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JPS63124580A - 高耐圧pn接合構造及びその形成方法 - Google Patents

高耐圧pn接合構造及びその形成方法

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Publication number
JPS63124580A
JPS63124580A JP62227535A JP22753587A JPS63124580A JP S63124580 A JPS63124580 A JP S63124580A JP 62227535 A JP62227535 A JP 62227535A JP 22753587 A JP22753587 A JP 22753587A JP S63124580 A JPS63124580 A JP S63124580A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
junction
forming
semiconductor region
insulating layer
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62227535A
Other languages
English (en)
Inventor
リチャ−ド・エイ・ブランチャ−ド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vishay Siliconix Inc
Original Assignee
Siliconix Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siliconix Inc filed Critical Siliconix Inc
Publication of JPS63124580A publication Critical patent/JPS63124580A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/111Field plates
    • H10D64/115Resistive field plates, e.g. semi-insulating field plates
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105After-treatment
    • H01L21/3115Doping the insulating layers
    • H01L21/31155Doping the insulating layers by ion implantation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S438/00Semiconductor device manufacturing: process
    • Y10S438/91Controlling charging state at semiconductor-insulator interface

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は高い破壊電圧を有するPN接合構造及びその形
成方法に関する。
〈従来の技術〉 第1図はダイオードの破壊電圧を高めるために卓絶縁性
の多結晶シリコン(SIPO3)膜10を有する従来形
式のダイオード8を示す。ダイオード8はアノードとし
て機能するP+領域12と、カソードとして機能するN
基層14とを有する。
N十領域16は、基層14と金属皮膜コンタクト18と
の間の導電を助け、P+領域12は金属皮膜コンタクト
20に電気的に接触している。(金属皮膜コンタクト1
8は2つの孤立した領域として図示されているが、実際
には第1図の断面図外に於て結合された単一の構造体か
らなるのが一般的である。同様に、5IPO3皮JIK
IO及びN+領域16もそれぞれ単一の領域からなる。
)重要なことは、5IPO8皮膜10が、金属皮膜コン
タクト18.20に電気的に接触すると共に、基層14
とP+領域12との間に於てダイオード8のPN接合上
に延在することである。
よく知られているように、5IPO3皮膜は酸素により
ドープされた多結晶シリコンからなり、高いオーミック
抵抗を有する。この点に関しては例えば、1976年8
月に発行されたIEEE Trarrsactions
 On Electric oevtceに掲載された
)IatStJShttaらによる゛旧ghly Re
1iable旧gh−vottage Transis
tors by Use of the 5IPO3P
rocess″を参照されたい。
〈発明が解決しようとする問題点〉 よく知られているように、ダイオード8等のダイオード
が高度に逆バイアスされた場合、皮W!、10はダイオ
ード8の破壊電圧を高める働きを有する。その理由は、
抵抗皮JIIOを流れる電流が、P+領域12とN基層
14との間の空乏領域24の形状を変化させるような電
界を形成するためである。特に、電界は空乏領域24の
曲率半径を増大させ、ダイオード8の破壊電圧を高める
。5IPO8皮膜10はこのような機能を果すが、残念
ながらこのような5IPO8皮膜を形成するためには特
別な設備が必要となるが、このような設備は一般に高価
である。
く間に点を解決するための手段〉 本発明に基づくダイオードを形成するための方法は、ダ
イオードの破壊電圧を高めるように、ダイオードのPN
接合上に形成された絶縁層に向けてイオンを注入する過
程を有する。この過程は、第2の導電形式を有する第2
の半導体領域内に第1の導電形式を有する第1の半導体
領域を形成する過程をもって回避され、これにより第1
及び第2の半導体領域間にPN接合を形成する。絶縁層
が両生導体領域上に形成される。成る実施例に於ては、
この絶縁層が二酸化シリコンからなる。
次いで、この二酸化シリコン層がイオン注入により、例
えばセシウム等のイオンによりドープされる。重要なこ
