(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐圧維持構造として、第一導電型半導体層に第一導電型の反導電型である第二導電型のガードリングを備え、当該半導体層の表面に形成され、前記ガードリング表面上の位置より内側にコンタクト開口部を開口するとともに当該コンタクト開口部の外側の当該ガードリング表面を覆う酸化膜と、前記コンタクト開口部に露出する半導体層表面に接合する電極メタルとをさらに備え、前記コンタクト開口部に露出し前記電極メタルが接合する半導体層表面は、前記ガードリング表面の内周部分及び前記ガードリングに囲まれる半導体領域の表面である半導体装置において、
第一導電型半導体層に開口パターンを用いて第二導電型不純物をイオン注入して熱処理することにより、第二導電型のガードリングを形成するとともに、
前記開口パターンを用いて第一導電形半導体層に形成されたガードリングに前記第二導電型不純物よりも低濃度の第一導電型不純物をイオン注入して熱処理を行なうことにより、
前記ガードリング表面の第二導電型不純物濃度から第一導電型不純物濃度を差し引いた実質的な第二導電型不純物濃度を低下させ、
第二導電型不純物濃度から第一導電型不純物濃度を差し引いた実質的な第二導電型不純物の深さ方向濃度分布のピーク位置が、第一導電型不純物を導入する前の第二導電型不純物の深さ方向濃度分布のピーク位置よりも深い位置にあることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記ガードリング表面の第二導電型不純物濃度から第一導電型不純物濃度を差し引いた実質的な第二導電型不純物濃度を１×１０17（1／ｃｍ3）以上１×１０18（1／ｃｍ3）以下の範囲としたことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐圧維持構造として用いられるガードリング構造を備えた半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に耐圧維持構造としてガードリング構造が知られている。例えば、周知のようにショットキーバリアダイオード（以下、ＳＢＤ）は、金属層と半導体層間のショットキー接合の整流作用を利用したダイオードである。ＳＢＤはＰＮ接合のダイオードと比較して電位障壁が低く順方向電圧降下が少ないという利点を有する反面、耐圧が低く逆方向特性が悪いという欠点があるため、従来から逆方向電圧に対する耐性を高めるためにガードリングを設けた構造のＳＢＤが用いられている。例えば図８に示すＳＢＤ１のように、Ｎ+型のシリコン基板２上にエピタキシャル成長により形成したＮ-層３にＰ型のガードリング４を形成し、前記Ｎ-層３と前記ガードリング４間のＰＮ接合により形成される空乏層５により耐圧の低下を防ぐことができる。
ところで、順バイアス増大時の前記ＳＢＤ１において、ＳＢＤ１を流れる電流成分は、主要部のＳＢＤ１領域から流れる電流成分ＪSBD以外にＮ-層３とガードリング４とのＰＮ接合からの電流成分ＪPNが流れるが、このＪPNの大きさがガードリング４内のＰ型不純物濃度の総量に大きく依存する。そこで、ＪPNの寄与度を下げるために、図９に示すように、Ｐ層６ａで形成されたガードリング６に逆導電型のＮ+型不純物を導入してＮ+層６ｂを設けた構造のガードリング６が知られている。これにより、ガードリング６内の実質上の不純物濃度の総量を下げることができる。
しかし、上記ガードリング６を用いた場合、以下のような問題が生じる。図１０に示すように、逆バイアス時Ｎ-層３内に存在する正孔７…は、矢印Ａに示すような経路でアノード電極に引き付けられて吸収されるが、引き付けられた正孔７…の一部はＮ+層６ｂ直下のＰ層６ａを通過する。このとき、Ｐ層６ａの抵抗（ＲB）と正孔電流（Ｉh）の関係がＩh×ＲB≧０．６（Ｖ）を満たすとｎｐｎ型の寄生トランジスタ８を活性化させてしまう場合があり、この結果、逆回復時の電流がこの部分に集中してデバイスを破壊させてしまう可能性があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した図８に示すＳＢＤ１においても、強い逆バイアスモードにあるとき、以下のような問題が生じる。