JP7327541B2 - 半導体装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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- H01L29/8613—Mesa PN junction diodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
- H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
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Description
特許文献1 米国特許出願公開第2005/0116249号明細書
(数1)
Y1=5.52317×(X1)0.79538
これにより、マスク110で覆われた領域は、水素イオンを十分遮蔽することができる。マスク110がフォトレジスト等の有機膜の場合、マスク110の厚みT110の下限値をY2(μm)は、水素イオンをイオン注入するときの加速エネルギーをE1(eV)とすると、E1(eV)に対して、以下の関係式(数2)であらわされる下限値Y2(μm)であってよい。
(数2)
Y2=1.07515×10-11×(E1)2+3.83637×10-5×(E1)
以上により、マスク110で覆われた領域は、水素イオンを十分遮蔽することができる。
Claims (39)
- 第1導電型のドーパントがドープされたドリフト領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記ドリフト領域よりも前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高いバッファ領域と、
前記バッファ領域よりも前記一方の主面側に設けられ、前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記第2位置において、キャリア濃度は前記ドリフト領域のドナー濃度よりも低く
前記第2位置よりも前記他方の主面側において、前記バッファ領域は水素濃度分布の複数のピークを備え、
前記第1位置における前記水素濃度分布のピークは、前記半導体基板における前記水素濃度分布のピークのうち前記一方の主面に最も近いピークであり、
前記第2位置と前記第1位置との間の距離は、20μm以下である
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記半導体基板は、
前記第1ドナーピークを含んで設けられた第1導電型のドリフト領域と、
前記ドリフト領域と、前記半導体基板の前記他方の主面との間に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域を有し、
前記バッファ領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、複数のドーピング濃度ピークを有し、
前記複数のドーピング濃度ピークの内、最も前記一方の主面の近くに設けられた前記ドーピング濃度ピークのドーピング濃度は、前記複数のドーピング濃度ピークの内、二番目に前記一方の主面の近くに設けられた前記ドーピング濃度ピークのドーピング濃度よりも高く、
前記第2位置は、前記ドリフト領域に設けられている
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記第2位置は、前記半導体基板の前記深さ方向における中央よりも前記一方の主面側に配置される
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記第1位置は、前記半導体基板の前記深さ方向における中央よりも前記一方の主面側に配置され、
前記水素濃度分布の前記ピークと、前記第1結晶欠陥領域の前記センターピークとの距離は、20μm以下である
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記第1結晶欠陥領域の結晶欠陥密度分布は、前記センターピークから前記一方の主面に向かって、前記第1の裾の領域において減少する第3の裾を有する
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記半導体基板は、
前記第1ドナーピークを含んで設けられた第1導電型のドリフト領域を備え、
前記半導体基板は、前記ドリフト領域と、前記半導体基板の前記他方の主面との間に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域を有し、
前記バッファ領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、複数のドーピング濃度ピークを有し、
前記深さ方向に沿って前記バッファ領域内の隣り合う2つのドーピング濃度ピークの間に、前記結晶欠陥密度のセンターピークを有する第2結晶欠陥領域をさらに備える
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記半導体基板は、
前記第1ドナーピークを含んで設けられた第1導電型のドリフト領域を備え、
前記半導体基板は、前記ドリフト領域と、前記半導体基板の前記他方の主面との間に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域を有し、
前記バッファ領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、複数のドーピング濃度ピークを有し、
