JPH0878367A - メサ構造を有する半導体デバイスおよび改善した表面降伏電圧特性のための製造方法 - Google Patents
メサ構造を有する半導体デバイスおよび改善した表面降伏電圧特性のための製造方法Info
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- JPH0878367A JPH0878367A JP7095272A JP9527295A JPH0878367A JP H0878367 A JPH0878367 A JP H0878367A JP 7095272 A JP7095272 A JP 7095272A JP 9527295 A JP9527295 A JP 9527295A JP H0878367 A JPH0878367 A JP H0878367A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 メサの全周に互って均一な傾斜をもつメサ構
造を有する半導体デバイスの製造方法を提供する。 【構成】 結晶面（１００）に延在する主要表面を有す
る単結晶Ｓｉウェーハ１０の表面上には、丸味のあるコ
ーナをもつ略々矩形の断面を有するメサ４４が配されて
いる。メサはその基底面５２に対して約４５度の傾斜を
有する４つの主要側壁４８をもち、ウェーハ表面上の＜
１１１＞方向に対し約１２度の角度で側壁の水平エッジ
４６が配されている。メサ４４のコーナは各約４５度の
傾斜をもつ多数の面と５４度の傾斜をもつ１つの面とか
ら成る。高低（Ｎ＋Ｎ−，Ｐ＋Ｐ−）接合７２はメサ内
に配され、メサ全周でその側壁に挟取られた連続した線
を形成する。高低接合の表面遮断はメサの全周に亘り一
定高さ位置にある。＜１１１＞方向と１２度の角度で配
された主要側壁と丸味のあるコーナを有するマスクを用
いたエッチングによりデバイスは製造される。
造を有する半導体デバイスの製造方法を提供する。 【構成】 結晶面（１００）に延在する主要表面を有す
る単結晶Ｓｉウェーハ１０の表面上には、丸味のあるコ
ーナをもつ略々矩形の断面を有するメサ４４が配されて
いる。メサはその基底面５２に対して約４５度の傾斜を
有する４つの主要側壁４８をもち、ウェーハ表面上の＜
１１１＞方向に対し約１２度の角度で側壁の水平エッジ
４６が配されている。メサ４４のコーナは各約４５度の
傾斜をもつ多数の面と５４度の傾斜をもつ１つの面とか
ら成る。高低（Ｎ＋Ｎ−，Ｐ＋Ｐ−）接合７２はメサ内
に配され、メサ全周でその側壁に挟取られた連続した線
を形成する。高低接合の表面遮断はメサの全周に亘り一
定高さ位置にある。＜１１１＞方向と１２度の角度で配
された主要側壁と丸味のあるコーナを有するマスクを用
いたエッチングによりデバイスは製造される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メサ構造を有する半導
体デバイスに関し、特に、メサ構造の形状および製造に
関する。本発明は、本出願人の米国特許第４，７４０，
４７７号、第４，８９１，６８５号および第５，０１
０，０２３号に開示されたものの改良であり、これらの
主題は本明細書中に参考として組み入れられる。
体デバイスに関し、特に、メサ構造の形状および製造に
関する。本発明は、本出願人の米国特許第４，７４０，
４７７号、第４，８９１，６８５号および第５，０１
０，０２３号に開示されたものの改良であり、これらの
主題は本明細書中に参考として組み入れられる。
【０００２】
【従来の技術】上記の特許には、メサ構造、特に円形断
面を有するメサ形状をした台からなる整流器が示されて
いる。メサは、一般的にメサの基底面と平行であって、
メサの側壁を遮断するＮ+ Ｎ- 接合を含む様々なドーピ
ングされた領域を有している。側壁においては、Ｎ+ Ｎ
- 接合の表面は、わずかに上方に湾曲している。これら
の特許において説明されているように、側壁における湾
曲により、メサの外面に沿う電界が減少し、一般的に
は、より安定した確実なデバイス操作が提供される。
面を有するメサ形状をした台からなる整流器が示されて
いる。メサは、一般的にメサの基底面と平行であって、
メサの側壁を遮断するＮ+ Ｎ- 接合を含む様々なドーピ
ングされた領域を有している。側壁においては、Ｎ+ Ｎ
- 接合の表面は、わずかに上方に湾曲している。これら
の特許において説明されているように、側壁における湾
曲により、メサの外面に沿う電界が減少し、一般的に
は、より安定した確実なデバイス操作が提供される。
【０００３】表面降伏電圧に関する理論は、米国特許第
３，２６０，６３４号（１９６６年７月１２日）でＯ．
Ｍｅｌｖｉｌｌｅ Ｃｌａｒｋにより、また、１９６４
年７月の電子デバイスにおけるＩＥＥＥ処理（ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓ）「ＰＮ接合の表面における電界の制御
（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌ
ｄ ａｔ ｔｈｅＳｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｐ−Ｎ Ｊｕ
ｎｃｔｉｏｎｓ）」（第３１３〜３２３頁）でＲ．Ｌ．
Ｄａｖｉｅｓ等により記載されている。これらの発行
物には、傾斜した側壁を有するメサの使用が記述されて
いる。Ｄａｖｉｅｓ等により実験されたデバイスにおい
て、傾斜した壁は、機械的な手段、例えば研削により得
られたものであった。しかしながら、現代の製造技術を
用いる半導体デバイスにおいては、メサ構造を提供する
ために様々な機械的手段を使用することは、全く実用的
でない。
３，２６０，６３４号（１９６６年７月１２日）でＯ．
Ｍｅｌｖｉｌｌｅ Ｃｌａｒｋにより、また、１９６４
年７月の電子デバイスにおけるＩＥＥＥ処理（ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ
Ｄｅｖｉｃｅｓ）「ＰＮ接合の表面における電界の制御
（Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌ
ｄ ａｔ ｔｈｅＳｕｒｆａｃｅ ｏｆ Ｐ−Ｎ Ｊｕ
ｎｃｔｉｏｎｓ）」（第３１３〜３２３頁）でＲ．Ｌ．
Ｄａｖｉｅｓ等により記載されている。これらの発行
物には、傾斜した側壁を有するメサの使用が記述されて
いる。Ｄａｖｉｅｓ等により実験されたデバイスにおい
て、傾斜した壁は、機械的な手段、例えば研削により得
られたものであった。しかしながら、現代の製造技術を
用いる半導体デバイスにおいては、メサ構造を提供する
ために様々な機械的手段を使用することは、全く実用的
でない。
【０００４】上記の引用された本出願人の特許におい
て、従来の写真平板技術は、円形マスクを用いる非等方
性のエッチングを含んで使用されている。その結果とし
て、本出願人の特許に示されるように、裁頭円錐形のメ
サが得られる。しかしながら、問題は、既知の非等方性
のエッチング技術を用いると、メサ壁の実際の傾斜は、
円錐形メサの円周上の地点間でかなり変化することであ
る。一般的には、メサの円錐壁は、メサの基底面から測
定して、４５度前後の傾斜を有し、一般的にそれが望ま
しい。ところが、この壁は、非等方性のエッチング処理
の固有の結果として、メサの周囲上で互いに９０度の位
置にある４つの出っ張りを有し、その場所では壁傾斜が
５４度前後に増加している。そして、メサの壁傾斜にお
けるこれらの変化は、メサの周囲上に非均一の電界をも
たらす傾向にある。一般的には、傾斜の変化がなかった
り、かなり寸法的に小さくなれば、より良いデバイス、
より容易に大量生産が可能となる。
て、従来の写真平板技術は、円形マスクを用いる非等方
性のエッチングを含んで使用されている。その結果とし
て、本出願人の特許に示されるように、裁頭円錐形のメ
サが得られる。しかしながら、問題は、既知の非等方性
のエッチング技術を用いると、メサ壁の実際の傾斜は、
円錐形メサの円周上の地点間でかなり変化することであ
る。一般的には、メサの円錐壁は、メサの基底面から測
定して、４５度前後の傾斜を有し、一般的にそれが望ま
しい。ところが、この壁は、非等方性のエッチング処理
の固有の結果として、メサの周囲上で互いに９０度の位
置にある４つの出っ張りを有し、その場所では壁傾斜が
５４度前後に増加している。そして、メサの壁傾斜にお
けるこれらの変化は、メサの周囲上に非均一の電界をも
たらす傾向にある。一般的には、傾斜の変化がなかった
り、かなり寸法的に小さくなれば、より良いデバイス、
より容易に大量生産が可能となる。
【０００５】本出願人の特許にはまた、丸くなったコー
ナーを有するおよそ四角の断面を有するメサを使用する
ことが示されている。これらの特許では長さについては
記述していないが、その意図するものは、半導体デバイ
スにおける典型的なものとして、隣り合う壁の各対が湾
曲したコーナーの壁により相互連結された状態の４つの
主要側壁を有するメサである。典型的には、これらの側
壁は、メサの基盤に対して約５４度のスロープを有し
（大きな角度の傾斜は、急勾配の傾斜側と対応する）、
また、コーナーの壁は、約４５度の傾斜を有している。
また、メサ壁傾斜におけるこのような変化は、一般的に
は、デバイスの製造を複雑にする傾向にあるので、望ま
しくないものである。
ナーを有するおよそ四角の断面を有するメサを使用する
ことが示されている。これらの特許では長さについては
記述していないが、その意図するものは、半導体デバイ
スにおける典型的なものとして、隣り合う壁の各対が湾
曲したコーナーの壁により相互連結された状態の４つの
主要側壁を有するメサである。典型的には、これらの側
壁は、メサの基盤に対して約５４度のスロープを有し
（大きな角度の傾斜は、急勾配の傾斜側と対応する）、
また、コーナーの壁は、約４５度の傾斜を有している。
また、メサ壁傾斜におけるこのような変化は、一般的に
は、デバイスの製造を複雑にする傾向にあるので、望ま
しくないものである。
【０００６】一般的には、以下にさらに述べるように、
メサの傾斜がより小さければ、もっと安定した降伏電圧
特性を得ることが可能である。なぜなら、より小さい傾
斜によって、実際的には、常に、メサの側壁に沿うより
小さな電界値が生じるからである。しかしながら、異な
る傾斜がメサの周囲上にある場合、メサ内の様々な結合
における表面遮断の位置は、メサの周囲上で変化する。
安定した降伏電圧特性のためには、表面遮断を不動態化
する必要がある。しかしながら、最も現実的なケースに
おける適切な不動態化は、表面遮断の位置の関数である
ことがわかった。また、大量生産時の使用に適した、異
なるように位置している表面遮断に最適な単一不動態化
機構を設計することは、非常に困難であり、また費用が
かかってしまう。
メサの傾斜がより小さければ、もっと安定した降伏電圧
特性を得ることが可能である。なぜなら、より小さい傾
斜によって、実際的には、常に、メサの側壁に沿うより
小さな電界値が生じるからである。しかしながら、異な
る傾斜がメサの周囲上にある場合、メサ内の様々な結合
における表面遮断の位置は、メサの周囲上で変化する。
安定した降伏電圧特性のためには、表面遮断を不動態化
する必要がある。しかしながら、最も現実的なケースに
おける適切な不動態化は、表面遮断の位置の関数である
ことがわかった。また、大量生産時の使用に適した、異
なるように位置している表面遮断に最適な単一不動態化
機構を設計することは、非常に困難であり、また費用が
かかってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、メサ
のほぼ全周にわたって均一の傾斜を有するデバイスのメ
サを得ることにある。
のほぼ全周にわたって均一の傾斜を有するデバイスのメ
サを得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、メサの
ほぼ全周にわたって均一の第１の傾斜を有するデバイス
のメサが得れる。メサのコーナーにおいて、小さな壁部
分が、第２の異なる傾斜を有して存在するが、以下に説
明するように、それら小さな壁部分に沿った接合の表面
遮断は、第１の傾斜のメサの壁における接合の表面遮断
と実質的に同一に位置される。従って、すべての表面遮
断の適切な不動態化をより容易に達成することができ
る。
ほぼ全周にわたって均一の第１の傾斜を有するデバイス
のメサが得れる。メサのコーナーにおいて、小さな壁部
分が、第２の異なる傾斜を有して存在するが、以下に説
明するように、それら小さな壁部分に沿った接合の表面
遮断は、第１の傾斜のメサの壁における接合の表面遮断
と実質的に同一に位置される。従って、すべての表面遮
断の適切な不動態化をより容易に達成することができ
る。
【０００９】半導体デバイスは、結晶の面＜１００＞に
延在する主要表面を有する単一シリコンウェーハからな
るものである。その表面上には、一般的に丸みのつけら
れたコーナーを有し、略矩形の断面を有するメサが配さ
れている。このメサは、メサの基底面に対して４５度前
後の傾斜をそれぞれ有する４つの主要側壁を有してお
り、また、主要側壁の水平エッジは、ウェーハ表面上の
方向＜１１１＞に対して少なくとも１２度前後の角度で
配されている。メサのコーナーは、それぞれ、４５度前
後の傾斜を有する多数の面と５４度の傾斜を有するひと
つの面とからなる。高低（Ｎ+ Ｎ- またはＰ+ Ｐ- ）接
合は、メサ内に配されており、メサの全周の回りでメサ
の側壁に挟み取られた連続した線を形成する。重大でな
い小さな偏差を除いて、高低接合遮断は、メサの全周に
わたって一定の高さ位置にある。本発明の製造方法は、
丸みのつけられたコーナーを有する適切に方向づけられ
た矩形のマスクを用いるウェーハをエッチングすること
から構成される。
延在する主要表面を有する単一シリコンウェーハからな
るものである。その表面上には、一般的に丸みのつけら
れたコーナーを有し、略矩形の断面を有するメサが配さ
れている。このメサは、メサの基底面に対して４５度前
後の傾斜をそれぞれ有する４つの主要側壁を有してお
り、また、主要側壁の水平エッジは、ウェーハ表面上の
方向＜１１１＞に対して少なくとも１２度前後の角度で
配されている。メサのコーナーは、それぞれ、４５度前
後の傾斜を有する多数の面と５４度の傾斜を有するひと
つの面とからなる。高低（Ｎ+ Ｎ- またはＰ+ Ｐ- ）接
合は、メサ内に配されており、メサの全周の回りでメサ
の側壁に挟み取られた連続した線を形成する。重大でな
い小さな偏差を除いて、高低接合遮断は、メサの全周に
わたって一定の高さ位置にある。本発明の製造方法は、
丸みのつけられたコーナーを有する適切に方向づけられ
た矩形のマスクを用いるウェーハをエッチングすること
から構成される。
【００１０】デバイスの製造方法は、単一シリコンウェ
ーハの平面＜１００＞上にエッチング液マスクを形成す
ることから構成される。マスクは、一般的に丸みのつけ
られたコーナーで接するまっすぐな側面を有する略矩形
である。マスクのまっすぐな側面は、シリコンの表面上
の方向＜１１１＞と少なくとも１２度の角度で配されて
いる。４つの主要側面を有するマスクのコーナーは、弧
状で９０度を包含し、方向＜１１１＞が接っする点を含
んでいる。そのような点から、マスクのエッジは、方向
＜１１１＞に対して少なくとも１２度前後の角度をそれ
ぞれ形成する２つの対向して延在する直線を有する。よ
って、これら２つの線は、約１５６度以下の角度を形成
する。２つの直線の対向する端部は、コーナーの対向す
る端部でマスクの主要側面と合体するように一般的に滑
らかに湾曲するそれぞれの第３の線と結合する。シリコ
ンウェーハは、その後、エッチング液マスク下にメサを
形成するためにシリコンを非等方性にエッチングするた
めエッチング液に浸される。メサの側壁と表面遮断を形
成する高低接合を有するメサ内にドーピングされた領域
が設けられる。その後、前記で引用した本出願人の特許
に開示されたように、工作物は、メサの側壁と高低接合
の表面遮断の所望の形状を提供するためメサ内へ深く移
動するように高低接合を生じるために加熱される。
ーハの平面＜１００＞上にエッチング液マスクを形成す
ることから構成される。マスクは、一般的に丸みのつけ
られたコーナーで接するまっすぐな側面を有する略矩形
である。マスクのまっすぐな側面は、シリコンの表面上
の方向＜１１１＞と少なくとも１２度の角度で配されて
いる。４つの主要側面を有するマスクのコーナーは、弧
状で９０度を包含し、方向＜１１１＞が接っする点を含
んでいる。そのような点から、マスクのエッジは、方向
＜１１１＞に対して少なくとも１２度前後の角度をそれ
ぞれ形成する２つの対向して延在する直線を有する。よ
って、これら２つの線は、約１５６度以下の角度を形成
する。２つの直線の対向する端部は、コーナーの対向す
る端部でマスクの主要側面と合体するように一般的に滑
らかに湾曲するそれぞれの第３の線と結合する。シリコ
ンウェーハは、その後、エッチング液マスク下にメサを
形成するためにシリコンを非等方性にエッチングするた
めエッチング液に浸される。メサの側壁と表面遮断を形
成する高低接合を有するメサ内にドーピングされた領域
が設けられる。その後、前記で引用した本出願人の特許
に開示されたように、工作物は、メサの側壁と高低接合
の表面遮断の所望の形状を提供するためメサ内へ深く移
動するように高低接合を生じるために加熱される。
【００１１】
【実施例】上記において引用された本出願人の特許と同
様に、本発明の半導体デバイスはメサ構造を用いて降伏
電圧特性を改善し、特に、デバイスの表面で高い降伏電
圧を得るものである。この成果は、高いオーム領域を強
くドーピングされたＰ型の領域とＮ型の領域との間に設
けることにより達成される。この高いオーム領域の幅
は、その中央位置以外のエッジで大きくなり、高いオー
ム領域のドーピングは、降伏電圧がドーピングよりも幅
に依存している。高いオーム位置が、大量の半導体材料
内よりもメサの傾斜した側壁に沿って広いことから、メ
サの大部分よりもメサの表面でより高い降伏電圧が起こ
る。周知のように、これは、デバイスの信頼性および有
用性を向上するために望ましいものであり、また、一般
的に、傾斜した側壁に沿った高いオーム位置の幅の増加
は、デバイスの向上につながる。しかし、上記した通
り、メサの周囲上の傾斜の変化によって引き起こされる
表面電界における変化を減らせることも重要である。
様に、本発明の半導体デバイスはメサ構造を用いて降伏
電圧特性を改善し、特に、デバイスの表面で高い降伏電
圧を得るものである。この成果は、高いオーム領域を強
くドーピングされたＰ型の領域とＮ型の領域との間に設
けることにより達成される。この高いオーム領域の幅
は、その中央位置以外のエッジで大きくなり、高いオー
ム領域のドーピングは、降伏電圧がドーピングよりも幅
に依存している。高いオーム位置が、大量の半導体材料
内よりもメサの傾斜した側壁に沿って広いことから、メ
サの大部分よりもメサの表面でより高い降伏電圧が起こ
る。周知のように、これは、デバイスの信頼性および有
用性を向上するために望ましいものであり、また、一般
的に、傾斜した側壁に沿った高いオーム位置の幅の増加
は、デバイスの向上につながる。しかし、上記した通
り、メサの周囲上の傾斜の変化によって引き起こされる
表面電界における変化を減らせることも重要である。
【００１２】以下に本発明に係る第１の実施例の一例を
説明する。メサ構造の組み立ての前に、本発明による半
導体デバイスは、例えば、寸法、ドーピング濃度などの
既知のパラメータを用いる本出願人の特許に記述された
ように組み立てされる。
説明する。メサ構造の組み立ての前に、本発明による半
導体デバイスは、例えば、寸法、ドーピング濃度などの
既知のパラメータを用いる本出願人の特許に記述された
ように組み立てされる。
【００１３】このようにして、単結晶のシリコンウェー
ハ１０（図１）が、結晶方向＜１００＞を有し、すなわ
ち、結晶軸＜１００＞に垂直な主要表面１２を有し、ウ
ェーハ１０がＰ+ 電気伝導度型のウェーハで始められる
と、Ｎ- 結晶のシリコンの層１４が、ウェーハ１０の表
面１２上でエピタキシアル的に作られる。作られた層１
４は、自動的に、その作り上げられたところの表面と同
様の方向に配列される。したがって、層１４の表面１６
もまた、結晶の面＜１００＞に延在する。層１４とウェ
ーハ１０との界面１２は、Ｎ- Ｐ+ 接合からなる。高い
濃度のＮ+ 領域１８を形成するためにエピタキシアル層
１４の頂部において薄い層内に不純物、例えばリン原子
が、例えば、イオン注入により配される。その後、シリ
コン窒化物層が、層１４の上面１６上に堆積される。既
知の写真平板工程を用いて、窒化物層２０が図２に示さ
れるようにエッチング液マスク２２へパターン化され
る。（図１および図２は、「ウェーハ」上に形成される
ひとつのデバイスを示す。一般的には、周知のように、
多くのデバイスが、のちに別個のデバイス「チップ」へ
ダイシングされるウェーハ上に同時に形成される。
ハ１０（図１）が、結晶方向＜１００＞を有し、すなわ
ち、結晶軸＜１００＞に垂直な主要表面１２を有し、ウ
ェーハ１０がＰ+ 電気伝導度型のウェーハで始められる
と、Ｎ- 結晶のシリコンの層１４が、ウェーハ１０の表
面１２上でエピタキシアル的に作られる。作られた層１
４は、自動的に、その作り上げられたところの表面と同
様の方向に配列される。したがって、層１４の表面１６
もまた、結晶の面＜１００＞に延在する。層１４とウェ
ーハ１０との界面１２は、Ｎ- Ｐ+ 接合からなる。高い
濃度のＮ+ 領域１８を形成するためにエピタキシアル層
１４の頂部において薄い層内に不純物、例えばリン原子
が、例えば、イオン注入により配される。その後、シリ
コン窒化物層が、層１４の上面１６上に堆積される。既
知の写真平板工程を用いて、窒化物層２０が図２に示さ
れるようにエッチング液マスク２２へパターン化され
る。（図１および図２は、「ウェーハ」上に形成される
ひとつのデバイスを示す。一般的には、周知のように、
多くのデバイスが、のちに別個のデバイス「チップ」へ
ダイシングされるウェーハ上に同時に形成される。
【００１４】図１および図２に示されるウェーハ１０
は、整流器へ組み立てられる。本発明は、整流器に限定
されるものではなく、メサ構造を使用するいくつの異な
るデバイスに用いられてもよい。例えば、Ｎ+ 領域１８
内にＰ型領域を加えると、トランジスタタイプの装置が
作られる。メサを用いるさまざまな半導体デバイスは、
周知であるため、その例示や説明は不要である。
は、整流器へ組み立てられる。本発明は、整流器に限定
されるものではなく、メサ構造を使用するいくつの異な
るデバイスに用いられてもよい。例えば、Ｎ+ 領域１８
内にＰ型領域を加えると、トランジスタタイプの装置が
作られる。メサを用いるさまざまな半導体デバイスは、
周知であるため、その例示や説明は不要である。
【００１５】図２を再び参照すると、マスク２２の方向
も形状も重要である。まず、図２に示されるように、マ
