JPH01272152A - Semiconductor element with guard ring - Google Patents
Semiconductor element with guard ringInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、ガードリングを有する半導体素子に関するも
のであり、高耐圧のダイオードやトランジスタ、サイリ
スタ等に適用されるものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor element having a guard ring, and is applied to high-voltage diodes, transistors, thyristors, and the like.
[従来の技術]
従来、半導体素子を高耐圧化するために、主接合を囲む
ようにガードリングを形成することが提案されている(
特公昭40−12739号公報)。[Prior Art] Conventionally, it has been proposed to form a guard ring to surround the main junction in order to increase the breakdown voltage of a semiconductor element (
(Special Publication No. 40-12739).
第2図はガードリングを有するダイオードの断面構造を
示す図である。N−型の半導体基板1には、P十型の拡
散層5が形成されて、ダイオードの主接合を形成してい
る。この主接合を取り囲むように、P十型の拡散層より
なる複数のガードリング4a、4b、4eが同心円状に
形成されている。このようなガードリング4a、4b、
4cは半導体基板1の表面に同心円状に拡散窓を開口し
、熱拡散を行うことにより形成されていた。FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a diode having a guard ring. A P-type diffusion layer 5 is formed on an N-type semiconductor substrate 1, forming a main junction of the diode. A plurality of guard rings 4a, 4b, and 4e made of P1 type diffusion layers are formed concentrically to surround this main junction. Such guard rings 4a, 4b,
4c was formed by opening concentric diffusion windows on the surface of the semiconductor substrate 1 and performing thermal diffusion.
[発明が解決しようとする課題]
上記の構造において、高耐圧化を図るためには、■半導
体基板1の抵抗率を上げる、■ガードリング4a、4b
、4cの拡散深さtを深くする、■ガードリング4a、
4b、4cの本数を増やす、■ガードリング4a、4b
、4cの間隔d、、d2.d、を上記■、■に応じて最
適化する、等が考えられる。ところが、例えば、半導体
素子の品質面から半導体基板1の抵抗率を変えられない
とか、半導体素子のコスト面からチップの面積を安易に
大きくできない等の制約がある場合には、上記■、■の
対策は実施困難であり、上記■のガードリング4a、4
b、4cの拡散深さtを深くすることが考えられる。し
かしながら、従来のように、熱拡散によってガードリン
グ4m、4b、4cを形成している場合には、その拡散
深さLを深くしようとすれば、ドライブ(拡散)時間が
非常に長くなるという問題があった。ちなみに、熱拡散
の温度が1150℃の場合に、拡散深さを9μ−とする
には拡散時間は約4時間であるが、拡散深さを15μ糟
とするには拡散時間は約20時間、拡散深さを20μm
とするには拡散時間は約45時間となり、現実的には実
施することが困難となる。[Problems to be Solved by the Invention] In the above structure, in order to achieve high breakdown voltage, it is necessary to: 1) increase the resistivity of the semiconductor substrate 1, 2) guard rings 4a and 4b.
, increase the diffusion depth t of 4c, ■ guard ring 4a,
Increase the number of 4b and 4c, ■ Guard rings 4a and 4b
, 4c intervals d, , d2. It is conceivable to optimize d according to the above-mentioned items (1) and (2). However, if there are constraints such as, for example, the resistivity of the semiconductor substrate 1 cannot be changed due to the quality of the semiconductor element, or the area of the chip cannot be easily increased due to the cost of the semiconductor element, then The countermeasures are difficult to implement, and guard rings 4a and 4 of
It is conceivable to increase the diffusion depth t of b and 4c. However, when the guard rings 4m, 4b, and 4c are formed by thermal diffusion as in the past, there is a problem that the drive (diffusion) time becomes extremely long if the diffusion depth L is increased. was there. By the way, when the thermal diffusion temperature is 1150°C, the diffusion time is about 4 hours to make the diffusion depth 9μ, but the diffusion time is about 20 hours to make the diffusion depth 15μ. Diffusion depth is 20μm
To do so, the diffusion time would be approximately 45 hours, which would be difficult to implement in reality.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、半導体基板を掘り込むことによ
りガードリングの深い拡散を達成し、高耐圧化を可能と
したガードリングを有する半導体素子を提供することに
ある。The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to achieve deep diffusion of the guard ring by digging into the semiconductor substrate, and to have a guard ring that enables high breakdown voltage. The purpose of the present invention is to provide semiconductor devices.
