JPH01258473A - 伝導度変調型mosfetの製造方法 - Google Patents

伝導度変調型mosfetの製造方法

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JPH01258473A
JPH01258473A JP8650288A JP8650288A JPH01258473A JP H01258473 A JPH01258473 A JP H01258473A JP 8650288 A JP8650288 A JP 8650288A JP 8650288 A JP8650288 A JP 8650288A JP H01258473 A JPH01258473 A JP H01258473A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は伝導度変I型MOSFET (以下rGBTと
略称する)を製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
第3図はIGBTの要部構成を示した部分断面図である
。第3図はNチャネルのI GBT素子であり、主要な
構成部は符号順にソース電8i1.  PSG絶縁膜2
.ポリシリコンゲート3.ゲート酸化膜4.高抵抗N−
層5.N゛バンファ8271層67.ドレイン118i
8.N” ソース領域9.  Pベース領域10.高不
純物濃度P”eJl域11.  P”ウェル12である
第3図のようにI GBTは基本的にはPNPNの4 
Ji tlj inを含んでおり、これがサイリスタ動
作をするとランチアップ現象を生じ、ゲート電圧を切っ
ても主?を流をしゃ断することができなくなり、遂には
素子が破壊されてしまう、IGBTではこのラッチアッ
プ現象が生ずると素子の機能を果たすことができず使用
に耐えなくなる。したがってI GBTではラッチアッ
プ耐量を向上させることが重要である。
第3図のP〜領域11はラッチアップ耐量を向上させる
ために形成されるものであるが、従来このP”領域11
はレジストマスクによりイオン注入を行ない、その後の
ドライブで形成していたのに対し、レジストマスクを用
いることなく工程を短縮し、かつその形成位置精度を高
める製造方法を本発明者は特許出側中である。
この方法の要点は、P″基板N゛バ2フ1層N゛贋を積
層した半導体板にゲート酸化膜とポリシリコン層を形成
した後、さらに低温酸化膜(以下LTOとする)を設け
てレジストを塗布し、レジスト、L1’O,ポリシリコ
ン層にそれぞれ大きさの異なる窓を明け、これらをマス
クとする不純物導入によりまずP°ウェル12とPベー
ス領域lOを形成し、その後ポリシリコン層をマスクと
し、別に塗布したレジストを用いて不純物を導入、ドラ
イブによりP”611域11とN3ソース領域9を同時
形成することにある。そしてさらに工程の短縮を望むと
きはP゛ウエル12形成を省くことも考えられる。その
ときの製造工程のa要を第4図。
第5図に第3図と共通部分を同一符号を用いて示す。
第4図(a)はP4N&板7.N°バッファ層6゜N゛
層5積層した半導体板上にゲート酸化膜4とポリシリコ
ン層3aを堆積し、さらにその上にLT013を形成し
たものである。この後レジストを用いたフォトプロセス
により第4図(b)のようにLTO13をフォトエツチ
ングして窓明けを行なう、このエツチングは乾式でも湿
式でもよく、下地はポリシリコン層3aでありエツチン
グするのは酸化膜のLTO13であるから極めて容易で
ある。
次に窓明けしたL T O13をマスクとしてポリシリ
コン層3aをエツチングする。このエツチングは例えば
CF、やCF、のガスを用いたバレル式のドライエツチ
ングを行なうことにより酸化膜とのエツチングの選択比
が高く、しかも等方性エツチングに近くなる。すなわち
下地はゲート酸化膜4であってエツチングはほとんど進
行せず、マスクのLTO13もこれもまたエツチングは
ほとんど進行しないから、ポリシリコン層3aはサイド
エツチングされて第5図(C)のような形状となりポリ
シリコンゲート3が形成される。第5図(C)では続い
てL T O13をマスクとしてボロンのイオン注入を
行なう、イオン注入を矢印で示し、注入されたボロンを
14で表わす、さらに第5図(d)のようにドライブに
よってPベース領域10を形成した後、再びL T O
13をマスクとしてP”I域11を形成するボロンをイ
オン注入し、このとき注入されたボロンを15で表わす
0次にLTO13とゲート酸化膜4をエツチング除去し
、レジスト16を塗布し砒素をイオン注入する。注入さ
れた砒素を17で表わす、第5図(e)はレジスト16
を除去し、ドライブを行なうことによりP”iJl域1
1とN ソース領域9とを形成したものある。
以上の工程において先述の本発明の特許出願中の方法は
第4図(a)でポリシリコン層3a上にさらにレジスト
