(57)【要約】【課題】オートドーピングを抑制し、またはマスク酸化膜中のボロンが半導体基板内に拡散することを抑え、逆耐圧の低下およびゲート不良を少なくすることができる半導体装置の製造方法。【解決手段】ｎ型半導体基板２０の表面の所定の位置に、基板表面から対向する裏面の前記ｐ型半導体層に至り接触するｐ型分離領域６を有する半導体装置を形成するための製造方法が、前記ｎ型基板２０の表面に所要の膜厚を有するマスク絶縁膜２１と該マスク絶縁膜２１に開口部２２とを形成する第１工程と、前記表面からｐ型不純物をイオン注入する第２工程と、該イオン注入による前記マスク絶縁膜２１中のｐ型不純物注入層２１ａを除去する第３工程と、前記開口部２２に形成されたイオン注入層２２ｂを前記裏面のｐ型半導体層に達する深さまで熱処理により拡散させてｐ型分離領域６を形成する第４工程とを有する半導体装置の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型半導体基板の一方の主面にＭＯＳゲート構造を含む活性領域と該領域を取り巻く接合終端領域、他方の主面には第２導電型半導体層をそれぞれ有し、前記活性領域と前記接合終端領域とを取り巻く位置に、一方の主面から対向する他方の主面の前記第２導電型半導体層に至り接触する第２導電型分離領域を有する半導体装置を形成するための製造方法が、前記第１導電型半導体基板の一方の主面に所要の膜厚を有するマスク絶縁膜と該マスク絶縁膜の前記位置に前記第２導電型分離領域形成用の開口部とを形成する第１工程と、前記一方の主面から、所要のドーズ量と加速エネルギにより、第２導電型不純物をイオン注入する第２工程と、該イオン注入により前記マスク絶縁膜中に形成された第２導電型不純物注入層を除去して前記マスク絶縁膜を薄化する第３工程と、前記開口部からイオン注入された第２導電型不純物を前記他方の主面の第２導電型半導体層部分に達する深さまで熱処理により拡散させて前記第２導電型分離領域を形成する第４工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第３工程で薄化される前記マスク絶縁膜の残膜厚さが、３００ｎｍ以上で、４００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第３工程において、前記マスク絶縁膜のうち、該マスク絶縁膜中にイオン注入される第２導電型不純物の飛程とその標準偏差の６倍との和以上の膜厚を除去することを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第４工程で形成される前記第２導電型分離領域の、前記開口部からの深さが５０μｍ〜２００μｍであることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記請求項１記載の半導体装置の製造方法により製造される半導体装置が逆阻止ＩＧＢＴであることを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温長時間拡散を伴う深い不純物拡散層の形成工程を有する半導体装置の製造方法およびその半導体装置に関する。特には、電力変換装置などに用いられる逆阻止ＩＧＢＴに関する。ＩＧＢＴは絶縁ゲート型バイポーラトランジスタの略称である。
【背景技術】
【０００２】
逆阻止ＩＧＢＴ１００は、通常のＩＧＢＴと同様に、図２の要部断面図に示すようにｎ型半導体基板１の中央部分に配置される活性領域１４中の表面にゲート酸化膜１３ｂを介して形成されるゲート電極１３ａからなる積層構造のＭＯＳ構造１３を備える。その半導体基板１の反対側の裏面には、ｐ型コレクタ層１６を介してコレクタ電極１７を有する。前記活性領域１４の外周には接合終端領域９が取り巻き、さらにその外周を取り巻くとともに、特に半導体基板１の両面間に跨る拡散領域からなるｐ型分離領域６を有する構造が逆阻止ＩＧＢＴの特徴である。このｐ型分離領域６をｐ型コレクタ層１６に接続させることにより、ｐ型コレクタ層１６の接合終端を表面側の接合終端領域９表面に露出させ絶縁膜で保護することができるので、ＩＧＢＴの逆耐圧が安定し、その耐圧信頼性を高めることができる。半導体基板の厚さは耐圧クラスが６００Ｖ〜１２００Ｖの場合、耐圧に対応して、それぞれ５０〜２００μｍ程度にされることが好ましい。
