JP5350757B2 - メサ型ツェナーダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、メサ型ツェナーダイオード及びその製造方法に関する。

メサ型ダイオードは、高耐圧のダイオードとして知られており、半導体ウェハを溝の部分で分断して製造する。このようなメサ型ダイオードとして、チャネルストッパを備えるメサ型ダイオードが知られている（例えば、特許文献１及び２参照。）。

図１３は、このような構造を有する従来のメサ型ダイオード９０２の断面図である。
従来のメサ型ダイオード９０２は、図１３に示すように、ｎ^＋型の第３半導体層９１４と、第３半導体層９１４の第１主面側に配置されたｎ⁻型の第１半導体層（エピタキシャル層）９１０と、第１半導体層９１０の第１主面側に配置されたｐ^＋型の第２半導体層９１２とを備え、第１半導体層９１０と第２半導体層９１２との接合部でｐｎ接合が形成され、第２半導体層９１２における第１主面側からｐｎ接合を越える深さの溝９１８を形成することにより第２半導体層９１２がメサ状に分離されている。そして、従来のメサ型ダイオード９０２においては、溝の内面における所定領域に、ｎ^＋型のチャネルストッパ９２２が形成されている。

このため、従来のメサ型ダイオード９０２によれば、メサ型ダイオード９０２における溝の内面における所定領域にｎ^＋型のチャネルストッパ９２２が形成された構造を有するため、ｐｎ接合の空乏層が高電圧で広がった場合でも当該空乏層はチャネルストッパで終端してチップ分断面に露出することがなくなる。その結果、従来のメサ型ダイオード９０２は高耐圧のダイオードとなる。

ところで、メサ型ダイオードの一種であるメサ型ツェナーダイオードは、基準電圧を発生する用途、電圧を安定させる用途などに用いられるため、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲（例えば、１０Ｖ〜１１Ｖ、１１Ｖ〜１２Ｖ、１２Ｖ〜１３Ｖ、・・・、２９Ｖ〜３０Ｖなど。）に収めることが必要となる。このようなことから、従来は、ウェハの比抵抗を細分化するとともに、拡散炉へのウェハ投入枚数を少なくして熱処理温度のばらつきを低減するなどにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるようにしている。

特開昭６３−３１３８５９号公報 (第５図) 特開平９−８２７４号公報 (図２)

しかしながら、このような方法では、ツェナー電圧を比較的狭い一定の範囲に収めるためには、生産バッチを小さくすることが必要となるため、生産性が低くなるという問題がある。

そこで、本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなく、生産性を高くすることが可能なメサ型ツェナーダイオード及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のメサ型ツェナーダイオードは、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層における第１主面側に配置され前記第１導電型とは反対の導電型の第２導電型の第２半導体層とを備え、前記第１半導体層と前記第２半導体層との接合部にｐｎ接合が形成され、前記第２半導体層における前記第１主面側から前記ｐｎ接合を越える深さの溝を形成することにより前記第２半導体層がメサ状に分離され、前記溝の内面における所定領域に、高濃度の第１導電型不純物を含有するチャネルストッパが形成されたメサ型ツェナーダイオードであって、前記溝の内面における前記チャネルストッパと前記ｐｎ接合との間の所定領域に、高濃度の第１導電型不純物を含有するツェナー電圧調整用拡散層が形成されていることを特徴とする。

このため、本発明のメサ型ツェナーダイオードによれば、溝の内面におけるチャネルストッパとｐｎ接合との間の所定領域に、高濃度の第１導電型不純物を含有するツェナー電圧調整用拡散層が形成されているため、当該ツェナー電圧調整用拡散層の形成位置を適宜設定することにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となる。その結果、本発明のメサ型ツェナーダイオードによれば、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなくなり、生産性を高くすることが可能となる。

また、本発明のメサ型ツェナーダイオードによれば、当該ツェナー電圧調整用拡散層の形成位置を適宜設定して、逆バイアス時における空乏層の広がりを所望の値に設定することで、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となるため、所望のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有するメサ型ツェナーダイオードを容易に作り分けることが可能となる。

なお、この明細書において、第１主面とは、溝を形成する側の面をいう。また、第２主面とは、第１主面とは反対側の面をいう。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法は、本発明のメサ型ツェナーダイオードを製造するためのメサ型ツェナーダイオードの製造方法であって、第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層における第１主面側に配置され前記第１導電型とは反対の導電型の第２導電型の第２半導体層とを備え、前記第１半導体層と前記第２半導体層との接合部にｐｎ接合が形成された半導体基体を準備する半導体基体準備工程と、前記半導体基体における前記第１主面側から前記ｐｎ接合を越える深さの溝を形成する溝形成工程と、少なくとも前記溝の内面に第１導電型の不純物を供給する不純物供給工程と、前記溝の内面における所定領域にレーザ光を照射することで前記第１導電型の不純物を前記第１半導体層の内部に拡散させて、前記チャネルストッパ及び前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成するレーザ光照射工程と、前記溝の内部にパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

