JP2000236083A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JP2000236083A
JP2000236083A JP3655999A JP3655999A JP2000236083A JP 2000236083 A JP2000236083 A JP 2000236083A JP 3655999 A JP3655999 A JP 3655999A JP 3655999 A JP3655999 A JP 3655999A JP 2000236083 A JP2000236083 A JP 2000236083A
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radius
diffusion
type layer
conductivity type
semiconductor device
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JP3655999A
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English (en)
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Toshiyuki Sugawara
利之 菅原
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Nihon Inter Electronics Corp
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Nihon Inter Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】半導体チップ面積を大きくしないで、P↑+導
電型層のコーナ部の曲率半径を大きくし、かつ、深い拡
散によりN↑-導電型層を薄くしてESD耐量を大きく
する。 【解決手段】ガラスマスクM1コーナ部の半径を、半導
体チップのサイズを大きくしないで最適設計されている
時の該半径をMR1とし、かつ、該マスクM1によって
P↑導電型層4が選択拡散された時の拡散深さをL1と
した場合に、ガラスマスクM2コーナ部の半径MR2
が、MR1>MR2の関係を有し、かつ、前記半径MR
2の該マスクM2によってP↑導電型層4が選択拡散さ
れた深さをL2とした場合にL1<L2の関係を有し、
さらに、半導体基板上面から見た時のP↑導電型層4の
拡散領域周縁部4a,4bが同一となるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、半導体チップのサイズを大きく
しないで逆電圧が高く、かつ、静電気破壊耐量(以下、
ESD耐量と略記する。)の大きな半導体装置およびそ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5及び図6に、この種の半導体装置の
概略構造を示す。なお、図5はその平面図、図6は図5
のA−A線に沿う断面図である。これらの図において、
プラナ型半導体装置1は、例えばN↑+導電型半導体基
板2上にN↑-導電型層3が設けられ、該N↑-導電型層
3内にP↑+導電型層4が形成されている。上記半導体
基板2の一方の主面側には絶縁膜5が形成され、その開
口部にはアノード電極6、他方の主面側にはカソード電
極7が設けられいる。
【0003】上記のようなプラナ型半導体装置1のP↑
+導電型層4を選択拡散により形成する場合、図7及び
図8に示すようなガラスマスクを用いている。なお、図
7その平面図、図8は図7のB−B線に沿う断面図であ
る。また、これらの図はガラスマスクの一単位を示した
もので、この一単位の形状のものが全体的に縦、横に多
数連続して形成されている。これらの図において、8は
ガラスマスクであり、このガラスマスク8の表面には平
面形状略四角形の開口部9を形成した金属層10が付着
させてある。上記開口部9のコーナ部9aは逆電圧、E
SD耐量、半導体チップからの取り個数等を考慮して最
適設計された所定の半径を有している。上記のようなガ
ラスマスク8を使用して図6に示した半導体装置1のP
↑+導電層4が選択拡散される。
【0004】なお、空乏層の横方向の拡りを加味して上
記のガラスマスク8のコーナ部の設計を行う。すなわ
ち、該プラナ型半導体装置は、略四角形に選択拡散され
た領域のコーナ部の半径が小さくなると、電界の集中が
発生し、高逆電圧印加時に破壊し易いので、ある一定の
半径以上に設計している。
【0005】上記のようなマスク8を用いたプラナ拡散
技術は、例えばN↑+導電型半導体基板上にN↑-導電型
層3が形成されこのN↑-導電型層3上に絶縁層5が形
成される。そして、この絶縁層5上に上記のガラスマス
ク8を用い、公知のフォトリソグラフィ技術を用いてい
窓明け部11を形成し、この窓明け部11を利用して、
該N↑-導電型層3内にP↑+導電型層4を形成するため
の不純物をデポジットして拡散するようにしている。
【0006】かかる場合、所望の深さL11に不純物を
拡散すると、図10に示すように、横方向にL11×
0.9の寸法で拡散が進行することが知られている。す
なわち、プラナ型半導体装置を設計する場合には、不純
物層の横方向の拡りを考慮して不純物拡散のための窓明
けを行うの通常である。また、上記L11×0.9の位
置に不純物層の拡散領域周縁部ができ、図11に示すよ
うにその位置から空乏層12が拡るので、L11×0.