【０００３】
半導体基板に選択的に不純物をイオン注入した後、この不純物を熱拡散により深い不純物拡散層（分離領域）を形成する熱処理工程に先立ち、マスクとなる絶縁膜にイオン注入された不純物の外方拡散を防止するため、マスク絶縁膜やフィールド酸化膜を除去する技術が開示されている。また、マスク絶縁膜とフィールド酸化膜を除去した後、新たな酸化膜を形成することで、不純物のオートドーピングを防止する製造方法についても開示されている（特許文献１）。
【０００４】
不純物のイオン注入後に、マスクとして用いたシリコン酸化膜からリンやボロンの原子濃度が高い注入層だけを除去した後、熱拡散を行うプロセスが開示されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６２９２２号公報（要約、請求項２）
【特許文献２】特開昭５７−１０２６２号公報（５ページの１〜５行目）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のｐ型分離領域の形成方法を図７の（ａ）〜（ｅ）に示す。厚さ５００μｍ前後で、不純物濃度３×１０13〜１．５×１０14ｃｍ-3のｎ型ＦＺ（Ｆｌｏａｔｉｎｇ  Ｚｏｎｅ）半導体基板２０を用いる。このｎ型半導体基板２０の表面に厚さに０．８〜１．６μｍの初期酸化膜２１を形成した（ａ）後、後工程で半導体基板２０に形成される活性領域と接合終端領域の外周に位置する部分の初期酸化膜２１に選択的にエッチングして開口部２２を形成する（ｂ）。この初期酸化膜２１の開口部２２から半導体基板２０中にドーズ量５×１０15ｃｍ-2のボロンを矢印２２ａのようにイオン注入してイオン注入層２２ｂを形成する（ｃ）。開口部２２以外の初期酸化膜２１は、半導体基板２０へのボロンの注入を防ぐマスクとして機能するように、イオン注入の際にほとんどのボロンが突き抜けることなく酸化膜内に留まる厚さにされる必要がある。以降、初期酸化膜をマスク絶縁膜２１とも称する。
【０００７】
その後、ボロンが含まれるマスク絶縁膜２１を完全に除去するかまたは完全に残した状態で、１３００℃の酸素雰囲気中で、イオン注入層２２ｂ内のボロンを深さ５０〜２００μｍまで熱拡散させてｐ型分離領域６を形成する（ｄ）。図７の（ｄ）では酸化膜２１を完全に残した状態でｐ型分離領域６を形成する場合を示している。ｐ型分離領域６の拡散深さを５０μｍとするためには１３００℃で１００時間、拡散深さを２００μｍとするためには１３００度で３００時間程度の高温長時間の熱処理を行う必要がある。ｐ型分離領域６の形成後、マスク絶縁膜２１を全面除去する（ｅ）。
【０００８】
しかしながら、前述の図７（ｄ）で説明したｐ型分離領域６の形成のためにする高温長時間の熱拡散処理前のプロセスが、（ｄ）と異なりマスク絶縁膜２１を完全に除去するプロセスの場合、イオン注入層２２ｂ中のボロンが高温長時間の熱拡散処理中に基板表面から飛び出して外方拡散し、再び基板内に再拡散する現象が起きる。この現象をオートドーピングという。このオートドーピングにより半導体基板の望まれない表面にボロンが導入される領域が形成される。この結果、オートドーピングがプロセス中に起きることがある製造方法で作製された逆阻止ＩＧＢＴでは、その順耐圧が上昇して逆耐圧が低下し、さらに逆漏れ電流が増加する問題の発生することがある。そこで、従来、実際には、低下耐圧を想定して、予め、その分シリコン基板の比抵抗を高くし基板も厚くしておくことにより低下耐圧を補う方策が採られた。ところが、基板を厚くすることはデバイスのオン電圧を増大させ、オン電圧とターンオフ損失のトレードオフ関係を悪化させる問題が避けられない。
