KR950001170B1 - 스위칭 반도체장치의 제조방법 - Google Patents

스위칭 반도체장치의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용없음.

Description

스위칭 반도체장치의 제조방법
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 스위칭 반도체장치의 제조방법을 나타낸 도면.
제2도는 본 발명에 의해 얻어지는 스위칭 반도체장치의 단면도.
제3도는 프로톤(proton) 조사(照射)에 의한 캐리어농도와 깊이의 관계를 나타낸 그래프.
제4도는 프로톤 도우즈량과 캐리어농도의 관계를 나타낸 그래프.
제5도는 종래의 제조방법에 기초하여 만들어진 스위칭 반도체장치의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체기판 2 : 제1에피택셜 성장층
3 : 제2에피택셜 성장층 4 : 반도전형 반도체층
5 : 필드보호막 6 : 전극
7 : 이면전극 8 : 에티택셜 성장층
9 : 고(高)캐리어농도 영역
[산업상의 이용분야]
본 발명은 스위칭 반도체장치의 제조방법에 관한 것으로, 특히 고속스위칭소자의 제조에 적합한 스위칭 반도체장치의 제조방법에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
제5도는 종래의 고속스위칭 다이오드의 구조를 나타낸 단면도이다. 제5도는 나타낸 바와 같이 고속스위칭 다이오드는 이면(裏面)전극(7)위에 반도체기판(1)이 설치되어 있고, 이 반도체기판(1) 위에 비저항이 1·cm이고 두께가 10㎛인 제1에피택셜 성장층(2)과 비저항이 50ㆍcm이고 두께가 70㎛인 제2에피택셜 성장층(3)이 형성되어 있으며, 이 제2에피택셜 성장층(3)내에 반(反)도전형 반도체형(4)이 성장된 구조로 되어 있다. 또, 이 반도전형 반도체층(4) 위에 개구부(5a)를 갖춘 필드보호막(5)이 형성되어 있고 전극(6)이 부가되어 있다. 그리고 스위칭속도를 빠르게 하기 위해 10MeV에서 도우즈량이 5×1013개/㎠인 전자선조사(照射)를 행함과 함께 백금으로 확산을 행하게 된다.
종래에는 이상과 같은 방법으로 반도체를 제조하였는바, 이 때문에 공정상의 문제와, 스위칭속도와 이온전압의 관계에 문제가 있었다. 즉, 고속스위칭 다이오드는 서지(surge) 내량(耐量)이 높고 스위칭속도가 빠르지 않으면 안되기 때문에 제1에피택셜 성장층(2)을 형성하는 공정과 전자석 조사공정 및 백금 확산공정의 3가지 공정이 필요하게 된다. 또 캐리어의 존속시간(life time)을 제어하기 위해 전자선조사 및 백금확산을 행하고 있다. 그러나, 반도체장치에 전자선을 조사하게 되면 반도체장치 전체에 결함이 발생하여 온전압이 증가하게 되는 바, 이로 인해 전자의 조사량에는 한계가 있게 되고 스위칭속도도 그다지 빠르게 할 수 없게 된다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안하여 이루어진 거으로, 하전입자의 조사기술을 이용하여 하전입자의 통과영역에 결함을 만들어 캐리어의 존속시간을 짧게 하고 그 정지영역에서 캐리어의 농도를 증가시킴으로써 고성능의 수위칭 반도체장치를 짧은 고정으로 제조함에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1방법은 반도체기판상에 도전성 불순물층을 에피택설 성장시키는 제1공정과, 상기 도전성 불순물층내에 반도전형 반도체층을 성장시키는 제2공정, 상기 도전성 물순물층위에 필드보호막을 매개로 하여 전극을 부가하는 제3공정 및, 하전입자를 조사함으로써 상기 반도체기판과 상기 도전성 불순물층과의 경계영역에 고(高)캐리어농도 영역을 형성시키는 제4공정으로 구성된다.
또, 본 발명의 제2방법은 상기 하전입자로서 프로톤을 사용하는 공정으로 구성되고, 본 발명의 제3방법은 상기 하전입자로서 수소이온과 중수소이온 및 헬륨이온의 군(群)중에서 하나를 사용하는 공정으로 구성되며, 본 발명의 제4방법은 상기 하전입자의 조사량이 1×1012개/㎠이상인 공정으로 구성되는 것이다.
[작용]
상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 제4공정에서 조사된 하전입자(프로톤)에 의해 프로톤의 통과영역에서의 캐리어의 존속시간이 짧아지고 프로톤의 정지영역에서의 캐리어농도가 증가하게 된다. 따라서, 제조된 스위칭 반도체장치의 스위칭속도가 대폭적으로 향상되게 된다.