このため、本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法によれば、予め第１導電型の不純物を供給しておいた状態の溝の内面の所定領域にレーザ光を照射することにより、比較的簡単な工程で本発明のメサ型ツェナーダイオードを製造することが可能となる。なお、ツェナー電圧調整用拡散層は、溝の内面における平坦部分から傾斜部分にわたる広い範囲のなかのいずれかの領域から適宜選択して形成されるため（後述する図３（ａ）〜図３（ｃ）参照。）、このようなツェナー電圧調整用拡散層をマスクプロセスで形成するのは極めて困難であると考えられる。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法においては、レーザとしては、可視光レーザ（例えば、グリーンレーザ。）や近赤外光レーザ（例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ。）を用いることが可能であるが、可視光レーザを用いることが特に好ましい。

可視光レーザはＳｉ、ＳｉＣなどからなる半導体基体に対する光透過率が低く光吸収率が高いため、上記のような方法とすることにより、第１半導体層を加熱する際の制御が容易となり、第１半導体層そのものを蒸発させることとなく、第１導電型の不純物を第１半導体層の内部に拡散させてチャネルストッパ及びツェナー電圧調整用拡散層を形成することができる。
照射するレーザ光のパワー、ビーム径、絞り角、照射方法（パルス又は連続）などのレーザ照射条件は、第１半導体層そのものを蒸発させることなく、第１導電型の不純物を第１半導体層の内部に拡散させてチャネルストッパ及びツェナー電圧調整用拡散層を形成することが可能となるように適宜設定する。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法においては、レーザ光照射工程とパッシベーション層形成工程との間に、溝の内面に残存する第１導電型の不純物を除去するエッチング工程をさらに含むことが好ましい。

このような方法とすることにより、溝の内面を清浄化することが可能となり、メサ型ツェナーダイオードをさらに高耐圧化するとともに高い信頼性のものとすることが可能となる。
エッチング液としては、フッ酸、硝酸及び水の混合液（例えば、ＨＦ：ＨＮＯ₃：Ｈ₂Ｏ＝３：２：６０。）を好ましく用いることができる。

溝の内面に供給する第１導電型の不純物の量は、溝の内面に形成するチャネルストッパ及びツェナー電圧調整用拡散層における表面不純物濃度が最適な濃度（例えば、１×１０¹⁹ｃｍ^−３。）となるように調整する。

チャネルストッパにおける第１導電型の不純物の表面不純物濃度や拡散プロファイルなどは、ｐｎ接合の空乏層が高電圧で広がった場合でも当該空乏層がチャネルストッパで終端してチップ分断面に露出することがないように調整する。

ツェナー電圧調整用拡散層を形成する領域、ツェナー電圧調整用拡散層における第１導電型の不純物の表面不純物濃度や拡散プロファイルなどは、所定の逆バイアス電圧が印加されたときに、ｐｎ接合の空乏層がツェナー電圧調整用拡散層で終端するように調整する。例えば、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを２０Ｖとしたいときには、２０Ｖ又はそれ以上の逆バイアス電圧が印加されたときに、ｐｎ接合の空乏層がツェナー電圧調整用拡散層で終端するように調整し、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを２１Ｖとしたいときには、２１Ｖ又はそれ以上の逆バイアス電圧が印加されたときに、ｐｎ接合の空乏層がツェナー電圧調整用拡散層で終端するように調整する。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法においては、半導体基体として、第１半導体層の第２主面側に、第１半導体層よりも高濃度の第１導電型不純物を含有する第３半導体層をさらに備える半導体基体を用いることもできる。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法においては、前記パッシベーション層形成工程の後に、ウェハにおける所定の第１方向に平行な複数の第１ダイシングラインと、前記第１ダイシングラインに直交する第２方向に平行な第２ダイシングラインとに沿って前記半導体基体をダイシングすることにより、前記半導体基体を複数のメサ型ツェナーダイオードに分断する分断工程をさらに含み、前記レーザ光照射工程においては、前記ツェナー電圧調整用拡散層として、前記１ダイシングライン及び前記第２ダイシングラインのうち少なくともいずれかのダイシングラインに沿って前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成することが好ましい。

このような方法とすることにより、レーザ光を第１ダイシングライン又は第２ダイシングラインに沿って走査するだけでツェナー電圧調整用拡散層を形成することが可能となるため、比較的簡単な方法で本発明のメサ型ツェナーダイオードを製造することが可能となる。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、前記レーザ光照射工程においては、ライン状に前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成することとしてもよいし、ドット状に前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成することとしてもよい。

