JP2019140243A - Method for manufacturing semiconductor device and semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the semiconductor device.
従来、周辺領域にチャネルストッパが形成されている半導体装置の製造方法及び当該製造方法により製造した半導体装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a manufacturing method of a semiconductor device in which a channel stopper is formed in a peripheral region and a semiconductor device manufactured by the manufacturing method are known (see, for example, Patent Document 1).
従来の半導体装置の製造方法及び半導体装置について、以下に示す半導体装置900を例示して説明する。
まず、従来の半導体装置900について説明する。
従来の半導体装置900は、図16に示すように、周辺領域にチャネルストッパ930が形成されている第1導電型の第1領域920及びオーミック層940を有する半導体基体910と、第1領域920の表面に形成されている酸化膜950と、酸化膜950を覆うように形成されているガラス膜960と、チャネルストップ電極970とを備える。半導体装置900においては、第1導電型はn型である。
なお、図16において示すのは、従来の半導体装置900の周辺領域の末端部であり、図面右側が半導体装置900の端部である。図16の図面左側は半導体装置900の端部ではなく、実際には半導体基体910が連続しており、半導体装置900のアクティブ領域(半導体装置としての主動作を提供する領域)が存在する。
A conventional semiconductor device manufacturing method and semiconductor device will be described by exemplifying a
First, a
As shown in FIG. 16, the
FIG. 16 shows the end of the peripheral region of the
なお、本明細書においては、「第1導電型」についてn型又はp型というときには、含有されている不純物の種類について区別していうものであり、その不純物の濃度(他の領域や構成要素との相対的な濃度)についていうものではない。 In the present specification, when the “first conductivity type” is n-type or p-type, the type of impurities contained is distinguished, and the concentration of impurities (from other regions and components). The relative concentration of
なお、半導体装置900は、上記した以外の構成要素、例えば、各種電極や、アクティブ領域(半導体装置としての主動作を提供する領域)を構成する構成要素等も備えるが、これらは本発明には直接関係しない公知の構成要素であるため、説明及び図示を省略する。
Note that the
次に、従来の半導体装置の製造方法について説明する。
従来の半導体装置の製造方法は、従来の半導体装置900を製造するための製造方法である。
Next, a conventional method for manufacturing a semiconductor device will be described.
The conventional semiconductor device manufacturing method is a manufacturing method for manufacturing the
従来の半導体装置の製造方法は、図17に示すように、半導体基体準備工程S910、酸化膜形成工程S920、不純物堆積工程S930、不純物拡散工程S940、ガラス膜形成工程S950、アニール工程S960、ガラス膜除去工程S970、チャネルストップ電極形成工程S980をこの順序で含む。 As shown in FIG. 17, a conventional semiconductor device manufacturing method includes a semiconductor substrate preparation step S910, an oxide film formation step S920, an impurity deposition step S930, an impurity diffusion step S940, a glass film formation step S950, an annealing step S960, and a glass film. The removal step S970 and the channel stop electrode formation step S980 are included in this order.
以下、各工程について説明する。以下の説明においては、工程に直接関係しない構成要素については、記載及び説明を省略する。なお、上記した工程は全て公知の工程であるため、説明は簡単なものに留める。また、上記した工程は、後述する本発明に係る半導体装置の製造方法と比較するために示す工程であり、上記した工程のみで半導体装置900の全体を製造するものではない。
Hereinafter, each step will be described. In the following description, description and description of components that are not directly related to the process are omitted. In addition, since all the above-mentioned processes are well-known processes, description will be kept simple. Further, the above-described process is a process shown for comparison with a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention described later, and the
半導体基体準備工程S910は、第1導電型の第1領域920が表面に露出している半導体基体910を準備する工程である(図18(a)参照。)。
The semiconductor substrate preparation step S910 is a step of preparing the
酸化膜形成工程S920は、チャネルストッパ930を形成すべき部分の表面が露出するように第1領域920の表面に酸化膜950を形成する工程である(図18(b)参照。)。
The oxide film forming step S920 is a step of forming the
不純物堆積工程S930は、第1領域920の表面に第1導電型の不純物の拡散源d(第1導電型の不純物がリンである場合には、例えば、POCl3)を堆積(デポジション)する工程である(図18(c)参照。)。
In the impurity deposition step S930, the diffusion source d of the first conductivity type impurity (for example, POCl 3 when the first conductivity type impurity is phosphorus) is deposited (deposited) on the surface of the
不純物拡散工程S940は、高温環境下において不純物の拡散源dに含有されている第1導電型の不純物を第1領域920に拡散させてチャネルストッパ930を形成する工程である(図18(d)参照。)。
The impurity diffusion step S940 is a step of forming a
ガラス膜形成工程S950は、酸化膜950及びチャネルストッパ930の表面を覆うようにガラス膜960を形成する工程である(図19(a)参照。)。なお、半導体装置900におけるガラス膜960は、保護膜(パッシベーション膜)として機能する構成要素である。
The glass film forming step S950 is a step of forming the
アニール工程S960は、ガラス膜960のアニールを行う工程である。なお、説明に用いる図面の記載方法の関係上、アニール工程S960に関する図面はガラス膜形成工程S950に関する図面である図19(a)と変わらないものになるため、アニール工程S960に関する図示は省略する。
The annealing step S960 is a step of annealing the
ガラス膜除去工程S970は、チャネルストッパ930の表面を覆っているガラス膜960の少なくとも一部を除去する工程である(図19(b)参照。)。
The glass film removing step S970 is a step of removing at least a part of the
チャネルストップ電極形成工程S980は、チャネルストッパ930と接触するチャネルストップ電極970を形成する工程である(図19(c)参照。)。
The channel stop electrode formation step S980 is a step of forming a
以上の工程により、上記した半導体装置900を製造することができる。
Through the above steps, the
従来の半導体装置の製造方法によれば、不純物堆積工程S930及び不純物拡散工程S940を含み、不純物を拡散させてチャネルストッパ930を形成するため、空乏層が半導体装置900の外端に達することを防止することで耐圧の低下を抑制することができる半導体装置900を製造することができる。
According to the conventional method for manufacturing a semiconductor device, the
従来の半導体装置900によれば、チャネルストッパ930が形成されているため、空乏層が半導体装置900の外端に達することを防止することで耐圧の低下を抑制することができる。
According to the
しかしながら、上記したような従来の半導体装置の製造方法には、製造する半導体装置の特性や信頼性にバラツキが発生する場合があるという問題がある。 However, the conventional method for manufacturing a semiconductor device as described above has a problem in that variations may occur in characteristics and reliability of the semiconductor device to be manufactured.
そこで、本発明は上記した問題を解決するためになされたものであり、従来の半導体装置の製造方法と比較して、製造する半導体装置の特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、従来の半導体装置と比較して特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置を提供することも目的とする。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and suppresses the occurrence of variations in characteristics and reliability of a semiconductor device to be manufactured as compared with a conventional method for manufacturing a semiconductor device. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of performing
It is another object of the present invention to provide a semiconductor device capable of suppressing variations in characteristics and reliability as compared with conventional semiconductor devices.