塗布層を設け、これに小さな幅の窓を明け、この窓から
P°ウェル12を形成する不純物を導入しているが、P
°ウェルの形成を省略した第4図、第5図の工程をたど
るときはレジスト塗布層は必要としないから、それに伴
なうフォト工程やP0ウェル12の形成のためのドライ
ブ工程が無しで済み、I GBTの全製造工程のうち、
その分だけ工程を削減することができるという点で有用
である。
〔発明が解決しようとする課題〕
以上のようにIC;BTを製造するときに、ランチアッ
プ防止のP”ill域11をセルファラインにより高精
度に効率よく形成する方法は極めて有効であり、さらに
工数を低減するためにはP0ウェル12の形成も省略す
ることが望ましいが、そのときは次のような不都合があ
る。
すなわち、第3図のP0ウェル12を形成してないとき
は、正孔の通過するルートで当然抵抗が高くなり、素子
のオン電圧が上昇する。この不都合を避けるため、第5
図(c)の次にP”、”jl域11を形成するときにP
′″ウェル12を形成するためのボロンのイオン注入を
行なうのは実際上不可能である。その理由はP′″ウェ
ル12は高濃度で深い拡散を必要とするのでPベース領
域10との同時ドライブは困難であることと、Pベース
領域11のチャネル形成領域を潰してしまうことになり
かねないからである。したがって工数低減の利点を活か
したままP0ウェル12を形成する方法が最も望ましい
ことになる。
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目
的はレジストマスクを用いることなりP。
ウェル12を形成するすることができ、しかもラッチア
ップ発生を防止するP++層11をセルファラインで精
度よく形成するI GBTの製造方法を提供することに
ある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の方法は、あらかじめ第1導電型半導体ウェルと
なる半導体層を埋め込んだエピタキシャルウェハを用い
て第4図、第5図の工程によりIGBTに第1導電半導
体ウェルを形成するものであり、以下の手順により行な
われる。
i)第1導電型半導体基板上にバッファ層となる第2導
電型半導体層と高抵抗の第2導電型半導体層を順次堆積
し、この高抵抗第2導電型半導体層内に第1導電型半導
体ウェルとなる半導体層を埋め込むようにこれら半導体
層をそれぞれエピタキシャル成長法により形成した半導
体板を用いて、前記高抵抗第2導電型半導体層の表面に
ゲート酸化膜、多結晶半導体層、低温酸化膜をこの順に
形成する。
ii)前記低温酸化膜をフォトエツチングにより選択除
去し窓明けする。
1iI)窓明けした前記低温酸化膜をマスクとして前記
高抵抗第2導電型半導体層に第1導電型不純物を導入し
、ドライブにより第1導電型半導体ベース領域を拡散形
成する。
tv)再び上記低温酸化膜をマスクとして前記ベース領
域に第1導電型の高不純物濃度領域を形成する不純物を
導入した後、前記低温酸化膜と表面に露出したゲート酸
化膜を除去する。
■)前記ベース領域表面にレジストを選択塗布し、この
レジストと多結晶半導体ゲートをマスクとして前記ベー
ス領域に第2導電型ソース領域を形成する不純物を導入
する。
vl)前記レジストを除去した後、多結晶半導体ゲート
上に絶縁層を形成する熱処理過程により、第1導電型の
高不純物濃度領域と第2導電型半導体ソース領域とを同
時に拡散形成する。
[作 用] 以上のごとく本発明の方法はゲート酸化膜とポリシリコ
ン層を表面に形成する半導体板として単に基板上に半導
体層を堆積したものを用いるのではなく、第3図で言え
ばN−層5にP4ウェル12となる領域を埋め込んだエ
ピタキシャルウェハを用いて第4図、第5図に示した工
程によりICBTを製造するものであるから、と(にP
゛ウエル12形成するためにレジストマスクを用いて不
純物の導入を行なう工程を必要としない、したがってこ
れに伴なう工数も低減される上にp+−65域11の形
成もセルファラインによって高精度に行なうことができ
るのでオン電圧も高くならず、ラッチアップ耐量のすぐ
れたI GETが得られる。
〔実施例〕
以下本発明を実施例に基づき説明する。
第1図は本発明に用いられる半導体板の部分断面図を示
したものであるが、説明の便宜上これまで参照した図と
共通する部分を同一符号としである。第1図はP0基板
7.N−バッファl?i6,5a。
5bからなるN−層5.およびN−層5aと5bの間に
埋め込んだ20層12aをエピタキシャル成長法により
堆積形成した半導体板である。埋込み20層12aは例
えば不純物濃度10”−” ato+*s/cc、 N
−層5aと5bの境界からの深さはいずれもほぼ5μ−
9輻寸法は約40μ−であり、N−[5bの深さは10
μm程度である。
本発明はこのエピタキシャルウェハを用いて、以後は?