前記バッファ領域の複数のドーピング濃度ピークのうち最も前記他方の主面側に位置するドーピング濃度ピークよりも、前記半導体基板の他方の主面側に、結晶欠陥密度のセンターピークを有する第2結晶欠陥領域をさらに備える
半導体装置。 - 第1導電型のドーパントがドープされたドリフト領域を有する半導体基板と、
前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部と、
前記ドリフト領域よりも前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度が高いバッファ領域と、
前記バッファ領域よりも前記一方の主面側に設けられ、前記半導体基板のドーパントの濃度よりも高いドーピング濃度を有し、前記半導体基板の深さ方向における水素濃度分布が第1位置においてピークを有する高濃度領域と、
前記高濃度領域よりも、前記半導体基板の他方の主面側に設けられ、前記第1位置よりも前記他方の主面側の第2位置において、結晶欠陥密度が最も高いセンターピークを有する第1結晶欠陥領域と
を備え、
前記半導体基板の前記深さ方向における前記水素濃度分布は、
前記第1位置よりも前記他方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記他方の主面に向かって水素濃度が減少する第1の裾と、
前記第1位置よりも前記半導体基板の一方の主面側に設けられ、前記第1位置から前記一方の主面に向かって、前記第1の裾よりも急峻に前記水素濃度が減少する第2の裾と
を有し、
前記深さ方向における前記ドーピング濃度の分布は、前記第1位置において、水素濃度よりも低濃度の第1ドナーピークを有し、
前記第2位置において、キャリア濃度はドリフト領域のドナー濃度よりも低く、
前記キャリア濃度の分布は、前記第1の裾の領域において、前記センターピークから前記一方の主面に向かって増加する第4の裾を備える
半導体装置。 - 前記第1位置は、前記半導体基板の前記深さ方向における中央よりも前記一方の主面側に配置される
請求項1から3または5から8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1位置は、前記半導体基板の前記深さ方向における中央よりも前記他方の主面側に配置される
請求項1、2または5から8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板は、
第1導電型のドーパントがドープされたドリフト領域と、
前記アノード領域が設けられた前記ダイオード部と
を備え、
前記アノード領域の前記結晶欠陥密度は、前記ドリフト領域における前記結晶欠陥密度と同一である
請求項3から5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記深さ方向におけるキャリア移動度分布は、前記第2位置においてキャリア移動度が最小である
請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記深さ方向におけるキャリア移動度分布は、前記第2位置においてキャリア移動度が最小であり、
前記第2位置における前記キャリア移動度は、前記第1ドナーピークにおける前記キャリア移動度よりも小さく、且つ、前記第1ドナーピークよりも前記一方の主面側の前記ドリフト領域の前記キャリア移動度よりも小さい
請求項1、2、6から8または11のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板は、前記第1ドナーピークを含んで設けられた第1導電型のドリフト領域を有し、
前記高濃度領域よりも前記他方の主面側の前記ドリフト領域におけるドーピング濃度は、前記高濃度領域よりも前記一方の主面側のドリフト領域におけるドーピング濃度よりも高い
請求項3から5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1結晶欠陥領域において、拡がり抵抗測定法で測定されるキャリア濃度は前記ドーピング濃度よりも小さい
請求項1から8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板は、
第1導電型のドーパントがドープされたドリフト領域と、
前記半導体基板の前記他方の主面との間に、前記ドリフト領域よりもドーピング濃度の高い第1導電型のバッファ領域と
を有し、
前記バッファ領域の前記深さ方向のドーピング濃度分布は、一以上のドーピング濃度ピークを有する、請求項3から5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記第1位置における前記ドーピング濃度が、1×1014(/cm3)以上1×1015(/cm3)以下である、請求項1から16のいずれか一項に記載の半導体装置。
- 前記半導体基板の前記他方の主面と接する領域に第2導電型のコレクタ領域が設けられたトランジスタ部と、
前記半導体基板の前記他方の主面と接する領域に、前記半導体基板のドーパントの濃度よりもドーピング濃度の高い第1導電型のカソード領域が設けられたダイオード部と
を備え、
前記ダイオード部は、前記第1結晶欠陥領域を含む
請求項1から17のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記トランジスタ部は、前記第1結晶欠陥領域を含む
請求項18に記載の半導体装置。 - 前記トランジスタ部は、前記ダイオード部と接する領域に前記第1結晶欠陥領域を含む
請求項19に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板の外周端との間に配置されたエッジ終端構造部を更に備え、
前記エッジ終端構造部は、前記第1結晶欠陥領域を含む
