JP2009064825A - Semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置とその製造方法に関する。特に、半導体基板の表面に表面電極が形成されており、半導体基板の裏面に裏面電極が形成されている縦型の半導体装置とその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof. In particular, the present invention relates to a vertical semiconductor device in which a surface electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate and a back electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate, and a manufacturing method thereof.
縦型の半導体装置の開発が進められている。半導体装置の製造工程では、製造工程中に、製造装置との接触などによって生じる傷が半導体基板の裏面についてしまうことがある。このような傷が、縦型半導体装置の裏面に形成されている不純物拡散領域を貫通すると、パンチスルー現象が発生する。その結果、縦型半導体装置の耐圧が低下する。 Vertical semiconductor devices are being developed. In the manufacturing process of a semiconductor device, scratches caused by contact with the manufacturing apparatus or the like may occur on the back surface of the semiconductor substrate during the manufacturing process. When such a scratch penetrates the impurity diffusion region formed on the back surface of the vertical semiconductor device, a punch-through phenomenon occurs. As a result, the breakdown voltage of the vertical semiconductor device is reduced.
半導体基板の裏面側に形成されている不純物拡散領域を貫通する傷によるパンチスルー現象の発生を低減する縦型半導体装置の製造方法が提案されている。この製造方法では、表面電極の形成後、製造工程の終盤で半導体基板の裏面側に不純物拡散領域を形成する。不純物拡散領域の形成前に裏面についた傷は不純物拡散領域によってその表面が覆われる。また、裏面に不純物拡散領域を形成した後に半導体基板と製造装置が接触する回数が減るため、裏面に傷がつく可能性が低減される。その結果、裏面についた傷によるパンチスルー現象の発生が低減される。このような半導体装置が特許文献1等に開示されている。 There has been proposed a method for manufacturing a vertical semiconductor device that reduces the occurrence of a punch-through phenomenon due to scratches penetrating an impurity diffusion region formed on the back side of a semiconductor substrate. In this manufacturing method, after the front surface electrode is formed, an impurity diffusion region is formed on the back surface side of the semiconductor substrate at the end of the manufacturing process. The surface of the scratch on the back surface before the impurity diffusion region is formed is covered with the impurity diffusion region. In addition, since the number of times the semiconductor substrate and the manufacturing apparatus are in contact with each other after the impurity diffusion region is formed on the back surface is reduced, the possibility that the back surface is damaged is reduced. As a result, the occurrence of a punch-through phenomenon due to scratches on the back surface is reduced. Such a semiconductor device is disclosed in Patent Document 1 and the like.
しかしながら、上記の製造方法によっても、半導体基板の裏面に不純物拡散領域を形成した後に、傷がつくことを抑制しきれない。不純物拡散領域を貫通する傷がついてしまえば、パンチスルー現象の発生を抑制することができない。 However, even with the above-described manufacturing method, it is not possible to suppress damage after the impurity diffusion region is formed on the back surface of the semiconductor substrate. If there is a scratch penetrating the impurity diffusion region, the occurrence of the punch-through phenomenon cannot be suppressed.
本発明は、上記の課題を解決する。本発明の半導体装置は、裏面に不純物拡散領域を形成した後に、不純物拡散領域を貫通する傷がつくことを抑制できる技術を提供する。
本発明は、製造工程中についた傷などによってパンチスルー現象が発生することを抑制できる半導体装置を提供することを目的とする。またそのような半導体装置の製造方法を提供することをも目的とする。
The present invention solves the above problems. The semiconductor device of the present invention provides a technique capable of suppressing the scratches penetrating the impurity diffusion region after forming the impurity diffusion region on the back surface.
An object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of suppressing the occurrence of a punch-through phenomenon due to scratches or the like attached during a manufacturing process. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing such a semiconductor device.
本発明は、半導体基板の表面に表面電極が形成されており、半導体基板の裏面に裏面電極が形成されている縦型の半導体装置に関する。
本発明の半導体装置は、半導体基板の裏面に、凹部底面が平坦な凹凸形状が形成されている。凸部表面は平坦であってもよいし、平坦でなくてもよい。
本発明の半導体装置では、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さの半導体基板内に、不純物拡散領域が形成されている。
本発明の半導体装置は、隣接する凹部底面同士の間隔が、不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下であり、隣接する凹部底面同士の間隔において、不純物拡散領域が凹部底面から一定距離だけ隔てた深さにおいて連続している。
The present invention relates to a vertical semiconductor device in which a surface electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate and a back electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
In the semiconductor device of the present invention, an uneven shape having a flat bottom surface of the recess is formed on the back surface of the semiconductor substrate. The convex surface may be flat or may not be flat.
