JP2760505B2 - Pinダイオードの製造方法 - Google Patents

Pinダイオードの製造方法

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JP2760505B2 JP63091972A JP9197288A JP2760505B2 JP 2760505 B2 JP2760505 B2 JP 2760505B2 JP 63091972 A JP63091972 A JP 63091972A JP 9197288 A JP9197288 A JP 9197288A JP 2760505 B2 JP2760505 B2 JP 2760505B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は順方向電流IFが大きくなるにつれて順方向直
列抵抗rSが非常に小さくなるPINダイオードとその製造
方法に関する。
(ロ)従来の技術 PINダイオードは電子スイッチの基本回路動作を行う
半導体素子で、TVやFMチューナ等の電子チューナに利用
される電子同調システムや、VTRの高周波信号切替えス
イッチとして用いられ、スイッチ以外にもバンド切替え
やAGC回路等に幅広く応用されている(特開昭58−22337
5号公報、H01L 29/91)。
従来のPINダイオードは、例えば第5図に示すように
製造していた。即ち、まず第5図Aに示すように、比抵
抗が2000Ω・cm程度のI(Intrinsic)型層となるN型
半導体基板(1)の両面にN型不純物(リン等)を極め
て深く拡散し、続いて第5図Bに示すように素子を形成
すべき表面を鏡面研磨してI型層を露出する。N+型半導
体層(2)の拡散深さは100乃至150μであり、研磨後の
I型層の厚みは必要耐圧で異るが100μ程度である。次
に第5図Cに示すように、酸化膜パターン(3)を利用
してI型層表面にチャンネルストッパ(4)を形成し、
続いて第5図Dに示すように、チャンネルストッパ
(4)で囲まれたI型層表面に再度酸化膜パターン
(3)を利用して選択的にP+型半導体層(5)を形成す
る。しかる後、第5図Eに示すように、電極(6)
(7)(8)を形成することによりPINダイオードが得
られる。
(ハ)発明が解決しようとする課題 しかしながら、上述した従来の製造方法では、N+型半
導体層(2)の形成に熱拡散を用いる為、第4図に示す
ように、N+型半導体層(2)が濃度勾配を持ち、I型層
との境界付近では不純物濃度がかなり低下してPINダイ
オードの順方向直列抵抗(rS)の増大を招く欠点があっ
た。
また、N+型半導体層(2)は歩留り向上の為十分深い
厚みが要求されるので、拡散時間が100時間以上と極め
て長く、更にはI型層を露出する為の研磨工程にも長い
時間を要する欠点があった。
(ニ)課題を解決するための手段 本発明は斯上した欠点に鑑み成されたもので、N+型半
導体層(12)の形成にエピタキシャル成長法を使用し、
N+型半導体層(12)の厚み方向の不純物濃度分布が一定
となるようにすることで直列抵抗(rS)の小さい、且つ
製造の容易なPINダイオードを提供するものである。
(ホ)作用 本発明によれば、N+型半導体層(12)はI型層との境
界付近においても高い不純物濃度を有するので、N+型半
導体層(12)の抵抗成分を減じることができる。また、
基板(11)の片側にのみ選択的に形成できるので、基板
(11)の研磨量を減少できる。
(ヘ)実施例 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。
第1図は本発明のPINダイオードの断面構造を示し、
(11)は比抵抗が2000Ω・cm程度のI型層となるN型半
導体シリコン基板、(12)は基板(11)の裏面にエピタ
キシャル成長法によって形成したN+型半導体層、(13)
は基板(11)表面にリング状に形成したN+型のチャンネ
ルストッパ、(14)はチャンネルストッパ(13)で囲ま
れた基板(11)表面に選択的に形成したP+型半導体層、
(15)は酸化膜、(16)はアノード電極、(17)はカソ
ード電極、(18)はフィールドプレートである。
本願はN+型半導体層(12)の形成にエピタキシャル成
長法を使用した点に特徴を有する。エピタキシャル成長
法は設定した不純物濃度の半導体層を積層するので、第
3図に示す如く、N+型半導体層(12)はI型層との境界
面からその露出面まで厚み方向全てに不純物濃度を均一
に且つ高濃度でしかも短時間で厚く形成できる。その
為、N+型半導体層(12)の層抵抗を減じることができ、
結果、PINダイオードの順方向直列抵抗rSを大幅に低減
