JPH0818032A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH0818032A
JPH0818032A JP10280595A JP10280595A JPH0818032A JP H0818032 A JPH0818032 A JP H0818032A JP 10280595 A JP10280595 A JP 10280595A JP 10280595 A JP10280595 A JP 10280595A JP H0818032 A JPH0818032 A JP H0818032A
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semiconductor
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gate
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Yoshio Terasawa
義雄 寺沢
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Abstract

PURPOSE:To enable a large amount of current to flow by reducing leakage current with a high withstand voltage, improving breaking capacity, achieving fine machining with a high yield, and reducing ON voltage. CONSTITUTION:P<+> layer 12 is formed on the lower surface of N-substrate 10. A recessed part 40 is provided on the upper surface of the N-substrate 10. Then, P<+> side-part gate region 32 and a bottom part gate region 34 are formed at a side part 42 and a bottom part 44 of the recessed part 40, respectively. The impurities of N<-> substrates 10 and 20 are eliminated by washing RCA and the substrates are washed in pure water and are subjected to spinner drying. Then, while a projecting part 14 of the N<-> substrate 10 and a lower surface 24 of N<-> substrate 20 are in contact, the N<-> substrate 10 and the N<-> substrate 20 are joined by heating at 800 deg.C in hydrogen atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、特に静電誘導(SI)サイリスタおよび
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and its manufacturing method, and more particularly to an electrostatic induction (SI) thyristor and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】図26および図27は、本発明者が案出
した従来の静電誘導サイリスタおよびその製造方法を説
明するための斜視断面図である。
26 and 27 are perspective sectional views for explaining a conventional static induction thyristor devised by the present inventor and a method for manufacturing the same.

【0003】この種の従来の静電誘導サイリスタ100
は次のようにして製造されていた。
A conventional static induction thyristor 100 of this type.
Was manufactured as follows.

【0004】すなわち、まず、少なくとも互いに接合さ
れる面がそれぞれ鏡面研磨されたN - 基板10および2
0を準備する。
That is, first,
Each surface is mirror-polished N -Substrates 10 and 2
Prepare 0.

【0005】次に、図26に示すように、N- 基板10
の下面に不純物拡散法によりP+ 層12を形成する。次
に、N- 基板10の上面にホトリソグラフィ法によっ
て、ゲート電極90を収容可能な凹部40を設ける。次
に、P型不純物を選択的に拡散することによりP+ のゲ
ート領域130を凹部40の底部44に選択的に形成す
る。次に、ホトリソグラフィ法によって、P+ のゲート
領域130上であって凹部40内にタングステンからな
るゲート電極90を選択的に形成する。
[0005] Next, as shown in FIG. 26, N - substrate 10
A P + layer 12 is formed on the lower surface of the P by an impurity diffusion method. Next, the recess 40 capable of accommodating the gate electrode 90 is provided on the upper surface of the N substrate 10 by photolithography. Next, the P + gate region 130 is selectively formed in the bottom portion 44 of the recess 40 by selectively diffusing the P-type impurity. Next, a gate electrode 90 made of tungsten is selectively formed in the recess 40 on the P + gate region 130 by photolithography.

【0006】一方、N- 基板20の上面に不純物拡散法
によりN+ 層22を形成する。
On the other hand, the N + layer 22 is formed on the upper surface of the N substrate 20 by the impurity diffusion method.

【0007】次に、硫酸+過酸化水素水溶液によって、
- 基板10および20の超音波洗浄を行って有機物や
金属を除去する。
Next, with a sulfuric acid + hydrogen peroxide aqueous solution,
The N substrates 10 and 20 are ultrasonically cleaned to remove organic substances and metals.

【0008】次に、N- 基板10および20を純水で洗
浄し、室温でスピンナ乾燥する。
Next, the N - substrates 10 and 20 are washed with pure water and spinner dried at room temperature.

【0009】次に、図27に示すように、凹部40間の
- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24とを
接触させた状態で、水素雰囲気中、800℃で加熱する
ことにより、N- 基板10およびN- 基板20を接合す
る。
Next, as shown in FIG. 27, the convex portion 14 of the N substrate 10 and the lower surface 24 of the N substrate 20 between the concave portions 40 are brought into contact with each other and heated at 800 ° C. in a hydrogen atmosphere. Thus, the N substrate 10 and the N substrate 20 are bonded.

【0010】次に、N- 基板10の下面に形成されたP
+ 層12の下面およびN- 基板20の上面に形成された
+ 層22の上面に、アノード電極60およびカソード
電極70をそれぞれ形成する。
Next, the P formed on the lower surface of the N substrate 10 is formed.
An anode electrode 60 and a cathode electrode 70 are formed on the lower surface of the + layer 12 and the upper surface of the N + layer 22 formed on the upper surface of the N substrate 20, respectively.

【0011】このようにして形成された静電誘導サイリ
スタ100においては、P+ 層12はアノード、N+
22はカソード、N- 基板10およびN- 基板20はと
もにNベース50として機能し、P+ のゲート領域13
0およびゲート電極90は、アノード電極60とカソー
ド電極70との間を流れるアノード電流を制御するゲー
トとして機能する。
In the electrostatic induction thyristor 100 thus formed, the P + layer 12 functions as the anode, the N + layer 22 functions as the cathode, and the N substrate 10 and the N substrate 20 both function as the N base 50. P + gate region 13
The 0 and the gate electrode 90 function as a gate that controls the anode current flowing between the anode electrode 60 and the cathode electrode 70.

【0012】この従来の静電誘導サイリスタ100にお
いては、P+ のゲート領域130が埋め込まれるNベー
ス50はN- 基板10およびN- 基板20の接合によっ
て形成されるから、均一で高品質な結晶性を有するNベ
ース50を得ることができる。また、P+ のゲート領域
130を形成した後にN- 層をエピタキシャル成長させ
る場合のように、P+ のゲート領域130間のNベース
50の導電型がP型に変わってしまいアノード電流の制
御が不可能となるようなこともない。
In this conventional electrostatic induction thyristor 100, the N base 50 in which the P + gate region 130 is embedded is formed by the joining of the N substrate 10 and the N substrate 20, so that a uniform and high quality crystal is formed. It is possible to obtain the N base 50 having the property. Further, N after forming the gate region 130 of the P + - as in the case of a layer is epitaxially grown, the control of anode current conductivity type N base 50 between the gate region 130 of P + is will change the P-type non There is no such thing as possible.

【0013】さらに、P+ のゲート領域130上にタン
グステンからなるゲート電極90を設けているから、ゲ
ートの横方向の抵抗が小さくなって最大遮断電流を大き
くできる。また、ゲート電極90は、N- 基板10およ
びN- 基板20の接合前に、N- 基板10の凹部40内
にすでに収容されているから、このようにゲート電極9
0を設ける場合であっても、N+ 層22およびN- 基板
20にアスペクト比の大きい溝を設け、この溝内にゲー
ト電極90を形成する必要もなくなり、またN + 層22
およびN- 基板20がその溝によって微細に分割されて
高抵抗となることもなくなる。
Further, P+On the gate area 130 of
Since the gate electrode 90 made of gustene is provided,
The maximum lateral breaking current is increased by reducing the lateral resistance
I can do it. The gate electrode 90 is N-Substrate 10 and
And N-Before joining the substrates 20, N-In the recess 40 of the substrate 10
Since it is already housed in the gate electrode 9
Even if 0 is set, N+Layers 22 and N-substrate
A groove with a large aspect ratio is provided in 20, and the game is placed in this groove.
It is not necessary to form the contact electrode 90, and N +Layer 22
And N-The substrate 20 is finely divided by the groove
High resistance will not occur.

【0014】また、N- 基板10の上面に設けられた凹
部40はゲート電極90を収容可能であればよいから、
その形成に時間がかかりすぎることもない。
Further, since the recess 40 provided on the upper surface of the N substrate 10 can accommodate the gate electrode 90,
It does not take too long to form.

【0015】さらに、ゲート電極90は、N- 基板10
の上面に設けられた凹部40に収容されているから、N
- 基板10の上面の凸部14と接合されるN- 基板20
の下面24には凹部を設ける必要がなく、その下面24
は平面状であってもよい。従って、N- 基板10の上面
の凸部14とN- 基板20の下面24とを接合させる場
合に特別な目合わせを行う必要がなくなり、製造が容易
となる。
Further, the gate electrode 90 is composed of the N substrate 10
Since it is accommodated in the recess 40 provided on the upper surface of the
- substrate 20 - N that is joined to the convex portion 14 of the upper surface of the substrate 10
It is not necessary to provide a recess in the lower surface 24 of the
May be planar. Therefore, when the convex portion 14 on the upper surface of the N substrate 10 and the lower surface 24 of the N substrate 20 are joined together, it is not necessary to perform special alignment, and the manufacturing is facilitated.

【0016】なお、ここで、半導体装置の従来技術を示
すものとして以下の公知文献を掲げておく。 〈特許関連文献〉 ・特許第1131903号 ・特公平1−26187号公報 〈一般文献〉 ・西澤潤一「大電力静電誘導トランジスタの開発」通産
省工業技術院委託研究助成金による研究報告書 196
9年 ・西澤潤一「3極管特性を持つ大電力の縦型接合FE
T」日経エレクトロニクス1971年9月27日 P.
P.50−61 ・ J. Nishizawa, T. Terasaki and J. Shibata "Field
-Effect Transistorversus Analog Transistor (Static
Inductial Transistor)" IEEE Transon Electron Devi
ces, Vel.ED-22(4), 185 (1975) ・J. Nishizawa and K. Nakamura, Rev. de Physiquee
Appliquee, T13,725 (1978) ・J. Nishizawa and Y. Otsubo, Tech. Dig. 1980 IED
M, 658 (1980) ・西澤潤一、大見忠弘、謝孟賢、本谷薫、電子通信学会
技術研究報告、ED81−84(1981)
The following publicly known documents are listed below as examples of conventional semiconductor device technology. <Patent-related literature> -Patent No. 1131903-Japanese Patent Publication No. 1-26187 <General literature> -Junichi Nishizawa "Development of high-power electrostatic induction transistor" Research report by the Ministry of International Trade and Industry, Agency of Industrial Science and Technology Research Grant 196
9 years ・ Junichi Nishizawa “High power vertical junction FE with triode characteristics”
T ”Nikkei Electronics September 27, 1971 P.
P. 50-61 ・ J. Nishizawa, T. Terasaki and J. Shibata "Field
-Effect Transistorversus Analog Transistor (Static
Inductial Transistor) "IEEE Transon Electron Devi
ces, Vel.ED-22 (4), 185 (1975) ・ J. Nishizawa and K. Nakamura, Rev. de Physiquee
Appliquee, T13,725 (1978) ・ J. Nishizawa and Y. Otsubo, Tech. Dig. 1980 IED
M, 658 (1980) ・ Junichi Nishizawa, Tadahiro Ohmi, Ken Shigeru, Kaoru Motoya, IEICE Technical Report, ED81-84 (1981)

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】このように、本発明者
が案出した静電誘導サイリスタおよびその製造方法は非
常に優れた特徴を有している。しかしながら、この従来
の静電誘導サイリスタ100においては、P+ のゲート
領域130は、凹部40の底部44に設けられているの
みであった。
As described above, the electrostatic induction thyristor devised by the present inventor and the manufacturing method thereof have very excellent characteristics. However, in this conventional electrostatic induction thyristor 100, the P + gate region 130 was only provided at the bottom portion 44 of the recess 40.

【0018】従って、オフ時にP+ のゲート領域130
から伸びる空乏層のアノード電流方向の厚さは小さく、
その結果、耐圧や漏れ電流の点で問題があった。
Therefore, when turned off, the P + gate region 130 is formed.
The thickness of the depletion layer extending from the anode current direction is small,
As a result, there were problems in terms of breakdown voltage and leakage current.

【0019】また、このようにオフ時にP+ のゲート領
域130から伸びる空乏層のアノード電流方向の厚さは
小さいから、所定のオフ特性を得るためには、ゲート領
域130間の間隔を狭くする必要があり、そのために
は、凹部40間の間隔を狭くしなければならなかった。
その結果、N- 基板10の上面に凹部40を微細加工す
る際の歩留まりが悪いという問題があった。
Further, since the thickness of the depletion layer extending from the P + gate region 130 in the anode current direction is small at the time of OFF, the interval between the gate regions 130 is narrowed in order to obtain a predetermined OFF characteristic. It was necessary, and for that purpose, the space between the recesses 40 had to be narrowed.
As a result, there is a problem that the yield is low when the recess 40 is finely processed on the upper surface of the N substrate 10.

【0020】また、このように凹部40の間隔を狭くす
ると、凹部40の間のN- 基板10の断面積が小さくな
ってその部分の抵抗が高くなり、その結果、オン電圧が
高くなってしまい大電流を流せないという問題もあっ
た。
When the distance between the recesses 40 is narrowed in this manner, the cross-sectional area of the N substrate 10 between the recesses 40 is reduced and the resistance of the portion is increased, resulting in a higher on-voltage. There was also the problem that a large current could not flow.

【0021】本発明の一般的な目的は、高耐圧で漏れ電
流が小さく、遮断能力に優れた静電誘導サイリスタ等の
半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
A general object of the present invention is to provide a semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor having a high breakdown voltage, a small leakage current, and an excellent breaking ability, and a method of manufacturing the same.

【0022】また、本発明の主たる目的は、微細加工す
る際の歩留まりを向上させることができる静電誘導サイ
リスタ等の半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。
A main object of the present invention is to provide a semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor which can improve the yield in microfabrication and a method for manufacturing the same.

【0023】また、本発明の他の目的は、オン電圧を低
下させて大電流を流すことができる静電誘導サイリスタ
等の半導体装置およびその製造方法を提供することにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device such as an electrostatic induction thyristor capable of lowering an on-voltage and allowing a large current to flow, and a method of manufacturing the same.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、アノード電極
とカソード電極との間に設けられた半導体基板内に、前
記アノード電極とカソード電極との間を流れる電流を制
御するためのゲートを設けた半導体装置において、前記
半導体基板内に空洞を設け、前記半導体基板の前記空洞
の側部に露出する領域にゲート領域を設けたことを特徴
とする。
According to the present invention, a gate for controlling a current flowing between the anode electrode and the cathode electrode is provided in a semiconductor substrate provided between the anode electrode and the cathode electrode. In the semiconductor device, a cavity is provided in the semiconductor substrate, and a gate region is provided in a region of the semiconductor substrate exposed on a side portion of the cavity.

【0025】好ましくは、前記空洞の側部を、前記アノ
ード電極とカソード電極との間を流れる前記電流の方向
にほぼ平行に設ける。
Preferably, the side portion of the cavity is provided substantially parallel to the direction of the current flowing between the anode electrode and the cathode electrode.

【0026】また、前記半導体基板の前記空洞の底部に
露出する領域にゲート領域を設けることが好ましい。
Further, it is preferable that a gate region is provided in a region exposed at the bottom of the cavity of the semiconductor substrate.

【0027】さらに、また、前記半導体基板の前記空洞
の天井部に露出する領域にゲート領域を設けてもよい。
Furthermore, a gate region may be provided in a region exposed to the ceiling of the cavity of the semiconductor substrate.

【0028】前記ゲート領域と前記半導体基板との間に
形成されたpn接合部のうち前記空洞に露出するpn接
合部を覆って前記空洞に絶縁膜を設けることが好まし
い。
It is preferable that an insulating film is provided in the cavity so as to cover the pn junction exposed in the cavity among the pn junctions formed between the gate region and the semiconductor substrate.

【0029】前記半導体基板の前記空洞に露出する領域
の全面を覆って前記空洞内に絶縁膜を設けることも好ま
しい。
It is also preferable that an insulating film is provided in the cavity so as to cover the entire surface of the region exposed in the cavity of the semiconductor substrate.

【0030】好ましくは、前記半導体基板の前記空洞内
に、前記ゲート領域と電気的に接続された良導体からな
るゲート電極をさらに設ける。
Preferably, a gate electrode made of a good conductor electrically connected to the gate region is further provided in the cavity of the semiconductor substrate.

【0031】このゲート電極を覆って前記空洞内に絶縁
膜を設ければ、さらに好ましい。
It is more preferable to provide an insulating film in the cavity so as to cover the gate electrode.

【0032】また、好ましくは、前記半導体基板が、一
導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導体層上に設
けられた他の導電型の第2の半導体層と、前記第2の半
導体層上に設けられ、前記第2の半導体層よりも高不純
物濃度の前記他の導電型の第3の半導体層とを備え、前
記アノード電極および前記カソード電極の一方が前記第
1の半導体層と電気的に接続して設けられ、前記アノー
ド電極および前記カソード電極の他方が前記第3の半導
体層と電気的に接続して設けられ、前記ゲート領域が前
記一導電型の半導体であり、前記空洞および前記ゲート
領域が前記第2の半導体層内に設けられている。
Further, preferably, the semiconductor substrate has a first semiconductor layer of one conductivity type, a second semiconductor layer of another conductivity type provided on the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer. And a third semiconductor layer of the other conductivity type having a higher impurity concentration than that of the second semiconductor layer, wherein one of the anode electrode and the cathode electrode is the first semiconductor. Is provided in electrical connection with a layer, the other of the anode electrode and the cathode electrode is provided in electrical connection with the third semiconductor layer, and the gate region is the one conductivity type semiconductor, The cavity and the gate region are provided in the second semiconductor layer.

【0033】さらにまた、本発明によれば、前記半導体
基板が、一導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導
体層上に設けられた他の導電型の第2の半導体層と、前
記第1と第2の半導体層間に設けられ、高不純物濃度の
第3の半導体層とを備え、前記アノード電極および前記
カソード電極の一方が前記第1の半導体層と電気的に接
続して設けられ、前記アノード電極および前記カソード
電極の他方が前記第2の半導体層と電気的に接続して設
けられ、前記空洞は前記第3半導体の数に対応して複数
個設けられ、前記の隣接する空洞間に高不純物濃度領域
を設けていることを特徴とする。
Furthermore, according to the present invention, the semiconductor substrate includes a first semiconductor layer of one conductivity type and a second semiconductor layer of another conductivity type provided on the first semiconductor layer. A third semiconductor layer provided between the first and second semiconductor layers and having a high impurity concentration, wherein one of the anode electrode and the cathode electrode is electrically connected to the first semiconductor layer. The other one of the anode electrode and the cathode electrode is provided so as to be electrically connected to the second semiconductor layer, and a plurality of the cavities are provided in correspondence with the number of the third semiconductors. A high impurity concentration region is provided between the cavities.