スク２２は、正方形、長方形でもよいが、を形成する４
つのまっすぐな側面２４を有する。４つの側面２４は、
それぞれ、ウェーハ表面１６上の方向＜１１１＞に対し
てある角度を少なくとも超えて配されている。（シリコ
ンの結晶＜１００＞において、２つの方向＜１１１＞
が、他方に対して直角に表面上に存在する。）そのよう
な「ある」角度は、正確には知られていないが、１２度
前後と考えられている。実際問題として、大量生産時は
特に、シリコンウェーハ表面で角度的に確実にフォトマ
スクを方向づけることは困難であり、また、マスクの主
要側面２４と方向＜１１１＞との間の、１５度などの、
最小（「ある」）角度、を指定するのが都合がよい。図
２に示された実施例では、マスク２２は、主要側面が方
向＜１１１＞に対して４５度の角度で配されている。以
下に記述するように、１５度の指定された最小「ある」
角度で、マスク２２は、最小の角度的偏差を保持する一
方、図２に示された方向からプラスまたはマイナス３０
度回転することができる。（すなわち、図２に示された
交差した方向＜１１１＞を考慮すると、いずれかの方向
への３０度を超えたマスク２２の回転は、方向＜１１１
＞の一つの１５度以内にマスク側面を方向づける。）
も形状も重要である。まず、図２に示されるように、マ
スク２２は、正方形、長方形でもよいが、を形成する４
つのまっすぐな側面２４を有する。４つの側面２４は、
それぞれ、ウェーハ表面１６上の方向＜１１１＞に対し
てある角度を少なくとも超えて配されている。（シリコ
ンの結晶＜１００＞において、２つの方向＜１１１＞
が、他方に対して直角に表面上に存在する。）そのよう
な「ある」角度は、正確には知られていないが、１２度
前後と考えられている。実際問題として、大量生産時は
特に、シリコンウェーハ表面で角度的に確実にフォトマ
スクを方向づけることは困難であり、また、マスクの主
要側面２４と方向＜１１１＞との間の、１５度などの、
最小（「ある」）角度、を指定するのが都合がよい。図
２に示された実施例では、マスク２２は、主要側面が方
向＜１１１＞に対して４５度の角度で配されている。以
下に記述するように、１５度の指定された最小「ある」
角度で、マスク２２は、最小の角度的偏差を保持する一
方、図２に示された方向からプラスまたはマイナス３０
度回転することができる。（すなわち、図２に示された
交差した方向＜１１１＞を考慮すると、いずれかの方向
への３０度を超えたマスク２２の回転は、方向＜１１１
＞の一つの１５度以内にマスク側面を方向づける。）
【００１６】以下に記述するように、非等方性のエッチ
ングは、エッチング液マスク２２の下にメサ構造を形成
するために用いられる。非等方性のエッチングは、シリ
コン結晶、例えば、メサ、キャビティおよびトレンチの
表面に、さまざまな傾斜した表面を形成するものである
として知られている。知る限りにおいては、従来の手法
では、平面＜１００＞に延在する主要表面を有するウェ
ーハを使用する場合において、直線エッチング液マスク
の側面は、方向＜１１１＞に平行に配列される。周知の
ように、そのようなマスクの配列は、５４度の傾斜を有
するエッチングされた側壁、および、４５度の傾斜を有
するコーナーの壁に帰着する。方向＜１１１＞に対して
４５度でマスク２２の側面２４を配置することにより、
本実施例によれば（１５度前後の前述の「ある」角度を
超えて）、マスク側面２４により画定されたエッチング
された壁は、５４度の傾斜をもたらすメサのコーナーの
小さな部分を除いて、メサの全周囲上に実質的に均一に
４５度の傾斜を有する。しかし、以下に記述するよう
に、メサのコーナーにおけるそのような傾斜変化の存在
は、デバイスの特性に好ましくない変化を引き起こすも
のではない。
ングは、エッチング液マスク２２の下にメサ構造を形成
するために用いられる。非等方性のエッチングは、シリ
コン結晶、例えば、メサ、キャビティおよびトレンチの
表面に、さまざまな傾斜した表面を形成するものである
として知られている。知る限りにおいては、従来の手法
では、平面＜１００＞に延在する主要表面を有するウェ
ーハを使用する場合において、直線エッチング液マスク
の側面は、方向＜１１１＞に平行に配列される。周知の
ように、そのようなマスクの配列は、５４度の傾斜を有
するエッチングされた側壁、および、４５度の傾斜を有
するコーナーの壁に帰着する。方向＜１１１＞に対して
４５度でマスク２２の側面２４を配置することにより、
本実施例によれば（１５度前後の前述の「ある」角度を
超えて）、マスク側面２４により画定されたエッチング
された壁は、５４度の傾斜をもたらすメサのコーナーの
小さな部分を除いて、メサの全周囲上に実質的に均一に
４５度の傾斜を有する。しかし、以下に記述するよう
に、メサのコーナーにおけるそのような傾斜変化の存在
は、デバイスの特性に好ましくない変化を引き起こすも
のではない。
【００１７】図２に示されるように、マスク２２のコー
ナー２６は、一般的に丸みをつけられる。拡大されたコ
ーナー２６は、図３に示されており、コーナーは、直線
で構成されるように示されている。（図３では、コーナ
ーの湾曲は、図示し易いくするためにかなり誇張して示
されている。）そのような直線は、マスク作成ツールを
使った既知のコンピュータを用いて生成されたフォトマ
スクの使用により生じる。一般的に、コンピュータは、
小さな直線を用いて所望のフォトマスクのイメージエッ
ジを印刷する。図３に図示的に示されたコーナー２６の
基本形状が保たれるように供給された場合において、所
定の示された直線は、なめらかな曲線と置換される。
ナー２６は、一般的に丸みをつけられる。拡大されたコ
ーナー２６は、図３に示されており、コーナーは、直線
で構成されるように示されている。（図３では、コーナ
ーの湾曲は、図示し易いくするためにかなり誇張して示
されている。）そのような直線は、マスク作成ツールを
使った既知のコンピュータを用いて生成されたフォトマ
スクの使用により生じる。一般的に、コンピュータは、
小さな直線を用いて所望のフォトマスクのイメージエッ
ジを印刷する。図３に図示的に示されたコーナー２６の
基本形状が保たれるように供給された場合において、所
定の示された直線は、なめらかな曲線と置換される。
【００１８】コーナー２６は、コーナーのエッジの中心
点３０を通る軸３０を中心として対称である。図２で
は、矩形のマスク２２において、軸３０は、矩形の対角
線である。
点３０を通る軸３０を中心として対称である。図２で
は、矩形のマスク２２において、軸３０は、矩形の対角
線である。
【００１９】中心点３２を始点とすると、コーナーのエ
ッジは、方向＜１１１＞が、コーナーと接線をなしてい
るところの点３２で接する２つの直線３４からなる。点
３２において、２つの線は、１５０度の角度を形成す
る。図３は、結晶の方向＜１１１＞（前述したように、
マスクのまっすぐな側面２４に対して４５度に配されて
いるが、図３では湾曲を誇張しているため、違った角度
で示されている。）を示し、各線３４は、方向＜１１１
＞から１５度の角度で配されている。
ッジは、方向＜１１１＞が、コーナーと接線をなしてい
るところの点３２で接する２つの直線３４からなる。点
３２において、２つの線は、１５０度の角度を形成す
る。図３は、結晶の方向＜１１１＞（前述したように、
マスクのまっすぐな側面２４に対して４５度に配されて
いるが、図３では湾曲を誇張しているため、違った角度
で示されている。）を示し、各線３４は、方向＜１１１
＞から１５度の角度で配されている。
【００２０】方向＜１１１＞に対するコーナーの線３４
の角度的方向は、メサのコーナーに所望の傾斜を有する
メサを生じる。前述したように、エッチング液マスク
が、平面＜１００＞に延在するシリコン表面上の方向＜
１１１＞から約１２度以上に方向づけされたエッジを有
すると、マスクのエッジにおいて非等方性にエッチング
された壁は、一貫して、所望の４５度の傾斜を有するこ
とが観測された。逆に、マスクのエッジが、方向＜１１
１＞から約１２度以下で配された場合は、５４度前後の
異なった傾斜をもたらした。また前述したように、ウェ
ーハを配列するにおける製造公差のため、方向＜１１１
＞に対する１５度の角度は、コーナーの線３４に指定さ
れる。
の角度的方向は、メサのコーナーに所望の傾斜を有する
メサを生じる。前述したように、エッチング液マスク
が、平面＜１００＞に延在するシリコン表面上の方向＜
１１１＞から約１２度以上に方向づけされたエッジを有
すると、マスクのエッジにおいて非等方性にエッチング
された壁は、一貫して、所望の４５度の傾斜を有するこ
とが観測された。逆に、マスクのエッジが、方向＜１１
１＞から約１２度以下で配された場合は、５４度前後の
異なった傾斜をもたらした。また前述したように、ウェ
ーハを配列するにおける製造公差のため、方向＜１１１
＞に対する１５度の角度は、コーナーの線３４に指定さ
れる。
【００２１】線３４の各端部３６からは、８つの短い線
３８ａ〜３８ｈがコーナー側部を完成し、マスク２２の
まっすぐな側壁２４と合体する。線３４が方向＜１１１
＞に対して１５度で配されると、８つの線３８ａ〜３８
ｈは、コーナーの各半分として全体で３０度の曲率を供
給しなければならない。
３８ａ〜３８ｈがコーナー側部を完成し、マスク２２の
まっすぐな側壁２４と合体する。線３４が方向＜１１１
＞に対して１５度で配されると、８つの線３８ａ〜３８
ｈは、コーナーの各半分として全体で３０度の曲率を供
給しなければならない。
【００２２】好ましくは、８つの線３８ａ〜３８ｈの各
対の交点における直線からの角度的偏差は、３．７５度
（すなわち、各交点における３．７５度の７つの角度で
全体で２６．２５度の曲率を形成するため）であり、ま
た、第１の線３８ａと中心点の線３４との間および最終
線３８ｈとマスクのまっすぐな側壁３４との間の角度的
偏差は、１．８７５度（３．７５度の曲率を加えて、前
述した３０度の曲率を形成するため）である。
対の交点における直線からの角度的偏差は、３．７５度
（すなわち、各交点における３．７５度の７つの角度で
全体で２６．２５度の曲率を形成するため）であり、ま
た、第１の線３８ａと中心点の線３４との間および最終
線３８ｈとマスクのまっすぐな側壁３４との間の角度的
偏差は、１．８７５度（３．７５度の曲率を加えて、前
述した３０度の曲率を形成するため）である。
【００２３】マスク２２が置かれていると、マスクされ
たシリコンウェーハは、既知の非等方性のエッチング
液、例えば、エチレンジアミンを用いて、非等方性にエ
ッチングされる。そのうようなエッチング処理の結果
が、図４および図５に示されている。図解のため、結果
生じたメサ構造４４は、シリコン窒化物マスク２２が取
り除かれ、メサの側面が被覆層のない状態で示されてい
る。用いられた実際の処理手順は、本出願人の特許に開
示されており、メサの側面がシリコンダイオードの作り
上げられた層で被覆される前にエッチング液マスクを取
り除く。
たシリコンウェーハは、既知の非等方性のエッチング
液、例えば、エチレンジアミンを用いて、非等方性にエ
ッチングされる。そのうようなエッチング処理の結果
が、図４および図５に示されている。図解のため、結果
生じたメサ構造４４は、シリコン窒化物マスク２２が取
り除かれ、メサの側面が被覆層のない状態で示されてい
る。用いられた実際の処理手順は、本出願人の特許に開
示されており、メサの側面がシリコンダイオードの作り
上げられた層で被覆される前にエッチング液マスクを取
り除く。
【００２４】図４に示されたメサ４４の上面４６と図２
