JP2018032694A - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置および半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018032694A JP2018032694A JP2016163158A JP2016163158A JP2018032694A JP 2018032694 A JP2018032694 A JP 2018032694A JP 2016163158 A JP2016163158 A JP 2016163158A JP 2016163158 A JP2016163158 A JP 2016163158A JP 2018032694 A JP2018032694 A JP 2018032694A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- region
- type
- semiconductor device
- conductivity type
- 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
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 406
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 99
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 372
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 186
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 228
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 59
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 35
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract description 55
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 15
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 371
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 45
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 17
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- 230000026683 transduction Effects 0.000 description 5
- 238000010361 transduction Methods 0.000 description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 3
- 238000005247 gettering Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7827—Vertical transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
- H01L29/0607—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H01L29/0611—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices
- H01L29/0615—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse biased devices by the doping profile or the shape or the arrangement of the PN junction, or with supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H01L29/063—Reduced surface field [RESURF] pn-junction structures
- H01L29/0634—Multiple reduced surface field (multi-RESURF) structures, e.g. double RESURF, charge compensation, cool, superjunction (SJ), 3D-RESURF, composite buffer (CB) structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
- H01L29/0692—Surface layout
- H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/30—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface
- H01L29/32—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by physical imperfections; having polished or roughened surface the imperfections being within the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66666—Vertical transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
- H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
【解決手段】超接合半導体装置において、並列pn層5のp型領域4に、電子トラップとして機能するアルゴンが導入されている。並列pn層5の内部の、アルゴンが導入された領域(アルゴン導入領域)14は、p型領域4とn型領域3との間のpn接合と離して、p型領域4に配置されている。また、アルゴン導入領域14は、並列pn層5を形成するために積層される複数のエピタキシャル成長層にそれぞれアルゴンをイオン注入して形成され、当該エピタキシャル成長層の厚さに応じた間隔x1で深さ方向に互いに離して複数配置される。アルゴン導入領域14は、並列pn層5のp型領域4を形成するためのイオン注入の後に、当該p型領域4を形成するためのイオン注入用マスクを用いてアルゴンをイオン注入することで形成される。
【選択図】図1
Description
実施の形態1にかかる半導体装置の構造について説明する。図1は、実施の形態1にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。図1に示す実施の形態1にかかる半導体装置は、ドリフト層を、不純物濃度を高めたn型領域(第1導電型半導体領域)3とp型領域(第2導電型半導体領域)4とを基体主面に平行な方向(横方向)に交互に繰り返し配置してなる並列pn層5とした超接合MOSFET(以下、SJ−MOSFETとする)である。n+型ドレイン層(第1導電型半導体層)となるn+型半導体基板1のおもて面上にn-型バッファ層(第1導電型低濃度半導体層)2を介して並列pn層5を積層して半導体基体10が構成されている。n-型バッファ層2は、配置されていなくてもよい。