【0034】さらに、本発明は、一導電型の第1および
第2の半導体基板をそれぞれ準備する工程と、前記第1
の半導体基板の一主面に凹部を設ける工程と、前記第1
の半導体基板の少なくとも前記凹部の側部に露出する領
域に、不純物をドーピングした他の導電型のゲート領域
を、前記ゲート領域間に前記第1の半導体基板の前記一
主面を露出して、選択的に設ける工程と、前記ゲート領
域間に露出する前記第1の半導体基板の前記一主面と、
前記第2の半導体基板の一主面とを接合する工程と、を
有することを特徴とする。
Furthermore, the present invention provides a step of preparing first and second semiconductor substrates of one conductivity type, and the first semiconductor substrate.
A step of forming a recess on one main surface of the semiconductor substrate, and
An impurity-doped gate region of another conductivity type in a region exposed at least on the side of the recess of the semiconductor substrate, exposing the one main surface of the first semiconductor substrate between the gate regions, A step of selectively providing, and the one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the gate regions,
And a step of joining the one main surface of the second semiconductor substrate.

【0035】この方法において、好ましくは、前記凹部
の前記側部を、前記第1の半導体基板の前記一主面にほ
ぼ垂直に設ける。
In this method, preferably, the side portion of the recess is provided substantially perpendicular to the one main surface of the first semiconductor substrate.

【0036】また、好ましくは、前記第1の半導体基板
の少なくとも前記凹部の側部に露出する領域に、不純物
をドーピングした他の導電型のゲート領域を、前記ゲー
ト領域間に前記第1の半導体基板の前記一主面を露出し
て、選択的に設ける前記工程が、前記第1の半導体基板
の前記凹部の側部および底部に露出する領域に、不純物
をドーピングした他の導電型のゲート領域を、前記ゲー
ト領域間に前記第1の半導体基板の前記一主面を露出し
て、選択的に設ける工程である。
Preferably, another conductive type gate region doped with an impurity is formed in a region exposed at least on the side of the recess of the first semiconductor substrate, and the first semiconductor is provided between the gate regions. In the step of exposing the one main surface of the substrate and selectively providing it, the gate region of another conductivity type in which impurities are doped in the regions exposed on the side and bottom of the recess of the first semiconductor substrate. Is a step of exposing and selectively providing the one main surface of the first semiconductor substrate between the gate regions.

【0037】さらにまた、本発明は、一導電型の第1お
よび第2の半導体基板をそれぞれ準備する工程と、前記
第1の半導体基板の一主面に凹部を、前記凹部間に前記
一主面を露出して、選択的に設ける工程と、前記凹部間
に露出する前記第1の半導体基板の前記一主面と、前記
第2の半導体基板の一主面とを接合する工程と、前記接
合後に、前記第1の半導体基板の前記凹部の側部および
底部に露出する領域ならびに前記第2の半導体基板の前
記一主面であって前記凹部に露出する領域に、不純物を
ドーピングした他の導電型のゲート領域を設ける工程
と、を有することを特徴とする。
Furthermore, according to the present invention, the steps of preparing first and second semiconductor substrates of one conductivity type are respectively provided, and a recess is formed on one main surface of the first semiconductor substrate, and the one main space is provided between the recesses. Exposing a surface and selectively providing the surface; joining the one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the recesses and the one main surface of the second semiconductor substrate; After bonding, the region exposed on the side and the bottom of the recess of the first semiconductor substrate and the region of the one main surface of the second semiconductor substrate exposed on the recess are doped with impurities. And a step of providing a conductive type gate region.

【0038】この方法において、好ましくは、前記ゲー
ト領域を設けた後に、前記ゲート領域を覆って前記凹部
内に絶縁膜を設け、その後、前記ゲート領域間に露出す
る前記第1の半導体基板の前記一主面と、前記第2の半
導体基板の一主面とを接合する。
In this method, preferably, after providing the gate region, an insulating film is provided in the recess so as to cover the gate region, and then the first semiconductor substrate of the first semiconductor substrate exposed between the gate regions. The one main surface and the one main surface of the second semiconductor substrate are bonded.

【0039】さらにまた、好ましくは、前記第1の半導
体基板の前記一主面と前記第2の半導体基板の前記一主
面とを接合後、前記凹部の側部および底部ならびに前記
第2の半導体基板の前記一主面であって前記凹部に露出
する領域に、酸化膜を設ける。
Furthermore, preferably, after joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, side and bottom portions of the recess and the second semiconductor are formed. An oxide film is provided on the one main surface of the substrate and in the region exposed to the recess.

【0040】また、前記第1の半導体基板の前記一主面
と前記第2の半導体基板の前記一主面とを接合する前
に、好ましくは、前記凹部内に前記ゲート領域と電気的
に接続される良導体からなるゲート電極を設ける。
Further, before joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, preferably, the gate region is electrically connected to the gate region. A gate electrode made of a good conductor is provided.

【0041】より好ましくは、前記第1の半導体基板の
前記一主面と前記第2の半導体基板の前記一主面とを接
合する前に、前記凹部内に前記ゲート電極を覆って絶縁
膜を設ける。
More preferably, before joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, an insulating film is formed in the recess to cover the gate electrode. Set up.

【0042】また、好ましくは、前記第1の半導体基板
の前記一主面と前記第2の半導体基板の前記一主面とを
接合後、前記第1の半導体基板であって前記凹部の側部
および底部に露出する領域、前記第2の半導体基板の前
記一主面であって前記凹部に露出する領域ならびに前記
ゲート電極を覆って、酸化膜を設ける。
Further, preferably, after joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, a side portion of the recess is the first semiconductor substrate. An oxide film is provided so as to cover the region exposed to the bottom, the region exposed to the recess on the one main surface of the second semiconductor substrate, and the gate electrode.

【0043】また、前記第1の半導体基板の前記一主面
とは反対側の他の主面および前記第2の半導体基板の前
記一主面とは反対側の他の主面のいずれか一方に、前記
他の導電型の第1の半導体層を設ける工程と、アノード
電極およびカソード電極の一方を、前記第1の半導体基
板の前記他の主面または前記第1の半導体層と電気的に
接続して設ける工程と、前記アノード電極および前記カ
ソード電極の他方を、前記第2の半導体基板の前記他の
主面または前記第2の半導体層と電気的に接続して設け
る工程と、をさらに有する。
One of the other main surface of the first semiconductor substrate opposite to the one main surface and the other main surface of the second semiconductor substrate opposite to the one main surface. And a step of providing the other conductive type first semiconductor layer, and one of the anode electrode and the cathode electrode is electrically connected to the other main surface of the first semiconductor substrate or the first semiconductor layer. And a step of electrically connecting the other of the anode electrode and the cathode electrode to the other main surface of the second semiconductor substrate or the second semiconductor layer. Have.

【0044】[0044]

【作用】本発明の半導体装置においては、半導体基板内
に空洞を設け、この半導体基板の空洞の側部に露出する
領域にゲート領域を設けている。アノード電流は、半導
体基板の空洞の側部に沿って流れるから、このようにゲ
ート領域を空洞の側部に沿って設けることにより、オフ
時にゲート領域から伸びる空乏層のアノード電流方向の
長さを大きくすることができる。従って、オフ時の耐圧
を高くすることができ、また漏れ電流も小さくすること
ができ、遮断能力に優れた半導体装置が得られる。
In the semiconductor device of the present invention, the cavity is provided in the semiconductor substrate, and the gate region is provided in the region exposed to the side of the cavity of the semiconductor substrate. Since the anode current flows along the side portion of the cavity of the semiconductor substrate, by providing the gate region along the side portion of the cavity as described above, the length of the depletion layer extending from the gate region in the anode current direction when the gate region is off is increased. Can be large. Therefore, the breakdown voltage at the time of off can be increased, the leakage current can be reduced, and a semiconductor device having an excellent breaking capability can be obtained.

【0045】また、このように、オフ時にゲート領域か
ら伸びる空乏層のアノード電流方向の厚さを大きくでき
るから、ゲート領域間の間隔を狭くしなくても所定のオ
フ特性を得ることができ、従って、半導体基板の空洞間
の間隔を狭くする必要がなくなる。その結果、半導体基
板に空洞を微細加工する際の歩留まりを向上させること
ができる。
Further, as described above, since the thickness of the depletion layer extending from the gate region in the anode current direction can be increased at the time of turning off, a predetermined off characteristic can be obtained without narrowing the interval between the gate regions. Therefore, it is not necessary to narrow the space between the cavities of the semiconductor substrate. As a result, the yield at the time of finely processing the cavities in the semiconductor substrate can be improved.

【0046】また、このように空洞間の間隔を狭くする
必要がなくなるから、空洞間の半導体基板の断面積が小
さくなることも抑制され、空洞間の半導体基板の抵抗が
下がり、その結果、オン電圧が低下して大電流化が図れ
る。
Further, since it is not necessary to narrow the space between the cavities in this way, it is also suppressed that the cross-sectional area of the semiconductor substrate between the cavities is reduced, and the resistance of the semiconductor substrate between the cavities is lowered, and as a result, the ON-state is turned on. The voltage drops and a large current can be achieved.

【0047】さらに、空洞の側部を、アノード電極とカ
ソード電極との間を流れる電流の方向にほぼ平行に設け
ることによって、オフ時に空乏層をゲート領域間のチャ
ンネル全長にわたって均一に伸張させることができる。
従って、オフ時の耐圧をより高くすることができ、また
漏れ電流もより小さくすることができ、遮断能力により
優れた半導体装置が得られる。
Furthermore, by providing the side portions of the cavity substantially parallel to the direction of the current flowing between the anode electrode and the cathode electrode, the depletion layer can be uniformly extended over the entire channel length between the gate regions at the time of off. it can.
Therefore, the breakdown voltage at the time of off can be further increased, the leakage current can be further reduced, and a semiconductor device having an excellent breaking capability can be obtained.

【0048】また、このように、空洞の側部をアノード
電極とカソード電極との間を流れる電流の方向にほぼ平
行に設けることによって、より優れたオフ特性を得るこ
とができるから、半導体基板の空洞間の間隔をより広く
することができる。その結果、半導体基板に空洞を微細
加工する際の歩留まりをより向上させることができる。
Further, by providing the side portions of the cavity substantially parallel to the direction of the current flowing between the anode electrode and the cathode electrode in this way, more excellent off characteristics can be obtained, so that the semiconductor substrate of the semiconductor substrate can be obtained. The spacing between the cavities can be wider. As a result, the yield at the time of finely processing the cavities in the semiconductor substrate can be further improved.

【0049】また、このように空洞間の間隔をより広く
することができるから、空洞間の半導体基板の断面積も
より広くでき、空洞間の半導体基板の抵抗をより小さく
でき、その結果、オン電圧がさらに低下してより一層の
大電流化が図れる。
Further, since the space between the cavities can be made wider in this way, the cross-sectional area of the semiconductor substrate between the cavities can be made wider, and the resistance of the semiconductor substrate between the cavities can be made smaller. The voltage further decreases, and a larger current can be achieved.

【0050】また、半導体基板の空洞の底部に露出する
領域にゲート領域を設け、および/または半導体基板の
空洞の天井部に露出する領域にゲート領域を設けること
によって、ゲートの横方向の抵抗が小さくなって最大遮
断電流を大きくできるとともに、高周波化が図れる。こ
のように、空洞の側部に露出する領域並びに空洞の底部
および/または天井部に露出する領域にゲート領域を設
けることによってゲート抵抗を低減できる。その結果、
ゲート体積を小さくして被制御電流を大きくすることが
でき、大容量化が可能となる。
Further, by providing the gate region in the region exposed at the bottom of the cavity of the semiconductor substrate and / or providing the gate region in the region exposed at the ceiling of the cavity of the semiconductor substrate, the lateral resistance of the gate is increased. The maximum breaking current can be increased by decreasing the frequency, and the frequency can be increased. Thus, the gate resistance can be reduced by providing the gate region in the region exposed on the side of the cavity and the region exposed on the bottom and / or the ceiling of the cavity. as a result,
The gate volume can be reduced to increase the controlled current, and the capacity can be increased.

【0051】ゲート領域と半導体基板との間に形成され
るpn接合部のうち空洞に露出するpn接合部を覆って
空洞に絶縁膜を設けることによって、ゲート−カソード
間の耐圧を向上させることができる。また、半導体基板
の空洞に露出する領域の全面を覆って空洞内に絶縁膜を
設けることによって、より確実にゲート−カソード間の
耐圧を向上させることができる。
By providing an insulating film in the cavity so as to cover the pn junction exposed in the cavity of the pn junction formed between the gate region and the semiconductor substrate, the breakdown voltage between the gate and the cathode can be improved. it can. Further, by providing the insulating film in the cavity so as to cover the entire surface of the region exposed in the cavity of the semiconductor substrate, the breakdown voltage between the gate and the cathode can be more reliably improved.

【0052】また、半導体基板の空洞内に、ゲート領域
と電気的に接続された良導体からなるゲート電極をさら
に設けることによって、ゲートの横方向の抵抗が小さく
なって最大遮断電流を大きくできるとともに、キャリア
の引き抜き電流を増大させることができてより高速のス
イッチングが可能となる。
Further, by further providing the gate electrode made of a good conductor electrically connected to the gate region in the cavity of the semiconductor substrate, the lateral resistance of the gate can be reduced and the maximum breaking current can be increased. Carrier extraction current can be increased, and faster switching becomes possible.

【0053】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いては、一導電型の第1および第2の半導体基板をそれ
ぞれ準備し、第1の半導体基板の一主面に凹部を設け、
第1の半導体基板の少なくともこの凹部の側部に露出す
る領域に、不純物をドーピングした他の導電型のゲート
領域を前記ゲート領域間に前記第1の半導体基板の前記
一主面を露出して選択的に設け、ゲート領域間に露出す
る第1の半導体基板の一主面と記第2の半導体基板の一
主面とを接合している。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, first conductivity type first and second semiconductor substrates are prepared respectively, and a concave portion is provided on one main surface of the first semiconductor substrate.
Impurity-doped gate regions of another conductivity type are exposed in at least a region of the first semiconductor substrate exposed to the side of the recess to expose the one main surface of the first semiconductor substrate between the gate regions. The one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the gate regions and the one main surface of the second semiconductor substrate are bonded to each other.

【0054】このように、ゲート領域を第1の半導体基
板の一主面に設けられた凹部の側部に露出する第1の半
導体基板の領域に設けることにより、オフ時にゲート領
域から伸びる空乏層のアノード電流方向の長さを大きく
することができる。従って、オフ時の耐圧を高くするこ
とができ、また漏れ電流も小さくすることができ、遮断
能力に優れた半導体装置を製造することができる。
As described above, by providing the gate region in the region of the first semiconductor substrate which is exposed at the side of the recess provided in the one main surface of the first semiconductor substrate, the depletion layer extending from the gate region when off is formed. The length of the anode current direction can be increased. Therefore, the breakdown voltage at the time of off can be increased, the leakage current can be reduced, and a semiconductor device having an excellent breaking capability can be manufactured.

【0055】また、このように、オフ時にゲート領域か
ら伸びる空乏層のアノード電流方向の厚さを大きくでき
るから、ゲート領域間の間隔を狭くしなくても所定のオ
フ特性を得ることができ、従って、第1の半導体基板の
一主面に設ける凹部間の間隔を狭くする必要がなくな
る。その結果、第1の半導体基板の一主面に凹部を微細
加工する際の歩留まりを向上させることができる。
Further, since the thickness of the depletion layer extending from the gate region in the anode current direction can be increased when the gate region is off, a predetermined off characteristic can be obtained without narrowing the interval between the gate regions. Therefore, it is not necessary to narrow the interval between the concave portions provided on the one main surface of the first semiconductor substrate. As a result, the yield at the time of finely processing the concave portion on the one main surface of the first semiconductor substrate can be improved.

【0056】また、このように凹部間の間隔を狭くする
必要がなくなるから、凹部間の第1の半導体基板の断面
積が小さくなることも抑制され、凹部間の第1の半導体
基板の抵抗が下がり、その結果、オン電圧が低下して大
電流化が図れる。
Further, since it is not necessary to narrow the interval between the recesses in this way, it is possible to suppress the reduction in the cross-sectional area of the first semiconductor substrate between the recesses, and the resistance of the first semiconductor substrate between the recesses is reduced. As a result, the on-voltage is lowered and a large current can be achieved.

【0057】さらに、本発明方法においては、ゲート領
域が設けられるベースは、エピタキシャル成長を行うこ
となく、第1の半導体基板および第2の半導体基板の接
合によって形成されるから、均一で高品質な結晶性を有
するベースを得ることができる。また、例えば、P+
ゲート領域を形成した後にN- 層をエピタキシャル成長
させる場合のように、例えば、P+ のゲート領域間のN
ベースの導電型がP型に変わってしまいアノード電流の
制御が不可能となるようなこともない。また、ゲート領
域の高濃度のドーピングも可能である。
Further, in the method of the present invention, the base on which the gate region is provided is formed by joining the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate without performing epitaxial growth, so that a uniform and high-quality crystal is formed. It is possible to obtain a base having good properties. Further, for example, P + N after forming the gate region of - as in the case of a layer of epitaxially grown, for example, P + N between the gate regions of the
There is no possibility that the conductivity type of the base is changed to the P type and the control of the anode current becomes impossible. Further, high-concentration doping of the gate region is possible.

【0058】エピタキシャル成長には、1100℃以上
の高温が必要とされ、不純物が非常に拡散しやすいのに
対して、半導体基板同士を接合させるには、200〜3
00℃以上に加熱すれば接合可能であり、不純物がほと
んど拡散することがない。なお、この接合は圧力を加え
なくても行うことができるが、圧力を加えた状態で接合
すればより低温で接合することができる。
Epitaxial growth requires a high temperature of 1100 ° C. or higher, and impurities are very easily diffused.
If it is heated to 00 ° C. or higher, bonding is possible and impurities hardly diffuse. Although this joining can be performed without applying pressure, joining can be performed at a lower temperature by joining under pressure.

【0059】さらに、凹部の側部を、第1の半導体基板
の一主面にほぼ垂直に設けることによって、凹部の側部
が、アノード電極とカソード電極との間を流れる電流の
方向とほぼ平行になり、オフ時に空乏層をゲート領域間
のチャンネル全長にわたって均一に伸張させることがで
きる。従って、オフ時の耐圧をより高くすることがで
き、また漏れ電流もより小さくすることができ、遮断能
力により優れた半導体装置を製造することができる。
Furthermore, by providing the side portion of the recess substantially perpendicular to the one main surface of the first semiconductor substrate, the side portion of the recess is substantially parallel to the direction of the current flowing between the anode electrode and the cathode electrode. Therefore, the depletion layer can be uniformly extended over the entire length of the channel between the gate regions when turned off. Therefore, the breakdown voltage at the time of off can be further increased, the leakage current can be further reduced, and a semiconductor device having an excellent breaking capability can be manufactured.

