JPH0555556A - 静電誘導サイリスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 適切な大きさの短寿命領域を有する静電誘導
サイリスタを容易に得ることのできる方法を提供する。 【構成】 半導体基板１一側の第１導電型半導体領域の
表面部分にカソード領域２とこのカソード領域２を流れ
る電流を制御するゲート領域３が設けられ、半導体基板
１他側に第２導電型半導体領域からなるアノード領域４
が設けられていて、前記第１導電型半導体領域と第２導
電型半導体領域の境界Ｌ近傍であって前記ゲート領域３
の真下にはキャリア寿命の短い短寿命領域８が選択的に
設けられている静電誘導サイリスタの製造方法におい
て、前記カソード領域２、ゲート領域３およびアノード
領域４が設けられている半導体基板１の前記アノード領
域４表面におけるゲート領域３の真下にあたる位置に凹
部２２を予め形成しておいて、前記半導体基板１の凹部
２２形成側に粒子線照射を行うことにより前記短寿命領
域８を形成するようにすることを特徴とする静電誘導サ
イリスタの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、静電誘導サイリスタ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】有用な半導体装置の一つに静電誘導サイ
リスタがある。図１０は、従来の表面ゲート型静電誘導
サイリスタの要部構成をあらわす。図１０の静電誘導サ
イリスタ５０では、半導体基板５１一側のｎ^- 型半導体
領域の表面部分にｎ⁺ 型カソード領域５２とこのカソー
ド領域５２を流れる電流を制御するｐ⁺ 型ゲート領域５
３が、ゲート領域５３の間にカソード領域５２が位置す
るようにして設けられ、半導体基板５１他側にｐ⁺ 型半
導体領域からなるアノード領域５４が設けられていて、
さらに、カソード領域５２とアノード領域５４の間がｎ
^- 型高比抵抗領域（ベース領域）５５となっている。そ
して、カソード領域５２にはカソード電極６２が、ゲー
ト領域５３にはゲート電極６３が、酸化膜（絶縁膜）６
５を貫通してそれぞれコンタクトしており、アノード領
域５４の表面にはアノード電極６４がコンタクトしてい
る。また、ｎ^- 型半導体領域とｐ⁺ 型半導体領域の境界
（すなわちベース領域５５とアノード領域５４のｐｎ接
合面）近傍であって前記ゲート領域５３の真下にはキャ
リア寿命の短い短寿命領域５８が選択的に設けられてい
る。

【０００３】この静電誘導サイリスタ５０は、以下のよ
うにして製造される。まず、図６にみるように、基板一
側にカソード領域５２、ゲート領域５３、カソード電極
６２およびゲート電極６３が設けられているとともに基
板他側にアノード領域５４が設けられている半導体基板
５１のアノード領域５４表面にアルミニウム膜７１を堆
積形成する。

【０００４】そして、図７にみるように、アルミニウム
膜７１の表面にレジストを塗布しゲート領域５３直下部
分のレジストを選択的に除き窓７２ａを開けてレジスト
マスク７２を形成する。ついで、適当なエッチング法を
用いてレジストマスク７２の窓７２ａのところのアルミ
ニウム膜を選択的に除いた後、レジストマスク７２を除
去する。そうすると、図８にみるように、アルミニウム
膜７１におけるゲート領域５３の直下のところには窓７
１ａが開く。

【０００５】ついで、図９にみるように、適当な加速エ
ネルギーでイオン照射（例えばプロトン照射）を行い、
短寿命領域５８となる格子欠陥域をベース領域５５とア
ノード領域５４の境界に作る。アルミニウム膜７１の窓
７１ａ部分以外のところでも格子欠陥域は出来るが、こ
の格子欠陥域は、ベース領域とアノード領域の境界（ｐ
ｎ接合面）に到達せず、一方、境界から離れるにつれ少
数キャリア数は激減するため、蓄積キャリアの再結合中
心としての働きが事実上無くて短寿命領域とはならな
い。

【０００６】短寿命領域形成後、アルミニウム膜７１を
除去しアノード電極６４を形成すれば、図１０にみるよ
うに、静電誘導サイリスタ５０が出来上がる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記静
電誘導サイリスタ５０の場合には、以下にみるような不
具合がある。ひとつは短寿命領域５８を適切な大きさと
することが難しいことである。これは、半導体基板５１
におけるプロトンの飛程がアノード領域５４の厚み分だ
けあり、どうしても短寿命領域５８が横方向に広がり、
カソード領域５２の真下の方に進出するようになること
である。こうなると、順方向電圧降下の増大など別の問
題が起こってくる。

