JP2004273863A - 半導体ウエハの製造法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速リカバリーダイオード用半導体ウェハの製造工程において，単結晶半導体層へキャリアトラップを形成する方法の一つである電子線照射工法についてコスト削減を目的として生産性が向上する工法を提供する。
【解決手段】二枚以上の半導体ウェハを重ねて最上段の表側または最下段の裏面から，或る強度以上のエネルギーで電子線照射を行うことによって，照射される試料の深さ方向の線量分布特性を改良し従来の時間で１０倍の照射が可能な工法を創案した。
【選択図】 図１
【解決手段】二枚以上の半導体ウェハを重ねて最上段の表側または最下段の裏面から，或る強度以上のエネルギーで電子線照射を行うことによって，照射される試料の深さ方向の線量分布特性を改良し従来の時間で１０倍の照射が可能な工法を創案した。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
高速リカバリーダイオードの製造工程の中で，高速性に関与するキャリアトラップを単結晶半導体領域に形成する方法に関し，とくに電子線照射工程を単純化して安価にキャリアトラップを形成した半導体ウエハを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，高速リカバリー性を実現する方法としては重金属拡散法によって半導体領域にキャリアトラップを形成して高速性を実現する方法が知られていたが，その他に最近の関連技術としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】
「特開平６ー７７４２３号公報」には段落（００１０）から（００１９）に，「シリコン単結晶半導体領域に電子線照射を行い２００℃以上でアニールを行うことで，再結合中心を形成し高速性を得る」と記述されており，段落（００２６）と上記公報の図３には，「製造方法である電子線照射の様子を示す模式的図と，ポリエチレン袋にウエハを入れ真空に引かれて密封され，電子線を照射ノズルから約１メートルのところに置かれて照射した。Ｓｉウエハの表裏はどちらでもかまわない」との記述がある。段落（００３７）には，「これまでウエハ全面一様に照射されるように説明してきたが，ビーム状にて，必要な部分のみ照射する事で時間短縮が可能」との説明がある。
【０００４】
図２は我々が実施してきた従来の技術による工程説明図である。厚さ３００乃至４００ミクロンの一枚の半導体ウエハが上方から電子線照射装置によって電子線照射が行われている。照射エネルギー（電子加速エネルギー）は２ＭｅＶで，ウエハ表面に照射ノズルで走査してウエハ全面に照射量分布が均等になるよう照射する。１回のウエハ全面への照射では必要な線量に達しないのでパス回数を増やす事にしており，パス回数が多くなってコストに不利であったが，数十回のパスで所望の照射量（電子線量）に達している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１による半導体ウエハの電子線照射はチップ全面に照射したり，局部に選択的照射したりして，一枚毎に照射する技術であり，その工程に要する時間（工数）が掛かり，高精密照射設備の使用経費が製品コスト高の原因となってしまう。チップの局部に照射する方法では，チップの照射位置を精度良く微調整する工数が余分に掛かり全体としての時間（工数）が掛かる欠点があった。この欠点を排除して電子線照射工程の工数を削減し製品のコストを安価にする製造法の提供が本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
電子線照射工程の高能率化に着目し検討されたが，複数の半導体ウエハを重ねて，その水平面に上方または下方から各半導体ウエアを貫通させて電子線照射を行い，重ねられた全ウエハに同一の線量分布で電子線照射できることが確認された。
【０００７】
請求項１に関しては，半導体ウエハの表面又は裏面から電子線を照射して，単結晶半導体領域にキャリアトラップを形成し，高速リカバリーダイオード用半導体ウエハを製造する工程において，二枚以上の半導体ウエハを積み重ねて，最上段の半導体ウエハの上面，又は最下段の半導体ウエハの下面に対して電子線照射することによって，積み重ねられている全枚数の半導体ウエハが，照射エネルギーをある値より大きくすることによって，同じ線量分布で電子線照射されることが確認された。重ね枚数を増すことによって生産性を向上させることが出来た。
【０００８】
請求項２に関しては，電子線照射する電子加速エネルギーが５ＭｅＶを超える照射エネルギーで電子線照射されることによって，照射される試料の厚み方向に対する線量分布のバラツキが大幅に抑えられ，有効な製造法であることが確認された。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による実施の形態を説明する。図１は本発明による一実施形態を説明する工程説明図。複数の半導体ウエハが重ねられた状態で，その上方から照射装置によって電子線照射が行われている。照射エネルギーは１０ＭｅＶで重ね枚数１０枚の半導体ウエハの，最も上のウエハ表面に電子線照射ノズルで走査してウエハ全面に照射量分布が均等になるよう照射した。ウエハのパス回数が数十回で従来の電子線量に相当する照射量が得られた。