【0060】また、このように、凹部の側部を第1の半
導体基板の一主面にほぼ垂直に設けることによって、よ
り優れたオフ特性を得ることができるから、第1の半導
体基板の凹部間の間隔をより広くすることができる。そ
の結果、第1の半導体基板の一主面に凹部を微細加工す
る際の歩留まりをより向上させることができる。
Further, by providing the side portion of the concave portion substantially perpendicular to the one main surface of the first semiconductor substrate in this manner, more excellent off characteristics can be obtained, so that the concave portion of the first semiconductor substrate can be obtained. The distance between them can be made wider. As a result, the yield at the time of finely processing the concave portion on the one main surface of the first semiconductor substrate can be further improved.

【0061】また、このように凹部間の間隔をより広く
することができるから、凹部間の第1の半導体基板の断
面積もより広くでき、凹部間の第1の半導体基板の抵抗
をより小さくでき、その結果、この製造方法で製造した
半導体装置のオン電圧がさらに低下してより一層の大電
流化が図れる。
Further, since the distance between the recesses can be made wider as described above, the cross-sectional area of the first semiconductor substrate between the recesses can be made wider and the resistance of the first semiconductor substrate between the recesses can be made smaller. As a result, the on-voltage of the semiconductor device manufactured by this manufacturing method is further lowered, and a larger current can be achieved.

【0062】また、半導体基板の空洞の底部に露出する
領域にゲート領域を設けることによって、ゲートの横方
向の抵抗が小さくなって最大遮断電流を大きくできると
ともに高周波化が図れる。このように、第1の半導体基
板の空洞の側部および底部に露出する領域にゲート領域
を設けることによってゲート抵抗を低減できる。その結
果、ゲート体積を小さくして被制御電流を大きくするこ
とができ、大容量化が可能となる。
By providing the gate region in the region exposed at the bottom of the cavity of the semiconductor substrate, the lateral resistance of the gate is reduced, the maximum breaking current can be increased, and the frequency can be increased. In this way, the gate resistance can be reduced by providing the gate region in the regions exposed at the side and bottom of the cavity of the first semiconductor substrate. As a result, the gate volume can be reduced and the controlled current can be increased, and the capacity can be increased.

【0063】また、一導電型の第1および第2の半導体
基板をそれぞれ準備し、第1の半導体基板の一主面に凹
部を、この凹部間に一主面を露出して、選択的に設け、
凹部間に露出する第1の半導体基板の一主面と、第2の
半導体基板の一主面とを接合し、接合後に、第1の半導
体基板の凹部の側部および底部に露出する領域ならびに
第2の半導体基板の一主面であって凹部に露出する領域
に、不純物をドーピングした他の導電型のゲート領域を
設けることによって、凹部の側部、底部および天井部に
ゲート領域が形成され、ゲートの横方向の抵抗がより小
さくなって最大遮断電流をさらに大きくできるとともに
一層の高周波化が図れる。
Further, first conductivity type first and second semiconductor substrates are prepared respectively, and recesses are formed in one main surface of the first semiconductor substrate, and one main surface is exposed between the recesses to selectively expose the main surfaces. Provided,
The one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the recesses and the one main surface of the second semiconductor substrate are joined together, and after joining, the regions exposed on the side and bottom of the recess of the first semiconductor substrate, and By providing a gate region of another conductivity type doped with an impurity in a region which is one main surface of the second semiconductor substrate and is exposed in the recess, the gate region is formed on the side, bottom and ceiling of the recess. , The lateral resistance of the gate becomes smaller, the maximum breaking current can be further increased, and the frequency can be further increased.

【0064】また、ゲート領域を設けた後に、ゲート領
域を覆って凹部内に絶縁膜を設けることにより、その
後、ゲート領域間に露出する第1の半導体基板の一主面
と、第2の半導体基板の一主面とを接合する際に、ゲー
ト領域から不純物が接合面に拡散するのを防止でき、そ
の結果、オン電圧が低減するとともに、ゲート−カソー
ド間の耐圧も向上する。
Further, after the gate region is provided, an insulating film is provided in the recess so as to cover the gate region, and thereafter, the one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the gate regions and the second semiconductor. Impurities can be prevented from diffusing from the gate region to the bonding surface when bonding to the main surface of the substrate. As a result, the on-voltage is reduced and the breakdown voltage between the gate and the cathode is improved.

【0065】さらに、第1の半導体基板の一主面と第2
の半導体基板の一主面とを接合後、凹部の側部および底
部ならびに第2の半導体基板の一主面であって凹部に露
出する領域に、酸化膜を設けることにより、ゲート領域
と第1の半導体基板や第2の半導体基板との間に形成さ
れるpn接合部をパッシベートすることができ、その結
果、ゲート−カソード間の耐圧が向上する。
Further, one main surface of the first semiconductor substrate and the second main surface
After bonding the main surface of the semiconductor substrate with the first main surface of the semiconductor substrate, an oxide film is provided on the side and bottom portions of the recess and in the area of the main surface of the second semiconductor substrate that is exposed in the recess. The pn junction formed between the semiconductor substrate and the second semiconductor substrate can be passivated, and as a result, the breakdown voltage between the gate and the cathode is improved.

【0066】また、第1の半導体基板の一主面と第2の
半導体基板の一主面とを接合する前に、第1の半導体基
板の一主面に設けられた凹部内にゲート領域と電気的に
接続される良導体からなるゲート電極を設けることによ
り、ゲートの横方向の抵抗が小さくなって最大遮断電流
を大きくできるとともに、キャリアの引き抜き電流を増
大させることができてより高速のスイッチングが可能と
なる。
Before the main surface of the first semiconductor substrate and the main surface of the second semiconductor substrate are bonded together, a gate region and a gate region are formed in a recess provided in the main surface of the first semiconductor substrate. By providing a gate electrode made of a good conductor that is electrically connected, the lateral resistance of the gate can be reduced and the maximum breaking current can be increased, and the carrier extraction current can be increased, resulting in faster switching. It will be possible.

【0067】また、ゲート電極は、第1の半導体基板の
一主面および第2の半導体基板の一主面の接合前に、第
1の半導体基板の凹部内にすでに設けられているから、
このように半導体基板内にゲート電極を設ける場合であ
っても、外部から半導体基板にアスペクト比の大きい溝
を設け、その溝内にゲート電極を形成する必要もなくな
る。その結果、ゲート電極上部の半導体基板がその溝に
よって微細に分割されて、高抵抗となることもなくな
る。
Further, since the gate electrode is already provided in the concave portion of the first semiconductor substrate before joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate,
Even when the gate electrode is provided in the semiconductor substrate as described above, it is not necessary to form a groove having a large aspect ratio in the semiconductor substrate from the outside and form the gate electrode in the groove. As a result, the semiconductor substrate above the gate electrode is not finely divided by the groove to have a high resistance.

【0068】また、第1の半導体基板の一主面に設けら
れる凹部はゲート電極を収容可能であればよいから、例
え、エッチング速度の小さいドライエッチング法によっ
てこの凹部を形成しても、その形成に時間がかかりすぎ
ることもない。
Further, since the recess provided on the one main surface of the first semiconductor substrate only needs to be able to accommodate the gate electrode, for example, even if the recess is formed by a dry etching method having a low etching rate, the formation thereof is possible. Never takes too long.

【0069】さらに、ゲート電極は、第1の半導体基板
の一主面に設けられた凹部内に設けられているから、第
1の半導体基板の一主面と接合される第2の半導体基板
の一主面には凹部を設ける必要がなく、その一主面は平
面状であってもよい。従って、第1の半導体基板の一主
面と第2の半導体基板の一主面とを接合させる場合に特
別な目合わせを行う必要がなくなり、製造が容易とな
る。
Further, since the gate electrode is provided in the recess provided in the one main surface of the first semiconductor substrate, the gate electrode of the second semiconductor substrate joined to the one main surface of the first semiconductor substrate is formed. It is not necessary to provide the concave portion on the one main surface, and the one main surface may be flat. Therefore, when the first main surface of the first semiconductor substrate and the second main surface of the second semiconductor substrate are bonded to each other, it is not necessary to perform special alignment, which facilitates manufacturing.

【0070】なお、ゲート電極としては、不純物をドー
ピングした多結晶シリコン、アルミニウム、およびタン
グステン等の高融点金属が好ましくは用いられる。ゲー
ト電極として多結晶シリコンや高融点金属を用いれば、
より高温で第1の半導体基板と第2の半導体基板の熱拡
散接合を行うことができる。その結果、接合界面の結晶
格子の乱れをより小さくすることができ、良好な接合界
面が得られる。
As the gate electrode, polycrystalline silicon doped with impurities, aluminum, and refractory metal such as tungsten are preferably used. If polycrystalline silicon or refractory metal is used for the gate electrode,
The thermal diffusion bonding of the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate can be performed at a higher temperature. As a result, the disorder of the crystal lattice at the bonding interface can be further reduced, and a good bonding interface can be obtained.

【0071】また、第1の半導体基板の一主面と第2の
半導体基板の一主面とを接合する前に、第1の半導体基
板の一主面に設けられた凹部内にゲート電極を覆って絶
縁膜を設けることにより、第1の半導体基板の一主面と
第2の半導体基板の一主面を接合時において清浄に保つ
ことができ、第1の半導体基板の一主面と第2の半導体
基板の一主面との間のより良好な接合を得ることができ
る。
Before joining the main surface of the first semiconductor substrate and the main surface of the second semiconductor substrate, a gate electrode is formed in the recess provided in the main surface of the first semiconductor substrate. By providing the insulating film so as to cover, the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate can be kept clean at the time of bonding, and the one main surface of the first semiconductor substrate and the first main substrate can be kept clean. It is possible to obtain a better bond between the two main surfaces of the semiconductor substrate.

【0072】このゲート電極を覆う絶縁膜は、ゲート電
極としてアルミニウムや高融点金属を用いた場合には化
学気相成長法(CVD法)によって酸化膜等を堆積させ
て形成することが好ましく、ゲート電極として不純物を
ドーピングした多結晶シリコンを用いた場合には、多結
晶シリコンを酸化させて形成してもよく、CVD法によ
って酸化膜等を堆積させて形成してもよい。
The insulating film covering the gate electrode is preferably formed by depositing an oxide film or the like by a chemical vapor deposition method (CVD method) when aluminum or refractory metal is used for the gate electrode. When polycrystalline silicon doped with impurities is used as the electrode, it may be formed by oxidizing polycrystalline silicon or may be formed by depositing an oxide film or the like by a CVD method.

【0073】また、第1の半導体基板の一主面と第2の
半導体基板の一主面とを接合後に、第1の半導体基板で
あって凹部の側部および底部に露出する領域、第2の半
導体基板の一主面であってこの凹部に露出する領域なら
びにゲート電極を覆って、酸化膜を設けることにより、
ゲート領域と半導体基板間のpn接合部がパッシベート
され、ゲート−カソード間の耐圧が向上する。
In addition, after joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, a region of the first semiconductor substrate exposed on the side and bottom of the recess, By providing an oxide film on the main surface of the semiconductor substrate and covering the region exposed in the recess and the gate electrode,
The pn junction between the gate region and the semiconductor substrate is passivated, and the breakdown voltage between the gate and the cathode is improved.

【0074】なお、この酸化膜は、好ましくは熱酸化に
よって形成され、その場合には、ゲート電極としては、
不純物をドーピングした多結晶シリコンが好ましくは用
いられる。
The oxide film is preferably formed by thermal oxidation. In that case, the gate electrode is
Polycrystalline silicon doped with impurities is preferably used.

【0075】また、第1の半導体基板の一主面と第2の
半導体基板の一主面とを接合する前に、接合面に、一導
電型であって、第1の半導体基板に設ける場合には第1
の半導体基板よりも高不純物濃度であり、第2の半導体
基板に設ける場合には第2の半導体基板よりも高不純濃
度の高濃度半導体領域を形成しておくと、電気的接続が
良好となる。なお、この高濃度半導体領域の厚さは数1
0Å〜数100Åであることが好ましい。
When the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate are bonded to each other, the bonding surface has one conductivity type and is provided on the first semiconductor substrate. Is the first
The impurity concentration of the semiconductor substrate is higher than that of the second semiconductor substrate, and when provided in the second semiconductor substrate, a high-concentration semiconductor region having a higher impurity concentration than that of the second semiconductor substrate is formed to improve electrical connection. . The thickness of this high-concentration semiconductor region is several 1
It is preferably 0Å to several 100Å.

【0076】また、さらに前記第1と第2の半導体基板
をそれぞれ準備する工程の後に、前記第1の半導体基板
の一主面に所定間隔離間して複数の高不純物濃度領域を
設ける工程を有することもでき、一方、前記複数の所定
間隔離間する高不純物濃度領域の間に凹部を設けること
もできる。また、前記第1と第2の半導体基板をそれぞ
れ準備する工程の後に、前記第2の半導体基板の一主面
に所定間隔離間して複数の高不純物濃度領域を設ける工
程を有してもよい。この場合、前記複数の高不純物濃度
領域は前記第1半導体基板に画成される凹部を除いて露
出した一主面に対応して設けられる。
Further, after the step of preparing each of the first and second semiconductor substrates, there is a step of providing a plurality of high impurity concentration regions on one main surface of the first semiconductor substrate at predetermined intervals. Alternatively, a recess may be provided between the plurality of high impurity concentration regions that are separated from each other by a predetermined distance. Further, after the step of preparing each of the first and second semiconductor substrates, there may be a step of providing a plurality of high impurity concentration regions on one main surface of the second semiconductor substrate at a predetermined distance. . In this case, the plurality of high-impurity concentration regions are provided corresponding to one main surface exposed except the concave portion defined in the first semiconductor substrate.

【0077】このような構成乃至方法によって電力消費
量、発熱量が少なくなる。
With such a configuration or method, power consumption and heat generation are reduced.

【0078】なお、ここで、実施例として、静電誘導サ
イリスタのみを記載するが、静電誘導サイリスタのアノ
ードPエミッタを除けば、基本的構造は静電誘導トラン
ジスタとなる。従って、以下の実施例の静電誘導サイリ
スタを静電誘導トランジスタに置換することは当業者な
らば容易に行えるものである。
Although only an electrostatic induction thyristor is described here as an example, the basic structure is an electrostatic induction transistor except the anode P emitter of the electrostatic induction thyristor. Therefore, those skilled in the art can easily replace the static induction thyristor in the following embodiments with the static induction transistor.

【0079】[0079]

【実施例】次に、本発明の実施例を添付の図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.

【0080】(第1の実施例)図1、図2は、本発明の
第1の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造方法
を説明するための斜視断面図である。
(First Embodiment) FIGS. 1 and 2 are perspective sectional views for explaining an electrostatic induction thyristor according to a first embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same.

【0081】まず、少なくとも互いに接合される面が鏡
面研磨されたN- 基板10、20を準備する。
First, N substrates 10 and 20 in which at least the surfaces to be bonded to each other are mirror-polished are prepared.

【0082】次に、図1に示すように、N- 基板10の
下面に不純物拡散法によりP+ 層12を形成する。次
に、N- 基板10の上面にホトリソグラフィ法によっ
て、幅30μm、深さ20μmの凹部40を50μmピ
ッチで設ける。この凹部40の側部42はN- 基板10
の上面にほぼ垂直に設けられている。次に、P型不純物
であるボロンを選択的に拡散することにより、P+ のゲ
ート領域30を凹部40の側部42および底部44にそ
れぞれ露出するN- 基板10の領域に選択的に形成す
る。このようにして形成されたP+ のゲート領域30
は、側部ゲート領域32および底部ゲート領域34から
構成される。なお、ボロンの拡散はBBr3 +O 2 雰囲
気中で1050〜1200℃の温度で行った。また、こ
のボロンの拡散時には、凹部40の側部42および底部
44には酸化膜が形成されるが、図示しなかった。
Next, as shown in FIG.-Board 10
P on the bottom surface by the impurity diffusion method+Form the layer 12. Next
To N-On the top surface of the substrate 10 by the photolithography method,
The recess 40 having a width of 30 μm and a depth of 20 μm by 50 μm.
Set up with a switch. The side portion 42 of the recess 40 is N-Board 10
Is provided almost vertically on the upper surface of. Next, P-type impurities
By selectively diffusing boron, which is+Ge of
The cover area 30 is aligned with the sides 42 and bottom 44 of the recess 40.
Each exposed N-Selectively formed in the region of the substrate 10.
It P formed in this way+Gate area 30
From the side gate region 32 and the bottom gate region 34
Be composed. In addition, the diffusion of boron is BBr3+ O 2Atmosphere
It was carried out in air at a temperature of 1050 to 1200 ° C. Also, this
When boron is diffused, the side portion 42 and the bottom portion of the recess 40 are
An oxide film is formed on 44, but it is not shown.

【0083】一方、N- 基板20の上面に不純物拡散法
によりN+ 層22を形成する。
On the other hand, the N + layer 22 is formed on the upper surface of the N substrate 20 by the impurity diffusion method.

【0084】次に、硫酸+過酸化水素水溶液によって、
- 基板10および20の超音波洗浄を行って有機物や
金属を除去する。
Next, with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide,
The N substrates 10 and 20 are ultrasonically cleaned to remove organic substances and metals.

【0085】次に、N- 基板10および20を純水で洗
浄し、室温でスピンナ乾燥する。
Next, the N substrates 10 and 20 are washed with pure water, and spinner dried at room temperature.

【0086】次に、図2に示すように、凹部40間のN
- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24とを接
触させた状態で、水素雰囲気中、800℃で加熱するこ
とにより、N- 基板10およびN- 基板20を接合す
る。
Next, as shown in FIG.
- kept in contact with the lower surface 24 of the substrate 20, in a hydrogen atmosphere by heating at 800 ° C., N - - protrusion 14 and the N substrate 10 to bond the substrate 20 - substrate 10 and N.

【0087】次に、N- 基板10の下面に形成されたP
+ 層12の下面およびN- 基板20の上面に形成された
+ 層22の上面に、アノード電極60およびカソード
電極70をそれぞれ形成する。
Next, P formed on the lower surface of the N substrate 10
An anode electrode 60 and a cathode electrode 70 are formed on the lower surface of the + layer 12 and the upper surface of the N + layer 22 formed on the upper surface of the N substrate 20, respectively.

