半导体装置的制造方法以及半导体装置制造方法及图纸

目的在于提供能够降低硅晶片之间的氧浓度的偏差的技术。半导体装置的制造方法具备：第1工序，在硅晶片的氧浓度小于预先决定的阈值的情况下，进行增大硅晶片的氧浓度的氧的导入，在硅晶片的氧浓度大于阈值的情况下，进行减小硅晶片的氧浓度的氧的导出；第2工序，形成第1面构造；第3工序，从第2面对硅晶片进行研磨；以及第4工序，形成第2面构造。形成第2面构造。形成第2面构造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】半导体装置的制造方法以及半导体装置


[0001]本公开涉及半导体装置的制造方法以及半导体装置。

技术介绍

[0002]在作为半导体装置的一种的功率半导体装置中，为了使开关高速化，有时通过使存在于硅晶片的点缺陷以及杂质复合化，形成复合缺陷。在专利文献1以及专利文献2中，公开了通过在功率半导体装置中形成复合缺陷，除了改善开关特性以外，还能够降低开关损耗、改善反向恢复特性(降低恢复浪涌电压等)、改善短路耐量等。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：国际公开第2007/000838号
[0006]专利文献2：国际公开第2016/204097号

技术实现思路

[0007]然而，作为形成复合缺陷的杂质之一的氧的浓度由于硅晶片的制造偏差在每个硅晶片中不同，所以存在功率半导体装置的特性会出现偏差这样的问题。
[0008]因此，本公开是鉴于如上述的问题而完成的，其目的在于提供能够降低硅晶片之间的氧浓度的偏差的技术。
[0009]本公开所涉及的半导体装置的制造方法具备：第1工序，在硅晶片的氧浓度小于预先决定的阈值的情况下，进行增大所述硅晶片的氧浓度的氧的导入，在所述硅晶片的氧浓度大于所述阈值的情况下，进行减小所述硅晶片的氧浓度的氧的导出；第2工序，在所述第1工序后，在所述硅晶片的第1面形成第1面构造；第3工序，在所述第1工序后，从与所述第1面相反侧的第2面对所述硅晶片进行研磨；以及第4工序，在所述第3工序后，在所述硅晶片的所述第2面形成第2面构造。
[0010]根据本公开，在硅晶片的氧浓度小于阈值的情况下，进行增大硅晶片的氧浓度的氧的导入，在硅晶片的氧浓度大于阈值的情况下，进行减小硅晶片的氧浓度的氧的导出。根据这样的结构，能够降低硅晶片之间的氧浓度的偏差。
[0011]本公开的目的、特征、方式以及优点通过以下的详细的说明和附图将变得更加明确。
附图说明
[0012]图1是示出实施方式1所涉及的功率半导体装置的制造方法的流程图。
[0013]图2是用于说明实施方式1所涉及的氧导入导出工序的图。
[0014]图3是用于说明实施方式1所涉及的氧导入导出工序的图。
[0015]图4是用于说明实施方式1所涉及的氧导入导出工序的图。
[0016]图5是用于说明实施方式1所涉及的研磨工序的图。
[0017]图6是示出实施方式1所涉及的功率半导体装置的制造方法的结果的图。
[0018]图7是示出实施方式2所涉及的功率半导体装置的结构的主要部分的剖面图。
[0019]图8是示出实施方式2所涉及的功率半导体装置的结构的主要部分的剖面图。
[0020]图9是示出实施方式3所涉及的功率半导体装置的结构的主要部分的剖面图。
[0021]图10是示出实施方式3所涉及的功率半导体装置的结构的主要部分的剖面图。
[0022](符号说明)
[0023]1、11：半导体区域；2a：阳极区域；2b：阳极电极；3a：阴极区域；3b：阴极电极；7、17：复合缺陷；12a：基极区域；12b：发射极区域；12c：基极接触区域；12d：栅极绝缘膜；12e：沟槽栅电极；12f：发射极电极；13a：集电极区域；13b：集电极电极。
具体实施方式
[0024]<实施方式1>
[0025]在说明作为本实施方式1所涉及的半导体装置的功率半导体装置的制造方法之前说明复合缺陷。
[0026]复合缺陷是通过使在功率半导体装置中使用的硅晶片中存在的点缺陷以及杂质复合化而形成的。杂质是在硅晶片中本来包含的例如氧、碳或者氮等，在本实施方式1中，作为这样的杂质着眼于氧。另外，点缺陷是晶格的局部的紊乱，有空位类型(vacancy)和填隙原子类型(interstitial silicon)。
[0027]点缺陷和杂质复合化而成的复合缺陷形成深的能级，所以通过复合缺陷空穴和电子再结合。因此，通过控制形成于硅晶片的复合缺陷，能够控制功率半导体装置的载流子的寿命。其结果，虽然功率半导体装置的导通电阻稍微增加，但能够使开关速度高速化。另外，通过在功率半导体装置中形成复合缺陷，除了改善开关特性以外，还能够降低开关损耗、改善反向恢复特性(降低恢复浪涌电压等)、改善短路耐量等。