ガードリング４を形成するＰ型領域とＮ-層３とのＰＮ接合により、ガードリング４からＮ-層３側に延びる空乏層４が、ガードリング外方コーナー部９、９の曲率の影響を受け、Ｂ−Ｂ’ラインで示す部分で十分に延び切らず、この部分の空乏層５の幅が狭くなる。この結果ガードリング外方コーナー部９、９における電界強度Ｅが非常に高くなり、強い電界の影響を受けてガードリング外方コーナー部９、９にキャリア発生Ｇが局所集中する。なお、このキャリア発生Ｇは、式（１）により求められるものとする。
【数１】
0004782923.tif 000002
ここで、Ｊｎは、電子電流、Ｊｐは正孔電流、αｎ及びαｐは電離係数、ｑは電荷素量とする。
そして、上述のように、ガードリング外方コーナー部９、９に局所的に発生したキャリア対のうち、電子１０…はカソード電極に引かれ吸収されるが、図１１に示すようにアノード電極に引きつけられる正孔７…は、ガードリング４の不純物濃度分布がその表面に近いほど高濃度分布であるため正孔電流Ｊｐが酸化膜下でより表面側に引きつけられ、その経路が、矢印Ｃ…に示すように酸化膜１１直下を通過してコンタクト開口端１２に達する。そのために、酸化膜１１直下位置での正孔電流Ｊｐが局所集中し、該正孔電流Ｊｐの密度が膨大な値に達するため、デバイスを破壊させる可能性があった。
【０００４】
以上のような現象に対する対策として、ガードリング４内の不純物総量を絶対的に下げる方法が、ガウスの法則から導き出された式（２）により提案された。
【数２】
0004782923.tif 000003
ここで、Ｅは電界強度、Ａは面積、εは誘電率、ρは抵抗率、Ｖは電圧、ｑは電荷素量とする。上記数式によれば、電界の強度Ｅが不純物総量Ｑあるいは導入ドース量に比例していることが明らかであり、不純物濃度を下げることによりその電界強度Ｅを低下させ、上述した問題を解決することができる。
【０００５】
以上のことを、実際のデバイスに適用するために、先ず、Ｐ型のガードリング４形成のための不純物導入方法を拡散法により行っていた点に着眼し、不純物導入方法を不純物の濃度分布を制御しやすいイオン注入法（不純物源はいずれもボロン）で代用する。これは、拡散法による場合、通常不純物濃度の制御範囲は表面濃度ＣｓがＣｓ≧１０18（１／ｃｍ-3）オーダーが限界であるためである。図１２〜図１５に示すように、ガードリング４の表面濃度を変化させて、シミュレーションした結果、電界Ｅｍａｘ及びキャリア発生Ｇ及び正孔電流Ｊｐの値がガードリングの不純物濃度に比例していることが分かり、ガードリング４の表面濃度Ｃｓを下げることは、ガードリング外方コーナー部９における電界Ｅｍａｘ及びキャリア対の発生Ｇを抑える上で、また、コンタクト開口端１２、及び酸化膜１１直下部での正孔電流Ｊｐの密度を下げる上でも相当の効果があることが分かった。
【０００６】
しかしながら、以上の対策方法を適用したガードリング構造においてもなお以下のような問題がある。
【０００７】
先ず、キャリア対発生Ｇは抑えられたものの、その発生点であるガードリング外方コーナー部９からアノード電極に吸収されるまでの経路Ｃが本質的に変わっておらず、正の電荷を有する正孔７…が酸化膜１１直下にアノード電極の強い負の電位に引き付けられていることや、低抵抗であるために不純物が最も高濃度に分布されたより表面に近い部分を、正孔電流Ｊｐが通過する問題が解決されていない。
【０００８】
次に、シミュレーション時に表面濃度を低濃度（５．００×１０16ｃｍ-3）として想定することに支障はないが、実際のプロセスでは問題となり、プロセスの複雑さ、製品のコストの増大、プロセスのばらつき等の製品の不安定要因などの問題を引き起こす可能性が高い。
例えばイオン注入では、ある一定のガードリング深さを得るために不純物の濃度が低濃度であるほどより長い熱処理時間を要する。また、イオン注入とは言え、装置固有の、あるいはその方式そのもののコントロール性からくる５×１０16（１／ｃｍ3）オーダーの制御は得策ではなく、少なくともその表面濃度Ｃｓを１×１０17（１／ｃｍ3）以上とすることが望ましい。さらに、ガードリング３におけるオーミックコンタクト性を考慮すると、ガードリング表面の不純物濃度Ｃｓは最低でもＣｓ＝１×１０17（１／ｃｍ3）以上確保する必要がある。