【0088】このようにして形成された静電誘導サイリ
スタ100においては、P+ 層12はアノード、N+
22はカソード、N- 基板10およびN- 基板20はと
もにNベース50として機能し、P+ のゲート領域30
は、アノード電極60とカソード電極70との間を流れ
るアノード電流を制御するゲートとして機能する。本実
施例においては、N- 基板10の上面に凹部40を設
け、凹部40とN-基板20の下面24とによって、N
ベース50内に空洞を形成している。そして本実施例に
おいては、N- 基板10の凹部40の側部42に露出す
る領域に側部ゲート領域32を設けている。アノード電
流は、凹部40の側部42に沿って流れるから、このよ
うに側部ゲート領域32を凹部40の側部42に沿って
設けることにより、オフ時にゲート領域30から伸びる
空乏層のアノード電流方向の長さを大きくすることがで
きる。従って、オフ時の耐圧を高くすることができ、ま
た漏れ電流も小さくすることができ、遮断能力に優れた
静電誘導サイリスタ100が得られる。
In the electrostatic induction thyristor 100 thus formed, the P + layer 12 functions as the anode, the N + layer 22 functions as the cathode, and the N substrate 10 and the N substrate 20 both function as the N base 50. P + gate region 30
Functions as a gate that controls the anode current flowing between the anode electrode 60 and the cathode electrode 70. In the present embodiment, the concave portion 40 is provided on the upper surface of the N substrate 10, and the concave portion 40 and the lower surface 24 of the N substrate 20 make the N
A cavity is formed in the base 50. Further, in this embodiment, the side gate region 32 is provided in the region exposed to the side portion 42 of the recess 40 of the N substrate 10. Since the anode current flows along the side portion 42 of the recess 40, by providing the side gate region 32 along the side portion 42 of the recess 40 in this manner, the anode current of the depletion layer extending from the gate region 30 at the time of OFF is formed. The length in the direction can be increased. Therefore, the breakdown voltage at the time of off can be increased, the leakage current can be reduced, and the electrostatic induction thyristor 100 excellent in the breaking ability can be obtained.

【0089】また、このように、オフ時にゲート領域3
0から伸びる空乏層のアノード電流方向の厚さを大きく
できるから、ゲート領域30間の距離を小さくしなくて
も所定のオフ特性を得ることができ、従って、N- 基板
10の凹部40間の距離を小さくする必要がなくなる。
その結果、N- 基板10の上面に凹部40を微細加工す
る際の歩留まりを向上させることができる。
As described above, the gate region 3 is turned off when it is turned off.
Since the thickness of the depletion layer extending from 0 in the anode current direction can be increased, a predetermined off characteristic can be obtained without reducing the distance between the gate regions 30. Therefore, between the recesses 40 of the N substrate 10. There is no need to reduce the distance.
As a result, the yield at the time of finely processing the recess 40 on the upper surface of the N substrate 10 can be improved.

【0090】また、このように凹部40間の距離を小さ
くする必要がなくなるから、凹部40間のN- 基板10
の断面積が小さくなることも抑制され、凹部40間のN
- 基板10の抵抗が下がり、その結果、オン電圧が低下
して大電流化が図れる。
Since it is not necessary to reduce the distance between the recesses 40 as described above, the N substrate 10 between the recesses 40 is reduced.
It is also suppressed that the cross-sectional area of the
- resistance of the substrate 10 is reduced, as a result, the ON voltage attained is to large current decrease.

【0091】さらに、本実施例のように、凹部40の側
部42を、アノード電極60とカソード電極70との間
を流れるアノード電流の方向にほぼ平行に設けることに
よって、側部ゲート領域32もアノード電流の方向にほ
ぼ平行に形成することができ、その結果、オフ時に空乏
層をゲート領域30間のチャンネル全長にわたって均一
に伸張させることができる。従って、オフ時の耐圧をよ
り高くすることができ、また漏れ電流もより小さくする
ことができ、遮断能力により優れた静電誘導サイリスタ
100が得られる。
Further, as in this embodiment, the side portion 42 of the recess 40 is provided substantially parallel to the direction of the anode current flowing between the anode electrode 60 and the cathode electrode 70, so that the side gate region 32 is also formed. The depletion layer can be formed substantially parallel to the direction of the anode current, and as a result, the depletion layer can be uniformly extended over the entire channel length between the gate regions 30 at the time of off. Therefore, the breakdown voltage at the time of off can be further increased, the leakage current can be further reduced, and the electrostatic induction thyristor 100 excellent in the breaking capability can be obtained.

【0092】また、このように、凹部40の側部42を
アノード電流の方向にほぼ平行に設けることによって、
より優れたオフ特性を得ることができるから、N- 基板
10の凹部40間の距離をより大きくすることができ
る。その結果、N- 基板10に凹部40を微細加工する
際の歩留まりをより向上させることができる。
Further, as described above, by providing the side portion 42 of the recess 40 substantially parallel to the direction of the anode current,
Since more excellent off characteristics can be obtained, the distance between the recesses 40 of the N substrate 10 can be increased. As a result, the yield at the time of finely processing the recess 40 in the N substrate 10 can be further improved.

【0093】また、このように凹部40間の距離をより
大きくすることができるから、凹部40間のN- 基板1
0の断面積もより広くでき、凹部40間のN- 基板10
の抵抗をより小さくでき、その結果、オン電圧がさらに
低下してより一層の大電流化が図れる。
Further, since the distance between the recesses 40 can be made larger in this way, the N substrate 1 between the recesses 40 is increased.
The cross-sectional area of 0 can be made wider, and the N substrate 10 between the recesses 40 can be
Can be made smaller, and as a result, the on-state voltage can be further lowered and a larger current can be achieved.

【0094】また、N- 基板10の凹部40の底部44
に露出する領域にも底部ゲート領域34を設けているか
ら、ゲートの横方向の抵抗がより小さくなって最大遮断
電流を大きくできるとともに、高周波化が図れる。
The bottom 44 of the recess 40 of the N substrate 10 is also used.
Since the bottom gate region 34 is also provided in the region exposed to, the lateral resistance of the gate can be made smaller, the maximum breaking current can be increased, and high frequency can be achieved.

【0095】このように、本実施例においてはN- 基板
10の凹部40の側部42に露出する領域および凹部4
0の底部44に露出する領域に、側部ゲート領域32お
よび底部ゲート領域34をそれぞれ設けているから、ゲ
ート抵抗を低減できる。その結果、ゲート体積を小さく
して被制御電流を大きくすることができ、大容量化が可
能となる。
As described above, in this embodiment, the region exposed on the side portion 42 of the recess 40 of the N substrate 10 and the recess 4 are formed.
The gate resistance can be reduced because the side gate region 32 and the bottom gate region 34 are provided in the regions exposed to the bottom portion 44 of 0, respectively. As a result, the gate volume can be reduced and the controlled current can be increased, and the capacity can be increased.

【0096】この静電誘導サイリスタ100において
は、P+ のゲート領域30が設けられるNベース50は
- 基板10およびN- 基板20の接合によって形成さ
れるから、均一で高品質な結晶性を有するNベース50
を得ることができる。また、P + のゲート領域30を形
成した後にN- 層をエピタキシャル成長させる場合のよ
うに、P+ のゲート領域30間のNベース50の導電型
がP型に変わってしまいアノード電流の制御が不可能と
なるようなこともない。また、P+ のゲート領域30の
高濃度のドーピングも可能である。
In this static induction thyristor 100
Is P+The N base 50 provided with the gate region 30 of
N-Substrate 10 and N-Formed by joining the substrates 20
Therefore, the N base 50 has uniform and high quality crystallinity.
Can be obtained. Also, P +The gate area 30 of
After completing N-For epitaxial growth of layers
Sea urchin P+Conductivity type of the N base 50 between the gate regions 30 of the
Changes to P-type and it is impossible to control the anode current.
It won't happen. Also, P+Of the gate area 30
High-concentration doping is also possible.

【0097】図3は、本実施例の静電誘導サイリスタ1
00の全体の構造を説明するための平面図であり、図4
は、本実施例の静電誘導サイリスタ100において、カ
ソード電極70、N+ 層22、およびN- 基板20を取
り除いた場合の平面図であり、図5は、図3のX−X線
断面図である。
FIG. 3 shows an electrostatic induction thyristor 1 of this embodiment.
4 is a plan view for explaining the entire structure of 00 of FIG.
FIG. 5 is a plan view of the electrostatic induction thyristor 100 of the present embodiment when the cathode electrode 70, the N + layer 22 and the N substrate 20 are removed, and FIG. 5 is a sectional view taken along line XX of FIG. Is.

【0098】N- 基板10の外周部にはガードリング1
71を二重に配して電界集中を緩和するとともに、N-
基板10の最外周にはN+ のチャンネルストッパ173
を設けて、空乏層がN- 基板10の外端部に拡がるのを
防止している。外側のガードリング171とチャンネル
ストッパ173との距離は、N- 基板10の厚さ以上と
している。
A guard ring 1 is provided on the outer peripheral portion of the N substrate 10.
As well as relax the electric field concentration 71 by placement into a double, N -
An N + channel stopper 173 is provided on the outermost periphery of the substrate 10.
Is provided to prevent the depletion layer from spreading to the outer edge of the N substrate 10. The distance between the outer guard ring 171 and the channel stopper 173 is not less than the thickness of the N substrate 10.

【0099】N- 基板10の外周部はSiO2 からなる
絶縁層175によって覆われている。絶縁層175はN
- 基板20およびN+ 層22の側面にも設けられ、N+
層22の上面上の周辺部にまで延在して設けられてい
る。カソード電極70が、N+層22上に設けられ、そ
の周辺部はN+ 層22の周辺部上に設けられた絶縁層1
75上に延在している。
The outer peripheral portion of the N substrate 10 is covered with an insulating layer 175 made of SiO 2 . The insulating layer 175 is N
- also provided on the side surface of the substrate 20 and the N + layer 22, N +
It is provided so as to extend to the peripheral portion on the upper surface of the layer 22. The cathode electrode 70 is provided on the N + layer 22, and the peripheral portion thereof is the insulating layer 1 provided on the peripheral portion of the N + layer 22.
It extends over 75.

【0100】ガードリング171の内側のN- 基板10
の上面上には、環状のゲート電極取出部170が設けら
れている。ゲート電極取出部170の下のN- 基板10
の上面には環状のP+ 層172が設けられている。P+
層172の深さはガードリング171の深さと同じであ
る。ゲート電極取出部170は外部リード部(図示せ
ず)と接続されている。ゲート電極取出部170は、N
- 基板10およびN- 基板20を接着後、N- 基板20
の周辺部をエッチング除去してN- 基板10の周辺部の
表面を露出し、絶縁層175を形成した後に、形成す
る。
N substrate 10 inside guard ring 171
An annular gate electrode extraction portion 170 is provided on the upper surface of the. The N substrate 10 under the gate electrode extraction portion 170
An annular P + layer 172 is provided on the upper surface of the. P +
The depth of layer 172 is the same as the depth of guard ring 171. The gate electrode extraction part 170 is connected to an external lead part (not shown). The gate electrode extraction part 170 is N
-After bonding the substrate 10 and the N - substrate 20, the N - substrate 20
The peripheral portion of the N substrate 10 is removed by etching to expose the surface of the peripheral portion of the N substrate 10 and the insulating layer 175 is formed, and then formed.

【0101】ゲート電極取出部170の内側のN- 基板
10の上面には、100μm幅の凹部(空洞)140並
びにN- 基板10の凹部140の側部142および凹部
140に露出する領域に形成された幅広のゲート領域1
30が同心円状に設けられている。図4においては、こ
れらは2本しか示されていないが、実際には20〜30
本程度設けられている。
On the upper surface of the N substrate 10 inside the gate electrode extraction portion 170, a recess (cavity) 140 having a width of 100 μm and a side portion 142 of the recess 140 of the N substrate 10 and a region exposed to the recess 140 are formed. Wide gate area 1
30 are provided concentrically. Although only two of these are shown in FIG.
There are about a few books.

【0102】幅広の凹部140と幅広の凹部140との
間730および幅広の凹部140とゲート電極取出部1
70との間732のN- 基板10の上面には、30μm
幅の幅狭の凹部40がそれぞれ同心円状に設けられてい
る。図4においては、数本しか示していないが、実際に
は、これらの間730、732にはそれぞれ50〜10
0本程度設けられている。各幅狭の凹部40の側部42
および底部44に露出するN- 基板10の領域にはP+
のゲート領域30が同心円状に設けられている。
Between the wide concave portion 140 and the wide concave portion 140, 730, and between the wide concave portion 140 and the gate electrode extraction portion 1
70 to 732 of N − on the upper surface of the substrate 10 is 30 μm
Recesses 40 having a narrow width are provided concentrically. Although only a few lines are shown in FIG. 4, in actuality, 50 to 10 are provided between 730 and 732, respectively.
About 0 are provided. Sides 42 of each narrow recess 40
And P + in the region of the N substrate 10 exposed at the bottom 44.
Gate regions 30 are provided concentrically.

【0103】同心円状のゲート領域30およびゲート領
域130並びにゲート電極取出部170は、半径方向に
延在する幅広のゲート領域230によって接続されてい
る。幅広のゲート領域230は、N- 基板10の上面に
半径方向に延在する幅広の凹部240を設け、この凹部
240の側部および底部に露出するN- 基板10の領域
にP+ 領域を設けることにより形成されている。このよ
うに幅広の同心円状のゲート領域130および半径方向
に延在するゲート領域230を設けることによって、幅
狭のゲート領域30とゲート電極取出部170とを低抵
抗で接続できる。
The concentric gate region 30, the gate region 130, and the gate electrode lead-out portion 170 are connected by a wide gate region 230 extending in the radial direction. Wide gate regions 230, N - providing a P + region in a region of the substrate 10 - the providing wide recess 240 extending radially on the upper surface of the substrate 10, N exposed to the side and bottom of the recess 240 It is formed by By thus providing the wide concentric gate region 130 and the gate region 230 extending in the radial direction, the narrow gate region 30 and the gate electrode lead-out portion 170 can be connected with low resistance.

【0104】本実施例において設けた、幅広のゲート領
域130、幅広のゲート領域230、幅広の凹部14
0、幅広の凹部240、ゲート電極取出部170、ゲー
ト電極取出部170の下のP+ 層172、ガードリング
171、チャンネルストッパ173、絶縁層175、カ
ソード電極70等の具体的な構造は、本実施例に限られ
るものではなく、後述する他の実施例の半導体装置等に
適用できる。
The wide gate region 130, the wide gate region 230, and the wide concave portion 14 provided in this embodiment are provided.
0, the wide recess 240, the gate electrode extraction portion 170, the P + layer 172 under the gate electrode extraction portion 170, the guard ring 171, the channel stopper 173, the insulating layer 175, the cathode electrode 70, etc. The present invention is not limited to the embodiments, but can be applied to semiconductor devices of other embodiments described later.

【0105】なお、本実施例においては、800℃で接
合を行なったが、400℃以上で接合を行なうことがで
きる。しかしながら、1100℃以上となるとP+ のゲ
ート領域30の不純物がN- 基板10、20内に拡散
し、サイリスタの特性に悪影響を与えるから好ましくな
い。なお、接合は、より好ましくは、常圧にて700〜
1100℃の範囲で行なう。不純物の熱拡散が少なく、
かつ接合結晶格子の歪が小さくできるからである。
In this embodiment, the joining was performed at 800 ° C., but the joining can be performed at 400 ° C. or higher. However, if the temperature is higher than 1100 ° C., the impurity of the P + gate region 30 diffuses into the N substrates 10 and 20 and adversely affects the characteristics of the thyristor, which is not preferable. The joining is more preferably 700 to 700 at normal pressure.
Perform in the range of 1100 ° C. Less thermal diffusion of impurities,
Moreover, the strain of the junction crystal lattice can be reduced.

【0106】また、本実施例においては、圧力をN-
板10および20の両側から特に加えることなく接合を
行なったが、N- 基板10および20の両側から圧力を
加えながら接合を行なうことが好ましい。接合温度が下
がり、熱拡散が抑えられ非接触部位が減少するからであ
る。圧力は0.1kg/cm2 〜100kg/cm2
範囲で加えることが好ましい。0.1kg/cm2 以下
だと接触が不十分となり、100kg/cm2 以上だと
変形による位置ずれが生じるからである、このとき、接
合温度は、好ましくは、400〜1100℃であり、よ
り好ましくは500〜1000℃である。加圧により接
合温度の低温化がなされるからである。
Further, in the present embodiment, the joining was performed without applying pressure from both sides of the N substrates 10 and 20, but the joining can be performed while applying pressure from both sides of the N substrates 10 and 20. preferable. This is because the bonding temperature decreases, heat diffusion is suppressed, and the number of non-contact parts decreases. The pressure is preferably added in the range of 0.1kg / cm 2 ~100kg / cm 2 . This is because if it is 0.1 kg / cm 2 or less, the contact becomes insufficient, and if it is 100 kg / cm 2 or more, a positional shift due to deformation occurs. At this time, the bonding temperature is preferably 400 to 1100 ° C. It is preferably 500 to 1000 ° C. This is because the joining temperature can be lowered by applying pressure.

【0107】(第2の実施例)図6、図7は、本発明の
第2の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造方法
を説明するための斜視断面図である。
(Second Embodiment) FIGS. 6 and 7 are perspective sectional views for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention.

【0108】本実施例においては、ゲート領域30を設
けた後に、ゲート領域30を覆って凹部40内に酸化膜
80を設け、その後、凹部40間のN- 基板10の凸部
14とN- 基板20の下面24とを接合した点が第1の
実施例と異なるが、他の構成や製造方法は第1の実施例
と同様である。本実施例のように、ゲート領域30を覆
って凹部40内に酸化膜80を設け、その後、凹部40
間のN- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24
とを接合することによって、N- 基板10の凸部14と
- 基板20の下面24とを接合する際に、ゲート領域
30から不純物が接合面に拡散するのを防止でき、その
結果、オン電圧が低減するとともに、ゲート−カソード
間の耐圧も向上する。なお、本実施例においては、ゲー
ト領域30を設けた後、N- 基板10を熱酸化して酸化
膜を形成し、その後N- 基板10の上面を研磨して図6
に示す状態の酸化膜80を形成した。
In the present embodiment, after the gate region 30 is provided, the oxide film 80 is provided in the recess 40 so as to cover the gate region 30, and then the N between the recesses 40 and the protrusions 14 and N − of the substrate 10. It differs from the first embodiment in that it is joined to the lower surface 24 of the substrate 20, but other configurations and manufacturing methods are the same as in the first embodiment. As in the present embodiment, the oxide film 80 is provided in the recess 40 so as to cover the gate region 30, and then the recess 40 is formed.
Between the convex portion 14 of the N substrate 10 and the lower surface 24 of the N substrate 20 between
By joining with the convex portion 14 of the N substrate 10 and the lower surface 24 of the N substrate 20, it is possible to prevent impurities from diffusing from the gate region 30 to the joint surface. The voltage is reduced and the breakdown voltage between the gate and the cathode is also improved. In this embodiment, after the gate region 30 is provided, the N substrate 10 is thermally oxidized to form an oxide film, and then the upper surface of the N substrate 10 is polished to form the oxide film shown in FIG.
An oxide film 80 in the state shown in was formed.

