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JPH04252078A - スイッチング半導体装置の製造方法 - Google Patents

スイッチング半導体装置の製造方法

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JPH04252078A
JPH04252078A JP3008725A JP872591A JPH04252078A JP H04252078 A JPH04252078 A JP H04252078A JP 3008725 A JP3008725 A JP 3008725A JP 872591 A JP872591 A JP 872591A JP H04252078 A JPH04252078 A JP H04252078A
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JP
Japan
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layer
region
semiconductor device
charged particles
carrier concentration
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JP3008725A
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English (en)
Inventor
Akihiko Osawa
大　澤　明　彦
Yoshiaki Baba
馬　場　嘉　朗
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スイッチング半導体装
置の製造方法に関し、特に、高速スイッチング素子の製
造に用いて好適なスイッチング半導体装置の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は一般的な高速スイッチングダイオ
ードの構造を示す断面図である。図５に示すように、高
速スイッチングダイオードは、裏面電極７上に置かれた
半導体基板１を有する。この基板１上に、比抵抗が１Ω
・ｃｍで、厚さが１０μｍの第１のエピタキシャル成長
層２と、比抵抗が５０Ω・ｃｍで、厚さが７０μｍの第
２のエピタキシャル成長層３を形成している。この第２
のエピタキシャル成長層３内に、反導電型半導体層４を
成長させている。この層４上に開口５ａを有するフィー
ルド保護膜５を形成し、さらに電極６を付加している。 そして、スイッチング速度を早くするために、１０Ｍｅ
Ｖでドーズ量５×１０１３個／ｃｍ２　の電子線照射を
行なうと共に、白金の拡散を行なっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来は以上のような方
法により半導体を製造していた。このため、工程の問題
と、スイッチング速度とイオン電圧の関係に問題が残っ
た。つまり、高速スイッチングダイオードは、サージ耐
量が高く、スイッチング速度が早くなくてはならない。 このため、第１のエピタキシャル成長層２の形成工程と
、電子線照射工程と、白金拡散工程の３つの工程が必要
になる。また、キャリアのライフタイム制御のために電
子線照射及び白金拡散を行なっている。しかし、半導体
装置に電子線を照射すると、半導体装置全体に欠陥が発
生して、オン電圧が増加してしまう。そのため、電子の
照射量には限界が生じる。このため、スイッチング速度
もあまり早くできない。
【０００４】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的は、荷電粒子の照射技術により荷電粒子の通過
領域で欠陥を作り、キャリアのライフタイムを短くし、
その停止領域でキャリア濃度を増加させることにより、
高性能のスイッチング半導体装置を短い工程で製造する
ことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の方法は、
半導体基板上に導電性不純物層をエピタキシャル成長さ
せる第１の工程と、前記導電性不純物層内に反導電型半
導体層を成長させる第２の工程と、前記導電性不純物層
上にフィールド保護膜を介して電極を付加する第３の工
程と、荷電粒子を照射することにより前記半導体基板と
前記導電性不純物層との境界領域に、高キャリア濃度領
域を形成させる第４の工程と、を備えることを特徴とす
るものとして構成される。
【０００６】本発明の第２の方法は、前記荷電粒子とし
てプロトンを用いるものとして構成される。
【０００７】本発明の第３の方法は、前記荷電粒子とし
て、水素イオン、重水素イオン、ヘリウムイオンの群中
の１つを用いるものとして構成される。
【０００８】本発明の第４の方法は、前記荷電粒子の照
射量が１×１０１２個／ｃｍ２　以上であるものとして
構成される。
【０００９】
【作用】第４の工程で照射された荷電粒子（プロトン）
により、プロトンの通過領域でキャリアのライフタイム
が下がり、プロトンの停止領域でキャリア濃度が増加す
る。このため、製造されたスイッチング半導体装置のス
イッチング速度が大幅に向上する。
【００１０】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明の実施例
を説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施例に係る半導体装
置の製造方法を示す説明図である。図１に示すように、
