JPH0745626A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0745626A
JPH0745626A JP18455493A JP18455493A JPH0745626A JP H0745626 A JPH0745626 A JP H0745626A JP 18455493 A JP18455493 A JP 18455493A JP 18455493 A JP18455493 A JP 18455493A JP H0745626 A JPH0745626 A JP H0745626A
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mesa
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junction
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Shigenari Endo
重成 遠藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】メサ構造における半導体装置において、設計値
通りの容量値および逆方向耐圧を得る。 【構成】第1導電型の半導体層2のメサ形状6の頂面よ
り内部に第2導電型の不純物領域を設けてメサ形状の側
壁に終端するPN接合を形成する半導体装置およびその
製造方法において、第2導電型の不純物領域はメサ形状
6の中央部に形成された第1の領域10と第1の領域1
0の周囲に第1の領域より浅い接合で形成された第2の
領域11とにより構成され、第1の領域10によりPN
接合特性が決定され、第2の領域11が成すPN接合が
メサ形状6の側壁に終端する。

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およびその製
造方法に係わり、特にメサ構造でP−N又はN−P接合
を有する半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来技術の半導体装置およびその
製造方法を説明する断面図ある。
【0003】半導体基板21上のエピタキシャル層22
の表面に熱酸化法によりシリコン酸化膜23を膜厚10
nm〜30nmに成長し、その上にLPCVD法により
シリコン窒化膜24を膜厚150nm〜300nmに成
長する(図3(A))。次に所望する特性により決定さ
れる形状に前記成長のシリコン酸化膜,シリコン窒化膜
をウエットエッチグにより除去する(図3(B))。除
去後ケミカル法によりエピタキシャル成長層22をその
表面25より2μmの深さ迄エッチングしてメサ形状2
6を形成し熱酸化法により膜厚800nm〜1200n
mのシリコン酸化膜27で被覆した後、メサ形状26の
頂面が露出するようにその上のシリコン窒化膜24及び
シリコン酸化膜23をウエットエッチング法により除去
する。除去後にエピタキシャル成長層とは逆の不純物を
拡散法又はイオン注入法により導入して不純物層28を
形成し(図3(C))、所望する特性を得るために前記
不純物層28を熱的に例えば1100℃,N2 ガスで押
込を実施して不純物領域29を形成する(図3
(D))。その後メサ形状の頂面の周辺エッヂ部分より
汚物(主に電気的な特性に悪影響を与える汚れ)侵入防
止のため、熱酸化法により表面全体に酸化しシリコン酸
化膜30を形成し、そこに開口部33を形成する(図3
(E))。さらに素子全体に外部からの汚れ(電気的な
もの、物理的なもの)侵入を防止するためにLPCVD
法により表面全体にシリコン窒化膜31を成長し引き出
し電極を得るためコンタクト部分より内側に化学食刻法
によりコンタクト孔を形成し、そこに不純物領域29と
接続する電極32を形成する(図3(F))。
【0004】上記従来技術では、押込中におけるメサ形
状の側面のシリコンとシリコン酸化膜界面をメサ中央部
より先に拡散が進行し不純物の拡散面積が増大する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このように不純物の熱
押込による異常拡散は、容量値が設計値に対し大巾なズ
レを生じ、さらにメサ形状の側面のシリコンとシリコン
酸化膜のでき具合によってウェハース面内における容量
差も大きく、同時にVB (ブレークダウン電圧)調整に
も困難をきたすという原因になっている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、メサ形状の半導体層と、前記メサ形状の頂面から内
部に形成された不純物領域と、前記メサ形状の側壁に被
着する絶縁膜と、前記頂面において前記不純物領域と接
続する電極とを有し、前記不純物領域が形成するPN接
合が前記メサ形状の側壁に終端する半導体装置におい
て、前記不純物領域は、前記側壁から所定距離離間した
中央部に第1の深さを有して形成された第1の領域と前
記第1の領域を取り囲んだ周辺部に前記第1の深さより
浅い第2の深さを有して形成された第2の領域とから構
成され、これにより前記側壁に終端するPN接合は前記
第2の領域により形成され、前記不純物領域のPN接合
特性は前記第1の領域が形成するPN接合により設定さ
れていることを特徴とする。
【0007】本発明による半導体装置の製造方法は、第
1導電型のエピタキシャル半導体層の表面上に第1の絶
縁層を選択的に形成する工程と、前記第1の絶縁層をマ