次に、実施の形態2にかかる半導体装置の構造について説明する。図11は、実施の形態2にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態2にかかる半導体装置が実施の形態1にかかる半導体装置と異なる点は、並列pn層5のn型領域3にも深さ方向に互いに離して対向する複数のアルゴン導入領域(第1領域)16を設けた点である。並列pn層5のn型領域3の内部において深さ方向に対向するアルゴン導入領域16同士の間隔x2は、並列pn層5のp型領域4の内部において深さ方向に対向するアルゴン導入領域14同士の間隔x1よりも広い(x1<x2)。並列pn層5のp型領域4の内部に配置したアルゴン導入領域14の構成は、実施の形態1と同様である。
次に、実施の形態3にかかる半導体装置の構造について説明する。図20は、実施の形態3にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態3にかかる半導体装置が実施の形態2にかかる半導体装置と異なる点は、並列pn層5のn型領域3の内部において深さ方向に対向するアルゴン導入領域16同士の間隔x2を、並列pn層5のp型領域4の内部において深さ方向に対向するアルゴン導入領域14同士の間隔x1とほぼ同じにした点である(x1≒x2)。深さ方向に対向するアルゴン導入領域16同士の間隔x2は、SJ−MOSFETのオン抵抗を許容範囲内に収めることができる程度に広くすることが好ましい。
次に、実施の形態4にかかる半導体装置の構造について説明する。図23は、実施の形態4にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態4にかかる半導体装置が実施の形態3にかかる半導体装置と異なる点は、並列pn層5のp型領域4の内部において深さ方向に対向するアルゴン導入領域14同士の間隔x1と、並列pn層5のn型領域3の内部において深さ方向に対向するアルゴン導入領域16同士の間隔x2と、をともに広げた点である。具体的には、アルゴン導入領域14,16は、並列pn層5を形成するために積層される複数のn-型エピタキシャル成長層の1層以上おき(ここでは1層おきとして説明する)に配置されている。
次に、実施の形態5にかかる半導体装置の構造について説明する。図27は、実施の形態5にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態5にかかる半導体装置が実施の形態1にかかる半導体装置と異なる点は、所定の深さにおいて、少なくとも並列pn層5の全面にわたって半導体基体10の主面に平行な方向に延在するアルゴン導入領域(以下、アルゴン全面導入領域(第1領域)とする)17を配置した点である。アルゴン全面導入領域17は、例えば、並列pn層5を形成するために積層される複数のn-型エピタキシャル成長層の1層以上おき(ここでは1層おきとして説明する)に配置されている。アルゴン全面導入領域17と、並列pn層5のp型領域4の内部のアルゴン導入領域14とは、深さ方向に交互に繰り返し配置されている。
次に、実施の形態6にかかる半導体装置の構造について説明する。図33は、実施の形態6にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態6にかかる半導体装置が実施の形態5にかかる半導体装置と異なる点は、並列pn層5のp型領域4にアルゴン導入領域が配置されていない点である。すなわち、並列pn層5の内部のアルゴン導入領域はアルゴン全面導入領域17のみであり、アルゴン全面導入領域17は並列pn層5を形成するために積層される複数のn-型エピタキシャル成長層の1層以上おき(ここでは1層おきとして説明する)に配置されている。アルゴン全面導入領域17内に図示された横破線15は、複数のn−型エピタキシャル成長層の境界を示し、アルゴン全面導入領域17を形成するために行うアルゴンのイオン注入におけるアルゴンのイオン注入箇所(イオン注入面)である(図35,36,38においても同様)。
次に、実施の形態7にかかる半導体装置の構造について説明する。図36は、実施の形態7にかかる半導体装置の構造を示す断面図である。実施の形態7にかかる半導体装置が実施の形態6にかかる半導体装置と異なる点は、深さ方向に対向するアルゴン全面導入領域17同士の間隔x3を狭くした点である。
実施例にかかる半導体装置のアバランシェ耐量を検証した。図39は、実施例にかかる半導体装置のアバランシェ耐量を示す特性図である。まず、上述した実施の形態7にかかる半導体装置の製造方法にしたがい、並列pn層5のp型領域4に複数のアルゴン導入領域14を配置したSJ−MOSFET(以下、実施例とする)を複数作製した。複数の実施例は、それぞれ、並列pn層5のn型領域3のn型不純物の総不純物量とp型領域4のp型不純物の総不純物量との比率が異なる。この実施例についてアバランシェ耐量を測定した結果を図39に示す。
2 n-型バッファ層
3 並列pn層のn型領域
4 並列pn層のp型領域
5 並列pn層
6 p型ベース領域
7 n+型ソース領域
8 ゲート絶縁膜
9 ゲート電極
10 半導体基体
11 層間絶縁膜
12 ソース電極
13 ドレイン電極
14,16 アルゴン導入領域
15,25 n-型エピタキシャル成長層の境界
17 アルゴン全面導入領域
21 n-型半導体層
21a〜21e n-型エピタキシャル成長層
22 n型不純物領域
23 p型不純物領域
24,26,27 アルゴン
31,33 イオン注入用マスク
32,34〜37 イオン注入
w1 並列pn層のn型領域の幅
w2 並列pn層のp型領域の幅
w3,w4 アルゴン導入領域の幅
w11 n型不純物領域の幅
w12 p型不純物領域の幅
x1,x2 深さ方向に対向するアルゴン導入領域同士の間隔
x3 深さ方向に対向するアルゴン全面導入領域同士の間隔
Claims (33)
- 第1導電型半導体層の第1主面上に、前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に第1導電型半導体領域と第2導電型半導体領域とを交互に繰り返し配置した並列pn層を備えた半導体装置であって、
前記第2導電型半導体領域に第18族元素が導入された第1領域を備えることを特徴とする半導体装置。 - 前記第1領域は、前記第1導電型半導体層の前記第1主面から第2主面に向かう深さ方向に所定の第1間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2導電型半導体領域のみに前記第1領域を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記第1領域は、前記第2導電型半導体領域の内部に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の半導体装置。
- 前記第1導電型半導体領域に第18族元素が導入された第2領域を備え、
前記第2領域は、前記深さ方向に所定の第2間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 前記第2領域は、前記第1導電型半導体領域の内部に設けられていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。
