入射したイオンがダイオード領域４０に注入されてしまう。これは、矢印１１０に示す経路においては金属層７０の厚みが十分でなく、金属層７０がイオンをブロックできないためである。しかしながら、本実施形態では、上述したように、長さＯＬが最小値ＯＬ_ｍｉｎ未満とならないように金属層７０が形成される。また、最小値ＯＬ_ｍｉｎは、ＯＬ_ｍｉｎ＝Ｔｔａｎθの数式により定められている。すなわち、ＯＬ≧Ｔｔａｎθの関係が満たされる。なお、本実施形態では、最小値ＯＬ_ｍｉｎが約０．４９μｍであるので、長さＯＬが約０．８μｍとなるように金属層７０が形成される。ＯＬ≧Ｔｔａｎθの関係が満たされていると、図７の矢印１００に示すように、ダイオード領域４０の上面の端に向かうイオンが金属層７０の上面に当たる。すなわち、この場合には、ダイオード領域４０の上面に向かう全てのイオンが金属層７０の上面に当たる。したがって、ダイオード領域４０の上面に向かう全てのイオンが十分な厚みを有する金属層７０によりブロックされ、ダイオード領域４０へのイオンの注入が確実に防止される。

ステップＳ１６では、エミッタ領域２２とボディコンタクト領域２４に対するイオン注入を行う。すなわち、エミッタ領域２２となる領域をマスクした状態で半導体基板１２の上面に向けてｐ型イオンを照射して、ボディコンタクト領域２４に相当する深さに多量のｐ型イオンを注入する。次に、ボディコンタクト領域２４となる領域をマスクした状態で半導体基板１２の上面に向けてｎ型イオンを照射して、エミッタ領域２２に相当する深さに多量のｎ型イオンを注入する。なお、ステップＳ１６でも、金属層７０によってダイオード領域４０へのイオンの注入がブロックされる。

ステップＳ１８では、半導体基板１２を加熱することで、ステップＳ１０、Ｓ１４、及び、Ｓ１６で注入したイオンを拡散、活性化させる。これによって、図９に示すように、エミッタ領域２２、ボディコンタクト領域２４、上部ボディ領域２６、ストッパ領域２８、下部ボディ領域３０、アノードコンタクト領域４２、及び、アノード領域４４が形成される。

ステップＳ２０では、エッチング等によって、ＩＧＢＴ領域２０内の層間絶縁膜６２にコンタクト用の開口を形成する。次に、スパッタリング等によって、図１０に示すように半導体基板１２上にアルミニウムからなる金属層８０を形成する。本実施形態では、約４μｍの厚みを有する金属層８０を形成する。金属層８０は、ＩＧＢＴ領域２０上と金属層７０上を覆うように形成する。このように形成された金属層８０と、ステップＳ１２で形成された金属層７０によって、上部電極６４が形成される。

ステップＳ２２では、半導体基板１２の下面側の加工を行う。すなわち、イオン注入等によってコレクタ領域３４とカソード領域４８を形成する。そして、スパッタリング等によって下部電極６０を形成する。ステップＳ２２は、従来公知の方法によって実施することができる。これによって、図１、２に示す構造が完成する。その後、ステップＳ２４で半導体基板１２をダイシングすることで、半導体装置１０が完成する。

以上に説明したように、この製造方法では、薄い金属層７０をマスクとしてＩＧＢＴ領域２０へのイオン注入を行う。薄い金属層７０は高い位置精度で形成することができるので、ＩＧＢＴ領域２０へ精度よくイオンを注入することができる。これによって、ＩＧＢＴ領域２０へのイオン注入の際に、ダイオード領域４０へのイオンの注入を防止することができる。特に、ＯＬ≧Ｔｔａｎθの関係が満たされているので、ダイオード領域４０へのイオンの注入をより確実に防止することができる。これにより、ダイオード４０の特性を向上させることができるとともに、量産時におけるダイオード４０の特性のばらつきを抑制することができる。また、金属層７０の形成によってＩＧＢＴ領域２０の上面及びダイオード領域４０の上面に金属原子が拡散するが、これらの領域は電極が形成されることが前提とされている領域であるので、金属原子の拡散による問題は生じない。また、この方法では、ＩＧＢＴ領域２０とダイオード領域４０の間に無効領域を形成する必要がない。したがって、この製造方法によれば、無効領域を有する半導体装置よりも小型な半導体装置を製造することができる。

また、上述した実施形態では、金属層８０を基板の上面全域に形成したが、図１１に示すように、金属層８０を金属層７０から分離させてＩＧＢＴ領域２０上に形成してもよい。また、図１２に示すように、金属層８０が金属層７０と部分的にオーバーラップするように形成してもよい。また、図１０または図１２に示すように金属層７０、８０を形成した後に、図１３に示すように、基板の上面を研磨やＣＭＰにより平坦化してもよい。

なお、上述した実施形態では、金属層７０と金属層８０にアルミニウムを用いたが、銅やタングステン等の他の金属を金属層７０、８０に用いてもよい。また、上述した実施形態では、金属層７０と金属層８０が同じ材料により構成されていたが、これらを異なる材料で構成してもよい。

また、上述した実施例では、ステップＳ１０において、ＩＧＢＴ領域２０の上面を覆うマスク９０を形成してからダイオード領域４０へのイオン注入を行った。しかしながら、ダイオード領域４０へ注入するイオンがＩＧＢＴ領域２０へ注入されても問題ない場合には、マスク９０を形成せずにステップ１０を行ってもよい。

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。

１０：半導体装置
１２：半導体基板
２０：ＩＧＢＴ領域
２２：エミッタ領域
２４：ボディコンタクト領域
２６：上部ボディ領域
２８：ストッパ領域
３０：下部ボディ領域
３２：ドリフト領域
３４：コレクタ領域
４０：ダイオード領域
４２：アノードコンタクト領域
４４：アノード領域
４６：ドリフト領域
４８：カソード領域
５０：トレンチ
５２：絶縁膜
５４：ゲート電極
５６：電極
６０：下部電極
６２：層間絶縁膜
６４：上部電極
７０：金属層
７０ａ：端部
８０：金属層
９０：マスク

Claims (2)

1. ＩＧＢＴとダイオードを有する半導体装置の製造方法であって、
   半導体基板のうちのＩＧＢＴが形成される半導体領域であるＩＧＢＴ領域の上面を覆わず、かつ、半導体基板のうちのダイオードが形成される半導体領域であるダイオード領域の上面を覆うように半導体基板の上面に金属層を形成する金属層形成工程と、
   金属層形成工程後に、半導体基板の上面側から半導体基板に向けてイオンを照射するイオン照射工程、
   を有しており、
   製造される半導体装置において、前記金属層がダイオードの電極となることを特徴とする製造方法。
2. 金属層形成工程前において、半導体基板の上面のうちのＩＧＢＴ領域とダイオード領域の境界にトレンチが形成されており、そのトレンチ内に半導体基板から絶縁されているゲート電極が形成されており、
   金属層形成工程では、ダイオード領域上からトレンチ上に跨るように金属層を形成し、
   イオン照射工程では、半導体基板の上面の垂線に対してその垂線からＩＧＢＴ領域側に角度θだけ傾いた方向に沿ってイオンを照射し、
   半導体基板を平面視したときにトレンチが伸びる方向に対して直交する断面においてダイオード領域上からトレンチ上に伸びる金属層の幅ＯＬと、金属層の厚さＴと、角度θとが、
   ＯＬ≧Ｔｔａｎθ
   の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の製造方法。

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