せしめることができる。
上述した本願のPINダイオードは第2図に示すように
製造される。即ち、まず第2図Aに示すように、例えば
コロイダルシリカを使用したポリッシングによって片面
を鏡面加工した面方位(111)、比抵抗2000Ω・cm、厚
さ200乃至300μmのN型単結晶シリコン半導体基板(1
1)を用意し、エピタキシャル成長法によって前記鏡面
加工面に比抵抗が0.001乃至0.1Ω・cm、厚さ100乃至150
μmのN+型半導体層(12)を形成する。
エピタキシャル成長に際しては、例えばSiH4+H2→Si
+2H2なる反応式による熱分解法やSiCl4+H2→Si+4HCl
なる反応式による水素還元法等の化学的方法(CVD法)
を使用し、前記H2ガスにフォスフィン(PH3)を0.1乃至
0.5%混合したものを0.4乃至2.0/min供給し続けるこ
とで高濃度半導体層を形成する。ドナー不純物には他に
もヒ素(AS)等がある。また、N+型半導体層(12)は前
記H2(PH3)ガスの流量を一定とすることで厚み方向の
不純物濃度を一定に形成する。前記エピタキシャル成長
法は結晶がN型半導体基板(11)表面の結晶面に従って
単結晶で成長するので、N+型半導体層(12)の表面はN
型半導体基板(11)の鏡面加工面と略同等の表面を形成
する。尚、ドナー不純物を高濃度にしたことでエピタキ
シャル成長結晶が多結晶になってもかまわない。その場
合は以下のP+型半導体層(14)形成の熱処理等でこれを
アニールして単結晶に近ずける。
この様にエピタキシャル成長法を用いれば、例えば厚
さ100μmのN+型半導体層(12)を形成するのに従来の
方法では約80時間の拡散時間を要するのに対し、本願手
法では約100分の成長時間で同じ厚さの半導体層を形成
することができる。
次に第2図Bに示すように、N型半導体基板(11)の
N+型半導体層(12)を形成した面とは反対の面を研削し
て全体の厚みを200乃至300μmにまで減じ、且つ表面を
鏡面研磨して拡散領域形成が可能な面とする。一般に製
造工程内において半導体ウェハーの取扱いが可能な厚さ
は約150μmが限界であると言われているが、本願はN+
型半導体層(12)の分だけ厚みを増してからN型半導体
基板(11)を削るので、ウェハーの取扱いに支障をきた
さない。また、従来手法ではN+型半導体層(12)を深く
形成すると当然基板(11)の反対面を削る量が増すが、
本願では基板(11)の一主面にのみ選択的にN+型半導体
層(12)を形成できるので、削る量とI型層となる基板
(11)の厚みを最適化設計でき、無駄を省ける。
次に第2図Cに示すように、基板(11)表面を熱酸化
して酸化膜(SiO2)を形成し、この熱酸化膜をフォトエ
ッチングして酸化膜パターン(19)を得ると共に、酸化
膜パターン(19)をマスクとしてリン(P)又はヒ素
(AS)を選択拡散することによりN+型のチャンネルスト
ッパ(13)を形成する。
次に第2図Dに示すように、再度酸化膜をパターニン
グしてチャンネルストッパ(13)で囲まれた基板(11)
上に開孔部を有する酸化膜パターン(19)を形成し、こ
れをマスクとしてボロン(B)をデポジット又はイオン
注入し、基板(11)全体を加熱処理して前記ボロン
(B)を拡散することによりP+型半導体層(14)を形成
する。これでPIN接合が形成される。
次に第2図Eに示すように、チャンネルストッパ(1
3)表面とP型半導体層(14)表面にコンタクトホール
を開孔し、全面に蒸着又はスパッタ法によりアルミニウ
ム(Al)膜を堆積し、このアルミニウム膜をパターニン
グすることでP+型半導体層(14)表面のアノード電極
(16)とチャンネルストッパ(13)表面のフィールドプ
レート(18)を形成する。
上記電極の配設が終了し、SiO2膜やSiN膜のパッシベ
ーション膜を形成した後、カソード用の裏張電極(17)
形成へ移行する。裏張電極(17)の形成に際しては、先
ずP+型半導体層(14)の拡散工程によって反対側のN+
半導体層(12)表面にも不要な不純物が侵入しているの
で、電極形成前にこれらの不純物が侵入した層を除去し
てN+型半導体層(12)を露出しなければならない。ま
た、除去した後の表面は後工程での信頼性を増す為に平
滑な面であることが必要である。その為、裏張電極(1
7)形成に先立ちラッピング、鏡面ポリッシング等の技
術を利用してN+型半導体層(12)表面を研磨し、その後
蒸着又はスパッタ法によってAu,Cr−Au,NiCr−Au等の裏
張電極(17)を形成する。
ところで、前述した如く鏡面加工した面に単結晶を積
層するとその表面も鏡面状態となる。その為、N+型半導
体層(12)表面は改めて鏡面加工しなくても組立可能な