【0109】(第3の実施例)図8乃至図11は、本発
明の第3の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造
方法を説明するための斜視断面図である。
(Third Embodiment) FIGS. 8 to 11 are perspective sectional views for explaining an electrostatic induction thyristor according to a third embodiment of the present invention and a method for manufacturing the same.

【0110】まず、少なくとも互いに接合される面が鏡
面研磨されたN- 基板10、20を準備する。
First, N substrates 10 and 20 in which at least the surfaces to be bonded to each other are mirror-polished are prepared.

【0111】次に、図8に示すように、N- 基板10の
上面にホトリソグラフィ法によって、幅40μm、深さ
20μmの凹部40を60μmピッチで設ける。
Next, as shown in FIG. 8, recesses 40 having a width of 40 μm and a depth of 20 μm are provided at a pitch of 60 μm on the upper surface of the N substrate 10 by photolithography.

【0112】次に、硫酸+過酸化水素水溶液によって、
- 基板10および20の超音波洗浄を行って有機物や
金属を除去する。
Next, with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide,
The N substrates 10 and 20 are ultrasonically cleaned to remove organic substances and metals.

【0113】次に、N- 基板10および20を純水で洗
浄し、室温でスピンナ乾燥する。
Next, the N substrates 10 and 20 are washed with pure water and spinner dried at room temperature.

【0114】次に、図9に示すように、凹部40間のN
- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24とを接
触させた状態で、水素雰囲気中、800℃で加熱するこ
とにより、N- 基板10およびN- 基板20を接合して
Nベース50からなる半導体基板接合体200を形成す
る。凹部40とN- 基板20の下面24とによってNベ
ース50内に凹部140を形成している。
Next, as shown in FIG.
- kept in contact with the lower surface 24 of the substrate 20, in a hydrogen atmosphere by heating at 800 ° C., N - - protrusion 14 and the N substrate 10 N base by bonding a substrate 20 - substrate 10 and the N A semiconductor substrate bonded body 200 composed of 50 is formed. The recess 40 and the lower surface 24 of the N substrate 20 form a recess 140 in the N base 50.

【0115】次に、図10に示すように、P型不純物で
あるボロンを選択的に拡散することにより、P+ のゲー
ト領域30を、凹部40の側部42および底部44にそ
れぞれ露出するN- 基板10の領域およびN- 基板20
の下面24の凹部140に露出する領域に選択的に形成
する。このようにして形成されたP+ のゲート領域30
は、側部ゲート領域32、底部ゲート領域34および天
井部ゲート領域36から構成される。なお、ボロンの拡
散はBBr3 +O2 雰囲気中で1050〜1200℃の
温度で行った。また、このボロンの拡散時には、凹部4
0の側部42、底部44および凹部140に露出するN
- 基板20の下面24には酸化膜が形成されるが、図示
しなかった。
Next, as shown in FIG. 10, by selectively diffusing boron, which is a P-type impurity, the P + gate region 30 is exposed to the side portion 42 and the bottom portion 44 of the recess 40, respectively. -Region of substrate 10 and N - substrate 20
Is selectively formed in a region of the lower surface 24 exposed to the recess 140. The P + gate region 30 thus formed
Is composed of a side gate region 32, a bottom gate region 34 and a ceiling gate region 36. The diffusion of boron was performed at a temperature of 1050 to 1200 ° C. in a BBr 3 + O 2 atmosphere. Further, when the boron is diffused, the recess 4
N exposed to the side portion 42, the bottom portion 44, and the recess 140 of 0
- the lower surface 24 of the substrate 20 an oxide film is formed, but not shown.

【0116】次に、図11に示すように、不純物拡散法
により、N- 基板10の下面にはP + 層12を、N-
板20の上面にはN+ 層22を、それぞれ形成する。
Next, as shown in FIG. 11, the impurity diffusion method is used.
By N-The bottom surface of the substrate 10 is P +Layer 12, N-Base
The upper surface of the plate 20 has N+Layers 22 are each formed.

【0117】次に、N- 基板10の下面に形成されたP
+ 層12の下面およびN- 基板20の上面に形成された
+ 層22の上面に、アノード電極60およびカソード
電極70をそれぞれ形成する。
Next, the P formed on the lower surface of the N substrate 10 is formed.
An anode electrode 60 and a cathode electrode 70 are formed on the lower surface of the + layer 12 and the upper surface of the N + layer 22 formed on the upper surface of the N substrate 20, respectively.

【0118】このようにして形成された静電誘導サイリ
スタ100においては、P+ 層12はアノード、N+
22はカソード、N- 基板10およびN- 基板20はと
もにNベース50として機能し、側部ゲート領域32、
底部ゲート領域34および天井部ゲート領域36から構
成されるP+ のゲート領域30は、アノード電極60と
カソード電極70との間を流れるアノード電流を制御す
るゲートとして機能する。
In the electrostatic induction thyristor 100 thus formed, the P + layer 12 functions as the anode, the N + layer 22 functions as the cathode, and the N substrate 10 and the N substrate 20 both function as the N base 50. The side gate region 32,
The P + gate region 30 composed of the bottom gate region 34 and the ceiling gate region 36 functions as a gate that controls the anode current flowing between the anode electrode 60 and the cathode electrode 70.

【0119】本実施例においては、P+ のゲート領域3
0を側部ゲート領域32および底部ゲート領域34のみ
ならず天井部ゲート領域36によっても構成しているか
ら、P+ のゲート領域30を側部ゲート領域32および
底部ゲート領域34によって構成した第1および第2の
実施例の場合よりも、ゲートの横方向の抵抗がより小さ
くなって最大遮断電流をさらに大きくできるとともに一
層の高周波化が図ることができる。
In this embodiment, the P + gate region 3
Since 0 is constituted not only by the side gate region 32 and the bottom gate region 34 but also by the ceiling gate region 36, the first gate region 30 of P + is constituted by the side gate region 32 and the bottom gate region 34. As compared with the case of the second embodiment, the lateral resistance of the gate becomes smaller, the maximum breaking current can be further increased, and the frequency can be further increased.

【0120】(第4の実施例)図12は、本発明の第4
の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造方法を説
明するための斜視断面図である。
(Fourth Embodiment) FIG. 12 shows the fourth embodiment of the present invention.
3 is a perspective cross-sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor of the embodiment of FIG.

【0121】本実施例においては、N- 基板10および
- 基板20を接合した後、熱酸化して、側部ゲート領
域32、底部ゲート領域34およびN- 基板20の下面
24の凹部40に露出する領域を酸化膜80で覆い、そ
の後、N- 基板10の下面に形成されたP+ 層12の下
面およびN- 基板20の上面に形成されたN+ 層22の
上面に、アノード電極60およびカソード電極70をそ
れぞれ形成している点が第1の実施例と異なるが、他の
構成や製造方法は同様である。
In this embodiment, the N substrate 10 and the N substrate 20 are bonded and then thermally oxidized to form the side gate region 32, the bottom gate region 34 and the recess 40 of the lower surface 24 of the N substrate 20. The exposed region is covered with an oxide film 80, and then the anode electrode 60 is formed on the lower surface of the P + layer 12 formed on the lower surface of the N substrate 10 and the upper surface of the N + layer 22 formed on the upper surface of the N substrate 20. The cathode electrode 70 is different from that of the first embodiment in that the cathode electrode 70 and the cathode electrode 70 are respectively formed, but other configurations and manufacturing methods are the same.

【0122】本実施例においては、酸化膜80によって
pn接合部がパッシベートされるから、ゲート−カソー
ド間の耐圧を向上させることができる。
In the present embodiment, since the pn junction is passivated by the oxide film 80, the breakdown voltage between the gate and the cathode can be improved.

【0123】(第5の実施例)図13は、本発明の第5
の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造方法を説
明するための斜視断面図である。
(Fifth Embodiment) FIG. 13 shows the fifth embodiment of the present invention.
3 is a perspective cross-sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor of the embodiment of FIG.

【0124】本実施例においては、N- 基板10および
- 基板20を接合してNベース50からなる半導体基
板接合体を形成し、次に、側部ゲート領域32、底部ゲ
ート領域34および天井部ゲート領域36から構成され
るP+ のゲート領域30を形成し、その後、熱酸化し
て、側部ゲート領域32、底部ゲート領域34および天
井部ゲート領域36を酸化膜で覆い、その後、N- 基板
10の下面にP+ 層12、N- 基板20の上面にN+
22をそれぞれ形成し、アノード電極60およびカソー
ド電極70をそれぞれ形成している点が第3の実施例と
異なるが、他の構成や製造方法は同様である。
In this embodiment, the N substrate 10 and the N substrate 20 are bonded to form a semiconductor substrate bonded body composed of the N base 50, and then the side gate region 32, the bottom gate region 34, and the ceiling. The gate region 30 of P + composed of the partial gate region 36 is formed and then thermally oxidized to cover the side gate region 32, the bottom gate region 34 and the ceiling gate region 36 with an oxide film, and then N - P + layer 12, N on the lower surface of the substrate 10 - on the upper surface of the substrate 20 N + layer 22 are respectively formed, but that the anode electrode 60 and cathode electrode 70 are formed respectively different from the third embodiment The other configurations and manufacturing methods are the same.

【0125】本実施例においても、酸化膜80によって
pn接合部がパッシベートされるから、ゲート−カソー
ド間の耐圧を向上させることができる。
Also in this embodiment, since the pn junction is passivated by the oxide film 80, the breakdown voltage between the gate and the cathode can be improved.

【0126】(第6の実施例)図14および図15は、
本発明の第6の実施例の静電誘導サイリスタおよびその
製造方法を説明するための斜視断面図である。
(Sixth Embodiment) FIGS. 14 and 15 show
It is a perspective sectional view for explaining the static induction thyristor of the 6th example of the present invention, and a manufacturing method for the same.

【0127】まず、少なくとも互いに接合される面が鏡
面研磨されたN- 基板10、20を準備する。
First, N substrates 10 and 20 in which at least the surfaces to be bonded to each other are mirror-polished are prepared.

【0128】次に、図14に示すように、N- 基板10
の下面に不純物拡散法によりP+ 層12を形成する。次
に、N- 基板10の上面にホトリソグラフィ法によっ
て、ゲート電極90を収容可能な幅40μm、深さ25
μmの凹部40を60μmピッチで設ける。
Next, as shown in FIG. 14, the N substrate 10
A P + layer 12 is formed on the lower surface of the P by an impurity diffusion method. Next, a width of 40 μm and a depth of 25 which can accommodate the gate electrode 90 are formed on the upper surface of the N substrate 10 by photolithography.
The μm recesses 40 are provided at a pitch of 60 μm.

【0129】次に、P型不純物であるボロンを選択的に
拡散することにより、P+ のゲート領域30を凹部40
の側部42および底部44にそれぞれ露出するN- 基板
10の領域に選択的に形成する。このようにして形成さ
れたP+ のゲート領域30は、側部ゲート領域32およ
び底部ゲート領域34から構成される。なお、ボロンの
拡散はBBr3 +O2 雰囲気中で1050〜1200℃
の温度で行った。また、このボロンの拡散時には、凹部
40の側部42および底部44には酸化膜が形成される
が、図示しなかった。
Next, by selectively diffusing boron which is a P-type impurity, the P + gate region 30 is recessed 40.
Are selectively formed in the regions of the N substrate 10 exposed on the side portion 42 and the bottom portion 44, respectively. The P + gate region 30 thus formed is composed of a side gate region 32 and a bottom gate region 34. The boron diffusion is 1050 to 1200 ° C. in a BBr 3 + O 2 atmosphere.
Temperature. An oxide film is formed on the side portion 42 and the bottom portion 44 of the recess 40 when the boron is diffused, but it is not shown.

【0130】次に、ホトリソグラフィ法によって、底部
ゲート領域34上であって凹部40内に、幅20μm、
膜厚0.5μmのタングステンからなるゲート電極90
を選択的に形成する。
Next, by photolithography, a width of 20 μm is formed on the bottom gate region 34 and in the recess 40.
Gate electrode 90 made of tungsten having a film thickness of 0.5 μm
Are selectively formed.

【0131】一方、N- 基板20の上面に不純物拡散法
によりN+ 層22を形成する。
On the other hand, the N + layer 22 is formed on the upper surface of the N substrate 20 by the impurity diffusion method.

【0132】次に、硫酸+過酸化水素水溶液によって、
- 基板10および20の超音波洗浄を行って有機物や
金属を除去する。
Next, with an aqueous solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide,
The N substrates 10 and 20 are ultrasonically cleaned to remove organic substances and metals.

【0133】次に、N- 基板10および20を純水で洗
浄し、室温でスピンナ乾燥する。
Next, the N substrates 10 and 20 are washed with pure water and spinner dried at room temperature.

【0134】次に、図15に示すように、凹部40間の
- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24とを
接触させた状態で、水素雰囲気中、800℃で加熱する
ことにより、N- 基板10およびN- 基板20を接合す
る。なお、ゲート電極90にアルミニウムを用いた場合
には、400℃で接合する。
Next, as shown in FIG. 15, heating is performed at 800 ° C. in a hydrogen atmosphere in a state where the convex portion 14 of the N substrate 10 and the lower surface 24 of the N substrate 20 between the concave portions 40 are in contact with each other. Thus, the N substrate 10 and the N substrate 20 are bonded. In addition, when aluminum is used for the gate electrode 90, the bonding is performed at 400 ° C.

【0135】次に、N- 基板10の下面に形成されたP
+ 層12の下面およびN- 基板20の上面に形成された
+ 層22の上面に、アノード電極60およびカソード
電極70をそれぞれ形成する。
Next, the P formed on the lower surface of the N substrate 10 is formed.
An anode electrode 60 and a cathode electrode 70 are formed on the lower surface of the + layer 12 and the upper surface of the N + layer 22 formed on the upper surface of the N substrate 20, respectively.

【0136】このようにして形成された静電誘導サイリ
スタ100においては、P+ 層12はアノード、N+
22はカソード、N- 基板10およびN- 基板20はと
もにNベース50として機能し、P+ のゲート領域30
およびゲート電極90は、アノード電極60とカソード
電極70との間を流れるアノード電流を制御するゲート
として機能する。
In the electrostatic induction thyristor 100 thus formed, the P + layer 12 functions as the anode, the N + layer 22 functions as the cathode, and the N substrate 10 and the N substrate 20 both function as the N base 50. P + gate region 30
The gate electrode 90 also functions as a gate that controls the anode current flowing between the anode electrode 60 and the cathode electrode 70.

【0137】本実施例においては、底部ゲート領域34
上にタングステンからなるゲート電極90を設けている
から、ゲートの横方向の抵抗が小さくなって最大遮断電
流を大きくできるとともに、キャリアの引き抜き電流を
増大させることができてより高速のスイッチングが可能
となる。
In the present embodiment, the bottom gate region 34
Since the gate electrode 90 made of tungsten is provided on the upper side, the resistance in the lateral direction of the gate is reduced to increase the maximum breaking current, and the extraction current of carriers can be increased to enable faster switching. Become.

【0138】また、ゲート電極90は、N- 基板10お
よびN- 基板20の接合前に、N-基板10の凹部40
内にすでに収容されているから、このようにゲート電極
90を設ける場合であっても、外部からN+ 層22およ
びN- 基板20にアスペクト比の大きい溝を設け、この
溝内にゲート電極90を形成する必要もなくなり、また
+ 層22およびN- 基板20がこの溝によって微細に
分割されて高抵抗となることもなくなる。
The gate electrode 90 is formed in the recess 40 of the N substrate 10 before joining the N substrate 10 and the N substrate 20.
Since the gate electrode 90 is already housed in the inside, a groove having a large aspect ratio is externally provided in the N + layer 22 and the N substrate 20, and the gate electrode 90 is provided in the groove. Is not necessary, and the N + layer 22 and the N substrate 20 are not finely divided by the groove to have a high resistance.

【0139】また、N- 基板10の上面に設けられた凹
部40はゲート電極90を収容可能であればよいから、
例え、エッチング速度の小さいドライエッチング法によ
ってこの凹部40を形成しても、その形成に時間がかか
りすぎることもない。
Further, since the recess 40 provided on the upper surface of the N substrate 10 can accommodate the gate electrode 90,
For example, even if the recess 40 is formed by a dry etching method having a low etching rate, it does not take too long to form the recess 40.

【0140】さらに、ゲート電極90は、N- 基板10
の上面に設けられた凹部40に収容されているから、N
- 基板10の上面の凸部14と接合されるN- 基板20
の下面24には凹部を設ける必要がなく、その下面24
は平面状であってもよい。従って、N- 基板10の上面
の凸部14とN- 基板20の下面24とを接合させる場
合に特別な目合わせを行う必要がなくなり、製造が容易
となる。
Further, the gate electrode 90 is the N substrate 10
Since it is accommodated in the recess 40 provided on the upper surface of the
- substrate 20 - N that is joined to the convex portion 14 of the upper surface of the substrate 10
It is not necessary to provide a recess in the lower surface 24 of the
May be planar. Therefore, when the convex portion 14 on the upper surface of the N substrate 10 and the lower surface 24 of the N substrate 20 are joined together, it is not necessary to perform special alignment, and the manufacturing is facilitated.

【0141】図16は、本実施例の静電誘導サイリスタ
100の全体の構造を説明するための平面図であって、
静電誘導サイリスタ100からカソード電極70、N+
層22、およびN- 基板20を取り除いた場合の平面図
であり、図17は、図16のY−Y線断面図である。
FIG. 16 is a plan view for explaining the overall structure of the electrostatic induction thyristor 100 of this embodiment,
From the electrostatic induction thyristor 100 to the cathode electrode 70, N +
FIG. 17 is a plan view when the layer 22 and the N substrate 20 are removed, and FIG. 17 is a sectional view taken along line YY of FIG. 16.

【0142】N- 基板10の外周部にはガードリング1
71を二重に配して電界集中を緩和するとともに、N-
基板10の最外周にはN+ のチャンネルストッパ173
を設けて、空乏層がN- 基板10の外端部に拡がるのを
防止している。外側のガードリング171とチャンネル
ストッパ173との距離は、N- 基板10の厚さ以上と
している。
A guard ring 1 is provided on the outer peripheral portion of the N substrate 10.
As well as relax the electric field concentration 71 by placement into a double, N -
An N + channel stopper 173 is provided on the outermost periphery of the substrate 10.
Is provided to prevent the depletion layer from spreading to the outer edge of the N substrate 10. The distance between the outer guard ring 171 and the channel stopper 173 is not less than the thickness of the N substrate 10.

