JP5089191B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
ここでは、パンチスルー型のキャリア蓄積型IGBTについて説明する。図1および図2に示すように、N−基板(N−層)1の一方の主表面から所定の深さの領域にn型のキャリア蓄積層3が形成されている。また、N−基板1の一方の主表面からその所定の深さよりも浅い領域に、キャリア蓄積層3に接するようにp型のベース領域2が形成されている。ベース領域2の表面の所定の領域には、キャリア蓄積層3とはベース領域2を介在させて距離を隔てられるようにエミッタ領域4が形成されている。
ここでは、ライトパンチスルー型のキャリア蓄積型IGBTについて説明する。図23に示すように、N−基板1の他方の主表面上には、n型のバッファ層14が形成され、そのバッファ層14上にp型のコレクタ層15が形成されている。そのコレクタ層15の表面上に、コレクタ層15に電気的に接続されるコレクタ電極13が形成されている。ライトパンチスルー型では、バッファ層14とコレクタ層15は、パンチスルー型のキャリア蓄積型IGBTのバッファ層11とコレクタ層12よりも薄く形成されている。なお、これ以外の構成については図1に示すキャリア蓄積型IGBTと同様のなので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
ここでは、逆導通型のキャリア蓄積型IGBTについて説明する。図25に示すように、N−基板1の他方の主表面上には、p型のコレクタ領域16とn型のカソード領域17が形成されている。そのコレクタ領域16とカソード領域17の表面上には、コレクタ領域16とカソード領域17に接続されるようにコレクタ電極13が形成されている。なお、これ以外の構成については図1に示すキャリア蓄積型IGBTと同様のなので、同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
ここでは、図1に示されるキャリア蓄積型IGBTの製造方法について説明する。図30に示すように、まず、p型のコレクタ層12となる厚さ約500μm程度のP型基板20が用意される。次に、図31に示すように、エピタキシャル成長法によりP型基板20の主表面に厚さ約10〜60μm程度のn型のバッファ層11が形成される。さらに、そのバッファ層11の表面にN−基板1となる厚さ約60〜120μm程度のN−層24が形成される。
ここでは、図23に示されるキャリア蓄積型IGBTの製造方法について説明する。図41に示すように、まず、N−基板1が用意される。次に、図42に示すように、N−基板1の主表面に選択的に、n型の不純物としてリンが、たとえばドーズ量1×1011atms/cm2〜1×1013atms/cm2、加速エネルギ500KeV〜4MeVのもとで注入される。これにより、リンは、キャリア蓄積層が形成される位置に対応した所定の深さD1にその濃度の最大値が位置するように注入されることになる(図24参照)。
ここでは、図25に示されるキャリア蓄積型IGBTの製造方法について説明する。まず、図54に示すように、用意されたN−基板1の主表面に選択的に、n型の不純物としてリンが、たとえばドーズ量1×1011atms/cm2〜1×1013atms/cm2、加速エネルギ500KeV〜4MeVのもとで注入される。これにより、リンは、キャリア蓄積層が形成される位置に対応した所定の深さD1にその濃度の最大値が位置するように注入されることになる(図26参照)。
Claims (11)
- 互いに対向する第1主表面および第2主表面を有する第1導電型の半導体基板と、
前記半導体基板の前記第1主表面から第1の深さにおいて不純物濃度の最大値を有する第1導電型の第1不純物によって、前記第1主表面から距離を隔てて前記第1の深さに対応する領域に形成された第1導電型の第1不純物領域と、
前記半導体基板の前記第1主表面から前記第1の深さよりも浅い第2の深さにおいて不純物濃度の最大値を有する第2導電型の第2不純物によって、前記第2の深さに対応する領域から前記第1不純物領域に達するように形成された第2導電型の第2不純物領域と、
前記半導体基板の前記第1主表面において不純物濃度の最大値を有する第1導電型の第3不純物によって、前記第1不純物領域とは前記第2不純物領域を介在させて距離を隔てられるように前記第1主表面から所定の深さにわたって形成された第1導電型の第3不純物領域と、
前記第3不純物領域、前記第2不純物領域および前記第1不純物領域を貫通して前記半導体基板の前記第1導電型の領域に達する開口部と、
前記開口部の側壁に露出した前記第3不純物領域、前記第2不純物領域および前記第1不純物領域を覆うように前記側壁上に形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜を覆うように前記開口部内に形成された電極部と、
前記半導体基板の前記第2主表面に形成された第2導電型の領域と
を備え、
前記第1不純物領域に前記第1の深さが位置し、
前記第2不純物領域に前記第2の深さが位置する、半導体装置。 - 前記第1不純物、前記第2不純物および前記第3不純物を合せた不純物濃度プロファイルにおいては、前記第1不純物、前記第2不純物および前記第3不純物のそれぞれの不純物濃度に対応した第1極大値、第2極大値および第3極大値が存在し、
