JPS5850413B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor deviceInfo
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- JPS5850413B2 JPS5850413B2 JP53132168A JP13216878A JPS5850413B2 JP S5850413 B2 JPS5850413 B2 JP S5850413B2 JP 53132168 A JP53132168 A JP 53132168A JP 13216878 A JP13216878 A JP 13216878A JP S5850413 B2 JPS5850413 B2 JP S5850413B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置の製造方法ことに不純物拡散処理
工程で半導体スライスにもたらされる熱歪を低減するこ
とのできる方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of reducing thermal strain caused to a semiconductor slice during an impurity diffusion process.
たとえば、大電力高耐圧用NPN型トランジスタは、広
い安全動作領域(ASO)と高耐圧特性を具備している
ことが大切であり、このためその製造に際しては極めて
厚い高抵抗コレクタ層と、深いベース拡散層が形成され
るよう特別な配慮が払われる。For example, it is important for NPN transistors for high power and high voltage use to have a wide safe operating area (ASO) and high voltage characteristics. Special care is taken to form a diffusion layer.
以下に、従来の製造方法を第1図を参照して説明する。A conventional manufacturing method will be explained below with reference to FIG.
その製造にあたってはまず、N型のシリコンスライス1
に対して長時間にわたる拡散処理を施すことによってそ
の表裏両面からアルミニウムを拡散し、拡散長の長いP
型の拡散層2,3を形成したのち、機械的又は化学的研
磨により片面(裏面)のP型拡散層3を除去し、第1図
aに示すごとくコレクタ層1とベース層2の作り込まれ
た半導体スライスを得る。To manufacture it, first, an N-type silicon slice 1
By applying a long-term diffusion treatment to the material, aluminum is diffused from both the front and back surfaces, and P with a long diffusion length is
After forming the type diffusion layers 2 and 3, the P-type diffusion layer 3 on one side (back side) is removed by mechanical or chemical polishing, and the collector layer 1 and base layer 2 are formed as shown in Figure 1a. Obtain a semiconductor slice.
次いで第1図すで示すように半導体スライスの表面側に
エミッタ拡散時のマスクとなる酸化シリコン膜4を形成
し、さらにこの酸化シリコン膜にエミッタ拡散窓5を形
成する。Next, as already shown in FIG. 1, a silicon oxide film 4 is formed on the front surface side of the semiconductor slice to serve as a mask during emitter diffusion, and an emitter diffusion window 5 is further formed in this silicon oxide film.
このうち、窓5を通してN型不純物たとえばリンを拡散
して第1図Cで示すようにN型エミッタ領域6を形成す
る。Of these, an N-type impurity such as phosphorus is diffused through the window 5 to form an N-type emitter region 6 as shown in FIG. 1C.
この工程で半導体スライスの裏面側の全域にもリン拡散
し、同時に低比抵抗コレクタ層Iが形成される。In this step, phosphorus is also diffused throughout the back surface side of the semiconductor slice, and at the same time, a low resistivity collector layer I is formed.
以上の過程を経てトランジスタの作り込みがなされた半
導体スライスをメサエッチにより分断することによって
個々のトランジスタが形成される。Individual transistors are formed by dividing the semiconductor slice into which transistors have been formed through the above process by mesa etching.
このような従来の製造方法ではベース層2の形成時にこ
れと同等の拡散長をもつ拡散層3が作り込まれるところ
なり、この拡散層を除去するための機械的あるいは化学
的な研磨工程が不可欠となる。In such conventional manufacturing methods, a diffusion layer 3 having a diffusion length equivalent to that of the base layer 2 is created when forming the base layer 2, and a mechanical or chemical polishing process is essential to remove this diffusion layer. becomes.
この研磨工程でシリコンスライスに歪、破損あるいは汚
染などが生じるおそれがあった。This polishing process may cause distortion, damage, or contamination of the silicon slice.
また出発材料となるシリコンスライスの厚みを前記の研
磨工程で除去される厚みを加味して選定する必要があり
、材料の不必要な損失を招く不都合もあった。Furthermore, it is necessary to select the thickness of the silicon slice serving as the starting material, taking into consideration the thickness to be removed in the polishing step, which is disadvantageous in that it causes unnecessary loss of material.