【0143】N- 基板10の外周部はSiO2 からなる
絶縁層175によって覆われている。絶縁層175はN
- 基板20およびN+ 層22の側面にも設けられ、N+
層22の上面上の周辺部にまで延在して設けられてい
る。カソード電極70が、N+層22上に設けられ、そ
の周辺部はN+ 層22の周辺部上に設けられた絶縁層1
75上に延在している。
The outer peripheral portion of the N substrate 10 is covered with an insulating layer 175 made of SiO 2 . The insulating layer 175 is N
- also provided on the side surface of the substrate 20 and the N + layer 22, N +
It is provided so as to extend to the peripheral portion on the upper surface of the layer 22. The cathode electrode 70 is provided on the N + layer 22, and the peripheral portion thereof is the insulating layer 1 provided on the peripheral portion of the N + layer 22.
It extends over 75.

【0144】ガードリング171の内側のN- 基板10
の上面上には、環状のゲート電極取出部170が設けら
れている。ゲート電極取出部170の下のN- 基板10
の上面には環状のP+ 層172が設けられている。P+
層172の深さはガードリング171の深さと同じであ
る。ゲート電極取出部170は外部リード部(図示せ
ず)と接続されている。ゲート電極取出部170は、N
- 基板10およびN- 基板20を接着後、N- 基板20
の周辺部をエッチング除去してN- 基板10の周辺部の
表面を露出し、絶縁層175を形成した後に、形成す
る。
N substrate 10 inside guard ring 171
An annular gate electrode extraction portion 170 is provided on the upper surface of the. The N substrate 10 under the gate electrode extraction portion 170
An annular P + layer 172 is provided on the upper surface of the. P +
The depth of layer 172 is the same as the depth of guard ring 171. The gate electrode extraction part 170 is connected to an external lead part (not shown). The gate electrode extraction part 170 is N
-After bonding the substrate 10 and the N - substrate 20, the N - substrate 20
The peripheral portion of the N substrate 10 is removed by etching to expose the surface of the peripheral portion of the N substrate 10 and the insulating layer 175 is formed, and then formed.

【0145】ゲート電極取出部170の内側のN- 基板
10の上面には、100μm幅の凹部140、N- 基板
10の凹部140の側部142および底部144に露出
する領域に形成された幅広のゲート領域130並びにゲ
ート領域130上のタングステンからなる幅広のゲート
電極190が同心円状に設けられている。図4において
は、これらは2本しか示されていないが、実際には20
〜30本程度設けられている。
On the upper surface of the N substrate 10 inside the gate electrode lead-out portion 170, a wide concave portion 140 having a width of 100 μm and a wide area formed in a region exposed to the side portion 142 and the bottom portion 144 of the concave portion 140 of the N substrate 10 are formed. The gate region 130 and a wide gate electrode 190 made of tungsten on the gate region 130 are concentrically provided. Although only two of these are shown in FIG.
About 30 are provided.

【0146】幅広の凹部140と幅広の凹部140との
間730および幅広の凹部140とゲート電極取出部1
70との間732のN- 基板10の上面には、30μm
幅の幅狭の凹部40がそれぞれ同心円状に設けられてい
る。図4においては、数本しか示していないが、実際に
は、これらの間730、732にはそれぞれ50〜10
0本程度設けられている。各幅狭の凹部40の側部42
および底部44に露出するN- 基板10の領域にはP+
のゲート領域30が同心円状に設けられて、各ゲート領
域30上にはゲート電極90が同心円状に設けられてい
る。
Between the wide concave portion 140 and the wide concave portion 140 730, and between the wide concave portion 140 and the gate electrode lead-out portion 1
70 to 732 of N − on the upper surface of the substrate 10 is 30 μm
Recesses 40 having a narrow width are provided concentrically. Although only a few lines are shown in FIG. 4, in actuality, 50 to 10 are provided between 730 and 732, respectively.
About 0 are provided. Sides 42 of each narrow recess 40
And P + in the region of the N substrate 10 exposed at the bottom 44.
The gate regions 30 are provided concentrically, and the gate electrodes 90 are provided concentrically on each gate region 30.

【0147】同心円状のゲート領域30、ゲート領域1
30、ゲート電極90およびゲート電極190並びにゲ
ート電極取出部170は、半径方向に延在する幅広のゲ
ート領域230および幅広のゲート電極290によって
接続されている。幅広のゲート領域230は、N- 基板
10の上面に半径方向に延在する幅広の凹部240を設
け、この凹部240の側部および底部に露出するN-
板10の領域にP+ 領域を設けることにより形成されて
いる。幅広のゲート電極290は、幅広のゲート領域2
30上に形成されている。このように幅広の同心円状の
ゲート領域130およびゲート電極190並びに半径方
向に延在するゲート領域230およびゲート電極290
を設けることによって、幅狭のゲート領域30およびゲ
ート電極90とゲート電極取出部170とを低抵抗で接
続できる。
Concentric gate region 30 and gate region 1
30, the gate electrode 90, the gate electrode 190, and the gate electrode extraction portion 170 are connected by a wide gate region 230 and a wide gate electrode 290 that extend in the radial direction. Wide gate regions 230, N - providing a P + region in a region of the substrate 10 - the providing wide recess 240 extending radially on the upper surface of the substrate 10, N exposed to the side and bottom of the recess 240 It is formed by The wide gate electrode 290 is used for the wide gate region 2
It is formed on 30. Thus, the wide concentric gate region 130 and the gate electrode 190, and the radially extending gate region 230 and the gate electrode 290.
By providing, the narrow gate region 30 and the gate electrode 90 can be connected to the gate electrode extraction portion 170 with low resistance.

【0148】本実施例において設けた、幅広のゲート領
域130、幅広のゲート領域230、幅広のゲート電極
190、幅広のゲート電極290、幅広の凹部140、
幅広の凹部240、ゲート電極取出部170、ゲート電
極取出部170の下のP+ 層172、ガードリング17
1、チャンネルストッパ173、絶縁層175、カソー
ド電極70等の具体的な構造は、本実施例に限られるも
のではなく、後述する他の実施例の半導体装置等に適用
できる。
The wide gate region 130, the wide gate region 230, the wide gate electrode 190, the wide gate electrode 290, the wide recess 140, which are provided in this embodiment,
The wide recess 240, the gate electrode lead-out portion 170, the P + layer 172 below the gate electrode lead-out portion 170, the guard ring 17
The specific structures of 1, the channel stopper 173, the insulating layer 175, the cathode electrode 70, etc. are not limited to the present embodiment, but can be applied to semiconductor devices of other embodiments described later.

【0149】(第7の実施例)図18、図19は、本発
明の第7の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造
方法を説明するための斜視断面図である。
(Seventh Embodiment) FIGS. 18 and 19 are perspective sectional views for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a seventh embodiment of the present invention.

【0150】本実施例においては、ゲート領域30およ
びゲート電極90を設けた後に、ゲート電極90および
ゲート領域30を覆って凹部40内に酸化膜80を設
け、その後、凹部40間のN- 基板10の凸部14とN
- 基板20の下面24とを接合した点が第6の実施例と
異なるが、他の構成や製造方法は第6の実施例と同様で
ある。本実施例のように、ゲート電極90およびゲート
領域30を覆って凹部40内に酸化膜80を設け、その
後、凹部40間のN- 基板10の凸部14とN-基板2
0の下面24とを接合することによって、N- 基板10
の凸部14とN-基板20の下面24とを接合する際
に、N- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24
とを接合時において清浄に保つことができ、N- 基板1
0の凸部14とN- 基板20の下面24との間のより良
好な接合を得ることができる。
In this embodiment, after the gate region 30 and the gate electrode 90 are provided, the oxide film 80 is provided in the recess 40 so as to cover the gate electrode 90 and the gate region 30, and then the N substrate between the recesses 40 is provided. 10 convex portions 14 and N
- Although point joining the lower surface 24 of the substrate 20 is different from the sixth embodiment, the other configuration and manufacturing method is the same as the sixth embodiment. As in the present embodiment, the oxide film 80 is provided in the recess 40 so as to cover the gate electrode 90 and the gate region 30, and then the protrusion 14 of the N substrate 10 and the N substrate 2 between the recesses 40.
N substrate 10 by bonding to the bottom surface 24 of
The convex portion 14 and the N - When bonding the bottom surface 24 of substrate 20, N - protrusion 14 and the N substrate 10 - the lower surface of the substrate 20 24
Can be kept clean at the time of bonding, and the N substrate 1
It is possible to obtain a better joint between the convex portion 14 of 0 and the lower surface 24 of the N substrate 20.

【0151】本実施例においては、酸化膜80は、ゲー
ト電極90としてタングステン等の高融点金属やアルミ
ニウム等の金属を用いた場合には化学気相成長法によっ
て酸化膜80を堆積させて形成することが好ましく、ゲ
ート電極90として不純物をドーピングした多結晶シリ
コンを用いた場合には、多結晶シリコンを酸化させて酸
化膜80を形成してもよく、CVD法によって酸化膜8
0を堆積させてもよい。
In the present embodiment, the oxide film 80 is formed by depositing the oxide film 80 by the chemical vapor deposition method when a refractory metal such as tungsten or a metal such as aluminum is used as the gate electrode 90. Preferably, when polycrystalline silicon doped with impurities is used as the gate electrode 90, the polycrystalline silicon may be oxidized to form the oxide film 80, and the oxide film 8 may be formed by the CVD method.
0 may be deposited.

【0152】本実施例においては、熱酸化またはCVD
法によって酸化膜80を形成し、その後N- 基板10の
上面を研磨して図18に示す状態の酸化膜80を形成し
た。
In this embodiment, thermal oxidation or CVD is used.
Then, an oxide film 80 is formed by the method, and then the upper surface of the N substrate 10 is polished to form the oxide film 80 in the state shown in FIG.

【0153】なお、酸化膜80に代えて、窒化珪素膜
や、酸化窒化珪素膜等の他の絶縁膜を用いることもでき
る。
Instead of the oxide film 80, another insulating film such as a silicon nitride film or a silicon oxynitride film can be used.

【0154】(第8の実施例)図20、図21は、本発
明の第8の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造
方法を説明するための斜視断面図である。
(Eighth Embodiment) FIGS. 20 and 21 are perspective sectional views for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to an eighth embodiment of the present invention.

【0155】本実施例においては、ゲート電極90にボ
ロンをドーピングした多結晶シリコンを用い、N- 基板
10およびN- 基板20を接合してNベース50からな
る半導体基板接合体300を形成した後に、熱酸化し
て、ゲート電極90、側部ゲート領域32、底部ゲート
領域34およびN- 基板20の下面24を酸化膜80で
覆い、その後、アノード電極60およびカソード電極7
0をそれぞれ形成している点が第6の実施例と異なる
が、他の構成や製造方法は同様である。
In this embodiment, polycrystalline silicon doped with boron is used for the gate electrode 90, and the N substrate 10 and the N substrate 20 are joined to each other to form the semiconductor substrate joined body 300 made of the N base 50. , Thermal oxidation is performed to cover the gate electrode 90, the side gate region 32, the bottom gate region 34 and the lower surface 24 of the N substrate 20 with the oxide film 80, and then the anode electrode 60 and the cathode electrode 7 are formed.
Although 0 is formed respectively, it is different from the sixth embodiment, but other configurations and manufacturing methods are the same.

【0156】本実施例においても、酸化膜80によって
pn接合部がパッシベートされるから、ゲート−カソー
ド間の耐圧を向上させることができる。
Also in this embodiment, since the pn junction is passivated by the oxide film 80, the breakdown voltage between the gate and the cathode can be improved.

【0157】なお、上記の実施例においては、本発明を
静電誘導サイリスタに適用した場合について説明した
が、本発明は、図1乃至図21を参照して説明した第1
乃至第8の実施例の静電誘導サイリスタにおいて、P+
層12をN+ ドレインに代えた静電誘導トランジスタに
も同様に適用できる。
In the above embodiments, the case where the present invention is applied to the electrostatic induction thyristor has been described, but the present invention is the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 21.
To the static induction thyristor according to the eighth embodiment, P +
The same applies to the static induction transistor in which the layer 12 is replaced with the N + drain.

【0158】(第9の実施例)図22および図23は、
本発明の第9の実施例の静電誘導サイリスタおよびその
製造方法を説明するための斜視断面図である。この実施
例は前記第6実施例に類似しているがN- 基板10の凸
部14とN- 基板20との接合面に相当する部分に高不
純物濃度の領域を形成する点で差異がある。
(Ninth Embodiment) FIGS. 22 and 23 show
It is a perspective sectional view for explaining the static induction thyristor of the 9th example of the present invention, and a manufacturing method for the same. This embodiment is similar to the sixth embodiment, but there is a difference in that a high impurity concentration region is formed in a portion corresponding to the joint surface between the convex portion 14 of the N substrate 10 and the N substrate 20. .

【0159】ここで、少なくとも互いに接合される面が
鏡面研磨されたN- 基板10、20を準備する。
Here, N substrates 10 and 20 in which at least the surfaces to be bonded to each other are mirror-polished are prepared.

【0160】次に、図22に示すように、N- 基板10
の下面に不純物拡散法によりP+ 層12を形成する。次
にN- 基板10の上面にホトリソグラフィ法によって所
定幅で且つ選択的にN+ 層16を約50Å〜500Å、
好ましくは100Åの深さまで形成する。この場合の不
純物濃度は、最低限1019-20 cm-3程度である。次い
で、前記N+ 層16間にあってN- 基板10にゲート電
極90を収容可能な幅40μm、深さ25μmの凹部4
0を60μmピッチで設ける。
Next, as shown in FIG. 22, N substrate 10
A P + layer 12 is formed on the lower surface of the P by an impurity diffusion method. Next, the N + layer 16 is selectively formed on the upper surface of the N substrate 10 by a photolithography method with a predetermined width and approximately 50 Å to 500 Å
It is preferably formed to a depth of 100Å. The impurity concentration in this case is at least about 10 19 -20 cm -3 . Next, a recess 4 having a width of 40 μm and a depth of 25 μm, which is between the N + layers 16 and can accommodate the gate electrode 90 in the N substrate 10.
0s are provided at a pitch of 60 μm.

【0161】次に、P型不純物であるボロンを選択的に
拡散することによりP+ のゲート領域30を凹部40の
側部42および底部44にそれぞれ露出するN- 基板1
0の領域に選択的に形成する。このようにして形成され
たP+ のゲート領域30は、側部ゲート領域32および
底部ゲート領域34から構成される。
[0161] Next, N respectively exposed to the side 42 and the bottom 44 of the recess 40 of the gate region 30 of P + by selectively diffusing boron is a P-type impurity - substrate 1
It is selectively formed in the region of 0. The P + gate region 30 thus formed is composed of a side gate region 32 and a bottom gate region 34.

【0162】次に、ホトリソグラフィ法によって、底部
ゲート領域34上であって凹部40内に、幅20μm、
膜厚0.5μmのタングステンからなるゲート電極90
を選択的に形成する。
Next, by photolithography, a width of 20 μm is formed on the bottom gate region 34 and in the recess 40.
Gate electrode 90 made of tungsten having a film thickness of 0.5 μm
Are selectively formed.

【0163】一方、N- 基板20の上面に不純物拡散法
によりN+ 層22を形成する。
On the other hand, the N + layer 22 is formed on the upper surface of the N substrate 20 by the impurity diffusion method.

【0164】次に、硫酸+過酸化水素水溶液によってN
- 基板10および20の超音波洗浄を行って有機物や金
属を除去する。
Next, the sulfuric acid + hydrogen peroxide solution was used to remove N.
- removing organic substances and metals subjected to ultrasonic cleaning of the substrate 10 and 20.

【0165】次に、N- 基板10および20を純水で洗
浄し、室温でスピンナ乾燥する。
Next, the N substrates 10 and 20 are washed with pure water and spinner dried at room temperature.

【0166】次に、図23に示すように、凹部40間の
- 基板10の凸部14とN- 基板20の下面24とを
接触させた状態で、水素雰囲気中、800℃で加熱する
ことにより、N- 基板10およびN- 基板20を接合す
る。なお、ゲート電極90にアルミニウムを用いた場合
には、400℃で接合する。
Then, as shown in FIG. 23, the convex portions 14 of the N substrate 10 between the concave portions 40 and the lower surface 24 of the N substrate 20 are brought into contact with each other and heated at 800 ° C. in a hydrogen atmosphere. Thus, the N substrate 10 and the N substrate 20 are bonded. In addition, when aluminum is used for the gate electrode 90, the bonding is performed at 400 ° C.

【0167】次に、N- 基板10の下面に形成されたP
+ 層12の下面およびN- 基板20の上面に形成された
+ 層22の上面に、アノード電極60およびカソード
電極70をそれぞれ形成する。
Next, the P formed on the lower surface of the N substrate 10 is formed.
An anode electrode 60 and a cathode electrode 70 are formed on the lower surface of the + layer 12 and the upper surface of the N + layer 22 formed on the upper surface of the N substrate 20, respectively.

【0168】このようにして形成された静電誘導サイリ
スタ100においては、N+ 層12はアノード、N+
22はカソード、N- 基板10およびN- 基板20はと
もにNベース50として機能し、P+ のゲート領域30
およびゲート電極90は、アノード電極60とカソード
電極70との間を流れるアノード電流を制御するゲート
として機能する。
In the electrostatic induction thyristor 100 thus formed, the N + layer 12 functions as the anode, the N + layer 22 functions as the cathode, and the N substrate 10 and the N substrate 20 both function as the N base 50. P + gate region 30
The gate electrode 90 also functions as a gate that controls the anode current flowing between the anode electrode 60 and the cathode electrode 70.

【0169】(第10の実施例)図24は、本発明の第
10の実施例の静電誘導サイリスタおよびその製造方法
を説明するための斜視断面図である。
(Tenth Embodiment) FIG. 24 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a tenth embodiment of the present invention.

【0170】第9実施例においては、N- 基板10側に
高不純物濃度の領域、すなわち、N + 層16を選択的に
設けているが、この第10実施例では、寧ろ、N- 基板
10に対面するN- 基板20側に高不純物濃度の領域を
設けている。
In the ninth embodiment, N-On the substrate 10 side
High impurity concentration region, that is, N +Layer 16 selectively
Although provided, in the tenth embodiment, rather, N-substrate
N to face 10-A region of high impurity concentration on the substrate 20 side
It is provided.

