JPS6393153A - 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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JPS6393153A JP61238388A JP23838886A JPS6393153A JP S6393153 A JPS6393153 A JP S6393153A JP 61238388 A JP61238388 A JP 61238388A JP 23838886 A JP23838886 A JP 23838886A JP S6393153 A JPS6393153 A JP S6393153A
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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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に高耐圧
化が必要な半導体装置の製造方法に関する。
（従来の技術） 例えば、１０００　［■］以上の耐圧が必要とされる高
耐圧パワートランジスタにおいては、その耐圧を向上さ
せるために、ベース領域での電界の局部的な集中を緩和
して電界をできるだけ均等に広げるための構造が考えら
れている。一般に使用されているものは、ガード・リン
グ法であるが、最近では、ＲＦ　Ｐ　（Ｒｅｓｉｓｔｉ
ｖｅ　　Ｆ　１ｅｌｄ　　Ｐ　１ａｔｅ）法やＪ　Ｔ　
Ｅ　（Ｊ　ｕｎｃｔｉｏｎ　Ｔ　ｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
Ｅ　ＸｔｅｎＳｉＯｎ）法等が研究されており、一部出
産技術として用いられている。
上記ＲＦＰ法は、文献（”　Ｈｉｇｈ−Ｖ　ｏｌｔａｇ
ｅ。
Ｌ　ａｒｇｅ−Ａ　ｒｅａ　ｐ　Ｉａｎａｒ　［）　ｅ
ｖｉｃｅｓ”ＩＥＥＥ。
Ｅ　１ｅｃｔｒｏｎ　［）　ｅｖｉｃｅ　ｌ　ｅｔｔｅ
ｒｓ、　Ｅ　Ｄ　Ｌ　−２，１９８１年９月、Ｎ０９、
頁２１９乃至２２１）に記載されており、また上記ＪＴ
Ｅ法は文献（“Ｊ　ｕｎｃｔｉｏｎ　Ｔ　ｅｒｌｌｌｉ
ｎａｔｉｏｎ　　Ｅ　ｘｔｅｎｓ＋ｏｎ（ＪＴＥ）　、
　Ａ　　Ｎｅｗ　　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　　ＦＯＲ■ｎ
ｃｒｅａｓｉｎｇ　　Ａｖａｌａｎｃｈｅ　　３ｒｅａ
ｋｄｏｗｎＶｏｌｔａｇｅ　　Ａｎｄ　　Ｃｏｎｔｒｏ
ｌｌｉｎｃ＋　　５ｕｒｆａｃｅＥｌｅｃｔｒｉｃ　　
Ｆｉｅｌｄｓ　　Ｉｎ　　Ｐ−Ｎ　　　Ｊｕｎｃｔｉｏ
ｎｓ”　、ＩＥＤＭ、７７、頁４２３乃至頁４２６ンに
記載されているものである。
上記ガード・リング法にあっては、トランジスタのベー
ス領域の接合曲率部、およびそれを取囲むガード・リン
グ部の接合曲率部に電界が集中するため、高耐圧化のた
めにはガードリングの本数を増して行く必要がある。こ
のため、有効に使用されない素子面積が大きくなる傾向
がある。また上記ＲＦＰ法では、ガード・リング法のよ
うな電界集中の問題は少なくなるが、デバイスのリーク
レベルがガード・リング法よりも高くなり、理想耐圧の
７０パ一セント程度の耐圧までしか得ることができない
。
これに対して、上記ＪＴＥ法は、ベース領域の製造工程
とは別にベース領域から順次外側に向かって広い低濃度
層を写真蝕刻工程と不純物拡散工程とにより製造して、
曲率の大きいベース・コレクタ接合部を形成するもので
あり、これによって理想耐圧の９０パ一セント以上の耐
圧を得ることが可能となるが、上記のような曲率の大き
い接合部を得るためには、上記のような製造工程が必要
であるので素子の製造工程が複雑になると共に、そのマ
スクずれ等による耐圧のバラツキが発生すると云う欠点
がある。
（発明が解決しようとする問題点） この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、従来
の製造技術特にＪＴＥ法では高耐圧を得るためにはその
製造工程が複雑になってしまった点を改善し、簡単な製
造工程でしかも高耐圧を得ることが可能な半導体装置の
製造方法を提供しようとするものである。
〔発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明に係る半導体装置の製造方法にあっては、第１