【０００９】
一方、高温長時間の熱拡散処理を行う前に、マスク絶縁膜を完全に残すプロセスでは、高温長時間の熱拡散処に伴って半導体基板内に導入される高濃度酸素の外方拡散がマスク絶縁膜により抑制される。その結果、半導体基板の表面が高酸素濃度となり、結晶欠陥を伴う酸素析出物が発生し、面あれという状態が生じる。この面あれのある半導体基板表面に形成されるゲート酸化膜には、欠陥が多く取り込まれるので、ゲート不良の原因となり易くゲート不良が増加することが問題となる。この問題は前述のマスク絶縁膜を完全に除去した後に高温長時間拡散を行うプロセスでは生じない。さらに完全にマスク絶縁膜を残すプロセスの場合、酸化膜中にイオン注入されたボロンが高温で長時間の熱拡散処理によって酸化膜を突き抜けて半導体基板中に拡散する現象も問題となる。
【００１０】
本発明は、以上説明した問題点を解消するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、オートドーピングを抑制し、またはマスク絶縁膜中のボロンが半導体基板内に拡散することを抑え、逆耐圧の低下およびゲート不良を少なくすることができる半導体装置の製造方法およびその半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するために、第１導電型半導体基板の一方の主面にＭＯＳゲート構造を含む活性領域と該領域を取り巻く接合終端領域、他方の主面には第２導電型半導体層をそれぞれ有し、前記活性領域と前記接合終端領域とを取り巻く位置に、一方の主面から対向する他方の主面の前記第２導電型半導体層に至り接触する第２導電型分離領域を有する半導体装置を形成するための製造方法が、前記第１導電型半導体基板の一方の主面に所要の膜厚を有するマスク絶縁膜と該マスク絶縁膜の前記位置に前記第２導電型分離領域形成用の開口部とを形成する第１工程と、前記一方の主面から、所要のドーズ量と加速エネルギーにより、第２導電型不純物をイオン注入する第２工程と、該イオン注入により前記マスク絶縁膜中に形成された第２導電型不純物注入層を除去して前記マスク絶縁膜を薄化する第３工程と、前記開口部からイオン注入された第２導電型不純物を前記他方の主面の第２導電型半導体層部分に達する深さまで熱処理により拡散させて前記第２導電型分離領域を形成する第４工程とを有する半導体装置の製造方法とする。
【００１２】
前記第３工程で薄化されるマスク絶縁膜の残膜厚さが０．３μｍ以上０．４μｍ以下であることが好ましい。また、前記第３工程において、前記マスク絶縁膜のうち、該マスク絶縁膜中にイオン注入される第２導電型不純物の飛程とその標準偏差の６倍との和以上の膜厚を除去することが好ましい。
【００１３】
前記第４工程で形成される前記第２導電型分離領域の、前記開口部からの深さが５０μｍ〜２００μｍであることが好適である。
前記製造方法により製造される半導体装置が逆阻止ＩＧＢＴであることが望ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、オートドーピングを抑制し、またはマスク絶縁膜中のボロンが半導体基板内に拡散することを抑え、逆耐圧の低下およびゲート不良を少なくすることができる半導体装置の製造方法およびその半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例１にかかるｐ型分離領域の形成工程を示す半導体基板の要部断面図である。
【図２】逆阻止ＩＧＢＴの要部断面図である。
【図３】分離領域形成後の半導体基板表面内でドーピングしていない部分の深さ方向のボロン濃度分布図である。（ａ）は従来のマスク絶縁膜をすべて除去した場合、（ｂ）は本発明を用いた場合である。
【図４】逆耐圧とボロン層がエッチングで除去されたマスク絶縁膜膜厚との間の関係図である。
【図５】順耐圧とボロン層がエッチングで除去されたマスク絶縁膜膜厚との間の関係図である。
