JP3427609B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Description
ドやＭＯＳゲート構造デバイスなどのパワーデバイスに
ＦＺ結晶を適用した半導体装置に関する。
イオードで、同図（ａ）に断面構造、同図（ｂ）に不純
物プロフィルを示す。同図（ａ）において、ｎ-基板１
にｎ+層３を拡散し、他方にｐ+ 層５を拡散して、ｐ+
ｎ- ｎ+ 構造（通称ｐｉｎ構造といわれている）の高耐
圧ダイオードが形成される。同図（ｂ）において、ｎ-
とｎ+ の接合界面６付近のｎ+ 層３の不純物プロフィル
は拡散でｎ+ 層３が形成されるため、図示されるように
その形状は傾斜状８となっている。ダイオードが逆回復
する時点で、空乏層の伸びがｎ+ 層３で抑えられるが、
このｎ+ 層３が傾斜状８になっていると、濃度が低い領
域では空乏層は伸び、高い領域になるにつれて伸びは抑
えられる。そのため、ある程度ｎ+ 層３の奥まで空乏層
が伸びるため、逆回復電流の減少が緩やかになり逆回復
損失が大きくなる。この不都合を解決する方策の一つが
傾斜状の濃度をステップ状に変えることである。図３は
エピタキシャル成長させた結晶基板を用いた従来の高耐
圧ダイオードで、同図（ａ）に断面構造、同図（ｂ）に
ステップ状の不純物プロフィルを示す。このステップ状
９の不純物プロフィルはｎ- 基板１上にｎ+ 層４をエピ
タキシャル成長で積層して得られ、この結晶基板を用い
て製作した高耐圧ダイオードの逆回復損失は図２の高耐
圧ダイオードと比べて低減する。
ル成長の結晶基板は通常の拡散基板と比べ、コストが２
倍程度高いという不都合がある。この発明の目的は、エ
ピタキシャル成長の結晶基板の不純物プロフィルと同様
の不純物プロフィルを有する拡散基板で製作した半導体
装置を提供することにある。
めに、低濃度の第一導電形の半導体基板の一主面から高
濃度の第一導電形の不純物原子を拡散して第一導電形の
高濃度拡散層を形成し、該高濃度拡散層と半導体基板と
の境界から高濃度拡散層内にかけての位置に所定量の軽
イオンを照射し、その後所定温度で熱処理することで、
軽イオンが照射された領域の格子欠陥をドナー化し、高
濃度拡散層の前記境界近傍の濃度プロフィルがステップ
状に形成される構成とする。あるいは、低濃度の第一導
電形の半導体基板の一方側に高濃度の第一導電形領域、
他方側に高濃度の第二導電形領域を有する半導体装置の
製造方法において、前記高濃度の第一導電形領域が高濃
度拡散層であり、該高濃度拡散層と半導体基板との境界
から高濃度拡散層内にかけて所定量の軽イオンの照射に
よる格子欠陥の形成と、その後の所定温度での熱処理に
よる前記格子欠陥のドナー化により前記境界近傍の濃度
プロフィルをステップ状に形成する構成とする。これら
の軽イオンがプロトンもしくはヘリウムイオンであると
よい。また軽イオンの照射量を１×１０12ｃｍ-2乃至１
×１０15ｃｍ-2とし、且つ、軽イオンを照射した後の熱
処理温度を３５０℃乃至６００℃とすることで軽イオン
で形成された格子欠陥をドナー化する。また、半導体装
置がダイオードあるいはＭＯＳゲート構造デバイスであ
り、ＩＧＢＴでは高濃度の第一導電形領域がｎ+バッフ
ァ層であるものとする。そして、軽イオンを第一導電形
領域を有する半導体基板の一方側の主面から照射するの
がよい。
（ａ）は軽イオンを照射している状態であり、同図
（ｂ）はドナー化前後の不純物プロフィルを示す。軽イ
オンであるプロトンまたはヘリウムイオンをｎ- 基板１
とｎ+ 層２の境界からｎ+ 層２内の部分にかけて照射す
る。そのときの照射量は界面６付近の照射量を多く、界
面６から離れるに従って照射量を少なく照射する。また
照射量の範囲はドナー化する最小量である１×１０12ｃ
ｍ-2から実用上の最大値である１×１０15ｃｍ-2で行
う。また熱処理温度はドナー化する最低温度の３５０℃
からドナー化が弱まる６００℃までの範囲で行う。この
ような処理を行うことで同図（ｂ）のドナー化後の不純
物プロフィルが得られ、エピタキシャル成長させた結晶
基板とほぼ同一の不純物プロフィルが得られた。つまり
ｎ+ 層２の界面近傍はステップ状７となっている。その
結果、高耐圧ダイオードの逆回復損失がエピタキシャル
成長の結晶基板を用いたものと同一となった。この発明
の実施例として高耐圧ダイオードを示したが、ＩＧＢＴ
などのＭＯＳゲート構造デバイスのｎ+ バッファ層を軽
イオンを照射したｎ+ 層２として利用しても勿論よく、
またこの他の半導体装置に軽イオンを照射した結晶基板
を適用してもよい。この拡散基板に軽イオンを照射した
結晶基板はエピタキシャル成長基板と比べてコストが３
から４割程度安価となり、この基板を用いて製作した半