いずれの場合にも、レーザ光を第１ダイシングライン又は第２ダイシングラインに沿って走査するだけで本発明のツェナー電圧調整用拡散層を形成することが可能となる。

この場合、ツェナー電圧調整用拡散層（ライン状の場合）の幅は、例えば５μｍ〜１００μｍとし、ツェナー電圧調整用拡散層（ドット状の場合）の直径は、例えば５μｍ〜１００μｍとすることが好ましい。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、前記レーザ光照射工程においては、前記チャネルストッパとして、前記１ダイシングライン及び前記第２ダイシングラインのうち両方のダイシングラインに沿って、かつ、各ダイシングラインの両側にチャネルストッパを形成することが好ましい。

ところで、一般に、硬さの異なる媒質が接合された部分をダイシングにより分断するとチップのカケやワレが発生し易くなることが知られている。従って、チャネルストッパと第１半導体層とが接合された部分でダイシングにより分断すると、チャネルストッパの硬さと第１半導体層の硬さが異なるため、チップのカケやワレが発生し易くなることが予想される。
これに対して、上記のような方法とすることにより、後の半導体基体分断工程で２本のチャネルストッパの間を分断することとすれば、チャネルストッパと第１半導体層とが接合された部分を分断することがなくなるため、チップのカケやワレの発生を抑制することが可能となり、高信頼性のメサ型ツェナーダイオードを製造することが可能となる。

本発明の半導体装置の製造方法においては、３０μｍ以上離隔して２本のチャネルストッパを形成することが好ましい。

このような方法とすることにより、後の半導体基体分断工程で２本のチャネルストッパの間を容易に分断することができる。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、前記レーザ光照射工程においては、前記チャネルストッパとして、前記メサ型ツェナーダイオードにおける素子形成領域を囲むようにチャネルストッパを形成することが好ましい。

このような方法とすることによっても、チャネルストッパと第１半導体層とが接合された部分を分断することがなくなるため、チップのカケやワレの発生を抑制することが可能となり、高信頼性の半導体装置を製造することが可能となる。

本発明の半導体装置の製造方法においては、チャネルストッパを、ダイシングラインから１５μｍ以上離隔して配置することが好ましい。

このような方法とすることにより、チップ端面にチャネルストッパが露出するという事態の発生を防止することが可能となる。

これらの場合、チャネルストッパの幅は、例えば１０μｍ〜２００μｍとすることが好ましい。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法においては、前記不純物供給工程は、少なくとも前記溝の内面に第１導電型の不純物を含む液体を塗布する工程を含むことが好ましい。

このような方法とすることにより、溝の内面に適量の第１導電型の不純物を供給することが可能となる。
第１導電型の不純物を含む液体としては、第１導電型がｎ型である場合には、例えばリン化合物（例えば、ピロリン酸。）を有機溶媒（例えば、エタノール。）に溶解させた液体などを好ましく用いることができ、第１導電型がｐ型である場合には、例えばボロン化合物（例えば、ホウ酸。）を水又は有機溶媒（例えば、エタノール。）に溶解させた液体などを好ましく用いることができる。塗布の方法としては、ディッピング法、スピナー法、スプレー法などの公知の方法を用いることができる。

本発明のメサ型ツェナーダイオードの製造方法においては、前記不純物供給工程は、少なくとも前記溝の内面に第１導電型の不純物を含むガスを供給する工程を含むことが好ましい。

このような方法とすることによっても、溝の内面に第１導電型の不純物を供給することが可能となる。
第１導電型の不純物を含むガスとしては、第１導電型がｎ型である場合には、例えばホスフィンと不活性ガスとの混合ガスなどを好ましく用いることができ、第１導電型がｐ型である場合には、例えばジボラン又はトリエチルボランと不活性ガスとの混合ガスなどを好ましく用いることができる。供給の方法としては、半導体ウェハを当該ガスの雰囲気に曝す方法などを用いることができる。

以下、本発明のメサ型ツェナーダイオード及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。

[実施形態１]
１．実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の構成
図１は、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２を説明するために示す図である。図１（ａ）はメサ型ツェナーダイオード２の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の符号Ａで示す部分の拡大図であり、図１（ｃ）は図１（ｂ）の符号Ｂで示す部分の拡大図である。
図２は、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード４（分断前）の構造を示す平面図である。
図３は、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の構造を示す要部拡大断面図である。図３（ａ）は低いツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有する場合における構造を示し、図３（ａ）は中程度のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有する場合における構造を示し、図３（ａ）は高いツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有する場合における構造を示す。

