JPH0580833B2 - - Google Patents

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JPH0580833B2
JPH0580833B2 JP60081571A JP8157185A JPH0580833B2 JP H0580833 B2 JPH0580833 B2 JP H0580833B2 JP 60081571 A JP60081571 A JP 60081571A JP 8157185 A JP8157185 A JP 8157185A JP H0580833 B2 JPH0580833 B2 JP H0580833B2
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JP
Japan
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epitaxial growth
type
manufacturing
film
conductivity type
Prior art date
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JP60081571A
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Japanese (ja)
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Mitsuru Hanakura
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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【発明の詳細な説明】 A 産業上の利用分野 本発明は、半導体素子の製造方法に関する。[Detailed description of the invention] A. Industrial application field The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

B 発明の概要 本発明は基板にエピタキシヤル成長法を併用し
て不純物をドーピングすることでP−n-−n+
P導電型又はn−P-−P+−n導電型の半導体素
子を製造するにおいて、 エピタキシヤル成長により発生した表面積層欠
陥部分に酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜をマスク
として形成し、この後にP導電型又はn導電型の
不純物を選択拡散することにより、 前記表面積層欠陥部分に因るパンチスルーを無
くしたものである。
B. Summary of the Invention The present invention utilizes an epitaxial growth method to dope a substrate with impurities to produce P−n −n +
In manufacturing a semiconductor device of P conductivity type or n-P - -P + -n conductivity type, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed as a mask on the surface stacking defects generated by epitaxial growth, and then P By selectively diffusing impurities of conductivity type or n-conductivity type, punch-through caused by the above-mentioned surface stacking defects is eliminated.

C 従来の技術 従来、逆導通サイリスタ、ゲートターンオフサ
イリスタ等では素子の高耐圧化を図るためにベー
ス層の厚みを増すことが知られているが、これは
素子のオン電圧が上昇するという欠点がある。こ
の欠点を克服するために、高耐圧化に伴うベース
層厚みの増加を小さくする方法として、高抵抗基
板に低抵抗層を形成しておくもの、例えばn型基
板を用いる場合に基板にP−n-−n+−P導電型
の順に半導体層を形成し、n-,n+半導体層で高
耐圧部を形成するものがある。この場合の濃度分
布を第6図に示す。
C. Prior Art Conventionally, it has been known to increase the thickness of the base layer in reverse conduction thyristors, gate turn-off thyristors, etc. in order to increase the withstand voltage of the device, but this has the disadvantage that the on-state voltage of the device increases. be. In order to overcome this drawback, as a method to reduce the increase in base layer thickness due to higher withstand voltages, a low resistance layer is formed on a high resistance substrate. For example, when using an n-type substrate, a P- There is one in which semiconductor layers are formed in the order of n - -n + -P conductivity type, and a high breakdown voltage section is formed by the n - and n + semiconductor layers. The concentration distribution in this case is shown in FIG.

上記低抵抗層n+は通常の不純物拡散方法のみ
で形成するのは困難であるため、エピタキシヤル
成長法を併用した不純物ドーピングによつて形成
するものであつた。
Since it is difficult to form the above-mentioned low-resistance layer n + only by a normal impurity diffusion method, it was formed by impurity doping combined with an epitaxial growth method.

D 発明が解決しようとする問題点 従来のエピタキシヤル成長法を併用した半導体
製造方法においては、第5図に示すように、エピ
タキシヤル成長時に生じた表面積層欠陥S(sta−
king fault shadow 又は spike)を通してP
エミツタ層の拡散形成時にP型不純物がパイプ状
に異常拡散してしまう。そして、この異常拡散部
分では第6図に破線で示すような不純物分布にな
り、J2接合に逆電圧を印加したときに部分的パン
チスルーを起し、漏れ電流の大きな増大をもたら
して結果的に耐圧不良となるという問題があつ
た。
D Problems to be Solved by the Invention In a semiconductor manufacturing method that uses a conventional epitaxial growth method, as shown in FIG.
king fault shadow or spike)
During the diffusion formation of the emitter layer, P-type impurities are abnormally diffused into a pipe shape. In this abnormal diffusion region, the impurity distribution becomes as shown by the broken line in Figure 6, and when a reverse voltage is applied to the J2 junction, partial punch-through occurs, resulting in a large increase in leakage current. There was a problem of poor pressure resistance.