【図６】ゲート不良とエッチングで除去されたマスク絶縁膜膜厚との間の関係図である。
【図７】従来のｐ型分離領域の形成工程を示す半導体基板の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の半導体装置の製造方法にかかる実施例について、図面を参照して詳細に説明する。本明細書および添付図面においては、ｎまたはｐを冠記した層や領域では、それぞれ電子または正孔が多数キャリアであることを意味する。また、ｎやｐに付す＋および−は、それぞれ相対的に不純物濃度が高いまたは低いことを意味する。なお、以下の実施例の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、実施例で説明される添付図面は、見易くまたは理解し易くするために正確なスケール、寸法比で描かれていない。本発明はその要旨を超えない限り、以下に説明する実施例の記載に限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１にかかるｐ型分離領域６の形成方法を図１の（ａ）〜（ｅ）に示す。厚さ５００μｍ前後で、不純物濃度が３×１０13〜１．５×１０14ｃｍ-3のｎ型ＦＺ半導体基板２０を用いる。このｎ型半導体基板２０の表面に厚さに０．８〜１．６μｍの初期酸化膜２１を形成した（ａ）後、後工程で半導体基板２０に形成される活性領域と接合終端領域の外周に位置する部分の初期酸化膜２１に開口部２２を選択的エッチングで形成する（ｂ）。（ｂ）以降の初期酸化膜をマスク絶縁膜２１とも称する。このマスク絶縁膜２１の開口部２２から半導体基板２０中にドーズ量５×１０15ｃｍ-2のボロンを矢印２２ａで示すようにイオン注入してイオン注入層２２ｂを形成する（ｃ）。
【００１８】
ボロンのイオン注入の加速エネルギー（ｋｅＶ）はｐ型分離領域６の拡散深さに応じて変えることになる。耐圧６００Ｖのデバイスでは４５ｋｅＶの加速エネルギー、耐圧１２００Ｖでは２００ｋｅＶの加速エネルギーがそれぞれ好ましい。開口部２２以外のマスク絶縁膜２１は、半導体基板２０へのボロンの注入を防ぐマスクとして機能するように、イオン注入の際に、ほとんどのボロンが突き抜けることなく酸化膜内に留まる膜厚の酸化膜２１ｂとイオン注入されたボロンがほとんど無い酸化膜２１ａとを有する。酸化膜２１ａは少なくとも３００ｎｍ以上の膜厚を必要とする。酸化膜２１ｂは、ボロンのイオン注入の加速エネルギーによってその飛程Ｒｐが変わるので、飛程Ｒｐに応じてその膜厚を変える必要がある。マスク絶縁膜２１から酸化膜２１ｂをエッチングにより除去した残りの酸化膜２１ａの厚さが少なくとも３００ｎｍ以上を必要とする理由は、膜厚が３００ｎｍ以下になると、ピンホールや表面結晶欠陥などの影響が急に増加し、オートドーピングへのマスク効果が急減するからである。
【００１９】
本発明にかかる実施例１では、前述のように注入ボロンが単にマスク絶縁膜２１を突き抜けない膜厚にするのではなく、注入ボロンを含まない酸化膜２１ａを予めマスク絶縁膜２１に付加しておき、注入ボロンの熱拡散前に、注入ボロンを含む酸化膜２１ｂをエッチングで除去し、ボロンを含まない酸化膜２１ａだけを残すプロセスを特徴としている。例えば、加速エネルギーが４５ｋｅＶの場合、ボロンのイオン注入の飛程Ｒｐは約１４５ｎｍであるが、その飛程Ｒｐには６σ分のばらつきがあることを考慮しても、マスク絶縁膜２１の厚さを８００ｎｍ（０．８μｍ）とすると、注入ボロンがマスク絶縁膜２１を突き抜けることが実質的に無い酸化膜２１ｂ膜厚と、ボロンをほとんど含まない酸化膜２１ａ膜厚が３００ｎｍ以上という膜厚条件を満たすことができるので好ましい。また、加速エネルギーが２００ｋｅＶの場合、ボロンの飛程Ｒｐは５６４ｎｍであり、前述と同様に６σ分のばらつきを考慮しても、マスク絶縁膜２１の厚さを１６００ｎｍ（１．６μｍ）とすると、前述の酸化膜２１ｂと酸化膜２１ａとの膜厚条件を満たすことができるので好ましい。