状態にある。また、P+型半導体層(14)形成にイオン注
入法を用いれば、ウェハー裏面への不純物の廻り込みが
少ないので研磨量を5μm程度と少くできる。従って本
願の他の実施例として、鏡面加工したN型半導体基板
(11)にN+半導体層(12)を単結晶でエピタキシャル成
長し、P+型半導体層(14)をイオン注入法で形成してお
けば、裏面研磨を例えばHNO3+HF+CH3COOH水溶液によ
る化学的エッチングだけで済ませることが可能となる。
化学的エッチングはポリッシング等の物理的研磨とは異
り機械的応力が加わらないので、裏面研磨に伴うウェハ
ーの破損が極めて少い。その為、機械的強度の制約が無
いので、I型層の厚みに対する設計自由度が増し、より
直列抵抗rSの小さい装置を容易に製造できる。
こうして形成した本願のPINダイオードは、N+型半導
体層(12)の不純物濃度プロファイルを第3図に示す如
く一定にすることができるので、第6図に示す通り、本
願のPINダイオードは従来のものより順方向直列抵抗rS
を大幅に減じることができ、その効果は特に高電流域に
おいて大きい。
(ト)発明の効果 以上説明した如く、本発明によれば、N+型半導体層
(12)の不純物濃度プロファイルを高濃度に且つ一定に
できるので、順方向直列抵抗rSの小さい、特性良好なPI
Nダイオードを提供できる利点を有する。また、N+型半
導体層(12)を形成してから全体厚を減じるので、製造
工程中取扱いが容易であり、ウェハーの破損等を防止で
きると共に、I型層の厚みを最適化設計できる利点を有
する。さらに、裏面研磨に化学的エッチングを使用する
ことにより、一層ウェハーの破損等の事故を防止し、歩
留りを向上できると共に、I型層の厚みを更に最適化す
ることで一層優れた特性のPINダイオードを提供できる
利点をも有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明する為の断面図、第2図はA乃至
第2図Eは本発明の製造方法を説明する為の断面図、第
3図及び第4図は夫々本発明と従来のPINダイオードの
不純物濃度プロファイルを説明する為の特性図、第5図
A乃至第5図Eは従来例を説明する為の断面図、第6図
は夫々本発明と従来のPINダイオードの特性を説明する
為の特性図である。 (11)はI型層となるN型半導体基板、(12)はN+型半
導体層、(14)はP+型半導体層である。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高比抵抗の単結晶半導体基板の一方の面
    に、エピタキシャル成長法によりその不純物濃度が厚み
    方向で一定となるような膜厚100〜150μの一導電型の高
    濃度層を形成する工程と、 前記単結晶半導体基板の前記一導電型の高濃度層を形成
    した面とは反対の面を研磨して、全体の厚みを200〜300
    μに減少させる工程と、 前記単結晶半導体基板の反対面に、不純物を選択拡散し
    て逆導電型の半導体層を形成する工程と、 前記逆導電型の半導体層の表面と前記一導電型の高濃度
    層の表面の夫々に電極を配設する工程とを具備すること
    を特徴とするPINダイオードの製造方法。
  2. 【請求項2】高比抵抗の単結晶半導体基板の一方の面を
    鏡面加工し、該鏡面加工面に、エピタキシャル成長法に
    よりその不純物濃度が厚み方向で一定となるような一導
    電型の高濃度層を形成する工程と、 前記単結晶半導体基板の前記一導電型の高濃度層を形成
    した面とは反対の面を研磨して、全体の厚みを減少させ
    る工程と、 前記単結晶半導体基板の反対面に、イオン注入により不
    純物を選択拡散して逆導電型の半導体層を形成する工程
    と、 前記逆導電型の半導体層の表面に電極を配設する工程
    と、 前記一導電型高濃度層の表面を化学エッチングする工程
    と、 前記一導電型高濃度層の化学エッチングした面に裏張り
    電極を形成する工程とを具備することを特徴とするPIN
    ダイオードの製造方法。
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JPS52102685A (en) * 1976-02-24 1977-08-29 Thomson Csf Pin diode
JPS5792872A (en) * 1980-12-01 1982-06-09 Mitsubishi Electric Corp Diode
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