JPH0518470B2 - - Google Patents

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に関し、特に
チヤネルストツパーを有する高逆耐圧メサ型半導
体装置についての改良された製造方法に関するも
のである。

［発明の技術的背景］ メサ型半導体装置においては、素子の特性の安
定化や信頼性向上のため、その表面を保護膜で被
覆することが行われており、そのうちの一方法と
して熱酸化膜による表面保護方法がある。熱酸化
膜は、安定した表面が得られ、量産性もよいが、
酸化膜中には正の可動イオンが存在し、これが信
頼性、特に高温逆バイアス特性に悪影響を及ぼ
す。

従来、例えばN⁺−N^-−Ｐ構造のメサ型ダイオ
ードでは、第２図に示すように、チヤネルストツ
パー６としてはメサ溝底部付近に10¹⁹cm^-3以上の
アクセプタ不純物濃度を有するP⁺領域を設け、
高温逆バイアス印加時に酸化膜９中の正電荷によ
りＰ領域２の表面に反転層が生ずるのを防ぐ構造
が採られている。なお、１０は電極、５は電極取
出し用P⁺領域である。

［背景技術の問題点］ 従来、チヤネルストツパーP⁺領域６を設ける
方法としては、例えば第３図ａ〜ｄ工程図に示す
方法と第４図ａ〜ｄ工程図に示す方法が知られて
いる。

第３図に示す方法は、メサ溝を設けた後に溝底
にチヤネルストツパーP⁺領域の拡散をする方法
である。すなわち、まず、第３図ａのN^-形シリ
コン基板１１の図の下表面全面からアクセプタ不
純物を、図の上表面全面からドナー不純物を、と
もに表面濃度が10²⁰cm^-3になるように拡散し、そ
れぞれＰ領域１２とN⁺領域１３を設ける（第３
図ｂ）。次に、N⁺領域１３側表面から、Ｐ領域１
２に達する孔を掘り、N⁺領域１３、N^-領域１４
及びＰ領域１２に跨がるメサ溝１５を設ける（第
３図ｃ）。しかる後、メサ溝１５の底部にアクセ
プタ不純物を10¹⁹cm^-3以上導入して、チヤネルス
トツパーのP⁺領域１６を形成する（第３図ｄ）。

第４図に示す方法は、深いP⁺領域を拡散させ
てからメサ溝を形成する方法である。すなわち、
まず、第４図ａのN^-形シリコン基板２１をとり、
図の下面では全面から、図の上面ではメサ溝を設
ける位置から、アクセプタ不純物をそれぞれ表面
濃度が10²⁰cm^-3、10²¹cm^-3になるように拡散し、
Ｐ領域２２と、メサ溝底部となる位置で10¹⁹cm^-3
以上の濃度を有するP⁺領域２７を形成する（第
４図ｂ）。次に、図の上面からドナー不純物を拡
散してN⁺領域２３を設ける（第４図ｃ）。しかる
後、メサ溝２５を掘つて、P⁺領域２７の底部を
チヤネルストツパー２６として残し、第３図ｄと
同じ第４図ｄの構造を得る。

そして、第３図ｄと第４図ｄの各領域を形成し
た基板からは、酸化膜及び電極を形成し、そのメ
サ溝２５の中心線に沿つてペレツトに切断すれ
ば、第２図の構造のダイオードが得られる。

しかしながら、第３図に示す従来方法では、メ
サ溝を設けた後にその底にP⁺領域の拡散をする
ので、拡散位置を正確に制御することがむずかし
く、一方、第４図に示す従来方法では、メサ溝の
深さ以上に深く拡散する必要があるので、拡散時
間が長くなるとともに、チヤネルストツパー２６
のP⁺濃度も拡散表面濃度に比べて著しく低下す
るとともに、該P⁺濃度も制御しにくいというと
いう欠点がある。

［発明の目的］ この発明の目的は、メサ溝底部のチヤネルスト
ツパーを、上記従来方法に比べて、より正確な位
置に、高濃度に、かつその濃度を制御して、高逆
耐圧などの特性をもつメサ型半導体装置の製造方
法を提供することである。また、この発明の別の
目的は、チヤネルストツパー領域の拡散時間を短
縮して、全工程時間の短縮に寄与するメサ型半導
体装置の製造方法を提供することである。

［発明の概要］ この発明は、２枚の半導体基板を、金属や有機
物などのろう材若しくは接着剤の介在なしに、直
接の熱圧着により接着する技術を利用して、チヤ
ネルストツパー領域を形成するものである。すな
わち、一方の半導体基体の主面には、メサ溝の底
部となる位置にチヤネルストツパー領域を設けて
おき、これに他方半導体基体を接着し、溝底に該
チヤネルストツパーが現れるようなメサ溝を、該
他方半導体基体に形成する方法である。この方法
の利点は、チヤネルストツパーをメサ溝の底の正
確な位置に、制御された高濃度で、かつ短時間に
形成できることである。

［発明の実施例］ 以下に、この発明を第１図のメサ型ダイオード
の工程図で具体的に説明する。第１図ａ１〜ａ２
は第１半導体基板にかかる工程、第１図ｂ１〜ｂ
２は第２半導体基板にチヤネルストツパー領域な
どを設ける工程、第１図ｃ〜ｄは第１及び第２半
導体基板を接着してメサ溝を形成する工程であ
る。

第１図ａ１における３１は、不純物濃度が10¹⁴
cm^-3のN^-型シリコン基板である。次に、第１図
ａ２のように、このN^-型シリコン基板３１にお
ける図の上表面の全面から、表面濃度が10²⁰cm^-3
になるようにドナー不純物を拡散して、N⁺型の
高濃度層３３を形成する。

一方、第１図ｂ１における３２は、不純物濃度
が10¹⁸cm^-3である別のＰ型シリコン基板である。
次に、第１図ｂ２のように、このシリコン基板３
２における図の上表面のメサ溝の底部に相当する
部分に、選択的にアクセプタ不純物を表面濃度が
10²⁰cm^-3となるように拡散して、チヤネルストツ
パーP⁺領域３６を設けると同時に、そのシリコ
ン基板３２の図の下表面の全面からも、アクセプ
タ不純物を拡散してコンタクトP⁺領域３８を設
ける。

しかる後、第１図ｃに示すように、第１図ａ２
の基板と、第１図ｂ２の基板とを、第１図ａ２基
板のN^-領域３４と第１図ｂ２基板のチヤネルス
トツパーP⁺領域３６側とが、接着面３７で接す
るように接着する。この接着には、両基板にミラ
ー面を形成した後、該ミラー面を清浄化し、金属
が有機物などのろう材若しくは接着剤を介在させ
ずに、清浄な雰囲気中でシリコン基板どうしを直
接圧着するとともに400℃以上好ましくは1100℃
で数時間熱処理をして接着を強化する。この接着
により、N^-領域３４とＰ領域３２との間にダイ
オードPN接合が形成される。

そして最後に、第１図ｄに示すごとく、接着し
た基板のN⁺側表面からメサ溝３５を掘り、P⁺領
域３６がメサ溝３５の底部に位置するようにすれ
ば、該P⁺領域３６がチヤネルストツパーとなる
構造が形成される。

チヤネルストツパー付きメサ型ダイオードとし
ては、さらに第１図ｄの基板に酸化膜と電極を形
成した後、一点鎖線Ｌに沿つてペレツトカツトし
て、第２図の構造のものを得ることができる。第
２図において、酸化膜は９、電極は１０である。

［発明の効果］ 本発明の製造方法によれば、チヤネルストツパ
ー領域は第２半導体基体の平面基板上で選択拡散
して形成されるので、メサ溝形成後溝底にチヤネ
ルストツパー領域を形成する従来方法（第３図の
方法）に比べて、チヤネルストツパー領域をより
正確な位置に設けることができる。

また、本発明の製造方法によれば、チヤネルス
トツパー領域のための拡散は第２半導体基体上で
浅く拡散すればよいから、メサ溝形成前にメサ溝
の深さにチヤネルストツパー領域の深さを加えた
深い拡散が必要であつた従来方法（第４図の方
法）に比べて、拡散時間が大幅に短縮でき、しか
もチヤネルストツパーとして必要な高濃度の領域
を極めて制御された状態で設けることができる。

そのように、チヤネルストツパー領域が、溝底
の正確な位置に、高濃度で、かつ制御された状態
で形成できると、高逆耐圧のメサ型半導体装置が
実現されるとともに、拡散時間が短時間ですみ、
全工程時間を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例のメサ型半導体装置製造
方法の主要工程を半導体基板断面で説明する工程
図、第２図は本発明が関連するメサ型半導体装置
の断面図、第３図及び第４図は従来製造方法の主
要工程を半導体基板断面で説明する工程図であ
る。 ３１……一導電型の第１半導体基体、３２……
逆導電型の第２半導体基体、３３……一導電型の
高濃度層、３４……第１半導体基体の低濃度層、
３５……メサ溝、３６……逆導電型の高濃度層
（チヤネルストツパー）、３７……接着面、９……
酸化膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一導電型の第１半導体基体における一主面
   に、同じ一導電型の高濃度層を設ける工程と、逆
   導電型の第２半導体基体の一主面におけるメサ溝
   の底部となる位置に、選択的に逆導電型の高濃度
   層を設ける工程と、該第１半導体基体の低濃度層
   の露出する他主面と該第２半導体基体の選択的に
   高濃度層を設けた一主面とを熱圧着により接着す
   る工程と、接着された基体においてメサ溝を、該
   第２半導体基体の選択的に設けた高濃度層がメサ
   溝底部に位置するように設ける工程とを含むメサ
   型半導体装置の製造方法。