前記第1極大値の位置は、前記第1不純物の不純物濃度の最大値からその最大値の10分の1に減少するまでの深さ方向の範囲内に位置し、
前記第2極大値の位置は、前記第2不純物の不純物濃度の最大値からその最大値の10分の1に減少するまでの深さ方向の範囲内に位置する、請求項1記載の半導体装置。 - 前記第2導電型の領域は第2導電型基板とされ、
前記第2導電型基板と第1導電型の前記半導体基板との間に第1導電型の層を備えた、請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記第2導電型の領域は前記半導体基板の前記第2主表面から所定の深さにわたって形成され、
前記第2導電型領域と前記半導体基板における第1導電型の領域の部分との間に他の第1導電型の領域を備えた、請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記第2導電型の領域は前記半導体基板の前記第2主表面の所定に領域において前記第2主表面から所定の深さにわたって形成され、
前記半導体基板の前記第2主表面において前記第2導電型の領域と隣接するように前記第2主表面から前記所定の深さにわたって形成された第1導電型の領域を備えた、請求項1または2に記載の半導体装置。 - 互いに対向する第1主表面および第2主表面を有する第1導電型の半導体基板を用意する工程と、
前記半導体基板の前記第1主表面から第1の深さにおいて不純物濃度が最大となるように、前記第1主表面から第1導電型の第1不純物を注入する第1注入工程と、
前記第1主表面から前記第1の深さよりも浅い第2の深さにおいて不純物濃度が最大となるように、前記第1主表面から第2導電型の第2不純物を注入する第2注入工程と、
前記第1主表面において不純物濃度が最大となるように、前記第1主表面から第1導電型の第3不純物を注入する第3注入工程と、
前記第1不純物を熱拡散させることにより、前記第1の深さに対応する領域に第1導電型の第1不純物領域を形成する工程と、
前記第2不純物を熱拡散させることにより、前記第2の深さに対応する領域から前記第1不純物領域に達する第2導電型の第2不純物領域を形成する工程と、
前記第3不純物を熱拡散させることにより、前記第1不純物領域とは前記第2不純物領域を介在させて距離を隔てられるように前記第1主表面から所定の深さにわたって第1導電型の第3不純物領域を形成する工程と、
前記第3不純物領域、前記第2不純物領域および前記第1不純物領域を貫通して、前記半導体基板における第1導電型の基板領域に達する開口部を形成する工程と、
前記開口部の内壁に露出した前記第3不純物領域、前記第2不純物領域および前記第1不純物領域のそれぞれの表面を覆うように、前記開口部内に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を覆うように前記開口部内に導電層を充填して電極部を形成する工程と、
前記半導体基板の前記第2主表面に第2導電型の領域を形成する工程と
を備え、
前記第1不純物領域を形成する工程では、前記第1不純物領域に前記第1の深さが位置するように形成され、
前記第2不純物領域を形成する工程では、前記第2不純物領域に前記第2の深さが位置するように形成される、半導体装置の製造方法。 - 前記第1不純物の熱拡散は、前記第1注入工程の後に行われ、
前記第2不純物の熱拡散は、前記第2注入工程の後に行われ、
前記第3不純物の熱拡散は、前記第3注入工程の後に行われる、請求項6記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第1不純物の熱拡散、前記第2不純物の熱拡散および前記第3不純物の熱拡散は、前記第1注入工程、前記第2注入工程および前記第3注入工程が完了した後に一括して行われる、請求項6記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体基板を用意する工程は、
前記第2導電型の領域としての第2導電型基板の主表面に第1導電型の層を形成する工程と、
前記第1導電層の層上に前記第1導電型の半導体基板としての他の第1導電型の層を形成する工程と
を含む、請求項6〜8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2導電型の領域を形成する工程では、前記第2導電型の領域は前記半導体基板の前記第2主表面に第2導電型の第4不純物を注入することによって形成され、
前記半導体基板の前記第2主表面に第1導電型の第5不純物を注入することにより、前記第2導電型の領域よりも深い位置に前記第2導電型の領域に接するように第1導電型の領域を形成する工程を備えた、請求項6〜8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 前記第2導電型の領域を形成する工程では、前記第2導電型の領域は前記半導体基板の前記第2主表面に第2導電型の第4不純物を注入することによって形成され、
前記半導体基板の前記第2主表面に第1導電型の第5不純物を注入することにより、前記第2導電型の領域に隣接するように第1導電型の領域を形成する工程を備えた、請求項6〜8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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