実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２は、図１に示すように、ｎ⁻型の第１半導体層１０（第１導電型の第１半導体層）と、第１半導体層１０における第１主面側に配置されるｐ^＋型の第２半導体層１２（第２導電型の第２半導体層）と、第１半導体層１０の第２主面側に配置されるｎ^＋型の第３半導体層１４（第１導電型の第３半導体層）とを備え、第１半導体層１０と第２半導体層１２との接合部にｐｎ接合が形成され、第２半導体層１２における第１主面側からｐｎ接合を越える深さの溝１８を形成することにより第２半導体層１２がメサ状に分離されたメサ型ツェナーダイオードである。

実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２においては、溝１８の内面における所定領域に、ｎ^＋型のチャネルストッパ２２が形成され、さらには、溝１８の内面におけるチャネルストッパ２２とｐｎ接合との間の所定領域に、ｎ^＋型のツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されている。

チャネルストッパ２２は、図２に示すように、第１ダイシングラインＤＬ１及び第２ダイシングラインＤＬ２のうち両方のダイシングラインに沿って、かつ、各ダイシングラインＤＬ１，ＤＬ２の両側に形成されている。

ツェナー電圧調整用拡散層３４は、図２に示すように、第２ダイシングラインＤＬ２と素子形成領域３６との間の領域に、かつ、第２ダイシングラインＤＬ２に沿って形成されている。ツェナー電圧調整用拡散層３４は、各メサ型ツェナーダイオード２につき１本形成されている。なお、この明細書で、素子形成領域３６とは、メサ型ツェナーダイオードを平面的に見たときｐｎ接合が形成されている領域のことをいう。

溝１８の幅は例えば３００μｍであり、チャネルストッパ２２の幅は例えば１５μｍである。２本のチャネルストッパ２２の間隔ｄ（図１（ｂ）参照。）は例えば６０μｍである。ツェナー電圧調整用拡散層３４の幅は例えば１５μｍである。ツェナー電圧調整用拡散層３４と素子形成領域３６との距離Ｌ（図３参照。）は、作り込もうとするツェナー電圧Ｖ_ＢＲの大きさにもよるが、例えば１０μｍ〜１００μｍである。

チャネルストッパ２２及びツェナー電圧調整用拡散層３４は、予めｎ型不純物２０を供給しておいた状態の溝１８の内面にレーザ光を照射することで当該ｎ型不純物２０を第１半導体層１０の内部に拡散させて形成する（後述する図４（ｃ）参照。）。
チャネルストッパ２２は、図１（ｃ）に示すように、高濃度のｎ型不純物を含有する単結晶領域２６と、高濃度のｎ型不純物を含有する非晶質領域２４とからなっている。ツェナー電圧調整用拡散層３４も、図示はしないが、チャネルストッパ２２と同様の構造を有する。

溝１８の内部には、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、パッシベーション層２８が形成されている。

なお、図１において、符号３０は第２半導体層１２の表面に形成された電極を示し、符号３２は第３半導体層１４の表面に形成された電極を示す。

２．実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法
図４及び図５は、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法を説明するために示す図である。図４（ａ）〜図４（ｄ）及び図５（ａ）〜図５（ｄ）は各工程図である。
図６は、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法における半導体基体分断工程を説明するために示す図である。図６（ａ）は分断する前のメサ型ツェナーダイオード４の平面図であり、図６（ｂ）は分断する前のメサ型ツェナーダイオード４の断面図であり、図６（ｃ）は分断した後のメサ型ツェナーダイオード２の断面図である。

実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２は、以下の工程を含む製造方法（実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法）により製造することができる。

１．半導体基体準備工程
まず、ｎ⁻型の第１半導体層１０と、第１半導体層１０の第１主面側に配置されるｐ^＋型の第２半導体層１２と、第１半導体層１０の第２主面側に配置されるｎ^＋型の第３半導体層１４とを備え、第１半導体層１０と第２半導体層１２との接合部でｐｎ接合が形成された半導体基体を準備する（図４（ａ）参照。）。

第１半導体層１０の不純物濃度は例えば３×１０^１８ｃｍ^−３であり、第２半導体層１２の不純物濃度は例えば２×１０^１９ｃｍ^−３であり、第３半導体層１４の不純物濃度は例えば２×１０^１９ｃｍ^−３である。また、第１半導体層１０の厚さは例えば１５０μｍであり、第２半導体層１２の厚さは３０μｍであり、第３半導体層１４の厚さは３０μｍである。

２．溝形成工程
次に、半導体基体（この場合、第２半導体層１２）における第１主面側の表面に、所定パターンの酸化膜１６を形成し、その後、半導体基体における第１主面側からｐｎ接合を越える深さの溝１８を形成する（図４（ｂ）参照。）。溝１８の幅は例えば３００μｍであり、溝１８の深さは例えば９０μｍである。溝形成は、例えばエッチングにより行う。エッチング液としては、フッ酸、硝酸及び酢酸の混合液（例えば、ＨＦ：ＨＮＯ_３：ＣＨ_３ＣＯＯＨ＝１：４：１。）を用いる。

