JPH07169691A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH07169691A
JPH07169691A JP31362793A JP31362793A JPH07169691A JP H07169691 A JPH07169691 A JP H07169691A JP 31362793 A JP31362793 A JP 31362793A JP 31362793 A JP31362793 A JP 31362793A JP H07169691 A JPH07169691 A JP H07169691A
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JP
Japan
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layer
semiconductor device
manufacturing
conductivity type
vapor
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JP31362793A
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English (en)
Inventor
Eiji Yamanaka
英二 山中
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Tokin Corp
Original Assignee
Tokin Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ベベル角が一定で耐圧のばらつきが小さく,
加工時のクラックによるリーク電流の増大や深い溝の形
成による後工程でのウエハー割れがなく,安定で容易に
ベベリングができる半導体装置の製造方法を提供するこ
と。 【構成】 主表面の結晶面方位が(100)±3°のシ
リコン基板1の上に同一導電型でシリコン基板1より高
抵抗の第1の気相成長層2を形成して2層構造とし,ま
た酸化膜3を形成する。次いで,表側の酸化膜3をスト
ライプ状に開孔し,この開孔の窓にボロンを拡散してP
+ 拡散層を形成し,更にN- 気相成長層6,N+ 拡散層
7を順次形成する。また熱酸化膜8,8´の一部を選択
開孔し,この開孔窓の部分をボロシリケートガラス5の
部分まで選択エッチングして,メサエッチ溝Vを得,更
にメサエッチ溝Uを形成し,またパッシベーション層1
2,13やAl(エル)蒸着膜9,10,11を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,半導体装置の製造方法
に関し,特に高耐圧化手段としてベベリング加工が施さ
れている半導体装置の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高耐圧化手段として,PN
接合面に対して所定の傾斜角を持った面で切るように加
工する所謂ベベリング加工が,特に高い耐圧を要求され
る素子に対して,従来より採用されている。この種のベ
ベリング加工としては,具体的には,V字形のブレード
を用いてV字形溝を形成した後に加工歪みを除去するた
めのケミカルエッチングを施す方法,あるいは傾斜を付
けてブレードで溝を切っておいてケミカルエッチングを
施す方法などが採用されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら,上記し
た従来の方法では,機械的研削による加工であるため,
素子内部にクラックを導入したり,また加工歪みを除去
するための深いエッチングが必要であるなどの問題があ
った。
【0004】特に,加工の際にV字形のブレードを使用
する場合は,ブレードの摩耗によりベベル角がばらつ
き,これが原因で素子の耐圧がばらついてしまうことが
多い。一方,傾斜を付けて溝切りをする方法では,その
ための特殊な設備を用いなければならないし,またウエ
ハー全体に網目状に形成されたダイシング溝のために後
工程でウエハー割れが多発するという不都合があった。
【0005】そこで,本発明の技術的課題は,ベベル角
が一定で耐圧のばらつきが小さく,また加工時のクラッ
クによるリーク電流の増大,あるいは深い溝の形成によ
る後工程でのウエハー割れがなくて,安定で容易にベベ
リングができる半導体装置の製造方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば,主表面
の結晶面方位が(100)±3°の半導体基板の上に,
これと同一導電型で前記半導体基板より高抵抗の第1の
気相成長層を形成して2層構造と成し,これを出発基板
として前記第1の気相成長層の表面に前記第1の気相成
長層とは逆の導電型の拡散層を形成した後,その上に前
記半導体基板と同一導電型の第2の気相成長層を形成す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。
上記の半導体基板としては,一導電型で高抵抗の半導体
基板が用いられる。
【0007】また,本発明によれば,前記出発基板とし
て,主表面の結晶面方位が(100)±3°の半導体基
板の上に,これと同一導電型で前記半導体基板より低抵
