JP4858527B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4858527B2 JP4858527B2 JP2008287803A JP2008287803A JP4858527B2 JP 4858527 B2 JP4858527 B2 JP 4858527B2 JP 2008287803 A JP2008287803 A JP 2008287803A JP 2008287803 A JP2008287803 A JP 2008287803A JP 4858527 B2 JP4858527 B2 JP 4858527B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crystal defects
- silicon substrate
- semiconductor device
- trap level
- band gap
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
-
- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/2605—Bombardment with radiation using natural radiation, e.g. alpha, beta or gamma radiation
-
- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System 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
- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/322—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections
- H01L21/3221—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to modify their internal properties, e.g. to produce internal imperfections of silicon bodies, e.g. for gettering
Description
図17に、バンドギャップの中心からのエネルギー差とリーク電流の関係を表すグラフを示す。図17において、横軸は、バンドギャップの中心からのエネルギー差Egap(eV)を示す。縦軸は、シリコン基板内に形成されている結晶欠陥によって生じる規格化したリーク電流の電流値Ileak(A)を示す。バンドギャップの中心からのエネルギー差Egapは、トラップ準位の深さが浅くなるにつれて増加する。図17に示すように、バンドギャップの中心からのエネルギー差Egapが減少するにつれて(トラップ準位の深さが深くなるにつれて)、リーク電流の電流値Ileakは増加する。特に、バンドギャップの中心からのエネルギー差Egapが0.2eVの位置を境界としてリーク電流Ileakが急激に増加する。以下の説明では、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以下のトラップ準位を、深いトラップ準位と記載する。また、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上のトラップ準位を、浅いトラップ準位と記載する。図17のグラフから、リーク電流の電流値Ileakは深いトラップ準位の結晶欠陥に対する依存性が強いことが分かる。
この半導体装置は、バンドギャップの中心からの距離が0.2eV以下の結晶欠陥の総量が、バンドギャップの中心からの距離が0.2eV以上でバンドギャップの中心に最も近いトラップ準位の結晶欠陥の量よりも少ない。
(第1特徴)ヘリウムイオンを加速照射するときに、結晶欠陥を形成する位置に応じて加速エネルギーを調整する。
(第2特徴)ヘリウムイオンを加速照射するときに、結晶欠陥を形成する位置に応じてアブソーバーの厚みを調整する。
(第3特徴)バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以下の結晶欠陥の総量を、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上でバンドギャップの中心から二番目に近いトラップ準位の結晶欠陥の量よりも多くする。
図1に、本発明の第1実施例である半導体装置100の断面図を示す。半導体装置100はダイオードである。半導体装置100は、シリコン基板8の表面に配置されているアノード電極10と、シリコン基板8の裏面に配置されているカソード電極16を備えている。シリコン基板8内には、アノード領域6と、カソード領域2と、ドリフト領域4と、複数の結晶欠陥14aが配置されている。アノード領域6はp+型であり、シリコン基板8の表面8a側の一部に配置されている。カソード領域2は、n+型であり、シリコン基板8の裏面8b側に配置されている。ドリフト領域4は、n−型であり、シリコン基板8内のアノード領域6とカソード領域2の間に配置されている。シリコン基板8内には、バンドギャップ(図示しない)が存在しており、バンドギャップ内の各トラップ準位に結晶欠陥14aが配置されている。半導体装置100では、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以下の結晶欠陥14aの総量が、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上でバンドギャップの中心から最も近いトラップ準位の結晶欠陥14aの量よりも少ない。
図21に示すように、従来の半導体装置では、深いトラップ準位Et1のトラップ密度Nt1が浅い準位Et2のトラップ密度Nt2aに比して約3〜4倍であることが分かる。これに対し、図22に示すように、本実施例の半導体装置100では、深い準位Et1のトラップ密度Nt1が浅い準位Et2のトラップ密度Nt2aよりも少ないことが分かる。
式(1) Σ(Nt1n×σ1n×d)>Nt2×σ2×d
式(2) Σ(Nt1n×σ1n×d)<Nt2×σ2×d
式(3) Nt2a>Nt1>Nt2b
トラップ密度は結晶欠陥の量に比例する。このため、式(1)は、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以下の結晶欠陥の総量が、バンドギャップの中心位置からのエネルギー差が0.2eV以上でバンドギャップの中心から最も近いトラップ準位(Et2a)の結晶欠陥の量よりも多いことを示している。式(2)は、バンドギャップの中心位置Eiからのエネルギー差が0.2eV以下の結晶欠陥の総量が、バンドギャップの中心Eiからのエネルギー差が0.2eV以上でバンドギャップの中心から最も近いトラップ準位(Et2a)の結晶欠陥の量よりも少ないことを示している。式(3)は、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以下の結晶欠陥の総量が、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上でバンドギャップの中心から最も近いトラップ準位(Et2a)の結晶欠陥の量よりも少なく、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上でバンドギャップの中心から二番目に近いトラップ準位(Et2b)の結晶欠陥の量よりも多いことを示している。