【０００８】もうひとつは主に製造過程での問題であ
る。必要なエネルギーのプロトン照射が可能な装置が要
るし、それに、照射イオンに対する遮蔽能力のあるアル
ミニウム膜は相当の厚みを必要とし作成が簡単でない。
この発明は、上記事情に鑑み、適切な大きさの短寿命領
域を有する静電誘導サイリスタを容易に得ることのでき
る方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、この発明にかかる静電誘導サイリスタの製造方法で
は、半導体基板一側の第１導電型半導体領域の表面部分
にカソード領域とこのカソード領域を流れる電流を制御
するゲート領域が設けられ、半導体基板他側に第２導電
型半導体領域からなるアノード領域が設けられていて、
前記第１導電型半導体領域と第２導電型半導体領域の境
界近傍であって前記ゲート領域の真下にはキャリア寿命
の短い短寿命領域が選択的に設けられている静電誘導サ
イリスタを得るにあたり、前記カソード領域、ゲート領
域およびアノード領域が設けられている半導体基板の前
記アノード領域表面におけるゲート領域の真下にあたる
位置に凹部を予め形成しておいて、前記半導体基板の凹
部形成側に粒子線照射を行うようにしている。

【００１０】この発明の場合、半導体基板のアノード領
域表面におけるゲート領域の真下にあたる位置に予め形
成する凹部としては、普通、ゲートの平面形状と同じ形
のトレンチ溝の形態が挙げられる。また、粒子線照射と
しては、イオン照射、より具体的には、プロトン照射、
ヘリウムイオン照射などが挙げられるが、これ以外のも
のであってもよい。

【００１１】

【作用】この発明にかかる静電誘導サイリスタの製造方
法でも、短寿命領域の形成は適当な加速エネルギーの粒
子線照射（例えば、プロトン照射）によっている。この
発明の場合、ゲート領域の真下の凹部のある厚みの薄い
部分に照射された粒子線だけが第１導電型半導体領域と
第２導電型半導体領域の境界（ｐｎ接合面）近傍に達
し、そこに短寿命領域を選択的に形成する。凹部の無い
厚みの厚い部分に照射された粒子線は、前記境界近傍に
達しないため、そこにはキャリア寿命を縮める働きを実
際にする短寿命領域が形成されない。そして、粒子線照
射で出来た短寿命領域は適切な大きさになる。これは、
厚みが薄くなった分だけ粒子線の飛程が短くなり、横方
向の広がり少なくなるからである。凹部は２０〜３０μ
ｍ程度の深さとすることが可能であるのに対し、照射粒
子線の飛程の広がりは、例えば、プロトンでは１０μｍ
程度、ヘリウムイオンでは１〜２μｍ程度であり、それ
故、凹部を設けることが十分な効果を生む。

【００１２】この発明の場合、実施も容易である。ひと
つは、凹部で厚みが薄くなった分だけ照射粒子線のエネ
ルギーが低くてすむからである。もうひとつは、厚みの
厚いマスクは全く必要がないからである。この発明で得
られた静電誘導サイリスタは、短寿命領域があるためタ
ーンオフ時に蓄積キャリアが迅速に消滅するため、ター
ンオフ時間が短くなり、遮断特性が向上することとな
る。この発明の短寿命領域は適切な位置に狙って形成す
るするため、順方向電圧降下の増大およびリーク電流の
増大を抑えつつスイッチング特性の改善が図れるのであ
る。短寿命領域は、ゲート領域の真下にあってカソード
領域の真下にはなく適切な位置への選択形成であるた
め、導通時には主電流は短寿命領域のない部分を最短距
離で流れ、順方向電圧降下が大きくならない。

【００１３】

【実施例】続いて、この発明の実施例を、図面を参照し
ながら詳しく説明する。すなわち、以下のようにして、
この発明の一例方法により、静電誘導サイリスタを製造
したのである。まず、図１にみるように、基板一側のｎ
^- 型高比抵抗領域（第１導電型半導体領域）５の表面部
分にカソード領域２とゲート領域３、および、それぞれ
の領域にコンタクトするカソード電極１２とゲート電極
１３が設けられているとともに基板他側にアノード領域
４が設けられている半導体基板１のアノード領域４表面
にレジストマスク２１を形成する。すなわち、半導体基
板１のアノード領域４表面にレジストを塗布しゲート領
域３の直下部分のレジストを選択的に除き窓２１ａを形
成することによりレジストマスク２１を形成するのであ
る。なお、この場合、第１導電型半導体領域がｎ^- 型高
比抵抗領域５からなるが、第１導電型半導体領域は、ｎ
^- 型高比抵抗領域５の下側にさらに薄いｎ⁺ 型半導体領
域もある構成であってもよい。