[1]本発明の半導体装置の製造方法は、周辺領域にチャネルストッパが形成されている半導体装置の製造方法であって、第1導電型の第1領域が表面に露出している半導体基体を準備する半導体基体準備工程と、前記チャネルストッパを形成すべき部分の表面が露出するように前記第1領域の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程とをこの順序で含み、前記酸化膜形成工程よりも後に実施する工程として、前記第1領域の前記チャネルストッパを形成すべき部分の表面を覆うように第1導電型の不純物を含有するガラス膜を形成するガラス膜形成工程と、前記ガラス膜のアニールを行うとともに、当該アニールにより前記ガラス膜に含有されている前記第1導電型の不純物を前記第1領域に拡散させて前記チャネルストッパを形成するアニール工程と、前記チャネルストッパと接触するチャネルストップ電極を形成するチャネルストップ電極形成工程とをさらに含むことを特徴とする。 [1] A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which a channel stopper is formed in a peripheral region, and a semiconductor substrate in which a first region of a first conductivity type is exposed on the surface. A semiconductor substrate preparation step to be prepared; and an oxide film formation step in which an oxide film is formed on the surface of the first region so that the surface of the portion where the channel stopper is to be formed is exposed. As a step performed after the step, a glass film forming step of forming a glass film containing a first conductivity type impurity so as to cover a surface of a portion of the first region where the channel stopper is to be formed, and the glass In addition to annealing the film, the annealing causes the first conductivity type impurities contained in the glass film to diffuse into the first region to form the channel stopper. And Lumpur step, further comprising a channel stop electrode forming step of forming a channel stop electrode in contact with the channel stopper.
[2]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基体準備工程と、前記酸化膜形成工程と、前記ガラス膜形成工程と、前記アニール工程と、前記チャネルストッパの表面を覆っている前記ガラス膜の少なくとも一部を除去するガラス膜除去工程と、前記チャネルストップ電極形成工程とをこの順序で含むことが好ましい。 [2] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor substrate preparation step, the oxide film formation step, the glass film formation step, the annealing step, and the surface of the channel stopper are covered. It is preferable that a glass film removing step for removing at least a part of the glass film and the channel stop electrode forming step are included in this order.
[3]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基体準備工程と、前記酸化膜形成工程と、前記チャネルストップ電極形成工程と、前記ガラス膜形成工程と、前記アニール工程とをこの順序で含むことが好ましい。 [3] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the semiconductor substrate preparation step, the oxide film formation step, the channel stop electrode formation step, the glass film formation step, and the annealing step are performed in this order. It is preferable to contain.
[4]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記第1導電型の不純物としてリンを用い、前記ガラス膜を形成するための材料としてリンガラスを用いることが好ましい。 [4] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable to use phosphorus as the first conductivity type impurity and to use phosphorus glass as a material for forming the glass film.
[5]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記アニール工程後の前記ガラス膜の表面における前記第1導電型の不純物の含有率を6wt%〜9wt%の範囲内とし、前記アニール工程後の前記ガラス膜の膜厚を0.5μm〜2.0μmの範囲内とすることが好ましい。 [5] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the content rate of the first conductivity type impurity in the surface of the glass film after the annealing step is in the range of 6 wt% to 9 wt%, and after the annealing step. The glass film preferably has a thickness in the range of 0.5 μm to 2.0 μm.
[6]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記アニール工程では、前記チャネルストッパの深さが0.3μm〜4μmの範囲内となるように前記チャネルストッパを形成することが好ましい。 [6] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is preferable that in the annealing step, the channel stopper is formed so that the depth of the channel stopper is in a range of 0.3 μm to 4 μm.
[7]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記アニール工程では、前記第1導電型の不純物の濃度を前記半導体基体の深さ方向に沿って見たとき、製造する前記半導体装置の前記チャネルストッパの主領域に、0.15μm〜1.0μmの深さ範囲内で前記第1導電型の不純物の濃度が3桁以上変化する領域が存在するように前記チャネルストッパを形成することが好ましい。 [7] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, in the annealing step, the concentration of the first conductivity type impurity is viewed along the depth direction of the semiconductor substrate, and the semiconductor device to be manufactured is It is preferable to form the channel stopper so that the main region of the channel stopper has a region where the concentration of the first conductivity type impurity changes by three digits or more within a depth range of 0.15 μm to 1.0 μm. .
[8]本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基体準備工程よりも後に実施する工程として、前記ガラス膜を形成する場所とは異なる場所に、前記第1導電型の不純物を含有する第2ガラス膜を形成する第2ガラス膜形成工程をさらに含み、前記第2ガラス膜形成工程より後に実施する工程において、前記第2ガラス膜のアニールを行うとともに、当該アニールにより前記第2ガラス膜に含有されている前記第1導電型の不純物を前記半導体基体に拡散させることが好ましい。 [8] In the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, as a step performed after the semiconductor substrate preparation step, the first conductivity type impurity is contained in a place different from the place where the glass film is formed. The method further includes a second glass film forming step of forming a second glass film, and in the step performed after the second glass film forming step, the second glass film is annealed and the second glass film is annealed. It is preferable to diffuse the first conductivity type impurity contained in the semiconductor substrate.
[9]本発明の半導体装置は、第1導電型の第1領域の周辺領域にチャネルストッパが形成されている半導体基体と、前記チャネルストッパと接触しているチャネルストップ電極とを備え、前記チャネルストッパの深さが0.3μm〜4μmの範囲内にあることを特徴とする。 [9] A semiconductor device of the present invention includes a semiconductor substrate in which a channel stopper is formed in the peripheral region of the first region of the first conductivity type, and a channel stop electrode in contact with the channel stopper, The depth of the stopper is in the range of 0.3 μm to 4 μm.
[10]本発明の半導体装置においては、前記第1導電型の不純物の濃度を前記半導体基体の深さ方向に沿って見たとき、前記チャネルストッパの主領域には、0.15μm〜1.0μmの深さ範囲内で前記第1導電型の不純物の濃度が3桁以上変化する領域が存在することが好ましい。 [10] In the semiconductor device of the present invention, when the concentration of the first conductivity type impurity is viewed along the depth direction of the semiconductor substrate, the main region of the channel stopper has a thickness of 0.15 μm to 1.. It is preferable that there is a region where the concentration of the first conductivity type impurity changes by three digits or more within a depth range of 0 μm.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、ガラス膜のアニールを行うとともに当該アニールによりガラス膜に含有されている第1導電型の不純物を第1領域に拡散させてチャネルストッパを形成するアニール工程を含むため、半導体基体を高温環境下に置く回数を減らし、アニールの温度条件のバラツキにより誘発される酸化膜の固定電荷Qssの変化のバラツキを抑制することが可能となる。その結果、本発明の半導体装置の製造方法は、従来の半導体装置の製造方法と比較して、製造する半導体装置の特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置の製造方法となる。 According to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, an annealing step is performed in which a channel stopper is formed by annealing a glass film and diffusing the first conductivity type impurity contained in the glass film into the first region by the annealing. Therefore, it is possible to reduce the number of times that the semiconductor substrate is placed in a high temperature environment, and to suppress the variation in the change in the fixed charge Qss of the oxide film induced by the variation in the annealing temperature condition. As a result, the semiconductor device manufacturing method of the present invention is a semiconductor device that can suppress variations in characteristics and reliability of the semiconductor device to be manufactured, as compared with the conventional semiconductor device manufacturing method. It becomes a manufacturing method.
ところで、従来の半導体装置の製造方法では、不純物拡散工程及びアニール工程の両工程で半導体基体を高温環境下に置くため、両工程における僅かな温度条件のバラツキにより酸化膜の固定電荷Qssが大きく変化しやすくなる。その結果、従来の半導体装置の製造方法で製造する半導体装置は、特性や信頼性にバラツキが発生しやすくなってしまう。
本発明の完成には、本発明の発明者らの研究により、当該固定電荷Qssの変化が不純物拡散工程及びアニール工程における温度条件に大きく依存することが判明したことが大きく寄与している(後述する図5参照。)。
By the way, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device, the semiconductor substrate is placed in a high temperature environment in both the impurity diffusion process and the annealing process. It becomes easy to do. As a result, a semiconductor device manufactured by a conventional method for manufacturing a semiconductor device is likely to vary in characteristics and reliability.