- 前記第2間隔は、前記第1間隔よりも広いことを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。
- 前記第2間隔は、前記第1間隔と等しいことを特徴とする請求項5または6に記載の半導体装置。
- 1つ以上の前記第1領域が、前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に延在し、前記第2導電型半導体領域と前記第1導電型半導体領域との境界に達することを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 1つ以上の前記第1領域が、前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に、前記第2導電型半導体領域から前記第1導電型半導体領域にわたって延在していることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置。
- 前記第2導電型半導体領域の内部にのみ配置された前記第1領域と、
前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に、前記第1導電型半導体領域から前記第2導電型半導体領域にわたって延在する前記第2領域と、が深さ方向に交互に繰り返し配置されていることを特徴とする請求項5に記載の半導体装置。 - 前記第1導電型半導体層と前記第1導電型半導体領域との間に設けられた、前記第1導電型半導体領域より不純物濃度が低い第1導電型低濃度半導体層をさらに備えることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 第18族元素はアルゴンであることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一つに記載の半導体装置。
- 第1導電型半導体層上に、前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に第1導電型半導体領域と第2導電型半導体領域とを交互に繰り返し配置した並列pn層を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記第1導電型半導体層よりも不純物濃度の低い第1導電型またはノンドープのエピタキシャル成長層を形成する堆積工程と、
前記エピタキシャル成長層に第1導電型不純物をイオン注入する第1注入工程と、
前記エピタキシャル成長層に第2導電型不純物を選択的にイオン注入する第2注入工程と、
前記エピタキシャル成長層に第18族元素をイオン注入する第3注入工程と、を1組とする工程を繰り返し行って、第1導電型半導体層上に前記並列pn層となる前記エピタキシャル成長層を積層する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第3注入工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記第2導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2注入工程は、
前記エピタキシャル成長層の表面に、前記第2導電型半導体領域の形成領域に対応する部分が開口した第1マスクを形成する工程と、
前記第1マスク越しに前記第2導電型不純物をイオン注入する工程と、を含み、
前記第3注入工程では、前記第1マスク越しに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記エピタキシャル成長層の、前記第1導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入する第4注入工程をさらに含み、
前記1組とする工程を繰り返すごとに、または、前記1組とする工程の繰り返しの所定回数おきに、前記第4注入工程を行うことを特徴とする請求項15または16に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記1組とする工程の繰り返しの所定回数おきに、前記第3注入工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記第2導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
- 第1導電型半導体層上に、前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に第1導電型半導体領域と第2導電型半導体領域とを交互に繰り返し配置した並列pn層を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記第1導電型半導体層よりも不純物濃度の低い第1導電型またはノンドープのエピタキシャル成長層を形成する堆積工程と、前記エピタキシャル成長層に第1導電型不純物をイオン注入する第1注入工程と、前記エピタキシャル成長層に第2導電型不純物を選択的にイオン注入する第2注入工程と、を1組とする工程を繰り返し行って、第1導電型半導体層上に前記並列pn層となる前記エピタキシャル成長層を積層する工程を含み、
前記1組とする工程の繰り返しの所定回数おきに、前記エピタキシャル成長層に第18族元素をイオン注入する第3注入工程を行うことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第3注入工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記第2導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入し、
前記1組とする工程の繰り返しの前記所定回数おきに、前記エピタキシャル成長層の、前記第1導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入する第4注入工程を行うことを特徴とする請求項19に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1注入工程は、
前記エピタキシャル成長層の表面に、前記第1導電型半導体領域の形成領域に対応する部分が開口した第2マスクを形成する工程と、
前記第2マスク越しに前記第1導電型不純物をイオン注入する工程と、を含み、
前記第4注入工程では、前記第2マスク越しに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項17または20に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1注入工程および前記第2注入工程の後に、前記第3注入工程を行うことを特徴とする請求項14または19に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2注入工程の後に、前記第3注入工程を行うことを特徴とする請求項15〜18、20のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1注入工程の後に、前記第4注入工程を行うことを特徴とする請求項17、20、21のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 第1導電型半導体層上に、前記第1導電型半導体層の表面に平行な方向に第1導電型半導体領域と第2導電型半導体領域とを交互に繰り返し配置した並列pn層を備えた半導体装置の製造方法であって、