３．不純物供給工程
次に、少なくとも溝１８の内面にｎ型不純物２０を含む液体を塗布する（図４（ｃ）参照。）。
ｎ型不純物２０を含む液体としては、例えばリン化合物（例えば、ピロリン酸。）を有機溶媒（例えば、エタノール。）に溶解させた液体などを好ましく用いることができる。塗布の方法としては、ディッピング法、スピナー法、スプレー法などの公知の方法を用いることができる。

溝１８の内面に供給するｎ型不純物２０の量は、溝１８の内面に形成するチャネルストッパ２２及びツェナー電圧調整用拡散層３４における不純物濃度が最適な濃度（例えば、１×１０^１９ｃｍ^−３。）となるように調整する。

４．レーザ光照射工程
次に、溝１８の内面における所定領域にレーザ光を照射することでｎ型不純物２０を第１半導体層１０の内部に拡散させて、チャネルストッパ２２及びツェナー電圧調整用拡散層３４を形成する（図４（ｄ）参照。）。

レーザ光としては、可視光レーザ（例えば、波長５３２ｎｍのグリーンレーザ。）を用いる。例えば３０ＫＨｚでパルス発振させ、チャネルストッパ２２を形成する際には、３００ｍｍ／秒の速度で、溝１８の内面をｘ方向及びｙ方向に沿って走査し、ツェナー電圧調整用拡散層３４を形成する際には、３００ｍｍ／秒の速度で、溝１８の内面をｙ方向に沿って間欠的に走査する（図６（ａ）参照。）。

レーザ光照射工程においては、チャネルストッパ２２として、溝１８に沿って延在する２本のチャネルストッパ２２，２２を形成する（図６（ａ）参照。）。２本のチャネルストッパ２２は互いに６０μｍだけ離隔して形成されている。

レーザ光照射工程においては、半導体基体の第１主面に対して垂直な方向に沿ってレーザ光を照射する。

５．エッチング工程
次に、残存するｎ型不純物２０を除去する（図５（ａ）参照。）。エッチング工程は、フッ酸、硝酸及び水の混合液（例えば、ＨＦ：ＨＮＯ₃：Ｈ₂Ｏ＝３：２：６０。）からなるエッチング液を用いて行う。

６．パッシベーション層形成工程
次に、溝１８の内部にパッシベーション層２８を形成する（図５（ｂ）参照。）。パッシベーション層形成工程は、スクリーン印刷法を用いてガラス材料を印刷し、焼成することにより行う。

７．電極形成工程
次に、第２半導体層１２の第１主面側の表面に形成されていた酸化膜１６をエッチングにより除去した後（図５（ｃ）参照。）、第２半導体層１２の第１主面側及び第３半導体層１４の第２主面側のそれぞれに、アルミニウム膜及びニッケル膜等の積層膜からなる電極３０及びチタン膜、ニッケル膜及び銀膜の積層膜からなる電極３２を形成する（図５（ｄ）参照。）。

８．半導体基体分断工程
次に、ダイシングソーを用いて、ウェハにおけるｘ方向に平行な複数の第１ダイシングラインＤＬ１と、ｙ方向に平行な第２ダイシングラインＤ２とに沿って半導体基体をダイシングすることにより、半導体基体を複数のメサ型ツェナーダイオード２に分断する（図６参照。）。ダイシングは、２本のチャネルストッパ２２，２２の間で行う。

３．実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の効果
実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２によれば、溝１８の内面におけるチャネルストッパ２２とｐｎ接合との間の所定領域に、ｎ^＋型のツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されているため、当該ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成位置を適宜設定して、逆バイアス時における空乏層の広がりを所望の値に設定することで、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となる。その結果、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２によれば、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなくなり、生産性を高くすることが可能となる。

また、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２によれば、当該ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成位置を適宜設定することにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となるため、所望のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有するメサ型ツェナーダイオードを容易に作り分けることが可能となる。

４．実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードに製造方法の効果
実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法によれば、予めｎ型不純物を供給しておいた状態の溝１８の内面の所定領域にレーザ光を照射することにより、比較的簡単な工程で実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードを製造することが可能となる。

また、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法によれば、レーザ光を第１ダイシングラインＤＬ１及び第２ダイシングラインＤＬ２に沿って走査するだけでチャネルストッパ２２及びツェナー電圧調整用拡散層３４を形成することが可能となるため、比較的簡単な方法で実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２を製造することが可能となる。

また、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法によれば、第１ダイシングラインＤＬ１及び第２ダイシングラインＤＬ２のうち両方のダイシングラインに沿って、かつ、各ダイシングラインの両側にチャネルストッパを形成することとしているため、後の半導体基体分断工程でチャネルストッパ２２と第１半導体層１０とが接合された部分で分断することがなくなるため、チップのカケやワレの発生を抑制することが可能となり、高信頼性のメサ型ツェナーダイオードを製造することが可能となる。