【0171】すなわち、N- 基板10側では、鏡面研磨
されたN- 基板10、20を用意した後、第6実施例と
同様に、底部領域34上であって凹部40内に、幅20
μm、膜厚0.5μmのタングステンからなるゲート電
極90を選択的に形成するまでの処理工程を遂行する
(図14参照)。
That is, on the N substrate 10 side, after the mirror-polished N substrates 10 and 20 are prepared, the width 20 is provided on the bottom region 34 and in the recess 40 as in the sixth embodiment.
Processing steps are performed until the gate electrode 90 made of tungsten having a thickness of 0.5 μm and a thickness of 0.5 μm is selectively formed (see FIG. 14).

【0172】一方、N- 基板20の上面に不純物拡散法
によりN+ 層22を形成する。次いで、前記N- 基板1
0側に対面する部位に高不純物濃度の領域としてN+
17を間隔60μm離間させて幅15μm、深さ50〜
500Å、好ましくは100Å厚で選択的に形成する。
この時のN+ 層17を形成するための不純物濃度は最低
限1019-20 cm-3である。
On the other hand, the N + layer 22 is formed on the upper surface of the N substrate 20 by the impurity diffusion method. Then, the N - substrate 1
The N + layers 17 are formed as regions of high impurity concentration in a region facing the 0 side with a gap of 60 μm and a width of 15 μm and a depth of 50 to 50 μm.
It is selectively formed with a thickness of 500Å, preferably 100Å.
At this time, the impurity concentration for forming the N + layer 17 is at least 10 19 -20 cm -3 .

【0173】次に、硫酸+過酸化水素水溶液によってN
- 基板10および20の超音波洗浄を行って有機物や金
属を除去し、以下、第6実施例と同様の工程を遂行する
(図25参照)。
Next, the sulfuric acid + hydrogen peroxide solution was used to remove N
- the organic substances and metal is removed by ultrasonic cleaning of the substrate 10 and 20, below, perform the same steps as the sixth embodiment (see FIG. 25).

【0174】以上の第9および第10実施例では、以下
の如き特有の効果を奏する。
The ninth and tenth embodiments described above have the following specific effects.

【0175】一般的に低不純物濃度の基板同士を接合す
ると、接合部の電気抵抗が比較的高くなる。従って、電
力消費および発熱量が大きくなるという不都合を生じ
る。この不都合を解消するために2枚の半導体基板の互
いに接合される少なくとも一方の表面に高不純物濃度領
域を形成するのが本実施例である。すなわち、少なくと
も一方の表面に高不純物濃度領域(N+ 層16または1
7)を形成した半導体基板同士を接合し、加熱すること
により他方の基板へも不純物が拡散し、電気的に良好な
オーミック接合が得られる。
Generally, when substrates having a low impurity concentration are bonded together, the electrical resistance of the bonded portion becomes relatively high. Therefore, there is an inconvenience that power consumption and heat generation amount increase. In order to eliminate this inconvenience, this embodiment forms a high impurity concentration region on at least one surface of two semiconductor substrates which are bonded to each other. That is, a high impurity concentration region (N + layer 16 or 1 or more) is formed on at least one surface.
By bonding the semiconductor substrates formed with 7) to each other and heating them, impurities are diffused into the other substrate, and an electrically favorable ohmic contact is obtained.

【0176】ここで、半導体基板同士の接合部にある高
不純物濃度領域(N+ 層16または17)はゲート層と
接触するゲート耐圧が低下し、主電流制御が十分行えな
くなるおそれがあるが、本実施例では、接合部の高濃度
領域はゲート領域から数μm程度離れた位置に形成して
いるので、そのおそれはない。
Here, in the high impurity concentration region (N + layer 16 or 17) at the junction between the semiconductor substrates, the gate breakdown voltage in contact with the gate layer may be lowered, and main current control may not be performed sufficiently. In this embodiment, the high-concentration region of the junction is formed at a position separated from the gate region by about several μm, so there is no possibility of that.

【0177】[0177]

【発明の効果】本発明の半導体装置においては、半導体
基板内に空洞を設け、この半導体基板の空洞の側部に露
出する領域にゲート領域を設けているから、オフ時の耐
圧を高くすることができ、また漏れ電流も小さくするこ
とができ、遮断能力に優れた半導体装置が得られる。ま
た、ゲート領域間の間隔を狭くしなくても所定のオフ特
性を得ることができ、半導体基板の空洞間の間隔を狭く
する必要がなくなる。その結果、半導体基板に空洞を微
細加工する際の歩留まりを向上させることができる。さ
らに、空洞間の間隔を狭くする必要がなくなるから、空
洞間の半導体基板の断面積が小さくなることも抑制さ
れ、空洞間の半導体基板の抵抗が下がり、その結果、オ
ン電圧が低下して大電流化が図れる。
In the semiconductor device of the present invention, since the cavity is provided in the semiconductor substrate and the gate region is provided in the region exposed to the side of the cavity of the semiconductor substrate, the breakdown voltage at the time of off is increased. In addition, the leakage current can be reduced, and a semiconductor device having an excellent breaking capability can be obtained. Further, it is possible to obtain a predetermined off characteristic without reducing the distance between the gate regions, and it is not necessary to reduce the distance between the cavities of the semiconductor substrate. As a result, the yield at the time of finely processing the cavities in the semiconductor substrate can be improved. Further, since it is not necessary to narrow the space between the cavities, it is possible to suppress the reduction of the cross-sectional area of the semiconductor substrate between the cavities, and the resistance of the semiconductor substrate between the cavities is reduced. Can be converted to current.

【0178】また、空洞の側部を、アノード電極とカソ
ード電極との間を流れる電流の方向にほぼ平行に設ける
ことによって、オフ時の耐圧をより高くすることがで
き、また漏れ電流もより小さくすることができ、遮断能
力により優れた半導体装置が得られる。また、半導体基
板の空洞間の間隔をより広くすることができ、その結
果、半導体基板に空洞を微細加工する際の歩留まりをよ
り向上させることができる。さらに、空洞間の半導体基
板の断面積もより広くでき、空洞間の半導体基板の抵抗
をより小さくでき、その結果、オン電圧がさらに低下し
てより一層の大電流化が図れる。
Further, by providing the side portions of the cavity substantially parallel to the direction of the current flowing between the anode electrode and the cathode electrode, the breakdown voltage at the off time can be further increased, and the leakage current is also smaller. It is possible to obtain a semiconductor device having an excellent breaking ability. In addition, the space between the cavities of the semiconductor substrate can be made wider, and as a result, the yield in microfabrication of the cavities in the semiconductor substrate can be further improved. Further, the cross-sectional area of the semiconductor substrate between the cavities can be made wider, and the resistance of the semiconductor substrate between the cavities can be made smaller. As a result, the on-voltage can be further lowered and a larger current can be achieved.

【0179】また、半導体基板の空洞の底部に露出する
領域にもゲート領域を設け、および/または半導体基板
の空洞の天井部に露出する領域にもゲート領域を設ける
ことによって、ゲートの横方向の抵抗が小さくなって最
大遮断電流を大きくできるとともに、高周波化が図れ
る。
Further, by providing the gate region also in the region exposed at the bottom of the cavity of the semiconductor substrate and / or by providing the gate region also in the region exposed at the ceiling of the cavity of the semiconductor substrate, the gate lateral direction can be improved. The resistance is reduced, the maximum breaking current can be increased, and high frequency can be achieved.

【0180】しかも、ゲート領域と半導体基板との間に
形成されるpn接合部のうち空洞に露出するpn接合部
を覆って空洞に絶縁膜を設けることによって、ゲート−
カソード間の耐圧を向上させることができる。また、半
導体基板の空洞に露出する領域の全面を覆って空洞内に
絶縁膜を設けることによって、より確実にゲート−カソ
ード間の耐圧を向上させることができる。
Moreover, by providing an insulating film in the cavity so as to cover the pn junction exposed in the cavity of the pn junction formed between the gate region and the semiconductor substrate, the gate-
The breakdown voltage between the cathodes can be improved. Further, by providing the insulating film in the cavity so as to cover the entire surface of the region exposed in the cavity of the semiconductor substrate, the breakdown voltage between the gate and the cathode can be more reliably improved.

【0181】また、半導体基板の空洞内に、ゲート領域
と電気的に接続された良導体からなるゲート電極をさら
に設けることによって、最大遮断電流を大きくできると
ともに、高速のスイッチングが可能となる。
Further, by further providing the gate electrode made of a good conductor electrically connected to the gate region in the cavity of the semiconductor substrate, the maximum breaking current can be increased and high-speed switching can be performed.

【0182】また、本発明の半導体装置の製造方法にお
いては、ゲート領域を第1の半導体基板の一主面に設け
られた凹部の側部に露出する第1の半導体基板の領域に
設けることにより、オフ時の耐圧を高くすることがで
き、また漏れ電流も小さくすることができ、遮断能力に
優れた半導体装置を製造することができる。また、ゲー
ト領域間の間隔を狭くしなくても所定のオフ特性を得る
ことができ、第1の半導体基板の一主面に設ける凹部間
の間隔を狭くする必要がなくなる。その結果、第1の半
導体基板の一主面に凹部を微細加工する際の歩留まりを
向上させることができる。さらに、凹部間の間隔を狭く
する必要がなくなるから、凹部間の第1の半導体基板の
断面積が小さくなることも抑制され、凹部間の第1の半
導体基板の抵抗が下がり、その結果、オン電圧が低下し
て大電流化が図れる。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the gate region is provided in the region of the first semiconductor substrate exposed on the side of the recess provided in the one main surface of the first semiconductor substrate. In addition, it is possible to increase the breakdown voltage at the time of off, reduce the leakage current, and manufacture a semiconductor device having an excellent breaking capability. Further, it is possible to obtain a predetermined off characteristic without reducing the distance between the gate regions, and it is not necessary to reduce the distance between the concave portions provided on the one main surface of the first semiconductor substrate. As a result, the yield at the time of finely processing the concave portion on the one main surface of the first semiconductor substrate can be improved. Further, since it is not necessary to narrow the space between the recesses, it is also possible to suppress the reduction in the cross-sectional area of the first semiconductor substrate between the recesses, and the resistance of the first semiconductor substrate between the recesses is lowered, and as a result, the ON The voltage drops and a large current can be achieved.

【0183】さらに、本発明においては、ゲート領域が
設けられるベースが、エピタキシャル成長を行うことな
く、第1の半導体基板および第2の半導体基板の接合に
よって形成されるから、均一で高品質な結晶性を有する
ベースを得ることができる。また、ゲート領域間のベー
スの導電型が変わってしまいアノード電流の制御が不可
能となるようなこともない。ゲート領域の高濃度のドー
ピングも可能である。
Further, in the present invention, the base on which the gate region is provided is formed by joining the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate without performing epitaxial growth, so that the crystallinity is uniform and of high quality. It is possible to obtain a base having Moreover, the conductivity type of the base between the gate regions is not changed, and the control of the anode current does not become impossible. High concentration doping of the gate region is also possible.

【0184】さらに、凹部の側部を、第1の半導体基板
の一主面にほぼ垂直に設けることによって、オフ時の耐
圧をより高くすることができ、また漏れ電流もより小さ
くすることができ、遮断能力により優れた半導体装置を
製造することができる。また、第1の半導体基板の凹部
間の間隔をより広くすることができ、その結果、第1の
半導体基板の一主面に凹部を微細加工する際の歩留まり
をより向上させることができる。さらに、凹部間の第1
の半導体基板の断面積もより広くでき、凹部間の第1の
半導体基板の抵抗をより小さくでき、その結果、この製
造方法で製造した半導体装置のオン電圧がさらに低下し
てより一層の大電流化が図れる。
Further, by providing the side portion of the recess substantially perpendicularly to the one main surface of the first semiconductor substrate, the breakdown voltage at the off time can be further increased and the leakage current can be further reduced. It is possible to manufacture a semiconductor device having an excellent breaking ability. Further, the distance between the recesses of the first semiconductor substrate can be made wider, and as a result, the yield at the time of finely processing the recesses on the one main surface of the first semiconductor substrate can be further improved. Further, the first between the recesses
Of the semiconductor substrate can be made wider, and the resistance of the first semiconductor substrate between the recesses can be made smaller. As a result, the on-voltage of the semiconductor device manufactured by this manufacturing method can be further reduced to further increase the large current. Can be realized.

【0185】また、半導体基板の空洞の底部に露出する
領域にもゲート領域を設けることによって、ゲートの横
方向の抵抗が小さくなって最大遮断電流を大きくできる
とともに高周波化が図れる。
Further, by providing the gate region also in the region exposed at the bottom of the cavity of the semiconductor substrate, the lateral resistance of the gate is reduced, the maximum breaking current can be increased, and the frequency can be increased.

【0186】また、一導電型の第1および第2の半導体
基板をそれぞれ準備し、第1の半導体基板の一主面に凹
部を、この凹部間に一主面を露出して、選択的に設け、
凹部間に露出する第1の半導体基板の一主面と、第2の
半導体基板の一主面とを接合し、接合後に、第1の半導
体基板の凹部の側部および底部に露出する領域ならびに
第2の半導体基板の一主面であって凹部に露出する領域
に、不純物をドーピングした他の導電型のゲート領域を
設けることによって、凹部の側部、底部および天井部に
ゲート領域が形成され、ゲートの横方向の抵抗がより小
さくなって最大遮断電流をさらに大きくできるとともに
一層の高周波化が図れる。
Further, the first and second semiconductor substrates of one conductivity type are prepared respectively, and recesses are formed in one main surface of the first semiconductor substrate, and one main surface is exposed between the recesses to selectively. Provided,
The one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the recesses and the one main surface of the second semiconductor substrate are joined together, and after joining, the regions exposed on the side and bottom of the recess of the first semiconductor substrate, and By providing a gate region of another conductivity type doped with an impurity in a region which is one main surface of the second semiconductor substrate and is exposed in the recess, the gate region is formed on the side, bottom and ceiling of the recess. , The lateral resistance of the gate becomes smaller, the maximum breaking current can be further increased, and the frequency can be further increased.

【0187】また、ゲート領域を設けた後に、ゲート領
域を覆って凹部内に絶縁膜を設けることにより、オン電
圧が低減するとともに、ゲート−カソード間の耐圧も向
上する。
By providing the insulating film in the recess after covering the gate region after providing the gate region, the on-voltage is reduced and the breakdown voltage between the gate and the cathode is improved.

【0188】さらに、第1の半導体基板の一主面と第2
の半導体基板の一主面とを接合後、凹部の側部および底
部ならびに第2の半導体基板の一主面であって凹部に露
出する領域に、酸化膜を設けることにより、ゲート領域
と第1の半導体基板や第2の半導体基板との間に形成さ
れるpn接合部をパッシベートすることができ、その結
果、ゲート−カソード間の耐圧が向上する。また、第1
の半導体基板の一主面と第2の半導体基板の一主面とを
接合する前に、第1の半導体基板の一主面に設けられた
凹部内にゲート領域と電気的に接続される良導体からな
るゲート電極を設けることにより、最大遮断電流を大き
くできるとともに、高速のスイッチングが可能となる。
In addition, the first main surface of the first semiconductor substrate and the second
After bonding the main surface of the semiconductor substrate with the first main surface of the semiconductor substrate, an oxide film is provided on the side and bottom portions of the recess and in the area of the main surface of the second semiconductor substrate that is exposed in the recess. The pn junction formed between the semiconductor substrate and the second semiconductor substrate can be passivated, and as a result, the breakdown voltage between the gate and the cathode is improved. Also, the first
Prior to joining the one main surface of the semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, a good conductor electrically connected to the gate region in the recess provided in the one main surface of the first semiconductor substrate. By providing the gate electrode made of, the maximum breaking current can be increased and high-speed switching can be performed.

【0189】また、ゲート電極は、第1の半導体基板の
一主面および第2の半導体基板の一主面の接合前に、第
1の半導体基板の凹部内にすでに設けられているから、
このように半導体基板内にゲート電極を設ける場合であ
っても、外部から半導体基板にアスペクト比の大きい溝
を設け、その溝内にゲート電極を形成する必要もなくな
る。その結果、ゲート電極上部の半導体基板がその溝に
よって微細に分割されて、高抵抗となることもなくな
る。
Since the gate electrode is already provided in the concave portion of the first semiconductor substrate before the main surface of the first semiconductor substrate and the main surface of the second semiconductor substrate are joined,
Even when the gate electrode is provided in the semiconductor substrate as described above, it is not necessary to form a groove having a large aspect ratio in the semiconductor substrate from the outside and form the gate electrode in the groove. As a result, the semiconductor substrate above the gate electrode is not finely divided by the groove to have a high resistance.

【0190】また、第1の半導体基板の一主面に設けら
れる凹部はゲート電極を収容可能であればよいから、例
え、エッチング速度の小さいドライエッチング法によっ
てこの凹部を形成しても、その形成に時間がかかりすぎ
ることもない。
Further, the recess provided on the one main surface of the first semiconductor substrate need only be capable of accommodating the gate electrode. Therefore, even if the recess is formed by a dry etching method with a low etching rate, the formation thereof is possible. Never takes too long.

【0191】さらに、ゲート電極が、第1の半導体基板
の一主面に設けられた凹部内に設けられているから、第
1の半導体基板の一主面と接合される第2の半導体基板
の一主面には凹部を設ける必要がなく、その一主面は平
面状であってもよい。従って、第1の半導体基板の一主
面と第2の半導体基板の一主面とを接合させる場合に特
別な目合わせを行う必要がなくなり、製造が容易とな
る。
Furthermore, since the gate electrode is provided in the recess provided in the one main surface of the first semiconductor substrate, the second semiconductor substrate of the second semiconductor substrate joined to the one main surface of the first semiconductor substrate is formed. It is not necessary to provide the concave portion on the one main surface, and the one main surface may be flat. Therefore, when the first main surface of the first semiconductor substrate and the second main surface of the second semiconductor substrate are bonded to each other, it is not necessary to perform special alignment, which facilitates manufacturing.

【0192】また、第1の半導体基板の一主面と第2の
半導体基板の一主面とを接合する前に、第1の半導体基
板の一主面に設けられた凹部内にゲート電極を覆って絶
縁膜を設けることにより、第1の半導体基板の一主面と
第2の半導体基板の一主面を接合時において清浄に保つ
ことができ、第1の半導体基板の一主面と第2の半導体
基板の一主面との間のより良好な接合を得ることができ
る。
Before joining the main surface of the first semiconductor substrate and the main surface of the second semiconductor substrate, a gate electrode is formed in the recess provided in the main surface of the first semiconductor substrate. By providing the insulating film so as to cover, the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate can be kept clean at the time of bonding, and the one main surface of the first semiconductor substrate and the first main substrate can be kept clean. It is possible to obtain a better bond between the two main surfaces of the semiconductor substrate.

