JP5588270B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP5588270B2
JP5588270B2 JP2010184478A JP2010184478A JP5588270B2 JP 5588270 B2 JP5588270 B2 JP 5588270B2 JP 2010184478 A JP2010184478 A JP 2010184478A JP 2010184478 A JP2010184478 A JP 2010184478A JP 5588270 B2 JP5588270 B2 JP 5588270B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion region
semiconductor device
layer
concentration diffusion
high concentration
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.)
Active
Application number
JP2010184478A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2012044005A (ja
Inventor
欣史 松崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority to JP2010184478A priority Critical patent/JP5588270B2/ja
Publication of JP2012044005A publication Critical patent/JP2012044005A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5588270B2 publication Critical patent/JP5588270B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
従来、MPS構造又はJBS構造と称される半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。図9は、従来の半導体装置800の断面図である。
従来の半導体装置800は、図9に示すように、n型半導体層814と、n型半導体層814の表面に島状又は縞状に形成されたp型拡散領域820と、n型半導体層814及びp型拡散領域820の表面上に形成され、n型半導体層814との間でショットキー接合を形成しp型拡散領域820との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層830とを備える。なお、図9中、符号810は半導体基板を示し、符号812はn型半導体層を示し、符号840はアノード電極層を示し、符号850はカソード電極層を示す。
従来の半導体装置800によれば、n型半導体層814及びp型拡散領域820の表面上に、n型半導体層814との間でショットキー接合を形成しp型拡散領域820との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層830が形成されているため、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能となる。
しかしながら、従来の半導体装置800においては、スイッチオン時にp型拡散領域820から注入された少数キャリア(ホール)をスイッチオフ時に消滅させるのに時間がかかるため、逆回復時間trrが長くなるという問題がある。
そこで、従来、このような問題を解決することができる半導体装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。図10は、従来の半導体装置900の断面図である。
従来の半導体装置900は、図10に示すように、n型半導体層914と、n型半導体層914の表面に島状又は縞状に形成されたp型拡散領域920と、n型半導体層914及びp型拡散領域920の表面上に形成され、n型半導体層914との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域920との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層930と、n型半導体層914におけるp型拡散領域920の深さよりも深い領域にライフタイムキラーが導入されたライフタイム制御層960とを備える。なお、図10中、符号910は半導体基板を示し、符号912はn型半導体層を示し、符号940はアノード電極層を示し、符号950はカソード電極層を示す。
従来の半導体装置900によれば、n型半導体層914及びp型拡散領域920の表面上に、n型半導体層914との間でショットキー接合を形成しp型拡散領域920との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層930が形成されているため、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能となる。
また、従来の半導体装置900によれば、n型半導体層914におけるp型拡散領域920の深さよりも深い領域にライフタイムキラーが導入されたライフタイム制御層960を備えるため、スイッチオフ時に少数キャリアを消滅させるのにかかる時間を短縮できるようになり、逆回復時間trrを短くすることが可能となる。
特開平5−218389号公報 特開2009−146965号公報
しかしながら、従来の半導体装置900においては、ライフタイム制御層960を形成する際にn型半導体層914の表面から粒子線を照射しているため、これに起因してショットキー接合にも欠陥が形成される結果、逆方向リーク電流IRが増大するという問題が新たに発生する。
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、MPS構造又はJBS構造を有し、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能で、さらには、逆回復時間trrが短く、かつ、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置を提供することを目的とする。また、そのように優れた特性を有する半導体装置を製造するための半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
[1]本発明の半導体装置は、第1導電型の半導体層と、前記半導体層の表面に選択的に形成され、第1導電型不純物とは反対導電型の第2導電型不純物を前記半導体層における前記第1導電型不純物の濃度よりも高い濃度で含有する第2導電型の高濃度拡散領域と、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層と、前記高濃度拡散領域の直下にのみライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域とを備えることを特徴とする。