この問題については、エピタキシヤル成長によ
り生じた表面積層欠陥を発生させないようにすれ
ば良いことになるが、素子が大面積になるほど表
面積層欠陥を皆無にすることが極めて難しくなる
し、仮に実現し得たとしても歩留りを非常に悪く
する。
This problem can be solved by preventing surface stacking defects caused by epitaxial growth, but the larger the device area, the more difficult it becomes to completely eliminate surface stacking defects. Even if it were obtained, the yield would be extremely poor.

E 問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点に鑑み、第1図にP−n-
−n+−P導電型の場合で示すような製造方法を
提案するものである。
E Means for Solving the Problems In view of the above problems, the present invention has been proposed in FIG .
A manufacturing method as shown in the case of -n + -P conductivity type is proposed.

まず、n導基板を用いてその片面に不純物をデ
ポジシヨンさせてエピタキシヤル成長法でn+
導体層を形成する(第1図a)。図中はエピタ
キシヤル成長により形成された部分で導電型はP
又はnである。まタ、はエピタキシヤル成長に
より生じた表面積層欠陥部分を示す。
First, an n + semiconductor layer is formed by epitaxial growth by depositing impurities on one side of an n-conductive substrate (FIG. 1a). The part in the figure is formed by epitaxial growth, and the conductivity type is P.
Or n. 1 and 2 indicate surface stacking defects caused by epitaxial growth.

次に、熱酸化等により酸化ケイ素(SiO2)膜
を表面積層欠陥部分のみに形成する(第1図b)。
Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed only on the surface layer defects by thermal oxidation or the like (FIG. 1b).

次に、酸化ケイ素膜をマスクとして選択拡散が
可能なP型不純物をデポジシヨンする(第1図
c)。
Next, using the silicon oxide film as a mask, a P-type impurity that can be selectively diffused is deposited (FIG. 1c).

最後に酸化ケイ素膜及びシリケートガラス膜等
を覗き、両面にP導電層を形成する(第1図d)。
Finally, P conductive layers are formed on both sides of the silicon oxide film, silicate glass film, etc. (FIG. 1d).

F 作用 エピタキシヤル成長により発生する表面積層欠
陥部分にはP型不純物拡散を起さないようにして
導電層を形成する。
F Effect A conductive layer is formed in a surface stacking defect portion generated by epitaxial growth in a manner that prevents diffusion of P-type impurities.

G 実施例 第2図は本発明方法の一実施例を示す製造工程
図である。
G Example FIG. 2 is a manufacturing process diagram showing an example of the method of the present invention.

(1) 第2図aに示す比抵抗300Ω−cm、厚み
400μmのn型シリコンウエハの片面にシート抵
抗40Ω/□のリンをPOCl3(塩化ホスホリル)
を用いてデポジシヨンし(第2図b)、さらに
その面に1×1013cm-3、80μmのエピタキシヤ
ル成長を行い、1250℃で31時間の押し込み酸化
(dr−ivein)を行う(第2図c)。
(1) Specific resistance 300Ω-cm, thickness shown in Figure 2a
POCl 3 (phosphoryl chloride) with a sheet resistance of 40Ω/□ was applied to one side of a 400μm n-type silicon wafer.
(Fig. 2b), epitaxial growth of 1×10 13 cm -3 and 80 μm was performed on that surface, and forced oxidation (dr-ivein) was performed at 1250°C for 31 hours (second step). Figure c).

(2) 次に、1150℃、1時間のウエツト熱酸化によ
りウエハ全面に酸化ケイ素(SiO2)膜を形成
し、フオトリソグラフイを用いてエピタキシヤ
ル成長により生じた表面積層欠陥部分を残し
て他のSiO2膜を除去する(第2図d)。
(2) Next, a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed on the entire surface of the wafer by wet thermal oxidation at 1150°C for 1 hour, and then the surface stacking defects caused by epitaxial growth are left behind using photolithography. Remove the SiO 2 film (Fig. 2d).

