JP2015041720A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電力変換装置などに使用される、ダイオードや、双方向の耐圧特性を有する逆阻止型絶縁ゲート型半導体装置などの分離拡散層を有する半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having an isolation diffusion layer such as a diode or a reverse blocking insulated gate semiconductor device having bidirectional withstand voltage characteristics, which is used in a power conversion device or the like.
従来、電力用半導体素子の一つであるIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ)は、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor:絶縁ゲート型電界効果トランジスタ)の高速スイッチング特性および電圧駆動特性と、バイポーラトランジスタの低オン電圧特性を有するパワー素子である。その応用範囲は、汎用インバータ、ACサーボ、無停電電源(UPS)またはスイッチング電源などの産業分野から、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野へと拡大してきている。 Conventionally, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), which is one of power semiconductor elements, is a high-speed switching characteristic and voltage driving characteristic of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Transistor). And a power element having a low on-voltage characteristic of a bipolar transistor. The range of applications has expanded from industrial fields such as general-purpose inverters, AC servos, uninterruptible power supplies (UPS), or switching power supplies to consumer equipment fields such as microwave ovens, rice cookers, and strobes.
また、双方向スイッチング素子を搭載した直接リンク形変換回路等のマトリックスコンバータを用いて、AC(交流)/AC変換をおこなうことにより、回路の小型化、軽量化、高効率化、高速応答化および低コスト化を図る研究がなされるようになった。その双方向スイッチング素子として、逆耐圧を有するIGBTを逆並列接続する構造が簡単な構成とできるが、通常のIGBTは逆耐圧を有さないため逆直列にダイオードを接続する必要がある。このために、通常は有効な逆耐圧を有さないIGBTに対して、有効な逆耐圧を有するIGBT(以下、逆阻止型IGBTとする)の開発、製造が市場から要望されている。 Also, AC (AC) / AC conversion using a matrix converter such as a direct link type conversion circuit equipped with a bidirectional switching element can reduce the size, weight, efficiency, and response speed of the circuit. Research has been made to reduce costs. As the bidirectional switching element, a structure in which IGBTs having reverse breakdown voltages are connected in reverse parallel can be made simple. However, since normal IGBTs do not have reverse breakdown voltages, it is necessary to connect diodes in reverse series. For this reason, there is a demand from the market for the development and manufacture of an IGBT having an effective reverse breakdown voltage (hereinafter referred to as a reverse blocking IGBT) as compared with an IGBT that does not normally have an effective reverse breakdown voltage.
図2は、そのような逆阻止型IGBTの要部断面図である。また、図3に、ウエハプロセスへの投入から、逆阻止型IGBTの製造に欠かせないだけでなく、重金属汚染が生じ易くまた結晶欠陥も発生し易く良品率にも大きな影響を及ぼすp型分離層形成工程までの工程フローの概略を半導体基板の要部断面図により示す。前記図2、3を参照して、以下、従来の逆阻止型IGBTの製造方法について説明する。まず、最初に、図3(a)に示すように、ウエハ投入前に裏面にゲッタリング用ポリシリコン層100aが3μmの厚さで形成されているn型FZ半導体基板100の表面側に、p型分離層形成のための選択拡散用のマスク用薄膜を形成する。マスク材としては、通常、熱酸化法により形成されるマスク酸化膜101が用いられる。その後、フォトリソグラフィプロセスにより、p型分離層を形成する予定部分のマスク酸化膜101に開口部102を形成する(図3(b))。その開口部102部分にp型のイオン注入またはp型不純物を含む材料を塗布しイオン注入層102a(図3(c))または塗布デポジット層を形成した後、高温でドライブ拡散熱処理を施すことにより、デバイス基板の設計厚さより深いp型分離層103を形成する(図3(d))。ゲッタリング用ポリシリコン層100aは分離拡散時の熱処理により一部が単結晶化する。p型分離層103の形成後は、マスク酸化膜101を全面除去する(図3(e))。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of such a reverse blocking IGBT. FIG. 3 shows p-type separation that is not only indispensable for manufacturing reverse-blocking IGBTs from the introduction to the wafer process, but also easily causes heavy metal contamination and crystal defects. An outline of the process flow up to the layer forming process is shown in a cross-sectional view of the main part of the semiconductor substrate. A conventional reverse blocking IGBT manufacturing method will be described below with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 3A, a p-type