The completion of the present invention greatly contributes to the fact that the study of the inventors of the present invention has revealed that the change in the fixed charge Qss greatly depends on the temperature conditions in the impurity diffusion process and the annealing process (described later). See FIG.
本発明の半導体装置は、上記した本発明の半導体装置の製造方法により製造することができる半導体装置であるため、従来の半導体装置と比較して特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置となる。 Since the semiconductor device of the present invention is a semiconductor device that can be manufactured by the above-described method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the occurrence of variations in characteristics and reliability compared to conventional semiconductor devices is suppressed. It becomes a semiconductor device capable of.
以下、本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置について、図に示す各実施形態に基づいて説明する。なお、各図面は模式図であり、必ずしも実際の構造や構成等を厳密に反映するものではない。以下に説明する各実施形態は、請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、各実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが本発明の解決手段に必須であるとは限らない。各実施形態においては、基本的な構成や特徴が同じ構成要素(形状や構成等が完全に同一ではない構成要素を含む。)については、同じ符号を使用し、再度の説明を省略することがある。 Hereinafter, a method for manufacturing a semiconductor device and a semiconductor device of the present invention will be described based on each embodiment shown in the drawings. Each drawing is a schematic diagram, and does not necessarily reflect an actual structure or configuration. Each embodiment described below does not limit the invention according to the claims. In addition, all of the elements and combinations described in the embodiments are not necessarily essential to the solution of the present invention. In each embodiment, the same reference numerals are used for components having the same basic configuration and characteristics (including components whose shapes and configurations are not completely the same), and the description thereof may be omitted. is there.
[実施形態1]
1.半導体装置100の構成
まず、実施形態1に係る半導体装置100の構成について説明する。
実施形態1に係る半導体装置100は、プレーナー型のダイオードである。
半導体装置100は、図1に示すように、半導体基体110と、酸化膜150と、ガラス膜160と、チャネルストップ電極170とを備える。
なお、半導体装置100は、上記した以外の構成要素、例えば、各種電極や、半導体装置としての主動作を提供する領域(いわゆるアクティブ領域)を構成する構成要素等も備えるが、これらは本発明には直接関係しないため、説明及び図示を省略する。
[Embodiment 1]
1. Configuration of
The
As shown in FIG. 1, the
Note that the
半導体基体110は、第1領域120及びオーミック層140を有する。
第1領域120は、第1導電型の領域であり、周辺領域にチャネルストッパ130が形成されている。実施形態1に係る半導体装置100においては、第1導電型はn型であり、第1領域120はn−型の領域である。
第1領域120の不純物の濃度は、例えば5×1013cm−3〜1×1016cm−3の範囲内とすることができる。第1領域120の厚さは、例えば5μm〜120μmの範囲内とすることができる。
The
The
The concentration of the impurity in the
チャネルストッパ130は、第1領域120よりも不純物の濃度が高いn++型の領域である。チャネルストッパ130は、半導体装置100の外周を一周するように(中央に存在する構造を囲むように)形成されている。
チャネルストッパ130の深さは、0.3μm〜4μmの範囲内にある。
The
The depth of the
また、第1導電型の不純物の濃度を半導体基体110の深さ方向に沿って見たとき、チャネルストッパ130の主領域には、0.15μm〜1.0μmの深さ範囲内で第1導電型の不純物の濃度が3桁以上変化する領域が存在する。このため、チャネルストッパ130の不純物の濃度を一概にいうことは難しいが、最も不純物の濃度が高くなる箇所において、例えば1×1017cm−3〜1×1021cm−3の範囲内とすることができる。
本明細書においては、「チャネルストッパの主領域」とは、半導体基体の深さ方向に対して垂直な方向に沿って見たときにチャネルストッパの深さがほぼ一定となる領域、言い換えれば、チャネルストッパのサイド拡散部分を含まない領域のことをいう。
Further, when the concentration of the first conductivity type impurity is viewed along the depth direction of the
In this specification, the “main region of the channel stopper” refers to a region where the depth of the channel stopper is substantially constant when viewed along a direction perpendicular to the depth direction of the semiconductor substrate, in other words, A region that does not include the side diffusion portion of the channel stopper.
オーミック層140は、第1領域120よりも不純物の濃度が高いn+型の領域である。
酸化膜150は、第1領域120の表面に形成されている。酸化膜150は、例えばSiO2からなる。
オーミック層140の厚さは、例えば、50μm〜600μmの範囲内にある。オーミック層140の不純物の濃度は、例えば1×1019cm−3〜1×1021cm−3の範囲内とすることができる。
ガラス膜160は、酸化膜150を覆うように形成されている。ガラス膜160は、保護膜(パッシベーション膜)として機能する。ガラス膜160は、第1導電型の不純物を含有している。
実施形態1においては、第1導電型の不純物としてリンを用い、ガラス膜160はリンガラス(PSG)からなる。
The
The
The thickness of the
The
In the first embodiment, phosphorus is used as the first conductivity type impurity, and the
実施形態1においては、ガラス膜160の表面における第1導電型の不純物の含有率は6wt%〜9wt%の範囲内にあり、ガラス膜160の膜厚は0.5μm〜2.0μmの範囲内にあり、好ましくは1μm〜1.4μmの範囲内にある。
なお、本明細書においては、「ガラス膜の膜厚」は、酸化膜上に形成されているガラス膜の膜厚のことをいう。
In the first embodiment, the content of impurities of the first conductivity type on the surface of the
In the present specification, the “film thickness of the glass film” refers to the film thickness of the glass film formed on the oxide film.
チャネルストップ電極170は、チャネルストッパ130と接触している。チャネルストップ電極170は導電性の物質、例えば、アルミニウム等の金属又は十分な導電性を有する(不純物の濃度が高い)ポリシリコンからなる。
チャネルストップ電極は、EQR(Equi−potential Ring)電極やEQR構造といわれることもある。
The
The channel stop electrode is sometimes referred to as an EQR (Equi-potential Ring) electrode or an EQR structure.
2.半導体装置の製造方法
次に、実施形態1に係る半導体装置の製造方法について説明する。
実施形態1に係る半導体装置の製造方法は、周辺領域にチャネルストッパ130が形成されている半導体装置を製造するための製造方法であり、つまり、実施形態1に係る半導体装置100を製造するための製造方法である。
2. Semiconductor Device Manufacturing Method Next, a semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment will be described.
The manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment is a manufacturing method for manufacturing a semiconductor device in which the
実施形態1に係る半導体装置の製造方法は、図2に示すように、半導体基体準備工程S10と、酸化膜形成工程S20とをこの順序で含み、酸化膜形成工程S20よりも後に実施する工程として、ガラス膜形成工程S30と、アニール工程S40と、チャネルストップ電極形成工程S60とをさらに含む。 As shown in FIG. 2, the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment includes a semiconductor substrate preparation step S10 and an oxide film formation step S20 in this order, and is a step performed after the oxide film formation step S20. The glass film forming step S30, the annealing step S40, and the channel stop electrode forming step S60 are further included.
