JP4022113B2 - 半導体装置の製造方法及び半導体装置 - Google Patents
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Description
【発明が属する技術分野】
本発明は、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さの溝を形成し、その溝の内面にPN接合を保護するためのパッシベーション用のガラス層を形成する半導体装置の製造方法に関する。また、本発明は、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体の表面に形成された凹部にパッシベーション用のガラス層が形成された半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ダイオード、トランジスタ、サイリスタ等の主面に平行なPN接合が形成された半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さの溝を形成し、その溝の内面にPN接合を保護するためのパッシベーション用のガラス層を形成することは、従来より広く実施されている。
【0003】
図2及び図3は、そのような従来の半導体装置(ダイオード)の製造方法を示す図である。この従来技術に係る半導体装置の製造方法は、図2及び図3に示されるように、以下の工程からなっている。
【0004】
(a)半導体基体形成工程
N型シリコン基板110の一方の表面からのアクセプタ不純物の拡散によりP+層112、他方の表面からのドナー不純物の拡散によりN+層114を形成して、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体を形成する。この後、熱酸化によりP+層112及びN+層114の表面にシリコン酸化膜116,118を形成する。(図2(a)参照。)。
【0005】
(b)溝形成工程
次に、フォトエッチング法によって、シリコン酸化膜116の所定部位に所定の開口部を形成する。酸化膜のエッチング後、引き続いて半導体基体のエッチングを行い、半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さの溝120を形成する(図2(b)参照。)。
【0006】
(c)ガラス層形成工程
次に、溝120の表面に、電気泳動法などにより、溝120の内面及びその近傍の半導体基体表面に、ガラス層124を形成する(図2(c)参照。)。
【0007】
(d)フォトレジスト形成工程
次に、ガラス層112の表面を覆うようにフォトレジスト126を形成する(図2(d)参照。)。
【0008】
(e)シリコン酸化膜除去工程
次に、フォトレジスト126をマスクとしてシリコン酸化膜116のエッチングを行い、Niめっき電極膜を形成する部位130におけるシリコン酸化膜116を除去する。(図3(e)参照。)。
【0009】
(f)粗面化領域形成工程
次に、Niめっき電極膜を形成する部位130における半導体基体表面の粗面化処理を行い、Niめっき電極と半導体基体との密着性を高くするための粗面化領域132を形成する。(図3(f)参照。)。
【0010】
(g)Niめっき電極形成工程
次に、半導体基体にNiめっきを行い、粗面化領域132上にNiめっき電極134を形成する。この工程では、半導体基体の他方の表面にもNiめっき電極136を形成する。(図3(g)参照。)。
【0011】
(h)半導体基体切断工程
次に、ダイシング等により、ガラス層124の中央部において半導体基体を切断して半導体基体をチップ化して、ダイオードを作成する。(図3(h)参照。)。従来の半導体装置の製造方法においては、以上のようにして半導体装置が製造されている。
【0012】
しかしながら、上記の従来の半導体装置の製造方法においては、(c)ガラス層形成工程でガラス層124を形成してから(g)Niめっき電極形成工程でNiめっき電極134,136を形成するまでの間に、(d)フォトレジスト形成工程でガラス層124を覆うようにフォトレジスト126を形成し、その後(e)シリコン酸化膜除去工程でNiめっき電極膜を形成する部位130におけるシリコン酸化膜116を除去し、その後(f)粗面化領域形成工程でNiめっき電極膜を形成する部位130に粗面化領域132を形成していたため(図2(c)〜図3(g)参照。)、プロセスが比較的長いという問題点があった。
【0013】
また、上記の従来の半導体装置の製造方法においては、図3(h)に示されるように、半導体基体の表面の一部(溝近傍)にシリコン酸化膜116aが残存するため、Niめっき電極134の面積はPN接合の面積よりも狭くなり、その結果、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性が劣化するという問題点があった。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記のような問題を解決するためになされたもので、比較的短いプロセスで、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFS)特性の劣化のない半導体装置を製造することができる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、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFS)特性の劣化のない半導体装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の半導体装置の製造方法は、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さの溝を形成する溝形成工程と、
この溝の内面にガラス層を形成するガラス層形成工程と、
平面研削機又は平面研磨機で、前記半導体基体の一方の表面を研削する半導体基体研削工程と、
前記半導体基体の少なくとも一方の表面に電極を形成する電極形成工程と、をこの順序で有することを特徴とする。
【0016】