本発明の半導体装置によれば、半導体層及び高濃度拡散領域の表面上に、半導体層との間でショットキー接合を形成し、高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層が形成された構造(すなわちMPS構造又はJBS構造)を有するため、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能となる。
また、本発明の半導体装置によれば、高濃度拡散領域の直下にライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域を備えるため、スイッチオン時に高濃度拡散領域から注入された少数キャリアをスイッチオフ時に消滅させるのにかかる時間を短縮でき、逆回復時間trrを短くすることが可能となる。
さらにまた、本発明の半導体装置によれば、高濃度拡散領域の直下にのみライフタイムキラーを導入すればよいため、局所ライフタイム制御領域を形成する際に、高濃度拡散領域が形成されていない領域(すなわちショットキー接合が形成される領域)には粒子線を照射する必要がなくなる。その結果、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
従って、本発明の半導体装置は、MPS構造又はJBS構造を有し、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能で、さらには、逆回復時間trrが短く、かつ、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
[2]本発明の半導体装置において、前記局所ライフタイム制御領域は、前記高濃度拡散領域の部分が開口するマスクを介して選択的に粒子線照射を行うことにより製造されたものであることが好ましい。
このような構成とすることにより、ショットキー接合が形成される領域には粒子線が照射されなくなるため、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
[3]本発明の半導体装置においては、前記局所ライフタイム制御領域は、前記高濃度拡散領域の最深部よりも深く、かつ、前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に形成されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、スイッチオン時に高濃度拡散領域から注入された少数キャリアを効率良く消滅させることができるようになる。
この観点から言えば、前記局所ライフタイム制御領域は、「前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに0.5μm深い深さ位置」〜「前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに8μm深い深さ位置」の範囲内における所定の深さ位置に形成されていることがより好ましい。
[4]本発明の半導体装置においては、前記電極層は、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層からなることが好ましい。
このような構成とすることにより、単一のバリアメタル層でもって、「半導体層との間でショットキー接合を形成し、高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層」を構成することが可能となる。
[5]本発明の半導体装置においては、前記電極層は、前記半導体層の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するアノード電極層とからなることが好ましい。
このような構成とすることにより、バリアメタル層及びアノード電極層でもって、「半導体層との間でショットキー接合を形成し、高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層」を構成することが可能となる。
[6]本発明の半導体装置の製造方法は、本発明の半導体装置を製造するための半導体装置の製造方法であって、 第1導電型の半導体層を備える半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、前記半導体層の表面に、第1導電型不純物とは反対導電型の第2導電型不純物を、前記半導体層における前記第1導電型不純物の濃度よりも高い濃度で含有する第2導電型の高濃度拡散領域を選択的に形成する高濃度拡散領域形成工程と、前記高濃度拡散領域の部分が開口するマスクを介して選択的に粒子線照射を行うことにより、前記高濃度拡散領域の直下にのみライフタイムキラーとなる粒子を導入する粒子導入工程と、前記半導体基板をアニールすることにより局所ライフタイム制御領域を形成するアニール工程と、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層を形成する電極層形成工程とを含むことを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法によれば、MPS構造又はJBS構造を有する半導体装置における高濃度拡散領域の直下にのみライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域を備え、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能で、さらには、逆回復時間trrが短く、かつ、逆方向リーク電流IRが低いという特徴を持つ、本発明の半導体装置を製造することができる。
本発明の半導体装置の製造方法において、アニール工程は、電極層形成工程よりも前に実施してもよいし、電極層形成工程よりも後に実施してもよいし、電極層形成工程の途中でアニール工程を実施してもよい。
[7]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記マスクは、前記粒子導入工程で前記粒子を前記高濃度拡散領域の直下に導入する際に粒子線が当該マスクを突き抜けることのない厚さを有することが好ましい。
このような方法とすることにより、粒子を高濃度拡散領域の直下にまで導入する条件においても、平面的に見てマスクが存在する領域の直下(すなわちショットキー接合が形成される領域)には粒子線が照射されなくなるため、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置を製造することが可能となる。
[8]本発明の半導体装置の製造方法において、前記粒子導入工程においては、前記粒子を、前記高濃度拡散領域の最深部よりも深く、かつ、前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に導入することが好ましい。
このような方法とすることにより、前記局所ライフタイム制御領域を、高濃度拡散領域の最深部よりも深く、かつ、高濃度拡散領域の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に形成することができる。