【００１０】
図３は本発明による一実施形態で照射されたエネルギーと透過率曲線図であり，縦軸は相対線量，横軸は重ねられたウエハの厚さ合計（単位はｍｍ）である。電子線照射する電子加速エネルギーが低い従来の場合と高い場合について線量の分布を示した。図４は比較の為に示した従来の技術で照射されたエネルギーと透過率曲線図である。例えば図３において厚さ３００μｍのウエハを１０枚重ねて総厚み３ｍｍとした場合の相対線量は厚さの変化３ｍｍに対し６％の変動範囲に抑えることが可能である。従来の方法では図４に示す様に線量の変動範囲が６％に抑えるには０．５ｍｍの厚さの変化に対して可能と示されておりウエハ厚さ３００μｍの場合の重ね厚さ１．６枚となり，実際の工程では１枚づつに対し照射することになる。図３における透過率曲線と図４の透過率曲線とを比較して，本発明による実施例の１０枚のウエハを重ねて照射する工程で照射された場合，従来の技術による一枚ずつ照射した場合と同等の線量が得られたことが判る。
【００１１】
積み重ねられている全枚数の半導体ウエハが同じ線量で電子線照射されることが本発明の成立する条件である。この条件を充たすかどうかを実験した結果，電子線照射エネルギーが５００ｋｅＶ乃至４．９ＭｅＶ未満では，半導体ウエハの厚み方向に対する線量バラツキガ大きくて，これを解決するために電子線照射エネルギーを５ＭｅＶ以上とした。電子線照射エネルギーを上げるほどウエハ間の特性バラツキが抑えられ，この方法で製作したウエハを用いた最終製品である高速リカバリーダイオードについて検査した結果，特性が満足できるものであることを確認した。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば，従来と同じ時間内における照射枚数が１０倍になるので，この発明による新しい製造法によれば照射工程に必要なコストが約１０分の１に削減でき製品が安価に提供でき，製造時における省資源，省エネルギーにも寄与し工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態を説明する工程説明図。
【図２】従来の方法による製造法を説明するための工程説明図。
【図３】本発明によって照射されたエネルギーと透過率曲線図。
【図４】従来の方法によって照射されたエネルギーと透過率曲線図。
【符号の説明】
Ｕ ウエハ
ｅ 電子線
【発明の属する技術分野】
高速リカバリーダイオードの製造工程の中で，高速性に関与するキャリアトラップを単結晶半導体領域に形成する方法に関し，とくに電子線照射工程を単純化して安価にキャリアトラップを形成した半導体ウエハを製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，高速リカバリー性を実現する方法としては重金属拡散法によって半導体領域にキャリアトラップを形成して高速性を実現する方法が知られていたが，その他に最近の関連技術としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】
「特開平６ー７７４２３号公報」には段落（００１０）から（００１９）に，「シリコン単結晶半導体領域に電子線照射を行い２００℃以上でアニールを行うことで，再結合中心を形成し高速性を得る」と記述されており，段落（００２６）と上記公報の図３には，「製造方法である電子線照射の様子を示す模式的図と，ポリエチレン袋にウエハを入れ真空に引かれて密封され，電子線を照射ノズルから約１メートルのところに置かれて照射した。Ｓｉウエハの表裏はどちらでもかまわない」との記述がある。段落（００３７）には，「これまでウエハ全面一様に照射されるように説明してきたが，ビーム状にて，必要な部分のみ照射する事で時間短縮が可能」との説明がある。
【０００４】
図２は我々が実施してきた従来の技術による工程説明図である。厚さ３００乃至４００ミクロンの一枚の半導体ウエハが上方から電子線照射装置によって電子線照射が行われている。照射エネルギー（電子加速エネルギー）は２ＭｅＶで，ウエハ表面に照射ノズルで走査してウエハ全面に照射量分布が均等になるよう照射する。１回のウエハ全面への照射では必要な線量に達しないのでパス回数を増やす事にしており，パス回数が多くなってコストに不利であったが，数十回のパスで所望の照射量（電子線量）に達している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１による半導体ウエハの電子線照射はチップ全面に照射したり，局部に選択的照射したりして，一枚毎に照射する技術であり，その工程に要する時間（工数）が掛かり，高精密照射設備の使用経費が製品コスト高の原因となってしまう。チップの局部に照射する方法では，チップの照射位置を精度良く微調整する工数が余分に掛かり全体としての時間（工数）が掛かる欠点があった。この欠点を排除して電子線照射工程の工数を削減し製品のコストを安価にする製造法の提供が本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