【０００９】
ところで、Ｐ型不純物としてボロンイオンが注入された後、Ｏ2雰囲気（wet）下での熱処理工程を追加する際、ボロンイオンの半導体基板と酸化膜の界面での偏析係数の差から、一般的にボロンイオンは表面側で吸い出し効果を伴うことにより濃度が低下する。これを積極的に利用すると、ガードリング表面の不純物濃度を下げることができるが、この方法を用いても、再現性等のプロセスのばらつきが生じるなどの問題を引き起こし、安定性の面から推奨できない。
【００１０】
本発明の課題は、耐圧維持構造として用いられるガードリング構造において、ガードリング表面の不純物濃度を低下させることにより、ガードリングの酸化膜直下及びコンタクト開口端部に発生する正孔電流の局所集中を和らげ、高アバランシェ耐量なガードリングを得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、例えば図１に示すように、耐圧維持構造として、第一導電型半導体層（Ｎ-層２１）に第一導電型の反導電型である第二導電型のガードリング２２を備え、当該半導体層の表面に形成され、前記ガードリング表面上の位置より内側にコンタクト開口部２５を開口するとともに当該コンタクト開口部の外側の当該ガードリング表面を覆う酸化膜２３と、前記コンタクト開口部に露出する半導体層表面に接合する電極メタル２４とをさらに備え、前記コンタクト開口部に露出し前記電極メタルが接合する半導体層表面は、前記ガードリング表面の内周部分及び前記ガードリングに囲まれる半導体領域の表面である半導体装置において、第一導電型半導体層に開口パターンを用いて第二導電型不純物をイオン注入して熱処理することにより、第二導電型のガードリングを形成するとともに、前記開口パターンを用いて第一導電形半導体層に形成されたガードリングに前記第二導電型不純物よりも低濃度の第一導電型不純物をイオン注入して熱処理を行なうことにより、前記ガードリング表面の第二導電型不純物濃度から第一導電型不純物濃度を差し引いた実質的な第二導電型不純物濃度を低下させ、例えば図２に示すように、第二導電型不純物濃度から第一導電型不純物濃度を差し引いた実質的な第二導電型不純物の深さ方向濃度分布のピーク位置Ｒｐ２が、第一導電型不純物を導入する前の第二導電型不純物の深さ方向濃度分布のピーク位置Ｒｐ１よりも深い位置にあることを特徴とする。
【００１２】
請求項１記載の発明によれば、ガードリングにおいて、その表面の濃度が第二導電型不純物濃度のみのガードリングを用いた場合の表面濃度から、第一導電型不純物濃度を差し引いた濃度となるために、ガードリング表面の不純物濃度を下げることができるので、ガードリングの表面に引き付けられて局所的に発生していた正孔電流の密度を低下させることができる。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、強い逆バイアス時に、上述したようにガードリング外方コーナー部の曲率の影響をうけてこの部分に局所集中していた電界及びキャリア発生Ｇにより生じた正孔が、酸化膜直下に負電位のアノード電極に引き付けられて集められアノード電極に至り吸収される経路を、ガードリング領域内の不純物濃度分布のピーク位置がガードリングの表面位置からより深い位置に移動したことにより酸化膜直下であるガードリング表面位置からより深いシリコンバルク中にシフトさせることが可能なため、ガードリング表面位置における正孔電流の密度を分散させて緩和させることができる。この結果、ガードリング領域でのデバイスの局所的アバランシェ破壊を避けることができ、また、より広いデバイス領域でアバランシェエネルギーを負担することができるので、従来技術の特性を損ねることなく、高アバランシェ耐量のデバイスを得ることができる。