に示されたマスク２２とを比べると、メサの上面４６の
形状は、マスク２２とよく合致している。
に示されたマスク２２とを比べると、メサの上面４６の
形状は、マスク２２とよく合致している。
【００２５】メサ構造は、マスク２２と相似にあり、４
つの主要側壁４８と４つの一般的に丸みをつけられたコ
ーナーの壁５０とを有する矩形の形状である。マスク側
面のエッジが結晶の方向＜１１１＞に対して４５度に
（すなわち、前述した１５度よりも大きく）配された結
果として、メサの主要側壁は、メサ４４の基底面５２に
関して４５度の均一の傾斜を有する（図５）。
つの主要側壁４８と４つの一般的に丸みをつけられたコ
ーナーの壁５０とを有する矩形の形状である。マスク側
面のエッジが結晶の方向＜１１１＞に対して４５度に
（すなわち、前述した１５度よりも大きく）配された結
果として、メサの主要側壁は、メサ４４の基底面５２に
関して４５度の均一の傾斜を有する（図５）。
【００２６】コーナーの壁５０も同様に、５４度前後の
傾斜を有するひとつの面を除いて、４５度の傾斜を有す
る。メサのコーナー５６のひとつが、図６に示されてい
る。図６では、図解し易いように、そのコーナーのエッ
ジの湾曲を任意に選択した。
傾斜を有するひとつの面を除いて、４５度の傾斜を有す
る。メサのコーナー５６のひとつが、図６に示されてい
る。図６では、図解し易いように、そのコーナーのエッ
ジの湾曲を任意に選択した。
【００２７】コーナー５６におけるメサの上面４６は、
図３に示されたマスク２２のコーナー２６の形状と実質
的に相似であり（しかし、図示された湾曲は、異な
る）、図３でマスク２２に用いられた符号と対応する符
号が、結果生じたメサに図６で用いられる。このように
して、コーナー５６は、８つの連続した線１３８ａ〜１
３８ｈがその後につながる、２つの線１３４が分岐する
ところの中心点１３２を含む。コーナー壁５０は、１９
個の小面を含み、そのうちの１８個は、ほぼ同じ傾斜を
有する。このようにして、コーナーの中心点１３２を始
点として、小面とメサ４４の水平基底面５２（図５）と
の間に５４度の傾斜を有する三角形の小面６０が存在す
る。すなわち、小面６０は、シリコン結晶の平面＜１１
１＞のひとつに延在する。
図３に示されたマスク２２のコーナー２６の形状と実質
的に相似であり（しかし、図示された湾曲は、異な
る）、図３でマスク２２に用いられた符号と対応する符
号が、結果生じたメサに図６で用いられる。このように
して、コーナー５６は、８つの連続した線１３８ａ〜１
３８ｈがその後につながる、２つの線１３４が分岐する
ところの中心点１３２を含む。コーナー壁５０は、１９
個の小面を含み、そのうちの１８個は、ほぼ同じ傾斜を
有する。このようにして、コーナーの中心点１３２を始
点として、小面とメサ４４の水平基底面５２（図５）と
の間に５４度の傾斜を有する三角形の小面６０が存在す
る。すなわち、小面６０は、シリコン結晶の平面＜１１
１＞のひとつに延在する。
【００２８】三角形の小面６０は、メサの上方エッジで
それぞれ直線１３４および１３８ａ〜１３８ｈのひとつ
からメサの低部エッジまで延在する一連の９つの小面６
４および６８ａ〜６８ｈによりメサのまっすぐな壁４８
それぞれに連結される。９つの小面６４および６８ａ〜
６８ｈの傾斜は、すべて約４５度である。
それぞれ直線１３４および１３８ａ〜１３８ｈのひとつ
からメサの低部エッジまで延在する一連の９つの小面６
４および６８ａ〜６８ｈによりメサのまっすぐな壁４８
それぞれに連結される。９つの小面６４および６８ａ〜
６８ｈの傾斜は、すべて約４５度である。
【００２９】図５は、メサ４４内の別にドーピングされ
た領域の位置を示している。図示されたように、元は開
始ウェーハ１０にあるＰ+ 伝導率の領域７０は、今メサ
の低部へ延在する。これは、工作物が露出される、さま
ざまな熱処理の間の上方のエピキタシアル層１２へのウ
ェーハ１０内のＰ+ の拡散により生じる。また、異なる
ドーピングされた領域（Ｐ+ 領域７０、Ｎ- 領域７６及
びＮ+ 領域７８）間のさまざまな接合７２および７４
（図５）は、メサ４４の側壁の表面遮断物を形成する
が、接合７２および７４は、平行な面上に延在する。
た領域の位置を示している。図示されたように、元は開
始ウェーハ１０にあるＰ+ 伝導率の領域７０は、今メサ
の低部へ延在する。これは、工作物が露出される、さま
ざまな熱処理の間の上方のエピキタシアル層１２へのウ
ェーハ１０内のＰ+ の拡散により生じる。また、異なる
ドーピングされた領域（Ｐ+ 領域７０、Ｎ- 領域７６及
びＮ+ 領域７８）間のさまざまな接合７２および７４
（図５）は、メサ４４の側壁の表面遮断物を形成する
が、接合７２および７４は、平行な面上に延在する。
【００３０】本実施例では、開始シリコンウェーハ１０
（図１）は、さまざまなＰ+ 、Ｎ-およびＮ+ 領域を含
む。あるいは、メサ構造４４が形成された後に、Ｎ+ 領
域７８（図５）が、例えばイオン注入により、加えられ
てもよい。図５に示されたデバイスは、メサ４４に深く
上方Ｎ+ 領域７８内の不純物を拡散するために加熱され
る。その前に、図解を容易にするために、マスキング層
２２（図２）およびそのような拡散工程の間存在するシ
リコンダイオードの不動態化層は示されていない。
（図１）は、さまざまなＰ+ 、Ｎ-およびＮ+ 領域を含
む。あるいは、メサ構造４４が形成された後に、Ｎ+ 領
域７８（図５）が、例えばイオン注入により、加えられ
てもよい。図５に示されたデバイスは、メサ４４に深く
上方Ｎ+ 領域７８内の不純物を拡散するために加熱され
る。その前に、図解を容易にするために、マスキング層
２２（図２）およびそのような拡散工程の間存在するシ
リコンダイオードの不動態化層は示されていない。
【００３１】図７に示されたように、Ｎ+ 領域７８は、
矢印７３により示されたように、メサへ下向きに拡散す
ると、Ｎ+ 領域７８とＮ- 領域７６との間の（メサ４４
内の３つの連続する位置７２、７２ａおよび７２ｂで示
される）Ｎ+ Ｎ- 接合７２は、メサの壁に沿うさらに大
きな湾曲を呈する。そのような湾曲は、メサの大部分で
は、メサの連続的に深いレベルの部分が均一となってお
り、また、進んでいる拡散前部におけるドーパントの濃
度は、その拡散前部にわたって均一に減少することから
生じるものである。しかしながら、メサの傾斜した側面
に沿ったところでは、Ｎ+ Ｎ- 接合７２の部分は、深さ
が増し、膨張部分への拡散前部は、横方向部分の増大と
ともに均一に大きくなる寸法の円形である。このように
して、メサ側面に沿った拡散前部におけるドーパントの
濃度は、メサの大部分におけるよりも急速に減少し、メ
サの側壁に沿った接合７２の湾曲は、メサの上面下の接
合の深さとともに増大する。ドーパント濃度の変化の変
化率については、以下にさらに詳しく述べる。
矢印７３により示されたように、メサへ下向きに拡散す
ると、Ｎ+ 領域７８とＮ- 領域７６との間の（メサ４４
内の３つの連続する位置７２、７２ａおよび７２ｂで示
される）Ｎ+ Ｎ- 接合７２は、メサの壁に沿うさらに大
きな湾曲を呈する。そのような湾曲は、メサの大部分で
は、メサの連続的に深いレベルの部分が均一となってお
り、また、進んでいる拡散前部におけるドーパントの濃
度は、その拡散前部にわたって均一に減少することから
生じるものである。しかしながら、メサの傾斜した側面
に沿ったところでは、Ｎ+ Ｎ- 接合７２の部分は、深さ
が増し、膨張部分への拡散前部は、横方向部分の増大と
ともに均一に大きくなる寸法の円形である。このように
して、メサ側面に沿った拡散前部におけるドーパントの
濃度は、メサの大部分におけるよりも急速に減少し、メ
サの側壁に沿った接合７２の湾曲は、メサの上面下の接
合の深さとともに増大する。ドーパント濃度の変化の変
化率については、以下にさらに詳しく述べる。
【００３２】このようなＮ+ Ｎ- 接合７２により得られ
る利点は、Ｎ- 領域７６の厚みがメサ４４の内部におけ
るよりもメサの側面において大きくなることである。低
く十分なドーピングでは、与えられたＮ- 領域にわたる
降伏電圧が、領域の厚みの関数であるため、メサの表面
における降伏電圧特性は、メサ内部におけるよりも大き
い。
る利点は、Ｎ- 領域７６の厚みがメサ４４の内部におけ
るよりもメサの側面において大きくなることである。低
く十分なドーピングでは、与えられたＮ- 領域にわたる
降伏電圧が、領域の厚みの関数であるため、メサの表面
における降伏電圧特性は、メサ内部におけるよりも大き
い。
【００３３】上記は、周知のことであり、本出願人の特
許に記述されていることである。一般的に、ここで説明
する必要のない制約条件を前提として、Ｎ+ Ｎ- 接合の
湾曲の増大率は、メサの基底面に対するメサの側面の傾
斜の角度に逆比例する。（完全に垂直、９０度傾斜した
壁の場合は、例えば、拡散深さを有する部分の増加は生
じず、また、接合湾曲も生じない又はほとんど生じな
い。）
許に記述されていることである。一般的に、ここで説明
する必要のない制約条件を前提として、Ｎ+ Ｎ- 接合の
湾曲の増大率は、メサの基底面に対するメサの側面の傾
斜の角度に逆比例する。（完全に垂直、９０度傾斜した
壁の場合は、例えば、拡散深さを有する部分の増加は生
じず、また、接合湾曲も生じない又はほとんど生じな
い。）
【００３４】本発明の「従来技術」で説明した通り、上
記で引用した本出願人の特許で開示された裁頭円錐形の
メサにともなう問題は、傾斜が４５度から５４度に増加
するところのメサの側壁において出っ張りが存在すると
いうことであった。そのような出っ張りにおいて、側壁
の傾斜の増加と比例して接合湾曲が減少され、よって、
側壁の電界の減少と降伏電圧能力が減少される。整流器
の操作特性は、表面降伏のすべての可能性を考慮に入れ
るなければならないので、整流器の操作特性は、４５度
傾斜した壁における優れた特性によってではなく、単に
５４度傾斜した出っ張りにおける表面降伏特性により決
定される。このため、４５度の傾斜は、「無駄」とな
る。
記で引用した本出願人の特許で開示された裁頭円錐形の
メサにともなう問題は、傾斜が４５度から５４度に増加
するところのメサの側壁において出っ張りが存在すると
いうことであった。そのような出っ張りにおいて、側壁
の傾斜の増加と比例して接合湾曲が減少され、よって、
側壁の電界の減少と降伏電圧能力が減少される。整流器
の操作特性は、表面降伏のすべての可能性を考慮に入れ
るなければならないので、整流器の操作特性は、４５度
傾斜した壁における優れた特性によってではなく、単に
５４度傾斜した出っ張りにおける表面降伏特性により決
定される。このため、４５度の傾斜は、「無駄」とな
る。
【００３５】しかしながら、本発明によれば、正に反対
の結果が成し遂げられた。５４度の傾斜を有するメサの
側壁（コーナー部の小面６０）の存在にもかかわらず、
整流器は、すべての壁がほぼ４５度の傾斜を有するかの
ように機能する。本発明の整流器は、従って、４５度傾
斜した壁の利点をすべて得ることができ、従来のように
５４度傾斜した壁の存在によって制限されることはな
い。
の結果が成し遂げられた。５４度の傾斜を有するメサの
側壁（コーナー部の小面６０）の存在にもかかわらず、
整流器は、すべての壁がほぼ４５度の傾斜を有するかの
ように機能する。本発明の整流器は、従って、４５度傾
斜した壁の利点をすべて得ることができ、従来のように
５４度傾斜した壁の存在によって制限されることはな
い。
【００３６】この望ましい結果の理由が８図に示されて
いる。図８には、Ｎ+ 領域７８内でその上から下に延在