とは、二酸化シリコン層内に於けるドーパントの存在に
より二酸化シリコン層が導電性(但し高い抵抗値を示す
)となることである。
更に、二酸化シリコン層内に導入される不純物の量を制
御することにより、二酸化シリコン層の抵抗値を所望に
応じて制御することができる。
次に、二酸化シリコン層の一部が選択的に除去され、第
1及び第2の半導体領域の一部を露出させる。これら両
生導体領域の露出部分上に金属皮膜コンタクトが形成さ
れる。
く作用〉 上記したように、絶縁層の抵抗率を制御することができ
る。これにより、ダイオードの破壊電圧を調節すること
ができる。しかも、本発明に基づく構造は、高価な特別
の装置を用いることなく形成することができる。
本発明は、SCR、トランジスタ、IGT等に於ける高
い破壊電圧を有するPN接合を形成するために広く応用
可能である。
〈実施例〉 第2a図は、本発明に基づく方法の始めの段階を示すも
ので、N型半導体基層52内にP+領域50が形成され
る。成る実施例に於ては、N型基層52がN型シリコン
からなる。しかしながら、基層52は他の半導体材料か
らなるものであってよい。P+領域50を、例えば基層
52をパターン化されたフォトリングラフイックマスク
により覆い、基層52の露出部分に向けて選択されたP
型不純物を注入する等の任意の公知技術により形成する
ことができる。別の実施例に於ては、P+領域50が、
選択された不純物を基層52内に向けて拡散させること
により形成される。
次に、第2a図に示されるように基層52内にN+領域
54が形成される。図面中に於て2つの領域として示さ
れているが、一般にN+領域50は第2a図の断面図外
に於て結合した単一の領域からなり、基層52とその後
形成される金属コンタクトとの間の電気的導通を促進す
る。N十領域54は、選択されたN型不純物をイオン注
入または拡散により基層52の一部に導入することによ
り形成される。
第2b図に示されるように、二酸化シリコン層56が基
層52上に形成される。成る実施例に於て、二酸化シリ
コン層56が約10,000人の厚さに熱成長される。
本発明の成る特徴によれば、次に二酸化シリコン層56
に対するイオン注入が行われる。成る実施例に於て、正
のセシウムイオンが約1013〜1016イオン/dの
割合をもって注入され、注入エネルギーは約50乃至2
00Kevである。注入エネルギーが比較的低いことに
より、セシウムイオンは二酸化シリコン層56内に於て
停止する。二酸化シリコン層56内にセシウムイオンが
存在するために、二酸化シリコン層56は絶縁体として
機能する代わりに、セシウムの濃度が最も高い領域に沿
って電気的な抵抗体を形成する。
次に、二酸化シリコン層56が図示外のフォトレジスト
層により覆われ、このフォトレジスト層が従来形式の方
法にパターン化され、二酸化シリコン層56の一部を露
出させ、この露出部分を除去する。次にこのフォトレジ
スト層を除去し、電気的コンタクト58.60が、領域
54.50に対する電気的接続のために形成される。コ
ンタクト58は2つの領域として図示されているが、−
般に第2c図の断面図外に於て互いに結合された単一の
領域からなる。コンタクト58.60はアルミニウムそ
の他の導電材料をスパッタ若しくは蒸着することにより
形成される。
第2C図に示されたように、二酸化シリコン層56は両
コンタクト58.60間の抵抗路として機能する。前記
したように、二酸化シリコン層56内に形成される電界
が領域50と基層52との間の空乏領域の形状を変化さ
せることによりP+領域50とN型基層52との間のP
N接合の破壊電圧を高める。特に、二酸化シリコン層5
6を流れる電流により発生する電界のために、この空乏
領域の曲率半径が増大する。
第2C図はN型基層内に形成されたP十領域を示すが、
本明細書の記載から明らかであるように、本発明に基づ
く方法を、P型基層内に形成されたN+領領域含むよう
なダイオードを構成するために適用することもできる。
更に、二酸化シリコン層の導電率を増大させるなめに、
セシウム以外のイオンを二酸化シリコン層56に注入し
得ることは云うまでもない。更に、抵抗層56は、二酸
化シリコンのみならず、窒化シリコン等の絶縁性材料か
ら形成することもできる。
以上本発明を特定の実施例について説明したが、当業者
であれば種々の変形・変更を加えて本発明を実施し得る
ことは云うまでもない。例えば、本発明に基づく方法を
、ダイオード以外の、例えばトランジスタ、5CR1I
GT等に於けるPN接合の破壊電圧を高めるために用い
ることができる。
IGTについては、1984年6月に発行されなIEE
E Transactions on Electro
n DeviceのVol、 ES−31,No、 6
 、第821頁に掲載された”’rhe Insula
ting Gate Transistor :  A
 New Three−Terminal HO3−C
OntrOIled Bipolar DeVice 
uを参照されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来技術に基づ<5IPO8皮膜を有するダイ
オードを示す断面図である。 第2a図〜第2C図は、ダイオードの破壊電圧を高める
ためにドープされる二酸化シリコン層を備える本発明に
基づくダイオード製造過程を示す断面図である。 8・・・ダイオード   10・・・5IPO3皮膜1
2・・・P十領域   14・・・基層16・・・N十
領域   18.20・・・コンタクト24・・・空乏
領域   50・・・P十領域52・・・基層    
 54・・・N±領域56・・・二酸化シリコン層 58.60・・・コンタクト 特 許 出 願 人  シリコニツクス・インコーホレ
イテッド 代   理   人  弁理士 大 島 陽 −図面の
浄書(内容に変更なし) FIG、 1 0G、 2a % 日G、 2b FIG、 2c 手続補正書(方式) %式% 1゜事件の表示 11662n午J!’Jti227535−号2、発明
の名称 高耐圧PN接合構造及びその形成方法 3、補正をする者 事件との関係  特許出願人 名 称     シリコニツクス・インコーホレイテッ
ド4、代理人

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1の導電形式からなる第1の半導体領域と、 前記第1の半導体領域に隣接する部分に、同領域との間
    でPN接合を形成するように形成された第2の導電形式
    を有する第2の半導体領域と、前記PN接合の表面に形
    成された、本来絶縁層であるがイオンによりドープされ
    ることにより抵抗体として機能することとなつた抵抗体
    層とを有し、 該抵抗体層により前記PN接合の破壊電圧を高めたこと
    を特徴とするPN接合構造。
  2. (2)前記抵抗体層となった前記絶縁層が二酸化シリコ
    ンからなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
    載のPN接合構造。
  3. (3)前記絶縁層をドープする前記イオンがセシウムか
    らなることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
    方法。
  4. (4)PN接合の形成方法であつて、 第1の導電形式からなる第1の半導体領域を形成する過
    程と、 前記第1の半導体領域に隣接する部分に第2の導電形式
    を有する第2の半導体領域を形成することにより、前記
    両半導体領域間にPN接合を形成する過程と、 前記PN接合の表面に絶縁層を形成する過程と、前記絶
    縁層に不純物を導入し、前記絶縁層を抵抗層とし、前記
    PN接合の破壊電圧を高める過程とを有することを特徴
    とするPN接合の形成方法。
  5. (5)前記不純物を導入する過程が、前記絶縁層内にイ
    オン注入を行う過程からなることを特徴とする特許請求
    の範囲第4項に記載の方法。
  6. (6)前記絶縁層に注入されるイオンがセシウムからな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5項に記載の方法
  7. (7)前記第1及び第2の半導体領域がシリコンからな
    り、前記絶縁層が二酸化シリコンからなることを特徴と
    する特許請求の範囲第4項に記載の方法。
  8. (8)前記第1の半導体領域に接触する電気的コンタク
    トを形成する過程と、 前記第2の半導体領域に接触する別の電気的コンタクト
    を形成する過程とを有し、 前記抵抗体層が前記第1及び第2の電気的コンタクト間
    に延在することを特徴とする特許請求の範囲第4項に記
    載の方法
  9. (9)前記第2の半導体領域が前記第1の半導体領域の
    内部に形成されることを特徴とする特許請求の範囲第4
    項に記載の方法。
JP62227535A 1986-11-06 1987-09-10 高耐圧pn接合構造及びその形成方法 Pending JPS63124580A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US927,882 1986-11-06
US06/927,882 US4827324A (en) 1986-11-06 1986-11-06 Implantation of ions into an insulating layer to increase planar pn junction breakdown voltage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS63124580A true JPS63124580A (ja) 1988-05-28

Family

ID=25455395

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62227535A Pending JPS63124580A (ja) 1986-11-06 1987-09-10 高耐圧pn接合構造及びその形成方法

Country Status (3)

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US (1) US4827324A (ja)
EP (1) EP0274190A3 (ja)
JP (1) JPS63124580A (ja)

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EP0274190A2 (en) 1988-07-13
US4827324A (en) 1989-05-02
EP0274190A3 (en) 1988-07-27

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