この観点から言えば、前記粒子を、「前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに0.5μm深い深さ位置」〜「前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに8μm深い深さ位置」の範囲内における所定の深さ位置に導入することがより好ましい。
[8]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記電極層は、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層からなり、前記粒子導入工程を実施した後、前記電極層形成工程として、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上にバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程を実施し、その後、前記アニール工程を実施することが好ましい。
このような方法とすることにより、上記[4]に記載の半導体装置を製造することが可能となる。
[9]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記電極層は、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層からなり、前記粒子導入工程を実施した後、前記アニール工程を実施し、その後、前記電極層形成工程として、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上にバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程を実施することが好ましい。
このような方法とすることによっても、上記[4]に記載の半導体装置を製造することが可能となる。
[10]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記電極層は、前記半導体層の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するアノード電極層とからなり、前記粒子導入工程を実施した後、前記電極層形成工程として、前記半導体層の表面上における前記高濃度拡散領域が形成されていない領域にバリアメタル層を形成するバリア層形成工程と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上にアノード電極層を形成するアノード電極層形成工程とをこの順序で実施するとともに、前記バリア層形成工程と前記アノード電極層形成工程との間に前記アニール工程を実施することが好ましい。
このような方法とすることにより、上記[5]に記載の半導体装置を製造することが可能となる。
[11]本発明の半導体装置の製造方法においては、 前記電極層は、前記半導体層の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するアノード電極層とからなり、前記粒子導入工程を実施した後、前記アニール工程を実施し、その後、前記電極層形成工程として、前記半導体層の表面上における前記高濃度拡散領域が形成されていない領域にバリアメタル層を形成するバリア層形成工程と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上にアノード電極層を形成するアノード電極層形成工程とをこの順序で実施することが好ましい。
このような方法とすることによっても、上記[5]に記載の半導体装置を製造することが可能となる。
なお、本発明の半導体装置の製造方法において、前記アニール工程においては、300℃〜350℃の範囲内にある温度で前記半導体基板をアニールすることが好ましい。
このような方法とすることにより、当該アニール工程を実施する過程で、粒子に起因する欠陥が適度に消滅するようになるため、形成される局所ライフタイム制御領域においては所定の欠陥密度が得られる一方において、形成されるオーミック接合部分においては極めて低い欠陥密度が得られる。
実施形態1に係る半導体装置100の断面図である。 実施形態1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 変形例1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 変形例2に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 実施形態2に係る半導体装置102の断面図である。 実施形態2に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。 従来の半導体装置800の断面図である。 従来の半導体装置900の断面図である。
以下、本発明の半導体装置及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
[実施形態1]
A.実施形態1に係る半導体装置
図1は、実施形態1に係る半導体装置100の断面図である。
実施形態1に係る半導体装置100は、図1に示すように、n型半導体層(半導体層)114と、n型半導体層114の表面に選択的に形成されたp型拡散領域(高濃度拡散領域)120と、n型半導体層114及びp型拡散領域120の表面上に形成され、n型半導体層114との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域120との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層130からなる電極層と、p型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域160とを備える。なお、図1中、符号110は半導体基板を示し、符号112はn型半導体層を示し、符号140はアノード電極層を示し、符号150はカソード電極層を示す。半導体基板110の主面のうち、アノード電極層140を形成する側の主面を第1主面とし、カソード電極層150を形成する側の主面を第2主面とする。
実施形態1に係る半導体装置100においては、局所ライフタイム制御領域160は、p型拡散領域120の部分が開口するマスクM2(後述する図3(b)参照。)を介して選択的に粒子線照射(例えばヘリウムイオン照射)を行うことにより製造されたものである。
実施形態1に係る半導体装置100においては、局所ライフタイム制御領域160は、「p型拡散領域120の最深部よりもさらに1μm深い深さ位置」〜「p型拡散領域120の最深部よりもさらに8μm深い深さ位置」の範囲内における所定の深さ位置(例えば、「p型拡散領域120の最深部よりもさらに1μm深い深さ位置」〜「p型拡散領域120の最深部よりもさらに4μm深い深さ位置」)にわたって形成されている。
実施形態1に係る半導体装置100においては、上記した電極層は、n型半導体層114及びp型拡散領域120の表面上に形成され、n型半導体層114との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域120との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層130からなる。