また、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法によれば、不純物供給工程において、溝１８の内面にｎ型不純物を含む液体を塗布することとしているため、溝の内面に適量のｎ型不純物を供給することが可能となる。

[実施形態２〜４]
図７は、実施形態２に係るメサ型ツェナーダイオード２ａの構造を示す平面図である。図８は、実施形態３に係るメサ型ツェナーダイオード２ｂの構造を示す平面図である。図９は、実施形態４に係るメサ型ツェナーダイオード２ｃの構造を示す平面図である。

実施形態２〜４に係るメサ型ツェナーダイオード２ａ，２ｂ，２ｃは、基本的には実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２と同様の構成を有するが、ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成パターンが実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係るメサ型ツェナーダイオード２ａにおいては、図７に示すように、各メサ型ツェナーダイオード２ａにつき２本のツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されており、実施形態３に係るメサ型ツェナーダイオード２ｂにおいては、図８に示すように、第２ダイシングラインＤＬ２に沿って配列された複数のドットからなるドット状のツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されており、実施形態４に係るメサ型ツェナーダイオード２ｃにおいては、図９に示すように、各メサ型ツェナーダイオード２ｃにつき１個のドットからなるドット状のツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されている。

このように、実施形態２〜４に係るメサ型ツェナーダイオード２ａ，２ｂ，２ｃは、ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成パターンが実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なるが、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様に、溝１８の内面におけるチャネルストッパ２２とｐｎ接合との間の所定領域に、ツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されているため、当該ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成位置を適宜設定することにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となる。その結果、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなくなり、生産性を高くすることが可能となり、さらには、所望のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有するメサ型ツェナーダイオードを容易に作り分けることが可能となる。

なお、実施形態２〜４に係るメサ型ツェナーダイオード２ａ，２ｂ，２ｃは、ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成パターン以外の点では実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２が有する効果のうち該当する効果を有する。

[実施形態５]
図１０は、実施形態５に係るメサ型ツェナーダイオード２ｄの構造を示す平面図である。

実施形態５に係るメサ型ツェナーダイオード２ｄは、基本的には実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２と同様の構成を有するが、チャネルストッパ２２の形成パターンが実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なる。すなわち、実施形態２に係るメサ型ツェナーダイオード２ｄにおいては、図１０に示すように、メサ型ツェナーダイオード２ｄにおける素子形成領域３６を囲むようにチャネルストッパ２２が形成されている。

このように、実施形態５に係るメサ型ツェナーダイオード２ｄは、チャネルストッパ２２の形成パターンが実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なるが、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様に、溝１８の内面におけるチャネルストッパ２２とｐｎ接合との間の所定領域に、ツェナー電圧調整用拡散層３４が形成されているため、当該ツェナー電圧調整用拡散層３４の形成位置を適宜設定することにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となる。その結果、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなくなり、生産性を高くすることが可能となり、さらには、所望のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有するメサ型ツェナーダイオードを容易に作り分けることが可能となる。

なお、実施形態５に係るメサ型ツェナーダイオード２ｄは、チャネルストッパ２２の形成パターン以外の点では実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２が有する効果のうち該当する効果を有する。

[実施形態７]
図１１は、実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード１０２を説明するために示す図である。図１１（ａ）はメサ型ツェナーダイオード１０２の断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の符号Ａで示す部分の拡大図であり、図１１（ｃ）は図１１（ｂ）の符号Ｂで示す部分の拡大図である。

実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード１０２は、基本的には実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２と同様の構成を有するが、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である点で、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なる。すなわち、実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード１０２は、図１１に示すように、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と全く逆の導電型を有する。なお、実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード１０２を製造する工程においては、ｐ型不純物を含有する液体として、ホウ酸水を用いて不純物供給工程を実施する。

このように、実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード１０２は、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である点で、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なるが、溝１１８の内面におけるチャネルストッパ１２２とｐｎ接合との間の所定領域に、ツェナー電圧調整用拡散層１３４が形成されているため、当該ツェナー電圧調整用拡散層１３４の形成位置を適宜設定することにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となる。その結果、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様に、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなくなり、生産性を高くすることが可能となり、さらには、所望のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有するメサ型ツェナーダイオードを容易に作り分けることが可能となる。

なお、実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード１０２は、第１導電型がｐ型であり、第２導電型がｎ型である点以外の点では実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２が有する効果のうち該当する効果を有する。

[実施形態８]
図１２は、実施形態８に係るメサ型ツェナーダイオード２０２の構造を示す断面図である。

実施形態８に係るメサ型ツェナーダイオード２０２は、基本的には実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２と同様の構成を有するが、チャネルストッパの構成が実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なる。すなわち、実施形態８に係るメサ型ツェナーダイオード２０２は、図１２に示すように、ｎ型不純物を深く導入した後に溝を形成することにより形成されたチャネルストッパ２２２を備える。