In the semiconductor device of the present invention, an impurity diffusion region is formed in a semiconductor substrate having a depth separated from the bottom surface of the recess by a certain distance.
In the semiconductor device of the present invention, the interval between the bottom surfaces of the adjacent recesses is 0.7 times or less the thickness of the impurity diffusion region, and the impurity diffusion region is separated from the bottom surface of the recess by a certain distance in the interval between the bottom surfaces of the adjacent recesses. Continuous in depth.
凹部底面から一定距離だけ隔てた深さの半導体基板内には、不純物が縦方向又は横方向へ拡散することによって不純物拡散領域が形成される。本発明者は、隣接する凹部底面同士の間隔が、不純物拡散領域の厚みの0.7倍より大きいと、裏面が凸部になっている部分では凹部底面から一定距離だけ隔てた深さにおいて不純物拡散領域が不連続となるのに対し、隣接する凹部底面同士の間隔が、不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下であると、裏面が凸部になっている部分でも凹部底面から一定距離だけ隔てた深さにおいて不純物拡散領域が連続して形成されることを見出した。後者の場合、凹部底面から凸部表面までの距離をAとし、凹部底面から不純物拡散領域までの距離をBとしたときに、凸部表面から距離A+Bだけ隔てた深さに不純物拡散領域が形成される。 An impurity diffusion region is formed by diffusing impurities in the vertical direction or the horizontal direction in the semiconductor substrate having a depth separated from the bottom surface of the recess by a certain distance. The present inventor has found that when the distance between the bottom surfaces of adjacent recesses is larger than 0.7 times the thickness of the impurity diffusion region, the impurity is formed at a depth separated by a certain distance from the bottom surface of the recess in the portion where the back surface is a protrusion. While the diffusion region is discontinuous, if the distance between adjacent concave bottom surfaces is 0.7 times or less the thickness of the impurity diffusion region, a certain distance from the concave bottom surface even when the back surface is a convex portion It has been found that impurity diffusion regions are continuously formed at a depth separated by a distance. In the latter case, when the distance from the bottom surface of the concave portion to the surface of the convex portion is A and the distance from the bottom surface of the concave portion to the impurity diffusion region is B, the impurity diffusion region is formed at a depth separated from the surface of the convex portion by the distance A + B. Is done.
仮に凹凸形状が形成されていなければ、裏面から距離Bだけ隔てた深さに不純物拡散領域が形成され、深さB以上の傷がつけばパンチスルー現象が発生する。それに対し、本発明は凸部表面に傷がついても、その深さがA+B以上でなければパンチスルー現象は発生しない。Aの高さを確保することによって、傷によってパンチスルー現象が発生することを防止できる。凹部底面では、深さBに不純物拡散領域が存在しており、深さB以上の傷がつけばパンチスルー現象が発生する可能性がある。しかしながら、凹部底面は窪んでおり、製造装置等と直接接触する可能性が低く、傷がつきにくい。傷がつきやすい凸部では不純物拡散領域が深い位置に存在しているので、傷によってパンチスルー現象が発生する可能性が低く抑えられ、不純物拡散領域が浅い位置に存在する凹部底面には傷がつきにくい。このようにして、本発明の半導体装置では、傷によってパンチスルー現象が発生する可能性を低く抑えることができる。 If the irregular shape is not formed, the impurity diffusion region is formed at a depth separated by a distance B from the back surface, and a punch-through phenomenon occurs if a scratch of depth B or more is formed. On the other hand, in the present invention, even if the surface of the convex portion is scratched, the punch-through phenomenon does not occur unless the depth is A + B or more. By ensuring the height of A, it is possible to prevent the punch-through phenomenon from occurring due to scratches. On the bottom surface of the recess, there is an impurity diffusion region at a depth B, and if there is a scratch of depth B or more, a punch-through phenomenon may occur. However, the bottom surface of the recess is recessed, and the possibility of direct contact with a manufacturing apparatus or the like is low and scratches are difficult to occur. Since the impurity diffusion region exists at a deep position in a convex part that is easily scratched, the possibility of punch-through phenomenon occurring due to the scratch is kept low, and the bottom surface of the concave part where the impurity diffusion region exists at a shallow position is scratched. Hard to stick. In this way, in the semiconductor device of the present invention, the possibility of the punch-through phenomenon occurring due to scratches can be kept low.
