JP5609078B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
上述したいずれかの製造方法において、マスクが、厚さが薄い第1部分と第1部分よりも厚さが厚い第2部分を有しており、第1部分が、少なくとも一部の第2部分の周囲を一巡するように配置されていてもよい。
上述したいずれかの製造方法において、マスクが、Si製、または、MgO製であってもよい。
また、半導体装置の第2の製造方法は、厚さが薄い第1部分と第1部分より厚さが厚い第2部分を有するマスク、または、貫通孔からなる第1部分と所定の厚さの第2部分を有するマスクを荷電粒子照射装置と第1半導体基板の間に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と第1半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して第1半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から第1半導体基板に向けて荷電粒子を照射する第1荷電粒子照射工程と、第1荷電粒子照射工程で使用されたマスクを、荷電粒子照射装置と第1半導体基板とは別の第2半導体基板の間に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と第2半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して第2半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から第2半導体基板に向けて荷電粒子を照射する第2荷電粒子照射工程を有する。
また、半導体装置の第3の製造方法は、半導体基板に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射工程を有する。半導体基板が、ダイオード領域とIGBT領域を有する。ダイオード領域が、半導体基板の上面に露出するp型のアノード層と、アノード層の下側に形成されているn型のダイオードドリフト層とを有する。IGBT領域が、半導体基板の上面に形成されているトレンチ内に配置されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、半導体基板の上面に露出し、ゲート絶縁膜に接するn型のエミッタ領域と、半導体基板の上面に露出し、ゲート絶縁膜に接するp型のボディ層と、ボディ層の下側に形成されており、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているn型のIGBTドリフト層を有する。荷電粒子照射工程において、厚さが薄い第1部分と第1部分より厚さが厚い第2部分を有するマスク、または、貫通孔からなる第1部分と所定の厚さの第2部分を有するマスクを荷電粒子照射装置と半導体基板の下面の間に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から半導体基板の下面に向けて荷電粒子を照射する。
第3の製造方法において、マスクの第1部分を通過した荷電粒子が、IGBT領域を通過し、マスクの第2部分を通過した荷電粒子が、ダイオードドリフト層中で停止してもよい。
図1に示すように、半導体装置10は、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金属層及び絶縁層等を備えている。半導体基板12には、ダイオード領域20とIGBT領域40が形成されている。
実施形態に係る半導体装置10の製造方法について説明する。図2は、実施形態に係る製造方法のフローチャートを示している。半導体装置10は、低濃度にn型不純物を含有するシリコンからなる半導体ウエハから製造される。
(数1)Rp1>A・d2+d3
(数2)Rp1≒A・d1+d4
なお、上記数式において、A=Rp1/Rp2である。Rp1は照射された荷電粒子の半導体ウエハ100中(すなわち、Si中)における最大飛程距離であり、Rp2は照射された荷電粒子のマスク104中(すなわち、Al中)における最大飛程距離である。また、d1はマスク104の第2部分104bの厚さであり、d2はマスク104の第1部分104aの厚さであり、d3は半導体ウエハ100の厚さであり、d4は半導体ウエハ100の下面からの低ライフタイム領域39を形成すべき位置までの距離(深さ)である。上記の(数1)が満たされるので、荷電粒子照射装置102から第1部分104aに向けて照射された荷電粒子は、マスク104と半導体ウエハ100を通過(貫通)する。荷電粒子が半導体ウエハ100を通過する際には半導体ウエハ100に少量の結晶欠陥が形成されるものの、結晶欠陥が高濃度に形成されることはない。一方、上記の(数2)が満たされるので、荷電粒子照射装置102から第2部分104bに向けて照射された荷電粒子は、マスク104を通過した後に半導体ウエハ100に注入され、半導体ウエハ100中でエネルギーを失って停止する。荷電粒子は、半導体ウエハ100の下面から距離d3の位置近傍で停止する。荷電粒子は、停止する際に周囲に多量の結晶欠陥を生成する。したがって、マスク104の第2部分104bに対応する範囲の半導体ウエハ100には、下面から距離d3の位置近傍に低ライフタイム領域39が形成される。すなわち、ダイオード領域20内のドリフト層28中に選択的に低ライフタイム領域39が形成される。
また、従来の製造方法で用いるマスクのように貫通孔を有するマスクでは、遮蔽部の周囲を一巡するように貫通孔を配置することはできない。本実施形態のマスク104は貫通孔を有していないので、制限を受けることなく第1部分104aと第2部分104bを自由に配置することができる。すなわち、荷電粒子を注入する領域を自由に設定することができる。