また、第一導電型不純物は、第二導電型不純物が注入された開口パターンと同様の開口パターンから、第二導電型不純物導入直後に注入されるので、本発明であるガードリングを有する半導体装置は、複雑なプロセスを追加することなく、且つ安定な製造プロセスにおいて製造することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体装置において、前記ガードリング表面の第二導電型不純物濃度から第一導電型不純物濃度を差し引いた実質的な第二導電型不純物濃度を１×１０17（1／ｃｍ3）以上１×１０18（1／ｃｍ3）以下の範囲としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明によれば、ガードリングの表面の不純物濃度を下げる際に、製造プロセスにおいて不純物濃度が前記範囲内であれば、プロセスの複雑化、製造コストの増大、プロセスのばらつき等を伴うことなく、安定したプロセスで上記ガードリングを得ることができ、さらに、オーミックコンタクト性といった従来のデバイスの特性を損なわないガードリングを実現することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１に示すように、本発明の一例であるＳＢＤ１は、Ｎ+層２０、Ｎ-層２１（第一導電型半導体層）、ガードリング２２、酸化膜２３、電極メタル２４、２４’からなる。
【００１９】
Ｎ+層２０はシリコンの半導体基板であり、不純物としてリン、ヒ素あるいはアンチモン等を含有するＮ+型の半導体基板である。
【００２０】
Ｎ-層２１は、エピタキシャル成長により形成したシリコン層であり、シリコン基板と同様の不純物を含有するＮ-型半導体である。
【００２１】
ガードリング２２はＮ-層２１の表面にイオン注入法により例えばボロンイオンを注入し、拡散して形成されたＰ+層２２ａと、同一の開口パターンよりさらにリンイオンをイオン注入法により注入し拡散させて得た不純物濃度の低いＰ-層２２ｂの二層からなり、このガードリング２２の深さをＸで表す。また、後述するように前記ガードリング２２は、本発明において、特徴的な濃度分布を示す。
【００２２】
酸化膜２３はシリコン酸化膜からなり、ガードリング２２の外側を覆うように形成され、絶縁膜及び保護膜となる。
【００２３】
電極メタル２４はアノード側、電極メタル２４’はカソード側の電極であり、該電極メタル２４と前記エピタキシャル層２間においてショットキー接合が形成される。
【００２４】
上記構成のＳＢＤ１のガードリング２２の不純物濃度について以下に示す。上述したように、ガードリング２２は本発明において特有な不純物濃度分布を有し、その不純物濃度分布は概ね図２に示すような曲線Ｄで示される。
図２において、横軸はガードリング２２の表面を原点とする深さ方向の距離Ｘを示しており、従って、左からガードリング２２、Ｎ-層２１、Ｎ+層２０を示す。そして、縦軸は不純物濃度Ｎ（Ｘ）（Ｃｓ（１／ｃｍ3））を示している。また、この不純物濃度分布図にはボロンイオンのみで形成されたガードリング及びリンイオンのみで形成されたガードリングの不純物濃度分布について比較のため示してある。
曲線Ｄは、本発明であるボロンイオン注入により形成されたＰ層２２ａにリンイオンを注入して低濃度不純物領域Ｐ-層２２ｂを有するガードリング２２の不純物濃度変化を、曲線Ｅはボロンイオンのみで形成されたガードリングの不純物濃度変化を、曲線Ｆはリンイオンのみで形成されたガードリングの不純物濃度変化を示している。また、ボロンイオンのみで形成されたガードリングの不純物濃度分布のピーク位置をＲｐ１、上述したようにリンイオンを注入したＰ-層２２ｂを有するガードリング２２の不純物濃度分布のピーク位置をＲｐ２とする。
この図から明らかなように、ピーク位置Ｒｐ１と比較してピーク位置Ｒｐ２がガードリング深さＸのより深い位置に遷移しているとともに、ボロンイオンのみで形成されたガードリングと比較して、前記Ｐ-層２２ｂを有するガードリング２２の表面における不純物濃度の方が低いことが分かる。これは、ガードリング２２の実質上の不純物濃度が、ボロンイオン濃度から導入されたリンイオン濃度を差し引いたものであるためである。
【００２５】