その後は、図示しないが、一般的なIGBTの製造工程と同様にして、基板100の表面側にフィールド酸化膜を形成した後、フィールドリミッティングリングなどの電界緩和構造を含む耐圧構造部と、p型ベース領域やn型エミッタ領域、エミッタ電極などとMOS構造などを含む活性領域とを作りこむ。これらの表面構造形成後に、少数キャリアのライフタイムコントロールのために、基板100に電子線や軽イオンを照射して、所望のライフタイムになるように電気炉による熱処理を行う。
After that, although not shown, after forming a field oxide film on the surface side of the
前述の製造工程後、オン電圧を小さくするために半導体基板100を耐圧クラスに対応する基板厚さ(デバイス基板の設計厚さ)以上の余分な厚さを裏面側からの機械的研削、化学的エッチングにより減厚して基板100を薄くする。基板100を薄ウエハ化した後に、ボロン等のp型不純物を裏面側にイオン注入して活性化することにより、p型コレクタ層(図2)を形成すると共に、p型分離層103の底部に接続させる。p型コレクタ層の活性化は、電気炉での熱処理、または、レーザー照射で行うことが好ましい。最後にp型コレクタ層表面にコレクタ電極をスパッタ蒸着などにより形成して、半導体基板100状態での製造プロセス(以降ウエハプロセス)が完了する。ウエハプロセス完了後は、前記p型分離層の中央線部分でダイシングを行い、デバイスチップ化する。
After the above-described manufacturing process, in order to reduce the on-voltage, the
一般的には、拡散工程等の熱処理プロセス中に付随的に導入され、高温長時間になるほど良品率に及ぼす悪影響が大きくなる重金属汚染や熱拡散時の高濃度酸素に起因する結晶欠陥を少なくするため、ウエハプロセスへの投入前の半導体基板の裏面には、CVD法で形成した前述のポリシリコン層100aやサンドブラスト法によるダメージ層が設けられる。(CVD:Chemical Vapor Deposition)。これらの層をゲッタリング層として利用することにより、特に高温長時間の熱処理の際に問題になり易い重金属汚染や高濃度酸素に起因する結晶欠陥を少なくし、良品率の低下を抑制する。高温長時間の熱処理プロセスにより付随的に導入される重金属や高濃度酸素に起因する結晶欠陥は裏面のゲッタリング層(ポリシリコン層100a)に取り込まれて残るが、最終的には、このゲッタリング層部分は前述のように裏面側の機械的研削工程で除去されて、ウエハプロセスの終了後の半導体基板には残らない。その結果、重金属汚染や結晶欠陥の少ないデバイスウエハとすることができ、ゲート酸化膜特性異常や漏れ電流異常を少なくすることにより高い良品率が得られる絶縁ゲート型半導体装置の製造方法とすることができる。
Generally, it is introduced incidentally during a heat treatment process such as a diffusion process, and the adverse effect on the yield rate increases as the temperature increases for a long time, reducing crystal defects caused by heavy metal contamination and high concentration oxygen during thermal diffusion. Therefore, the
このような逆阻止型絶縁ゲート型半導体装置について、さらに逆耐圧特性の良品率を高くするために、p型分離層の形成後、該p型分離層に囲まれる内側の半導体基板表面に半導体機能領域を形成するために1000℃以上の熱処理を施す前に、裏面側に希ガス元素のイオン注入層を形成する逆阻止型IGBTの製造方法に関して記載されている。さらに、半導体基板の厚さの2分する厚さに裏面から全面に形成された不純物拡散層をゲッタリングサイトとして機能させ、p型分離層の形成時に導入される高濃度の酸素に起因する欠陥を表面側の半導体機能領域から低減または除去することにより、双方向耐圧を保持するという記載もある(特許文献1)。 For such a reverse blocking insulated gate semiconductor device, in order to further increase the yield rate of the reverse breakdown voltage characteristic, a semiconductor function is formed on the inner semiconductor substrate surface surrounded by the p-type isolation layer after the p-type isolation layer is formed. It describes a method for manufacturing a reverse blocking IGBT in which a rare gas element ion-implanted layer is formed on the back surface side before performing a heat treatment at 1000 ° C. or higher to form a region. Further, the impurity diffusion layer formed on the entire surface from the back surface to a thickness that is halved of the thickness of the semiconductor substrate functions as a gettering site, and defects due to high-concentration oxygen introduced when forming the p-type isolation layer There is also a description that the bidirectional withstand voltage is maintained by reducing or removing from the semiconductor function region on the surface side (Patent Document 1).