(3) SiO2膜を拡散マスクとして用い、固体拡散
源を用い、875℃、60分でボロンの選択拡散を
行う(第2図e)。このときのシート抵抗は例
えば210Ω/□である。
(3) Using a SiO 2 film as a diffusion mask and a solid diffusion source, selectively diffuse boron at 875°C for 60 minutes (Figure 2e). The sheet resistance at this time is, for example, 210Ω/□.

(4) HF水溶液を用いてSiO2膜及びシリケートガ
ラス(例えばBSG膜)をすべて除去する。
(4) Remove all SiO 2 film and silicate glass (eg, BSG film) using HF aqueous solution.

(5) 1250℃、79時間の条件で押し込み拡散を行う
(第2図f)。このときのボロンの拡散層は例え
ば表面濃度1×1017cm-3、拡散深さ48μmであ
る。
(5) Perform intrusion diffusion at 1250℃ for 79 hours (Figure 2 f). The boron diffusion layer at this time has, for example, a surface concentration of 1×10 17 cm −3 and a diffusion depth of 48 μm.

(6) ウエハを周知の方法によりJ2接合に対して正
ベベリングし、シリコーンゴムによつて接合表
面を保護する。
(6) Positively bevel the wafer to the J2 junction using a well-known method, and protect the bonding surface with silicone rubber.

以上までの工程によつて、エピタキシヤル成長
による表面積層欠陥の発生部分でのP型不純物
の異常拡散を防止する。なお、表面積層の欠陥部
分は、光学顕微鏡等を用いれば容易に検出できる
し、他に公知の画像処理技術等を用いれば自動検
出もできる。
The steps described above prevent abnormal diffusion of P-type impurities in areas where surface stacking defects occur due to epitaxial growth. Note that defective portions of the surface layer can be easily detected using an optical microscope or the like, and can also be automatically detected using other known image processing techniques.

また、欠陥部分への酸化ケイ素膜や窒化ケイ素
膜の形成は、例えば次のような公知のフオトリソ
グラフイー技術によつて簡単に実現される。
Further, formation of a silicon oxide film or a silicon nitride film on a defective portion can be easily realized by, for example, the following known photolithography technique.

まず、SiO2膜を形成したウエハー上にネガ型
フオトレジストをスピンコート法などで均一に塗
布する。次に、欠陥部分及びその周辺部に光を当
てて感光させる。これを現像することにより欠陥
部分及びその周辺部のレジストのみが残る。この
レジストをマスクとしてSiO2膜をエツチング除
去する。
First, a negative photoresist is uniformly applied onto a wafer on which a SiO 2 film has been formed using a spin coating method or the like. Next, the defective portion and its surrounding area are exposed to light. By developing this, only the resist in the defective area and its surrounding area remains. Using this resist as a mask, the SiO 2 film is removed by etching.

第3図は上記工程によつたP−n-−n+−P導
電型半導体の不純物分布を示す、破線は表面積層
欠陥部分の不純物分布を示す。この特性からも明
らかなように、J2接合への逆電圧印加にも表面積
層欠陥部分でのパンチスルーを無くして高耐圧を
確保できることになる。
FIG. 3 shows the impurity distribution of the Pn - -n + -P conductivity type semiconductor according to the above process, and the broken line shows the impurity distribution in the surface stacking fault portion. As is clear from this characteristic, even when a reverse voltage is applied to the J 2 junction, punch-through at the surface stacking defects can be eliminated and a high breakdown voltage can be ensured.

第4図には本実施例に基づいて作製された半導
体素子の室温でのJ2接合の耐圧特性例を実線で示
し、従来の方法による耐圧特性例(破線)に較べ
て3倍以上の高耐圧を得ることができた。
In Figure 4, the solid line shows an example of the breakdown voltage characteristics of the J2 junction at room temperature of the semiconductor device fabricated based on this example, which is more than three times higher than the breakdown voltage characteristic example (broken line) obtained by the conventional method. We were able to obtain pressure resistance.