9+空乏層12の拡りを考慮してガラスマスク8を設計
しなければならない。
【0007】ところで、拡散深さL11及び空乏層12
の拡りは、抵抗率によりその拡がる幅は異なるが、例え
ば10Ω―cm以上であれば、一般にL11×0.9と
されており、これは実験の結果等で証明されている。ま
た、空乏層12の横方向の拡りは不純物層4の直下の拡
り幅をL12とすると、L12×0.7なることが知ら
れている。(例えば、S・M SZE,G・GIBBONS著 EFECT OF J
UNCTION CURVATURE ONBREKDOWN VOLTAGE IN SEMICONDAC
TORS P.841参照)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のように寸法設計
されたガラスマスクを使用した製造方法では、逆電圧を
大きくできず、またESD耐量をさらに大きくすること
が難しかった。
【0009】
【発明の目的】本発明は上記のような課題を解決すたた
めになされたもので、チップ面積を大きくしないで、不
純物層のコーナ部の半径を大きくし、逆電圧を改善する
とともに、深い拡散によりESD耐量を大きくすること
ができる半導体装置およびその製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記のような課
題を解決すたためになされたもので、第1の発明は、所
定の面積を有する半導体基板の一方の主面に露出する一
方導電型の表面に他方導電型を熱拡散法により平面形状
略四角形に選択拡散する際にマスクを使用し、該マスク
四隅のコーナ部の半径を、半導体チップのサイズを大き
くしないで最適設計されている時の該半径をMR1と
し、かつ、該マスクによって他方導電型が選択拡散され
た時の拡散深さをL1とした場合に、上記コーナ部の半
径MR2がMR1>MR2の関係を有し、かつ、前記半
径MR2のマスクによって他方導電型が選択拡散された
深さをL2とした場合にL1<L2の関係を有し、さら
に、前記半導体基板上面から見た時の他方導電型となる
拡散面積が、拡散領域周縁部の位置を一致させて同一と
なるようにしたことを特徴とするものである。
【0011】また、第2の発明は、N↑+導電型半導体
基板上にN↑-導電型層が設けられ、該N↑−導電型層
内にP↑+導電型層が平面形状略四角形の多数の開口部
を有する拡散マスクを用いて選択拡散により形成された
半導体装置において、半導体装置の導通時の電流密度が
195A/cm↑2であり、前記開口部のコーナ部の半
径MR2が80μm、前記P↑+導電型層が選択拡散さ
れた深さL2が54μmであることを特徴とするもので
る。
【0012】また、第3の発明は、前記半導体基板全体
の厚さt1=220μm、前記N↑-導電型層の厚さt2=
100μm以下であることを特徴とするものである。
【0013】また、第4の発明は、半導体チップの大き
さが1.1mm×1.1mm角であることを特徴とするも
のである。
【0014】
【実施例】以下に本発明の実施例を、図を参照して説明
する。図1はガラスマスクと半導体装置の一部を示す平
面図、図2はその断面図である。これらの図において、
従来法に使用するガラスマスクM1のコーナ部の半径を
MR1としたとき、本発明方法で使用するガラスマスク
M2のコーナ部の半径はMR2に設計され、MR1>M
R2となる関係を有することが本発明の第1の特徴であ
る。
【0015】なお、上記コーナ部の半径MR1は、電流
の流れる有効面積を考慮して最適値に設計されている。
このコーナ部の半径を単純に大きくすれば、耐圧の向
上、連続通電試験等による不良品の減少等の効果が得ら
れるが、そのためには半導体チップの大きさを大きくし
なければならず、製品コストを高騰させてしまうことに
なる。
【0016】このことをさらに詳述すると、次のように
なる。すなわち、上記コーナ部の半径MR1を大きくす
ると、拡散領域周縁部における曲率半径が大きくなるた
めに、耐圧の向上、信頼性の向上等が期待できる。しか
し、上記半径MR1を、中心点を移動させずに同心円状
にして大きくした場合、P↑+導電型層4の拡散領域周
縁部が外方に拡がるため、それに対応させて半導体チッ
プの大きさを大きくしなければならない。一方、中心点
を上記MR1の中心点よりも内側に移動させて、コーナ
部の半径を大きくするようにした場合には、上記拡散領
域周縁部が内側に入ってくるため、電流の流れる有効面
積が小さくなってしまい、耐圧の低下等を来たしてしま
う。
【0017】そこで、本発明では、上記のように設計さ
れたガラスマスクM2を使用してP↑+導電型層4を拡
散するものである。すなわち、従来のガラスマスクM1
のときは拡散深さL1、上記導電型層4の拡散領域周縁
部4aは図示の位置(LR)となる。一方、本発明のガ
ラスマスクM2を使用して上記導電型層4を使用して拡
散すると、同一時間で拡散深さはL2となり、拡散領域
周縁部4bは従来の拡散領域周縁部4aと同じ位置(L
R)となる。この拡散深さL2を従来の拡散深さL1よ
りも深くすることが本発明の第2の特徴である。これら
の拡散領域周縁部4a,4bの位置LRは、拡散時の横
方向の拡りを考慮すと、LR=(MR1+(L1×0.