このため、本発明の半導体装置の製造方法によれば、ガラス層形成工程でガラス層を形成してから電極形成工程で電極を形成するまでの間に、従来のフォトレジスト形成工程、シリコン酸化膜除去工程及び粗面化領域形成工程の3工程を実施するのに代えて、半導体基体の一方の表面を研削する半導体基体研削工程を実施するだけで済むので、プロセスを比較的短くすることができるという効果がある。これは、本発明の半導体装置の製造方法においては、半導体基体研削工程がシリコン酸化膜の除去と半導体基体の表面粗面化を同時に行うとともに、シリコン酸化膜の除去の際にエッチング液を使わないのでフォトレジスト形成工程が不要になるためである。
【0017】
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、溝近傍にシリコン酸化膜が残存することがなくなるため、電極の面積をPN接合の面積に近いものとすることができるようになり、その結果、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性が劣化することがないという効果がある。
【0018】
(2)上記(1)に記載の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基体研削工程において前記半導体基体を研削する深さが0.5μm以上かつ30μm以下であることが好ましい。
【0019】
このように、半導体基体を研削する深さを0.5μm以上とすることにより、十分な粗面化効果が得られるようになり、半導体基体と電極との密着度を十分高いものとすることが可能となる。この観点からいえば、半導体基体を研削する深さが1μm以上であることがより好ましく、2μm以上とすることがさらに好ましい。
【0020】
また、半導体基体を研削する深さを30μm以下とすることにより、研削されたP+層の表面における不純物濃度が電極とのコンタクトを取るために十分な値となり、半導体基体と電極とのコンタクト抵抗を十分低い値に保つことが可能となる。この観点からいえば、前記半導体基体を研削する深さが20μm以下であることがより好ましく、10μm以下であることがさらに好ましい。
【0021】
(3)上記(1)又は(2)に記載の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基体研削工程において2000番よりも粗い研磨剤を用いて研削することが好ましい。
【0022】
このように、2000番よりも粗い研磨剤を用いて研削することにより、十分な粗面化効果が得られるようになり、半導体基体と電極との密着度を十分高いものとすることが可能となる。
【0023】
(4)上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の半導体装置の製造方法においては、はんだとの接着性の観点から、前記電極がめっき電極であることが好ましく、Niめっき電極であることがさらに好ましい。
【0024】
(5)本発明の半導体装置は、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体と、
この半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さまで形成された凹部の表面に形成されたパッシベーション用のガラス層と、
前記半導体基体の一方の表面に形成された電極とを有する半導体装置であって、
前記電極は前記半導体基体の一方の表面のうち前記凹部を除く全面に形成されてなることを特徴とする。
【0025】
このため、本発明の半導体装置によれば、電極の面積をPN接合の面積に近似させることができるので、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性の劣化がない。
【0026】
(6)上記(5)に記載の半導体装置においては、前記半導体装置がダイオード、トランジスタ又はサイリスタである場合に顕著な効果が得られる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0028】
図1は、実施の形態に係る半導体装置の製造方法の製造工程を示す図である。実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、図1に示されるように、以下の工程によって製造される。なお、実施の形態に係る半導体装置は電流整流用のダイオードである。
【0029】
(1)半導体基体形成工程
従来の半導体装置の製造方法と場合と同様に、N型シリコン基板10の一方の表面からのアクセプタ不純物の拡散によりP+層12、他方の表面からのドナー不純物の拡散によりN+層14を形成して、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体を形成する。この後、熱酸化によりP+層12及びN+層14の表面にシリコン酸化膜16,18を形成する(図示せず。)。
【0030】
(2)溝形成工程
次に、フォトエッチング法によって、シリコン酸化膜16の所定部位に所定の開口部を形成する。酸化膜のエッチング後、引き続いて半導体基体のエッチングを行い、半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さの溝20を形成する(図1(a)参照。)。
【0031】
(3)ガラス層形成工程
次に、溝20の表面に、電気泳動法などにより、溝20の内面及びその近傍の半導体基体表面に、ガラス層24を形成する(図1(b)参照。)。
【0032】
(4)半導体基体研削工程
次に、平面研削機又は平面研磨機で、半導体基体の一方の表面を研削して、シリコン酸化膜を除去するとともに、Niめっき電極と半導体基体との密着性を高くするための粗面化領域32を形成する(図1(c)参照。)。
【0033】
(5)Niめっき電極形成工程
次に、従来の半導体装置の製造方法と同様に、半導体基体にNiめっきを行い、粗面化領域32上にNiめっき電極34を形成する。この工程では、半導体基体の他方の表面にもNiめっき電極36を形成する(図1(d)参照。)。
【0034】
(6)半導体基体切断工程
次に、従来の半導体装置の製造方法と場合と同様に、ダイシング等により、ガラス層24の中央部において半導体基体を切断して半導体基体をチップ化して、ダイオードを作成する(図示せず。)。実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、以上のようにして半導体装置を製造する。
【0035】