このように、実施形態８に係るメサ型ツェナーダイオード２０２は、チャネルストッパの構成が実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合とは異なるが、溝２１８の内面におけるチャネルストッパ２２２とｐｎ接合との間の所定領域に、ツェナー電圧調整用拡散層２３４が形成されているため、当該ツェナー電圧調整用拡散層２３４の形成位置を適宜設定することにより、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを所望の値に設定することが可能となる。その結果、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様に、ツェナー電圧Ｖ_ＢＲを比較的狭い一定の範囲に収めるために生産バッチを小さくする必要がなくなり、生産性を高くすることが可能となり、さらには、所望のツェナー電圧Ｖ_ＢＲを有するメサ型ツェナーダイオードを容易に作り分けることが可能となる。

なお、実施形態８に係るメサ型ツェナーダイオード２０２は、チャネルストッパの構成以外の点では実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の場合と同様の構成を有するため、実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２が有する効果のうち該当する効果を有する。

以上、本発明のメサ型ツェナーダイオード及びその製造方法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く、その要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。

（１)上記実施形態１においては、レーザとして、グレーンレーザを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。レーザとしては、グリーンレーザ以外の可視光レーザや近赤外光レーザ（例えば、Ｎｄ−ＹＡＧレーザ。）をも好ましく用いることができる。

（２）上記実施形態１においては、半導体基体の第１主面に対して垂直な方向に沿ってレーザ光を照射することによりチャネルストッパ２２及びツェナー電圧調整用拡散層３４を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。ツェナー電圧調整用拡散層３４を形成するにあたっては、溝１８の内面に対して略垂直な方向に沿ってレーザ光を照射してもよい。

（３）上記実施形態１においては、溝１８の内面をｙ方向に沿って間欠的に走査することにより、ツェナー電圧調整用拡散層３４を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。溝１８の内面をｙ方向に沿って連続的に走査することにより、ツェナー電圧調整用拡散層を形成してもよい。

（４）上記実施形態１〜５においては、ライン状又はドット状のツェナー電圧調整用拡散層３４を形成したが、本発明はこれに限定されるものではない。素子形成領域３６を囲むように環状のツェナー電圧調整用拡散層を形成してもよい。

（５）上記実施形態１においては、ｎ型不純物を含有する液体として、ピロリン酸を有機溶媒に溶解させた液体を用いて不純物供給工程を実施したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ピロリン酸以外のリン化合物や砒素化合物を各種の有機溶媒に溶解させた液体を用いて不純物供給工程を実施することもできる。また、ｎ型不純物を含有する液体に代えて、ｎ型不純物を含むガス（例えば、ホスフィンと不活性ガスとの混合ガス。）を用いて不純物供給工程を実施することもできる。

（６）上記実施形態７においては、ｐ型不純物を含有する液体として、ホウ酸水を用いて不純物供給工程を実施したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ホウ酸以外のボロン化合物やアルミニウム化合物を各種の有機溶媒に溶解させた液体を用いて不純物供給工程を実施することもできる。また、ｐ型不純物を含有する液体に代えて、ｐ型不純物を含むガス（例えば、ジボラン又はトリエチルボランと不活性ガスとの混合ガス。）を用いて不純物供給工程を実施することもできる。

実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２を説明するために示す図である。 実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の構造を示す平面図である。 実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオード２の構造を示す要部拡大断面図である。 実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法を説明するために示す図である。 実施形態１に係るメサ型ツェナーダイオードの製造方法における半導体基体分断工程を説明するために示す図である。 実施形態２に係るメサ型ツェナーダイオード２ａの構造を示す平面図である。 実施形態３に係るメサ型ツェナーダイオード２ｂの構造を示す平面図である。 実施形態４に係るメサ型ツェナーダイオード２ｃの構造を示す平面図である。 実施形態５に係るメサ型ツェナーダイオード２ｄの構造を示す平面図である。 実施形態６に係るメサ型ツェナーダイオード１０２を説明するために示す図である。 実施形態７に係るメサ型ツェナーダイオード２０２の構造を示す断面図である。 従来のメサ型ダイオード９０２の構造を示す断面図である。