導電型のシリコン基板の主表面上に第１のシリコン酸化
膜を形成した後に、この第１のシリコン酸化膜を選択的
にエッチングして開口部を形成し上記シリコン基板の主
表面の一部を露出させ、上記シリコン基板の露出表面上
に第２のシリコン酸化膜を形成する。そして、この第２
のシリコン酸化膜を形成した後あるいはその前に上記開
口部内に第１の不純物を導入する。次に、上記シリコン
基板中での拡散速度が上記第１の不純物よりも速く、上
記シリコン基板中よりもシリコン酸化膜中での拡散速度
の方が速い第２導電型の第２の不純物を上記第２のシリ
コン酸化膜中のみに導入する。そして、上記第１の不純
物と上記第２導電型の第２の不純物とを同時に上記シリ
コン基板中に拡散させるようにしたものである。
（作用） 上記のような半導体装置の製造方法にあっては、シリコ
ン基板中での第１の不純物と第２の不純物のそれぞれの
拡散速度が異なるので、第１の不純物による不純物層の
周囲を取囲む形状で第２の不純物による不純物層が自己
整合的に形成される。また、シリコン酸化膜を介在させ
て第２の不純物をシリコン基板に拡散させることで、第
２の不純物による不純物層の接合部における曲率が大き
く設定されるようにる。
（実施例） 以下図面を参照してこの発明の詳細な説明する。第１図
はこの発明の一実施例としてトランジスタのベース領域
の製造方法を説明するものである。
まず第１図（Ａ）に示すように、Ｎ型のシリコン基板１
０の主表面上に第１のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）１１
を約１．２　［μｍ］の膜厚で形成し、さらにこのシリ
コン酸化膜１１上に例えばＬＰ−ＣＶＯ法によりシリコ
ン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ＋）１２を約１０００［入１程度の
厚さに堆積形成する。
ここで、上記シリコン窒化ＷＡ１２は、後に不純物層形
成のために使用されるガリウムまたはアルミニウムの拡
散速度が上記シリコン酸化！１１１中における拡散速度
に比べて遅いものである。
次に第１図（Ｂ）に示すように、表面にレジスト層を被
着し写真触剣法によりレジスト層１３を選択的に残存さ
せ、この残存されたレジスト層１３をマスクとしてシリ
コン窒化！！１２およびシリコン酸化膜１１を選択的に
エッチングし、シリコン基板１０の主表面の一部が露出
するように開口部１４を形成する。
次に第１図（Ｃ）に示すように、レジスト層１３を除去
した後に、シリコン酸化膜１１およびシリコン窒化膜１
２をマスクとして、ボロン（８）をドーズ量６Ｘ１０”
　　［ｃｍ４］、エネルギー４０［ＫｅＶ］でイオン注
入し、シリコン基板１０の露出表面にボロンを導入する
。このように導入されたボロンは１５として示されてい
る。
次に第１図（Ｄ）のように、シリコン基板１０の露出表
面上に膜厚が約１０００［人コ程度の第２のシリコン酸
化膜１６を形成する。ここで、この酸化１１１６は、上
記ボロンの導入工程の前に形成しても良い。そして、Ｌ
Ｐ−ＣＶＤ法により、第２のシリコン窒化膜１７を約２
００Ｅ大］の膜厚で全面に堆積し、そして、ガリウム（
Ｇａ）またはアルミニウム（Ａ２）をドーズ量６Ｘ１０
１４［ｃｍ４］、エネルギー１００　［ＫｅＶ］でイオ
ン注入する。
この場合、ガリウムまたはアルミニウム原子１８が、開
口部１４では第２のシリコン酸化！１１６内に存在し、
マスク部では第１のシリコン窒化１１１２内に存在する
ようにする。
次にこの状態で、１２００’Ｃ１窒素雰囲気中、１３時
間の熱処理を行なうことりより、第１図（Ｅ）に示すよ
うな形状の高濃度不純物層１５ａ１および低濃度不純物
ｌ　１８ａが自己整合的に形成される。この高濃度不純
物層１５ａは主にボロン原子１５から成り、また低濃度
不純物＠　１８ａは主にガリウム原子１８から成るもの
である。
この場合、ボロンのシリコン基板１０中の拡散速度が、
ガリウムまたはアルミニウムのシリコン基板中における
拡散速度よりも遅いことによって、ボロンから成る＾濃
度不純物１１１１５ａの周囲を取囲むようにガリウムま
たはアルミニウムから成る低濃度不純物層１８ａが形成
されることになる。
このように形成した低濃度不純物１ｉ１１８ａの深さ方
向の拡散距離Ｘｊは２５［μｍ］、またこの時の高濃度
不純物層１５ａの表面濃度は約５Ｘ１ｏＩＢ　［Ｃｍ°
３］、スプレッディング・レジスタンス（Ｓ　ｐｒｅａ
ｄｉｎａＲｅｓ；５ｔａｎｃｅ　’）法で測定した場合
の低濃度不純物層１８ａの横方向の拡散距離ＬＤは約２
００［μｍ］であった。
このように低濃度不純物層１８ａの接合面１８１の曲率
が大きくなるのは、ガリウムまたはアルミニウムのシリ
コン酸化膜中における拡散速度がシリコン基板中におけ
るその拡散速度よりも約２倍から１０倍速いことにより
、横方向の拡散が促進されるためである。このことは、
昭和５６年特許願第９１０２号に詳細に記載されている
。
その後、第１図（Ｆ）のように、高濃度不純物１１１５
ａ内にエミッタとなるＮ＋層１９を形成し、またコレク
タとなるシリコン基板１０の表面にはそのコンタクト部
としてＮ＋層２０を形成する。そして、例えばアルミニ
ウムを全面に蒸着した後、それをバターニングしてエミ
ッタ電極２１、ベース電極２２、コレクタ電極２３をそ
れぞれ形成して、ＮＰＮトランジスタを製造する。
第２図は拡散に介在されるシリコン酸化膜１６の膜厚に
対するガリウムまたはアルミニウムの横方向への拡散比
を示すもので、この図から分るように、横方向への拡散
比（ＬＤ／Ｘｊ）は、拡散に介在するシリコン酸化膜の
膜厚に対応して大きくなる。したがって、低濃度不純物
層１８ａの形状は、第２のシリコン酸化膜１６の膜厚を
変えることによって制御することができる。
第３図は、第１図（Ｆ）のように形成したトランジスタ
のベース電極２２とコレクタ電極２３に電圧を印加して
、Ｐ型のベース領域となる低濃度不純物層１８ａとコレ
クタ領域となるＮ型シリコン基板１０とによって構成さ
れたＰＮ接合ダイオードの耐圧測定を行なった結果を示
すものである。この実施例では、横方向の拡散距離ＬＤ
が２００　［μｍ］であり、深さ方向の拡散距離Ｘｊが
２５［μｍ］であるので、横方向の拡散距離ＬＤは深さ
方向の拡散路１１ｆＸｊの８倍であるが、同じく１倍、
４倍、１６倍の場合についても併記されている。
第３図から分るように、本実施例においては、理想耐圧
（Ｎ型シリコン基板の比抵抗が６０［Ωｃｍ］の場合、
約２１００［Ｖ］）の約９０％の耐圧を持つことができ
、耐圧が理想耐圧の約８０％程度である従来のガード・
リング法よりもすぐれ、ＪＴＥ法を使用した場合の耐圧
とほぼ同等の耐圧を得ることができた。また、倍率を大
きくすると耐圧が向上するので、デバイスのペレット面
積が許す限りにおいてその倍率を大きくすれば、さらに
耐圧を向上させることができるようになる。
さらに、高濃度不純物層１５ａおよび低濃度不純物層１
８ａを自己整合的に形成したので、高濃度不純物層１５
ａの周辺に低濃度不純物層１８ａを確実に形成できるよ
うになり、簡単な製造工程で歩留り良くベース領域を形
成できるようになる。
尚、この実施例では、高濃度不純物層１５ａの形成にＰ
型の不純物であるボロンを使用したが、この代わりにＮ
型の不純物例えばヒ素（Ａｓ）を使用すれば、Ｐ型の高
濃度不純物層１５ａの領域をＮ型の不純物領域にするこ
とができる。
これは、シリコン基板１０中におけるヒ素の拡散速度が
、ガリウムまたはアルミニウムのその拡散速度よりも遅
いと云う事実によるものである。
したがって、ヒ素によるＮ型の不純物層１５ａをエミッ
タ、ガリウムまたはアルミニウムによるＰ型の不純物層
１８ａをベース、Ｎ型のシリコン基板１０をコレクタと
するＮＰＮトランジスタが形成されるようになる。
また、この実施例では、シリコン酸化膜中でのガリウム
またはアルミニウムの拡散速度よりもその拡散速度が遅
くなる絶縁膜としてシリコン窒化膜を使用したが、この
代わりにシリコン炭化膜（Ｓ　ｉ　Ｃ）を使用すること
も可能である。
また、マスクを用いてガリウムまたはアルミニウムの導
入を行なったが、この発明においては、ガリウムまたは
アルミニウムをボロンが導入された領域に対応するシリ
コン酸化膜中に導入することが肝要であるので、電力用
素子等の比較的大きな素子形成にあっては、イオン注入
時におけるビームを絞り込むことによってその導入を行
なうことも可能である。
［発明の効果］ 以上のようにこの発明によれば、例えばトランジスタの
ベース領域となる不純物層とそのコンタクト部またはエ
ミッタ領域となる不純物層とを自己整合的に形成できる
ようになり、簡単な製造工程でしかも歩留り良く高耐圧
を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面図、第２図はシリコン酸化膜の膜厚に