なお、実施例においては、n型不純物をドーピ
ングしたエピタキシヤル成長を用いた場合、Pエ
ミツタ層とNベース層とは短絡されてしまうこと
になるが、通常逆導通サイリスタ、ゲートターン
オフサイリスタではJ1接合の耐圧は必要としない
場合が多いため特に問題とならないし、ゲートタ
ーンオフサイリスタ等は他の部分も積極的に短絡
することによりオフ特性の改善を図ることができ
る。
In the example, if epitaxial growth doped with n-type impurities is used, the P emitter layer and the N base layer will be short-circuited, but in normal reverse conduction thyristors and gate turn-off thyristors, J 1 Since the breakdown voltage of the junction is not required in many cases, it is not a particular problem, and the off-characteristics of the gate turn-off thyristor etc. can be improved by actively short-circuiting other parts.

また、実施例ではn型基板を用いてP−n-
n+−P導電型の半導体層を形成する方法を示し
たが、これはP型基板を用いてn−P-−P+−n
導電型の半導体層を形成する方法に適用して同等
の作用効果を得ることができるのは勿論である。
In addition, in the embodiment, an n-type substrate is used and P-n - -
We have shown a method for forming a semiconductor layer of n + -P conductivity type, but this method uses a P-type substrate to form n-P - -P + -n
Of course, the same effect can be obtained by applying the present invention to a method for forming a conductive type semiconductor layer.

H 発明の効果 以上のとおり、本発明によれば、エピタキシヤ
ル成長法を併用した不純物ドーピングを行う半導
体製法において、エピタキシヤル成長により生じ
た表面積層欠陥部分には異常拡散を防止するよう
にした製造方法のために、該欠陥部分でのパンチ
スルーを無くして素子の大面積化、高耐圧化を確
実にする効果がある。
H. Effects of the Invention As described above, according to the present invention, in a semiconductor manufacturing method in which impurity doping is performed in combination with an epitaxial growth method, abnormal diffusion is prevented in the surface stacking defect portion caused by epitaxial growth. This method has the effect of eliminating punch-through at the defective portion, ensuring that the device has a large area and a high breakdown voltage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の製造方法を示す工程図、第2
図は本発明の一実施例を示す製造工程図、第3図
は一実施例での濃度分布特性図、第4図は一実施
例でのJ2接合耐圧特性を従来のもの(破線)と共
に示す特性図、第5図は従来製法における表面積
層欠陥部分を示す状態図、第6図は従来の濃度分
布特性図である。
Figure 1 is a process diagram showing the manufacturing method of the present invention, Figure 2 is a process diagram showing the manufacturing method of the present invention.
The figure is a manufacturing process diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 3 is a concentration distribution characteristic diagram of one embodiment, and Figure 4 shows the J2 junction breakdown voltage characteristics of one embodiment together with the conventional one (dashed line). FIG. 5 is a state diagram showing a surface stacking defect portion in a conventional manufacturing method, and FIG. 6 is a conventional concentration distribution characteristic diagram.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 n型又はP型基板からP−n-−n+−P導電
型又はn−P-−P+−n導電型の順にエピタキシ
ヤル成長法を併用した不純物ドーピングによつて
形成する半導体素子の製造方法において、エピタ
キシヤル成長により生じた表面積層欠陥部分に酸
化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜を形成し、この後前
記酸化ケイ素膜又は窒化ケイ素膜をマスクとして
選択拡散が可能なP導電型又はn導電型の不純物
を選択的に拡散することを特徴とする半導体素子
の製造方法。
1. Semiconductor elements formed from an n-type or P-type substrate by impurity doping using epitaxial growth in the order of P-n - -n + -P conductivity type or n-P - -P + -n conductivity type. In the manufacturing method, a silicon oxide film or a silicon nitride film is formed on the surface layer defect portion caused by epitaxial growth, and then, using the silicon oxide film or silicon nitride film as a mask, selective diffusion is possible. A method for manufacturing a semiconductor device, characterized by selectively diffusing type impurities.
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