するさまざまな「ユニットキューブ」８０が示されてい
る。１ユニット８０ａは、メサのエッジの内側に配さ
れ、同様のユニットにより四方を囲まれている。別のユ
ニット８０ｂは、メサのまっすぐな側面４８に沿って配
され、隣り合うユニットと３辺で結合しているが、メサ
の傾斜する壁４８の一部分を形成する側８４には沿って
いない。第３のユニット８０ｃは、コーナー５６の中心
点１３２に配されており、隣り合うユニットと２辺で結
合する。ユニット８０ｃの３辺８６は、コーナーの中心
点１３２で接する傾斜する壁の一部を形成する。
いる。図８には、Ｎ+ 領域７８内でその上から下に延在
するさまざまな「ユニットキューブ」８０が示されてい
る。１ユニット８０ａは、メサのエッジの内側に配さ
れ、同様のユニットにより四方を囲まれている。別のユ
ニット８０ｂは、メサのまっすぐな側面４８に沿って配
され、隣り合うユニットと３辺で結合しているが、メサ
の傾斜する壁４８の一部分を形成する側８４には沿って
いない。第３のユニット８０ｃは、コーナー５６の中心
点１３２に配されており、隣り合うユニットと２辺で結
合する。ユニット８０ｃの３辺８６は、コーナーの中心
点１３２で接する傾斜する壁の一部を形成する。
【００３７】前述した熱処理では、さまざまなユニット
キューブそれぞれにおけるドーパントは、Ｎ- 領域の下
へ下方に拡散する。拡散の方向は、ドーパント勾配の関
数であり、拡散は縦方向に且つ横方向に起こり得る。メ
サの内側に配されたユニットキューブ８０ａの場合、ユ
ニットキューブ８０ａのどの辺への方向でも、結合する
ユニットキューブから同様の下向き拡散が起こるため、
キューブ内からのドーパントのすべての拡散は、直接下
向きに起こると推定される。
キューブそれぞれにおけるドーパントは、Ｎ- 領域の下
へ下方に拡散する。拡散の方向は、ドーパント勾配の関
数であり、拡散は縦方向に且つ横方向に起こり得る。メ
サの内側に配されたユニットキューブ８０ａの場合、ユ
ニットキューブ８０ａのどの辺への方向でも、結合する
ユニットキューブから同様の下向き拡散が起こるため、
キューブ内からのドーパントのすべての拡散は、直接下
向きに起こると推定される。
【００３８】メサのまっすぐな側面４８におけるユニッ
トキューブ８０ｂの場合、メサの壁４８の傾斜のため
に、キューブの左側面８４（図示中）に対するＮ- 領域
７６の面積が拡散の深さに比例して増加する。従って、
キューブの左側面８４の方向にユニットキューブ８０ｂ
からのドーパントの横方向の拡散が、キューブからのド
ーパントの下向き拡散と同時に生じる。この結果、ユニ
ットキューブ８０ｂからのドーパントの消耗は、内部ユ
ニット８０ａからのドーパントの消耗よりも急速に起
き、ユニットキューブ８０ｂの下のＮ+ Ｎ- 接合７２の
進みは、内部ユニットキューブの下よりもゆっくりと進
む。したがって、Ｎ+ Ｎ- 接合７２ｂは、図７に示され
たように、メサの側面において上向きにカーブする。
トキューブ８０ｂの場合、メサの壁４８の傾斜のため
に、キューブの左側面８４（図示中）に対するＮ- 領域
７６の面積が拡散の深さに比例して増加する。従って、
キューブの左側面８４の方向にユニットキューブ８０ｂ
からのドーパントの横方向の拡散が、キューブからのド
ーパントの下向き拡散と同時に生じる。この結果、ユニ
ットキューブ８０ｂからのドーパントの消耗は、内部ユ
ニット８０ａからのドーパントの消耗よりも急速に起
き、ユニットキューブ８０ｂの下のＮ+ Ｎ- 接合７２の
進みは、内部ユニットキューブの下よりもゆっくりと進
む。したがって、Ｎ+ Ｎ- 接合７２ｂは、図７に示され
たように、メサの側面において上向きにカーブする。
【００３９】メサコーナーにおけるユニットキューブ８
０ｃの場合、下のＮ+ 領域７６の面積は、メサの深さの
増大とともに３方向に、つまりメサのコーナー壁を形成
するキューブの３辺８６の方向に拡大する。よって、キ
ューブ８０ｃからの横方向の拡散も３方向に生じる。従
って、ユニット８０ｃの下のＮ+ Ｎ- 接合７２は、ユニ
ットキューブ８０ｂ下のＮ+ Ｎ- 接合の前進率からあと
に遅れる傾向にある。
０ｃの場合、下のＮ+ 領域７６の面積は、メサの深さの
増大とともに３方向に、つまりメサのコーナー壁を形成
するキューブの３辺８６の方向に拡大する。よって、キ
ューブ８０ｃからの横方向の拡散も３方向に生じる。従
って、ユニット８０ｃの下のＮ+ Ｎ- 接合７２は、ユニ
ットキューブ８０ｂ下のＮ+ Ｎ- 接合の前進率からあと
に遅れる傾向にある。
【００４０】前述したように、Ｎ+ Ｎ- 接合の前進率
は、メサの側壁の傾斜の関数である。メサの基底面に関
して測定された傾斜角においては、前進率は、傾斜角に
逆比例している。前進率が小さいほど、メサ側面におけ
るＮ+ Ｎ- 接合の湾曲が大きい。
は、メサの側壁の傾斜の関数である。メサの基底面に関
して測定された傾斜角においては、前進率は、傾斜角に
逆比例している。前進率が小さいほど、メサ側面におけ
るＮ+ Ｎ- 接合の湾曲が大きい。
【００４１】メサのコーナーにおいて、コーナーの中心
点１３２における三角形の面６０（図６）は、５４度で
あり、相対傾斜にのみ基づけば、（５４度の傾斜の）コ
ーナーの三角形の面６０におけるＮ+ Ｎ- 接合の面の湾
曲は、（４５度の傾斜の）メサのまっすぐな側面に沿う
よりも少ない。しかしながら、コーナーの中心点１３２
下のメサの深さを増大するに伴い生じる大きな横方向の
拡散のために、三角形の面６０に隣接するＮ+ Ｎ- 接合
７２ｂにおける実際の湾曲は、メサのまっすぐな側面近
くの湾曲に匹敵する。
点１３２における三角形の面６０（図６）は、５４度で
あり、相対傾斜にのみ基づけば、（５４度の傾斜の）コ
ーナーの三角形の面６０におけるＮ+ Ｎ- 接合の面の湾
曲は、（４５度の傾斜の）メサのまっすぐな側面に沿う
よりも少ない。しかしながら、コーナーの中心点１３２
下のメサの深さを増大するに伴い生じる大きな横方向の
拡散のために、三角形の面６０に隣接するＮ+ Ｎ- 接合
７２ｂにおける実際の湾曲は、メサのまっすぐな側面近
くの湾曲に匹敵する。
【００４２】コーナーまわりの二地点間の実際の湾曲
は、各点における壁の傾斜および各点におけるユニット
キューブの外側の側面の程度の関数である。拡散工程後
のコーナーまわりのＮ+ Ｎ- 接合７２ｂの表面遮断を示
した図８に、これが図示されている。全体のデバイスの
設計および特性の点から見て、最適な結果は、表面遮断
７２ｂとメサの低部におけるＮ+ Ｎ- 接合７４との距離
がメサの周囲全体にわたって実質的に均一である場合に
得られる。図８に示されるように、メサのコーナー中心
における傾斜がメサのまっすぐな側面における傾斜より
も大きいという事実にもかかわらず、この状態は、満た
される。
は、各点における壁の傾斜および各点におけるユニット
キューブの外側の側面の程度の関数である。拡散工程後
のコーナーまわりのＮ+ Ｎ- 接合７２ｂの表面遮断を示
した図８に、これが図示されている。全体のデバイスの
設計および特性の点から見て、最適な結果は、表面遮断
７２ｂとメサの低部におけるＮ+ Ｎ- 接合７４との距離
がメサの周囲全体にわたって実質的に均一である場合に
得られる。図８に示されるように、メサのコーナー中心
における傾斜がメサのまっすぐな側面における傾斜より
も大きいという事実にもかかわらず、この状態は、満た
される。
【００４３】コーナーの小面６４および６８ａ〜６８ｈ
においては、これらすべての小面は、上記で説明したよ
うに、約４５度の傾斜を有しており、ゆえに、メサ構造
４４の主要側壁４８と同じ傾斜を有することになる。従
って、それら小面と主要側壁に沿ったＮ+ Ｎ- 接合表面
遮断７２ｂは、略どこにおいてもＮ+ Ｎ- 接合７４の表
面遮断に平行な一般的にまっすぐな線からなる。
においては、これらすべての小面は、上記で説明したよ
うに、約４５度の傾斜を有しており、ゆえに、メサ構造
４４の主要側壁４８と同じ傾斜を有することになる。従
って、それら小面と主要側壁に沿ったＮ+ Ｎ- 接合表面
遮断７２ｂは、略どこにおいてもＮ+ Ｎ- 接合７４の表
面遮断に平行な一般的にまっすぐな線からなる。
【００４４】異なる小面が互いに接合する縦のエッジに
沿って、極めてまれに上記説明に対する例外が発生す
る。そのようなエッジ、例えば、隣り合う小面６４と６
８ａとの間のエッジ９０において、わずかなカスプ９２
が存在する。これは、上述したように、Ｎ+ Ｎ- 接合の
下方への移動にわずかに遅れを生じる縦のエッジにおけ
る２方向へ起きる横方向の拡散により生じる。しかしな
がら、２つの小面６４と６８ａとの間に存在する直線か
らの非常に小さな偏差（たとえば、前述の３．７５度）
のために、それらの間のエッジ９０の影響は、すべての
実用的用途において、カスプ９２の存在は無視できるほ
ど非常に小さい。さまざまなメサの上部エッジ１３４お
よび１３８ａ〜１３８ｈは、さらに鋭角で、たとえば特
定した３．７５度を超えた直線からの偏差で交わる低度
まで、カスプ９２は、寸法が大きくなり、デバイスの特
徴のより大きな変異性を有するデバイスを提供する。こ
れは、避けるのが望ましい。一般的に、また、作られる
特別なデバイスによって、連続して結合するメサのエッ
ジ１３４および１３８ａ〜１３８ｈ間の直線からの最大
の角度的偏差は、約１０度以下である。
沿って、極めてまれに上記説明に対する例外が発生す
る。そのようなエッジ、例えば、隣り合う小面６４と６
８ａとの間のエッジ９０において、わずかなカスプ９２
が存在する。これは、上述したように、Ｎ+ Ｎ- 接合の
下方への移動にわずかに遅れを生じる縦のエッジにおけ
る２方向へ起きる横方向の拡散により生じる。しかしな
がら、２つの小面６４と６８ａとの間に存在する直線か
らの非常に小さな偏差（たとえば、前述の３．７５度）
のために、それらの間のエッジ９０の影響は、すべての
実用的用途において、カスプ９２の存在は無視できるほ
ど非常に小さい。さまざまなメサの上部エッジ１３４お
よび１３８ａ〜１３８ｈは、さらに鋭角で、たとえば特
定した３．７５度を超えた直線からの偏差で交わる低度
まで、カスプ９２は、寸法が大きくなり、デバイスの特
徴のより大きな変異性を有するデバイスを提供する。こ
れは、避けるのが望ましい。一般的に、また、作られる
特別なデバイスによって、連続して結合するメサのエッ
ジ１３４および１３８ａ〜１３８ｈ間の直線からの最大
の角度的偏差は、約１０度以下である。
【００４５】マスク２２（図３）のコーナー側面の長さ
について以下述べる。メサ構造のエッチングの間、シリ
コンのエッチングが、縦方向と同様にエッチング液マス
ク２２下の横方向にも行われる。エッチング処理の終り
において、マスクの対応するエッジの内側のメサの上面
コーナーのエッジ１３４の位置を点線で示す図９にこれ
が示されている。マスクのコーナー２６における湾曲に
より、さまざまなエッチングされた裏メサ上部エッジ１
３４および１３８ａ（図示しない他のエッジ１３８ｂ〜
１３８ｈも同様）の長さは、対応するマスクのエッジよ
りも短い。マスクのエッジのアンダーカットの量は、メ
サの高さの関数である。４５度傾斜したメサの壁では、
たとえば、シリコンウェーハの横方向のエッチングは、
その縦方向のエッチングの約半分に相当する。縦方向と
伴う横方向のエッチングが増加すると、メサのコーナー
の上部エッジは、次第に短くなってゆき、エッチング処
理の開始時においてメサのエッジが最短の長さでない限
り、短くなり過ぎてしまう。
について以下述べる。メサ構造のエッチングの間、シリ
