JP2008085050A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フィールドストップ層(n+型半導体領域)を形成するためにイオン注入されたn型不純物イオンの活性化アニールと、コレクタ領域(p+型半導体領域)を形成するためにイオン注入されたp型不純物イオンの活性化アニールとを別工程で行い、フィールドストップ層のn型不純物イオンの活性化率を60%以上とし、コレクタ領域のp型不純物イオンの活性化率を1〜15%とすることにより、高耐圧で、かつ高速なスイッチング特性を有するIGBTを形成する。さらに、コレクタ電極にニッケルシリサイド膜、チタン膜、ニッケル膜及び金膜からなる積層膜を用いることにより、コレクタ領域とオーミック接合が可能となり、また、コレクタ電極の水分等による腐食を防止する。
【選択図】図1
Description
本実施の形態1による半導体装置は、半導体素子としてLiPT(Low Injection Punch Through)構造のIGBTを有するものである。このような本実施の形態1の半導体装置について図1〜図16を用いて製造工程に従って説明する。図1は半導体装置の製造方法の工程図、図2〜図8は半導体装置の製造方法を示す要部断面図、図9はボロンイオンのイオン注入により生じた格子位置にないシリコン原子を示すグラフ図、図10はIGBTのスイッチオフ時間(tf)とボロンイオンの活性化率との関係を示すグラフ図、図11はIGBTのオン電圧(Vce)とスイッチオフ時間(tf)との関係を示すグラフ図、図12〜図16は半導体装置の製造方法を示す要部断面図である。
×100(%) 式(1)
ところで、半導体基板1の表面側には、補強板18が接着材により貼り付けられている。この接着材の耐熱性は、通常140℃以下と低いため、例えばファーネスアニール(Furnace Anneal)法またはランプアニール(Lamp anneal)法による800〜900℃程度の熱処置を実施すると、接着材が劣化して補強板18が剥がれてしまう。しかし、レーザを照射するレーザアニール法では、温度が上昇する半導体基板1の深さは10μm以下であり、半導体基板1の裏面側にレーザを照射しても、半導体基板1の表面側の温度は80〜100℃であり、接着材の劣化を防いで補強板18の剥がれを防止することができる。
本実施の形態2による半導体装置は、前述した実施の形態1と同様であり、半導体素子としてLiPT構造のIGBTを有するものであるが、半導体基板の厚さが前述の実施の形態1と相違する。すなわち、前述した実施の形態1では、半導体基板の厚さが120μm以下(例えば70〜120μm)のIGBTについて説明したのに対して、本実施の形態2では、半導体基板の厚さが120μmよりも厚いIGBTについて説明しており、IGBTの製造過程において前述の実施の形態1で使用した補強板を使用していない。このような本実施の形態2の半導体装置について図17〜図21を用いて製造工程に従って説明する。図17は半導体装置の製造方法の工程図、図18〜図21は半導体装置の製造方法を示す要部断面図である。なお、半導体基板の表面側にIGBTのエミッタ電極(配線15)を形成し、その上に塗布されたポリイミド樹脂膜16をパターニングするまでの製造過程(図17の工程201及び202)は、前述した実施の形態1と同様であるため、その説明を省略する。
2 酸化シリコン膜
3 フィールド絶縁膜
4 溝
5 熱酸化膜
6 ゲート電極
6a 多結晶シリコンパターン
7 絶縁膜
8 p型半導体領域
9 n+型半導体領域
10 絶縁膜
11,11a コンタクト溝
12 p+型半導体領域
13 バリア導体膜
15,15a 配線
16 ポリイミド樹脂膜(保護膜)
17 開口部
18 補強板
19 n型イオン注入領域
20 n+型半導体領域(第1半導体領域)
21 p型イオン注入領域
22 p+型半導体領域(第2半導体領域)
23 ニッケルシリサイド膜
24 チタン膜
25 ニッケル膜
26 金膜
27 コレクタ電極
27a 積層膜
28 導電性膜
29 バンプ電極
30 リードフレーム
31 リード
32 金線
33 樹脂
34 ニッケル膜
35 ニッケルシリサイド膜
SC 半導体チップ
Claims (21)
- 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(a)第1導電型の半導体基板の第1面側に半導体素子及び配線を形成する工程、
(b)前記半導体素子及び配線の上を保護膜で覆った後、前記保護膜の上に補強板を貼り付ける工程、
(c)前記半導体基板の前記第1面とは反対側に位置する第2面側から前記第1導電型の第1不純物イオンをイオン注入する工程、
(d)前記第1不純物イオンがイオン注入された領域にレーザを照射して、前記第1不純物イオンの活性化率を60%以上とする第1半導体領域を形成する工程、
(e)前記第1不純物イオンがイオン注入された領域よりも浅い領域に、前記半導体基板の前記第2面側から前記第1導電型と異なる第2導電型の第2不純物イオンをイオン注入する工程、
(f)前記第2不純物イオンがイオン注入された領域にレーザを照射して、前記第2不純物イオンの活性化率を1〜15%とする第2半導体領域を形成する工程、
