JPS5916403B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体素子の製造方法に関し、とくに半導体
インゴットから切断されて形成されたウェハの平行度が
十分でない場合にも良好なＰＮ接合が形成できる製造方
法を提供するものである。

ＰＮ接合は半導体素子の構造上の中枢部を形成するもの
であつて、このＰＮ接合は、半導体基板への不純物の添
加とその濃度制御とによつて形成されるが、それぞれの
目的に合致した不純物濃度が得られる物質を選定し、そ
の物質を半導体結晶中に導入する最適の方法を選ばなけ
ればならない。このような半導体素子の製作を目的とし
たＰＮ接合の作り方としては、拡散法、合金法、エピタ
キシャル成長法、イオン注入法等があつて、どの方法に
よるかは半導体装置の機能や形状や使用法な５ どによ
つてきめられるものである。何れの方法についても共通
して云えることは、基板となるシリコンなどの半導体の
最初の素材であるウェハができるだけ良好な平行度・平
面度をもつことが必要であつて、これなくしては良好な
０ 特性を有する半導体装置を歩留よく製造することは
むつかしい。

そのためにインゴットを切断して作られた半導体ウエ・
・に機械的研摩又は化学的エッチングあるいは両者を組
みあわせた研摩を行なつてできるだけ良好な平行度や平
面度を出してい’５ る。このようにして得られるウェ
ハの平行度・平面度の許容範囲は半導体装置の種類によ
つてそれぞれ異なるものであり、その目的に応じてそれ
ぞれの範囲内におさまるように適当な方法がとられて−
０いる。

たとえば不純物高濃度拡散を行なう高耐圧大電流用サイ
リスタに用いられる半導体素子は他のものに比べて大径
のウェハで作られるが、このウェハの平行度を出すこと
は小径のものに比べて困難で、したがつて所望の機能特
性を効率よく出■５ すことはなかなかむつかしいもの
である。すなわち第１図Ａに示すようにシリコンインゴ
ットを切断してウェハを形成し、表面をエッチングして
後拡散工程をほどこして第１図Ｂに示すようにＰＮＰ層
の形成されたウェハを得る。次いで第１図Ｃに■０ 示
すように第２接合側のウェハ表面を研摩する。このとき
もし最初のウェハ形成時に第１図Ａにみられるように平
行度がよくないと、その平行度がそのまま拡散層の平行
度となつてしまう。次いで第１図Ｄに示すように合金接
合を行なつてＮ’ｆ層ゞ５ を形成させる。このとき第
２接合と第３接合との幅は図のａ、ｂのように一様でな
くなる。サイリスタのオン・オフ機構は第２接合と第３
接合間の幅、すなわちＰベース層の幅に大きく依存して
いるために、このようにＰベース層の幅が一様にできな
ければ、頓方向阻止電圧とかゲート特性などのサイリス
タの特性が悪くなり、サイリスタとしての機能がそこな
われるものである。このようなことのおこらないように
、化学薬品によるウエハ表面のエツチングを行なうとき
、たとえばふつ酸ど硝酸との混合液などのエツチング液
を用いて直径６０ｍのシリコンウエハ？片面を５０μエ
ツチングするときは、ウエハの中央部の方が周辺部より
も６〜８μうすくなり、上述のサイリスタの特性に影響
をあたえるものである。

この発明はこのような不具合な点が生じないように、平
行度のよくない半導体ウエハにおいても良好な平面度を
もち所望のＰＮ接合が得られるように拡散層の形成され
た半導体ウエハをエツチングする半導体素子の製造方法
を提供するものである。すなわちふつ酸と硝酸との混酸
よりなるエツチング液で先ず所望のエツチング量の８５
〜９００／６をエツチングし、次いでふつ酸、硝酸なら
びに氷酢酸よりなるエツチング液で残りの１５〜１０％
をエッチングした半導体ウエハにＰＮ接合を形成させて
特性のよい半導体装置を形成する。

この発明の実施例を以下説明する。

第２図Ａに示す平行度のよくないシリコンウエ・・（Ｎ
型）に拡散工程を経て第２図Ｂに示す両側にＰ層が形成
されたＰＮＰウエハを得る。このとき最初のウエ・・の
平行度が十分でないため中央のＮ型層の厚さは図にみら
れるように〒様でない。次いで合金法＋によつてウエハ
表面のＰ層中にＮ層を形成させる前に、このウエハに表
面処理をほどこす。

すなわち第１のエツチング液としてふつ酸１０００ｃｃ
に硝酸３１ｃｃの混酸を用い、第２のエツチング液とし
てふつ酸１００ＣＣ１硝酸３００ｃｃに氷酢酸２００ｃ
ｃを加えた混酸を用いてエツチングし、第２図Ｃに示す
ウエハを得る。上記第１のエツチング液はエツチングす
る速さが大で、かつウエハの中央部がはやくエツチング
され、周辺部はおそくなり、いわゆるなべ底の形状にウ
エハをエツチングするものであり、また第２のエツチン
グ液はエツチングする速さがおそく仕上げエツチング用
と考えられ、ウエハの中央部がおそくエツチングされ周
辺部がはやくなり、いわゆる山型のような形状にウエハ
をエツチングするものである。たとえばＮ＋層を形成さ
せて第３接合を作るＰ層の厚さが１５０μあり、これを
うすくさせて約１００μにするときには、先ず上述の第
１のエツチング液を用いて約４０μエツチングし、次い
で第２のエツチング液を用いてさらにエツチングをすす
め表面からのエツチング量を均一にし、上記Ｐ層の厚さ
を所望のものにする。従来のウエハ表面のエツチング処
理のときにはウエハの周辺部が中央部よりも６〜８μ高
くなつていたのに比べ、この発明の方法によると、この
差がちぢまつて士１μの幅におさまり平面度は格段によ
くなつた。さらに第２図Ｄに示すように表面のＰ層に合
金法によつてＮ＋層を形成させる。この場合Ｐベース層
の幅は従来の一様でなかつたものに比べきわめて良くな
り、Ｐベース層の幅が一定となつた。このようにＰＮ接
合が形成されることになつて特性がそこなわれることは
ない。上述のようにエツチングするとき、第１のエツチ
ング液によるエツチング量が８５％より少なくしたがつ
て、第２のエツチング液によるエツチング量が１５％よ
り多いとウエハ表面の平面度は山型となり、また第１の
エッチング液によるエツチング量が９０％より多く、し
たがつて第２のエッチング液によるエツチング量が１０
％より少ないとウエハ表面の平面度はなべ底型となる。

このように所要のエツチング量の８５〜９０％を第１の
エッチング液でエッチングし、これよりもエツチング速
さのおそい第２のエツチング液を仕上げ用として使用し
、残りの１５〜１０％をエツチングすることによつてウ
エハ表面のきわめて良好な平面度が得られるものである
。

このウエハに所望のＰＮ接合を形成させ、これを用いて
特性のよい半導体装置が得られるものである。すなわち
ウエハの平面度が向上したものを用いたことにより、た
とえば上記に述べたサイリスタについてみれば（１）１
１Ｉ方向電圧降下については、同程度の頓方向耐圧を得
るためにはＰベース層の一番うすい所を同じ厚さにする
必要があり、従来方法ではウエハの周辺部が厚くなるた
め頓方向電圧降下が１５〜３０ｑ６高くなり、その分だ
け定格電流値が下がつていたがこのようなことはなくな
つた。

（２）ゲートトリカー電流および電圧については、上記
と同じくウエハの周辺部・すなわちカソード電極の近傍
にゲート電極をとりつけるサイリスタではゲート電流の
有効成分が小さくなり、トリカー電流、トリカー電圧が
数倍に上昇し、場合によつては点弧しない素子があられ
れることもあつたが、これらが改善された。（３）Ｄｉ
／Ｄｔについては、Ｐベース層がうすく出来るというこ
とにより、サイリスタの点弧広がり速度をはやくできる
ことになり、Ｄｉ／Ｄｔ耐量の特性が著しく向上した。

（４） ＤＶ／Ｄｔについては、大電流容量のサイリス
タを得るために頓電圧降下を小さくする必要があり、そ
のためＰベース層をうすくしているが、必要以上にうす
く出来ないので、この発明の方法によつて均一なＰベー
ス層を取り、大きいｄ／Ｄｔが得られている。

径６０ｍのウエハのときには同一定格の電圧・電流を得
るためには従来の方法によると、ＤＶ／Ｄｔは５０〜２
００Ｖ／Ｉｔｓであるのに対して、この発明の方法によ
ると６００〜１０００／μｓのものが得られた。上述し
たこの発明のエツチング方法は種々の研摩後のエツチン
グ作業にも適用して同じような効果を示すことは云うま
でもなく、また第１および第２のエツチング液のそれぞ
れの成分の割合は上記したものに限ることなく、適当な
成分の割合にて形成されエツチング液が用いられること
勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシリコンウエハに拡散および合金法によ
りＰＮ接合を形成する工程図、第２図はこの発明の方法
による同じくＰＮ接合を形成する工程図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 表面から均一の厚さに形成された拡散層を有する半
   導体ウェハの表面をふつ酸と硝酸よりなるエッチング液
   を用いて先ず所要のエッチング量の８５〜９０％をウェ
   ハの中央部が周辺部よりはやくエッチングされるように
   エッチングする工程と、次いでふつ酸、硝酸および氷酢
   酸よりなるエッチング液を用いてエッチング量の残りの
   １５〜１０％をウェハの周辺部が中央部よりはやくエッ
   チングされるようにエッチングする工程とを具備し、表
   面からのエッチング量を均一にすることを特徴とする半
   導体素子の製造方法。