JPS5913322A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5913322A
JPS5913322A JP12202782A JP12202782A JPS5913322A JP S5913322 A JPS5913322 A JP S5913322A JP 12202782 A JP12202782 A JP 12202782A JP 12202782 A JP12202782 A JP 12202782A JP S5913322 A JPS5913322 A JP S5913322A
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Takeshi Suzuki
荘史 鈴木
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桜庭 茂樹
Katsumi Akabane
赤羽根 克己
Tadashi Sakagami
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    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
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    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はダイオードやサイリスクなどの半導体装置の製
造方法に関し、特に、りンなどの異常拡散(リンスパイ
ク)を防止する工程を備えた半導体装置の製造方法に関
するものである。
従来の半導体装置の製造プロセスについてサイリスクの
場合を例にとり、第1図を参照して簡単に説明する。
まず、抵抗率1500m,厚さ455μm(j)N型ノ
リコン基板10を用意する。第1図(&)に示す様に、
この基板の一方の面を酸化膜(SiOx膜》13にて被
い、1000℃以下の低温にてN型不純物リンを拡散し
、極《薄い1μm以下のN+層11を形成する。
続いて、第1図<b)に示すように、高温(j25D”
c)VCて長時間引伸し拡散をすることにより、N4層
11の厚さを約70μmにまで拡大Jる。その後、第1
図(c)に示す様に、P型不純物ガリウムを1100〜
1200℃にて拡散し、薄い(8μm)P+層15.1
6を基板10の両面に形成する、 さらに、第1図(d)に示す様に、N+層11側のP+
層16を化学エッチにて除去した後、第1図(+1)に
示す様に、約1250℃の高温にてP+層15を約75
μmまで引伸し拡散する。以上の工程により、N+NP
+の接合構造が得られる。
続いて、第1図C!)に示す様に、Pml5の側のSi
02膜13を局部的に除去した後、第1図(gJに示す
ように、1100〜121JOCにて、N型不純物リン
をドープすることにより、比較的薄い(8〜10μs)
N+層18を形成する。
さらに、第1図(h)に示す様忙、約1250℃にて、
N”ffil8を約30μmまで引伸し拡散する。続い
て、第1図(l)に示す様に、約1250℃にてガリウ
ム不純物を拡散し、P+層19を形成する。以上の工程
によって、P  N  NP  N構造のサイリスクが
得られる。
第2図は、第1図に示した従来のプロセス(a)〜(1
)の5ちの(b)および(d)をさらに詳細に示したも
のである。
第2図(b)に示す様に、酸化膜IAKピンホール等が
有ると、局部的rc.vyの異常拡散層一すなわち,リ
ンのスパイクN+層120が形成され、続いて同図(●
)に示す様に,ガリウムを拡散することκよりP 層1
5が形成される。
しかし、図示のように、リンのスパイク N+層120
 が高濃度で、また深く拡散していると、接合層が、局
部的にN”N N+どなる。このような状態で、N型シ
リコン基板10に定格電圧を印加すると、局部的に短絡
状態となり、定格の耐圧が得られないという欠点を生ず
る1、 また、す/のスパイクN+層120がP+層15に比べ
て浅い場合でも、基板10に定格電圧を印加すると、P
+層15に空乏層が伸びる。このために、空乏層とリン
の異常拡散部との間隔が極端に狭(なるか、あるいは両
者が接触してしまい、定格電圧より低い印加電圧で、ブ
レークオーバしてしまうという欠点がある。
本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し、リン
などのN型不純物の異常拡散による悪影響を除去するこ
とのできる半導体装置の製造方法を提供することにある
本発明の特徴は、N型半導体基板の一方の表面より、リ
ンなどのN型不純物を拡散してN”l−を形成する際に
、Nff半導体基板に生じるリンの異常拡散部を、化学
的エッチ、機械的ランプ等の手法によって削除し、その
後にガリウム不純物を拡散してP+層を形成することに
より、最終接合をN+N P+またはP” N+N P
+N+ 構造などとし、ダイオードまたはサイリスクな
どの半導体装置を製造する点九ある。
以下、添付図面に示す実施例について本発明を詳述する
第3図(a)〜(1)は本発明の一実施例によるサイリ