[실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
제1도는 본 발명의 1실시예에 따른 반도체장치의 제조방법을 나타낸 설명도로, 제1도에 나타낸 바와 같이 이면전극(7) 위에 반도체기판(1)을 적재하고, 그 전극(7)위에 비저항이 50ㆍcm, 두께가 80㎛인 에피택설 성장층(8)을 성장시키며, 이 에피택설 성장층(8)내에 반도전형 반도체층(4)을 성장시킨다. 그후에 개구부(5a)를 갖춘 필드보호막(5)을 형성하고, 이 개구부(5a)를 통하여 반도전형 반도체층(4)에 접한 상태에서 하전입자로서의 프로톤을 가속에너지 2.6MeV에서 도우즈량 5×1012개/㎠의 조사조건으로 조사함으로써 반도체장치를 제조한다.
여기서, 프로톤을 조사했을때, 제3도에 나타낸 바와 같이 가속에너지가 2.6MeV인 프로톤이 실리콘중에서 진행하는 거리를 약 80㎛이다.
따라서 프로톤은 반도체기판(1)과 에피택설 성장층(8)의 경제영역에서 정지하게 된다. 그 결과, 제2도의 단면도에 나타낸 바와 같이 프로톤이 정지하는 영역에서는 캐리어농도가 증가하게 되어 고(高)캐리어농도영역(9)이 형성된다. 이와 같이 프로톤조사를 마친 후에 N2분위기중에서 350℃로 60분동안의 열처리를 행한다.
이상과 같은 공정을 거쳐서 얻어진 반도체장치에서는 제4도에 나타낸 바와 같이 캐리어농도의 변화가 프로톤의 도우즈량의 1×1012개/㎠일때부터 증가하기 시작한다. 그리고, 도우즈량이 5×1013개/㎠일 경우에는 프로톤이 정지하는 영역의 캐리어농도는 4.8×1015개/㎠가 되는데, 제1에피택셜 성장층(2)의 캐리어농도 7×1015개/㎠와 거의 같다.
따라서 제2도와 같은 구조의 소자로도 충분한 서지내량을 가질 수 있게 된다. 또, 프로톤의 통과영역에 형성되는 결함은 전자선조사에 의한 결함보다 깊고, 결함준위밀도도 프로톤을 조사했을 때가 1단위이상 많게된다. 그 결과, 프로톤의 통과영역에서는 캐리어의 존속시간이 짧아지게 되어 고성능의 스위칭소자를 제조할 수 있게 된다.
또한, 소자의 스위칭속도와 온전압에 있어서는, 표 1에 나타낸 바와 같이 종래의 제조방법으로 얻은 것과 비교했을때 본 발명의 제조방법으로 얻은 쪽이 스위칭속도가 빠르고 온전압이 작다.
또, 제조공정을 고려하더라도 종래에는 에피택셜 성장공정과 전자선조사공정 및 백금 확산공정이 필요했었으나, 본 발명의 실시예의 방법에 의하면 상기한 3가지 공정이 프로톤조사라고 하는 하나의 공정으로 집약되게 된다. 따라서 제조공정수와 제조일정을 대폭적으로 단축할 수 있게 된다.
또한 상기 하전입자로서 중수소이온 혹은 헬륨이온을 사용할 수도 있다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면 고속상태에서 서지내압이 우수한 고성능의 스위칭 반도체장치를 적은 공정수로 제조할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 반도체 기판(1)상에 도전성 불순물층(8)을 에피택설 성장시키는 제1공정과, 사기 도전성 불순물층(8)내에 반도전형 반도체층(4)을 성장시키는 제2공정, 상기 도전성 불순물층(8)상에 필드보호막(5)을 매개로 하여 전극(6)을 부가하는 제3공정 및, 하전입자를 조사함으로써 상기 반도체기판(1)과 상기 도전성 불순물층(8)과의 경계영역에 고(高)캐리어농도 영역(9)을 형성시키는 제4공정으로 구성된 것을 특징으로 하는 스위칭 반도체장치의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 하전압자로서 프로톤을 사용하는 것을 특징으로 하는 스위칭 반도체장치의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 하전입자로서 중수소이온 및 헬륨이온의 군(群)중에서 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 스위칭 반도체장치의 제조방법.
  4. 제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서, 상기 하전입자의 조사량이 1×1011개/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 스위칭 반도체장치의 제조방법.
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