まず、図2に示すように、n−型のシリコン基板8を準備する。次に、シリコン基板8の裏面8bからリンなどのn型不純物を注入して熱拡散させることによって、シリコン基板8の裏面8b側にn+型のカソード領域2を形成する。次に、シリコン基板8の表面8aからボロンなどのp型不純物を注入して熱拡散させることによって、シリコン基板8の表面8側の一部にp+型のアノード領域6を形成する。シリコン基板8内のカソード領域2とアノード領域6が形成されていない領域は、n−型のドリフト領域4となる。
図8〜図11に、本発明の第2実施例である半導体装置200を製造する方法を示す。半導体装置300はダイオードである。なお、半導体装置200と半導体装置100は同一構造であり、結晶欠陥を形成する方法、その結晶欠陥を終端処理する方法のみが異なる、このため、図8において、図2の参照符号に数字30を加えた部材は、図2で説明した部材と同一であり、その重複説明を省略する。また、シリコン基板38の裏面38b側にカソード領域32を形成する過程は第1実施例の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
本実施例では、カソード領域32を形成した後に、図8に示すように、シリコン基板8の表面8aからボロンなどのp型不純物を注入して熱拡散させることによって、シリコン基板8の表面8側にp+型のアノード領域36を形成する。このとき、酸素雰囲気で熱拡散させることによって、シリコン基板38の表面38a及び裏面38bに、熱酸化膜37a,37bを形成する。熱酸化膜37a,37bを形成することによって、シリコン基板38の表面38a側と裏面38b側に複数の格子間シリコン原子39が生じる。
図13〜図15に、本発明の第3実施例である半導体装置300を製造する方法を示す。半導体装置300はダイオードである。なお、半導体装置300と半導体装置100は同一構造であり、結晶欠陥を形成する方法、その結晶欠陥を終端処理する方法のみが異なる、このため、図13において、図2の参照符号に数字60を加えた部材は、図2で説明した部材と同一であるため、その重複説明を省略する。また、シリコン基板68の裏面68b側にカソード領域62とアノード領域66を形成する過程は第1実施例の製造方法と同様であるため、説明を省略する。
本実施例では、アノード領域66を形成した後に、図13に示すように、シリコン基板8の表面8aに、アノード領域66に接するアノード電極70を形成する。次に、シリコン基板68の裏面68bからヘリウムイオン72を加速照射する。これによって、シリコン基板68内に複数の結晶欠陥74aが形成される(結晶欠陥形成工程)。次に、シリコン基板68の表面68aから結晶欠陥74aが形成されている位置に向かって酸素イオン67を注入する。このとき、注入条件を調整することによって、酸素イオン67の注入位置を調整することができる。なお、本実施例では、シリコン基板68内に酸素イオン67を注入しているが、炭素イオン又はフッ素イオンであってもよい。また、シリコン基板68の裏面68bから酸素イオン67を注入してもよい。
例えば、実施例ではダイオードとその製造方法を記載したが、MOSやIGBTなど他の半導体装置とその製造方法であってもよい。
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合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合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し得るものであり、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。
4,34,64:ドリフト領域
6,36,66:アノード領域
8,38,68:シリコン基板
10,40,70:アノード電極
12,42,72:ヘリウムイオン
14a,44a,74a:結晶欠陥
14b,44b,74b:終端処理された結晶欠陥
16,46,76:カソード電極
20,50,80:未結合手
22,52,82:シリコン原子
24:水素原子
37a,37b:熱酸化膜
39:格子間シリコン原子
67:酸素イオン
100,200,300:半導体装置
Claims (1)
- シリコン基板内にキャリアのライフタイムを制御するための複数の結晶欠陥が配置されている半導体装置を製造する方法であり、
シリコン基板内に結晶欠陥を形成する結晶欠陥形成工程と、
前記結晶欠陥を終端処理することによって、バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以下の領域内に形成されている結晶欠陥の総量を、前記バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上で前記バンドギャップの中心から最も近いトラップ準位の結晶欠陥の量よりも少なくし、かつ、前記バンドギャップの中心からのエネルギー差が0.2eV以上で前記バンドギャップの中心から二番目に近いトラップ準位の結晶欠陥の量よりも多くする終端処理工程と、
を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008287803A JP4858527B2 (ja) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | 半導体装置の製造方法 |
EP09756172A EP2345061A1 (en) | 2008-11-10 | 2009-11-09 | Semiconductor device and method of producing the same |
PCT/IB2009/007367 WO2010052561A1 (en) | 2008-11-10 | 2009-11-09 | Semiconductor device and method of producing the same |
CN2009801449000A CN102210011A (zh) | 2008-11-10 | 2009-11-09 | 半导体器件和制造半导体器件的方法 |
US13/128,385 US20110233731A1 (en) | 2008-11-10 | 2009-11-09 | Semiconductor device and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008287803A JP4858527B2 (ja) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010114368A JP2010114368A (ja) | 2010-05-20 |
JP4858527B2 true JP4858527B2 (ja) | 2012-01-18 |
Family
ID=41665291
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008287803A Expired - Fee Related JP4858527B2 (ja) | 2008-11-10 | 2008-11-10 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20110233731A1 (ja) |
EP (1) | EP2345061A1 (ja) |