[課題を解決するための手段]
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、第1
図(b)に示すように、第1の導電型の半導体基板1の
一表面側に第2の導電型の拡散層5が形成された主接合
を有し、この主接合の周囲にこれを全く取り囲んで第2
の導電型の拡散層よりなる複数のガードリング4a、4
b、4cを有する半導体素子において、ガードリング4
a、4b、4cを掘り込み型の構造としたことを特徴と
するものである。[Means for Solving the Problems] In the present invention, in order to solve the above problems, the first
As shown in Figure (b), a semiconductor substrate 1 of a first conductivity type has a main junction in which a diffusion layer 5 of a second conductivity type is formed on one surface side, and a diffusion layer 5 of a second conductivity type is formed around this main junction. Totally surrounding the second
A plurality of guard rings 4a, 4 made of diffusion layers of a conductivity type of
b, 4c, the guard ring 4
It is characterized in that a, 4b, and 4c have a recessed structure.
また、上記の構造において、第1図(c)に示すように
、掘り込み型のガードリング4a、4b、4cを多結晶
シリコン6 a、 6 b、 6 cで埋め戻しても良
い。Furthermore, in the above structure, the dug guard rings 4a, 4b, 4c may be backfilled with polycrystalline silicon 6a, 6b, 6c, as shown in FIG. 1(c).
[作用]
本発明にあっては、このように、ガードリング4a、4
b、4cを掘り込み型の構造としたから、長時間の熱拡
散工程によらずども拡散深さを深くすることができ、し
たがって、高耐圧化が可能となるものである。また、掘
り込み型のガードリング4a、4b、4cを多結晶シリ
コン6 m、 6 b、 6 eで埋め戻せば、レジス
トによる汚染や半導体基板1の熱変形を防止でき、半導
体素子の信頼性が高くなるものである。[Function] In the present invention, as described above, the guard rings 4a, 4
Since b and 4c have a dug-in structure, the diffusion depth can be increased without using a long thermal diffusion process, and therefore a high breakdown voltage can be achieved. Furthermore, by backfilling the dug guard rings 4a, 4b, 4c with polycrystalline silicon 6m, 6b, 6e, contamination by resist and thermal deformation of the semiconductor substrate 1 can be prevented, and the reliability of the semiconductor device can be improved. It is expensive.
[実施例]
第1図(a)〜(c)は本発明に係るガードリングを有
する半導体素子の製造工程を示す図である。N−型の半
導体基板1の表面に二酸化ケイ素のような酸化膜よりな
る表面皮膜3を形成した後、ガードリング4a、4b、
4c上の表面皮膜3をエツチング等により取り除き、同
心円状の開口窓を形成する。[Example] FIGS. 1(a) to 1(c) are diagrams showing the manufacturing process of a semiconductor element having a guard ring according to the present invention. After forming a surface film 3 made of an oxide film such as silicon dioxide on the surface of the N-type semiconductor substrate 1, guard rings 4a, 4b,
The surface film 3 on 4c is removed by etching or the like to form concentric opening windows.
この開口窓を介して、半導体基板1をエツチングして、
まず、第1図(a)に示すように渭2 m、 2 b。Etching the semiconductor substrate 1 through this opening window,
First, as shown in Fig. 1(a), 2 m and 2 b.
2cが形成された状態を得る。ここで、エツチングの方
法は湿式エツチングでも良いし、乾式エツチングでも良
く、方法は限定しない0次に、これらの掘り込んだ各渭
2 a、 2 b、 2 cにP十型の不純物拡散層を
設けてガードリング4a、4b、4cを得ると共に、中
心部にもP十型の不純物拡散層5を形成して、主接合を
形成し、第1図(b)に示す構造を得るものである。2c is obtained. Here, the etching method may be wet etching or dry etching, and the method is not limited. Next, a P-type impurity diffusion layer is formed in each of the etched sides 2a, 2b, and 2c. In addition to forming guard rings 4a, 4b, and 4c, a P-type impurity diffusion layer 5 is also formed in the center to form a main junction, thereby obtaining the structure shown in FIG. 1(b). .
ところで、この掘り込まれたガードリング4a。By the way, this carved guard ring 4a.