p型分離拡散工程、表面側の半導体機能領域の形成工程および裏面研削工程の終了後、p型コレクタ層の形成工程の前に、裏面研削により形成された裏面のストレス層を除去することにより、逆耐圧特性の良品率を高くすることに関する記載がある(特許文献2)。 By removing the stress layer on the back surface formed by back surface grinding after the completion of the p-type separation diffusion step, the front surface side semiconductor functional region forming step and the back surface grinding step, and before the p type collector layer forming step, There is a description about increasing the non-defective product rate of the reverse withstand voltage characteristic (Patent Document 2).
半導体基板の表面から所要の深さのp型分離層を形成後、裏面にリンドープ層の形成とアルゴンのイオン注入によるゲッタリング層を順に追加形成し、その後1000℃以上の熱処理を含む工程により表面に所要の半導体機能領域を形成した後、裏面側を前記p型分離層が露出するまで減厚する工程を有する逆阻止型IGBTの製造方法に関する記載がある(特許文献3) After forming a p-type separation layer having a required depth from the surface of the semiconductor substrate, a phosphorous doped layer is formed on the back surface and a gettering layer is formed in this order by ion implantation of argon, followed by a process including heat treatment at 1000 ° C. or higher. Describes a method of manufacturing a reverse blocking IGBT having a step of reducing the thickness of the back surface side until the p-type isolation layer is exposed after a required semiconductor functional region is formed (Patent Document 3).
前述の逆阻止型IGBTの製造方法では、半導体基板をウエハプロセスへの投入初期でp型分離層を形成する際に、1100℃程度の熱酸化法によるマスク酸化膜の形成工程と1300℃程度の高温と100〜200時間程度の長時間ドライブ拡散工程とが必要となる。 In the above-described reverse blocking IGBT manufacturing method, when forming the p-type separation layer at the initial stage of the semiconductor substrate input into the wafer process, a mask oxide film forming step by a thermal oxidation method of about 1100 ° C. and a temperature of about 1300 ° C. A high temperature and a long drive diffusion process of about 100 to 200 hours are required.
しかしながら、ゲッタリング層として既に基板裏面に形成されているポリシリコン層は、高温長時間の分離拡散層拡散工程中に、前述の重金属や結晶欠陥をゲッタリングする効果はきわめて有効であるが、厚さ3μm程度の前記ポリシリコン層は、分離拡散工程後の工程になると、そのゲッタリング効果を半減させていることが判明した。これは、ポリシリコン層の一部単結晶化が進んだためと考えられている。サンドブラスト法によるダメージ層に基づくゲッタリング層の場合も、前述と同様に、高温熱処理によりダメージ層が回復するため、ゲッタリング効果が小さくなる。ゲッタリングの効果が小さくなると、ポリシリコン層以外の基板内部に重金属や結晶欠陥が残されることになる。基板内に残された重金属は後工程でゲート酸化膜に取り込まれて、ゲート特性に異常を引き起こす。また、半導体基板に残存したままの結晶欠陥は漏れ電流異常を引き起こすなどの不具合を発生させることになる。そのため、逆阻止型IGBTを製造する際には、従来、前記特許文献3の記載にあるように、分離拡散工程後に、新たに基板の裏面にリンドープ層やアルゴンのイオン注入によるゲッタリング層を追加形成する必要があった。しかし、分離拡散工程後のプロセス追加では強力なゲッタリング層の形成は困難であり、これらの追加ゲッタリングによる対策を行っても、良品率が低下することがあってゲッタリング効果は、なお不十分であった。さらに他の方法によりゲッタリング効果の増強が必要であるので、工程が増加するという問題がある。
However, the polysilicon layer already formed on the back surface of the substrate as a gettering layer is extremely effective in gettering the aforementioned heavy metals and crystal defects during the high-temperature and long-time separation diffusion layer diffusion process. It has been found that the polysilicon layer having a thickness of about 3 μm halves its gettering effect when the process after the separation and diffusion process is performed. This is considered due to the progress of partial crystallization of the polysilicon layer. In the case of the gettering layer based on the damaged layer by the sandblasting method, the gettering effect is reduced because the damaged layer is recovered by the high-temperature heat treatment as described above. If the gettering effect is reduced, heavy metals and crystal defects are left inside the substrate other than the polysilicon layer. The heavy metal left in the substrate is taken into the gate oxide film in a later process and causes an abnormality in the gate characteristics. In addition, crystal defects remaining on the semiconductor substrate cause problems such as leakage current abnormality. Therefore, when manufacturing reverse blocking IGBTs, a phosphorous doped layer or a gettering layer by ion implantation of argon is newly added to the back surface of the substrate after the separation and diffusion process, as described in
本発明は以上説明した問題点を考慮してなされたものであり、本発明の目的は、高温長時間の分離拡散工程に伴って半導体基板に導入される重金属や高濃度酸素に起因する結晶欠陥を少なくして良品率を向上することのできる半導体装置の製造方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is to provide crystal defects caused by heavy metals and high-concentration oxygen introduced into a semiconductor substrate during a high-temperature and long-time separation / diffusion process. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can improve the yield rate by reducing the number of products.