導体装置の製造コストも大幅に低減させることができ
る。
濃度領域にプロトンやヘリウムイオンの軽イオンを１×
１０12ｃｍ-2以上照射し、熱処理を３５０℃以上で行う
ことで、エピタキシャル成長の結晶基板とほぼ同一の不
純物プロフィルの結晶基板を得ることができ、この結晶
基板を用いることで逆回復損失が小さく、製造コストが
低い半導体装置を得ることができる。
している図、（ｂ）はドナー化前後の不純物プロフィル
を示す図
（ａ）は断面構造図、（ｂ）は不純物プロフィルを示す
図
来の高耐圧ダイオードで、（ａ）は断面構造図、（ｂ）
はステップ状の不純物プロフィルを示す図
Claims (7)
- 【請求項１】低濃度の第一導電形の半導体基板の一主面
から高濃度の第一導電形の不純物原子を拡散して第一導
電形の高濃度拡散層を形成し、該高濃度拡散層と半導体
基板との境界から高濃度拡散層内にかけての位置に所定
量の軽イオンを照射し、その後所定温度で熱処理するこ
とで、軽イオンが照射された領域の格子欠陥をドナー化
し、高濃度拡散層の前記境界近傍の濃度プロフィルをス
テップ状に形成することを特徴とする半導体装置の製造
方法。 - 【請求項２】低濃度の第一導電形の半導体基板の一方側
に高濃度の第一導電形領域、他方側に高濃度の第二導電
形領域を有する半導体装置の製造方法において、前記高
濃度の第一導電形領域が高濃度拡散層であり、該高濃度
拡散層と半導体基板との境界から高濃度拡散層内にかけ
て所定量の軽イオンの照射による格子欠陥の形成と、そ
の後の所定温度での熱処理による前記格子欠陥のドナー
化により前記境界近傍の濃度プロフィルをステップ状に
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】軽イオンがプロトンもしくはヘリウムイオ
ンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項４】軽イオンの照射量を１×１０12ｃｍ-2乃至
１×１０15ｃｍ-2とし、且つ、軽イオンを照射した後の
熱処理温度を３５０℃乃至６００℃とすることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の半導体装置の製造
方法。 - 【請求項５】半導体装置がダイオードあるいはＭＯＳゲ
ート構造デバイスであることを特徴とする請求項２に記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】半導体装置がＩＧＢＴであり、高濃度の第
一導電形領域がｎ+バッファ層であることを特徴とする
請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】軽イオンを第一導電形領域を有する半導体
基板の一方側の主面から照射することを特徴とする請求
項２に記載の半導体装置の製造方法。
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| JP03916296A JP3427609B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP03916296A JP3427609B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
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| JPH09232326A JPH09232326A (ja) | 1997-09-05 |
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Family
ID=12545436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP03916296A Expired - Lifetime JP3427609B2 (ja) | 1996-02-27 | 1996-02-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
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-
1996
- 1996-02-27 JP JP03916296A patent/JP3427609B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH09232326A (ja) | 1997-09-05 |
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