本発明の半導体装置は、凹部底面と凸部側面が鈍角をなしており、裏面電極が、半導体基板の裏面全体に形成されていることが好ましい。
凹凸形状が上記の形状になっていると、凸部の側面にも裏面電極を形成することができる。半導体基板の裏面全体に裏面電極を形成することができる。その結果、裏面電極の電極面積が増加し、接触抵抗を低減することができる。パンチスルーの発生を抑制できるとともに、接触抵抗を低減することができる。
In the semiconductor device of the present invention, it is preferable that the bottom surface of the recess and the side surface of the protrusion have an obtuse angle, and the back electrode is formed on the entire back surface of the semiconductor substrate.
When the concavo-convex shape is the above shape, the back electrode can be formed also on the side surface of the convex portion. A back electrode can be formed on the entire back surface of the semiconductor substrate. As a result, the electrode area of the back electrode increases, and the contact resistance can be reduced. The occurrence of punch-through can be suppressed and the contact resistance can be reduced.
本発明は、特に、IGBTである半導体装置に適している。
この場合、不純物拡散領域が、コレクタ層とドリフト層を分離するバッファ層を形成している。この場合、バッファ層が、半導体基板の裏面の凹凸形状に関わらず、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さを連続して伸びていることが好ましい。
この場合、コレクタ層は、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さを不連続に伸びていてもよい。コレクタ層が不連続に形成されていると、コレクタ電極から過剰なキャリアが供給されるのを抑制することができる。その結果、ターンオフ時にキャリアが残留することを抑制することができる。ターンオフに至るまでの時間を短縮することができる。
なお、本明細書でいう不純物拡散領域とは、ドリフト層と同型の不純物をドリフト層よりも高濃度に拡散した領域のことをいう。IGBTの場合、本明細書でいう不純物拡散領域とはバッファ層のことをいう。
The present invention is particularly suitable for a semiconductor device that is an IGBT.
In this case, the impurity diffusion region forms a buffer layer that separates the collector layer and the drift layer. In this case, it is preferable that the buffer layer continuously extends a depth separated by a certain distance from the bottom surface of the recess regardless of the uneven shape of the back surface of the semiconductor substrate.
In this case, the collector layer may extend discontinuously at a depth separated from the bottom surface of the recess by a certain distance. When the collector layer is formed discontinuously, supply of excess carriers from the collector electrode can be suppressed. As a result, it is possible to suppress carriers from remaining at the time of turn-off. The time to turn off can be shortened.
Note that the impurity diffusion region in this specification refers to a region in which impurities of the same type as the drift layer are diffused at a higher concentration than the drift layer. In the case of an IGBT, the impurity diffusion region in this specification refers to a buffer layer.
本発明は、半導体装置を製造する方法をも提供する。本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の表面に表面電極が形成されており、半導体基板の裏面に裏面電極が形成されている縦型の半導体装置を製造する方法である。
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板の裏面に、凹部底面が平坦な凹凸形状を形成する凹凸形成工程と、少なくとも凹部底面から半導体基板内に、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さに不純物が到達するエネルギーで不純物を注入する工程と、半導体基板を熱処理して注入した不純物を拡散する不純物拡散工程を備えている。本発明の製造方法では、凹凸形成工程で形成する隣接する凹部底面同士の間隔を、不純物拡散工程で得られる不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下にしておく。
The present invention also provides a method of manufacturing a semiconductor device. The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is a method for manufacturing a vertical semiconductor device in which a surface electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate and a back electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes an unevenness forming step of forming an uneven shape with a flat bottom surface on a back surface of a semiconductor substrate, and a depth at least a distance from the bottom surface of the recess into the semiconductor substrate. And a step of implanting the impurity with energy that the impurity reaches, and an impurity diffusion step of diffusing the implanted impurity by heat-treating the semiconductor substrate. In the manufacturing method of the present invention, the interval between the adjacent concave bottom surfaces formed in the unevenness forming step is set to 0.7 times or less the thickness of the impurity diffusion region obtained in the impurity diffusion step.