本発明は、前記目的を達成するために、第1導電型半導体基板の第1主面から第2主面に向かう環状の第2導電型分離拡散層を最外周辺に形成する第1工程と、該環状の第2導電型分離拡散層に囲まれる内側の前記該第1主面に、半導体機能領域を形成する第2工程と、第2主面を半導体装置の逆耐圧に見合う基板厚さに研削する第3工程とを備える半導体装置の製造方法において、前記第1工程を、前記第1主面に前記第2導電型分離拡散層形成用のイオン注入層を形成し、前記第2主面に前記第3工程で半導体基板から除去される拡散深さを有するゲッタリング層形成用のイオン注入層を形成した後、前記環状の第2導電型分離拡散層を形成するための熱処理を施す工程とする半導体装置の製造方法とする。 In order to achieve the above object, the present invention provides a first step of forming an annular second conductive type separation diffusion layer from the first main surface of the first conductive type semiconductor substrate toward the second main surface in the outermost periphery. A second step of forming a semiconductor functional region on the first main surface surrounded by the annular second conductivity type separation diffusion layer, and a substrate thickness corresponding to the reverse breakdown voltage of the semiconductor device. In the method of manufacturing a semiconductor device comprising: a third step of grinding the first main surface, the second main type is formed by forming an ion implantation layer for forming the second conductivity type separation diffusion layer on the first main surface, and After forming an ion implantation layer for forming a gettering layer having a diffusion depth removed from the semiconductor substrate in the third step on the surface, heat treatment is performed to form the annular second conductivity type separation diffusion layer It is set as the manufacturing method of the semiconductor device made into a process.
前記第2主面にイオン注入するイオン種が、ボロン・リン・希ガス元素から選ばれることが好ましい。希ガス元素が元素記号He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnで示されるいずれかの元素であることが望ましい。希ガス元素がArであることが特に好ましい。 It is preferable that the ion species to be ion-implanted into the second main surface is selected from boron, phosphorus, and a rare gas element. The rare gas element is desirably any element represented by the element symbols He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn. It is particularly preferable that the rare gas element is Ar.
本発明によれば、高温長時間の分離拡散工程に伴って半導体基板に導入される重金属や高濃度酸素に起因する結晶欠陥を少なくして良品率を向上することのできる半導体装置の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a semiconductor device manufacturing method capable of improving the yield rate by reducing crystal defects caused by heavy metals and high-concentration oxygen introduced into a semiconductor substrate along with a high-temperature and long-time separation / diffusion process. Can be provided.
以下、本発明の半導体装置の製造方法にかかる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、nまたはpを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、nやpに付す+および−は、それぞれ相対的に不純物濃度が高いまたは低いことを意味する。なお、以下の実施例の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、実施例で説明される添付図面は、見易くまたは理解し易くするために正確なスケール、寸法比で描かれていない。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。 Embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the present specification and the accompanying drawings, it means that electrons or holes are majority carriers in layers and regions with n or p, respectively. Further, + and − attached to n and p mean that the impurity concentration is relatively high or low, respectively. In the following description of the embodiments and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same components, and duplicate descriptions are omitted. In addition, the accompanying drawings described in the embodiments are not drawn to an accurate scale and dimensional ratio for easy understanding and understanding. The present invention is not limited to the description of the examples described below unless it exceeds the gist.