B.実施形態1に係る半導体装置の製造方法
実施形態1に係る半導体装置100は、以下に示す半導体装置の製造方法によって製造することが可能である。図2〜図4は、実施形態1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図2(a)〜図2(d)、図3(a)〜図3(d)及び図4(a)〜図4(d)は各工程図である。
実施形態1に係る半導体装置の製造方法は、図2〜図4に示すように、n型半導体層114を備える半導体基板110を準備する半導体基板準備工程(図2(a)参照。)と、n型半導体層114の表面に、p型拡散領域120を選択的に形成するp型拡散領域形成工程(図2(b)及び図2(c)参照。)と、イオン注入により半導体基板110の第2主面側にn型不純物を導入してn型半導体層112を形成するn型半導体層形成工程(図2(d)及び図3(a)参照。)と、p型拡散領域120の部分が開口するマスクM2を介して選択的に粒子線照射を行うことにより、p型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーとなる粒子を導入する粒子導入工程(図3(b)〜図3(d)参照。)と、n型半導体層114及びp型拡散領域120の表面上に、n型半導体層114との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域120との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層130からなる電極層を形成する電極層形成工程(図3(d)及び図4(a)参照。)と、バリアメタル層130からなる電極層の上方にアノード電極層を形成するアノード電極層形成工程(図4(b)参照。)と、半導体基板110をアニールすることにより局所ライフタイム制御領域160を形成するアニール工程(図4(c)参照。)と、n型半導体層112の表面にカソード電極層150を形成するカソード電極層形成工程(図4(d)参照。)とを含む。以下、工程順に説明する。
1.半導体基板準備工程
半導体基板準備工程は、図2(a)に示すように、n型半導体層114を備える半導体基板110を準備する工程である。半導体基板110としては、耐圧の設計仕様に応じた厚さ(例えば50μm〜300μm)のn型シリコン基板を用いる。n型半導体層114の不純物濃度は例えば1×1014cm−3である。
2.p型拡散領域形成工程
型拡散領域形成工程は、図2(b)及び図2(c)に示すように、n型半導体層114の表面に、p型拡散領域120を選択的に形成する工程である。
まず、n型半導体層114の表面(第1主面側表面)に、厚さ800nmのシリコン酸化膜のマスクM1を形成する。その後、図2(b)に示すように、マスクM1を介して、イオン注入法やデポジション法などの方法によりp型不純物をn型半導体層114の表面に導入しp型不純物導入領域120’を形成する。さらにその後、半導体基板110に熱処理を施してp型不純物を活性化して、図2(c)に示すように、p型拡散領域120を形成する。
型拡散領域120の深さは例えば5μmであり、p型拡散領域120の表面不純物濃度は例えば1×1016cm−3〜1×1019cm−3である。p型拡散領域120は、平面的に見て円形形状を有し、例えば8μmの直径を有する。
3.n型半導体層形成工程
型半導体層形成工程は、図2(d)及び図3(a)に示すように、イオン注入により半導体基板110の第2主面側からn型不純物を導入してn型半導体層112を形成する工程である。
まず、図2(d)に示すように、イオン注入法によりn型不純物を半導体基板110の第2主面側に導入してn型不純物導入領域112’を形成する。その後、半導体基板110に熱処理を施してn型不純物を活性化して、図3(a)に示すように、n型半導体層112を形成する。
型不純物層112の深さは例えば5μmであり、n型不純物層112の表面不純物濃度は例えば1×1019cm−3である。
4.粒子導入工程
粒子導入工程は、図3(b)〜図3(d)に示すように、p型拡散領域120の部分が開口するマスクM1を介して選択的に粒子線照射を行うことにより、p型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーとなる粒子を導入する工程である。
まず、図3(b)に示すように、n型半導体層114の表面(第1主面側表面)に、p型拡散領域120の部分が開口するするマスクM2を形成する。マスクM2は、例えばアルミニウムからなり、粒子線照射を行ったときに粒子線が当該マスクを突き抜けることのない厚さ(例えば7μm)を有する。その後、図3(c)に示すように、マスクM2を介して選択的に粒子線照射(例えばヘリウムイオン照射)を行う。このとき、粒子を、p型拡散領域120の最深部よりも深く、かつ、p型拡散領域120の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に導入する。これにより、p型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーとなる粒子(例えばヘリウムイオン)が導入される。これにより粒子導入領域160’が形成される。その後、図3(d)に示すように、ウェットエッチングによりマスクM2を除去する。
5.電極層形成工程
電極層形成工程は、図4(a)に示すように、n型半導体層114及びp型拡散領域120の表面上に、n型半導体層114との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域120との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層130からなる電極層を形成する工程である。
図4(a)に示すように、n型半導体層114の表面にバリアメタル層130からなる電極層を形成する。バリアメタル層130の材料は例えば白金であり、バリアメタル層130の厚さは例えば200nmである。
6.アノード電極層形成工程
アノード電極層形成工程は、図4(b)に示すように、バリアメタル層130からなる電極層の上方にアノード電極層140を形成する工程である。
図4(b)に示すように、バリアメタル層130からなる電極層の表面に、アルミニウムからなるアノード電極層140を形成する。アノード電極層140の厚さは例えば2μmである。
7.アニール工程
アニール工程は、図4(c)に示すように、半導体基板110をアニールすることにより局所ライフタイム制御領域160を形成する工程である。
半導体基板110のアニールは、300℃〜350℃の温度で30分〜2時間行う。これにより、図4に示すように、局所ライフタイム制御領域160が形成される。また、このアニール工程により、バリアメタル層130とp+型拡散領域120との間のオーミック接合が完成する。
8.カソード電極層形成工程
カソード電極層形成工程は、図4(d)に示すように、n型半導体層112の表面にカソード電極層150を形成する工程である。