さらにいえば、実施形態1に係る半導体装置の製造方法は、半導体基体準備工程S10と、酸化膜形成工程S20と、ガラス膜形成工程S30と、アニール工程S40と、ガラス膜除去工程S50と、チャネルストップ電極形成工程S60とをこの順序で含む。
なお、本明細書においては、半導体装置の製造方法の説明に関する記載については、主に本発明との関連性が高い工程について記載する。つまり、本明細書に記載した工程のみで半導体装置の全体を製造するものではない。本発明の半導体装置の製造方法は、本明細書に記載する以外の工程を含んでいてもよい。
以下、各工程について説明する。以下の説明においては、工程に直接関係しない構成要素については記載及び説明を省略する。
More specifically, the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment includes a semiconductor substrate preparation step S10, an oxide film formation step S20, a glass film formation step S30, an annealing step S40, a glass film removal step S50, a channel The stop electrode forming step S60 is included in this order.
Note that in this specification, the description relating to the description of the method for manufacturing a semiconductor device will mainly describe the steps highly relevant to the present invention. That is, the entire semiconductor device is not manufactured only by the steps described in this specification. The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention may include steps other than those described in this specification.
Hereinafter, each step will be described. In the following description, description and description of components that are not directly related to the process are omitted.
半導体基体準備工程S10は、第1導電型の第1領域120が表面に露出している半導体基体110を準備する工程である(図3(a)参照。)。
実施形態1においては、第1導電型はn型であり、第1導電型の不純物としてリンを用いる。
実施形態1における半導体基体準備工程S10で準備する半導体基体110では、オーミック層140の上に第1領域120が存在する。
The semiconductor substrate preparation step S10 is a step of preparing the
In the first embodiment, the first conductivity type is n-type, and phosphorus is used as the first conductivity type impurity.
In the
酸化膜形成工程S20は、チャネルストッパ130を形成すべき部分の表面が露出するように第1領域120の表面に酸化膜150を形成する工程である(図3(b)参照。)。
酸化膜形成工程S20は、チャネルストッパ130を形成すべき部分の表面を含む第1領域120の表面(例えば、周辺領域における第1領域120の表面全面)に酸化膜150を形成した後、チャネルストッパ130を形成すべき部分の表面に存在する酸化膜150を除去するという手順により実施することができる。また、酸化膜形成工程S20においては、最初から第1領域120の表面のうちチャネルストッパ130を形成すべき部分の表面が露出するように酸化膜150を形成するようにしてもよい。
要するに、酸化膜形成工程S20においては、最終的にチャネルストッパ130を形成すべき部分の表面が露出するようにすればよい。
The oxide film forming step S20 is a step of forming the
In the oxide film forming step S20, after forming the
In short, in the oxide film forming step S20, the surface of the portion where the
ガラス膜形成工程S30は、第1領域120のチャネルストッパ130を形成すべき部分の表面を覆うように第1導電型の不純物を含有するガラス膜160を形成する工程である(図3(c)参照。)。ガラス膜160の形成自体については、CVD法等の公知の技術を用いて実施することができるため、説明を省略する。
実施形態1におけるガラス膜形成工程S30においては、ガラス膜160を形成するための材料としてリンガラスを用いる。
また、実施形態1においては、アニール工程S40後のガラス膜160の表面における第1導電型の不純物の含有率を6wt%〜9wt%の範囲内とし、アニール工程S40後のガラス膜160の膜厚を0.5μm〜2.0μmの範囲内とし、好ましくは1μm〜1.4μmの範囲内とする。このため、ガラス膜形成工程S30においては、上記条件を満たすようにリンガラスを選定し、ガラス膜160の形成を行う。
The glass film forming step S30 is a step of forming the
In the glass film forming step S30 in the first embodiment, phosphorus glass is used as a material for forming the
Further, in the first embodiment, the content ratio of the first conductivity type impurities on the surface of the
アニール工程S40は、ガラス膜160のアニールを行うとともに、当該アニールによりガラス膜160に含有されている第1導電型の不純物を第1領域120に拡散させてチャネルストッパ130を形成する工程である(図4(a)参照。)。
実施形態1におけるアニール工程S40では、チャネルストッパ130の深さが0.3μm〜4μmの範囲内となるようにチャネルストッパ130を形成する。
The annealing step S40 is a step of annealing the
In the annealing step S40 in the first embodiment, the
また、実施形態1におけるアニール工程S40では、第1導電型の不純物の濃度を半導体基体110の深さ方向に沿って見たとき、製造する半導体装置100のチャネルストッパ130の主領域に、0.15μm〜1.0μmの深さ範囲内で第1導電型の不純物の濃度が3桁以上変化する領域が存在するようにチャネルストッパ130を形成する。
Further, in the annealing step S40 in the first embodiment, when the concentration of the first conductivity type impurity is viewed along the depth direction of the
なお、実施形態1におけるガラス膜160に含有されている不純物からチャネルストッパ130を形成する場合には、実施形態1おけるチャネルストッパ130の深さ及び不純物の濃度に関する数値設定は、ガラス膜のアニールとして一般的に実施される工程に沿ってアニール工程S40を実施することで達成することができる。
アニール温度は、例えば、800℃〜1100℃の範囲内とすることができる。
When the
The annealing temperature can be set in the range of 800 ° C. to 1100 ° C., for example.
ガラス膜除去工程S50は、チャネルストッパ130の表面を覆っているガラス膜160の少なくとも一部を除去する工程である(図4(b)参照。)。
The glass film removal step S50 is a step of removing at least a part of the
チャネルストップ電極形成工程S60は、チャネルストッパ130と接触するチャネルストップ電極170を形成する工程である(図4(c)参照。)。
The channel stop electrode formation step S60 is a step of forming a
以上の工程により、実施形態1に係る半導体装置100を製造する(半導体装置100の周辺領域を形成する)ことができる。
Through the above steps, the
3.半導体装置の製造方法に関する実験
以下、図5〜図7を用いて、実験結果に基づく説明を行う。
3. Experiment on Method for Manufacturing Semiconductor Device Hereinafter, an explanation will be given based on the experiment result with reference to FIGS.
まず、本発明の発明者らは、固定電荷Qssの変化が半導体装置の製造方法におけるどの要因によってどの程度変化するのかについて検討を行った。事前検討により、固定電荷Qssの変化に最も影響を与えると考えられるアニール工程の温度を標示因子とした。また、設計で決定する事項であって固定電荷Qssに影響を与えるものとして、酸化膜の厚さ、ガラス膜の厚さ、ガラス膜における不純物の濃度及び不純物拡散工程における拡散温度を制御因子とした。また、ウェーハ面内に設定した5点におけるバラツキを誤差因子とした。これらをL9直交表に割り付け、実験を行った。 First, the inventors of the present invention examined how much the change in the fixed charge Qss is caused by which factor in the method of manufacturing a semiconductor device. Based on the preliminary examination, the temperature of the annealing process that is considered to have the most influence on the change of the fixed charge Qss was used as the indication factor. In addition, as a matter to be determined by the design and affecting the fixed charge Qss, the thickness of the oxide film, the thickness of the glass film, the concentration of impurities in the glass film, and the diffusion temperature in the impurity diffusion process were used as control factors. . Further, the variation at five points set in the wafer surface was taken as an error factor. These were assigned to the L9 orthogonal table for experiments.