図1に本発明にかかる逆阻止型IGBTの製造工程のうち、ウエハの投入から逆阻止型IGBTの製造に欠かせないp型分離層形成工程までの工程フローの概略を半導体基板の要部断面図により示す。(a)裏面にゲッタリング用ポリシリコン層1aが3μmの厚さで形成されている厚さ500μm程度のn型FZ半導体基板1の表面上にp型分離層形成のための選択拡散用のマスク用薄膜を形成する。マスク材としては、通常、熱酸化法により形成されるマスク酸化膜2が用いられる。その後、(b)裏面全面にゲッタリング用のイオン注入によりイオン注入層3aを形成する。この際、表面側を保護するために、表面側にレジスト(図示せず)を塗布することも好ましい。イオン注入するイオン種は、ボロン、リン、希ガス元素等が好適である。希ガス元素としては、元素記号He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnなどから選択することができ、特にはAr(アルゴン)が好ましい。裏面に、例えばイオン種としてボロンを用いてゲッタリング用のイオン注入層3aを全面に形成した後に、(c)表面側のマスク酸化膜2をフォトリソグラフィにより選択的にエッチングしてp型分離層のためのイオン注入用開口部4を設ける。その後、(d)p型分離層用のボロンのイオン注入によりイオン注入層5を形成し、その後、(e)p型分離層6の形成のために高温長時間のドライブ拡散熱処理を行う。熱処理条件は、耐圧600V用デバイスでは1300℃で100時間程度、1200V用の耐圧デバイスでは1300℃で200時間程度である。前述した表面保護用のレジスト塗布を行った場合は、p型分離層を拡散の前にレジストを剥離する必要がある。このp型分離層用のドライブ拡散熱処理の際には、同時に裏面に注入されたイオン注入層3aからイオン種(ボロン)も拡散し深いゲッタリング拡散層3が形成される。耐圧600V用デバイスではp型分離層6とゲッタリング層とも表面または裏面からそれぞれ約120μmの拡散深さとなる。また、ゲッタリング用ポリシリコン層1aはp型分離拡散時の熱処理により一部が単結晶化し、ゲッタリング効果が低下するが、前記ゲッタリング拡散層3内にはp型分離層と同様に高濃度酸素の導入に起因する結晶格子の歪みが形成されるので、この歪みが新たなゲッタリング効果を創出する。(f)p型分離層6の形成後は、マスク酸化膜2を全面除去する。
FIG. 1 shows an outline of the process flow from the introduction of a wafer to the formation of a p-type separation layer that is indispensable for the manufacture of a reverse blocking IGBT in the manufacturing process of the reverse blocking IGBT according to the present invention. Illustrated by diagram. (A) A selective diffusion mask for forming a p-type isolation layer on the surface of an n-type
その後は、図1には示されないが、一般的なIGBTの製造工程と同様にして、基板1の表面側に、図2の逆阻止型IGBTの要部断面図に示すフィールドリミッティングリング7(FLR)、フィールドプレート8などの電界緩和構造を含む耐圧構造部9と、p型ベース領域10やn型エミッタ領域11、エミッタ電極12とMOS構造13(基板1上のゲート電極13aとゲート酸化膜13b)などを含む活性領域14とからなる半導体機能領域15を作りこむ。前記FLRの熱処理条件は1150℃、200分、p型ベース領域10の熱処理条件は1150℃、120分である。
Thereafter, although not shown in FIG. 1, the field limiting ring 7 (shown in the cross-sectional view of the main part of the reverse blocking IGBT shown in FIG. 2) is formed on the surface side of the
この工程での高温熱処理の際に、半導体基板内の半導体機能領域15から、前記裏面側のゲッタリング層3に酸素起因の結晶欠陥を取り込むことができるので、前記半導体機能領域15内の結晶欠陥の密度を小さくすることができる。必要に応じてポリイミド膜等の保護膜(図示せず)を半導体基板の最上層に被着する。またさらに、基板表面にMOS構造13形成後に逆漏れ電流を低減するために、電子線を6Mradで導入することも好ましい。
During the high-temperature heat treatment in this step, crystal defects due to oxygen can be taken into the
これらの表面側の半導体機能領域15の形成後に、少数キャリアのライフタイムコントロールのために、基板1に電子線や軽イオンを照射して、所望のライフタイムになるように電気炉による熱処理を行う。
After the formation of the semiconductor functional region 15 on the surface side, the
前述の製造工程後、半導体基板1を耐圧クラスに応じた基板厚さにするために、裏面側から機械的研削、化学的エッチングを施し基板を薄くする。通常、耐圧クラス600Vでは基板厚さ100μm程度、1200Vでは基板厚さ180μm程度に薄ウエハ化することが好ましい。裏面を削った時のストレスや歪を除去するために、化学的エッチングや化学的機械的ポリッシングを行うことが望ましい。化学的エッチングの場合では、薬液のエッチングレートは、0.25〜0.45μm/secで処理すると面状態が良好になる。化学的機械的ポリシングの場合では、ポリシング量を3μm程度で行う。化学的機械的ポリシング処理を行うと、研削後の荒れた面を鏡面にすることができる。逆阻止IGBTの逆耐圧特性の改善に非常に有効である。
After the above manufacturing process, in order to make the