電子線照射工程の高能率化に着目し検討されたが，複数の半導体ウエハを重ねて，その水平面に上方または下方から各半導体ウエアを貫通させて電子線照射を行い，重ねられた全ウエハに同一の線量分布で電子線照射できることが確認された。
【０００７】
請求項１に関しては，半導体ウエハの表面又は裏面から電子線を照射して，単結晶半導体領域にキャリアトラップを形成し，高速リカバリーダイオード用半導体ウエハを製造する工程において，二枚以上の半導体ウエハを積み重ねて，最上段の半導体ウエハの上面，又は最下段の半導体ウエハの下面に対して電子線照射することによって，積み重ねられている全枚数の半導体ウエハが，照射エネルギーをある値より大きくすることによって，同じ線量分布で電子線照射されることが確認された。重ね枚数を増すことによって生産性を向上させることが出来た。
【０００８】
請求項２に関しては，電子線照射する電子加速エネルギーが５ＭｅＶを超える照射エネルギーで電子線照射されることによって，照射される試料の厚み方向に対する線量分布のバラツキが大幅に抑えられ，有効な製造法であることが確認された。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明による実施の形態を説明する。図１は本発明による一実施形態を説明する工程説明図。複数の半導体ウエハが重ねられた状態で，その上方から照射装置によって電子線照射が行われている。照射エネルギーは１０ＭｅＶで重ね枚数１０枚の半導体ウエハの，最も上のウエハ表面に電子線照射ノズルで走査してウエハ全面に照射量分布が均等になるよう照射した。ウエハのパス回数が数十回で従来の電子線量に相当する照射量が得られた。
【００１０】
図３は本発明による一実施形態で照射されたエネルギーと透過率曲線図であり，縦軸は相対線量，横軸は重ねられたウエハの厚さ合計（単位はｍｍ）である。電子線照射する電子加速エネルギーが低い従来の場合と高い場合について線量の分布を示した。図４は比較の為に示した従来の技術で照射されたエネルギーと透過率曲線図である。例えば図３において厚さ３００μｍのウエハを１０枚重ねて総厚み３ｍｍとした場合の相対線量は厚さの変化３ｍｍに対し６％の変動範囲に抑えることが可能である。従来の方法では図４に示す様に線量の変動範囲が６％に抑えるには０．５ｍｍの厚さの変化に対して可能と示されておりウエハ厚さ３００μｍの場合の重ね厚さ１．６枚となり，実際の工程では１枚づつに対し照射することになる。図３における透過率曲線と図４の透過率曲線とを比較して，本発明による実施例の１０枚のウエハを重ねて照射する工程で照射された場合，従来の技術による一枚ずつ照射した場合と同等の線量が得られたことが判る。
【００１１】
積み重ねられている全枚数の半導体ウエハが同じ線量で電子線照射されることが本発明の成立する条件である。この条件を充たすかどうかを実験した結果，電子線照射エネルギーが５００ｋｅＶ乃至４．９ＭｅＶ未満では，半導体ウエハの厚み方向に対する線量バラツキガ大きくて，これを解決するために電子線照射エネルギーを５ＭｅＶ以上とした。電子線照射エネルギーを上げるほどウエハ間の特性バラツキが抑えられ，この方法で製作したウエハを用いた最終製品である高速リカバリーダイオードについて検査した結果，特性が満足できるものであることを確認した。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば，従来と同じ時間内における照射枚数が１０倍になるので，この発明による新しい製造法によれば照射工程に必要なコストが約１０分の１に削減でき製品が安価に提供でき，製造時における省資源，省エネルギーにも寄与し工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施形態を説明する工程説明図。
【図２】従来の方法による製造法を説明するための工程説明図。
【図３】本発明によって照射されたエネルギーと透過率曲線図。
【図４】従来の方法によって照射されたエネルギーと透過率曲線図。
【符号の説明】
Ｕ ウエハ
ｅ 電子線
Claims (2)
- 半導体ウエハの表面又は裏面から電子線を照射して，単結晶半導体領域にキャリアトラップを形成し，高速リカバリーダイオード用半導体ウエハを製造する工程において，二枚以上の半導体ウエハを積み重ねて，最上段の半導体ウエハの上面，又は最下段の半導体ウエハの下面に対して電子線照射することによって，積み重ねられている全てが同じ線量分布で電子線照射されることを特徴とした高速リカバリーダイオード用半導体ウエハの製造法。