これらの欠点を排除するために、シリコンスライスの片
面全域に、あらかじめ酸化シリコン膜などのように不純
物に対してマスク作用をもつ被膜を形成しておき、これ
らの被膜によって覆われることのない面側から不純物を
拡散して拡散長の長い拡散層を形成する方法も試みられ
ている。In order to eliminate these drawbacks, a film such as a silicon oxide film that has a masking effect against impurities is formed in advance over one side of the silicon slice, and the side that is not covered by this film is Attempts have also been made to form a diffusion layer with a long diffusion length by diffusing impurities.
しかしながら、長時間の拡散処理を施す場合には上記の
被膜を厚くする必要がある。However, when performing a long-term diffusion treatment, it is necessary to make the above-mentioned film thicker.
第2図は、この方法を用いてリンとアルミニウムをそれ
ぞれ1200℃の温蜜で10時間拡散させた場合の二酸
化シリコン膜の膜厚(toX)とこの二酸化シリコンス
ライス中へのリンならびにアルミニウムの拡散長xjの
関係を示す図であり、図中aは不純物がリンであるとき
の関係を、また、bは不純物がアルミニウムであるとき
の関係を示す。Figure 2 shows the film thickness (to It is a figure which shows the relationship of length xj, in which a shows the relationship when the impurity is phosphorus, and b shows the relationship when the impurity is aluminum.
図示するように不純物がアルミニウムの場合に被膜が1
.5μm以下、リンの場合に膜厚が1.2μm以下であ
るとシリコンスライス中への不純物の拡散が起り、二酸
化シリコン膜のもつマスク作用が失われてしまう。As shown in the figure, when the impurity is aluminum, the film is 1
.. If the film thickness is 5 μm or less, or 1.2 μm or less in the case of phosphorus, impurities will diffuse into the silicon slice, and the masking effect of the silicon dioxide film will be lost.
したがって、長時間に及び不純物拡散工程でマスクとな
る被膜は、非常に厚いものとなる。Therefore, the film that serves as a mask during the impurity diffusion process over a long period of time becomes very thick.
しかしながらシリコンスライスの一方の面金域に厚い被
膜を形成して高温長時間の熱処理を施すと、両者の熱膨
張差に基づく大きな応力が生じ被膜にクラックが、また
、シリコンスライス表面に結晶歪が生じる。However, when a thick film is formed on the metal region of one side of a silicon slice and heat treated at high temperature for a long time, a large stress is generated due to the difference in thermal expansion between the two, resulting in cracks in the film and crystal distortion on the surface of the silicon slice. arise.
このため、このような方法も実用化されるまでには至っ
ていない。For this reason, such a method has not yet been put into practical use.
本発明は、以上説明してきた方法における不都合をこと
ごとく排除し、熱拡散により半導体スライスにもたらさ
れる歪の低減をはかり、さらに、半導体スライスの破損
ならびに汚染なども排除することのできる半導体装置の
製造方法にかかるものであって、本発明の特徴は、シリ
コンスライス内へその一方の面側から不純物を拡散する
にあたり、他方の面側の全域に、不純物の拡散を阻止す
るマスクとしてシリコンスライスの分割ラインに対応す
る部分を除去した被膜を形成し、前記一方の面側から不
純物の拡散を行うところにある。The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device that eliminates all the disadvantages of the methods described above, reduces strain caused to semiconductor slices by thermal diffusion, and further eliminates damage and contamination of semiconductor slices. The feature of the present invention is that when impurities are diffused into a silicon slice from one side, a dividing line of the silicon slice is used as a mask to prevent the diffusion of impurities over the entire area of the other side. A film is formed from which a portion corresponding to the surface is removed, and impurities are diffused from the one surface side.
次に、本発明の実施例について図面を参照しつつ説明す
る。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第3図a = dは、本発明の方法による高耐圧パワー
トランジスタの製造工程を示す図である。FIG. 3a=d is a diagram showing the manufacturing process of a high voltage power transistor according to the method of the present invention.