スクとして前記エピタキシャル半導体層をメサ形状に形
状形成する工程と、前記第1の絶縁層に開口部を形成し
て前記メサ形状の頂面の中央部を露出させる工程と、前
記開口部を通して前記第1導電型とは逆の導電型の第2
導電型の不純物を導入し熱処理を行って第2導電型の第
1の領域を形成する工程と、前記第1の絶縁層を除去し
て前記メサ形状の頂面の全面を露出させる工程と、前記
露出したメサ形状の頂面の全面から第2導電型の不純物
を導入し熱処理を行って前記第1の領域より浅い接合を
有する第2の領域を前記第1の領域と前記メサ形状の側
壁との間に形成する工程と、全面上に第2の絶縁層を形
成する工程と、前記第1の領域の前記頂面の部分を露出
するコンタクト孔を前記第2の絶縁層に形成する工程
と、前記コンタクト孔を通して前記第1の領域に接続す
る電極を形成する工程とを有することを特徴とする。
【0008】
【実施例】以上図面を参照して本発明を説明する。
【0009】図1は本発明の一実施例を示す断面図であ
る。半導体基板、例えばp+ 型のシリコン基板1上の第
1導電型の半導体層、例えばP型のシリコンエピタキシ
ャル層2の表面に熱酸化法により膜厚10nm〜30n
mのシリコン酸化膜3を成長し、この上にLPCVD法
により膜厚150nm〜300nmのシリコン窒化膜4
を成長する(図1(A))。なおシリコン酸化膜3はシ
リコン窒化膜4の成長時にシリコン層2の表面が損傷を
受けることを防止するために形成するものである。次
に、PR技術によりシリコン窒化膜4およびシリコン酸
化膜3をパターニングして、半導体装置の所望する特性
により決定する形状に形成する(図1(B))。次に、
この所定形状に残余したシリコン窒化膜4およびシリコ
ン酸化膜3をマスクにして、シリコンエピタキシャル層
2をその表面5からシリコン基板1の方向に2μmの深
さ化学エッチグ法でエッチング除去してメサ形状6を形
成する。このメサ形状6はシリコン層2の全膜厚からシ
リコン基板1の上面部分にまで達して形成される。そし
て熱酸化によりシリコン酸化膜7を800nm〜120
0nmの膜厚に形成してメサ形状6の側壁を被覆する
(図1(C))。次に、表面全体にLPCVD法により
200nm〜300nm膜厚のシリコン酸化膜8を形成
し、このシリコン酸化膜8を貫通しメサ形状6の頂面の
中央部に達する開口部9をシリコン窒化膜4よおびシリ
コン酸化膜3にPR技術および化学エッチング法により
形成する(図1(D))。この開口部9はメサ形状6の
頂面の周端から5μm離間して形成されているから、開
口部9により露出した頂面の中央部は、シリコン窒化膜
4およびシリコン酸化膜3で被覆された幅5μmの頂面
の周辺部によりリング状に囲まれていることになる。こ
の開口部9の周端からの距離は本発明の効果と集積度と
を考慮して定められ、一般的には2μm〜8μmである
ことが好ましい。次に開口部9のパターニングに用いた
シリコン酸化膜8を除去し、第2導電型、例えばN型の
不純物をガス拡散法またはイオン注入法で導入し、VB
特性が所望の値になるように熱的に、例えば1100℃
のN2 ガスの雰囲気で不純物の押込み拡散を行って第2
導電型の不純物領域の第1の領域10を形成する(図1
(E))。次に、メサ形状6の頂面上からシリコン窒化
膜4およびシリコン酸化膜3を全て除去してメサ形状6
の頂面の全面を露出する。その後、第2導電型の不純物
をガス拡散法またはイオン注入法で導入し、この導入さ
れた不純物の結晶性が回復する程度の温度、例えば90
0℃のN2 ガス雰囲気で30分間程度アニールを行なっ
て、第1の領域10より浅いP−N接合の第2の領域1
1を形成する(図1(F))。この浅いP−N接合の第
2の領域は、深いP−N接合の第1の領域を取り囲んで
上記したメサ形状の頂面の周辺部に形成されることとな
る。そして第2の導電型(例えば、N型)の不純物領域
は第1の領域10と第2の領域11とで構成されるが、
メサ形状の第1の導電型(例えば、P型)の領域とで形
成されるP−N接合は、第2の領域11の存在によりメ
サ形状6の頂面には終端せずその側壁に終端するから、
メサ形状特有の高耐圧化は維持される。図1(F)の工
程の後、メサ形状の頂面の周辺周端エッジ部分からの汚
物(電気的特性に悪影響を与える物質)進入防止のため
に熱酸化法により表面全体を400nmから600nm
の膜厚のシリコン酸化膜12で被覆し、この膜にコンタ
クト用の開口部を形成する(図1(G))。その後、パ
ッシベーション膜として、LPCVD法による膜厚15
0nm〜300nmのシリコン窒化膜13により素子全
体を被覆し、そこにコンタクト孔14を形成し、N型不
純物領域の第1の領域10に接続する電極15を形成す
る(図1(H))。
【0010】図2は本発明の他の実施例を示す断面図で
ある。図2において図1と同一もしくは類似の機能の箇
所は同一の符号で示してあるから、重複する説明は省略
する。図2の実施例においては、選択熱酸化法、いわゆ
るロコス法でフィールド酸化膜17を形成することによ
りメサ形状16を得ている。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、拡
散を2重構造にすることにより計算されは容量値を得る
ことができ、またウェハース面内における容量値のバラ
ツキを押えることが可能となる。また、逆方向耐圧のV
B (ブレークダウン電圧)調整も計算通りの値を得るこ