- 電子線照射する電子加速エネルギーが５ＭｅＶを超える照射エネルギーで電子線照射されることを特徴とした請求項１記載の高速リカバリーダイオード用半導体ウエハの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064139A JP2004273863A (ja) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | 半導体ウエハの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003064139A JP2004273863A (ja) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | 半導体ウエハの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004273863A true JP2004273863A (ja) | 2004-09-30 |
Family
ID=33125538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003064139A Pending JP2004273863A (ja) | 2003-03-10 | 2003-03-10 | 半導体ウエハの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004273863A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102082080A (zh) * | 2010-11-19 | 2011-06-01 | 南京大学 | 一种半导体器件芯片电子辐照加工方法 |
| CN104103501A (zh) * | 2013-04-08 | 2014-10-15 | 富士电机株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
| WO2021181644A1 (ja) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5738763A (en) * | 1980-06-30 | 1982-03-03 | Allied Chem | Oxidation of primary amine to oxime by elementary oxygen |
| JPH0116005B2 (ja) * | 1980-12-23 | 1989-03-22 | Ise Electronics Corp | |
| JPH09157099A (ja) * | 1995-12-08 | 1997-06-17 | Denso Corp | 電子線照射を用いたドーピング方法 |
-
2003
- 2003-03-10 JP JP2003064139A patent/JP2004273863A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS5738763A (en) * | 1980-06-30 | 1982-03-03 | Allied Chem | Oxidation of primary amine to oxime by elementary oxygen |
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| CN102082080B (zh) * | 2010-11-19 | 2012-05-02 | 南京大学 | 一种半导体器件芯片电子辐照加工方法 |
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| US9076725B2 (en) | 2013-04-08 | 2015-07-07 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
| JP2015173238A (ja) * | 2013-04-08 | 2015-10-01 | 富士電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US9431290B2 (en) | 2013-04-08 | 2016-08-30 | Fuji Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therefor |
| CN104103501B (zh) * | 2013-04-08 | 2019-01-01 | 富士电机株式会社 | 半导体装置及其制造方法 |
| WO2021181644A1 (ja) * | 2020-03-13 | 2021-09-16 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
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