本方法では、半導体基板の裏面に凹凸形状を形成する(凹凸形成工程)。凹凸形状は、凸部を形成したい部分にフォトレジストを成膜して、エッチングすることによって形成することができる。このとき、凹部底面が平坦となるようにエッチングして凹凸形状を形成する。エッチング深さは限定されない。凹部の深さを任意の深さに設定することができる。なお、凹部底面の幅は限定されない。
凹凸形成工程では、隣接する凹部底面同士の間隔を、後記する不純物拡散工程で得られる不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下となるように形成する。
本方法では、少なくとも凹部底面から半導体基板内に、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さに不純物が到達するエネルギーで不純物を注入する。凸部表面からも半導体基板内に不純物を注入してもよいし、凸部表面には不純物を注入しなくてもよい。
本方法では、半導体基板を熱処理して注入した不純物を拡散する(不純物拡散工程)。隣接する凹部底面同士の間隔が不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下となる関係で形成されていると、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さにおいて不純物拡散領域が連続的に形成される。
In this method, an uneven shape is formed on the back surface of the semiconductor substrate (an unevenness forming step). The concavo-convex shape can be formed by forming a photoresist on a portion where the convex portion is to be formed and etching the photoresist. At this time, the concave and convex shape is formed by etching so that the bottom surface of the concave portion becomes flat. The etching depth is not limited. The depth of the recess can be set to an arbitrary depth. In addition, the width | variety of a recessed part bottom face is not limited.
In the concavo-convex forming step, the gap between adjacent concave bottom surfaces is formed to be 0.7 times or less the thickness of the impurity diffusion region obtained in the impurity diffusion step described later.
In this method, the impurity is implanted into the semiconductor substrate at least from the bottom surface of the recess with the energy that the impurity reaches a depth separated from the bottom surface of the recess by a certain distance. Impurities may be implanted into the semiconductor substrate also from the convex surface, or impurities may not be implanted into the convex surface.
In this method, the semiconductor substrate is heat-treated to diffuse the implanted impurities (impurity diffusion step). If the distance between adjacent concave bottom surfaces is 0.7 times or less the thickness of the impurity diffusion region, the impurity diffusion regions are continuously formed at a depth separated from the concave bottom surface by a certain distance. .
上記の方法によると、凹部底面を深い位置に形成することができるため、不純物拡散領域もまた裏面接触面から深い位置に形成することができる。そのため、不純物拡散領域を貫通する傷がつきにくい。製造工程中につく傷などによるパンチスルーの発生を抑制できる半導体装置を製造することができる。 According to the above method, since the bottom surface of the recess can be formed at a deep position, the impurity diffusion region can also be formed at a deep position from the back contact surface. Therefore, scratches penetrating the impurity diffusion region are difficult to be attached. It is possible to manufacture a semiconductor device that can suppress the occurrence of punch-through due to scratches or the like that occur during the manufacturing process.
本製造方法では、不純物拡散領域の形成後に、裏面電極を形成してもよい。例えばIGBTを製造する場合は、コレクタ電極などを形成してもよい。コレクタ電極は凹部底面のみに形成してもよいし、凹部底面と凸部表面の両方に形成してもよい。必要なら凸部側面にまで形成してもよい。
本製造法方法では、裏面電極形成後に、半導体基板をダイシングして個々の半導体装置に切り分けてもよい。そしてダイシング後に、個々の半導体装置を実装基板に取り付けてもよい。
In this manufacturing method, the back electrode may be formed after the impurity diffusion region is formed. For example, when manufacturing an IGBT, a collector electrode or the like may be formed. The collector electrode may be formed only on the bottom surface of the recess, or may be formed on both the bottom surface of the recess and the surface of the projection. If necessary, it may be formed on the side surface of the convex portion.
In this manufacturing method, after the back surface electrode is formed, the semiconductor substrate may be diced into individual semiconductor devices. Then, after dicing, individual semiconductor devices may be attached to the mounting substrate.
本発明によると、縦型の半導体装置において、製造工程中あるいは製造後につく傷などによってパンチスルー現象が発生することを抑制することができる。また、そのような縦型の半導体装置を製造することができる。 According to the present invention, in a vertical semiconductor device, it is possible to suppress the occurrence of a punch-through phenomenon due to scratches that occur during or after the manufacturing process. In addition, such a vertical semiconductor device can be manufactured.