また、上述した実施形態では、薄い第1部分104aと厚い第2部分104bを有するマスク104を用いたが、図5に示すように、貫通孔112が形成されているマスク110を用いてもよい。図5の例では、荷電粒子照射装置102と半導体ウエハ100の間に、マスク110とアブソーバ板114(例えば、アルミニウムの板)を配置している。荷電粒子照射装置102により照射された荷電粒子は、最初に、アブソーバ板114を貫通する。アブソーバ板を通過した後にマスク110の貫通孔112(第1部分の一例)を通過した荷電粒子は、半導体ウエハ100を貫通する。アブソーバ板114を通過した後にマスク110の貫通孔112以外の部分(第2部分の一例)を通過(貫通)した荷電粒子は、半導体ウエハ100中で停止する。したがって、半導体ウエハ100に選択的に低ライフタイム領域を形成することができる。また、全ての荷電粒子がマスク110を通過するので、マスク110の耐用期間を向上させることができる。また、図5の例では、アブソーバ板114の厚さによって、荷電粒子が半導体ウエハ100中で停止する位置を調節することができる。
また、図6に示すように、アブソーバ板114を使用せずに、貫通孔112を有するマスク110のみを使用して、荷電粒子を照射してもよい。この場合でも、荷電粒子の照射エネルギーやマスク110の厚さを調節することで、荷電粒子が半導体ウエハ100中で停止する位置を調節することができる。
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。
12:半導体基板
20:ダイオード領域
22:アノード電極
26:アノード層
26a:アノードコンタクト領域
26b:低濃度アノード層
28:ダイオードドリフト層
28:ドリフト層
30:カソード層
39:ダイオード低ライフタイム領域
39:低ライフタイム領域
40:IGBT領域
42:エミッタ電極
44:エミッタ領域
48:ボディ層
48a:ボディコンタクト領域
48b:低濃度ボディ層
50:ドリフト層
50a:ドリフト層
50b:バッファ層
52:コレクタ層
54:ゲート電極
56:ゲート絶縁膜
58:絶縁膜
60:共通電極
70:分離領域
100:半導体ウエハ
102:荷電粒子照射装置
104:マスク
Claims (6)
- 半導体装置の製造方法であって、
厚さが薄い第1部分と第1部分より厚さが厚い第2部分を有するマスク、または、貫通孔からなる第1部分と所定の厚さの第2部分を有するマスクを荷電粒子照射装置と半導体基板の間であって、半導体基板から離れた位置に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から半導体基板に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射工程、
を有する製造方法。 - マスクが、厚さが薄い第1部分と第1部分よりも厚さが厚い第2部分を有し、
第1部分が、少なくとも一部の第2部分の周囲を一巡するように配置されている、
請求項1の製造方法。 - マスクが、Si製、または、MgO製である請求項1または2の製造方法。
- 半導体装置の製造方法であって、
厚さが薄い第1部分と第1部分より厚さが厚い第2部分を有するマスク、または、貫通孔からなる第1部分と所定の厚さの第2部分を有するマスクを荷電粒子照射装置と第1半導体基板の間に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と第1半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して第1半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から第1半導体基板に向けて荷電粒子を照射する第1荷電粒子照射工程と、
第1荷電粒子照射工程で使用されたマスクを、荷電粒子照射装置と第1半導体基板とは別の第2半導体基板の間に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と第2半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して第2半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から第2半導体基板に向けて荷電粒子を照射する第2荷電粒子照射工程、
を有する製造方法。 - 半導体装置の製造方法であって、
半導体基板に向けて荷電粒子を照射する荷電粒子照射工程を有し、
半導体基板が、ダイオード領域とIGBT領域を有し、
ダイオード領域が、
半導体基板の上面に露出するp型のアノード層と、
アノード層の下側に形成されているn型のダイオードドリフト層と、
を有し、
IGBT領域が、
半導体基板の上面に形成されているトレンチ内に配置されたゲート絶縁膜及びゲート電極と、
半導体基板の上面に露出し、ゲート絶縁膜に接するn型のエミッタ領域と、
半導体基板の上面に露出し、ゲート絶縁膜に接するp型のボディ層と、
ボディ層の下側に形成されており、ボディ領域によってエミッタ領域から分離されているn型のIGBTドリフト層、
を有し、
荷電粒子照射工程において、厚さが薄い第1部分と第1部分より厚さが厚い第2部分を有するマスク、または、貫通孔からなる第1部分と所定の厚さの第2部分を有するマスクを荷電粒子照射装置と半導体基板の下面の間に配置した状態で、第1部分に向けて照射された荷電粒子が第1部分と半導体基板を通過し、第2部分に向けて照射された荷電粒子が第2部分を通過して半導体基板中で停止するように、荷電粒子照射装置から半導体基板の下面に向けて荷電粒子を照射する、
製造方法。 - マスクの第1部分を通過した荷電粒子が、IGBT領域を通過し、
マスクの第2部分を通過した荷電粒子が、ダイオードドリフト層中で停止する、
請求項5の製造方法。
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