JP2002502115A - ダイオードの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
するこのような方法は、すでにドイツ国特許第4320780号明細書から公知
である。
ロフィールを製造することができ、その際、表面濃度を比較的低くできるという
利点を有する。それにより、ウェハの深部へのドーピング濃度の平面的な流出を
作成することが可能となり、ダイオードの順方向電圧は低くなる。同様に高い電
流、例えば100Aでの破壊電圧は明らかに減少し、つまりダイオード中のバル
ク抵抗が低下する。さらにこのダイオードはド簡単に製造可能である、それとい
うのもダイオードのツェナー電圧は、本来のPN−接合を作り出す一連の製造に
おける第2の拡散の際の一定の変動に対してあまり感受性ではないためである。
ドーピング濃度の深部への流出の際に同時にわずかな表面濃度を生じさせること
ができることによって、PN−接合を作り出す第2の拡散を低くドーピングされ
たドーピングシートを用いて実施できる。それにより、一連の製造においてツェ
ナー電圧は特別な予防措置を行わずにより適切に「設定される」かもしくは維持
される。可能となる弱い第2のドーピングによりシリコンウェハの表面も不純物
原子がそれほど著しく濃度上昇しないため、シリコン結晶格子が損傷されず、そ
れによりウェハの歪みが回避される。その他に、使用したニュートラルシートが
更なる侵入の際の保護として同時に機能するのが有利である。このニュートラル
シートはすでにドーピングされたシリコン表面上に載せられ、ドーピング原子の
更なる侵入の際に付加的な表面被覆なしで表面の汚染をより確実に阻止する。
な改善が可能である。第2の部分工程においてウェハの上側をニュートラルシー
トで覆い、その際、ウェハの下側は極めて強いドーピングのためのドーピングシ
ートで覆われるのが特に有利である。それにより、一方で深いドーピングプロフ
ィールが得られ、他方で、ダイオードの良好なバックサイド接合を可能にするた
めにウェハの下側を同時に強くドーピングすることが可能となる。
オードのPN−接合のエラーの少ない製造を可能にする。
デバイスを示す。このチップはn−ドーピングされた層3、その下にある弱くn
−ドーピングされた層4及び層4の下にある強くn−ドーピングされた層5を有
する。チップ1の上側はp−ドーピングされた層2で覆われており、この場合チ
ップは上側の周辺領域に段7を有し、その結果p−層2は上側の中央領域におい
てn−層3を覆っており、上側の周辺領域では弱くn−ドーピングされた層4を
覆っている。P−層2並びに強くn−ドーピングされた層5はメタライジング層
6で覆われている。記号dによってウエハーの上側からウエハー内部へのn−ド
ーピング原子の侵入深さを表す。
ソードボンディングのために用いられ、その際、強くn−ドーピングされた層5
を介した良好なバックサイド接合が保障される。ツェナーダイオードのpn−接
合は層2と層3との間の接合により形成される。
ト23で覆われ、その下側は第2のドーピングシート24で覆われているウェハ
20を示す。この場合、第1のドーピングシートは強くn−ドーピングされた層
の製造のために用いられるが、第2のドーピングシートは著しく強くn−ドーピ
ングされた層の製造のために用いる。ウェハ20はn−型であり、後のn−層4
のドーピング濃度を示す。このウェハ20は他のウェハと一緒に積み重ねられる
。この場合、ウェハ20間には第1のドーピングシートもしくは第2のドーピン
グシートが交互に存在する。この積み重ねたウェハは約30分間〜約3時間約1
200〜1300℃で拡散炉中で酸化雰囲気中で加熱される。この処理により、
上側には強くn−ドーピングされた被覆層18が形成され、下側には著しく強く
n−ドーピングされた被覆層19が形成される。引き続きこのウェハを分離し、
生じた酸化層を除去する。次の工程では、被覆層18及び19中に存在している
ドーピング物質の侵入が行われる。この侵入は同様にウェハの積み重ねによって
行われるが、ここ(図2b)では先行する工程(図2a)と比較してウェハの前
面がニュートラルシート25で、背面がきわめて強くn−ドーピングされたドー
ピングシート24でそれぞれ覆われている、つまり、今回は積み重ねられたウェ
ハのウェハ間には交互にニュートラルシート及びドーピングシート24がある。
この積み重ねられたウェハは約30〜120時間1200℃〜1300℃で拡散
炉中で前記したように酸化雰囲気で加熱される。引き続きウェハを分離し、生じ
た酸化層を除去する。この第2の加熱により積み重ねたウェハ中にn−ドーピン
グされた層3と強くn−ドーピングされた層5が生じる。次の工程(図2c)に