下記に説明する実施例の好ましい特徴を列記する。
(第1特徴) 凹凸形状を直線状に形成する。
(第2特徴) 凹凸形状を格子状に形成する。
Preferred features of the embodiments described below are listed.
(First feature) The uneven shape is formed in a straight line.
(2nd characteristic) The uneven | corrugated shape is formed in a grid | lattice form.
(第1実施例)
図1に、本発明の第1実施例である半導体装置100の断面図を示す。半導体装置100は縦型のIGBTである。
半導体装置100は、金属のコレクタ電極2と、コレクタ電極2の上面に接触しているp+型のコレクタ層4と、コレクタ層4の上面に接触しているn+型のバッファ層6と、バッファ層6の上面に接触しているn−型のドリフト層8と、ドリフト層8の表面の一部に形成されているp−型のボディ領域10と、ボディ領域10の表面の一部に形成されているn+型のエミッタ領域12と、ドリフト層8とエミッタ領域12を分離している範囲のボディ領域10にトレンチゲート絶縁膜20を介して対向しているゲート電極18と、エミッタ領域12に接しているとともにゲート絶縁膜16によってゲート電極18から絶縁されているエミッタ電極14を備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of a
The
半導体装置100の終端領域には、ボディ領域10の外周を一巡するp+型のガードリング22a、22b、22cと、最外周のガードリング22cの外周に形成されているn+型のチャネルストッパ領域24と、終端領域のドリフト層8の表面に形成されている層間絶縁膜24を備えている。図中では3本のガードリング22a、22b、22cのみが図示されているが、その本数はもっと多くてもよい。
半導体装置100はさらに、裏面に凹部28と凸部30からなる凹凸形状32を備えている。なお、参照符号L1は、不純物拡散領域(バッファ層6)の厚みを示す。参照符号L2は、隣接する凹部28の底面同士の間隔を示す。凸部30はコレクタ層4の結晶構造に連結している結晶構造の半導体基板で形成されている。
In the termination region of the
The
図2に、半導体装置100の裏面側を拡大した断面図を示す。隣接する凹部28の底面同士の間隔L2は、不純物拡散領域(バッファ層6)の厚みL1の0.7倍以下である。そのため、バッファ層6は、凹部28の底面から一定距離L3だけ隔てた深さにおいて連続して形成されている。半導体装置100は、バッファ層6の切れ目からパンチスルーが発生することはない。なお、参照符号L4は、凹部28の底面から凸部30の表面までの距離を示す。
FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the back side of the
図1、図2に示すように、半導体装置100の裏面には、不純物拡散領域(バッファ層6)が半導体基板の裏面接触面(凸部30の表面)から深い位置に形成されている。L3+L4の深さの傷はつきにくいため、凸部30に傷がついたとしても、その傷がバッファ層6を貫通する可能性は低い。また、凹部28は窪んでいるため、傷がつきにくい。半導体装置100の製造工程中に半導体基板の裏面に傷がついたとしても、その傷がバッファ層6を貫通する可能性は低い。その結果、製造工程中についた傷などによるパンチスルー現象の発生が抑制される。
As shown in FIGS. 1 and 2, an impurity diffusion region (buffer layer 6) is formed on the back surface of the
図3〜図8に、半導体装置100を製造する方法を示す。
図3に示すように、n−型の半導体基板70の裏面に、フォトレジスト34によるパターンを成膜する。フォトレジスト34は、凹凸形状32の凹部30を形成する部分が開孔しているパターンで成膜する。このとき、凹部底面同士の間隔L2が、後記する工程で形成する不純物拡散領域(バッファ層6)の厚みL1の0.7倍以下となるように、フォトレジスト34のパターンを調整する。
次に、図4に示すように、フォトレジスト34を形成した半導体基板70の裏面をエッチングする。エッチング深さは、バッファ層6を形成したい深さで任意に設定することができる。エッチング後、フォトレジスト34を除去する。半導体基板70の裏面に凹凸形状32が形成される。
次に、図5に示すように、凹部30の底面から不純物38、36を注入する。バッファ層6を形成するための不純物としてn型の不純物38(例えばリンなど)を注入する。コレクタ層4を形成するための不純物としてp型の不純物36(例えばボロンなど)を注入する。なお、図5に示すように、凸部28の表面には不純物38、36を注入してもよいし、凸部28の表面に注入しなくてもよい。
3 to 8 show a method for manufacturing the