請求項1から20のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記水素濃度分布の前記ピークと、前記第1結晶欠陥領域の前記センターピークとの距離は、20μm以下である
請求項2、3、5から8のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記キャリア濃度の分布は、前記第1の裾の領域において、前記センターピークから前記一方の主面に向かって前記キャリア濃度が増加する第4の裾を備える
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記第2位置を挟んで、前記一方の主面側における前記キャリア濃度の分布の濃度勾配の絶対値は、前記他方の主面側における前記キャリア濃度の分布の濃度勾配の絶対値よりも大きい
請求項1または23に記載の半導体装置。 - 第1導電型のドーパントを備えた半導体基板と、前記半導体基板の一方の主面にエミッタ領域が設けられたトランジスタ部、または、前記一方の主面にアノード領域が設けられたダイオード部を備える活性部とを備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の他方の主面から前記半導体基板の深さ方向に水素イオンを注入する第1ステップと、
前記半導体基板を第1温度でアニールして、前記水素イオンの注入の最大水素濃度の位置に生成した結晶欠陥を低減させ、前記水素イオンの注入で形成された結晶欠陥の欠陥密度が最大値となる位置を、前記最大水素濃度の位置よりも、前記他方の主面側に形成するステップと、
を備える、半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基板の他方の主面から前記半導体基板の深さ方向に水素イオンを注入する前記第1ステップの前に、
前記半導体基板の他方の主面から前記半導体基板の深さ方向に水素イオンを注入する第2ステップと、
前記水素イオンが前記他方の主面から注入された前記半導体基板を、前記第1温度よりも高い第2温度でアニールするステップと、
をさらに備える、請求項25に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基板の他方の主面から前記半導体基板の深さ方向に水素イオンを注入する前記第2ステップは、前記半導体基板の深さ方向に、前記水素イオンの濃度分布のピークの位置が異なるように、前記水素イオンを複数回注入するステップを含む、請求項26に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1温度でアニールするステップの後に、前記半導体基板をチップ化するステップと、
チップ化された前記半導体基板を、回路基板に第3温度ではんだ付けするはんだステップと
をさらに備え、
前記第3温度は前記第1温度よりも低い
請求項25から27のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記水素イオンを注入する前記第1ステップにおいて、前記半導体基板の前記他方の主面からの飛程が8μm以上となる加速エネルギーで、前記水素イオンを注入する
請求項25から28のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記水素イオンを注入する前記第1ステップにおける加速エネルギーが、1.0MeV以上である
請求項25から29のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記加速エネルギーが、1.5MeV以上である
請求項30に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記水素イオンを注入する前記第1ステップにおける加速エネルギーが、11.0MeV以下である
請求項25から29のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記加速エネルギーが、5.0MeV以下である
請求項32に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記加速エネルギーが、2.0MeV以下である
請求項32に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記水素イオンを注入する前記第1ステップにおける前記水素イオンのドーズ量が、1.0×1012/cm2以上である
請求項25から34のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記水素イオンを注入する前記第1ステップにおける前記水素イオンのドーズ量が、1.0×1015/cm2以下である
請求項25から35のいずれか一項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記半導体基板は、
前記第1ドナーピークを含んで設けられた第1導電型のドリフト領域を備える
請求項3から5のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記半導体基板は、
前記半導体基板の前記他方の主面と前記ドリフト領域との間に設けられた第1導電型のカソード領域と、
を備える
請求項1、2、6から8または37のいずれか一項に記載の半導体装置。 - 前記アノード領域は、前記半導体基板の前記一方の主面と前記ドリフト領域との間に設けられた第2導電型の領域である
請求項1、2、6から8または37のいずれか一項に記載の半導体装置。
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