JP2013247248A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ドリフト領域1となる半導体基板のおもて面側にMOSゲート構造などのRC−IGBTのおもて面素子構造を形成する。つぎに、半導体基板の裏面から研削して、半導体基板を薄板化する。つぎに、半導体基板の裏面に、セレンを第1イオン注入する。つぎに、炉アニールによってセレンを拡散し、フィールドストップ領域11を形成する。つぎに、フィールドストップ領域11に選択的にリンを第2イオン注入する。つぎに、フィールドストップ領域11に選択的にボロンを第3イオン注入する。つぎに、レーザアニールによってリンおよびボロンを拡散し、ダイオードのn+型領域およびIGBTのp+型領域を形成する。
【選択図】図7
Description
図1は、本発明にかかる半導体装置を示す断面図である。図1に示す半導体装置100は、同一の半導体基板に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)110とダイオード120が設けられている。ダイオード120は、例えばフリーホイールダイオード(FWD:Free Wheeling Diode)であってもよい。
図11〜13は、実施の形態2にかかる半導体装置の製造方法を示す断面図である。実施の形態2は、第2注入工程の前に第3注入工程を行うこと、および第3注入工程において、半導体基板の裏面全体に第3ドーパントをイオン注入することが実施の形態1と異なる。実施の形態2においては、n+型領域10をp+型領域9よりも浅く形成する場合について説明する。
つぎに、実施例1にかかる半導体装置100のフィールドストップ領域11におけるキャリア濃度分布について説明する。図14は、実施例1にかかる半導体装置のキャリア濃度分布について示す特性図である。図14の横軸は、半導体基板の裏面からの深さを示す。図14の縦軸は、n型不純物のキャリア濃度を示す。まず、実施の形態1に従い、RC−IGBTを作製した。具体的には、ドリフト領域1となる半導体基板の裏面にセレンをイオン注入(第1注入工程)して炉アニール(第1アニール工程)を行い、フィールドストップ領域11を形成した。その後、フィールドストップ領域11の表面にリンおよびボロンをそれぞれイオン注入(第2,3注入工程)してレーザアニール(第2アニール工程)を行い、p+型領域9(コレクタ領域)およびn+型領域10(カソード領域)を形成した。
つぎに、実施例2にかかる半導体装置100の電気的特性について説明する。図15は、実施例2にかかる半導体装置の電気的特性について示す特性図である。まず、実施の形態1に従い、p+型領域9(コレクタ領域)およびn+型領域10(カソード領域)のそれぞれの幅を種々変更して4種類のRC−IGBTを作製した(以下、第1〜第4試料とする)。第1試料のp+型領域9およびn+型領域10の幅は、それぞれ96μmおよび32μmとした。第2試料のp+型領域9およびn+型領域10の幅は、それぞれ144μmおよび48μmとした。第3試料のp+型領域9およびn+型領域10の幅は、それぞれ288μmおよび96μmとした。第4試料のp+型領域9およびn+型領域10の幅は、それぞれ432μmおよび144μmとした。そして、第1〜第4試料において、コレクタ−エミッタ間電圧Vceとコレクタ電流Icとの関係(IV特性)について検討した。
2 ベース領域
3 コンタクト領域
4 エミッタ領域
5 トレンチ
6 電極(第1)
7 層間絶縁膜
8 電極(第2)
9 p+型領域
10 n+型領域
11 フィールドストップ領域
12 電極(第3)
100 半導体装置
110 IGBT
120 ダイオード
Claims (12)
- 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとダイオードとが同一の第1導電型の半導体基板に設けられた半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の裏面に、第1導電型の第1ドーパントをイオン注入し、熱処理によって、前記半導体基板よりも高い不純物濃度を有する第1導電型の第1半導体領域を形成する第1形成工程と、
前記第1形成工程の後、前記半導体基板の裏面に、前記第1ドーパントよりも拡散係数の小さい第1導電型の第2ドーパント、および第2導電型の第3ドーパントをそれぞれイオン注入し、熱処理によって、第1導電型の第2半導体領域および第2導電型の第3半導体領域を形成する第2形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記第1形成工程では、前記半導体基板の裏面全体に前記第1ドーパントをイオン注入した後に、熱処理炉を用いて熱処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2形成工程では、前記半導体基板の裏面に選択的に前記第2ドーパントをイオン注入した後、当該半導体基板の裏面の当該第2ドーパントをイオン注入した領域と異なる領域に前記第3ドーパントをイオン注入し、その後、レーザを用いて熱処理を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2形成工程では、前記半導体基板の裏面全体に前記第3ドーパントをイオン注入した後、当該半導体基板の裏面に選択的に前記第2ドーパントをイオン注入し、その後、レーザを用いて熱処理を行うことを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2形成工程では、前記ダイオードを構成する前記第2半導体領域を形成することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2形成工程では、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタを構成する前記第3半導体領域を形成することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1形成工程の前に、前記半導体基板の裏面を研削する研削工程を行うことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第1ドーパントはセレンであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2ドーパントはリンであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第3ドーパントはボロンであることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
- 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとダイオードとが同一の第1導電型の半導体基板に設けられた半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の裏面に、第1導電型の第1ドーパントをイオン注入する第1注入工程と、
前記第1注入工程の後に、炉アニールを行う第1アニール工程と、
前記第1アニール工程の後に、前記ダイオードの第1導電型の第2半導体領域の形成領域が開口する第1マスクで、前記半導体基板の裏面を覆う第1マスク形成工程と、
前記第1マスクをマスクとして、前記半導体基板の裏面に、第1導電型の第2ドーパントをイオン注入する第2注入工程と、
前記第1マスクを除去する第1除去工程と、
前記第1除去工程の後に、前記絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの第2導電型の第3半導体領域の形成領域が開口する第2マスクで、前記半導体基板の裏面を覆う第2マスク形成工程と、
前記第2マスクをマスクとして、前記半導体基板の裏面に、第2導電型の第3ドーパントをイオン注入する第3注入工程と、
前記第2マスクを除去する第2除去工程と、
前記第2除去工程の後に、前記半導体基板の裏面にレーザアニールを行う第2アニール工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタとダイオードとが同一の第1導電型の半導体基板に設けられた半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の裏面に、第1導電型の第1ドーパントをイオン注入する第1注入工程と、
前記第1注入工程の後に、炉アニールを行う第1アニール工程と、
前記第1アニール工程の後に、前記半導体基板の裏面に、第2導電型の第3ドーパントをイオン注入する第3注入工程と、
前記第3注入工程の後に、前記ダイオードの第1導電型の第2半導体領域の形成領域が開口する第1マスクで、前記半導体基板の裏面を覆う第1マスク形成工程と、
前記第1マスクをマスクとして、第1導電型の第2ドーパントをイオン注入する第2注入工程と、
前記第1マスクを除去する第1除去工程と、
前記第1除去工程の後に、前記半導体基板の裏面にレーザアニールを行う第2アニール工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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