上述したような不純物濃度分布を持つガードリング構造を得ることにより、従来、ボロンイオンのみの分布Ｅからも示すように、ガードリング内の不純物濃度のピーク位置Ｒｐ１がガードリングのほぼ表面位置であったために、逆バイアス時の正孔が酸化膜直下に集まりコンタクト開口端２５に局所集中していたのに対して、不純物濃度が最も高いピーク位置Ｒｐ２が表面より深いシリコンバルク中に遷移させたことにより、正孔の通る経路を矯正させ分散させることができる。即ち、ガードリング外方コーナー部２６に発生するキャリア対の内の正孔の移動経路を図中の矢印で示す経路Ｃから経路Ｇ…に変更させ、その結果正孔電流の密度を緩和させることができる。
実際には、リンイオン注入後のガードリングの表面の不純物濃度が、１×１０17（１／ｃｍ3）以上１×１０18（１／ｃｍ3）以下になるように条件を設定して不純物を注入する。このときの不純物濃度分布は、例えば図３、図４に示すような濃度分布であり、図３の縦軸は不純物濃度Ｎ（Ｘ）（Ｃｓ（１／ｃｍ3））を示し、横軸はガードリング深さＸを示す。これは、上記濃度範囲が、上述したように、イオン注入法によりＰ層２２ａとＰ-層２２ｂからなるガードリング２２を得る際の製造プロセスの複雑さ及び再現性等のプロセスの安定性、さらには製造プロセスのコストの増大等の問題を引き起こすことなく、また、オーミックコンタクト性などの従来のデバイスの特性を損なうことなく、目的の不純物濃度分布を持つガードリングを得るための最低限必要な濃度であることによる。なお、図３及び図４に示すボロンイオンとリンイオンを含むガードリング２２の不純物濃度分布グラフ及び表は、ボロンイオン濃度からリンイオン濃度を差し引いて得られた、実際にシリコンバルク中に取り込まれた不純物濃度の補償濃度で示す。
【００２６】
【実施例】
以下に、本発明の一具体例として、半導体装置の一例である耐圧（逆電圧）１００ＶのＳＢＤの製造方法について述べる。また、図示される各層の厚さは相対的に正確ではなく、説明の都合上便宜的に示したものである。
【００２７】
先ず、図５（ａ）に示すように、Ｎ+層２０（厚さ４４０μｍ、不純物濃度１０18〜１０19ｃｍ-3）上にエピタキシャル成長によりエピタキシャル層２１（厚さ１２μｍ、不純物濃度１．７×１０15〜２．０×１０15ｃｍ-3）を形成した前記シリコン基板の両面に、温度１０００℃、Ｏ2雰囲気（wet）下で約１〜１．５時間熱処理を行い、約０．５μｍの酸化膜（ＳｉＯ2）２３を形成する。
【００２８】
次いで、図５（ｂ）に示すように、酸化膜２３上にフォトレジスト膜（図示略）を形成し、前記シリコン基板表面のガードリング２２形成位置に開口を形成するように露光及び現像する。次いで、フォトレジスト膜で被われていないガードリング２２形成部分の酸化膜２３をエッチングにより除去し、フォトレジスト膜を洗浄除去し、ガードリング２２形成位置を後述するボロンイオン注入用に開口を行う。
【００２９】
次に、開口部２７、２７からボロンイオンを例えば４．０×１０13／１５０ｋｅｖで注入後、温度１１５０℃で１３５分間熱処理を行い、Ｐ層２２ａを形成する。
続いて、同一の前記開口部２７、２７からリンイオンを例えば５．０×１０12／７０ｋｅｖ注入後、温度１０４０℃で１２０分間熱処理を行い、Ｐ層２２ａの表面に不純物低濃度のＰ-層２２ｂを形成する。ここで、上記方法により注入されたボロンイオン濃度及びリンイオン濃度は、上述したように、完成時のガードリング２２の表面濃度Ｃｓが、１．０×１０17（1／ｃｍ3）≦Ｃｓ≦１．０×１０18（1／ｃｍ3）の範囲内であるとともに、完成時の不純物濃度のピーク濃度であるＲｐ２と、同様の条件におけるボロンイオンのみで形成されたＰ型層のピーク濃度であるＲｐ1との関係がＲｐ1＜Ｒｐ２となるように条件を設定して決定されたものである。また、リンイオン注入後の前記熱処理の内の３０分間は、後述するＮ+ストッパ部２８、２８形成時のリンブロック膜として、前記エピタキシャル層２１の表面に酸化膜２３を形成するための熱処理であり、図（ｃ）に示すように、酸化膜２３及びボロンイオン及びリンイオン注入用の開口パターン２７、２７に沿って新たに約０．３１μｍの酸化膜２３’を形成する。
【００３０】