9))=(MR2+(L2×0.9))で表され、同一位
置となる。これが本発明の第3の特徴である。
【0018】次に、本発明について、具体的数値を示せ
ば、図3及び図4のようになる。すなわち、従来のガラ
スマスクM1のコーナ部の半径MR1=95μm、その
深さL1=35μm、本発明のガラスマスクM2のコー
ナ部の半径MR2=80μm、拡散深さL2=54μm
とすると、LR=(95+(35×0.9))≒128μ
m、LR=(80+(54×0.9))≒128μmとな
り、拡散領域周縁部4a,4bの位置LRは同一位置と
なる。
【0019】なお、この実施例でアノード電極(図示省
略)とP↑+導電型層4との有効接触面積に対する電流
密度Jは、J=195A/cm↑2である。また、半導
体基板全体の厚さt1=220μm、前記N↑-導電型層
の厚さt2=100μm以下とした。さらに、半導体チ
ップの大きさを1.1mm×1.1mm角とした。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、半導体チ
ップのサイズを変えないでコーナ部の半径を大きく、か
つ、深く拡散するようにし、拡散領域周縁部の位置を従
来と同一の位置になるようにしたので、概略次のような
効果が得られる。 (1)半導体チップの面積を大きくしないで、コーナ部
の半径を大きくし、その結果電界集中を防止でき、逆電
圧を高くすることができる。 (2)半導体チップの面積を大きくしないで、P↑+導
電型層を深く拡散することができるので、その結果、N
↑層が薄くなり静電気による破壊耐量(ESD)を大き
くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に使用するガラスマスク及び半導体装置
の一部を示す平面図である。
【図2】図1の中央断面図である。
【図3】本発明の具体例を示す平面図である。
【図4】図3の中央断面図である。
【図5】従来の半導体装置の平面図である。
【図6】図5におけるA−A線に沿う断面図である。
【図7】従来の半導体装置を製作する場合のガラスマス
クの平面図である。
【図8】図7におけるB−B線に沿う断面図である。
【図9】プラナ型半導体装置を製作する場合の拡散工程
を説明するための断面図である。
【図10】上記拡散工程において、拡散深さと横方向へ
の拡散拡りの関係を説明するための断面図である。
【図11】P↑+導電型層直下の空乏層の拡りと横方向
への拡りの関係を説明するための図である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 N↑+導電型層 3 N↑-導電型層 4 P↑+導電型層 4a,4b 拡散領域周縁部 M1 従来方法に使用するガラスマスク M2 本発明の方法に使用するガラスマスク MR1 従来法に使用するガラスマスクのコーナ部の半
径 MR2 本発明の方法に使用するガラスマスクのコーナ
部の半径 L1 従来法における拡散深さ L2 本発明の方法における拡散深さ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の面積を有する半導体基板の一方の
    主面に露出する一方導電型の表面に他方導電型を熱拡散
    法により平面形状略四角形に選択拡散する際にマスクを
    使用し、該マスク四隅のコーナ部の半径を、半導体チッ
    プのサイズを大きくしないで最適設計されている時の該
    半径をMR1とし、かつ、該マスクによって他方導電型
    が選択拡散された時の拡散深さをL1とした場合に、上
    記コーナ部の半径MR2がMR1>MR2の関係を有
    し、 かつ、前記半径MR2のマスクによって他方導電型が選
    択拡散された深さをL2とした場合にL1<L2の関係
    を有し、 さらに、前記半導体基板上面から見た時の他方導電型と
    なる拡散面積が、拡散領域周縁部の位置を一致させて同
    一となるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造
    方法。
  2. 【請求項2】 N↑+導電型半導体基板上にN↑-導電型
    層が設けられ、該N↑−導電型層内にP↑+導電型層が
    平面形状略四角形の多数の開口部を有する拡散マスクを
    用いて選択拡散により形成された半導体装置において、 該半導体装置の導通時の電流密度が195A/cm↑2
    であり、前記開口部のコーナ部の半径MR2が80μ
    m、前記P↑+導電型層が選択拡散された深さL2が5
    4μmであることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記半導体基板全体の厚さt1=220μ
    m、前記N↑-導電型層の厚さt2=100μm以下であ
    ることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 半導体チップの大きさが1.1mm×1.
    1mm角であることを特徴とする請求項2又は請求項3
    に記載の半導体装置。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS504987A (ja) * 1973-05-14 1975-01-20
JPS5669855A (en) * 1979-11-10 1981-06-11 Toshiba Corp Semiconductor device and its manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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