【００２０】
前述の（ｃ）工程後に、マスク絶縁膜２１から酸化膜２１ｂ部分をエッチングにより除去して薄化し酸化膜２１ａを残す。１３００℃の酸素雰囲気中での長時間処理により、イオン注入層２２ｂ内のボロンを深さ５０〜２００μｍまで熱拡散させてｐ型分離領域６を形成する（ｄ）。例えば、ｐ型分離領域６の拡散深さを５０μｍとするためには１３００℃で１００時間程度、拡散深さを２００μｍとするためには１３００度で３００時間程度の熱処理を行う必要がある。このように、実施例１では、注入ボロンをほとんど含まない酸化膜２１ａをマスクとして高温長時間拡散処理を行うので、オートドーピングやボロンを含む酸化膜２１ｂからのボロンの突き抜けによる望まれないｐ型領域の形成を防ぐことができる。
【００２１】
本発明にかかる、マスク絶縁膜２１のエッチングにより、注入ボロンが含まれない残膜がある状態と、マスク絶縁膜２１をすべて除去した状態とで、深い分離拡散領域の形成後のボロンのオートドーピングによる望まれないｐ型領域の形成の有無を調べた結果を、図３に示す。望まれない領域にｐ型領域が形成されると、このｐ型領域が形成されている場所はＩＧＢＴの表面側の主要な半導体機能領域であるＭＯＳゲート構造を形成する場所でもあるので、正常なＭＯＳゲート構造が形成できなくなり、特性不良が増加する。図３（ａ）はマスク絶縁膜２１をすべて除去した場合にオートドーピングにより形成された望まれない場所へのｐ型領域の不純物濃度を示す。半導体基板の最表面から約０．２μｍの深さまで、１０15ｃｍ-3以上のボロン濃度が検出されている。更に、半導体基板の内部でも２〜３×１０14ｃｍ-3のボロン濃度のところがあり、ｎ型半導体基板２０の不純物濃度３×１０13〜１．５×１０14ｃｍ-3より高濃度の部分があるのでｐ型領域が形成されている可能性がある。またはｐ型領域が形成されないときでも、ボロンの不純物濃度が半導体基板の不純物濃度に近いので、ｐ型とｎ型の不純物が相殺されてｎ型としての不純物濃度が低下することがある。（ｂ）は本発明にかかる製造方法による、マスク絶縁膜２１から注入ボロンが含まれる膜厚をエッチングで除去しボロンを含まない残膜を残して分離拡散領域を形成する場合である。（ｂ）から、半導体基板の最表面を除いてボロン濃度が１０14ｃｍ-3以下に抑えられており、ｐ型領域がほとんど形成されていない事がわかる。また、半導体基板の内部ではボロン濃度はほとんど検出限界以下と、ｎ型半導体基板２０の不純物濃度３×１０13〜１．５×１０14ｃｍ-3より低濃度であるので、ｐ型領域はほとんど形成されないことが分かる。
【００２２】
次に、前述した飛程Ｒｐのばらつきを考慮した上で、マスク絶縁膜２１中への注入ボロンの深さおよびこの注入ボロンを含む酸化膜２１ｂをエッチングで除去する必要のある厚さおよび残りの酸化膜２１ａである残膜厚さについて、詳細に説明する。すなわち、ボロンのイオン注入時の加速エネルギーによる実際の飛程Ｒｐはばらつきを有していて、その平均値（中心値）を飛程Ｒｐ、その標準偏差シグマ（σ）をΔＲｐとすると、前述した加速エネルギーが４５ｋｅＶの場合の飛程Ｒｐ１４５ｎｍに対するΔＲｐ（σ）は４５ｎｍのばらつきであった。この場合、飛程Ｒｐの前後６シグマ（６σ）の分布範囲内にはほとんどの注入ボロンが含まれると考えられる。Ｒｐ＋６シグマ（６σ）は、１４５＋６×４５＝４１５ｎｍとなる。従って、ボロンの加速エネルギーが４５ｋｅＶのとき、マスク絶縁膜２１の厚さ８００ｎｍから４１５ｎｍの厚さをエッチングなどで除去すれば、残りの酸化膜２１ａの残膜厚さ３８５ｎｍ中には注入されたボロンはほとんど含まれないことになり、しかも、残膜厚さに求められる最少膜厚３００ｎｍ以上も満たす。従って、逆にマスク絶縁膜２１の膜厚Ｘを求める場合は、膜厚Ｘ≧３００ｎｍ＋膜厚２１ｂであり、加速エネルギーが４５ｋｅＶの場合はマスク絶縁膜２１中に注入ボロンが含まれる膜厚２１ｂが前述のように４１５ｎｍとなるから、少なくとも７１５ｎｍ以上あれば前述の膜厚条件を満たすこととなり、エッチング誤差を含めて考えると、８００ｎｍ程度の膜厚が好適である。