図4(d)に示すように、n型不純物層112の表面に、例えばニッケルからなるカソード電極層を形成する。カソード電極層150の厚さは例えば2μmである。
上記のような工程を含む実施形態1に係る半導体装置の製造方法を実施することにより、実施形態1に係る半導体装置100を製造することができる。
C.実施形態1に係る半導体装置の効果
実施形態1に係る半導体装置100によれば、n型半導体層114及びp型拡散領域120の表面上に、n型半導体層114との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域120との間でオーミック接合を形成する電極層が形成された構造(すなわちMPS構造又はJBS構造)を有するため、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能となる。
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、p型拡散領域120の直下にライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域160を備えるため、スイッチオン時にp型拡散領域120から注入された少数キャリアをスイッチオフ時に消滅させるのにかかる時間を短縮でき、逆回復時間trrを短くすることが可能となる。
さらにまた、実施形態1に係る半導体装置100によれば、p型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーを導入すればよいため、局所ライフタイム制御領域160を形成する際に、p型拡散領域120が形成されていない領域(すなわちショットキー接合が形成される領域)には粒子線を照射する必要がなくなる。その結果、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
従って、実施形態1に係る半導体装置100は、MPS構造又はJBS構造を有し、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能で、さらには、逆回復時間trrが短く、かつ、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、局所ライフタイム制御領域160がp型拡散領域120の部分が開口するマスクM2を介して選択的に粒子線照射を行うことにより製造されたものであるため、ショットキー接合が形成される領域には粒子線が照射されなくなるため、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、局所ライフタイム制御領域160がp型拡散領域120の最深部よりも深い領域に形成されているため、スイッチオン時にp型拡散領域120から注入された少数キャリアを効率良く消滅させることができるようになる。
また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、単一のバリアメタル層130でもって、「n型半導体層114との間でショットキー接合を形成し、p型拡散領域120との間でオーミック接合を形成する電極層」を構成することが可能となる。
D.実施形態1に係る半導体装置の製造方法の効果
実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、上記したように、MPS構造又はJBS構造を有する半導体装置におけるp型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域160を備え、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能で、さらには、逆回復時間trrが短く、かつ、逆方向リーク電流IRが低いという特徴を持つ、半導体装置(実施形態1に係る半導体装置100)を製造することができる。
また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、マスクM2が、粒子導入工程で粒子をp型拡散領域120の直下に導入する際に粒子線が当該マスクを突き抜けることのない厚さを有するため、平面的に見てマスクM2が存在する領域の直下(すなわちショットキー接合が形成される領域)には粒子線が照射されなくなるため、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置を製造することが可能となる。
また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、粒子導入工程においては、粒子を、p型拡散領域120の最深部よりも深く、かつ、p型拡散領域120の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に導入することとしているため、局所ライフタイム制御領域160を、p型拡散領域120の最深部よりも深く、かつ、p型拡散領域120の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に形成することができる。
[変形例1]
図5は、変形例1に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図5(a)〜図5(d)は各工程図である。なお、変形例1に係る半導体装置の製造方法においては、粒子導入工程までの工程(図2(a)〜図3(d)参照。)が実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合と同様であるため、図2(a)〜図3(d)に対応する図面の図示は省略する。
変形例1に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を含むが、アニール工程と電極層形成工程とを実施する順序が、実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合とは異なる。
すなわち、変形例1に係る半導体装置の製造方法においては、粒子導入工程を実施した後、図5に示すように、アニール工程を実施した後、電極層形成工程として、n型半導体層114及びp型拡散領域120の表面上にバリアメタル層130を形成するバリアメタル層形成工程を実施することとしている。
このような方法によっても、実施形態1に係る半導体装置100と同様の構成を有する半導体装置を製造することができる。
[変形例2]
図6は、変形例2に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図6(a)〜図6(c)は各工程図である。なお、変形例2に係る半導体装置の製造方法においては、粒子導入工程以降の工程(図3(b)〜図4(d)参照。)が、実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合と同様であるため、図3(b)〜図4(d)に対応する図面の図示は省略する。
変形例2に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を含むが、最初に準備する半導体基板の種類が異なる。