4b、4cは、そのまま露出させておくと、各溝2 a
+2b、2cにレジスト等の汚染物質がトラップされ
たり、後工程の熱履歴による半導体基板1の変形、反り
の原因となることがある。そこで、第1図(e)に示す
ように、各溝2 a、 2 b、 2 cに多結晶シリ
コン6 a、 6 b、 6 cを埋め込み、各溝2
a、 2 b、 2 cを埋め戻すことが好ましい、こ
のようにすれば、レジスト等によるガードリング4a、
4b、4cの汚染の影響が少なくなり、また、半導体基
板1の機械的強度が改善されて熱変形が少なくなり、半
導体素子の信頼性が向上するものである。If 4b and 4c are left exposed, each groove 2a
Contaminants such as resist may be trapped in +2b and 2c, or the semiconductor substrate 1 may be deformed or warped due to thermal history in subsequent steps. Therefore, as shown in FIG. 1(e), polycrystalline silicon 6a, 6b, 6c was filled in each groove 2a, 2b, 2c, and each groove 2
It is preferable to backfill a, 2b, and 2c. If this is done, guard rings 4a,
The influence of contamination on 4b and 4c is reduced, the mechanical strength of the semiconductor substrate 1 is improved, thermal deformation is reduced, and the reliability of the semiconductor element is improved.
[発明の効果]
本発明に係るガードリングを有する半導体素子にあって
は、ガードリングを掘り込み型の構造としたから、長時
間の熱拡散工程によらずとも拡散深さを深くすることが
でき、したがって、高耐圧化が可能になるという効果が
ある。[Effects of the Invention] In the semiconductor device having the guard ring according to the present invention, since the guard ring has a dug-in structure, the diffusion depth can be increased without using a long thermal diffusion process. Therefore, there is an effect that it becomes possible to increase the withstand voltage.
また、掘り込み型のガードリングを多結晶シリコンで埋
め戻す構造とすれば、レジストによる汚染や半導体基板
の熱変形を防止でき、半導体素子の信頼性が高くなると
いう効果がある。Furthermore, if the dug-out guard ring is backfilled with polycrystalline silicon, it is possible to prevent contamination by resist and thermal deformation of the semiconductor substrate, which has the effect of increasing the reliability of the semiconductor element.
第1図(a)乃至(c)は本発明の一実施例の製造工程
を示す断面図、第2図は従来例の断面図である。
1は半導体基板、2 a、 2 b、 2 eは溝、3
は表面皮膜、4a、4b、4cはガードリング、5は拡
散層、6a、6b、6cは多結晶シリコンである。FIGS. 1(a) to 1(c) are cross-sectional views showing the manufacturing process of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional example. 1 is a semiconductor substrate, 2 a, 2 b, 2 e are grooves, 3
4a, 4b, and 4c are guard rings; 5 is a diffusion layer; and 6a, 6b, and 6c are polycrystalline silicon.
Claims (2)
電型の拡散層が形成された主接合を有し、この主接合の
周囲にこれを全く取り囲んで第2の導電型の拡散層より
なる複数のガードリングを有する半導体素子において、
ガードリングを掘り込み型の構造としたことを特徴とす
るガードリングを有する半導体素子。(1) A main junction in which a diffusion layer of a second conductivity type is formed on one surface side of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a diffusion layer of a second conductivity type completely surrounds this main junction. In a semiconductor device having a plurality of guard rings made of diffusion layers,
A semiconductor device having a guard ring, characterized in that the guard ring has a recessed structure.
め戻したことを特徴とする請求項1記載のガードリング
を有する半導体素子。(2) A semiconductor device having a guard ring according to claim 1, wherein the dug-in guard ring is backfilled with polycrystalline silicon.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10154788A JPH01272152A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Semiconductor element with guard ring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10154788A JPH01272152A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Semiconductor element with guard ring |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01272152A true JPH01272152A (en) | 1989-10-31 |
Family
ID=14303463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10154788A Pending JPH01272152A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Semiconductor element with guard ring |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01272152A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999023703A1 (en) * | 1997-11-03 | 1999-05-14 | Infineon Technologies Ag | High voltage resistant edge structure for semiconductor elements |
JP2006013129A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Nec Electronics Corp | Semiconductor apparatus |
JP2013030501A (en) * | 2011-07-26 | 2013-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP10154788A patent/JPH01272152A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999023703A1 (en) * | 1997-11-03 | 1999-05-14 | Infineon Technologies Ag | High voltage resistant edge structure for semiconductor elements |
US6870201B1 (en) | 1997-11-03 | 2005-03-22 | Infineon Technologies Ag | High voltage resistant edge structure for semiconductor components |
JP2006013129A (en) * | 2004-06-25 | 2006-01-12 | Nec Electronics Corp | Semiconductor apparatus |
JP2013030501A (en) * | 2011-07-26 | 2013-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device |
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