抗の拡散層を形成して2層構造となしたものを用いたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。上記
の半導体基板としては,一導電型で低抵抗の半導体基板
が用いられる。
【0008】更に,本発明によれば,前記逆の導電型の
拡散層を掘り出す際のエッチング液に,ヒドラジン水和
物または水酸化カリウム(KOH)水溶液を用いること
を特徴とする半導体装置の製造方法が得られる。
【0009】
【作用】本発明では,主表面の結晶面方位を(100)
±3゜に選び,耐圧を左右する高抵抗層を必要最小限の
厚みで気相成長により最上層に形成するようにした。ま
たメサエッチングに際してはヒドラジン水和物またはK
OH水溶液を用いることにした。これにより,一定した
ベベル角(54.7度)を得ることができる。そして本
発明では,角度付きメサ溝が,最低限の深さで,ケミカ
ルエッチングのみで行われるので,クラックや歪みが導
入されることがなく,またウエハー割れもなく,特性の
安定した素子を特殊な設備を用いることなく製造でき
る。
【0010】
【実施例】以下,図面を参照して本発明の実施例を説明
する。尚,以下の説明では,埋込みゲート型静電誘導ト
ランジスタ(Static Induction Transistor ;以下「S
IT」という。)に本発明を応用した場合を例にとって
説明する。図1(a)乃至(h)は本発明をSITに応
用した実施例の半導体装置の製造工程を順に示す図であ
る。図1(a)において,比抵抗ρが0.01Ωcm以
下で280μmの厚みのN+ 基板から構成され,また結
晶面方位が(100)±3゜にて切出したシリコン基板
1の上に,四塩化ケイ素(SiCl(エル)4 )を成長
原料とし,また,水素(H2 )ガスをキャリアガスとし
て,高周波炉において比抵抗ρが5〜10Ωcmの気相
成長層2を,1150℃の温度で,10〜15μmの厚
みで形成した。そしてこの工程により,シリコン基板1
で形成されるN+ 層(N+ ソースオーミック層)の上
に,上記の気相成長層2から形成されるN気相成長層
(Nソース層)が積層される構造を得た。また,次い
で,通常のwet酸素(O2 )ガスによる熱酸化膜3を
形成した。
【0011】ここで,図1(a)に示した構造は,比抵
抗ρが5〜10Ωcmで厚み200μmのN型(10
0)面シリコン(Si)ウエハーの裏面に,リン(P)
やアンチモン(Sb)を深さ180μm程度で高濃度拡
散し,このSiウエハーより低抵抗の高不純物濃度の拡
散層を形成してN/N+ の2層構造とした後に,全面熱
酸化を行う工程としても,同様に得られる。
【0012】次いで図1(b)に示すように,図1
(a)の構造で表側に形成された二酸化ケイ素(SiO
2 )からなる酸化膜3を,通常のフォトリソグラフィー
技術を用いてストライプ状に選択開孔した。使用したフ
ォトレジストは,東京応化製のOMR83(40cp)
を用い,コンタクト露光方式で行った。この選択開孔で
開孔窓の幅は2.5〜3.0μmとし,これにより幅が
約10μmの熱酸化膜3´を得た。
【0013】更に,図1(b)で形成した開孔窓にボロ
ン(B)を選択拡散し,図1(c)のように,気相成長
層2にP+ 拡散層(P+ ゲート,ゲート電極層)4,4
´を形成する構造とした。拡散の表面濃度Nsは2〜5
×1019cm-3で,また深さxj は2.0μmとした。
拡散方式は,BBr3 を原料とし,N2 ガスをキャリア
とし,またO2 ガスと混合して,900℃と1100℃
の2段階熱処理による液体拡散源開管方式の一般的な手
法によった。尚,拡散のドライブイン時に形成されたボ
ロシリケートガラス(BSG)5の一部を,上記と同じ
ネガレジストを使用した通常のフォトリソグラフィー技
術により,選択的に残した。
【0014】次いで,図1(c)の構造のウエハー表面
に,SiCl(エル)4 を原料としたH2 ガスをキャリ
アとして温度1100℃でN- 気相成長層(N- ドレイ
ン層)6を形成した。またその後に,塩化ホスホリル
(POCl(エル)3 )を原料とし,窒素(N2 )ガス
をキャリアとして,950℃,1000℃の2段階熱処
理によりN+ 拡散層(N+ ドレインオーミック層)7を
形成して,図1(d)の構造を得た。N- 気相成長層
は,比抵抗80〜100Ωcm,厚みは約100μmで
ある。またN+ 層は,拡散の表面濃度Nsが約1×10
20cm-3で,深さxj は1.5〜2.0μmである。
【0015】また,図1(d)において,N+ 拡散のド
ライブインの際に生成されたリンシリケートガラス(P
SG)からなる熱酸化膜8,8´の一部を通常のフォト
リソグラフィー手法により選択開孔し,図1(e)の構
造を得た。ここで,選択開孔により形成された窓の位置
は,ゲート電極を掘出すべき部分の直上に対応させてい
る。
【0016】更に,図1(e)において形成された開孔
窓の部分を,温度70±2℃でヒドラジン水和物(NH
2 ・NH2 ・H2 O)中に浸漬して,埋め込まれている
ボロシリケートガラス5の部分まで選択エッチングを施
して,図1(f)に示した構造を得た。この工程により
形成されたメサエッチ溝V(ゲート・ドレイン間メサ
溝)は,ゲートドレイン間のPN接合面を角度54.7
度で切るような面を形成している。図2に,メサエッチ
溝Vの近傍の拡大説明図を示した。図中,t1 は約28
0μm,t2 は約10〜15μm,t3 は約100μ