【００２３】
同様に加速エネルギーが２００ｋｅＶのとき、マスク絶縁膜２１の厚さ１６００ｎｍからＲｐ５６４ｎｍとΔＲｐ（σ）９５ｎｍの６シグマ（６σ）分との和の１１３５ｎｍの厚さをエッチングなどで除去すれば、残りの酸化膜２１ａの残膜厚さ４６５ｎｍ中には注入されたボロンはほとんど含まれない。
【００２４】
図４は、本発明にかかる、耐圧６００Ｖの逆阻止ＩＧＢＴの逆耐圧とマスク絶縁膜２１から前述したイオン注入されたボロンを含む６σ膜厚を除去した残りの膜厚（残膜）との関係を示す図である。図４から、マスク絶縁膜２１（初期酸化膜）の膜厚８００ｎｍそのままでは、逆耐圧が６５０Ｖ程度であり、マスク絶縁膜２１を表面からエッチングするにつれて、逆耐圧が上昇し、４００ｎｍ程度エッチングすると、逆耐圧が７４０Ｖで最も高くなり、さらに４００ｎｍ程度を超えて残膜厚が減少すると逆耐圧も減少することを示している。本発明では、特には、オートドーピングの抑制に効果がある３００ｎｍ以上の残膜厚であって、ボロンの高温長時間熱拡散処理前にマスク絶縁膜２１中のボロンを、前述のように飛程の中心値から６σの範囲までの厚さ、すなわち、耐圧６００Ｖでは４１５ｎｍ程度、例えば、４００ｎｍの膜厚を除去した残膜厚４００ｎｍ以下が好ましい。図４から残膜厚３００ｎｍ〜４００ｎｍにおける逆耐圧は７３０Ｖから７４０Ｖである。同じ残膜範囲の場合の順耐圧について、本発明にかかる、順耐圧に関する同様の関係図である図５から残膜厚３００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲の順耐圧は約７４０Ｖ〜７６０Ｖであることが分かる。
【００２５】
前述の説明に記載の数値と、前記説明に無いボロンの加速エネルギー１００ｋｅＶの場合について求めた飛程Ｒｐ、ΔＲｐ、６σ、初期酸化膜（マスク絶縁膜２１）の厚さ、薄化後の残膜（酸化膜２１ａ）の厚さの上限、下限などについて、下記表１にまとめた。
【００２６】
【表１】
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次に、図１（ｅ）のように、オートドーピングマスクとして用いた酸化膜２１ａをすべてエッチングにより除去する。
【００２７】
図６は、本発明にかかる、耐圧６００Ｖの逆阻止ＩＧＢＴのゲート不良率とマスク絶縁膜から前述したイオン注入されたボロンを含む６σの膜厚を除去した残りの膜厚（残膜）との関係を示す図である。図６から本発明によれば、１００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の残膜厚であれば、ゲート不良の原因となる高濃度酸素に起因する結晶欠陥が基板表面に形成されないので、ゲート不良が実質的に無いことを示している。
【００２８】
その後、前記図２に記載されているフィールド酸化膜２ａを新たに全面に形成した後、ＭＯＳ構造１３、ｐ型ベース領域１０、ｎ型エミッタ領域１１、エミッタ電極１２、フィールドリミッティングリング７、フィールドプレート８などの活性領域お１４よび接合終端領域９内に周知のＩＧＢＴ表面構造を形成する。その後、電子線などの照射と熱処理により所望の少数キャリアライフタイムとなるように調整する。次に、半導体基板２０を裏面から研削して耐圧に対応する基板厚さに薄くする。裏面研削後の薄くされた半導体基板の符号を１とする。さらに、裏面からのボロンのイオン注入によりｐ型コレクタ層１６を形成し、その外周でｐ型分離領域６と接触させ、次に、このｐ型分離領域６表面にオーミック接触するコレクタ電極１７を形成する。このようにして本発明の半導体装置の製造方法により製造された逆阻止ＩＧＢＴは半導体基板１のＩＧＢＴ表面構造が、側面の高濃度ｐ型分離領域６と裏面のｐ型コレクタ層１６とにより囲まれているので、通常のＩＧＢＴにように、ｐ型コレクタ層１６と半導体基板１の間にある逆耐圧接合の終端が何ら保護機能の無い基板１側面には露出しない。その結果、本発明にかかる逆阻止ＩＧＢＴはエミッタ側を正、コレクタ側を負とする逆電圧を印加した際にも、空乏層がデバイス側面に露出せず、信頼性が高く安定した逆耐圧を得ることができる。