J44図、第5図に示した工程にしたがってI GBT
を製造するものであるから、その工程の説明は省略する
。このように本発明はエピタキシャルウェハにP4ウェ
ル12となる埋込層12aをもっているので第4図、第
5図で述べたようにとくにP9ウェル12を形成するた
めのレジストマスクを必要とせず、その分工数は短縮さ
れることになり、しかも第4図、第5図の工程を経てラ
ッチアップの発生を抑制するためのP’JI域11の形
成もセルファラインによって高い精度で実現される。
埋込1112a(P”)を有するエピタキシャルウェハ
を用いて得られたIQBTにおけるPベース領域10や
P″0sI域11と埋込層12aとの位置関係を示すた
めに部分断面図を第2図に示した。第2図のI GBT
ではドレイン側からソース側へ通過して行く正孔の流れ
すなわち実線の矢印18は下方から上方へ通過し、埋込
層12aが存在しないときはN−層5からPベース領域
10を通り、そしてP″1111を通ってここには図示
してないソース電極へと抜けて行く、そのとき正札はP
ベース領域10を通過する際に大きな電気抵抗を受ける
ことになる。
しかし、本発明による埋込層12a(P’)を有するエ
ピタキシャルウェハを用いるときは正孔の流れ18はP
ベース領域10を通過する代りに埋込N12aの低抵抗
P0頚域を通るからオン電圧が上昇するという問題はな
くなる。すなわち埋込層12aは第3図のP”lエル1
2と全く同じ役割を果たすことができる。埋込層12a
は第2図に示したようにP″0領域11と重なることが
望ましい、因に点線の矢印は電子の流れである。
〔発明の効果〕
IC;BTを製造するに当たり、先に本発明者はラッチ
アップの発生を防止するために設けるP”領域をセルフ
ァラインで形成し、効率と精度を向上させる製造方法を
特許出願中であるが、さらに工数を低減するためにP゛
ウエル形成する工程を省く方法として、本発明では実施
例で述べたように、P・ウェルに相当する領域を埋め込
んだエピタキシャルウェハを使用することにより、レジ
ストマスクを用いてP0ウェルを形成する工程が不要と
なり、その工数を低減ししかもp 4f″領域をセルフ
ァラインで高精度に形成することが可能となり、その結
果ラッチアップが発生しにくいICBTを高い製造効率
をもって得ることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に用いるエピタキシャルウェハの部分断
面図、第2図は本発明の方法により得られたIGBTの
要部構成を示した部分断面図、第3図は従来法によるI
GBTの要部構成断面図。 第4図、第5図はIGBTの製造工程図である。 1:ソース電極、2:PsG絶縁膜、3:ポリシリコン
ゲート、3a:ポリシリコン層、4:ゲート酸化膜、5
,5a、5b:高抵抗N−層、6:N◆バッファ層、7
:P”基板、9:N’ソース領域、10:Pベース領域
、11+P″0高不純物濃度領域、I2二P” ウェル
、 12a :埋込層、13:LTo、 14.15 
 :ボロン、16ニレジスト、17:砒素、18:正孔
の流れII             、’<”T代理
人弁理士 山 口  嶽(″。 第1図 第2図 第3図   8 第4図 (σ) 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)第1導電型半導体基板と、この基板上に形成された
    高抵抗の第2導電型半導体層と、この半導体層の表面に
    拡散形成された第1導電型半導体ベース領域と、このベ
    ース領域直下の前記第2導電型半導体層内に拡散形成さ
    れた第1導電型半導体ウェルと、前記ベース領域内に拡
    散形成された第2導電型半導体ソース領域と、このソー
    ス領域の直下に拡散形成された第1導電型の高不純物濃
    度半導体領域と、前記ベース領域と前記ソース領域の横
    方向の不純物拡散距離の相違により前記ベース領域の表
    面に形成されるチャネル領域上にゲート酸化膜を介して
    形成された多結晶半導体ゲートとを有する伝導度変調型
    MOSFETを製造する方法であって、以下の手順によ
    り前記第1導電型の高不純物濃度半導体領域と第1導電
    型半導体ウェルを形成することを特徴とする伝導度変調
    型MOSFETの製造方法。 i)第1導電型半導体基板上にバッファ層となる第2導
    電型半導体層と高抵抗の第2導電型半導体層を順次堆積
    し、この高抵抗第2導電型半導体層内に第1導電型半導
    体ウェルとなる半導体層を埋め込むようにこれら半導体
    層をそれぞれエピタキシャル成長法により形成した半導
    体板を用いて前記高抵抗第2導電型半導体層の表面にゲ
    ート酸化膜、多結晶半導体層、低温酸化膜をこの順に形
    成する。 ii)前記低温酸化膜をフォトエッチングにより選択除
    去し窓明けする。 iii)窓明けした前記低温酸化膜をマスクとして前記
    高抵抗第2導電型半導体層に第1伝導型不純物を導入し
    、ドライブにより第1導電型半導体ベース領域を拡散形
    成する。 iv)再び上記低温酸化膜をマスクとして前記ベース領
    域に第1導電型の高不純物濃度領域を形成する不純物を
    導入した後、前記低温酸化膜と表面に露出したゲート酸
    化膜を除去する。 v)前記ベース領域表面にレジストを選択塗布し、この
    レジストと多結晶半導体ゲートをマスクとして前記ベー
    ス領域に第2導電型ソース領域を形成する不純物を導入
    する。 vi)前記レジストを除去した後、多結晶半導体ゲート
    上に絶縁層を形成する熱処理過程により、第1導電型の
    高不純物濃度領域と第2導電型半導体ソース領域とを同
    時に拡散形成する。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0616369A1 (en) * 1993-02-16 1994-09-21 Fuji Electric Co., Ltd. MOS-type semiconductor device
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JP2005057028A (ja) * 2003-08-04 2005-03-03 Sanken Electric Co Ltd 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ

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