おいて、ウェハの上側に溝22が設置される。この設置はソーイングにより又は
エッチングプロセスで行うことができる。この溝22はこの場合部分層3を完全
に突き抜け、層4内へ突き出る。この溝22により分割線21が定義され(図2
f参照)、この分割線に沿って後にウェハをツェナーダイオードチップに分割す
る。ウェハ20の上側は、後のダイオードの周辺構造として利用される溝22の
切断により長方形セグメント又は正方形セグメントに分割され(図示されていな
い)、これは個々のチップの後の上側に相当する。引き続きスリットを入れられ
たウェハを脱イオン水中で濯ぐ。次の工程(図2d)においてダイオードのPN
−接合の製造が行われる。この場合、部分層3をp−タイプの第3のドーピング
シート26で被覆することにより同様にシート拡散が行われる。15〜30時間
の拡散時間及び1200℃〜1300℃の炉温度でウェハの上側にp−層2を形
成させ、この層は部分層3及び(溝22内では)層4を覆う。ドーピングシート
26は溝22を完全には内張りしているのではなく、図2dに示したように、単
に上方を覆うだけである場合でも、溝内に一貫したp−層2が形成される、それ
というのも高温ではドーピング物質がウェハ表面上に液体の形で存在し、従って
溝内へも到達するためである。この拡散工程において、場合によりウェハ20の
裏面を第2のドーピングシート24で被覆することができ、その結果この拡散工
程はウェハを積み重ねて行うことができる。更なる工程(図2e)においてウェ
ハ20の上側及び下側にメタライジング層6を設ける。引き続き(図2f)ウェ
ハの下側にソーイングシート27を張り付け、それによりウェハ結合物の形で並
列に製造された個々のダイオードの分離を行う。
ことができ、それにより有利に溝22の設置により生じる結晶の損傷の回復が達
成される。p−ドーピング物質として例えばホウ素、n−ドーピング物質として
リンが使用される。
もしくは著しく高い濃度で覆うことは、シート(図2aに示したように)で被覆
する代わりに、気相被覆によるか、ドーピング液の使用下でのスピンオン法によ
るか及び/又はイオン注入又はその他の公知のドーピング法を用いて行うことが
できる。
)を用いた被覆の工程は、その他に挙げられた工程と比較して簡単であり、従っ
て大量生産にとって適している。
際、公知のドーピングプロフィール30を、本発明による方法で製造することが
できる新規のドーピングプロフィール31と対比してある。この場合、n−ドー
ピング原子の濃度が、図2a及び2bに示されているように2回の拡散工程によ
り深さの推移において生じることが示されている。ウェハ中に深く(40〜11
0μm)にまで達する平面的な新規のドーピングプロフィール31により、公知
のドーピングプロフィール30を有するツェナダイオードと比較して、その順方
向電圧が明らかに減少するツェナダイオードが得られる。さらに、高い電流(例
えば100A)の場合の破壊電圧は、本発明による方法により、DE43207
80の公知の方法と比較して20%以上減少する。本発明による方法を用いて、
パルス耐性であり、低い順方向電圧及びツェナー電圧のわずかな散乱を示すダイ
オードを製造することができる。この場合、ドーピングシートを用いた均質な被
覆により及びニュートラルシートの使用下での深い侵入により高い歩留まりが達
成可能である。
度cの位置d(位置dの定義のために、図1参照)に依存するグラフで示した。
このプロフィールは図2bにおいて示した方法工程の直後の200マイクロメー
タの厚さのウェハの状態に関する。曲線100は例えば、19〜25ボルトの間
のツェナー電圧を有するツェナダイオードの製造を考慮しており、曲線200も
しくは300は34〜40ボルトもしくは50〜56ボルトの間のツェナー電圧
を考慮している。この場合、図1の領域4は図4において40マイクロメータの
幅で示された区域に相当する。しかしながら、この幅は特定のツェナー電圧の調
節にとって不十分であり、他の値(典型的に20μm〜120μm)であっても
よい。波線400は図2dの方法工程において製造された凹設領域22の外側の
pn−接合の状態を表す。
ング原子の適当な濃度を有するドーピングシート23の選択により選択すること
ができる。後に生じるツェナー電圧を変えるために、これとは別に、又はこれと
組み合わせてドーピングシート23を用いたウェハの被覆時間を変えることがで
きる。仕上げられた個々のダイオードの周辺領域での破壊電圧は溝構造の結果そ
のまま残り、例えば常に140ボルトの値を有する。ツェナー電圧の向上のため
にこれとは別に又は低くドーピングされたドーピングシート23の選択との組合
せて、高くドーピングされたドーピングシート26を製造方法において使用する