As shown in FIG. 3, a pattern made of a
Next, as shown in FIG. 4, the back surface of the
Next, as shown in FIG. 5,
次に、図6に示すように、半導体基板70を熱処理して不純物36、38を熱拡散させる。凹部底面同士の間隔L2が、不純物拡散領域(バッファ層)の厚みL1の0.7倍以下であるため、裏面が凸部28になっている部分の半導体基板70内でも、熱拡散時にバッファ層6が横方向につながる。熱拡散後にバッファ層6が凹部30の底面から一定距離だけ隔てた深さL3において連続的に形成される。半導体基板70の熱処理することによって、バッファ層6とともにコレクタ層4も形成される。コレクタ層4は不連続に形成されてもよい。
なお、凸部28の表面に不純物38,36を注入した場合、図6に示すように、凸部28にバッファ層6aとコレクタ層4aが形成される。このように凸部28に、バッファ層6aとコレクタ層4aが形成されてもよい。バッファ層6aとコレクタ層4aを貫通する傷がついても問題はない。
次に、図7に示すように、半導体基板70の裏面にフォトレジスト54によるパターンを成膜する。フォトレジスト54は、凹凸形状32の凹部30が開孔しているパターンで成膜する。なお、半導体装置100は凸部28にバッファ層6aとコレクタ層4aが形成されていない(凸部28に不純物38,36を注入していない)ため、図7以降の図では凸部28にバッファ層6aとコレクタ層4aを図示していない。
次に、図8に示すように、半導体基板70の裏面にコレクタ電極2を成膜して、その後、フォトレジスト54を除去する。コレクタ電極2は、凹部30の底面に形成される。
次に、半導体基板70をダイシングして個々の半導体装置に切り分ける。
上記の方法によって、半導体装置100を製造することができる。
Next, as shown in FIG. 6, the
When the
Next, as shown in FIG. 7, a pattern made of a
Next, as shown in FIG. 8, the
Next, the
The
図9に、半導体装置100の実装基板42との接合時の断面図を示す。図5に示すように、半導体装置100と実装基板42との接合時に、はんだ40が裏面の凹部の底面に入り込む。凹部の底面に形成されているコレクタ電極2とコンタクトをとることができる。
FIG. 9 shows a cross-sectional view of the
図10に、半導体装置100を裏面から見た上視図を示す。半導体装置100の裏面には、凹部28と凸部30が直線状に形成されている。
FIG. 10 shows a top view of the
(第2実施例)
図11に、本発明の第2実施例である半導体装置200を裏面から見た上視図を示す。
半導体装置200の裏面には、凹部48と凸部50が格子状に形成されている。
(Second embodiment)
FIG. 11 is a top view of the
On the back surface of the
(第3実施例)
図12に、本発明の第3実施例である半導体装置300を裏面から見た上視図を示す。
半導体装置300の裏面には、凹部58、68と凸部60が直線状に形成されている。なお、図11では、明瞭化のため凸部60にハッチングを施している。凹部58の底面の幅と凹部68の底面の幅は異なる。凹凸形状がこのように不等ピッチの直線状に形成されていてもよい。
(Third embodiment)
FIG. 12 is a top view of the
(第4実施例)
図13に、本発明の第4実施例である半導体装置400の裏面構造を拡大した図を示す。
半導体装置400の裏面に形成されている凹凸形状は、凹部底面46と凸部側面44が鈍角をなしている。隣接する凹部底面同士の間隔L5は、不純物拡散領域の厚みL1の0.7倍以下であるように形成されている。コレクタ電極52は、半導体装置400の裏面全体に形成されている。そのため、半導体装置400は、コレクタ電極52の接触抵抗が小さい。
(Fourth embodiment)
FIG. 13 is an enlarged view of the back surface structure of the
In the uneven shape formed on the back surface of the
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、実施例では縦型のIGBTについて記載したが、他の縦型の半導体装置であってもよい。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above.
For example, although the vertical IGBT has been described in the embodiments, other vertical semiconductor devices may be used.
The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.