前記第1導電型半導体層よりも不純物濃度の低い第1導電型のエピタキシャル成長層を形成する堆積工程と、
前記エピタキシャル成長層に第2導電型不純物を選択的にイオン注入する第5注入工程と、
前記エピタキシャル成長層に第18族元素をイオン注入する第6注入工程と、を1組とする工程を繰り返し行って、第1導電型半導体層上に前記並列pn層となる前記エピタキシャル成長層を積層する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第6注入工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記第2導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項25に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第5注入工程は、
前記エピタキシャル成長層の表面に、前記第2導電型半導体領域の形成領域に対応する部分が開口した第1マスクを形成する工程と、
前記第1マスク越しに前記第2導電型不純物をイオン注入する工程と、を含み、
前記第6注入工程では、前記第1マスク越しに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項26に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記エピタキシャル成長層の、前記第2導電型不純物がイオン注入される箇所以外の箇所に第18族元素をイオン注入する第7注入工程をさらに含み、
前記1組とする工程を繰り返すごとに、または、前記1組とする工程の繰り返しの所定回数おきに、前記第7注入工程を行うことを特徴とする請求項26または27に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記1組とする工程の繰り返しの所定回数おきに、前記第5注入工程では、前記エピタキシャル成長層の、前記第2導電型不純物がイオン注入される箇所のみに第18族元素をイオン注入することを特徴とする請求項25に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記堆積工程の前に前記第1導電型半導体層上に前記第1導電型半導体領域より不純物濃度が低い第1導電型低濃度半導体層を形成することを特徴とする請求項14〜29のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2導電型不純物は、第18族元素よりも拡散係数が大きいことを特徴とする請求項14〜30のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1導電型不純物は、第18族元素よりも拡散係数が大きいことを特徴とする請求項14〜24のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 第18族元素はアルゴンであることを特徴とする請求項14〜32のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016163158A JP6766522B2 (ja) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
CN201710485853.2A CN107768422B (zh) | 2016-08-23 | 2017-06-23 | 半导体装置以及半导体装置的制造方法 |
US15/637,194 US10177219B2 (en) | 2016-08-23 | 2017-06-29 | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
US16/232,371 US10424637B2 (en) | 2016-08-23 | 2018-12-26 | Method of manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016163158A JP6766522B2 (ja) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018032694A true JP2018032694A (ja) | 2018-03-01 |
JP6766522B2 JP6766522B2 (ja) | 2020-10-14 |
Family
ID=61243392
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016163158A Active JP6766522B2 (ja) | 2016-08-23 | 2016-08-23 | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US10177219B2 (ja) |
JP (1) | JP6766522B2 (ja) |
CN (1) | CN107768422B (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI655688B (zh) * | 2018-05-18 | 2019-04-01 | 英屬維爾京群商節能元件控股有限公司 | 具有超接面結構之半導體元件及其製程 |
CN110556289B (zh) * | 2018-06-01 | 2021-08-03 | 节能元件控股有限公司 | 具有超接面结构的半导体元件的制备方法及半导体元件 |
CN112117330B (zh) * | 2020-09-21 | 2024-05-07 | 南京华瑞微集成电路有限公司 | 一种改善深槽超结mosfet耐压的器件结构及其工艺方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002507058A (ja) * | 1998-03-09 | 2002-03-05 | ハリス コーポレイション | 低温直接ボンディングにより形成可能な装置 |
JP2008258313A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
WO2015040938A1 (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6153495A (en) * | 1998-03-09 | 2000-11-28 | Intersil Corporation | Advanced methods for making semiconductor devices by low temperature direct bonding |
JP2002100772A (ja) * | 2000-07-17 | 2002-04-05 | Toshiba Corp | 電力用半導体装置及びその製造方法 |
JP4951872B2 (ja) | 2005-04-08 | 2012-06-13 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