【００１４】ついで、図２にみるように、異方性エッチ
ングによりトレンチ溝（凹部）２２をゲート領域３の直
下に形成し、レジストマスク２１を除去した後、図３に
みるように、適当な加速エネルギーでプロトン照射また
はヘリウムイオン照射を行い、境界Ｌ近傍に短寿命領域
８を形成する。その後、図４にみるように、アノード電
極１４を形成すれば、静電誘導サイリスタの完成であ
る。

【００１５】得られた静電誘導サイリスタでは、半導体
基板１一側のｎ^-型半導体領域の表面部分にｎ⁺ 型カソ
ード領域２とこのカソード領域２を流れる電流を制御す
るｐ ⁺ 型ゲート領域３が、ゲート領域３の間にカソード
領域２が位置するようにして設けられ、半導体基板１他
側にｐ⁺ 型半導体領域からなるアノード領域４が設けら
れていて、さらに、カソード領域２とアノード領域４の
間がｎ^- 型高比抵抗領域（ベース領域）５となってい
る。そして、ｎ型半導体領域とｐ型半導体領域の境界
（すなわちベース領域５とアノード領域４のｐｎ接合
面）近傍であって前記ゲート領域３の真下にはキャリア
寿命の短い短寿命領域８が選択的に設けられている。ま
た、カソード領域２にはカソード電極１２が、ゲート領
域３にはゲート電極１３が、酸化膜（絶縁膜）１５を貫
通してそれぞれコンタクトしており、アノード領域４の
表面にはアノード電極１４がコンタクトしている。

【００１６】この発明は上記実施例に限らない。例え
ば、トレンチ溝２２の断面形状が、上記実施例では略長
方形であったが、図５にみるように、断面形状が三角形
（Ｖ状）である場合が他の実施例として挙げられる。ま
た、その他、図において導電型のｎ，ｐが反転している
ものが他の実施例として挙げられる。

【００１７】

【発明の効果】以上に述べたように、この発明は、静電
誘導サイリスタの製造にあたり、適切な大きさの短寿命
領域をゲート領域の真下に選択的に形成できるため、良
好な順方向電圧降下特性を保ちつつ遮断特性の改善が出
来、しかも、この発明の実施が容易であるため、非常に
有用であるということができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例でのレジストマスク形成工程の様子を説
明するための断面図である。

【図２】実施例でのトレンチ溝形成工程の様子を説明す
るための断面図である。

【図３】実施例でのイオン照射工程の様子を説明するた
めの断面図である。

【図４】実施例で得た静電誘導サイリスタの要部構成を
あらわす断面図である。

【図５】他の実施例で得た静電誘導サイリスタの要部構
成をあらわす断面図である。

【図６】従来法でのアルミニウム膜形成工程の様子を説
明するための断面図である。

【図７】従来法でのレジストマスク形成工程の様子を説
明するための断面図である。

【図８】従来法でのアルミニウム膜加工工程の様子を説
明するための断面図である。

【図９】従来法でのプロトン照射工程の様子を説明する
ための断面図である。

【図10】従来法で得た静電誘導サイリスタの要部構成を
あらわす断面図である。

【符合の説明】

１ 半導体基板 ２ カソード領域 ３ ゲート領域 ４ アノード領域 ８ 短寿命領域 １２ カソード電極 １３ ゲート電極 １４ アノード電極 ２１ レジストマスク ２２ トレンチ溝（凹部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板一側の第１導電型半導体領域
   の表面部分にカソード領域とこのカソード領域を流れる
   電流を制御するゲート領域が設けられ、半導体基板他側
   に第２導電型半導体領域からなるアノード領域が設けら
   れていて、前記第１導電型半導体領域と第２導電型半導
   体領域の境界近傍であって前記ゲート領域の真下にはキ
   ャリア寿命の短い短寿命領域が選択的に設けられている
   静電誘導サイリスタの製造方法において、前記カソード
   領域、ゲート領域およびアノード領域が設けられている
   半導体基板の前記アノード領域表面におけるゲート領域
   の真下にあたる位置に凹部を予め形成しておいて、前記
   半導体基板の凹部形成側に粒子線照射を行うことにより
   前記短寿命領域を形成するようにすることを特徴とする
   静電誘導サイリスタの製造方法。