とができ良好な歩留を得ることができるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による一実施例を示す断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図3】従来の技術を示す断面図である。
【符号の説明】
1,21 半導体基板 2,22 シリコンエピタキシャル層 3,7,12,23,27,30 熱酸化によるシリ
コン酸化膜 4,13,24,31 LPCVDによるシリコン窒
化膜 5,25 シリコンエピタキシャル層の表面 6,16,26 メサ形状 8 LPCVDによるシリコン酸化膜 9,33 開口部 10 不純物領域の第1の領域 11 不純物領域の第2の領域 14 コンタクト孔 15,32 電極 17 選択酸化によるシリコン酸化膜 28,29 不純物拡散領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メサ形状の半導体層と、前記メサ形状の
    頂面から内部に形成された不純物領域と、前記メサ形状
    の側壁に被着する絶縁膜と、前記頂面において前記不純
    物領域と接続する電極とを有し、前記不純物領域が形成
    するPN接合が前記メサ形状の側壁に終端する半導体装
    置において、前記不純物領域は、前記側壁から所定距離
    離間した中央部に第1の深さを有して形成された第1の
    領域と前記第1の領域を取り囲んだ周辺部に前記第1の
    深さより浅い第2の深さを有して形成された第2の領域
    とから構成され、これにより前記側壁に終端するPN接
    合は前記第2の領域により形成され、前記不純物領域の
    PN接合特性は前記第1の領域が形成するPN接合によ
    り設定されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1導電型のエピタキシャル半導体層の
    表面上に第1の絶縁層を選択的に形成する工程と、前記
    第1の絶縁層をマスクとして前記エピタキシャル半導体
    層をメサ形状に形状形成する工程と、前記第1の絶縁層
    に開口部を形成して前記メサ形状の頂面の中央部を露出
    させる工程と、前記開口部を通して前記第1導電型とは
    逆の導電型の第2導電型の不純物を導入し熱処理を行っ
    て第2導電型の第1の領域を形成する工程と、前記第1
    の絶縁層を除去して前記メサ形状の頂面の全面を露出さ
    せる工程と、前記露出したメサ形状の頂面の全面から第
    2導電型の不純物を導入し熱処理を行って前記第1の領
    域より浅い接合を有する第2の領域を前記第1の領域と
    前記メサ形状の側壁との間に形成する工程と、全面上に
    第2の絶縁層を形成する工程と、前記第1の領域の前記
    頂面の部分を露出するコンタクト孔を前記第2の絶縁層
    に形成する工程と、前記コンタクト孔を通して前記第1
    の領域に接続する電極を形成する工程とを有することを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の領域を形成する不純物の導入
    とその後の拡散を行なう熱処理の条件は、前記第1およ
    び第2の領域からなる不純物領域の必要なPN接合特性
    が得られるように設定されることを特徴とする請求項2
    に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の絶縁層は、前記エピタキシャ
    ル半導体層の表面を熱酸化して得られたシリコン酸化膜
    とその上に被着されたシリコン窒化膜とから構成されて
    いることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 前記メサ形状は前記第1の絶縁層をマス
    クにして前記エピタキシャル半導体層をエッチングして
    形成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体装
    置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記メサ形状は前記第1の絶縁層をマス
    クにして前記エピタキシャル半導体層を選択酸化して形
    成されることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置
    の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007194394A (ja) * 2006-01-19 2007-08-02 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5068663A (ja) * 1973-10-22 1975-06-09
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JPS5780766A (en) * 1980-11-06 1982-05-20 Internatl Rectifier Corp Japan Ltd Mesa type high withstand voltage semiconductor device

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