コンのエッチングが、縦方向と同様にエッチング液マス
ク２２下の横方向にも行われる。エッチング処理の終り
において、マスクの対応するエッジの内側のメサの上面
コーナーのエッジ１３４の位置を点線で示す図９にこれ
が示されている。マスクのコーナー２６における湾曲に
より、さまざまなエッチングされた裏メサ上部エッジ１
３４および１３８ａ（図示しない他のエッジ１３８ｂ〜
１３８ｈも同様）の長さは、対応するマスクのエッジよ
りも短い。マスクのエッジのアンダーカットの量は、メ
サの高さの関数である。４５度傾斜したメサの壁では、
たとえば、シリコンウェーハの横方向のエッチングは、
その縦方向のエッチングの約半分に相当する。縦方向と
伴う横方向のエッチングが増加すると、メサのコーナー
の上部エッジは、次第に短くなってゆき、エッチング処
理の開始時においてメサのエッジが最短の長さでない限
り、短くなり過ぎてしまう。
【００４６】上記で説明したように、接合するコーナー
の小面間のさまざまな縦方向のエッジ、たとえば隣り合
う小面６４と６８ａとの間のエッジ９０（図８）におい
て、Ｎ+ Ｎ- 接合表面遮断７２ｂにおいてカスプ９２が
形成される傾向がある。そのようなカスプは、縦方向の
エッジの上に配された「ユニットキューブ」からの不純
物の横方向の拡散の曲がった拡散前部によって生じる。
また、メサの上部エッジ１３４、１３８ａ〜１３８ｈが
過度に短くなった場合、離間した小面の縦方向のエッジ
へ横方向の拡散のためドーパントを供給することのでき
るドービングされたＮ+ 領域７８の量が、すべての必要
とされるドーパントを供給するには不適切であるという
ことも起こる。従って、さまざまなカスプ９２がより大
きくさえなり、デバイスの特性におけるより大きな好ま
しくない変化を引き起こす。
の小面間のさまざまな縦方向のエッジ、たとえば隣り合
う小面６４と６８ａとの間のエッジ９０（図８）におい
て、Ｎ+ Ｎ- 接合表面遮断７２ｂにおいてカスプ９２が
形成される傾向がある。そのようなカスプは、縦方向の
エッジの上に配された「ユニットキューブ」からの不純
物の横方向の拡散の曲がった拡散前部によって生じる。
また、メサの上部エッジ１３４、１３８ａ〜１３８ｈが
過度に短くなった場合、離間した小面の縦方向のエッジ
へ横方向の拡散のためドーパントを供給することのでき
るドービングされたＮ+ 領域７８の量が、すべての必要
とされるドーパントを供給するには不適切であるという
ことも起こる。従って、さまざまなカスプ９２がより大
きくさえなり、デバイスの特性におけるより大きな好ま
しくない変化を引き起こす。
【００４７】メサのコーナーのエッジの最短長さは、さ
まざまなデバイスの設計パラメータ、たとえば、メサの
側壁上のＮ+ Ｎ- 表面遮断７２ｂの縦方向の位置や、使
用されたドーピング濃度や、デバイス特性における許容
された変化の関数である。しかしながら、一般に、エッ
チング処理の終りにおいて適切な長さのメサのコーナー
の上部エッジを得るために、マスク２２のさまざまな線
３４および３８ａ〜３８ｈの長さ（これらの長さは、エ
ッチング処理の開始時においてメサのエッジの長さを決
定する）は、好ましくは、メサ構造の上面４６からＮ+
Ｎ- 接合表面遮断の深さ下に等しく、一般的に、メサ構
造内のＮ+ Ｎ- 接合７４の深さと約等しい。図７では、
そのような深さが寸法Ｄで示されている。
まざまなデバイスの設計パラメータ、たとえば、メサの
側壁上のＮ+ Ｎ- 表面遮断７２ｂの縦方向の位置や、使
用されたドーピング濃度や、デバイス特性における許容
された変化の関数である。しかしながら、一般に、エッ
チング処理の終りにおいて適切な長さのメサのコーナー
の上部エッジを得るために、マスク２２のさまざまな線
３４および３８ａ〜３８ｈの長さ（これらの長さは、エ
ッチング処理の開始時においてメサのエッジの長さを決
定する）は、好ましくは、メサ構造の上面４６からＮ+
Ｎ- 接合表面遮断の深さ下に等しく、一般的に、メサ構
造内のＮ+ Ｎ- 接合７４の深さと約等しい。図７では、
そのような深さが寸法Ｄで示されている。
【００４８】マスク２２のさまざまな線３４および３８
ａ〜３８ｈとそれら線の前記で指定された長さとの間の
指定された角度的方向を考慮に入れて、それらの弧状の
長さに換算してマスクのコーナーの寸法を指定すること
ができる。特に、６度の各湾曲に関しては、マスクのコ
ーナーのエッジの長さは、距離Ｄと等しいかもしくはそ
れ以上となるべきである。
ａ〜３８ｈとそれら線の前記で指定された長さとの間の
指定された角度的方向を考慮に入れて、それらの弧状の
長さに換算してマスクのコーナーの寸法を指定すること
ができる。特に、６度の各湾曲に関しては、マスクのコ
ーナーのエッジの長さは、距離Ｄと等しいかもしくはそ
れ以上となるべきである。
【００４９】上記で指定された最小の長さを超えたマス
クの線３４および３８ａ〜３８ｈの長さは、重要でな
い。それらの長さが長くなればなるほど、マスクのコー
ナーが大きくなり、結果生じるメサ構造は、矩形から離
れてゆき、さらに円形になってゆく。実際問題として、
ウェーはからさいの目に切られたチップは、矩形をして
おり、チップ内のシリコンの最大使用のために、メサ構
造もまた矩形をしている。したがって、メサのコーナー
が大きくなる程、シリコン部分は、無駄となり、デバイ
スの効力処理能力は、減少する。そのような無駄を最小
限とするためには、コーナーは、できるだけ小さく作ら
れ、ある実施例においては、前述した最小長さのエッジ
から構成される。また、実際問題として、コーナーは、
実際には、全体のメサ構造の小さな部分以外から構成さ
れており、メサ構造の全体の面積における大きな変更な
く最小長さをかなり超える長さを有するコーナーのエッ
ジを使用することが可能である。
クの線３４および３８ａ〜３８ｈの長さは、重要でな
い。それらの長さが長くなればなるほど、マスクのコー
ナーが大きくなり、結果生じるメサ構造は、矩形から離
れてゆき、さらに円形になってゆく。実際問題として、
ウェーはからさいの目に切られたチップは、矩形をして
おり、チップ内のシリコンの最大使用のために、メサ構
造もまた矩形をしている。したがって、メサのコーナー
が大きくなる程、シリコン部分は、無駄となり、デバイ
スの効力処理能力は、減少する。そのような無駄を最小
限とするためには、コーナーは、できるだけ小さく作ら
れ、ある実施例においては、前述した最小長さのエッジ
から構成される。また、実際問題として、コーナーは、
実際には、全体のメサ構造の小さな部分以外から構成さ
れており、メサ構造の全体の面積における大きな変更な
く最小長さをかなり超える長さを有するコーナーのエッ
ジを使用することが可能である。
【００５０】上述したことを要約すると、非等方性のエ
ッチング後に、メサの主要側壁が４５度前後の傾斜を有
するように、シリコンの結晶方向に対してメサのエッチ
ング液マスクを方向づけすることにより望ましい結果が
得られる。これは、高い降伏電圧特性を得るのに好まし
い傾斜である。非等方性のエッチングを用いると、すべ
てのメサの側壁が４５度の傾斜を有することは不可能で
あるが、前述したマスクの方向づけを用いると、５４度
前後の傾斜を有する各コーナーの中央にある単一の三角
形の小面を除いて、メサのコーナーの壁が４５度の傾斜
を有する。しかしながら、この小面の形状と位置とによ
り、この（５４度の傾斜の）小面に沿った高低接続表面
遮断は、４５度の傾斜のすべての他のメサ側面およびコ
ーナーの壁における高低接続表面遮断とＰＮ接合から約
同じ距離離れている。結果生じるメサは、よってメサの
全周において均一の特性、および、５４度に傾斜した壁
と比べて４５度に傾斜した壁の一般的に好ましい電界、
表面安定性および降伏電圧特性を有する。
ッチング後に、メサの主要側壁が４５度前後の傾斜を有
するように、シリコンの結晶方向に対してメサのエッチ
ング液マスクを方向づけすることにより望ましい結果が
得られる。これは、高い降伏電圧特性を得るのに好まし
い傾斜である。非等方性のエッチングを用いると、すべ
てのメサの側壁が４５度の傾斜を有することは不可能で
あるが、前述したマスクの方向づけを用いると、５４度
前後の傾斜を有する各コーナーの中央にある単一の三角
形の小面を除いて、メサのコーナーの壁が４５度の傾斜
を有する。しかしながら、この小面の形状と位置とによ
り、この（５４度の傾斜の）小面に沿った高低接続表面
遮断は、４５度の傾斜のすべての他のメサ側面およびコ
ーナーの壁における高低接続表面遮断とＰＮ接合から約
同じ距離離れている。結果生じるメサは、よってメサの
全周において均一の特性、および、５４度に傾斜した壁
と比べて４５度に傾斜した壁の一般的に好ましい電界、
表面安定性および降伏電圧特性を有する。
【００５１】これまで記述した実施例においては、エッ
チング液マスク２２（図２）は、結晶の表面方向＜１１
１＞に対して４５度の角度で配された主要側面２４と揃
えられた。この結果、メサの側壁４８（図５）は、４５
度の傾斜を有した。しかしながら、前述したように、４
５度の壁の傾斜は、マスクの限定エッジを方向＜１１１
＞からあらかじめ指定された１５度を超えて配置するこ
とで得られる。従って、前後３０度までで図２に示され
た方向に対して回転したマスク２２であっても望ましい
メサの形状を得ることができる。これは、図３と全体的
に似通った図１０および図１１に示されている。図１０
および図１２は、図２に示されたマスク２２のような一
般的に矩形のマスクのコーナー２６ａ（図１０）および
２６ｂ（図１１）の形状および方向を示す。図２は、シ
リコンの方向＜１１１＞に対して４５度に配された主要
側面２４を有するマスク２２を示す。図１０は、任意の
量、たとえば図２に示される方法から７．５度、時計周
りに回転されたマスク２２を示し、図１１は、図２に示
された方向から最大許容量（たとえば、３０度前後）回
転されたマスク２２を示す。マスク２２に対するマスク
２２ａおよび２２ｂの回転は、マスクのコーナーの形状
において対応する変更を必要とする。それら変更の特徴
は、図３に示されたマスク２２のコーナー２６と比較す
ることにより以下に説明する。
チング液マスク２２（図２）は、結晶の表面方向＜１１
１＞に対して４５度の角度で配された主要側面２４と揃
えられた。この結果、メサの側壁４８（図５）は、４５
度の傾斜を有した。しかしながら、前述したように、４
５度の壁の傾斜は、マスクの限定エッジを方向＜１１１
＞からあらかじめ指定された１５度を超えて配置するこ
とで得られる。従って、前後３０度までで図２に示され
た方向に対して回転したマスク２２であっても望ましい
メサの形状を得ることができる。これは、図３と全体的
に似通った図１０および図１１に示されている。図１０
および図１２は、図２に示されたマスク２２のような一
般的に矩形のマスクのコーナー２６ａ（図１０）および
２６ｂ（図１１）の形状および方向を示す。図２は、シ
リコンの方向＜１１１＞に対して４５度に配された主要
側面２４を有するマスク２２を示す。図１０は、任意の
量、たとえば図２に示される方法から７．５度、時計周
りに回転されたマスク２２を示し、図１１は、図２に示
された方向から最大許容量（たとえば、３０度前後）回
転されたマスク２２を示す。マスク２２に対するマスク
２２ａおよび２２ｂの回転は、マスクのコーナーの形状
において対応する変更を必要とする。それら変更の特徴
は、図３に示されたマスク２２のコーナー２６と比較す
ることにより以下に説明する。
【００５２】図３では、マスクのコーナー２６は、対称
的であり、中心点３２は、コーナー２６の対称の軸３０
上に位置する。重要なことは、図示された方向＜１１１
＞は、点３２においてコーナー２６と接し、点３２は、
２つの直線３４の交差点に位置する。
的であり、中心点３２は、コーナー２６の対称の軸３０
上に位置する。重要なことは、図示された方向＜１１１
＞は、点３２においてコーナー２６と接し、点３２は、
２つの直線３４の交差点に位置する。
【００５３】図３の方向から７．５度回転させたマスク
２２ａ（図１０）では、方向＜１１１＞は、点３２ａに
おいてもコーナー２６ａと接っするが、コーナー２６
は、もはや対称ではなく、点３２もコーナーの長さに沿
って中央に位置しない。さらに、点３２ａは、マスク２
２に対してマスク２２ａの時計周りに相当するコーナー
を中心に反時計周りに移動する。
２２ａ（図１０）では、方向＜１１１＞は、点３２ａに
おいてもコーナー２６ａと接っするが、コーナー２６
は、もはや対称ではなく、点３２もコーナーの長さに沿
って中央に位置しない。さらに、点３２ａは、マスク２
２に対してマスク２２ａの時計周りに相当するコーナー
を中心に反時計周りに移動する。
【００５４】図１０に図示された例では、７．５度の回
転に対応して、そのような回転は、図３に示された８つ
のサイド３８ａ〜３８ｈの２つの角度的長さに正に一致
し、コーナー３２ａの必要な再方向づけを適応させるた
め、図３に点３２の左側に示された８つの３８ａ〜３８
ｈの２つは、図１０に示された点３２の右側に移動され
た。したがって、コーナー２６ａは、２つの線３４に加
え、点３２ａの左側に６つの線３８ａ〜３８ｆと、点３
２ａの右側に８つの線３８ａ〜３８ｊを含む。コーナー
２６ａの他のすべてのパラメータは、コーナー２６と等
しい。
転に対応して、そのような回転は、図３に示された８つ
のサイド３８ａ〜３８ｈの２つの角度的長さに正に一致
し、コーナー３２ａの必要な再方向づけを適応させるた
め、図３に点３２の左側に示された８つの３８ａ〜３８
ｈの２つは、図１０に示された点３２の右側に移動され
た。したがって、コーナー２６ａは、２つの線３４に加
え、点３２ａの左側に６つの線３８ａ〜３８ｆと、点３
２ａの右側に８つの線３８ａ〜３８ｊを含む。コーナー
２６ａの他のすべてのパラメータは、コーナー２６と等
しい。
【００５５】同様に、図１１では、（マスクのコーナー
に方向＜１１１＞が接するところの点として画定され
た）点３２ｂが、コーナー２６ｂがマスクの主要側面２
４と結合するところのコーナー２６ｂの左側のエッジに
完全に移動されている。しかしながら、側面２４は、こ
こでも、（図１１に図示されたマスク２２ｂの特定方向
の）方向＜１１１＞から１５度に方向づけされている。
この結果、点３２ｂの左側の直線３４ｂは、実際には、
マスク２６ｂの左側の主要側面２４の一部となる。
に方向＜１１１＞が接するところの点として画定され
た）点３２ｂが、コーナー２６ｂがマスクの主要側面２
４と結合するところのコーナー２６ｂの左側のエッジに
完全に移動されている。しかしながら、側面２４は、こ
こでも、（図１１に図示されたマスク２２ｂの特定方向
の）方向＜１１１＞から１５度に方向づけされている。
この結果、点３２ｂの左側の直線３４ｂは、実際には、
マスク２６ｂの左側の主要側面２４の一部となる。
【００５６】この実施例では、コーナー２６ｂの９０度
の弧状が、点３２ｂの右側の直線３４ｂと左側の主要側
面２４の延長部分との間の３０度の角度に、他方に対し
て３．７５度で（１５の角度を形成する）１６の直線３
８ａ〜３８ｐにより形成される５６．２５度を足し、さ
らに線３８ａ、３４ｂ間と線３８ｐ、２４間において供
給される残りの３．７５度を足すことにより形成され
る。
の弧状が、点３２ｂの右側の直線３４ｂと左側の主要側
面２４の延長部分との間の３０度の角度に、他方に対し
て３．７５度で（１５の角度を形成する）１６の直線３
８ａ〜３８ｐにより形成される５６．２５度を足し、さ
らに線３８ａ、３４ｂ間と線３８ｐ、２４間において供
給される残りの３．７５度を足すことにより形成され
る。
【００５７】（実際問題として）１５度前後の最小のず
れが主張されているが、方向＜１１１＞に対するマスク
２２の好ましい方向は、実際にはない。図４〜６および
図９に関連して既に説明したように、非等方性エッチン
グ工程後に形成されたメサ４４の上面は、メサのエッジ
１３４、１３８ａなどがマスクのエッジ３４、３８など
と比べてわずかに短いことを除いては、エッチング液マ
スク２２の上面とその形状においてかなり相似してい
る。そのような形状の相似は、メサの上面の形状が、共
通のウェーハ上にまたは異なるウェーハから作られたと
してもデバイスからデバイスへは実質的に同じである。
図７および９に示された製造工程に対するデバイスの形
成後、フォトマスク重ね合わせ処理（ｐｈｏｔｏｍａｓ
ｋ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）を含
む既知の処理工程が一般的に必要とされ、また、そのよ
うな重ね合わせ処理は、形成されるデバイスの相似によ
ってかなり容易にされているので、これは、かなり望ま
しいことである。
れが主張されているが、方向＜１１１＞に対するマスク
２２の好ましい方向は、実際にはない。図４〜６および
図９に関連して既に説明したように、非等方性エッチン
グ工程後に形成されたメサ４４の上面は、メサのエッジ
１３４、１３８ａなどがマスクのエッジ３４、３８など
と比べてわずかに短いことを除いては、エッチング液マ
スク２２の上面とその形状においてかなり相似してい
る。そのような形状の相似は、メサの上面の形状が、共
通のウェーハ上にまたは異なるウェーハから作られたと
してもデバイスからデバイスへは実質的に同じである。
図７および９に示された製造工程に対するデバイスの形
成後、フォトマスク重ね合わせ処理（ｐｈｏｔｏｍａｓ
ｋ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ）を含
む既知の処理工程が一般的に必要とされ、また、そのよ
うな重ね合わせ処理は、形成されるデバイスの相似によ
ってかなり容易にされているので、これは、かなり望ま
しいことである。
【００５８】これまで、また、離間された出っ張りがメ
サの側壁上に存在する状態では特に、メサの上面の形状
においてさらに重要な変更もまた、一般的にデバイスか
らデバイスにおいて存在する。これは、メサの上面の形
状が側面の出っ張りの形状および位置の関数であるから
であり、これらの出っ張りのパラメータは、かなり小さ
く且つ一般的に避けられない処理変化に対してかなり敏
感である。
サの側壁上に存在する状態では特に、メサの上面の形状
においてさらに重要な変更もまた、一般的にデバイスか
らデバイスにおいて存在する。これは、メサの上面の形
状が側面の出っ張りの形状および位置の関数であるから
であり、これらの出っ張りのパラメータは、かなり小さ
く且つ一般的に避けられない処理変化に対してかなり敏
感である。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明により生成
されたメサでは、メサの出っ張りは取り除かれた。従っ
て、本発明は、ＰＮ結合を含むメサの有用性を有するよ
うに記述されたが、本発明はまた、正確に寸法付けされ
且つ形状が決められたメサが有用である限り、有用性を
有するものである。
されたメサでは、メサの出っ張りは取り除かれた。従っ
て、本発明は、ＰＮ結合を含むメサの有用性を有するよ
うに記述されたが、本発明はまた、正確に寸法付けされ
且つ形状が決められたメサが有用である限り、有用性を
有するものである。
【図１】表面上にエッチング液マスクを有するシリコン
ウェーハの断面図である。
ウェーハの断面図である。
【図２】図１に示したウェーハの平面図である。
【図３】図２に示されたエッチング液マスクのコーナー
の拡大図であり、コーナーの湾曲はかなり誇張して示し
た説明図である。
の拡大図であり、コーナーの湾曲はかなり誇張して示し
た説明図である。
【図４】図２と同様であるが、ウェーハがメサ構造を提
供するように非等方性にエッチングされたあとの平面図
である。
供するように非等方性にエッチングされたあとの平面図
である。
【図５】図４の線５―５における断面図である。
【図６】図４に示されたメサのコーナーの拡大斜視図で
あり、コーナーの湾曲はかなり誇張して示した説明図で
ある。
あり、コーナーの湾曲はかなり誇張して示した説明図で
ある。
【図７】図５と同様であり、メサ内の下方かつ側方にメ
サ内でドーパントの拡散をもたらすためのウェーハを加
熱した効果を示した説明図である。
サ内でドーパントの拡散をもたらすためのウェーハを加
熱した効果を示した説明図である。
【図８】図６と同様であり、ドーパントの拡散工程を示
した説明図である。
した説明図である。
【図９】エッチング液マスクがまだ置いてある状態のエ
ッチングされたメサ構造のコーナー部分の平面図であ
る。
ッチングされたメサ構造のコーナー部分の平面図であ
る。
【図１０】図２に示されたものと同様であるが、マスク
が図２および図３に示されたものから各々別々の方法で
使用された場合の各マスクのコーナーを示した説明図で
ある。
が図２および図３に示されたものから各々別々の方法で
使用された場合の各マスクのコーナーを示した説明図で
ある。
【図１１】図２に示されたものと同様であるが、マスク
が図２および図３に示されたものから各々別々の方法で
使用された場合の各マスクのコーナーを示した説明図で
ある。
が図２および図３に示されたものから各々別々の方法で
使用された場合の各マスクのコーナーを示した説明図で
ある。
【符号の説明】 １０ シリコンウェーハ １２ 界面 １４ エピタキシー層 １６ ウェーハ表面 １８ Ｎ+ 領域 ２０ 窒化層 ２２ エッチング液マスク ２４ マスク側面 ２６ マスクのコーナー ３０ 軸 ３２ コーナー中心点 ４４ メサ構造 ４６ メサ状面 ４８ メサ側壁 ５２ 基底面 ５６ メサのコーナー ６０ 三角形の小面 ６４ 小面 ６８ａ〜６８ｈ 小面 ７２ Ｎ+ Ｎ- 接合 ７４ Ｎ+ Ｎ- 接合 ８０ ユニットキューブ
Claims (12)
- 【請求項１】 メサ構造を有する半導体デバイスの製造
方法において、前記製造方法は、単一結晶のシリコンウ
ェーハの表面＜１００＞上の略矩形のエッチングマスク
を設け、前記マスクが弧状に形成したコーナーで接する
まっすぐな側面を有し、前記マスクのまっすぐな側面が
前記表面上の方向＜１１１＞に対して約１２度を超えた
角度で配され、前記コーナーがそれぞれ、方向＜１１１
＞が前記各コーナーに対して接するところの点を含み、
前記コーナーの各周囲が、前記点を始点として、前記方
向＜１１１＞と少なくとも約１２度前後の角度を形成す
る第１の直線であり、前記直線は前記コーナーのそれぞ
れの１端部において前記直線をマスクのまっすぐな側面
へ接続する曲線で終結しており、前記マスクの下のメサ
構造を提供するため前記ウェーハを非等方性にエッチン
グすることからなることを特徴とする半導体デバイスの
製造方法。 - 【請求項２】 前記コーナーのそれぞれの周囲は、前記
点から延在し、前記第１の直線と約１５６度以下の角度
をなす第２の直線を含み、前記第２の直線は、前記コー
ナーのそれぞれの他端部においてマスクのまっすぐな側
面へ接続されることを特徴とする請求項１記載の製造方
法。 - 【請求項３】 前記シリコンウェーハは、軽くドーピン
グされた領域と共にＰＮ接合を形成する強くドーピング
された領域を含み、前記方法は、前記メサ構造の側壁が