符号の説明

２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ，１０２，２０２…メサ型ツェナーダイオード（分断後）、４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ…メサ型ツェナーダイオード（分断前）、１０，２１０，９１０…ｎ⁻型エピタキシャル層、１２，２１２，９１２…ｐ^＋型半導体層、１４，２１４，９１４…ｎ^＋型半導体基体、１６，１１６…酸化膜、１８，１１８，２１８，９１８…溝、２０…ｎ型不純物、２２，１１２，２２２，９２２…チャネルストッパ、２４，１２４…非晶質領域、２６，１２６…単結晶領域、２８，１２８，２２８，９２８…パッシベーション層、３０，３２，１３０，１３２，２３０，２３２，９３０，９３２…電極、３４，１３４，２３４…ツェナー電圧調整用拡散層、３６…素子形成領域、１１０…ｐ⁻型エピタキシャル層、１１２…ｎ^＋型半導体層、１１４…ｐ^＋型半導体基体、９０２…メサ型ダイオード、ｄ…２本のチャネルストッパ２２の間隔、ＤＬ１…第１ダイシングライン、ＤＬ２…第２ダイシングライン、Ｌ…ツェナー電圧調整用拡散層３４と素子形成領域３６との距離

Claims (9)

1. 第１導電型の第１半導体層と、
   前記第１半導体層における第１主面側に配置され前記第１導電型とは反対の導電型の第２導電型の第２半導体層とを備え、
   前記第１半導体層と前記第２半導体層との接合部にｐｎ接合が形成され、
   前記第２半導体層における前記第１主面側から前記ｐｎ接合を越える深さの溝を形成することにより前記第２半導体層がメサ状に分離され、
   前記溝の内面における所定領域に、高濃度の第１導電型不純物を含有し逆バイアス時にｐｎ接合の空乏層を終端させるチャネルストッパが形成されたメサ型ツェナーダイオードであって、
   前記溝の内面における前記チャネルストッパと前記ｐｎ接合との間の所定領域に、高濃度の第１導電型不純物を含有し逆バイアス時に前記チャネルストッパよりも低い電圧でｐｎ接合の空乏層を終端させるツェナー電圧調整用拡散層が形成されていることを特徴とするメサ型ツェナーダイオード。
2. 請求項１に記載のメサ型ツェナーダイオードを製造するためのメサ型ツェナーダイオードの製造方法であって、
   第１導電型の第１半導体層と、前記第１半導体層における第１主面側に配置され前記第１導電型とは反対の導電型の第２導電型の第２半導体層とを備え、前記第１半導体層と前記第２半導体層との接合部にｐｎ接合が形成された半導体基体を準備する半導体基体準備工程と、
   前記半導体基体における前記第１主面側から前記ｐｎ接合を越える深さの溝を形成する溝形成工程と、
   少なくとも前記溝の内面に第１導電型の不純物を供給する不純物供給工程と、
   前記溝の内面における所定領域にレーザ光を照射することで前記第１導電型の不純物を前記第１半導体層の内部に拡散させて、前記溝の内面における所定領域に、逆バイアス時にｐｎ接合の空乏層を終端させる前記チャネルストッパを形成するとともに、前記チャネルストッパと前記ｐｎ接合との間の所定領域に、逆バイアス時に前記チャネルストッパよりも低い電圧でｐｎ接合の空乏層を終端させる前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成するレーザ光照射工程と、
   前記溝の内部にパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程とをこの順序で含むことを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
3. 請求項２に記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記パッシベーション層形成工程の後に、ウェハにおける所定の第１方向に平行な複数の第１ダイシングラインと、前記第１ダイシングラインに直交する第２方向に平行な第２ダイシングラインとに沿って前記半導体基体をダイシングすることにより、前記半導体基体を複数のメサ型ツェナーダイオードに分断する分断工程をさらに含み、
   前記レーザ光照射工程においては、前記ツェナー電圧調整用拡散層として、前記１ダイシングライン及び前記第２ダイシングラインのうち少なくともいずれかのダイシングラインに沿ってツェナー電圧調整用拡散層を形成することを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
4. 請求項３に記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記レーザ光照射工程においては、直線状に前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成することを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
5. 請求項３に記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記レーザ光照射工程においては、ドット状に前記ツェナー電圧調整用拡散層を形成することを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
6. 請求項３〜５のいずれかに記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記レーザ光照射工程においては、前記チャネルストッパとして、前記１ダイシングライン及び前記第２ダイシングラインのうち両方のダイシングラインに沿って、かつ、各ダイシングラインの両側にチャネルストッパを形成することを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
7. 請求項３〜５のいずれかに記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記レーザ光照射工程においては、前記チャネルストッパとして、前記メサ型ツェナーダイオードにおける素子形成領域を囲むようにチャネルストッパを形成することを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
8. 請求項２〜７のいずれかに記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記不純物供給工程は、少なくとも前記溝の内面に第１導電型の不純物を含む液体を塗布する工程を含むことを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。
9. 請求項２〜７のいずれかに記載のメサ型ツェナーダイオードの製造方法において、
   前記不純物供給工程は、少なくとも前記溝の内面に第１導電型の不純物を含むガスを供給する工程を含むことを特徴とするメサ型ツェナーダイオードの製造方法。

Images