[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置的制造方法。

背景技术

现有技术下，作为功率用半导体元件之一的IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极晶体管)是具有MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)的高速开关特性及电压驱动特性、和双极晶体管的低导通电压特性的功率元件。其应用范围已从通用变频器、AC伺服器、无停电电源(UPS)或者开关电源等工业领域扩大至微波炉、电饭锅或者闪光灯等民用设备领域。另外，最近为了进行AC(交流)/AC转换，正在研究在直联式转换电路等的矩阵转换器中搭载双向开关元件，从而实现电路的小型化、轻量化、高效率化、高速响应化以及低成本化。

该双向开关元件能够通过反向并联连接具有与正向耐压同等程度的高可靠性的反向耐压的反向阻断型IGBT(RB-IGBT：Reverse Blocking-IGBT)而容易地构成，因而较为理想。但是，现有的IGBT虽然具有高可靠性的正向耐压，但是，关于反向耐压，通常在制造时无需将其可靠性设计为与正向耐压同等级别。因此，希望能够开发出构成上述双向开关元件所需的、具有与正向耐压同等程度的高可靠性的反向耐压的IGBT(以下称为“反向阻断型IGBT)。以下，对于现有的反向阻断型IGBT的结构进行说明。图2是表示现有普通的反向阻断型IGBT的主要部分的剖面图。

图2中表示反向阻断型IGBT的器件结构的主要部分剖面图。在图2的反向阻断型IGBT中，为了使高可靠性的反向耐压有效地发挥作用而其层结构具备p型分离层2，其利用与n^-型基板1不同导电型的扩散层连接相对的两个主面，这一点与通常的IGBT的层结构不同。通过使pn结(以下称为“集电极结8a”)的终端朝向基板正面侧弯曲并延伸至耐压结构部30的基板正面侧的表面处，从而能够形成与基板正面相交叉的集电极结8a，其中，该pn结用于承担反向耐压，并且通过包围活性部20及耐压结构部30的外周的p型分离层2，平坦地形成于基板背面侧的p型集电极层8与n^-型漂移层(n^-型基板1)之间。在耐压结构部30的基板正面侧的表面上，通过使用基于场氧化膜14的结终端面保护、和场限环15及场板16等的电场缓和机构，能够有效地将正向耐压和反向耐压均确保为高可靠性的耐压。在图2中，标号3a是p型基极层，标号4是n型发射极层，标号5是栅氧化膜，标号6是栅电极，标号7是发射极电极，标号8-1是集电极电极。

另一方面，非反向阻断型的普通IGBT使用于直流电源的电路中，因而不需要反向耐压。因此，普通的IGBT也不需要p型分离层，从而晶片加工变简单，从成本方面来看具有好处。另外，普通的IGBT中承担反向耐压的集电极结的终端通常维持从芯片的切断面露出。因此，可以说普通的IGBT是最初针对反向耐压利用没有可靠性的结构及制造方法进行制造的器件。

接着，参照图3～图8对于上述图2中的现有反向阻断型IGBT的整体制造方法简单进行说明。图3～图8是表示现有普通反向阻断型IGBT的制造期间的状态下的一个元件部分的剖面图。以下说明中所参照的剖面图是硅基板(以下有时简称为“基板”)中的、相当于IGBT的一个元件(单元)部分的位置和芯片端的概略剖面，而省略活性部的多个单元和耐压结构部的图示记载。首先，通过CVD(化学气相沉积：Chemical Vapor Deposition)法在n型硅基板1a的背面堆积1.5μm以下的吸杂用多晶硅层1b，并在形成于基板正面9上的初始氧化膜11上设置开口部12(图3)。通过涂敷扩散法或者离子注入等在开口部12处形成硼沉积区13(图4)。在耐压为1200V的情况下，在1300℃的高温、氧气氛的条件下进行长时间的硼(B)的主扩散，将硼沉积区13形成为200μm深的p型分离层2(图5)。