(g)前記半導体基板の前記第1面から前記補強板を剥離する工程。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(b)工程と前記(c)工程との間に、さらに以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(h)前記半導体基板を前記第2面から研削して、前記半導体基板の厚さを70〜120μmとする工程。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記第1不純物イオンはリンであり、前記第2不純物イオンはボロンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記補強板は、石英ガラスまたはセラミックであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記(f)工程と前記(g)工程との間に、さらに以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(i)前記半導体基板の前記第2面にニッケル膜を堆積する工程、
(j)レーザを照射して、前記ニッケル膜と前記半導体基板とを反応させて、前記第2半導体領域に接するニッケルシリサイド膜を形成する工程、
(k)前記ニッケルシリサイド膜の上に、チタン膜、ニッケル膜及び金膜を形成する工程。 - 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板はFZ単結晶シリコンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記半導体基板の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記第1半導体領域の厚さは、1〜1.5μmであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1記載の半導体装置の製造方法において、前記第2半導体領域の厚さは、0.1〜0.5μmであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項2記載の半導体装置の製造方法において、前記(h)工程の後に、さらに以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(l)前記半導体基板の前記第2面をウエットエッチングする工程。 - 以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(a)第1導電型の半導体基板の第1面側に半導体素子及び配線を形成する工程、
(b)前記半導体素子及び配線の上を保護膜で覆う工程、
(c)前記半導体基板の前記第1面とは反対側に位置する第2面側から前記第1導電型の第1不純物イオンをイオン注入する工程、
(d)前記第1不純物イオンがイオン注入された領域にレーザを照射して、前記第1不純物イオンの活性化率を60%以上とする第1半導体領域を形成する工程、
(e)前記第1不純物イオンがイオン注入された領域よりも浅い領域に、前記半導体基板の前記第2面側から前記第1導電型と異なる第2導電型の第2不純物イオンをイオン注入する工程、
(f)前記半導体基板に熱処理を施して、前記第2不純物イオンの活性化率を1〜15%とする第2半導体領域を形成する工程。 - 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記(b)工程と前記(c)工程との間に、さらに以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(g)前記半導体基板を前記第2面から研削して、前記半導体基板の厚さを120〜200μmとする工程。 - 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記第1不純物イオンはリンであり、前記第2不純物イオンはボロンであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記(f)工程の熱処理の温度は400〜450℃であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記(f)工程の熱処理はファーネスアニールであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記(f)工程の後に、さらに以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(h)前記半導体基板の前記第2面に第1ニッケル膜、チタン膜、第2ニッケル膜及び金膜を順次成膜する工程、
(i)前記半導体基板に熱処理を施して、前記第1ニッケル膜と前記半導体基板とを反応させて、前記第2半導体領域に接するニッケルシリサイド膜を形成する工程。 - 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基板はFZ単結晶シリコンからなることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記第1半導体領域の不純物濃度は、前記半導体基板の不純物濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記第1半導体領域の厚さは、1〜1.5μmであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項11記載の半導体装置の製造方法において、前記第2半導体領域の厚さは、0.1〜0.5μmであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項13記載の半導体装置の製造方法において、前記(g)工程の後に、さらに以下の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法:
(j)前記半導体基板の前記第2面をウエットエッチングする工程。
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