【００２９】
以上説明した本発明にかかる実施例１によれば、耐圧６００Ｖの逆阻止ＩＧＢＴを製造する際に、マスク絶縁膜の厚さを８００ｎｍ（０．８μｍ）とし、加速エネルギー４５ｋｅＶのボロンをイオン注入後、マスク絶縁膜を残膜厚０．３〜０．４μｍ程度に薄くしてから、ボロンの熱拡散処理をして深い分離領域を形成する製造方法とする。この実施例１の製造方法によれば、マスク絶縁膜（初期酸化膜）中のボロンが実質的に完全に除去される程度にマスク絶縁膜が薄くされるので、基板表面近傍に取り込まれた高濃度酸素の外方拡散が促進され、基板表面は十分に低酸素濃度状態にすることができる。その結果、基板表面に酸素析出物（面あれ）の生成が抑制され基板の表面における面あれ状態が緩和される。また、酸化膜にイオン注入されたボロン注入層のみの厚さをエッチングで除去し、ボロンをほとんど含まない厚さの酸化膜を残すことにより、次工程の高温長時間の拡散工程で、酸化膜中のボロンが酸化膜を突き抜けて半導体基板内へ拡散するのを確実に抑制すると共に、ボロンのオートドーピングに対してはマスク効果を有することができる。そのためには、高温長時間拡散工程前のマスク絶縁膜エッチングで、残膜厚の上限値が０．４μｍとなるように、ボロンの飛程より６シグマ分以上の深さまでエッチングして薄くすることが好ましい。また残膜厚の下限値を０．３μｍとし、これ以上の厚さが好ましいとした理由は、酸化膜がこれ以上薄くなると酸化膜のピンホールや欠陥の発生確率が極めて大きくなり、オートドーピングの抑制効果が小さくなるからである。
【００３０】
実施例１に記載の本発明によれば、逆耐圧を低下させることなく、ゲート不良を１％以下に抑えることができる。さらに酸化膜中のボロンが半導体基板へ拡散することを抑制すると共にボロンのオートドーピングを抑制し、逆耐圧の低下を抑制することにより、初期のシリコン基板の比抵抗を小さくでき、さらに基板の厚さを薄くでき、オン電圧が低減される。また基板が薄い分、分離拡散層は浅くなり、高温拡散の熱処理時間が短くなる。
【符号の説明】
【００３１】
１          半導体基板
２ａ        フィールド酸化膜
６          ｐ型分離領域
７          フィールドリミッティングリング
８          フィールドプレート
９          接合終端領域
１０        ｐ型ベース領域
１１        ｎ型エミッタ領域
１２        エミッタ電極
１３        ＭＯＳ構造
１３ａ      ゲート電極
１３ｂ      ゲート酸化膜
１４        活性領域
１６        ｐ型コレクタ層
１７        コレクタ電極
２０        半導体基板
２１        初期酸化膜、マスク絶縁膜
２１ａ      ボロンを含む酸化膜
２１ｂ      ボロンを含まない酸化膜
２２        開口部
２２ａ      イオン注入
２２ｂ      イオン注入層
１００      逆阻止ＩＧＢＴ
【図１】
2015079849.tif 000004
【図２】
2015079849.tif 000005
【図３】
2015079849.tif 000006
【図４】
2015079849.tif 000007
【図５】
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【図６】
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【図７】
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