その結果、図5に示すように、固定電荷Qssが変化する要因として、不純物拡散工程における拡散温度が固定電荷Qssの変化に大きな影響を与えることが判明した。つまり、不純物拡散工程及びアニール工程の両工程を含む従来の半導体装置の製造方法においては、双方の工程における温度条件の僅かなバラツキが、最終的に固定電荷Qssのバラツキとして顕出する場合がある。 As a result, as shown in FIG. 5, it has been found that the diffusion temperature in the impurity diffusion process has a great influence on the change of the fixed charge Qss as a factor for changing the fixed charge Qss. That is, in the conventional method for manufacturing a semiconductor device including both the impurity diffusion step and the annealing step, slight variations in temperature conditions in both steps may eventually appear as variations in the fixed charge Qss. .
一方、本発明の半導体装置の製造方法によれば、アニール工程とは別に不純物拡散工程を実施する必要がないため、半導体基体を高温環境下に置く回数を減らし、固定電荷Qssの変化のバラツキを抑制することが可能となる。 On the other hand, according to the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, it is not necessary to perform an impurity diffusion step separately from the annealing step. Therefore, the number of times that the semiconductor substrate is placed in a high temperature environment is reduced, and variations in the fixed charge Qss are reduced. It becomes possible to suppress.
次に、本発明による半導体装置の製造方法による固定電荷Qssの変化の度合いを見るため、本発明の半導体装置の製造方法により製造した半導体装置に相当するMOS素子及び従来の半導体装置の製造方法により製造した半導体装置に相当するMOS素子について、固定電荷Qssを算出する基礎となるCV特性を測定し、比較した。
なお、上記実験の結果を示す図6においては、本発明についての結果を実施例という名称で記載し、従来についての結果を比較例という名称で記載する。
Next, in order to see the degree of change in the fixed charge Qss by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention, the MOS element corresponding to the semiconductor device manufactured by the semiconductor device manufacturing method according to the present invention and the conventional semiconductor device manufacturing method are used. For the MOS elements corresponding to the manufactured semiconductor devices, CV characteristics serving as a basis for calculating the fixed charge Qss were measured and compared.
In addition, in FIG. 6 which shows the result of the said experiment, the result about this invention is described by the name of an Example, and the result about the past is described by the name of a comparative example.
その結果、図6に示すように、本発明の半導体装置の製造方法に係るCV波形は、従来の半導体装置の製造方法に係るCV波形と比較して、VRを0Vから負側に向かって見ていったときにCjが大きく減少しはじめる点(変曲点)が0Vに近くなっていることがわかった。当該結果は、本発明の半導体装置の製造方法により形成した酸化膜の固定電荷Qssの変化が、従来の半導体装置の製造方法により形成した酸化膜の固定電荷Qssの変化よりも小さくなることを表している。 As a result, as shown in FIG. 6, the CV waveform according to the semiconductor device manufacturing method of the present invention is compared with the CV waveform according to the conventional semiconductor device manufacturing method when VR is viewed from 0V toward the negative side. It was found that the point (inflection point) at which Cj began to decrease greatly when approached was close to 0V. The results show that the change in the fixed charge Qss of the oxide film formed by the semiconductor device manufacturing method of the present invention is smaller than the change in the fixed charge Qss of the oxide film formed by the conventional semiconductor device manufacturing method. ing.
次に、本発明の半導体装置の製造方法により形成したチャネルストッパ及び従来の半導体装置の製造方法により形成したチャネルストッパについて、広がり抵抗測定(SRP)によって不純物の濃度分布を算出した。
なお、上記実験の結果を示す図7においても、本発明についての結果を実施例という名称で記載し、従来についての結果を比較例という名称で記載する。
Next, for the channel stopper formed by the semiconductor device manufacturing method of the present invention and the channel stopper formed by the conventional semiconductor device manufacturing method, the impurity concentration distribution was calculated by spreading resistance measurement (SRP).
In FIG. 7 showing the results of the above-described experiment, the results for the present invention are described by the names of Examples, and the results for the prior art are described by the names of Comparative Examples.
その結果、図7に示すように、本発明の半導体装置の製造方法により形成したチャネルストッパは、従来の半導体装置の製造方法により形成したチャネルストッパと比較して、深さが浅く、かつ、深さ方向に沿って見たときに不純物の濃度が急峻に低下することがわかった。 As a result, as shown in FIG. 7, the channel stopper formed by the semiconductor device manufacturing method of the present invention is shallower and deeper than the channel stopper formed by the conventional semiconductor device manufacturing method. It has been found that the impurity concentration decreases sharply when viewed along the vertical direction.
4.実施形態1に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置100の効果
以下、実施形態1に係る半導体装置の製造方法及び半導体装置100の効果について説明する。
4). Effects of Semiconductor Device Manufacturing Method and
実施形態1に係る半導体装置の製造方法は、ガラス膜160のアニールを行うとともに、当該アニールによりガラス膜160に含有されている第1導電型の不純物を第1領域120に拡散させてチャネルストッパ130を形成するアニール工程S40を含む。このため、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、半導体基体110を高温環境下に置く回数を減らし、アニールの温度条件のバラツキにより誘発される酸化膜150の固定電荷Qssの変化のバラツキを抑制することが可能となる。その結果、実施形態1に係る半導体装置の製造方法は、従来の半導体装置の製造方法と比較して、製造する半導体装置の特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置の製造方法となる。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, the
また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、従来の半導体装置の製造方法により製造した半導体装置と比較して、酸化膜150の固定電荷Qssの変化自体が少ない半導体装置を製造することが可能となる。このため、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、酸化膜150の固定電荷Qssの増加に起因する信頼性寿命低下や逆方向特性異常の発生(異常波形やクリープの発生)を抑制することが可能な半導体装置100を製造することが可能となる。
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, a semiconductor device in which the change in the fixed charge Qss of the