こともできる。
しくは極めて高い濃度で覆うことは、シート(図2aに示されたように)を用い
た被覆の代わりに気相被覆、ドーピング液の使用下でのスピンオン法及び/又は
イオン注入を用いてもしくはその他の公知のドーピング法を用いて行うこともで
きる。
、20 ウェハ、 22 溝、 24 ドーピングシート
Claims (11)
- 【請求項1】 次の製造工程: − 上側の部分層(3)、その下にある第2の部分層(4)及び下方にある部分
層(5)を備え、その際、全部分層(3,4,5)は同じ導電形式を有し、第1
の部分層(3)のドーピング物質濃度は、第2の部分層(4)のドーピング物質
濃度よりも高く、下方にある部分層(5)のドーピング物質濃度は上方の部分層
及び第2の部分層のドーピング物質濃度よりも高いウェハ(20)を製造し、 − ウェハ(29)の上側に、第1の部分層(3)を貫通して第2の部分層(4
)内へ達する溝(22)を設置し、 − ウェハ(20)の上側に、第1の部分層(3)の第1の層(2)の導電形式
を変えるドーピング物質を導入し、 − ウェハ(20)の上側及び下側にメタライジング層(6)を設置し、 − 設置された溝(22)に沿ってウェハを個々のチップ(1)に分割する を有する半導体デバイスの製造方法において、 部分層(3,4,5)を、 − 第1の部分工程において、上側をドーピング原子の高い濃度で覆い、かつ下
側をドーピング原子の極めて高い濃度で覆い、 − 他の部分工程においてドーピング原子の導入を行い、その際、上側をニュー
トラルシートで被覆し、下側を極めて強いドーピングのためのドーピングシート
(24)で被覆する ことにより製造することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 - 【請求項2】 第1の部分工程において、上側を強いドーピングのためのド
ーピングシート(23)で被覆し、下側を極めて強いドーピングのためのドーピ
ングシート(24)で被覆する、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 第1の部分工程を気相被覆、ドーピング液を用いるスピンオ
ン法及び/又はイオン注入もしくはその他の公知のドーピング法を用いて行う、
請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 第1の層(2)の導電形式を変更するのためのウェハ(20
)の上側へのドーピング物質の導入が上側を他のドーピングシート(26)で覆
うことを包含し、その際、他のドーピングシートのドーピング原子は、極めて強
いドーピングのためのドーピングシート(24)のドーピング原子に対抗する導
電形式を示す、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 第1の層(2)の導電形式を変更するためのウェハの上側へ
のドーピング物質の導入と同時に、下方にある部分層(5)のドーピング及び/
又は厚さを強化もしくは拡大する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項6】 下方にある部分層のドーピングの強化もしくは厚さの拡大が
ウェハの下側を極めて強いドーピングのためのドーピングシート(24)で覆う
ことを包含する、請求項4及び5記載の方法。 - 【請求項7】 ドーピングシートでの前面及び背面の被覆を積み重ねたウェ
ハの形で行い、その結果、積み重ねたウェハ内部での各ドーピングシートの前面
及び背面は積み重ねたウェハの1つのウェハの上側又は下側と接触する、請求項
1から6までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項8】 異なるツェナー電圧を調節するために、第1の拡散工程で覆
うためのドーピングシート(23)又は第2の拡散工程でのドーピングシート(
26)をドーピング物質含有量に関して変化させるか、ドーピングシート(23
)での被覆時間を適合させる、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 溝(22)をソーイング又はエッチングプロセスによって設
置する、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 ソーイングの前にウェハをソーイングシート上に設置する
、請求項9記載の方法。 - 【請求項11】 第2の部分工程を溝の設置の前又は後に行う、請求項1か
ら10までのいずれか1項記載の方法。
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