本発明の方法ではまず、第3図aのようにN型シリコン
スライス1の両面に、ベース拡散時のマスクとなる膜厚
1.5μmの2酸化シリコン膜4.4′を形成する。In the method of the present invention, first, as shown in FIG. 3a, silicon dioxide films 4.4' having a thickness of 1.5 μm are formed on both sides of the N-type silicon slice 1 to serve as a mask during base diffusion.
次に第3図すで示すようにこの裏面側の二酸化シリコン
膜4 上にシリコンスライスの分割ライン9に相当する
部分を残してフォトレジスト8を塗布する。Next, as already shown in FIG. 3, a photoresist 8 is coated on the silicon dioxide film 4 on the back side, leaving a portion corresponding to the dividing line 9 of the silicon slice.
そしてこのフォトレジスト8をマスクとして二酸化シリ
コン膜に対するエツチング処理を施すと表面側の二酸化
シリコン膜4が全て除去され一方、裏面側の二酸化シリ
コン膜4′は選択的に除去される。When the silicon dioxide film is etched using this photoresist 8 as a mask, the silicon dioxide film 4 on the front side is completely removed, while the silicon dioxide film 4' on the back side is selectively removed.
したがってこのエツチング処理を経ることにより、第3
図Cで示すように裏面側にのみ二酸化シリコン膜4′が
存在し、しかもシリコンスライスの分割ラインに対応す
る部分9′の除去されたシリコンスライスが得られる。Therefore, by going through this etching process, the third
As shown in FIG. C, a silicon slice is obtained in which the silicon dioxide film 4' is present only on the back side, and a portion 9' corresponding to the dividing line of the silicon slice has been removed.
この後、1200℃の炉内で約10時間にわたってアル
ミニウム拡散を行うことにより、第3図dで示すように
深さが約30μmのP型拡散層10および11が形成さ
れる。Thereafter, aluminum is diffused in a furnace at 1200° C. for about 10 hours, thereby forming P-type diffusion layers 10 and 11 with a depth of about 30 μm, as shown in FIG. 3d.
以上の過程を経て形成されたP型の拡散層10がトラン
ジスタのベース層となる。The P-type diffusion layer 10 formed through the above process becomes the base layer of the transistor.
以下、裏面側の二酸化シリコン膜を全て除去したのち、
表面側から周知の選択拡散を駆使してN型不純物たとえ
ばリンを拡散しN型エミッタ領域を形成する。After removing all the silicon dioxide film on the back side,
An N-type impurity, such as phosphorus, is diffused from the surface side using well-known selective diffusion to form an N-type emitter region.
この工程で半導体スライスの裏面側にはリンが全面に拡
散し同時に高濃度低比抵抗コレクタ層が形成される。In this step, phosphorus is diffused all over the back side of the semiconductor slice, and at the same time a high concentration, low resistivity collector layer is formed.
このようにしてトランジスタの作り込みがなされた半導
体スライスを分断することにより個々のNPN型トラン
ジスタが形成される。Individual NPN transistors are formed by dividing the semiconductor slice in which transistors have been formed in this manner.
第4図は以上説明した本発明の製造方法と従来の製造方
法によって形成されたNPN型高耐圧パワートランジス
タのC−B間道方向耐圧VOBOのばらつきを比較して
示した図であり、図示するように、本発明の製造方法に
よって製造したトランジスタの逆方向耐圧と、従来の製
造方法によって形成したトランジスタの逆方向耐圧とは
ベレベル的には伺ら差異はないが、そのばらつきは本発
明の製造方法によるものの方が著るしく少くなっている
。FIG. 4 is a diagram comparing and showing variations in breakdown voltage VOBO in the C-B direction of NPN type high breakdown voltage power transistors formed by the manufacturing method of the present invention and the conventional manufacturing method described above, and is illustrated in FIG. As can be seen, there is no difference in the reverse breakdown voltage of a transistor manufactured by the manufacturing method of the present invention and that of a transistor formed by the conventional manufacturing method, but the variation is due to the manufacturing method of the present invention. The number of cases due to methods is significantly lower.
この差は、本発明の製造方法ではシリコン酸化膜除去部
を設けたため、膜厚を犬にしたにもかかわらず拡散処理
に発生するシリコンとシリコン酸化膜の熱膨張係数の差
に基く熱応力が小さくなりシリコンスライスに歪やクラ
ックが殆んど発生しなくなることによってもたらされる
。This difference is due to the fact that in the manufacturing method of the present invention, a silicon oxide film removal section is provided, so even though the film thickness is reduced, thermal stress due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and silicon oxide film that occurs during the diffusion process is reduced. This is brought about by the fact that the silicon slice becomes smaller and almost no distortion or cracks occur in the silicon slice.
なお、このシリコン酸化膜除去部を通して不純物が拡散
し拡散層が形成されるが、この部分はシリコンスライス
の分割ラインに対応しており個々の素子に分断する際に
必然的に除去されてしまうため、何ら不都合はない。Note that impurities diffuse through this silicon oxide film removed part and a diffusion layer is formed, but this part corresponds to the dividing line of the silicon slice and is inevitably removed when dividing into individual elements. , there is no inconvenience.
上述したように、本発明の製造方法ではシリコンスライ
スに対する研磨処理が不要であり研磨加工による汚染や
傷、破損、歪等の不都合は発生せず、また、裏面に被膜
が存在することに基く熱応力が低減されるため、熱応力
による歪あるいはクラックの発生もないため製造歩留が
大幅に向上する。As mentioned above, the manufacturing method of the present invention does not require polishing of silicon slices, and does not cause problems such as contamination, scratches, damage, or distortion due to polishing. Since the stress is reduced, there is no distortion or cracking due to thermal stress, and the manufacturing yield is greatly improved.
第1図a ”−cは従来の半導体装置の製造方法を示す
工程図、第2図は酸化膜の膜厚と半導体スライスへの不
純物拡散浸透深さの関係を示す図、第3図a ” dは
本発明の一実施例の半導体装置の製造方法を示す工程図
、第4図は本発明の方法によって形成された素子の逆方
向耐圧と従来法によるそれとの比較図である。
1・・・・・・N型コレクタ層、2,10・・・・・・
P型ベース層、4,4・・・・・・二酸化シリコン膜、
6・・・・・・エミツク領域、8・・・・・ルジスト、
9,9’・・・・・・シリコンスライスの分割ラインに
対応する窓、10,11・・・・・・P型拡散層。Figure 1 a ''-c is a process diagram showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device, Figure 2 is a diagram showing the relationship between the thickness of an oxide film and the depth of impurity diffusion into a semiconductor slice, and Figure 3 a '' d is a process diagram showing a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a comparison diagram of the reverse breakdown voltage of an element formed by the method of the present invention and that by a conventional method. 1... N-type collector layer, 2, 10...
P-type base layer, 4,4... silicon dioxide film,
6...Emitsuku area, 8...Lugist,
9, 9'... Window corresponding to the dividing line of the silicon slice, 10, 11... P-type diffusion layer.
Claims (1)
拡散するにあたり、他方の面側の全域に不純物の拡散を
阻止する被膜としてシリコンスライスの分割ラインに対
応する部分を除去した被膜を形威し、前記一方の面側か
ら不純物を拡散することを特徴とする半導体装置の製造
方法。1. When diffusing impurities into a silicon slice from one side of the silicon slice, a coating is formed by removing a portion corresponding to the dividing line of the silicon slice as a coating to prevent the diffusion of impurities over the entire area of the other side, A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that impurities are diffused from the one surface side.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53132168A JPS5850413B2 (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53132168A JPS5850413B2 (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Manufacturing method of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5558524A JPS5558524A (en) | 1980-05-01 |
| JPS5850413B2 true JPS5850413B2 (en) | 1983-11-10 |
Family
ID=15074947
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53132168A Expired JPS5850413B2 (en) | 1978-10-26 | 1978-10-26 | Manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5850413B2 (en) |
-
1978
- 1978-10-26 JP JP53132168A patent/JPS5850413B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5558524A (en) | 1980-05-01 |
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