ところで、実施形態1に係る半導体装置の製造方法により形成されたチャネルストッパ130は、従来の半導体装置の製造方法により形成されるチャネルストッパと比較して不純物の濃度が低くなり、かつ、第1領域120の表面を基準とした深さが浅くなる(厚みが薄くなる)傾向がある。しかし、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、チャネルストップ電極形成工程S60でチャネルストッパ130と接触するチャネルストップ電極170を形成するため、製造する半導体装置100における耐圧を十分に確保することが可能となる。
Meanwhile, the
また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、従来の半導体装置の製造方法よりも少ない工程で半導体装置100を製造することが可能となる。
In addition, according to the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the
また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、第1導電型の不純物としてリンを用い、ガラス膜160を形成するための材料としてリンガラスを用いるため、比較的拡散が容易なリンを用いて効率的にチャネルストッパ130を形成することが可能となる。
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the first embodiment, phosphorus is used as the first conductivity type impurity and phosphorus glass is used as a material for forming the
また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法では、アニール工程S40後のガラス膜160の表面における第1導電型の不純物の含有率を6wt%〜9wt%の範囲内とする。実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、第1導電型の不純物の含有率を6wt%以上とすることで、リンガラスに含まれる不純物(リン)の含有率を十分に高くしてチャネルストッパ130を十分に安定して形成することが可能となる。また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、第1導電型の不純物の含有率を9wt%以下とすることで、不純物の含有率を十分に低くしてチャネルストッパ130を精度よく形成することが可能となる。
In the method for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, the content of the first conductivity type impurity on the surface of the
実施形態1に係る半導体装置の製造方法では、アニール工程S40後のガラス膜160の膜厚を0.5μm〜2.0μmの範囲内とする。実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、ガラス膜160の膜厚を0.5μm以上とすることで、十分な量の不純物を確保することが可能となり、かつ、製造する半導体装置100におけるガラス膜160の強度を十分に確保することが可能となる。また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、ガラス膜160の膜厚を2.0μm以下とすることで、ガラス膜160の成膜時におけるクラックの発生を抑制することが可能となり、各種電極及びチャネルストップ電極170を形成する際におけるパターンの段差切れの発生を抑制することが可能となり、かつ、不純物の量が過剰にならないようにすることが可能となる。
In the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, the film thickness of the
実施形態1に係る半導体装置の製造方法では、アニール工程S40では、チャネルストッパ130の深さが0.3μm〜4μmの範囲内となるようにチャネルストッパ130を形成する。実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、チャネルストッパ130の深さを0.3μm以上とすることにより、十分なチャネルストッパ130の深さを確保することが可能となる。また、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、チャネルストッパ130の深さを4μm以下とすることにより、後述するように従来の方法で形成するチャネルストッパよりもチャネルストッパ130の深さを浅くすることが可能となり、その結果、製造する半導体装置100のさらなる小型化が可能となる。
In the method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment, in the annealing step S40, the
実施形態1に係る半導体装置の製造方法においては、アニール工程S40では、第1導電型の不純物の濃度を半導体基体110の深さ方向に沿って見たとき、製造する半導体装置100のチャネルストッパ130の主領域に、0.15μm〜1.0μmの深さ範囲内で第1導電型の不純物の濃度が3桁以上変化する領域が存在するようにチャネルストッパ130を形成するため、従来の方法で形成するチャネルストッパよりもチャネルストッパ130における不純物の濃度の低下が急峻になり、サイド拡散が小さくなる。その結果、実施形態1に係る半導体装置の製造方法によれば、周辺領域の面積を縮小することが可能となり、製造する半導体装置100を一層小型化することが可能となる。
In the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, in the annealing step S40, when the concentration of the first conductivity type impurity is viewed along the depth direction of the
実施形態1に係る半導体装置100は、実施形態1に係る半導体装置の製造方法により製造することができる半導体装置であるため、従来の半導体装置と比較して特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置となる。
Since the
実施形態1に係る半導体装置100によれば、チャネルストッパ130の深さが0.3μm〜4μmの範囲内にある。実施形態1に係る半導体装置100によれば、チャネルストッパ130の深さが0.3μm以上であるため、十分なチャネルストッパ130の深さを確保することが可能となる。また、実施形態1に係る半導体装置100によれば、チャネルストッパ130の深さが4μm以下であるため、従来の半導体装置におけるチャネルストッパよりもチャネルストッパ130の深さを浅くすることが可能となり、その結果、半導体装置100のさらなる小型化が可能となる。
According to the
実施形態1に係る半導体装置100によれば、第1導電型の不純物の濃度を半導体基体110の深さ方向に沿って見たとき、チャネルストッパ130の主領域には、0.15μm〜1.0μmの深さ範囲内で第1導電型の不純物の濃度が3桁以上変化する領域が存在するため、従来の半導体装置におけるチャネルストッパよりもチャネルストッパ130における不純物の濃度の低下が急峻になり、サイド拡散が小さくなる。その結果、実施形態1に係る半導体装置100によれば、周辺領域の面積を縮小することが可能となり、半導体装置100を一層小型化することが可能となる。
According to the
[実施形態2]
実施形態2に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様の方法であるが、工程の順序が実施形態1に係る半導体装置の製造方法とは異なる。また、当該順序の違いに起因して、内容が多少異なる工程も存在する(後述)。
また、実施形態2に係る半導体装置102は、基本的には実施形態1に係る半導体装置100と同様の構成を有するが、実施形態2に係る半導体装置の製造方法に起因して、チャネルストップ電極及びチャネルストッパの構成が実施形態1に係る半導体装置100とは異なる。
[Embodiment 2]
The manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment is basically the same as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, but the order of steps is the same as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment. Different. In addition, there are processes that have slightly different contents due to the difference in order (described later).
The
実施形態2に係る半導体装置102の半導体基体110には、図8に示すように、実施形態1におけるチャネルストッパ130とは形状が異なるチャネルストッパ132が形成されている。チャネルストッパ132は、チャネルストップ電極172の下面の一部と接触している。つまり、チャネルストップ電極172の下面全てとは接触していない。
また、半導体装置102は、実施形態1におけるチャネルストップ電極170とは形状が異なるチャネルストップ電極172を備える。チャネルストップ電極172は、酸化膜150上に乗り上げるような形状をしている。
As shown in FIG. 8, a
In addition, the
なお、チャネルストッパ132及びチャネルストップ電極172は、実施形態1におけるチャネルストッパ130及びチャネルストップ電極170とそれぞれ形状が異なるが、半導体装置102の中で果たす役割については実施形態1におけるチャネルストッパ130及びチャネルストップ電極170と同様である。
The
実施形態2に係る半導体装置の製造方法は、実施形態2に係る半導体装置102を製造するための製造方法であって、図9に示すように、半導体基体準備工程S10と、酸化膜形成工程S20と、チャネルストップ電極形成工程S62と、ガラス膜形成工程S32と、アニール工程S42と、ガラス膜除去工程S52とをこの順序で含む。
The manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment is a manufacturing method for manufacturing the
半導体基体準備工程S10及び酸化膜形成工程S20については、実施形態1における同名同符号の工程と同様の工程であるため、説明を省略する(図10(a)及び図10(b)参照。)。 The semiconductor substrate preparation step S10 and the oxide film formation step S20 are the same steps as the steps with the same names and symbols in the first embodiment, and thus description thereof is omitted (see FIGS. 10A and 10B). .