次いで、図５（ｄ）に示すように、前記シリコン基板の裏面の酸化膜２３及び、表面のＮ++ストッパ部２８、２８を設ける位置に、選択的にパターニング（フォトリソグラフィ工程＋エッチング工程）を行い開口を形成する。そして、前記シリコン基板の裏面と表面両端部の開口部に、例えば温度９５０℃で約３０分間プレデポジション工程を行い半導体中に不純物を導入し、温度１０００℃で約３０分間ドライブイン工程を行うことにより導入された不純物を活性化及び熱拡散させ、シリコン基板の裏面側と表面側の両端部にＮ++ストッパ部２８、２８、Ｎ++領域２９を形成する。
【００３１】
続いて、コンタクト開口部２５を形成するために選択的にパターニングを行い、このコンタクト開口部２５及びシリコン基板裏面に金属層３０、３０を形成する。そして、該金属層３０、３０の上下面に電極を設け、本発明特有の不純物濃度分布を有するガードリング２２を持つＳＢＤ１を得る。以上のことから、これら一連の電極形成工程は従来技術の工程とほぼ同様のものであり、本発明であるガードリング２２の不純物濃度分布が、製造的に安定で、且つ、複雑なプロセスの追加を不要とし、さらにガードリング２２の不純物濃度分布の制御性にすぐれた方法により得ることができる。
【００３２】
以上本発明の実施の形態についてＳＢＤを用いて説明したが、本発明はＳＢＤに備えられるガードリングに限定されるものではなく、高速ダイオード（以下ＦＲＤ）等のダイオードや、高耐圧のＭＯＳＦＥＴや電導度変調型ＭＯＳＦＥＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ、以下ＩＧＢＴ）などのインバータ、電源装置等の各種回路の電力用スイッチング素子として広く用いられているトランジスタ等に用いるガードリング構造においても、同様に適用可能であることは言うまでもない。
【００３３】
例えば、ＦＲＤは、図６に示すように半導体基板であるＮ+層４０と、その表面にエピタキシャル成長して形成されたＮ-層４１と、アノード部となるＰ型領域Ｐ２層と、ガードリング４２と、酸化膜４３と、電極メタル４４、４４とから構成されている。前記ＦＲＤに設けられたガードリング４２は、ボロンイオンを注入したＰ１層４２ａと、リンイオンを注入した不純物濃度の低いＰ-層４２ｂの二層から形成され、実施の形態例と同様の効果を奏する。
【００３４】
また、図７に示すように、ＭＯＳＦＥＴは、Ｎ+層５０、Ｎ-層５１、ガードリング５２、酸化膜５３、Ｎ++層５４、電極メタル５５…とから概略構成されドレイン、ソース、ゲートの三つの電極を有する。また、ＩＧＢＴは、前記ＭＯＳＦＥＴの構造においてコレクタ側（ドレイン側）のＮ++層５４をＰ+層に変更しＰＮ接合を一つ追加した構造であり、コレクタ、エミッタ、ゲートの三つの電極を有する。前記ＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴに設けられたガードリング５２は、ボロンイオンを注入したＰ層５２ａと、リンイオンを注入した不純物濃度の低いＰ-層５２ｂの二層から形成され、実施の形態例と同様の効果を奏する。
【００３５】
なお、ガードリングの不純物低濃度領域であるＰ-層は、リンイオンを注入して形成させたが、リンイオンに限らず、Ｎ型不純物として知られるヒ素あるいはアンチモン等を用いてもよい。また、Ｎ型半導体基板を用いた半導体装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、逆導電型であるＰ型半導体基板を用いた半導体装置にも適用することができる。この場合、ガードリングはリンイオン等のＮ型不純物を注入して形成し、本発明であるガードリングを実現するためにＮ型不純物低濃度領域としてボロンイオン等のＰ型不純物を注入して形成する。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ガードリングにおいて、その表面の濃度が第二導電型不純物濃度のみのガードリングを用いた場合の表面濃度から、第一導電型不純物濃度を差し引いた濃度となるために、ガードリング表面の不純物濃度を下げることができるので、ガードリングの表面に引き付けられて局所的に発生していた正孔電流の密度を低下させることができる。