JP2007311547A (ja) | 2006-05-18 | 2007-11-29 | Fuji Electric Device Technology Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
US20130240951A1 (en) * | 2012-03-13 | 2013-09-19 | International Business Machines Corporation | Gallium nitride superjunction devices |
US9041096B2 (en) * | 2013-04-16 | 2015-05-26 | Rohm Co., Ltd. | Superjunction semiconductor device and manufacturing method therefor |
-
2016
- 2016-08-23 JP JP2016163158A patent/JP6766522B2/ja active Active
-
2017
- 2017-06-23 CN CN201710485853.2A patent/CN107768422B/zh active Active
- 2017-06-29 US US15/637,194 patent/US10177219B2/en active Active
-
2018
- 2018-12-26 US US16/232,371 patent/US10424637B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002507058A (ja) * | 1998-03-09 | 2002-03-05 | ハリス コーポレイション | 低温直接ボンディングにより形成可能な装置 |
JP2008258313A (ja) * | 2007-04-03 | 2008-10-23 | Denso Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
WO2015040938A1 (ja) * | 2013-09-18 | 2015-03-26 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US10424637B2 (en) | 2019-09-24 |
US20190131391A1 (en) | 2019-05-02 |
US10177219B2 (en) | 2019-01-08 |
CN107768422B (zh) | 2022-02-22 |
JP6766522B2 (ja) | 2020-10-14 |
CN107768422A (zh) | 2018-03-06 |
US20180061936A1 (en) | 2018-03-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6759563B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
WO2017064949A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US7601597B2 (en) | Manufacturing method of a super-junction semiconductor device | |
KR101398735B1 (ko) | 전력용 반도체 장치 및 그 제조 방법 | |
JP5985789B2 (ja) | 超接合半導体装置の製造方法 | |
US20060284248A1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
US20110012132A1 (en) | Semiconductor Device | |
JPWO2017064948A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6766512B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP6345378B1 (ja) | 半導体装置 | |
JP2006173584A (ja) | 半導体装置 | |
US9646836B2 (en) | Semiconductor device manufacturing method | |
WO2014046073A1 (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
JP2019046909A (ja) | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 | |
US20180366549A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor device | |
WO2018117061A1 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2018082057A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
US10424637B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JP5533067B2 (ja) | 超接合半導体装置の製造方法 | |
US11031464B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
US9825125B2 (en) | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method of silicon carbide semiconductor device | |
US20220285489A1 (en) | Super junction silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof | |
JP2009130106A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
US20240234496A1 (en) | Method of manufacturing silicon carbide semiconductor device | |
US11245010B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170510 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190712 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200512 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200703 |
|
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: 20200818 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200831 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6766522 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |