JPH07288278A - 半導体装置およびその製法 - Google Patents

半導体装置およびその製法

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JPH07288278A
JPH07288278A JP7870394A JP7870394A JPH07288278A JP H07288278 A JPH07288278 A JP H07288278A JP 7870394 A JP7870394 A JP 7870394A JP 7870394 A JP7870394 A JP 7870394A JP H07288278 A JPH07288278 A JP H07288278A
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JP
Japan
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junction
type
semiconductor layer
semiconductor
semiconductor device
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JP7870394A
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English (en)
Inventor
Kazufumi Mitsumoto
和文 三本
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気特性を低下させないで、pn接合の降伏
電圧を向上させる半導体装置を提供する。 【構成】 p型またはn型のいずれか一方の導電型の半
導体層1bに、前記一方の導電型と異なる他方の導電型
の半導体領域2が設けられ、曲率部を有するpn接合3
が形成された半導体装置であって、前記半導体層1bの
表面から前記pn接合3に沿って、該pn接合の外周の
一定範囲で該pn接合3の曲率部までその周囲を覆うよ
うに、前記一方の導電型半導体層1bに周囲より不純物
濃度が低い前記一方の導電型の低不純物領域1cが設け
られている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、pn接合を有する半導
体装置およびその製法に関する。さらに詳しくは、バル
ク抵抗を増大させることなくpn接合の降伏電圧を向上
させた半導体装置およびその製法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ダイオード、バイポーラトランジ
スタなどのpn接合を有する半導体装置のpn接合部は
たとえば、図3に示されるように不純物濃度がNB のn
型の半導体層21の上に設けられた絶縁膜22に窓22
aが形成され、該窓22aからp形不純物が拡散されて
p型領域24が形成され、n型半導体層21との境界面
にpn接合25が形成されている。
【0003】このpn接合を有する半導体装置に、ある
一定値以上の逆方向の電圧が印加されるとブレークダウ
ンを起す。概して半導体装置の耐圧定格は、大きい方が
望ましく、ブレークダウン値は可能な範囲で大きいこと
が望まれることから、半導体装置においてpn接合の降
伏電圧をできるだけ高くする工夫がなされている。
【0004】従来の半導体装置では、pn接合の降伏電
圧を増大させるための主な手段として、バルクの半導体
層であるn型半導体層21の不純物濃度NB を小さく、
すなわち比抵抗ρB を大きくする方法が行なわれてい
る。しかし半導体層21の比抵抗を余り大きくするとバ
ルク抵抗(図4のR参照)が大きくなり電気特性を低下
させるため、限界がある。
【0005】ところでpn接合の降伏電圧VBRはpn接
合が平面接合部(たとえば図3のA参照)、円筒形接合
部(たとえば図3のB参照)、球形接合部(たとえば図
3のC参照)などの接合状態によって変り、それぞれの
降伏電圧を順にVBR1 、VBR2 、VBR3 とし、バルク半
導体層の不純物濃度NB の関数で、曲率により定まる定
数をそれぞれK1 (NB )、K2 (NB )とすると、階
段接合のばあい、
【0006】
【数1】
【0007】で表わされる。
【0008】このK1 (NB )とK2 (NB )は濃度N