[0028]使用荷电粒子照射在硅晶片中形成复合缺陷的情形多。作为荷电粒子束，使用电子以及轻元素离子(质子、氦离子)的至少任意一个。在硅晶片中的被照射荷电粒子束的区域形成点缺陷。
[0029]但是，一般而言，在硅晶片中本来包含且成为复合缺陷之源的氧的量在每个硅晶片中不同。其理由是成为硅晶片之源的铸锭的制法。制造功率半导体装置用的硅的铸锭的方法有MCZ(Magnetic Czochralski，磁直拉)法和FZ(Floating
‑
Zone，浮区)法这2个。在MCZ法中，使用石英坩埚来制造铸锭，所以从石英坩埚溶离的氧被取入到铸锭内。其结果，用MCZ法制造的铸锭的氧浓度相比于用FZ法制造的铸锭的氧浓度，一般存在多几百～千倍程度的倾向。另外，在用MCZ法制造的铸锭中，由于铸锭与硅熔体之间的分离现象，在铸锭的上部或者下部氧浓度不同。因此，根据从铸锭切出硅晶片的位置，硅晶片的氧浓度不同。
[0030]推测复合缺陷的量强烈受到氧以及点缺陷的量中的、参与复合化的量少的一方的量的影响。因此，硅晶片的氧浓度在每个硅晶片中不同，所以由多个硅晶片形成的功率半导体装置的特性(例如开关速度、导通电压)有时会出现偏差。其结果，存在功率半导体装置的特性不满足功率半导体装置的规格的可能性，存在成品率降低的可能性。
[0031]相对于此，根据以下说明的本实施方式1所涉及的功率半导体装置的制造方法，能够降低硅晶片的氧浓度的偏差、甚至功率半导体装置的特性偏差。
[0032]图1是示出本实施方式1所涉及的功率半导体装置的制造方法的流程图。在此作为制造方法的一个例子，说明从n型或者n
‑
型的硅晶片制造厚度为60μm的纵型二极管的制造方法。
[0033]在开始步骤S1之前，准备从铸锭切出的、具有表面(第1面)和与表面第相反侧的背面(第2面)的硅晶片。步骤S1之前的硅晶片的氧浓度例如是1
×
10
15
cm
‑3以上并且1
×
10
18
cm
‑3以下。氧浓度例如能够用红外吸收测定、二次离子质量分析法测定。此外，硅晶片比铸锭薄，所以在深度方向上氧浓度可视为均匀。
[0034]<氧导入导出工序(第1工序)>
[0035]在图1的步骤S1中，进行积极地控制硅晶片的氧浓度的氧导入导出工序。在本实施方式1中，在氧导入导出工序中，在与氧化膜以及氧气氛的至少任意一个相接的状态下对硅晶片进行退火。例如，在用氧化膜盖住硅晶片的表面的状态或者使硅晶片的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种半导体装置的制造方法，具备：第1工序，在硅晶片的氧浓度小于预先决定的阈值的情况下，进行增大所述硅晶片的氧浓度的氧的导入，在所述硅晶片的氧浓度大于所述阈值的情况下，进行减小所述硅晶片的氧浓度的氧的导出；第2工序，在所述第1工序后，在所述硅晶片的第1面形成第1面构造；第3工序，在所述第1工序后，从与所述第1面相反侧的第2面对所述硅晶片进行研磨；以及第4工序，在所述第3工序后，在所述硅晶片的所述第2面形成第2面构造。2.根据权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述第1工序中，在与氧化膜以及氧气氛的至少任意一个相接的状态下对所述硅晶片进行退火，在将所述退火的时间设为t(秒)，将所述退火的温度设为作为1000℃以上且1300℃以下的T(K)，将所述第3工序后的所述硅晶片的厚度设为d(cm)，将k设为以eV/K单位换算而得到的玻尔兹曼常数，将erfc
‑1设为互补误差函数erfc的反函数的情况下，下式成立：t≥{d/[2
×
√D
×
erfc
‑1(1
×
10
15
/C
s
)]}2、D＝0.28
×
exp(
‑
2.53/kT)、C
s
＝6
×
10
22
exp(
‑
1.61/kT)。3.根据权利要求1或者2所述的半导体装置的制造方法，其中，还具备：第5工序，在所述第1工序后，对所述硅晶片照射荷电粒子束而形成点缺陷；以及第6工序，在所述第5工序后，进行用于包括所述点缺陷和所述氧的复合缺陷的形成以及所述点缺陷的一部分的消灭的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：清井明，川畑直之，川上刚史，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：