チャネルストップ電極形成工程S62は、基本的には実施形態1におけるチャネルストップ電極形成工程S60と同様の工程であるが、実施形態2においては酸化膜形成工程S20の後に実施する(図10(c)参照。)。なお、チャネルストップ電極形成工程S62で形成するチャネルストップ電極172は、この後のアニール工程S42で高温にさらされるため、高温に耐えられる物質により形成する必要がある。チャネルストップ電極172は、例えば、不純物を十分に添加した(十分な導電性を有する)ポリシリコンからなる。
The channel stop electrode formation step S62 is basically the same as the channel stop electrode formation step S60 in the first embodiment, but is performed after the oxide film formation step S20 in the second embodiment (FIG. 10C). reference.). Note that the
ガラス膜形成工程S32は、基本的には実施形態1におけるガラス膜形成工程S30と同様の工程であるが、実施形態2においてはチャネルストップ電極形成工程S62の後に実施する(図11(a)参照。)。このため、ガラス膜形成工程S32では、チャネルストップ電極172を埋め込むようにガラス膜160を形成する。
The glass film forming step S32 is basically the same as the glass film forming step S30 in the first embodiment, but is performed after the channel stop electrode forming step S62 in the second embodiment (see FIG. 11A). .) Therefore, in the glass film forming step S32, the
アニール工程S42は、基本的には実施形態1におけるアニール工程S40と同様の工程であるが、実施形態2においては、チャネルストップ電極172が既に形成されているため、アニール工程S42で形成するチャネルストッパ132は、チャネルストップ電極172の下面全体と接触するようには広がらない。
なお、チャネルストッパ132は、サイド拡散により形成された領域(チャネルストップ電極が含有する不純物が半導体基体110に拡散する場合には、当該拡散により形成された領域を含む)によりチャネルストップ電極172と接触しているため、チャネルストップ電極172の効果が損なわれることはない。
The annealing step S42 is basically the same as the annealing step S40 in the first embodiment. However, in the second embodiment, since the
The
ガラス膜除去工程S52は、実施形態1におけるガラス膜除去工程S50と同様の工程である。なお、チャネルストップ電極172は既に形成されているため、不要であればガラス膜除去工程S52は実施しなくてもよい。
The glass film removing step S52 is the same as the glass film removing step S50 in the first embodiment. Note that since the
このように、実施形態2に係る半導体装置の製造方法は工程の順序が実施形態1に係る半導体装置の製造方法とは異なるが、ガラス膜160のアニールを行うとともに、当該アニールによりガラス膜160に含有されている第1導電型の不純物を第1領域120に拡散させてチャネルストッパ132を形成するアニール工程S42を含む。このため、実施形態2に係る半導体装置の製造方法によれば、実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様に、半導体基体110を高温環境下に置く回数を減らし、アニールの温度条件のバラツキにより誘発される酸化膜150の固定電荷Qssの変化のバラツキを抑制することが可能となる。その結果、実施形態2に係る半導体装置の製造方法は、実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様に、従来の半導体装置の製造方法と比較して、製造する半導体装置の特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置の製造方法となる。
As described above, the manufacturing method of the semiconductor device according to the second embodiment is different from the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment in the process sequence, but the
また、実施形態2に係る半導体装置の製造方法は、半導体基体準備工程S10と、酸化膜形成工程S20と、チャネルストップ電極形成工程S62と、ガラス膜形成工程S32と、アニール工程S42と、ガラス膜除去工程S52とをこの順序で含むため、従来の半導体装置の製造方法よりも少ない工程で半導体装置102を製造することが可能となる。
In addition, the semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment includes a semiconductor substrate preparation step S10, an oxide film formation step S20, a channel stop electrode formation step S62, a glass film formation step S32, an annealing step S42, and a glass film. Since the removal step S52 is included in this order, the
実施形態2に係る半導体装置102は、チャネルストップ電極及びチャネルストッパの構成が実施形態1に係る半導体装置100とは異なるが、実施形態2に係る半導体装置の製造方法により製造することができる半導体装置であるため、実施形態1に係る半導体装置100と同様に、従来の半導体装置と比較して特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置となる。
The
なお、実施形態2に係る半導体装置の製造方法は実施形態1に係る半導体装置の製造方法と基本的に同様の方法であり、実施形態2に係る半導体装置102は実施形態1に係る半導体装置100と基本的に同様の構成を有するため、それぞれ実施形態1に係る半導体装置の製造方法又は半導体装置100が有する効果のうち該当する効果も有する。
The semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment is basically the same method as the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, and the
[実施形態3]
実施形態3に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様の方法であるが、第2ガラス膜形成工程をさらに含む点で実施形態1に係る半導体装置の製造方法とは異なる。
また、実施形態3に係る半導体装置104は、基本的には実施形態1に係る半導体装置100と同様の構成を有するが、実施形態2に係る半導体の製造方法に起因して、オーミック層の構成が実施形態1に係る半導体装置100とは異なる。
[Embodiment 3]
The manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment is basically the same method as the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment, but according to the first embodiment in that it further includes a second glass film forming step. This is different from the manufacturing method of the semiconductor device.
In addition, the
実施形態3に係る半導体装置104は、図12に示すように、オーミック層142を有する半導体基体112を有する。オーミック層142は、後述する実施形態3に係る半導体装置の製造方法により形成されたものである。
The
実施形態3に係る半導体装置の製造方法は、図13に示すように、半導体基体準備工程S12と、酸化膜形成工程S20と、ガラス膜形成工程S30と、第2ガラス膜形成工程S70と、アニール工程S44と、ガラス膜除去工程S50と、チャネルストップ電極形成工程S60とをこの順序で含む。 As shown in FIG. 13, the semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment includes a semiconductor substrate preparation step S12, an oxide film formation step S20, a glass film formation step S30, a second glass film formation step S70, and an annealing process. The process S44, the glass film removing process S50, and the channel stop electrode forming process S60 are included in this order.
半導体基体準備工程S12は、基本的には実施形態1における半導体基体準備工程S10と同様の工程であるが、オーミック層を有しない半導体基体112を準備する。実施形態3においては、実施形態3で扱う周辺領域全域が第1領域120からなる半導体基体112を準備する(図14(a)参照。)。
The semiconductor substrate preparation step S12 is basically the same as the semiconductor substrate preparation step S10 in the first embodiment, but a
酸化膜形成工程S20及びガラス膜形成工程S30は、実施形態1における同名の工程と同様の工程であるため、説明を省略する(図14(b)及び図14(c)参照。)。 Since the oxide film forming step S20 and the glass film forming step S30 are the same steps as those of the same name in the first embodiment, description thereof is omitted (see FIGS. 14B and 14C).
第2ガラス膜形成工程S70は、ガラス膜160を形成する場所とは異なる場所に、第1導電型の不純物を含有する第2ガラス膜180を形成する工程である(図14(d)参照。)。実施形態3においては、第2ガラス膜180をガラス膜160とは反対側の表面に形成する。実施形態3における第1導電型の不純物はリンであり、第2ガラス膜180もガラス膜160と同様にリンガラス(PSG)からなる。なお、第2ガラス膜180を構成する材料はガラス膜160を構成する材料と異なっていてもよい。例えば、実施形態3のように第2ガラス膜180でオーミック層142を形成する場合には、第2ガラス膜180の不純物の濃度をガラス膜160の不純物の濃度よりも高くすることが好ましい。
The second glass film forming step S70 is a step of forming the
アニール工程S44は、実施形態1におけるアニール工程S40と基本的に同様の工程であるが、実施形態1におけるアニール工程S40の内容に加えて、第2ガラス膜180のアニールを行うとともに、当該アニールにより第2ガラス膜180に含有されている第1導電型の不純物を半導体基体110に拡散させる工程である。実施形態3においては、アニール工程S44によりオーミック層142を形成する。
The annealing step S44 is basically the same as the annealing step S40 in the first embodiment, but in addition to the contents of the annealing step S40 in the first embodiment, the
このように、実施形態3に係る半導体装置の製造方法は、第2ガラス膜形成工程をさらに含む点で実施形態1に係る半導体装置の製造方法とは異なるが、ガラス膜160のアニールを行うとともに、当該アニールによりガラス膜160に含有されている第1導電型の不純物を第1領域120に拡散させてチャネルストッパ132を形成するアニール工程S44を含む。このため、実施形態3に係る半導体装置の製造方法によれば、実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様に、半導体基体112を高温環境下に置く回数を減らし、アニールの温度条件のバラツキにより誘発される酸化膜150の固定電荷Qssの変化のバラツキを抑制することが可能となる。その結果、実施形態3に係る半導体装置の製造方法は、実施形態1に係る半導体装置の製造方法と同様に、従来の半導体装置の製造方法と比較して、製造する半導体装置の特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置の製造方法となる。
As described above, the manufacturing method of the semiconductor device according to the third embodiment is different from the manufacturing method of the semiconductor device according to the first embodiment in that it further includes the second glass film forming step. Then, an annealing step S44 for forming a
また、実施形態3に係る半導体装置の製造方法によれば、ガラス膜160を形成する場所とは異なる場所に第1導電型の不純物を含有する第2ガラス膜180を形成する第2ガラス膜形成工程S70をさらに含み、第2ガラス膜形成工程S70より後に実施する工程において第2ガラス膜180のアニールを行うとともに、当該アニールにより第2ガラス膜に含有されている第1導電型の不純物を半導体基体112に拡散させるため、ガラス膜160によりチャネルストッパ130を形成する方法と同様の方法により、半導体基体112にチャネルストッパ130とは異なる不純物の濃度が高い領域(オーミック層142)を形成することが可能となる。
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, the second glass film is formed to form the
また、実施形態3に係る半導体装置の製造方法によれば、アニール工程S44において第2ガラス膜180のアニールを行うとともに、当該アニールにより第2ガラス膜に含有されている第1導電型の不純物を半導体基体112に拡散させるため、半導体基体112を高温環境下に置く回数を増やすことなく、半導体基体112にチャネルストッパ130とは異なる不純物の濃度が高い領域(オーミック層142)を形成することが可能となる。
In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the third embodiment, the
実施形態3に係る半導体装置104は、低抵抗半導体層の構成が実施形態1に係る半導体装置100とは異なるが、実施形態3に係る半導体装置の製造方法により製造することができる半導体装置であるため、実施形態1に係る半導体装置100と同様に、従来の半導体装置と比較して特性や信頼性にバラツキが発生することを抑制することが可能な半導体装置となる。
The
なお、実施形態3に係る半導体装置の製造方法は実施形態1に係る半導体装置の製造方法と基本的に同様の方法であり、実施形態3に係る半導体装置104は実施形態1に係る半導体装置100と基本的に同様の構成を有するため、それぞれ実施形態1に係る半導体装置の製造方法又は半導体装置100が有する効果のうち該当する効果も有する。
The semiconductor device manufacturing method according to the third embodiment is basically the same as the semiconductor device manufacturing method according to the first embodiment, and the
以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said each embodiment, this invention is not limited to each said embodiment. The present invention can be implemented in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications are possible.