スタの製造過程を示すものである。
先づ、抵抗率150Ω3.厚さ500μmのN型シリコ
ン基板20を用意する。第3図(a)に示す様に、その
一方の而を酸化膜(SjOtEl)23にて被い、10
00℃以下の低温にてN型不純物リンを拡散し、極く薄
い1μm以下のN+層21を形成する。
続いて、第3図(b)に示す様に、比較的低温(約11
00℃)にて引伸し拡散を行ない、N+層21の拡散深
さを8μmまで延ばす。こへで、1200〜1250 
℃位の高温を使用しないのは、リンの異常拡散が生じた
場合、その拡散深さが深くなりすぎない様処することが
目的である。
つぎに、第3図(c)K示すように、酸化膜(SIO1
膜)26を除去し、N+層21 の形成側とは反対の面
をN+層21の厚さの約15〜2倍(約12〜15μm
)の深さまで、化学エッチ、機械研摩にて除去する。
この理由は、実験により、リンのN+層21の深さ8μ
mK対して、反対側の面にリンの異常拡散−いわゆるリ
ンスパイクが検出され、その深さの最大は約12μmc
N+層21 の深さ8μmの約15倍)であることが確
認されているからである。
続いて、第5図(d)に示すように、高温(1250℃
)にて長時間引伸し拡散をすることによりN+層21 
の厚さを約70μmとする。このときのN+121の表
面濃度は、第3図Cm)〜(c)の場合の濃度より2〜
3桁低下している。
前記(d)の工程で、N 層21よりのアウトディフェ
ージせンにより、あるいは空気中に浮遊しているリンが
付着することにより、他面(図の上側面)に再びリンの
局部的異常拡散を生ずることがある。
このため、第3図(e)に示すよ5に上側の酸化膜(S
in!膜)25を除去した後、他面のリンの局部的異常
拡散を除去する。この場合の除去層の厚さは約30pm
で良い。
続いて、第3図(f)に示すように、ガリウムを110
0〜1200℃にて拡散し、薄い8μmのP+426,
27を両面に形成する・ さらK、第3図(g)に示すよ5に、N+層21側のP
 層27を化学エッチにて除去した後、第3図(h) 
K示す様に、約1250 ℃にて、P+層26を約75
μmまで引伸し拡散する。以上の工程によって、N”N
P+のダ1オード接合構造が・・−得られる。
続いて、第3図(i)に示すように、P+層側26の一
方面(上側の面)の5l(h膜28 ′4を局部的に除
去した後、第3図(j)に示すように、1100〜12
00 ℃にてリンネ細物を選択拡散し、比較的薄い、8
〜10μmのN+層60を形成する。
続いて、第3図(k)に示すように、約1250℃にて
、N+層30を約30μmまで引伸し拡散をする。ひき
続いて、第3 因(1) K示すように、他方の面(下
側面)K、ガリウム不純物を約1250℃にて拡散し、
P+層61を形成する。
以上の工程によって、P” N” N P” N+構造
のサイリスタ素子が得られる。
この様にして製作したサンプルのスパイク数、最大スパ
イク深さ、耐圧分布を、従来の製作プロセスによるサイ
リスタ素子と比較した結果を第4因、第5図、第6図に
示す。
第4図はスパイク数の分布を示した図である。
この図から、スパイク数は、従来プロセスでは最大約4
.5ケ/cm”  と多いのに対し、本発明のプロセス
でははyゼロに減少していることが分かる。
また、第5図は最大スパイク深さの分布を示す図である
。この図から最大スパイク深さは、従来プロセスによる
ものでは、最大75〜80μmにも達しているのに対し
、本発明のプロセスによるものではほとんどゼロである
ことがわかる。
第6回は耐圧分布を示す図である。この図から、耐圧分
布は、従来のプロセスによるものでは、耐圧ゼロのもの
が30個もあったのに対し、本発明ノフロセスによるも
のでは、全数が規格通りの耐圧を示した、 以上の結果から、本発明による耐圧の改善効果が確紹で
きた。
なお、以上では、N型不純物としてリンを取上げて説明
したへ、□リン以外のN型不純物−例えば、ヒ素やアン
チモンを使用した場合でも同様の効果が期待できる。
また、第3図では、同図(b’)のように比較的低温で
N+層21の引伸し拡散を行なった後に、N層22の上
面を一旦除去し、その後再び、同図(d)のように高温
での引伸し拡散を行ない、つyいてN層22の上面を除
去する工程を採ったが、最初のN層の上面除去工程は省
略してもよい。これによっても、はy同様の効果を得る
ことができる。
また、以上では、本発明を逆阻止能力の小さいP” N
” NP” N層 構造のサイリスタに適用した例に付
いて述べたが、第7図のように、逆運列にダイオードを
複合したP” N” N P” N+構造の逆導通サイ
リスタに適用しても、同様の効果を達成することができ
る。
第7図において、第3図と同一の符号は、同一または同
等部分をあられしており、62は、P+層61よりも深
(、N+層21に達するように設けら□れたN層層であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のサイリスタの製造プロセスを示す図、第
2図は第1図の製造プロセスの一部絆細図、第3図その
11その2は本発明のサイリスタ製造プロセスを示す図
、第4図は従来法によるものと本発明の製造法によるも