JP (1) | JP4858527B2 (ja) |
CN (1) | CN102210011A (ja) |
WO (1) | WO2010052561A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6291981B2 (ja) * | 2013-04-08 | 2018-03-14 | 富士電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
CN109065441B (zh) * | 2013-06-26 | 2023-06-30 | 富士电机株式会社 | 半导体装置及半导体装置的制造方法 |
US9691861B2 (en) * | 2014-01-07 | 2017-06-27 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Method for analyzing discrete traps in semiconductor devices |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4043836A (en) * | 1976-05-03 | 1977-08-23 | General Electric Company | Method of manufacturing semiconductor devices |
JPH0650738B2 (ja) * | 1990-01-11 | 1994-06-29 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP2001177114A (ja) * | 1999-12-17 | 2001-06-29 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体装置 |
KR100342073B1 (ko) * | 2000-03-29 | 2002-07-02 | 조중열 | 반도체 소자의 제조 방법 |
KR100857398B1 (ko) * | 2000-05-31 | 2008-09-08 | 소니 가부시끼 가이샤 | 반도체 장치의 제조 방법 |
JP4919700B2 (ja) * | 2005-05-20 | 2012-04-18 | トヨタ自動車株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JP5103745B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-12-19 | 株式会社Sumco | 高周波ダイオードおよびその製造方法 |
JP5124964B2 (ja) * | 2006-03-27 | 2013-01-23 | サンケン電気株式会社 | 半導体装置の製法 |
US8779462B2 (en) * | 2008-05-19 | 2014-07-15 | Infineon Technologies Ag | High-ohmic semiconductor substrate and a method of manufacturing the same |
-
2008
- 2008-11-10 JP JP2008287803A patent/JP4858527B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-11-09 CN CN2009801449000A patent/CN102210011A/zh active Pending
- 2009-11-09 US US13/128,385 patent/US20110233731A1/en not_active Abandoned
- 2009-11-09 WO PCT/IB2009/007367 patent/WO2010052561A1/en active Application Filing
- 2009-11-09 EP EP09756172A patent/EP2345061A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102210011A (zh) | 2011-10-05 |
EP2345061A1 (en) | 2011-07-20 |
WO2010052561A1 (en) | 2010-05-14 |
US20110233731A1 (en) | 2011-09-29 |
JP2010114368A (ja) | 2010-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10720330B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device | |
US10566440B2 (en) | Production method for semiconductor device | |
US10867790B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP6642609B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
CN111095569B (zh) | 半导体装置及半导体装置的制造方法 | |
JP5261324B2 (ja) | 半導体装置とその製造方法 | |
US9530672B2 (en) | Production method for a semiconductor device | |
US20180108765A1 (en) | Semiconductor device and method for producing the same | |
US9887190B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
US11901443B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method | |
JP6109432B2 (ja) | 電力用半導体装置の製造方法 | |
JP5080744B2 (ja) | 半導体デバイス及びその製造方法 | |
JP4858527B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
JP6365790B2 (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
JP2010161237A (ja) | 半導体装置の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101101 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110510 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110630 |
|
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: 20111004 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111017 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |