JPS60202930A - 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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JPS60202930A
JPS60202930A JP5844684A JP5844684A JPS60202930A JP S60202930 A JPS60202930 A JP S60202930A JP 5844684 A JP5844684 A JP 5844684A JP 5844684 A JP5844684 A JP 5844684A JP S60202930 A JPS60202930 A JP S60202930A
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JP
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diffusion
oxide film
impurity
diffusion hole
film
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JP5844684A
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English (en)
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Isamu Wada
和田 勇
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • 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
    • H01L21/18Manufacture 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 the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • 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
    • H01L21/225Diffusion 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 using diffusion into or out of a solid from or into a solid phase, e.g. a doped oxide layer
    • H01L21/2251Diffusion into or out of group IV semiconductors
    • H01L21/2254Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides
    • H01L21/2255Diffusion into or out of group IV semiconductors from or through or into an applied layer, e.g. photoresist, nitrides the applied layer comprising oxides only, e.g. P2O5, PSG, H3BO3, doped oxides

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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】 [発明の技術分野] 本発明は半導体装置の製造方法の不純物拡散技術に関す
るもので、特にPN接合の降伏電圧をより高くするため
に使用せられる。
[発明の技術的背爾] 半導体装置のPN接合の断面構造は一般的には例えば第
1図のように形成されている。 1は酸化膜、3は例え
ばP膨拡散層、4はN形半導体基板および5は金属電極
である(P形半導体基板にN形不純物を拡散する場合も
同様であり、以下この場合の説明を省略する)。 PN
接合の降伏電圧の向上、拡り抵抗の減少その他の装置特
性の要求により、1〕形不純物拡散層の厚さを部分的に
深くしたり、あるいは該拡散層の不純物81度分イロに
特に差を設()たすすることがしばしばある(特公昭3
7−1508号、特公昭40−17534号)。 PN
接合の降伏電圧を高くするため上記構造を採用した従来
例を第2図および第3図にもとづい−C以下11!1明
J−る。 なお同一符号は同一部分をあられす。
N形半導体基板4の表面に酸化膜1を形成したのち、写
真蝕刻法により所望の形状の拡散孔を形成リ−る(第2
図(a))。 P形の不純物含有膜(例えばホウ素含有
のシリカフィルム)2を拡散孔を含む基板表面に被着し
たのち、膜2を不純物史:どしく高温熱拡散を行いP膨