のとのスパイク数の比較を示す図、第5図は従来法によ
るものと本発明の製造法によるものとの最大スパイク深
さの比較を示す図、第6図は従来法によるものと本発明
の製造法によるものとの耐圧分布の比較を示す図、第7
図は本発明によって製造された他のサイリスタの構造を
示す断面図である。 20・・・N型シリコン基板、21 ・・・N層層、2
2・・・N層、 26・・・P+層、  60・・・N
層層、51 ・・・P+層、  62・・・N 層代理
人弁理士 平 木 道 人 牙 1 因 牙 2 図 仲 7 図 0−(5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11N型半導体基板の一方の面を酸化膜で被い、他方
    の面KN型不純物を拡散してN+領領域形成する工程と
    、前記N+領領域引伸し拡散する工程と、前記N型半導
    体基板の一方の面を予定の厚さだ(す除去する工程と、
    前記N型半導体基板の一方の面KP型不純物を拡散して
    P+領域を形成する工程とを含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。 (2)N型半導体基板の一方の面を酸化膜で被い、他方
    の面にN型不純物を拡散してN+領領域形成する工程と
    、前記N+領領域引伸し拡散する工程と、前記N型半導
    体基板の一方の面を予定の厚さだけ除去する工程と、前
    記N型半導体基板の一方の面KPffl不純物を拡散し
    てP+領域を形成する工程と、前記P+領域の一部に、
    N型不純物を拡散して、一方の面に露出する第2のN+
    肯域を形成する工程と、他方の面に形成された前記N+
    領領域P型不純物を拡散して、他方の面に露出する第2
    のP″領域形成する工程とを含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法・ (3)N型半導体基板の一方の面を酸化膜で被い、他方
    の面KN型不純物を拡散してN 領域を形成する工程と
    、前記N+領領域比較的低温で引伸し拡散する工程と、
    前記N型半導体基板の一方の面を予定の厚さだけ除去す
    る工程と、前記N+領領域比較的高温でさらに引伸し拡
    散する工程と、前記N型半導体基板の一方の面を、再度
    、予定の厚さだけ除去する工程と、前記Nff1半導体
    基板の一方の面にP型不純物を拡散してP+領域を形成
    する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 (41ml初に除去する半導体基板の厚さが、その時に
    1i] 他方の而に形成されているN+領領域厚さの約15〜2
    .0倍であること?:特徴とする前記特許請求の範囲第
    3項記載の半導体装置の製造方法。 +5) N型半導体基板の一方の面を酸化膜で被い、他
    方の面にNJlt不純物を拡散してN+領領域形成する
    工程と、前記N+領領域比較的低温で引伸し拡散する工
    程と、前記N型半導体基板の一方の面を予定の厚さだけ
    除去する工程と、Ail記N”pJi域を比較的高温で
    さらに引伸し拡散する工程と、前記N型半導体基板の一
    方の面を、再度、予定の厚さだけ除去する工程と、前記
    N型半導体基板の一方の面にP型不純物を拡散してP+
    領域を形成する工程と、前記P+領域の一部に、NM不
    純物を拡散して、一方の面に露出する第2ON+領域を
    形成する工程と、他方の面に形成された前記N+領領域
    Pを不純物を拡散して、他方の面に露出する第2のP+
    領域を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。 (6) 最初に除去する半導体基板の厚さが、その時に
    他方の面に形成されているN+領領域厚さの約1.5〜
    20倍であることを特徴とする特許求の範囲第5項記載
    の半導体装置の製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60145660A (ja) * 1984-01-09 1985-08-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
JPS6260259A (ja) * 1985-09-05 1987-03-16 オイペック・オイロペーイッシェ・ゲゼルシャフト・フュール・ライスツングスハルプライター・エムベーハー・ウント・コンパニイ・コマンディートゲゼルシャフト 非対称サイリスタ及びその製法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60145660A (ja) * 1984-01-09 1985-08-01 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
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