【0193】また、第1の半導体基板の一主面と第2の
半導体基板の一主面とを接合後に、第1の半導体基板で
あって凹部の側部および底部に露出する領域、第2の半
導体基板の一主面であってこの凹部に露出する領域なら
びにゲート電極を覆って、酸化膜を設けることにより、
ゲート領域と半導体基板間のpn接合部がパッシベート
され、ゲート−カソード間の耐圧が向上する。
After joining the first main surface of the first semiconductor substrate and the first main surface of the second semiconductor substrate, the first semiconductor substrate is exposed in the side and bottom portions of the recess, and By providing an oxide film on the main surface of the semiconductor substrate and covering the region exposed in the recess and the gate electrode,
The pn junction between the gate region and the semiconductor substrate is passivated, and the breakdown voltage between the gate and the cathode is improved.

【0194】さらに、第1と第2の半導体基板のいずれ
か一方の主面に所定間隔離間して複数の高不純物濃度領
域を設けている。従って、たとえ、低不純物濃度の基板
同士を接合してもオーミック接合の結果、電力消費量お
よび発熱量を抑制できる利点がある。
Further, a plurality of high impurity concentration regions are provided on the main surface of either one of the first and second semiconductor substrates at a predetermined interval. Therefore, even if substrates having low impurity concentrations are bonded to each other, there is an advantage that the power consumption and the heat generation can be suppressed as a result of ohmic bonding.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 1 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 2 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための平面図である。
FIG. 3 is a plan view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための平面図である。
FIG. 4 is a plan view for explaining the electrostatic induction thyristor and the manufacturing method thereof according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図4のX−X線断面図である。5 is a sectional view taken along line XX of FIG.

【図6】本発明の第2の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 6 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 7 is a perspective cross-sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 8 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施例の静電誘導サイリスタお
よびその製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 9 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 10 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第3の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 11 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第4の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 12 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a fourth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第5の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 13 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the fifth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第6の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 14 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the sixth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第6の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 15 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the sixth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の第6の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための平面図である。
FIG. 16 is a plan view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the sixth embodiment of the present invention.

【図17】図16のY−Y線断面図である。17 is a cross-sectional view taken along the line YY of FIG.

【図18】本発明の第7の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 18 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the seventh embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第7の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 19 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a seventh embodiment of the present invention.

【図20】本発明の第8の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 20 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the eighth embodiment of the present invention.

【図21】本発明の第8の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 21 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to an eighth embodiment of the present invention.

【図22】本発明の第9の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 22 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the ninth embodiment of the present invention.

【図23】本発明の第9の実施例の静電誘導サイリスタ
およびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 23 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a ninth embodiment of the present invention.

【図24】本発明の第10の実施例の静電誘導サイリス
タおよびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 24 is a perspective sectional view for explaining an electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same according to a tenth embodiment of the present invention.

【図25】本発明の第10の実施例の静電誘導サイリス
タおよびその製造方法を説明するための斜視断面図であ
る。
FIG. 25 is a perspective sectional view for explaining the electrostatic induction thyristor and the method for manufacturing the same according to the tenth embodiment of the present invention.

【図26】従来の接合型静電誘導サイリスタおよびその
製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 26 is a perspective sectional view for explaining a conventional junction type electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same.

【図27】従来の接合型静電誘導サイリスタおよびその
製造方法を説明するための斜視断面図である。
FIG. 27 is a perspective sectional view for explaining a conventional junction type electrostatic induction thyristor and a method for manufacturing the same.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…N- 基板、12…P+ 層、14…凸部、20…N
- 基板、22…N+ 層、24…下面、30…ゲート領
域、32…側部ゲート領域、34…底部ゲート領域、3
6…天井部ゲート領域、40…凹部、42…側部、44
…底部、50…Nベース、60…アノード電極、70…
カソード電極、80…酸化膜、90…ゲート電極、10
0…静電誘導サイリスタ、130…ゲート領域、140
…凹部、200…半導体基板接合体、300…半導体基
板接合体
10 ... N - substrate, 12 ... P + layer, 14 ... Convex portion, 20 ... N
- substrate, 22 ... N + layer, 24 ... bottom surface, 30 ... gate region, 32 ... side gate regions, 34 ... bottom gate region, 3
6 ... Ceiling gate region, 40 ... Recessed portion, 42 ... Side portion, 44
... bottom part, 50 ... N base, 60 ... anode electrode, 70 ...
Cathode electrode, 80 ... Oxide film, 90 ... Gate electrode, 10
0 ... Electrostatic induction thyristor, 130 ... Gate region, 140
... Recesses, 200 ... Semiconductor substrate bonded body, 300 ... Semiconductor substrate bonded body

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】アノード電極とカソード電極との間に設け
られた半導体基板内に、前記アノード電極とカソード電
極との間を流れる電流を制御するためのゲートを設けた
半導体装置において、前記半導体基板内に空洞を設け、
前記半導体基板の前記空洞の側部に露出する領域にゲー
ト領域を設けたことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device in which a gate for controlling a current flowing between the anode electrode and the cathode electrode is provided in the semiconductor substrate provided between the anode electrode and the cathode electrode. A cavity inside,
A semiconductor device, wherein a gate region is provided in a region exposed on a side portion of the cavity of the semiconductor substrate.
【請求項2】前記空洞の側部を、前記アノード電極とカ
ソード電極との間を流れる前記電流の方向にほぼ平行に
設けたことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a side portion of the cavity is provided substantially parallel to a direction of the current flowing between the anode electrode and the cathode electrode.
【請求項3】前記半導体基板の前記空洞の底部に露出す
る領域にゲート領域を設けたことを特徴とする請求項1
または2記載の半導体装置。
3. A gate region is provided in a region exposed at the bottom of the cavity of the semiconductor substrate.
Alternatively, the semiconductor device according to item 2.
【請求項4】前記半導体基板の前記空洞の天井部に露出
する領域にゲート領域を設けたことを特徴とする請求項
1乃至3のいずれかに記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein a gate region is provided in a region exposed on the ceiling of the cavity of the semiconductor substrate.
【請求項5】前記ゲート領域と前記半導体基板との間に
pn接合部が形成され、前記pn接合部のうち前記空洞
に露出するpn接合部を覆って前記空洞に絶縁膜を設け
たことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の
半導体装置。
5. A pn junction is formed between the gate region and the semiconductor substrate, and an insulating film is provided in the cavity to cover the pn junction of the pn junction exposed in the cavity. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is a semiconductor device.
【請求項6】前記半導体基板の前記空洞に露出する領域
の全面を覆って前記空洞内に絶縁膜を設けたことを特徴
とする請求項5記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein an insulating film is provided in the cavity so as to cover the entire surface of the region of the semiconductor substrate exposed in the cavity.
【請求項7】前記半導体基板の前記空洞内に、前記ゲー
ト領域と電気的に接続された良導体からなるゲート電極
をさらに設けたことを特徴とする請求項1乃至4のいず
れかに記載の半導体装置。
7. The semiconductor according to claim 1, further comprising a gate electrode made of a good conductor electrically connected to the gate region in the cavity of the semiconductor substrate. apparatus.
【請求項8】前記ゲート電極を覆って前記空洞内に絶縁
膜を設けたことを特徴とする請求項7記載の半導体装
置。
8. The semiconductor device according to claim 7, wherein an insulating film is provided in the cavity so as to cover the gate electrode.
【請求項9】前記半導体基板が、一導電型の第1の半導
体層と、前記第1の半導体層上に設けられた他の導電型
の第2の半導体層と、前記第2の半導体層上に設けら
れ、前記第2の半導体層よりも高不純物濃度の前記他の
導電型の第3の半導体層とを備え、前記アノード電極お
よび前記カソード電極の一方が前記第1の半導体層と電
気的に接続して設けられ、前記アノード電極および前記
カソード電極の他方が前記第3の半導体層と電気的に接
続して設けられ、前記ゲート領域が前記一導電型の半導
体であり、前記空洞および前記ゲート領域が前記第2の
半導体層内に設けられていることを特徴とする請求項1
乃至8のいずれかに記載の半導体装置。
9. The semiconductor substrate comprises: a first semiconductor layer of one conductivity type, a second semiconductor layer of another conductivity type provided on the first semiconductor layer, and the second semiconductor layer. A third semiconductor layer provided above and having a higher impurity concentration than the second semiconductor layer and having a conductivity type other than the second semiconductor layer, wherein one of the anode electrode and the cathode electrode is electrically connected to the first semiconductor layer. And the other of the anode electrode and the cathode electrode is electrically connected to the third semiconductor layer, the gate region is the semiconductor of one conductivity type, and the cavity and 2. The gate region is provided in the second semiconductor layer.
9. The semiconductor device according to any one of 8 to 8.
【請求項10】前記半導体基板が、一導電型の第1の半
導体層と、前記第1の半導体層上に設けられた他の導電
型の第2の半導体層と、前記第1と第2の半導体層間に
設けられ、高不純物濃度の第3の半導体層とを備え、前
記アノード電極および前記カソード電極の一方が前記第
1の半導体層と電気的に接続して設けられ、前記アノー
ド電極および前記カソード電極の他方が前記第2の半導
体層と電気的に接続して設けられ、前記空洞は前記第3
半導体の数に対応して複数個設けられ、前記の隣接する
空洞間に高不純物濃度領域を設けていることを特徴とす
る請求項1乃至8のいずれかに記載の半導体装置。
10. The semiconductor substrate includes a first semiconductor layer of one conductivity type, a second semiconductor layer of another conductivity type provided on the first semiconductor layer, the first and second semiconductor layers. And a third semiconductor layer having a high impurity concentration, the one of the anode electrode and the cathode electrode being electrically connected to the first semiconductor layer. The other of the cathode electrodes is provided to be electrically connected to the second semiconductor layer, and the cavity is provided to the third semiconductor layer.
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of semiconductors are provided corresponding to the number of semiconductors, and a high impurity concentration region is provided between the adjacent cavities.
【請求項11】一導電型の第1および第2の半導体基板
をそれぞれ準備する工程と、 前記第1の半導体基板の一主面に凹部を設ける工程と、 前記第1の半導体基板の少なくとも前記凹部の側部に露
出する領域に、不純物をドーピングした他の導電型のゲ
ート領域を、前記ゲート領域間に前記第1の半導体基板
の前記一主面を露出して、選択的に設ける工程と、 前記ゲート領域間に露出する前記第1の半導体基板の前
記一主面と、前記第2の半導体基板の一主面とを接合す
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。
11. A step of preparing first and second semiconductor substrates of one conductivity type, a step of providing a recess in one main surface of the first semiconductor substrate, and at least the first semiconductor substrate. A step of selectively providing an impurity-doped gate region of another conductivity type in a region exposed on the side of the recess, exposing the one main surface of the first semiconductor substrate between the gate regions; And a step of joining the one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the gate regions and the one main surface of the second semiconductor substrate to each other. .
【請求項12】前記凹部の前記側部を、前記第1の半導
体基板の前記一主面にほぼ垂直に設けたことを特徴とす
る請求項11記載の半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the side portion of the recess is provided substantially perpendicular to the one main surface of the first semiconductor substrate.
【請求項13】前記第1の半導体基板の少なくとも前記
凹部の側部に露出する領域に、不純物をドーピングした
他の導電型のゲート領域を、前記ゲート領域間に前記第
1の半導体基板の前記一主面を露出して、選択的に設け
る前記工程が、 前記第1の半導体基板の前記凹部の側部および底部に露
出する領域に、不純物をドーピングした他の導電型のゲ
ート領域を、前記ゲート領域間に前記第1の半導体基板
の前記一主面を露出して、選択的に設ける工程であるこ
とを特徴とする請求項11または12記載の半導体装置
の製造方法。
13. A gate region of another conductivity type doped with an impurity is provided in a region exposed at least at a side of the recess of the first semiconductor substrate, and the gate region of the first semiconductor substrate is provided between the gate regions. The step of exposing and selectively providing one main surface may include forming a gate region of another conductivity type, which is doped with impurities, in a region exposed on a side portion and a bottom portion of the recess of the first semiconductor substrate. 13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising the step of exposing and selectively providing the one main surface of the first semiconductor substrate between the gate regions.
【請求項14】一導電型の第1および第2の半導体基板
をそれぞれ準備する工程と、 前記第1の半導体基板の一主面に凹部を、前記凹部間に
前記一主面を露出して、選択的に設ける工程と、 前記凹部間に露出する前記第1の半導体基板の前記一主
面と、前記第2の半導体基板の一主面とを接合する工程
と、 前記接合後に、前記第1の半導体基板の前記凹部の側部
および底部に露出する領域ならびに前記第2の半導体基
板の前記一主面であって前記凹部に露出する領域に、不
純物をドーピングした他の導電型のゲート領域を設ける
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。
14. A step of preparing first and second semiconductor substrates of one conductivity type, respectively, and a step of exposing a concave portion on one main surface of the first semiconductor substrate and exposing the one main surface between the concave portions. A step of selectively providing, a step of joining the one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the recesses and a one main surface of the second semiconductor substrate, and the step of: Gate regions of another conductivity type in which impurities are doped in the regions exposed at the side and bottom of the recess of the first semiconductor substrate and in the region of the one main surface of the second semiconductor substrate exposed in the recess. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項15】前記ゲート領域を設けた後に、前記ゲー
ト領域を覆って前記凹部内に絶縁膜を設け、その後、前
記ゲート領域間に露出する前記第1の半導体基板の前記
一主面と、前記第2の半導体基板の一主面とを接合する
ことを特徴とする請求項11乃至13のいずれかに記載
の半導体装置の製造方法。
15. After providing the gate region, an insulating film is provided in the recess so as to cover the gate region, and then, the one main surface of the first semiconductor substrate exposed between the gate regions, 14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the main surface of the second semiconductor substrate is bonded.
【請求項16】前記第1の半導体基板の前記一主面と前
記第2の半導体基板の前記一主面とを接合後、前記凹部
の側部および底部ならびに前記第2の半導体基板の前記
一主面であって前記凹部に露出する領域に、酸化膜を設
ける工程をさらに有することを特徴とする請求項11乃
至15のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
16. After joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate, side and bottom portions of the recess and the one of the second semiconductor substrate. 16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising the step of providing an oxide film in a region which is the main surface and is exposed in the recess.
【請求項17】前記第1の半導体基板の前記一主面と前
記第2の半導体基板の前記一主面とを接合する前に、前
記凹部内に前記ゲート領域と電気的に接続される良導体
からなるゲート電極を設ける工程をさらに有することを
特徴とする請求項11乃至15のいずれかに記載の半導
体装置の製造方法。
17. A good conductor that is electrically connected to the gate region in the recess before joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate. 16. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising the step of providing a gate electrode made of.
【請求項18】前記第1の半導体基板の前記一主面と前
記第2の半導体基板の前記一主面とを接合する前に、前
記凹部内に前記ゲート電極を覆って絶縁膜を設ける工程
をさらに有することを特徴とする請求項17記載の半導
体装置の製造方法。
18. A step of providing an insulating film in the recess to cover the gate electrode before joining the one main surface of the first semiconductor substrate and the one main surface of the second semiconductor substrate. 18. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising:
【請求項19】前記第1の半導体基板の前記一主面と前
記第2の半導体基板の前記一主面とを接合後、前記第1
の半導体基板であって前記凹部の側部および底部に露出
する領域、前記第2の半導体基板の前記一主面であって
前記凹部に露出する領域ならびに前記ゲート電極を覆っ
て、酸化膜を設ける工程をさらに有することを特徴とす
る請求項17記載の半導体装置の製造方法。
19. The first principal surface of the first semiconductor substrate and the first principal surface of the second semiconductor substrate are bonded together, and then the first principal surface is bonded.
Of the semiconductor substrate, the oxide film is provided so as to cover the regions exposed to the side and bottom of the recess, the region of the one main surface of the second semiconductor substrate exposed to the recess, and the gate electrode. 18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 17, further comprising a step.
【請求項20】前記第1の半導体基板の前記一主面とは
反対側の他の主面および前記第2の半導体基板の前記一
主面とは反対側の他の主面のいずれか一方に、前記他の
導電型の第1の半導体層を設ける工程と、 アノード電極およびカソード電極の一方を、前記第1の
半導体基板の前記他の主面または前記第1の半導体層と
電気的に接続して設ける工程と、 前記アノード電極および前記カソード電極の他方を、前
記第2の半導体基板の前記他の主面または前記第2の半
導体層と電気的に接続して設ける工程と、 をさらに有することを特徴とする請求項11乃至19の
いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
20. One of another main surface of the first semiconductor substrate opposite to the one main surface and another main surface of the second semiconductor substrate opposite to the one main surface. A step of providing the other conductive type first semiconductor layer, and electrically connecting one of the anode electrode and the cathode electrode to the other main surface of the first semiconductor substrate or the first semiconductor layer. And a step of electrically connecting the other of the anode electrode and the cathode electrode to the other main surface of the second semiconductor substrate or the second semiconductor layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising:
【請求項21】前記第1と第2の半導体基板をそれぞれ
準備する工程の後に、前記第1の半導体基板の一主面に
所定間隔離間して複数の高不純物濃度領域を設ける工程
を有することを特徴とする請求項11乃至20のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。
21. After the step of preparing each of the first and second semiconductor substrates, there is a step of providing a plurality of high impurity concentration regions on one main surface of the first semiconductor substrate at predetermined intervals. 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising:
【請求項22】前記複数の所定間隔離間する高不純物濃
度領域の間に凹部を設けることを特徴とする請求項21
記載の半導体装置の製造方法。
22. A recess is provided between the plurality of high impurity concentration regions which are separated from each other by a predetermined distance.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
【請求項23】前記第1と第2の半導体基板をそれぞれ
準備する工程の後に、前記第2の半導体基板の一主面に
所定間隔離間して複数の高不純物濃度領域を設ける工程
を有することを特徴とする請求項11乃至20のいずれ
かに記載の半導体装置の製造方法。
23. After the step of preparing each of the first and second semiconductor substrates, there is a step of providing a plurality of high impurity concentration regions on one main surface of the second semiconductor substrate at predetermined intervals. 21. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, further comprising:
【請求項24】前記複数の高不純物濃度領域は前記第1
半導体基板に画成される凹部を除いて露出した一主面に
対応して設けられることを特徴とする請求項23記載の
半導体装置の製造方法。
24. The plurality of high impurity concentration regions are the first
24. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein the method is provided corresponding to one main surface that is exposed except for a concave portion defined in the semiconductor substrate.
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