拡散層3を形成する(第2図(b))。 不純物含有膜
と酸化膜を除去し、新しく再び拡散孔5を形成する(第
2図(C))。 P形の不純物含り膜6を拡散孔5を含
む基板表面に被着する(第2図(d))。 膜6を不純
物源とし−C第2回目の高温熱拡散を行う。
この結果P膨拡1iIl!層7は第、1回目のP膨拡散
層3と第2回1]の拡散層との合成されたものとなり、
接合の周辺の深さが厚く不純物濃度差を有するものどな
る(第2図(e))。 第3図に示す従来例も第2回目
の拡散孔の面積が相違するほか製造工程は第2図の従来
例と同一である。
[背景技術の問題点] 一般に半導体装置のPN接合の降伏電圧はPN接合を形
成するP形層とN形層例えば第1図の3及び4の各層の
不純物m度、接合面特に38部の曲面の曲率、接合表面
近傍3b部の曲率と1111度J>よびP膨拡散層3の
深さその他にJ、り決定される。
PN接合の耐圧向上は車数な問題であり上記第2図およ
び第3図に示す従来例もこのために行われたものであり
降伏電圧上昇に相応の効果は得られるが十分ではなく、
特に拡散不純物源形成と高温熱拡散を2度に渡って行う
という難点がある。
またPN接合表面近傍の広がりを促進さけてこの部分の
耐圧向上を図るため第4図に示すように表面電極5によ
り接合の表面をおおう構造のものが提案されている。 
しかしながらこの場合は、表面電極による浮遊容量増加
などあって、高周波半導体装置に対しては構造及び電気
特性の制約により実施は不適当である。
[発明の目的] 本発明は前記の問題点を解決し、かつ従来の半導体装置
のすぐれた電気特性をそこなうことなく半導体装置のP
N接合の降伏電圧を上げることのできる製〕告方法を提
供することを目的とする。
[発明の概要] 本発明者は上記目的を達成するためPN接合の降伏電圧
を決定する諸要因を個々に分析し、降伏電圧を高めるた
めにPN接合面が平坦部から基板表面までの立ち上り部
分の曲率を緩和する手段を倹6寸し、次の手段が有効で
あることを発明した。
−81なわち同一の不純物含有膜を使用し、一度の高温
熱拡散で拡1ill!層を形成し、かつPN接合の基板
表面近傍の拡散層を、酸化膜を介しての不純物拡1)(
ど、基板に直接被着した不純物源の横方向の不純物拡散
との同時拡散によって形成する。 上記の同一不純物源
からの同時拡散によって得られる拡散層は、従来の異な
る不純物源から二度の工程に分【プて形成される拡散層
に比し、すぐれた結果が得られる。
ずなわら本発明は、(a )例えばN形半導体基板表面
に酸化膜を形成する酸化膜形成工程と、(b)該酸化膜
に第1拡散孔を形成する第1拡散孔形成工程と、(C)
該第1拡散孔内の少なくとも周縁に沿って拡散可能(基
板への不純物拡散が無視できない酸化膜圧)の第2酸化
膜を有する第2拡散孔を形成する第2拡散孔形成工程と
、((1)該第1拡散孔を含む前記基板表面にP形不純
物含右膜を被着づる被着工程と、(0)該不純物含有膜
を不純物源として前記基板内に不純物を熱拡散する拡散
工程と、を有することを特徴どり−る半導体装置の製造
方法である。
なおPN接合の基板表面近傍(例えば第1図における3
a、)の拡散深さを中央部に比し深くし該部分の曲面の
曲率を大ぎく覆ることが好ましい場合には本発明の特許
請求の範囲第2項記載のごとく、第1拡散孔内の周縁に
沿って拡散可能な第2酸化膜を有りる第2拡散孔を形成
すると共に第2拡散孔内に更に島状の拡散可能な酸化膜
を形成したのち前記同様の製造方法にてP膨拡散層を形
成すればよい。
[発明の実施例] 水元明石は前記問題点を解決するため、従来技術例えば
第2図および第3図のP形拡散層形成工程の分析をa3
こなった。 問題点は該拡散層の深さを部分的に深くし
たり、またその゛不純物密度に差を設けるのに二麿の拡
散工程を実施することにある。 第2図(kl>に示J
゛ごとく第1回日の拡散工程によりP形拡散層3を形成
したのち、同図(d )に示すごとく新しく不純物含有
膜6を被着しで熱拡散をおこない、2つの拡散層を合成
するため、PN接合面の曲面3a、3b、3cの曲率は
、第1図に示す3aおよび3bの曲率に比しやや改善さ
れるに1ぎない。 二度の拡散工程によって拡散層の深
さを部分的に深くしたその他の例として第4)図(特公
昭40−17534号公報第3UFIG3)を示すが、
3a部、3b部、30部等の曲率は第2図、第3図と同
傾向を持つことが見られる。
上記PN接合の3aないし30部附近の曲率をゆるやか
にするためには不純物密度に差を有する不純物源を基板
上に並置し同峙高潟熱拡散することが有効であり、特に
30部の曲率緩和の効果番ま大きいと推定された。 第
6図に酸化膜の不純1勿拡散に対するマスク効果を示す
。 横軸は拡散深さく X、 ) 、縦軸は不純物′a
度を示す。 曲線Aは不純物源より直接基板に不純物を
拡散しIこ場合、曲11Bは膜厚t。X(第7図)の酸
化膜を経−(基0メに不純物を拡散した場合のそれぞれ
の拡散深さとその深さにおける不純物密度を示す。 基