すなわち、変形例1に係る半導体装置の製造方法においては、図6に示すように、半導体基板110として、n+型半導体層112の上層にn−型半導体層114をエピタキシャル成長させた半導体基板110を準備する。従って、実施形態1に係る半導体装置の製造方法において必要であったn型半導体層形成工程の実施を省略することができる。
このような方法によっても、実施形態1に係る半導体装置100と同様の構成を有する半導体装置を製造することができる。
[実施形態2]
A.実施形態2に係る半導体装置
図7は、実施形態2に係る半導体装置102の断面図である。
実施形態2に係る半導体装置102は、基本的には実施形態1に係る半導体装置100と同様の構成を有するが、図7に示すように、電極層の構成が実施形態1に係る半導体装置100の場合とは異なる。
すなわち、実施形態2に係る半導体装置102においては、電極層は、n型半導体層114の表面上に形成され、n型半導体層114との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層132と、バリアメタル層132及びp型拡散領域120の表面上に形成され、バリアメタル層132及びp型拡散領域120との間でオーミック接合を形成するアノード電極層142とからなる。
このように、実施形態2に係る半導体装置102は、電極層の構成が実施形態1に係る半導体装置100の場合とは異なるが、実施形態1に係る半導体装置100の場合と同様に、p型拡散領域120の直下にのみライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域160を備えるため、局所ライフタイム制御領域160を形成する際に、p型拡散領域120が形成されていない領域(すなわちショットキー接合が形成される領域)には粒子線を照射する必要がなくなる。その結果、ショットキー接合に、粒子線照射に起因する欠陥が形成されなくなり、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
従って、実施形態2に係る半導体装置102は、実施形態1に係る半導体装置100の場合と同様、MPS構造又はJBS構造を有し、低い順方向降下電圧VF及び高い逆方向耐圧VRを両立させることが可能で、さらには、逆回復時間trrが短く、かつ、逆方向リーク電流IRが低い半導体装置となる。
なお、実施形態2に係る半導体装置102は、電極層の構成以外の点は実施形態1に係る半導体装置100の場合とは同様の構成を有するため、実施形態1に係る半導体装置100が有する効果のうち該当する効果を有する。
B.実施形態2に係る半導体装置の製造方法
実施形態2に係る半導体装置102は、以下に示す半導体装置の製造方法(実施形態2に係る半導体装置の製造方法)によって製造することが可能である。
図8は、実施形態2に係る半導体装置の製造方法を説明するために示す図である。図8(a)〜図8(d)は各工程図である。なお、実施形態2に係る半導体装置の製造方法においては、粒子導入工程までの工程(図2(a)〜図3(d)参照。)が、実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合と同様であるため、図2(a)〜図3(d)に対応する図面の図示は省略する。また、カソード電極層形成工程(図4(d))も実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合と同様であるため、図4(d)に対応する図面の図示も省略する。
実施形態2に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を含むが、電極層形成工程の内容が実施形態1に係る半導体装置の製造方法の場合とは異なる。
すなわち、実施形態2に係る半導体装置の製造方法においては、図8(a)〜図8(b)に示すように、ショットキー接合を形成する部分のみに選択的にバリアメタル層132を形成し、その後、図8(c)に示すように、半導体基板110をアニールすることにより局所ライフタイム制御領域160を形成するアニール工程を実施する。そして、その後、図8(d)に示すように、バリアメタル層132及びp型拡散領域120の表面上にアノード電極層140を形成するアノード電極層形成工程を実施し、n型半導体層112の表面にカソード電極層150を形成するカソード電極層形成工程を実施することとしている。
このような方法によって、実施形態2に係る半導体装置102を製造することができる。
以上、本発明の半導体装置及び半導体装置の製造方法を上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
(1)上記した各実施形態においては、粒子線照射を行う際のマスクとしてアルミニウムからなるマスクM2を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、アルミニウム以外の材料(例えばシリコンその他の金属材料、ガラスその他の絶縁材料など)からなるマスクを用いてもよい。
(2)上記した各実施形態においては、バリアメタルの材料として白金を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、白金以外の金属材料(例えばモリブデン、チタン、アルミニウムなど)を用いてもよい。
(3)上記した各実施形態においては、ヘリウムイオン照射を行うことによりp+型拡散領域の直下に粒子(ヘリウムイオン)を導入したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、例えばプロトン照射を行うことによりp+型拡散領域の直下に粒子(プロトン)を導入してもよい。
(4)上記した各実施形態においては、p+型拡散領域の直下に局所ライフタイム制御領域160を形成することにより、逆回復時間trrを短くしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、「p+型拡散領域の直下に局所ライフタイム制御領域160を形成すること」に加えて「半導体基板に電子ビームを照射して半導体基板全体に欠陥を形成すること」により、逆回復時間trrを短くしてもよい。
(5)上記した各実施形態においては、第1導電型をn型とし第2導電型をp型として、本発明の半導体装置を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、第1導電型をp型とし第2導電型をn型としてもよい。
100,102,800,900…半導体装置、110,810,910…半導体基板、112,812,912…n半導体層、112’…n型不純物導入領域、114,814,914…n半導体層、120,920…p型拡散領域、120’…p型不純物導入領域、130,132,830,930…バリアメタル層、140,142,840,940…アノード電極層、150,850,950…カソード電極層、160…局所ライフタイム制御領域、M1…マスク、M2…マスク

Claims (11)

  1. 第1導電型の半導体層と、
    前記半導体層の表面に選択的に形成され、第1導電型不純物とは反対導電型の第2導電型不純物を前記半導体層における前記第1導電型不純物の濃度よりも高い濃度で含有する第2導電型の高濃度拡散領域と、