基板1を裏面研削により薄ウエハ化した後、裏面の研削面を前述の鏡面処理した後、ドーズ量5×1013cm-2のボロン等のp型不純物を裏面側にイオン注入し、400℃、1時間程度でアニールし、活性化したボロンのピーク濃度が1×1017cm-3程度で厚さが1μm以下のp型コレクタ層16を形成する。p型コレクタ層16の活性化は、電気炉での熱処理、または、レーザー照射で行うことが好ましい。最後にp型コレクタ層16表面にコレクタ電極17をスパッタ蒸着などにより形成して、半導体基板1状態での製造プロセスが完了する。ウエハプロセス完了後は、前記p型分離層6の中央線部分でダイシングを行い、逆阻止IGBTチップ状態にする。
After the
裏面にゲッタリング用イオン注入を行う工程順については、前述した工程順に限らず、p型分離層拡散工程の前までに行えばよい。本発明は裏面へのゲッタリング用イオン注入をp型分離層拡散工程の前に行うことが重要である。さらに、本発明ではp型分離層6とゲッタリング層3を形成するためのドライブ拡散熱処理工程を同時に行なうことにより、表面側のMOS構造13に近い領域まで裏面から深いゲッタリング層3が形成されるので、より大きいゲッタリング効果を得ることができる。しかも、先に述べたように、このゲッタリング層3は、表面側のMOS構造13の形成が完了した後の裏面研削工程で半導体基板から除去されるので、ウエハプロセスを終えたデバイスの半導体基板には残っていないことが重要な点である。例えば、前述の特許文献3の逆阻止IGBTでは、p型分離層を形成後、裏面にリンドープ層の形成とアルゴンのイオン注入によるゲッタリング層を順に追加形成するので、裏面ゲッタリング層の厚さが薄く(厚くできず)、表面側の半導体機能領域からも遠いので、ゲッタリングについても小さい効果にならざるを得ない。
The order in which the gettering ion implantation is performed on the back surface is not limited to the order described above, and may be performed before the p-type separation layer diffusion process. In the present invention, it is important that ion implantation for gettering on the back surface is performed before the p-type separation layer diffusion step. Further, in the present invention, by performing the drive diffusion heat treatment step for forming the p-
図4に、p型分離層の形成前に、ゲッタリング用イオン注入を行った本発明にかかる製造方法により作製された逆阻止型IGBTと、p型分離層の形成後にゲッタリング用イオン注入を行った従来の逆阻止型IGBTのそれぞれの逆漏れ電流分布のヒストグラムを併せて示す。図4から、p型分離層の形成前にイオン注入を行った本発明にかかる逆阻止型IGBTは、従来の逆阻止型IGBTに比べて、逆漏れ電流分布が小さく、かつ狭い範囲の分布になっていることが分かる。 FIG. 4 shows the reverse blocking IGBT manufactured by the manufacturing method according to the present invention in which the gettering ion implantation is performed before the p-type separation layer is formed, and the gettering ion implantation after the p-type separation layer is formed. The histogram of each reverse leakage current distribution of the performed conventional reverse blocking IGBT is also shown. As shown in FIG. 4, the reverse blocking IGBT according to the present invention in which the ion implantation is performed before the formation of the p-type separation layer has a smaller reverse leakage current distribution and a narrower range distribution than the conventional reverse blocking IGBT. You can see that
以上、説明した本発明にかかる実施例では、半導体装置として逆阻止型IGBTを採り上げたが、本発明は、逆阻止型IGBTだけでなく、両主面に跨るp型分離層を半導体基板の導電型と反対の導電型の領域として用いるバイポーラデバイスであれば、他のデバイス、例えば、p型分離層を利用したダイオードの製造方法に適用することもできる。 As described above, in the embodiment according to the present invention, the reverse blocking IGBT is used as the semiconductor device. However, the present invention is not limited to the reverse blocking IGBT, and the p-type separation layer straddling both main surfaces is not limited to the conductivity of the semiconductor substrate. As long as the bipolar device is used as a region having a conductivity type opposite to the type, it can be applied to other devices, for example, a diode manufacturing method using a p-type isolation layer.