板上に設けられた拡散孔の一部領域は酸化膜(厚さt。
、)を介し、他の領域は直接基板に、不純物含有膜を被
着し熱拡散をおこなえば、実効的な基板表面の不純物源
の密度は前者ではbO1後者ではaOと考えられる。
bOの大ぎざは酸化膜の厚さ l。8によって制御可能
である。
以上の方針による第1の実施例について第7図に基き以
下説明する。 N形半等体基板4を高温の酸化雰囲気中
にさらし酸化膜1を成長させる。
写真蝕刻法(ホトレジストを使う)を使って酸化IQに
第1拡散孔(ベース領域)10のパターンを形成りる。
 次にこのホトレジスト(エツチング用写真感光剤)を
マスクにして第1拡散孔内酸化股を化学腐蝕(エツチン
グ)で除去する。 ホトレジストは洗い落す。 次に高
温の酸化雰囲気中にさらし酸化膜を成長させ、ホトレジ
ストを塗イi+ ’Uる。 次に第1拡散孔内の周縁に
沿って第2酸化膜9を有する第2拡散孔11のパターン
を形成りる。 このホトレジストをマスクとして第2拡
散孔11の酸化膜を化学腐蝕(エツチング)で除去り−
る。 ホトレジストは洗い落す。 次にホウ素を含有す
るシリカフィルム2をスピンナーにより塗布する。 ホ
ウ素を含有するシリカフィルム2を不純物源として熱拡
散(約1200℃)してP膨拡散層7を得る。 第1拡
散孔11の内の周縁の第2酸化膜の厚さくjOX)と幅
は第6図を参照し試行によって決定する。
第8図に第2の実施例を承り。 これは本発明の実施態
様である特許請求の範囲第2項に記載され1ζ製造方法
に該当するものであって、比較的浅いP膨拡散層の降伏
電圧向上に適用される。 この製造工程は、第2拡散孔
11を形成するときレジストパターンに島状の酸化膜1
2を右Jるはかは第1実施例とほぼ等しい。
なお第1拡散孔内の周縁に沿って形成される拡散可能な
第2酸化躾は本実施例では1つの階段状となっているが
数段の階段状であっても差支えない。
[発明の効果] 本発明の製造方法によればPN接合の平坦部から基板表
面までの立上り部分の湾曲を緩和づることができ、従来
の電気特性をそこなうことなく降伏電圧を上げることが
できる。 第9図は本発明による効果を従来例と比較し
た1例を示すものCある。 同図は同−N形半導仏具根
を使用し、NPNt−ランジスタ素子を作成し、そのM
流電流増幅率とベース・コレクタ間の接合の降伏電圧の
関係をめたもので、横軸は直流電流増幅率、縦軸は降伏
電圧をあられ1゛。 直線Cは本発明(第7図)をベー
ス・コレクタ接合形成に適用したものCあり、直線1つ
は従来例(第4図)の方法によるしの(゛ある。 この
図より同一直流電流増幅率を石(Jる(−ランジスタで
は本発明を適用したトランジスタが高い降伏電圧を右す
ることがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図(は一般的な従来例を示ずPN接合の断面図、第
2図および第3図はやや改良された従来例を示すものC
形成工程を含むPN接合の断面図、第4図はやや改良さ
れた別の従来例を示′IJPN接合の断面図、第5図は
従来例を示t l) N接合の断面図、第6図は直接(
A)および酸化膜を介して(13)不純物拡散したとぎ
の拡散深さと不純物濃度どの関係図、第7図および第8
図は本発明によるl) N接合の断面図、第9図は本発
明の効果を従来のしのと対比して示す図である。 1・・・酸化膜、 2,6・・・不純物含有膜(不純物
源)、 3,7・・・第2導電形の拡散層(P膨拡散層
)、 4・・・第1導電形の半導体基板(N形基板)、
 5・・・金属電極、 9・・・第21化膜、 10・
・・第1拡散孔、 11・・・第2拡散孔、 12・・
・島状酸化膜。 特許出願人 東京芝泪j電気株式会社 第1図 第4図 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 (a) 第1の導電形の半導体基板表面に酸化膜を
    形成する酸化膜形成工程と、 (b) 該酸化膜に第1拡散孔を形成する第1拡散孔形
    成工程と、 (C) 該第1拡散孔内の少なくとも周縁に治って拡散
    可能な第2酸化膜を有する 第2拡散孔を形成する第2拡散孔形成 工程と、 ((1) 該第1拡散孔を含む前記基板表面に第2の導
    電形の不純物含有膜を被着す る被着工程と、 (e) 該不純物含有膜を不純物源として前記塁仮内に
    不純物を熱拡散する拡散工 程と、 を右することを特徴とする半導体装置の製造力 ンム 
    。 2 第2拡散孔内に島状の拡散可能な酸化膜を有する特
    許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
JP5844684A 1984-03-28 1984-03-28 半導体装置の製造方法 Pending JPS60202930A (ja)

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