m,t4 は約1.5〜2.0μmである。
【0017】次いで,メサ溝Vの底部を局所的に選択開
孔し,通常のシリコンエッチヤントでゲート・ソース間
のPN接合を周囲から分離する形でメサエッチングを行
い,図1(g)のようにメサエッチ溝(ゲート・ソース
間メサ溝)Uを形成した。エッチャントとしては,フッ
酸,硝酸,酢酸を1:5:1の割合で混合した鏡面用エ
ッチャントを用いた。またエッチングに際しては,メサ
エッチ溝Vの斜面も同時に横方向へエッチングするよう
にした。
【0018】最後に,メサエッチ溝V,Uの斜面にそれ
ぞれガラスやシリコンレジンの焼付けによるパッシベー
ション層12,13を形成し,またAl(エル)蒸着膜
(ソース電極メタル)9,Al(エル)蒸着膜(ゲート
電極メタル)10,Al(エル)蒸着膜(ドレイン電極
メタル)11を形成し,図1(h)に示した構造の完成
した素子を得た。
【0019】上記した実施例の製造方法によれば,べべ
リング加工を異方性エッチング手法によるものとしたた
め,なんら機械的な歪みを残すような加工を行わず,メ
サ溝の深さもウエハーの総厚み約320〜4000μm
に対し115〜120μmで,約1/3であるため,後
工程でも割れが発生することが殆どなくなり,マイクロ
クラックによる耐圧不良もなくなる。また,ベベル角θ
の値は結晶面方位で決まるため,極めて安定した値とな
り,耐圧のバラツキも極めて小さいものとなる。
【0020】上記実施例により得られたSITにおい
て,ゲート・ドレイン間耐圧VGDO は1750〜180
0V,ゲート・ソース間耐圧VGSO は150〜160
V,オン抵抗rDSONは0.8〜0.9Ω,電圧増幅率μ
は20〜30であった。またSITの素子サイズは14
mm×12mmであった。特に,VGDO の値が理論値の
85〜90%の範囲に入っていることが特に注目すべき
点であり,本発明の効果が実証できた。
【0021】尚,以上は本発明をSITに応用した実施
例であるが,その他,高耐圧用のバイポーラトランジス
タやサイリスタなどの類似の他のデバイスへも適宜応用
可能であり,同様の効果が得られることは明らかであ
る。
【0022】
【発明の効果】以上,本発明による半導体装置の製造方
法によれば,ベベル角が一定で耐圧のばらつきが小さ
く,また加工時のクラックによるリーク電流の増大,あ
るいは深い溝の形成による後工程でのウエハー割れがな
くて,安定で容易にベベリングをすることが可能にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(h)は,本発明をSITに応用した
実施例の半導体装置の製造方法の説明図である。
【図2】図1(f)におけるメサエッチ溝の近傍の拡大
図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 気相成長層 3,3´ 熱酸化膜 4,4´ P+ 拡散層 5 ボロシリケートガラス 6 N- 気相成長層 7 N+ 拡散層 8,8´ 熱酸化膜 9,10,11 Al(エル)蒸着膜 12 パッシベーション層 13 パッシベーション層 U,V メサエッチ溝

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主表面の結晶面方位が(100)±3°
    の半導体基板の上に,これと同一導電型で前記半導体基
    板より高抵抗の第1の気相成長層を形成して二層構造と
    成し,これを出発基板として前記第1の気相成長層の表
    面に前記第1の気相成長層とは逆の導電型の拡散層を形
    成した後,その上に前記半導体基板とは同一導電型の第
    2の気相成長層を形成することを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体装置の製造方法に
    おいて,前記出発基板として,主表面の結晶面方位が
    (100)±3°の半導体基板の上に,これと同一導電
    型で前記半導体基板より低抵抗の拡散層を形成して2層
    構造となしたものを用いたことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置の製造
    方法において,前記逆の導電型の拡散層を掘り出す際の
    エッチング液に,ヒドラジン水和物または水酸化カリウ
    ム水溶液を用いることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006303410A (ja) * 2005-03-25 2006-11-02 Fuji Electric Holdings Co Ltd 半導体装置およびその製造方法
US8697558B2 (en) 2004-08-19 2014-04-15 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof

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US8759870B2 (en) 2004-08-19 2014-06-24 Fuji Electric Co., Ltd. Semiconductor device
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Effective date: 20020925