(1)上記各実施形態において記載した構成要素の形状、数、位置等は例示であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。 (1) The shape, number, position, and the like of the constituent elements described in the above embodiments are examples, and can be changed within a range not impairing the effects of the present invention.
(2)上記実施形態3において記載した第2ガラス膜180の位置は例示であり、他の位置に第2ガラス膜180を形成し、オーミック層142とは異なる領域を形成してもよい。
(2) The position of the
(3)本発明は、上記各実施形態とはn型とp型とが逆の場合でも成立する。上記各実施形態とはn型とp型とが逆の場合には、第1導電型の不純物としてボロンを用いることができる。 (3) The present invention is established even when the n-type and the p-type are opposite to the above embodiments. When the n-type and the p-type are opposite to the above embodiments, boron can be used as the first conductivity type impurity.
(4)上記各実施形態においては、半導体装置はプレーナー型のダイオードであったが、本発明はこれに限定されるものではない。プレーナー型以外のダイオード(例えば、メサ型ダイオード)、サイリスタ、トライアック等、他の半導体装置にも本発明を適用することができる。 (4) In each of the above embodiments, the semiconductor device is a planar type diode, but the present invention is not limited to this. The present invention can also be applied to other semiconductor devices such as diodes other than the planar type (for example, mesa type diodes), thyristors, and triacs.
100,102,104…半導体装置、110,112…半導体基体、120…第1領域、130,132…チャネルストッパ、140,142…オーミック層、150…酸化膜、160…ガラス膜、170,172…チャネルストップ電極、180…第2ガラス膜 100, 102, 104 ... Semiconductor device, 110, 112 ... Semiconductor substrate, 120 ... First region, 130, 132 ... Channel stopper, 140, 142 ... Ohmic layer, 150 ... Oxide film, 160 ... Glass film, 170, 172 ... Channel stop electrode, 180 ... second glass film
Claims (10)
第1導電型の第1領域が表面に露出している半導体基体を準備する半導体基体準備工程と、
前記チャネルストッパを形成すべき部分の表面が露出するように前記第1領域の表面に酸化膜を形成する酸化膜形成工程とをこの順序で含み、
前記酸化膜形成工程よりも後に実施する工程として、
前記第1領域の前記チャネルストッパを形成すべき部分の表面を覆うように第1導電型の不純物を含有するガラス膜を形成するガラス膜形成工程と、
前記ガラス膜のアニールを行うとともに、当該アニールにより前記ガラス膜に含有されている前記第1導電型の不純物を前記第1領域に拡散させて前記チャネルストッパを形成するアニール工程と、
前記チャネルストッパと接触するチャネルストップ電極を形成するチャネルストップ電極形成工程とをさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device in which a channel stopper is formed in a peripheral region,
A semiconductor substrate preparation step of preparing a semiconductor substrate in which a first region of the first conductivity type is exposed on the surface;
An oxide film forming step for forming an oxide film on the surface of the first region so that the surface of the portion where the channel stopper is to be formed is exposed, in this order,
As a step performed after the oxide film forming step,
A glass film forming step of forming a glass film containing an impurity of a first conductivity type so as to cover a surface of a portion of the first region where the channel stopper is to be formed;
An annealing step of performing annealing of the glass film and diffusing the first conductivity type impurity contained in the glass film by the annealing into the first region to form the channel stopper;
A method of manufacturing a semiconductor device, further comprising: a channel stop electrode forming step of forming a channel stop electrode in contact with the channel stopper.
前記酸化膜形成工程と、
前記ガラス膜形成工程と、
前記アニール工程と、
前記チャネルストッパの表面を覆っている前記ガラス膜の少なくとも一部を除去するガラス膜除去工程と、
前記チャネルストップ電極形成工程とをこの順序で含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate preparation step;
The oxide film forming step;
The glass film forming step;
The annealing step;
A glass film removing step for removing at least a part of the glass film covering the surface of the channel stopper;
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising the channel stop electrode forming step in this order.
前記酸化膜形成工程と、
前記チャネルストップ電極形成工程と、
前記ガラス膜形成工程と、
前記アニール工程とをこの順序で含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The semiconductor substrate preparation step;
The oxide film forming step;
The channel stop electrode forming step;
The glass film forming step;
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the annealing step is included in this order.
前記ガラス膜を形成するための材料としてリンガラスを用いることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 Phosphorus is used as the impurity of the first conductivity type,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein phosphorous glass is used as a material for forming the glass film.
前記アニール工程後の前記ガラス膜の膜厚を0.5μm〜2.0μmの範囲内とすることを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 The content rate of the first conductivity type impurity on the surface of the glass film after the annealing step is in the range of 6 wt% to 9 wt%,
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a film thickness of the glass film after the annealing step is set in a range of 0.5 μm to 2.0 μm.
前記ガラス膜を形成する場所とは異なる場所に、前記第1導電型の不純物を含有する第2ガラス膜を形成する第2ガラス膜形成工程をさらに含み、
前記第2ガラス膜形成工程より後に実施する工程において、前記第2ガラス膜のアニールを行うとともに、当該アニールにより前記第2ガラス膜に含有されている前記第1導電型の不純物を前記半導体基体に拡散させることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 As a step performed after the semiconductor substrate preparation step,
A second glass film forming step of forming a second glass film containing the first conductivity type impurity at a place different from the place where the glass film is formed;
In the step performed after the second glass film forming step, the second glass film is annealed, and the first conductivity type impurity contained in the second glass film is added to the semiconductor substrate by the annealing. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein diffusion is performed.
前記第1領域の表面に形成されている酸化膜と、
前記酸化膜を覆うように形成されているガラス膜と、
前記チャネルストッパと接触しているチャネルストップ電極とを備え、
前記チャネルストッパの深さが0.3μm〜4μmの範囲内にあることを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate having a channel stopper formed in a peripheral region of the first region of the first conductivity type;
An oxide film formed on the surface of the first region;
A glass film formed to cover the oxide film;
A channel stop electrode in contact with the channel stopper;
The depth of the channel stopper is in the range of 0.3 μm to 4 μm.
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