    前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層と、
    前記高濃度拡散領域の直下にのみライフタイムキラーが導入された局所ライフタイム制御領域とを備え、
    前記局所ライフタイム制御領域は、前記高濃度拡散領域の部分が開口するマスクを介して前記半導体層の表面側から選択的に粒子線照射を行うことにより製造されたものであることを特徴とする半導体装置。
  2. 請求項1に記載の半導体装置において、
    前記局所ライフタイム制御領域は、前記高濃度拡散領域の最深部よりも深く、かつ、前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に形成されていることを特徴とする半導体装置。
  3. 請求項1又は2に記載の半導体装置において、
    前記電極層は、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層からなることを特徴とする半導体装置。
  4. 請求項1又は2に記載の半導体装置において、
    前記電極層は、前記半導体層の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するアノード電極層とからなることを特徴とする半導体装置。
  5. 請求項1に記載の半導体装置を製造するための半導体装置の製造方法であって、
    第1導電型の半導体層を備える半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、
    前記半導体層の表面に、第1導電型不純物とは反対導電型の第2導電型不純物を、前記半導体層における前記第1導電型不純物の濃度よりも高い濃度で含有する第2導電型の高濃度拡散領域を選択的に形成する高濃度拡散領域形成工程と、
    前記高濃度拡散領域の部分が開口するマスクを介して前記半導体層の表面側から選択的に粒子線照射を行うことにより、前記高濃度拡散領域の直下にのみライフタイムキラーとなる粒子を導入する粒子導入工程と、
    前記半導体基板をアニールすることにより局所ライフタイム制御領域を形成するアニール工程と、
    前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成する電極層を形成する電極層形成工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  6. 請求項に記載の半導体装置の製造方法において、
    前記マスクは、前記粒子導入工程で前記粒子を前記高濃度拡散領域の直下に導入する際に粒子線が当該マスクを突き抜けることのない厚さを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  7. 請求項又はに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記粒子導入工程においては、前記粒子を、前記高濃度拡散領域の最深部よりも深く、かつ、前記高濃度拡散領域の最深部よりもさらに10μm深い深さ位置よりも浅い範囲に導入することを特徴とする半導体装置の製造方法
  8. 請求項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記電極層は、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層からなり、
    前記粒子導入工程を実施した後、前記電極層形成工程として、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上にバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程を実施し、その後、前記アニール工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  9. 請求項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記電極層は、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成し、前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するバリアメタル層からなり、
    前記粒子導入工程を実施した後、前記アニール工程を実施し、その後、前記電極層形成工程として、前記半導体層及び前記高濃度拡散領域の表面上にバリアメタル層を形成するバリアメタル層形成工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  10. 請求項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記電極層は、前記半導体層の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するアノード電極層とからなり、
    前記粒子導入工程を実施した後、前記電極層形成工程として、前記半導体層の表面上における前記高濃度拡散領域が形成されていない領域にバリアメタル層を形成するバリア層形成工程と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上にアノード電極層を形成するアノード電極層形成工程とをこの順序で実施するとともに、前記バリア層形成工程と前記アノード電極層形成工程との間に前記アニール工程を実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  11. 請求項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
    前記電極層は、前記半導体層の表面上に形成され、前記半導体層との間でショットキー接合を形成するバリアメタル層と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上に形成され、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域との間でオーミック接合を形成するアノード電極層とからなり、
    前記粒子導入工程を実施した後、前記アニール工程を実施し、その後、前記電極層形成工程として、前記半導体層の表面上における前記高濃度拡散領域が形成されていない領域にバリアメタル層を形成するバリア層形成工程と、前記バリアメタル層及び前記高濃度拡散領域の表面上にアノード電極層を形成するアノード電極層形成工程とをこの順序で実施することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP2010184478A 2010-08-19 2010-08-19 半導体装置及びその製造方法 Active JP5588270B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010184478A JP5588270B2 (ja) 2010-08-19 2010-08-19 半導体装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010184478A JP5588270B2 (ja) 2010-08-19 2010-08-19 半導体装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012044005A JP2012044005A (ja) 2012-03-01