B の関数で、1>K1 (NB )>K2 (NB )となり、
この半導体装置のpn接合の降伏電圧VBRは一番耐圧の
低い球形接合部であるVBR3 の値で制約される。
【0009】前記K1 (NB )、K2 (NB )は接合曲
率効果により生じるpn降伏電圧に影響を与えるパラメ
ータである。そこで降伏電圧を上げるため、前記のAK
2 (NB )を大きくするか不純物濃度NB を小さく(比
抵抗ρB を大きく)する必要がある。しかし、不純物濃
度を小さくすると、バルク抵抗が増大し、電気特性が低
下するという問題があることは前述のとおりである。
【0010】一方、半導体層表面のpn接合の空乏層は
半導体表面に形成される絶縁膜とのあいだの界面不純物
準位の影響をうける。すなわち、たとえば図4に示され
るように、絶縁膜22としての酸化シリコン膜にはNa
+ などの陽イオンがトラップされ易く、その陽イオンの
影響で半導体層21bの表面に電子が引き寄せられる。
その結果、半導体層21bの表面に電子が集中し、半導
体層21bの表面で空乏層26が狭まる(図4のD参
照)。そのため半導体層21bの表面では降伏電圧が低
下し易く、前述の球形接合部とともに耐圧を制約する一
つの要因となる。なお、pn接合の空乏層26の幅W
は、階段接合のばあい、
【0011】
【数2】
【0012】で与えられることが知られている。ここ
で、εS は半導体材料の誘電率、Vp は接合部に印加さ
れる電圧、qは電荷量、NB はバルク半導体層の不純物
濃度(atom/cm3 )である。すなわち、空乏層の
幅Wはバルク半導体層の不純物濃度の平方根に逆比例
し、この面からも不純物濃度NB が小さい方が好まし
い。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、半導体
装置のpn接合の降伏電圧を高くするためには、バルク
半導体層の比抵抗を大きくすることが好ましいが、バル
ク半導体層の比抵抗を余り大きくするとバルク抵抗が増
大して電気特性が低下し(オン状態の抵抗が増大し、飽
和電圧VCE(sat)が大きくなり、コレクタ電流IC
が定格を満たさなくなる)、両者を満足させることがで
きないという問題がある。
【0014】本発明はこのような問題を解決し、バルク
抵抗が増大して電気特性を低下させることなく、降伏電
圧に最も弱いpn接合の曲率部の空乏層幅を広げること
により降伏電圧を向上させた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】本発明の半導体装置は、
p型またはn型のいずれか一方の導電型の半導体層に、
前記一方の導電型と異なる他方の導電型の半導体領域が
設けられ、曲率部を有するpn接合が形成された半導体
装置であって、前記半導体層表面の少なくとも前記pn
接合の前記一方の導電型半導体層側に該半導体層より不
純物濃度が低い前記一方の導電型の低濃度の不純物領域
が設けられているものである。
【0016】前記低濃度の不純物領域が前記半導体層の
表面から前記pn接合に沿って該pn接合の外周の一定
範囲で該pn接合の曲率部までその周囲を覆うように設
けられていることが円筒形接合部や球形接合部の降伏電
圧をも向上させることができ、一層降伏電圧を改良する
ことができるため好ましい。
【0017】本発明の半導体装置の製法は、(a)p型
またはn型のいずれか一方の導電型の高不純物濃度の半
導体基板上に該一方の導電型と同じ導電型で所望の不純
物濃度の半導体層であるエピタキシャル層を成長し、
(b)該エピタキシャル層で、pn接合を形成するため
の前記一方の導電型と異なる他方の導電型の半導体領域
が形成される所望の場所の外周の近辺に前記所望の不純
物濃度より不純物濃度が低い前記一方の導電型の低濃度
の不純物領域を形成し、(c)前記エピタキシャル層の
前記所望の場所に前記他方の導電型の半導体領域を形成
することを特徴とする。
【0018】
【作用】本発明によれば、半導体層の表面の少なくとも
pn接合の外周の半導体層の不純物濃度を該半導体層の
他の部分の不純物濃度より低くしているため、界面不純
物準位による空乏層の狭幅作用を防止することができ、
空乏層の幅が広くなる。その結果、半導体層表面での降
伏電圧の低下を防止することができ、高い降伏電圧を維
持することができる。さらに低濃度の不純物領域を半導