対する不純物の拡散特性を示す図、第３図は上記実施例
の耐圧を説明する図である。 １０・・・シリコン基板、１１・・・第１のシリコン酸
化膜、１２・・・第１のシリコン窒化膜、１４・・・開
口部、１５ａ・・・高濃度不純物層、１６・・・第２の
シリコン酸化膜、１７・・・第２のシリコン窒化膜、１
８ａ・・・低濃度不純物層。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦（Ａ） （Ｂ） （Ｃ） 第１因 第３図 トＮＦ

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１導電型のシリコン基板の主表面上に第１のシ
    リコン酸化膜を形成する工程と、 上記第１のシリコン酸化膜を選択的にエッ チングして開口部を形成し上記シリコン基板の主表面の
    一部を露出させる工程と、 上記シリコン基板の露出表面上に第２のシ リコン酸化膜を形成する工程と、 上記第２のシリコン酸化膜を形成する工程 の前または後に、上記第１の酸化膜をマスクとして上記
    開口部内に第１の不純物を導入する工程と、上記シリコ
    ン基板中での拡散速度が上記第 １の不純物よりも速く、上記シリコン基板中よりもシリ
    コン酸化膜中での拡散速度の方が速い第２導電型の第２
    の不純物を上記開口部内の第２のシリコン酸化膜中のみ
    に導入する工程と、 上記第１の不純物と上記第２導電型の第２ の不純物とを同時に上記シリコン基板中に拡散させる工
    程とを具備することを特徴とする半導体装置の製造方法
    。
  2. （２）上記第１の不純物はボロンまたはヒ素である特許
    請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造方法。
  3. （３）上記第２導電型の第２の不純物はガリウムまたは
    アルミニウムである特許請求の範囲第１項記載の半導体
    装置の製造方法。
  4. （４）上記第１および第２の不純物の導入工程にはイオ
    ン注入法が使用される特許請求の範囲第１項記載の半導
    体装置の製造方法。
  5. （５）上記イオン注入法による上記第１および第２の不
    純物の導入工程には、シリコン窒化膜またはシリコン炭
    化膜がマスクとして使用される特許請求の範囲第４項記
    載の半導体装置の製造方法。
JP61238388A 1986-10-07 1986-10-07 半導体装置の製造方法 Granted JPS6393153A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61238388A JPS6393153A (ja) 1986-10-07 1986-10-07 半導体装置の製造方法
US07/101,026 US4780426A (en) 1986-10-07 1987-09-24 Method for manufacturing high-breakdown voltage semiconductor device
EP87114619A EP0263504B1 (en) 1986-10-07 1987-10-07 Method for manufacturing high-breakdown voltage semiconductor device
DE8787114619T DE3783418T2 (de) 1986-10-07 1987-10-07 Verfahren zur herstellung einer halbleiterschaltung mit hoher durchbruchspannung.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP61238388A JPS6393153A (ja) 1986-10-07 1986-10-07 半導体装置の製造方法

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Publication Number Publication Date
JPS6393153A true JPS6393153A (ja) 1988-04-23
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