実施の形態に係る半導体装置の製造方法によれば、(3)ガラス層形成工程でガラス層を形成してから(5)Niめっき電極形成工程でNiめっき電極を形成するまでの間に、従来のフォトレジスト形成工程、シリコン酸化膜除去工程及び粗面化領域形成工程の3工程を実施するのに代えて、(4)半導体基体の一方の表面を研削する半導体基体研削工程を実施するだけで済むので、プロセスを比較的短くすることができる。
【0036】
また、実施の形態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の場合のように溝近傍にシリコン酸化膜が残存してしまうことがなくなるため、電極の面積をPN接合の面積に近いものとすることができるようになり、その結果、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性が劣化することがない。
【0037】
実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、PN接合の深さを60μmとし、溝の深さを90μmとしている。また、上記(4)半導体基体研削工程において半導体基体を研削する深さを3μmとしている。このため、十分な粗面化効果が得られ半導体基体と電極との密着度を十分高いものとすることが可能となっている。さらに、研削されたP+層の表面における不純物濃度が電極とのコンタクトを取るために十分な値となりコンタクト抵抗を十分低い値に保つことが可能となっている。
【0038】
実施の形態に係る半導体装置の製造方法においては、半導体基体研削工程において2000番よりも粗い研磨剤を用いて研削している。このため、十分な粗面化効果が得られ、半導体基体と電極との密着度を十分高いものとすることが可能となっている。
【0039】
上記した実施の形態に係る半導体装置の製造方法によって製造された半導体装置は、主面に平行なPN接合が形成された半導体基体と、半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さまで形成された凹部の表面に形成されたパッシベーション用のガラス層24と、半導体基体の一方の表面に形成された電極34とを有する半導体装置である。そして、この半導体装置においては、電極34は半導体基体の一方の表面のうち前記凹部を除く全面に形成されている。
【0040】
このため、この半導体装置によれば、電極の面積をPN接合の面積に近似させることができるので、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性の劣化がない。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の半導体装置の製造方法によれば、ガラス層形成工程でガラス層を形成してから電極形成工程で電極を形成するまでの間に、従来のフォトレジスト形成工程、シリコン酸化膜除去工程及び粗面化領域形成工程の3工程を実施するのに代えて、半導体基体の一方の表面を研削する半導体基体研削工程を実施するだけで済むので、プロセスを比較的短くすることができるという効果がある。
【0042】
また、本発明の半導体装置の製造方法によれば、溝近傍にシリコン酸化膜が残存することがなくなるため、電極の面積をPN接合の面積に近いものとすることができるようになり、その結果、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性が劣化することがないという効果がある。
【0043】
さらにまた、本発明の半導体装置によれば、電極の面積をPN接合の面積に近似させることができるので、順電圧(VF)特性や尖頭サージ電流(IFSM)特性の劣化がないという効果がある。
【0044】
なお、本発明の実施の形態においては、本発明の半導体装置の製造方法及び半導体装置を電流整流用のダイオードを用いて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、他のダイオード、トランジスタ又はサイリスタの場合であっても同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る半導体装置の製造工程図である。
【図2】従来の半導体装置の製造工程図である。
【図3】従来の半導体装置の製造工程図である。
【符号の説明】
10 N型半導体基板
12 P+層
14 N+層
16 シリコン酸化膜
20 溝
24 ガラス層
32 粗面化領域
34 Niめっき電極
36 Niめっき電極
110 N型半導体基板
112 P+層
114 N+層
116、118 シリコン酸化膜
116a 溝の近傍のシリコン酸化膜
120 溝
124 ガラス層
126 フォトレジスト
130 Niめっき電極を形成する領域
132 粗面化領域
134 Niめっき電極
136 Niめっき電極
Claims (4)
- 主面に平行なPN接合が形成された半導体基体の一方の表面にシリコン酸化膜を形成した後、前記半導体基体の一方の表面からPN接合を超える深さの溝を形成する溝形成工程と、
前記溝の内面と、前記溝の近傍の半導体基体表面とにガラス層を形成するガラス層形成工程と、
平面研削機又は平面研磨機で前記半導体基体の一方の表面を研削して、前記溝の近傍の半導体基体表面に形成された前記ガラス層と、前記シリコン酸化膜とをともに除去することにより、前記半導体基体の一方の表面のうち前記溝の部分を除く全面を露出させる半導体基体研削工程と、
前記半導体基体の少なくとも一方の表面のうち前記溝の部分を除く全面に電極を形成する電極形成工程と、をこの順序で有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項1に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基体研削工程において前記半導体基体を研削する深さが0.5μm以上かつ30μm以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法において、前記半導体基体研削工程において2000番よりも粗い研磨剤を用いて研削することを特徴とする半導体装置の製造方法。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記電極がめっき電極であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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