体層の表面からpn接合に沿ってpn接合の外周の一定
範囲でpn接合の曲率部まで延ばすことにより、円筒形
接合部および球形接合部の低くなる降伏電圧を向上させ
ることができ、半導体装置全体としての降伏電圧を向上
させることができる。
【0019】一方、半導体層のバルク抵抗は主として平
面接合部の下の半導体層の比抵抗で定まるため、曲率部
外周の不純物濃度には殆ど影響せず、バルク抵抗が大き
くなって電気的特性が低下することはない。
【0020】
【実施例】つぎに図面を参照しながら本発明の半導体装
置について説明する。図1は本発明の半導体装置の一実
施例のpn接合部の断面説明図、図2はその製造工程を
示す図、図3は本発明の半導体装置の他の実施例のpn
接合部の断面説明図である。
【0021】本発明の半導体装置は、たとえばそのpn
接合部の断面説明図を図1に示すように、p型またはn
型のいずれか一方の導電型(以下、n型で説明する)の
半導体層1bに他方の導電型(以下、p型で説明する)
の半導体領域2が拡散などの不純物導入により設けられ
てpn接合3がその両者の界面に形成されている。本発
明では、半導体層1bの表面からpn接合3の曲率部3
aの部分までのpn接合3の外周に一定範囲でpn接合
3に沿って、n型半導体層1bに低不純物濃度のn-
である低濃度の不純物領域1cが形成されていることに
特徴がある。低濃度の不純物領域1cの不純物濃度は半
導体装置の特性にもよるが、通常は半導体層1bの不純
物濃度の1/5〜1/10程度で、その幅は低濃度の不
純物領域1cの不純物濃度によりこの領域中で広がる空
乏層幅を考慮のうえ定められる。なお1aはn+ 型の半
導体基板である。
【0022】pn接合3部には空乏層4が形成される
が、空乏層4の幅Wは前述の式(4)により説明したよ
うに、バルク半導体層の不純物濃度NB の平方根に逆比
例する。本実施例ではpn接合3の耐圧でとくに弱い半
導体層1bの表面のpn接合部および半導体層1b中の
pn接合3の球形接合部、円筒形接合部に半導体層1b
の不純物濃度を低くした低濃度の不純物領域1cが設け
られている。そのため、低不純物領域1cが設けられて
いる近辺では空乏層4の幅は拡がり、界面不純物準位に
よる半導体層1b表面での空乏層の狭幅化を防止すると
ともに、pn接合3の曲率部3aの周囲で空乏層4の幅
が拡がっている。すなわち、前述の式(3)より降伏電
圧が最も低くなるpn接合3の曲率部3aでの空乏層4
の幅が拡がるとともに、半導体層1bの表面での空乏層
4の狭幅化が防止されているため、耐圧に弱い部分での
降伏電圧が上昇することになり、半導体装置全体として
の降伏電圧を向上させることができる。
【0023】一方、半導体層のpn接合を通しての電流
路は主にn+ 型半導体基板1a側に形成されるため、バ
ルク抵抗として影響する半導体層1bの抵抗はp型半導
体領域2の下側に形成されているn型半導体層1b、す
なわち、pn接合3の平面接合部の下側の部分の半導体
層1bが寄与することになる。この平面接合部の下側の
半導体層1bには低濃度の不純物領域が形成されていな
いため、バルク抵抗が大きくなって電気特性が低下する
ということは生じない。
【0024】実施例1 つぎに本発明の半導体装置のpn接合部の製法を図2の
工程断面図を参照しながら説明する。
【0025】まず不純物濃度が概略1019/cm3 程度
の半導体基板1a上に不純物濃度が概略1015/cm3
程度のn型半導体層1bをエピタキシャル成長する。こ
のエピタキシャル成長の厚さは、素子特性に応じて設定
される(図2(a)参照)。
【0026】つぎにn型半導体層1b上に酸化シリコン
やチッ化シリコンなどからなるマスク5をCVD法など
により形成し、pn接合を形成するためのp型領域2を
形成する場所の境界領域に開口部5aを形成する(図2
(b)参照)。この開口部5aの位置および大きさは、
この領域に形成される低濃度の不純物領域の、不純物濃
度により生じる空乏層幅と、p型領域2の領域とを考慮
して決められる。つぎにボロンなどのp型不純物を拡散
またはイオン注入法などにより開口部5aを介してn型
半導体層1bに導入し、不純物濃度がn型半導体層1b
の不純物濃度の1/5〜1/10となるn- 型の不純物
領域1cを形成する(図2(b)参照)。
【0027】つぎに、マスク5を除去し、再度同様のマ
スクを形成し、p型領域形成部に開口部を設け、pn接