ＰＮ接合を遮断し、露出するまで前記ウェーハをエッチ
ングすることを含み、前記マスクの各コーナーにおける
前記曲線は、少なくとも３０度の曲率を有し、前記曲線
の６度の各セグメントの長さは、前記メサの上面とメサ
構造側壁を伴う前記ＰＮ接合の表面遮断との間の垂直距
離に少なくとも等しい長さを有することを特徴とする請
求項１記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記コーナーのそれぞれにおける前記曲
線は、複数の連続して接続する第２の直線からなり、接
続された第２の直線の各対は、１０度と等しいかもしく
はそれ以下の角度を含むことを特徴とする請求項１記載
の製造方法。 - 【請求項５】 前記メサ構造は、上下離間した表面を有
し、前記メサ構造は、前記上面から前記底面に向かっ
て、第１の伝導性型の強くドーピングされた第１の領域
と、前記第１の伝導性型の弱くドーピングされた第２の
領域と、第２の伝導性型の強くドーピングされた第３の
領域とを含み、前記領域は、それぞれ、隣接の領域と共
に平坦な界面を有し、また、前記第２の領域へ下方にか
つ横方向に拡散するように前記第１の領域にドーパント
を生じるため前記メサ構造を加熱することを含むことを
特徴とする請求項１記載の製造方法。 - 【請求項６】 単一結晶のシリコンウェーハの表面＜１
００＞上の略矩形のエッチングマスクを設け、前記マス
クが弧状に形成したコーナーで接するまっすぐな側面を
有し、前記マスクのまっすぐな側面が前記表面上の方向
＜１１１＞に対して約１２度を超えた角度で配され、前
記コーナーがそれぞれ、方向＜１１１＞が前記各コーナ
ーに対して接するところの点を含み、前記の各周囲が、
前記点を始点として、前記方向＜１１１＞と少なくとも
約１２度前後の角度を形成する第１の直線であり、前記
直線は前記コーナーのそれぞれの１端部において前記直
線をマスクのまっすぐな側面へ接続する曲線で終結して
おり、前記マスクの下のメサ構造を提供するため前記ウ
ェーハを非等方性にエッチングすることからなる工程に
より提供されることを特徴とするメサ構造を有する半導
体デバイス。 - 【請求項７】 前記シリコンウェーハは、それぞれ、軽
くドーピングされた領域と共にＰＮ接合を形成する強く
ドーピングされた領域を含み、その工程は、前記メサ構
造の側壁がＰＮ接合を遮断し、露出するまで前記ウェー
ハをエッチングすることを含み、前記マスクの各コーナ
ーにおける前記曲線は、少なくとも３０度の曲率を有
し、前記曲線の６度の各セグメントの長さは、前記メサ
の上面とメサ構造側壁を伴う前記ＰＮ接合の表面遮断と
の間の垂直距離に少なくとも等しい長さを有することを
特徴とする請求項６記載のデバイス。 - 【請求項８】 前記コーナーのそれぞれにおける前記曲
線は、複数の連続して接続する第２の曲線からなり、接
続された第２の直線の各対は、１０度に等しいもしくは
それ以下の角度を含むことを特徴とする請求項６記載の
デバイス。 - 【請求項９】 結晶の平面＜１００＞に延在する主要表
面を有する単一結晶のシリコンウェーハと、 前記表面から上方に延在する略矩形のメサ構造であり、
前記メサ構造は、コーナーの壁で接する４つの側壁によ
り相互連結された離間した上面および底面を有し、前記
側壁の水平なエッジが、前記主要表面上の方向＜１１１
＞に対して少なくとも約１２度の角度で配され、前記コ
ーナーの壁が、それぞれ＜１１１＞結晶の平面に延在す
る接線小面からなるところのメサ構造と、 前記接線小面の１サイドと前記側壁のひとつとの間に延
在する複数の第２の平坦な小面であり、隣接する第２の
小面が他方から角度的にずれており、前記第２の小面の
傾斜が前記メサ構造の底面に対して約４５度をなすとこ
ろの第２の小面と、からなることを特徴とする半導体デ
バイス。 - 【請求項１０】 隣接する第２の小面の間の角度のずれ
は、４度に等しいか、もしくはそれ以下の角度であるこ
とを特徴とする請求項９記載の半導体デバイス。 - 【請求項１１】 主要表面を有する単一結晶のシリコン
ウェーハと、前記表面から上方に延在する略矩形のメサ
構造とからなり、前記メサ構造は、コーナーの壁で接す
る４つの側壁により相互連結された離間した上面および
底面を有し、前記コーナーの壁は、それぞれ接線小面
と、前記接線小面の１サイドと前記側壁のひとつとの間
に連続して延在する複数の矩形の第２の小面とからな
り、前記隣接する第２の小面の面は、他方から角度的に
ずれており、前記側壁、前記接線小面および前記第２の
小面の傾斜は、前記メサ構造底面に対してそれぞれ、４
５度、５４度および４５度前後であることを特徴とする
半導体デバイス。 - 【請求項１２】 隣接する第２の小面の間の角度のずれ
が、４度に等しいか、もしくはそれ以下の角度であるこ
とを特徴とする請求項１１記載の半導体デバイス。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/230,299 US5399901A (en) | 1994-04-20 | 1994-04-20 | Semiconductor devices having a mesa structure and method of fabrication for improved surface voltage breakdown characteristics |
| US40651595A | 1995-03-17 | 1995-03-17 | |
| US406515 | 1995-03-17 | ||
| US230299 | 1995-03-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0878367A true JPH0878367A (ja) | 1996-03-22 |
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ID=26924098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09527295A Expired - Fee Related JP3667382B2 (ja) | 1994-04-20 | 1995-04-20 | メサ構造を有する半導体デバイスおよび改善した表面降伏電圧特性のための製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0678920B1 (ja) |
| JP (1) | JP3667382B2 (ja) |
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| CA (1) | CA2146912A1 (ja) |
| DE (1) | DE69529490T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100728153B1 (ko) * | 2005-06-24 | 2007-06-13 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 반도체 장치의 제조 방법 |
| JP2012504334A (ja) * | 2008-09-30 | 2012-02-16 | ノースロップ グラマン システムズ コーポレーション | エッジ終端性能改善のための電場停止層を備えた半導体構造 |
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| US9994936B2 (en) | 2011-08-15 | 2018-06-12 | Alta Devices, Inc. | Off-axis epitaxial lift off process |
| US9981844B2 (en) | 2012-03-08 | 2018-05-29 | Infineon Technologies Ag | Method of manufacturing semiconductor device with glass pieces |
| US9219020B2 (en) | 2012-03-08 | 2015-12-22 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor device, wafer assembly and methods of manufacturing wafer assemblies and semiconductor devices |
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| CA3193011A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Omid Salehzadeh EINABAD | Buried heterostructure semiconductor laser and method of manufacture |
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|---|---|---|---|---|
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| DE3137675A1 (de) * | 1981-09-22 | 1983-04-07 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Thyristor mit einem mehrschichten-halbleiterkoerper und verfahren zu seiner herstellung |
| US4740477A (en) * | 1985-10-04 | 1988-04-26 | General Instrument Corporation | Method for fabricating a rectifying P-N junction having improved breakdown voltage characteristics |
| DE4342767A1 (de) * | 1993-12-15 | 1995-06-22 | Ant Nachrichtentech | Verfahren zur Herstellung einer quaderförmigen Vertiefung zur Aufnahme eines Bauelementes in einer Trägerplatte |
-
1995
- 1995-04-12 EP EP95302441A patent/EP0678920B1/en not_active Expired - Lifetime
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- 1995-04-20 JP JP09527295A patent/JP3667382B2/ja not_active Expired - Fee Related
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-
1997
- 1997-05-12 US US08/854,475 patent/US5773874A/en not_active Expired - Lifetime
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