JP5588270B2 true JP5588270B2 (ja) 2014-09-10

Family

ID=45899968

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010184478A Active JP5588270B2 (ja) 2010-08-19 2010-08-19 半導体装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5588270B2 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6294175B2 (ja) * 2014-07-02 2018-03-14 株式会社日立製作所 半導体装置およびそれを用いた電力変換システム
JP7243956B2 (ja) * 2018-03-23 2023-03-22 新電元工業株式会社 半導体装置、半導体装置の製造方法及び電力変換回路

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08148699A (ja) * 1994-11-21 1996-06-07 Shindengen Electric Mfg Co Ltd 整流ダイオ−ド
US6373076B1 (en) * 1999-12-07 2002-04-16 Philips Electronics North America Corporation Passivated silicon carbide devices with low leakage current and method of fabricating
JP4193993B2 (ja) * 2005-01-14 2008-12-10 日本インター株式会社 Jbsおよびその製造方法
JP2006228772A (ja) * 2005-02-15 2006-08-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd ショットキバリアダイオードとその製造方法
JP2009146965A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Sanken Electric Co Ltd 半導体装置
JP5546759B2 (ja) * 2008-08-05 2014-07-09 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012044005A (ja) 2012-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10847609B2 (en) Method of manufacturing a semiconductor device in which a lifetime of carriers is controlled
US10629678B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP5641055B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5781291B2 (ja) ファストリカバリーダイオード
JP5724887B2 (ja) 半導体装置
US9887190B2 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP6880669B2 (ja) 炭化珪素半導体装置および炭化珪素半導体装置の製造方法
US20160315140A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP5505498B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JP2013074181A (ja) 半導体装置とその製造方法
JPWO2013161116A1 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP5156059B2 (ja) ダイオードとその製造方法
JP2008140968A (ja) トレンチショットキバリアダイオード
JP5588270B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2016086136A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2013004982A (ja) バイポーラ・パンチ・スルー半導体デバイス及びそのような半導体デバイスを製造するための方法
JP5548066B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP6665713B2 (ja) 半導体装置
WO2015037101A1 (ja) 半導体装置とその製造方法
US9960158B2 (en) Semiconductor device
RU2684921C2 (ru) Высокочастотный силовой диод и способ его изготовления
US20210151597A1 (en) Semiconductor device
JP7528963B2 (ja) 半導体装置
JP5293119B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP6445480B2 (ja) Soi基板の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130208

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140311

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140313

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140410

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: 20140715

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140725

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5588270

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150