合を形成するためのボロンなどのp型不純物をその開口
部から半導体層1bに導入し、p型の半導体領域2を形
成することによりpn接合3が形成される(図2(c)
参照)。
【0028】実施例1においては、n+ 型半導体基板を
用いてn型のエピタキシャル半導体層を形成し、p型半
導体領域を形成することによりpn接合を形成したが、
p型とn型は逆になっても全く同じである。
【0029】また前記実施例1では半導体装置における
pn接合部のみについて説明したが、ダイオード形成の
ためのpn接合の他、トランジスタなどのためのpn接
合などpn接合に曲率部を有するバイポーラトランジス
タなどにも同様に適用できる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、界面不純物準位による
空乏層への影響に伴い降伏電圧が低下する半導体層表面
のpn接合部および球形接合や円筒形接合などの曲率部
を有するpn接合の降伏電圧が弱い部分の半導体層の比
抵抗を大きくすることにより空乏層の幅を拡げて降伏電
圧を向上させているため、半導体装置全体としての降伏
電圧は向上するとともに、電気特性に影響するバルク抵
抗には殆ど影響しない。
【0031】その結果、電気特性を低下させることな
く、降伏電圧を向上させた半導体装置がえられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施例のpn接合部の
断面説明図である。
【図2】図1の半導体装置の製造工程を示す図である。
【図3】従来の半導体装置のpn接合を説明する斜視図
である。
【図4】従来の半導体装置のpn接合を説明する断面説
明図である。
【符号の説明】
1a n+ 型半導体基板 1b n型半導体層 1c 低濃度の不純物領域 2 p型半導体領域 3 pn接合

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 p型またはn型のいずれか一方の導電型
    の半導体層に、前記一方の導電型と異なる他方の導電型
    の半導体領域が設けられ、曲率部を有するpn接合が形
    成された半導体装置であって、前記半導体層表面の少な
    くとも前記pn接合の前記一方の導電型半導体層側に該
    半導体層より不純物濃度が低い前記一方の導電型の低濃
    度の不純物領域が設けられてなる半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記低濃度の不純物領域が前記半導体層
    の表面から前記pn接合に沿って該pn接合の外周の一
    定範囲で該pn接合の曲率部までその周囲を覆うように
    設けられてなる請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 (a)p型またはn型のいずれか一方の
    導電型の高不純物濃度の半導体基板上に該一方の導電型
    と同じ導電型で所望の不純物濃度の半導体層であるエピ
    タキシャル層を成長し、(b)該エピタキシャル層で、
    pn接合を形成するための前記一方の導電型と異なる他
    方の導電型の半導体領域が形成される所望の場所の外周
    の近辺に前記所望の不純物濃度より不純物濃度が低い前
    記一方の導電型の低濃度の不純物領域を形成し、(c)
    前記エピタキシャル層の前記所望の場所に前記他方の導
    電型の半導体領域を形成することを特徴とする半導体装
    置の製法。
JP7870394A 1994-04-18 1994-04-18 半導体装置およびその製法 Pending JPH07288278A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004128138A (ja) * 2002-10-01 2004-04-22 Sanyo Electric Co Ltd 接合型fetおよびその製造方法
KR100447824B1 (ko) * 2000-06-07 2004-09-08 엔이씨 일렉트로닉스 가부시키가이샤 기생 용량을 증가시키지 않으면서 항복 전압이 임의의값으로 설정될 수 있는 다이오드와 그 제조 방법

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