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、強い逆バイアス時に、上述したようにガードリング外方コーナー部の曲率の影響をうけてこの部分に局所集中していた電界及びキャリア発生Ｇにより生じた正孔が、酸化膜直下に負電位のアノード電極に引き付けられて集められアノード電極に至り吸収される経路を、ガードリング領域内の不純物濃度分布のピーク位置がガードリングの表面位置からより深い位置に移動したことにより酸化膜直下であるガードリング表面位置からより深いシリコンバルク中にシフトさせることが可能なため、ガードリング表面位置における正孔電流の密度を分散させて緩和させることができる。この結果、ガードリング領域でのデバイスの局所的アバランシェ破壊を避けることができ、また、より広いデバイス領域でアバランシェエネルギーを負担することができるので、従来技術の特性を損ねることなく、高アバランシェ耐量のデバイスを得ることができる。  また、第一導電型不純物は、第二導電型不純物が注入された開口パターンと同様の開口パターンから、第二導電型不純物導入直後に注入されるので、本発明であるガードリングを有する半導体装置は、複雑なプロセスを追加することなく、且つ安定な製造プロセスにおいて製造することができる。
【００３７】
請求項２記載の発明によれば、ガードリングの表面の不純物濃度を下げる際に、製造プロセスにおいて不純物濃度が前記範囲内であれば、プロセスの複雑化、製造コストの増大、プロセスのばらつき等を伴うことなく、安定したプロセスで上記ガードリングを得ることができ、さらに、オーミックコンタクト性といった従来のデバイスの特性を損なわないガードリングを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガードリングを有する半導体装置の一例であるＳＢＤの構成を示す縦断面図である。
【図２】上記ＳＢＤのガードリングの縦断面に沿った不純物濃度分布を示す図である。
【図３】上記不純物濃度分布のうちガードリングの不純物濃度分布を示す図である。
【図４】図３に示す不純物濃度の各側定点の測定値を示す表図である。
【図５】上記ＳＢＤの製造方法を示す縦断面図である。
【図６】本発明のガードリングを有する半導体装置の他の例であるＦＲＤの構成を示す縦断面図である。
【図７】本発明のガードリングを有する半導体装置の他の例であるＭＯＳＦＥＴ及びＩＧＢＴの構成を示す縦断面図である。
【図８】従来の一例であるガードリング構造を有するＳＢＤの構成を示す縦断面図である。
【図９】従来の他の例であるガードリングを有するＳＢＤの構成を示す縦断面図である。
【図１０】図９の要部拡大図である。
【図１１】図８の要部拡大図である。
【図１２】図８のＳＢＤにおけるガードリングの表面濃度に対する正孔電流の変化を示す図である。
【図１３】図８のＳＢＤにおけるガードリングの表面濃度に対する電界強度の変化を示す図である。
【図１４】図８のＳＢＤにおけるガードリングの表面濃度に対するキャリア発生Ｇの変化を示す図である。
【図１５】図１２〜図１４に示す各濃度に対する電界強度、正孔電流、キャリア発生Ｇの測定値を示す表図である。
【符号の説明】
２１          Ｎ-層（第一導電型半導体層）
２２          ガードリング
Ｒｐ１        従来のガードリングの不純物濃度分布のピーク位置
Ｒｐ２        本発明であるガードリングの不純物濃度分布のピーク位置
【図１】
0004782923.tif 000004
【図２】
0004782923.tif 000005
【図３】
0004782923.tif 000006
【図４】
0004782923.tif 000007
【図５】
0004782923.tif 000008
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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