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、高温長時間の分離拡散工程の前に裏面にイオン注入層を形成しておき、p型分離層の形成と同時に、裏面ゲッタリング層を全面に深い拡散層とすることができる。そして、この裏面全面に形成された深いゲッタリング層により、その後工程のウエハプロセスにおける熱処理工程の際に、重金属や結晶欠陥が裏面ゲッタリング層に十分に捕獲しかつ裏面研削により除去することができる。その結果、高温長時間の分離拡散工程に伴って導入される高濃度酸素に起因する結晶欠陥を少なくして、逆漏れ電流を低減することができ、安定的に高い良品率の半導体装置が達成できる。また、良質なゲート酸化膜が形成できるため、高い信頼性を達成できる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, the ion implantation layer is formed on the back surface before the high temperature and long time separation diffusion process, and the back surface gettering layer is formed on the entire surface simultaneously with the formation of the p-type separation layer. It can be a deep diffusion layer. The deep gettering layer formed on the entire back surface can sufficiently capture heavy metals and crystal defects in the back gettering layer and remove them by back grinding during the heat treatment step in the subsequent wafer process. . As a result, the number of crystal defects caused by high-concentration oxygen introduced in the separation and diffusion process at high temperature and long time can be reduced, the reverse leakage current can be reduced, and a semiconductor device with a high yield rate can be achieved stably. it can. Further, since a high-quality gate oxide film can be formed, high reliability can be achieved.
1 n型半導体基板
1a ポリシリコン層
2 マスク酸化膜
2a フィールド酸化膜
2b 層間絶縁膜
3 ゲッタリング層
3a イオン注入層
4 開口部
5 イオン注入層
6 p型分離層
7 フィールドリミッティングリング
8 フィールドプレート
9 耐圧構造部
10 p型ベース層
11 n型エミッタ領域
12 エミッタ電極
13 MOS構造
13a ゲート電極
13b ゲート酸化膜
14 活性領域
15 半導体機能領域
16 p型コレクタ層
17 コレクタ電極
1 n-
Claims (4)
4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein the rare gas element is Ar.
Priority Applications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110611011A (en) * | 2018-08-02 | 2019-12-24 | 深圳市芯思杰联邦国际科技发展有限公司 | Be ion diffusion protection ring avalanche photodetector chip and manufacturing method thereof |
| CN111463269A (en) * | 2019-01-22 | 2020-07-28 | 上海新微技术研发中心有限公司 | MOS grid transistor and construction method thereof |
| JP2023022507A (en) * | 2021-08-03 | 2023-02-15 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method for semiconductor device |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006140309A (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006210606A (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006294772A (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006319079A (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| WO2007096996A1 (en) * | 2006-02-24 | 2007-08-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and process for producing the same |
-
2013
- 2013-08-23 JP JP2013172980A patent/JP2015041720A/en not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006140309A (en) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006210606A (en) * | 2005-01-27 | 2006-08-10 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006294772A (en) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006319079A (en) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Fuji Electric Holdings Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
| WO2007096996A1 (en) * | 2006-02-24 | 2007-08-30 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and process for producing the same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110611011A (en) * | 2018-08-02 | 2019-12-24 | 深圳市芯思杰联邦国际科技发展有限公司 | Be ion diffusion protection ring avalanche photodetector chip and manufacturing method thereof |
| CN111463269A (en) * | 2019-01-22 | 2020-07-28 | 上海新微技术研发中心有限公司 | MOS grid transistor and construction method thereof |
| CN111463269B (en) * | 2019-01-22 | 2023-06-02 | 上海睿驱微电子科技有限公司 | MOS gate transistor and construction method thereof |
| JP2023022507A (en) * | 2021-08-03 | 2023-02-15 | 富士電機株式会社 | Manufacturing method for semiconductor device |
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