2、52:コレクタ電極
4:コレクタ層
6:バッファ層
8:ドリフト層
10:ボディ領域
12:エミッタ領域
14:エミッタ電極
16:ゲート絶縁膜
18:ゲート電極
20:トレンチゲート絶縁膜
22:ガードリング
24:層間絶縁膜
26:チャネルストッパ領域
28、48、58、68:凹部
30、50、60:凸部
32:凹凸形状
34、54:フォトレジスト
36:p型不純物(コレクタ層不純物)
38:n型不純物(バッファ層不純物)
40:はんだ
42:実装基板
44:凸部側面
46:凹部底面
70:半導体基板
L1:不純物拡散領域(バッファ層)の厚み
L2:凹部底面同士の間隔
L3:凹部底面から不純物拡散領域までの距離
L4:凹部底面から凸部表面までの距離
L5:(半導体装置400の)凹部底面同士の間隔
2, 52: collector electrode 4: collector layer 6: buffer layer 8: drift layer 10: body region 12: emitter region 14: emitter electrode 16: gate insulating film 18: gate electrode 20: trench gate insulating film 22: guard ring 24 : Interlayer insulating film 26:
38: n-type impurity (buffer layer impurity)
40: Solder 42: Mounting substrate 44: Convex side surface 46: Concave bottom 70: Semiconductor substrate L1: Thickness of impurity diffusion region (buffer layer) L2: Distance between concave bottoms L3: Distance L4 from concave bottom to impurity diffusion region : Distance from the bottom surface of the concave portion to the surface of the convex portion L5: Distance between the bottom surfaces of the concave portions (of the semiconductor device 400)
Claims (4)
半導体基板の裏面に、凹部底面が平坦な凹凸形状が形成されており、
凹部底面から一定距離だけ隔てた深さの半導体基板内に不純物拡散領域が形成されており、
隣接する凹部底面同士の間隔が、前記不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下であり、
隣接する凹部底面同士の間隔において、前記不純物拡散領域が前記深さにおいて連続していることを特徴とする半導体装置。 A front surface electrode is formed on the front surface of the semiconductor substrate, and a back surface electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
On the back surface of the semiconductor substrate, a concave-convex shape with a flat bottom surface is formed,
An impurity diffusion region is formed in the semiconductor substrate at a depth separated from the bottom surface of the recess by a certain distance,
The interval between adjacent concave bottom surfaces is 0.7 times or less the thickness of the impurity diffusion region,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the impurity diffusion region is continuous at the depth in an interval between adjacent concave bottom surfaces.
前記裏面電極が、半導体基板の裏面全体に形成されていることを特徴とする請求項1の半導体装置。 The concave bottom surface and the convex side surface form an obtuse angle,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the back electrode is formed on the entire back surface of the semiconductor substrate.
前記不純物拡散領域が、コレクタ層とドリフト層を分離するバッファ層を形成しており、
前記バッファ層が、半導体基板の裏面の凹凸形状に関わらず、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さを連続して伸びていることを特徴とする請求項1又は2の半導体装置。 The semiconductor device is an IGBT,
The impurity diffusion region forms a buffer layer separating the collector layer and the drift layer;
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the buffer layer continuously extends a depth separated from the bottom surface of the recess by a predetermined distance regardless of the uneven shape of the back surface of the semiconductor substrate.
半導体基板の裏面に、凹部底面が平坦な凹凸形状を形成する凹凸形成工程と、
少なくとも凹部底面から半導体基板内に、凹部底面から一定距離だけ隔てた深さに不純物が到達するエネルギーで不純物を注入する工程と、
半導体基板を熱処理して注入した不純物を拡散する不純物拡散工程を備えており、
前記凹凸形成工程で、隣接する凹部底面同士の間隔を、前記不純物拡散工程で得られる不純物拡散領域の厚みの0.7倍以下にしておくことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a vertical semiconductor device in which a surface electrode is formed on the surface of a semiconductor substrate and a back electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate,
An unevenness forming step for forming an uneven shape with a flat bottom surface on the back surface of the semiconductor substrate;
Injecting impurities with energy that reaches at a depth separated from the bottom surface of the recess by a certain distance into the semiconductor substrate at least from the bottom surface of the recess;
An impurity diffusion step of diffusing the implanted impurity by heat-treating the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein in the unevenness forming step, an interval between adjacent concave bottom surfaces is set to 0.7 times or less of a thickness of an impurity diffusion region obtained in the impurity diffusion step.
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