裏面電極７上に半導体基板１を載せる。その電極７上に
、比抵抗５０Ω・ｃｍ、厚さ８０μｍのエピタキシャル
成長層８を成長させる。このエピタキシャル成長層８内
に、反導電型半導体層４を成長させる。次いで、開口５
ａを有するフィールド保護膜５を形成する。次に、この
開口５ａを介して層４に接した状態でさらに、荷電粒子
としてのプロトンを加速エネルギー２．６ＭｅＶでドー
ズ量５×１０１３個／ｃｍ２　の照射条件で照射する。 これにより半導体装置を製造される。
【００１２】プロトン照射では、図３の説明図に示すよ
うに、加速エネルギー２．６ｅＶのプロトンのシリコン
中での飛程は、約８０μｍである。このため、これは半
導体基板１と、エピタキシャル成長層８と、の境界領域
に停止する。その結果、図２の断面図に示すように、プ
ロトンの停止領域ではキャリア濃度が増加する。このた
めに、高キャリア濃度領域９が形成される。そして、プ
ロトン照射の後に、Ｎ２　雰囲気中で３５０℃、６０分
の熱処理を加える。
【００１３】以上のような工程を経て得られた半導体装
置は、図４の説明図に示すように、キャリア濃度の変化
は、プロトンのドーズ量が１×１０１２個／ｃｍ２　以
上で増加し始める。ドーズ量が５×１０１３個／ｃｍ２
　の場合には、プロトンの停止領域のキャリア濃度は４
．８×１０１５個／ｃｍ−３となる。これは、第１のエ
ピタキシャル成長層２の７×１０１５個／ｃｍ−３とい
うキャリア濃度とほぼ同じである。そのため、図２の構
造の素子でも、十分なサージ耐量を持つことがわかる。 また、プロトンの通過領域に形成される欠陥は、電子線
照射による欠陥より深く、且つ欠陥準位密度も、プロト
ン照射の方が１桁以上多いことが分かっている。その結
果、プロトンの通過領域では、キャリアのライフタイム
が下がる。その結果、高性能のスイッチング素子を製造
することができる。
【００１４】また、素子のスイッチング速度とオン電圧
については、第１表に示すように従来の製造方法で得ら
れたものと比較して、本発明の製造方法で得たもののほ
うが、スイッチング速度が早く、オン電圧が小さい。
【００１５】
【表１】 また、製造工程に着目しても、従来はエピタキシャル成
長工程と、電子線照射工程と、白金拡散工程とが必要で
あった。これに対して、本発明の実施例の方法によれば
、上記３つの工程がプロトン照射という１つの工程に集
約される。このため、製造工程数、製造日程の大幅な短
縮が可能である。
【００１６】上記荷電粒子として、重水素イオンあるい
はヘリウムイオンを用いることもできる。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、高
速でサージ耐圧の優れた高性能なスイッチング半導体装
置を少ない、工程数で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るスイッチング半導体
装置の製造方法の説明図である。
【図２】本発明によって得られるスイッチング半導体装
置の断面図である。
【図３】プロトン照射によるキャリア濃度と深さの関係
の説明図である。
【図４】プロトンドーズ量とキャリア濃度の関係を示す
説明図である。
【図５】一般的な製造方法に基づくスイッチング半導体
装置の断面図である。
【符号の説明】
１　　半導体基板 ２　　第１のエピタキシャル成長層 ３　　第２のエピタキシャル成長層 ４　　反導電型半導体層 ５　　フィールド保護膜 ６　　電極 ７　　裏面電極 ８　　エピタキシャル成長層 ９　　高キャリア濃度領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体基板上に導電性不純物層をエピタキ
    シャル成長させる第１の工程と、前記導電性不純物層内
    に反導電型半導体層を成長させる第２の工程と、前記導
    電性不純物層上にフィールド保護膜を介して電極を付加
    する第３の工程と、荷電粒子を照射することにより前記
    半導体基板と前記導電性不純物層との境界領域に、高キ
    ャリア濃度領域を形成させる第４の工程と、を備えるこ
    とを特徴とするスイッチング半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項２】前記荷電粒子としてプロトンを用いる、請
    求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】前記荷電粒子として、重水素イオン、ヘリ
    ウムイオンの群中の１つを用いる、請求項１記載の方法
    。
  4. 【請求項４】前記荷電粒子の照射量が１×１０１１個／
    ｃｍ２以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の方
    法。
JP3008725A 1991-01-28 1991-01-28 スイッチング半導体装置の製造方法 Pending JPH04252078A (ja)

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EP92101387A EP0497290A3 (en) 1991-01-28 1992-01-28 Switching semiconductor device and method of manufacturing the same

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KR950001170B1 (ko) 1995-02-11
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