(57)【要約】【課題】  半導体素子形成領域を一巡するリサーフ層による破壊耐量の向上効果を増大させる。【解決手段】  半導体装置３２は、半導体基板の表面部に、素子領域３４と、素子領域３４を一巡するリサーフ層３６を備えている。リサーフ層３６は、直線部３６ａと直線部３６ｃと曲線部３６ｂを備えている。リサーフ層３６の曲線部３６ｂのｐ―型不純物濃度は、直線部３６ａ，３６ｃのｐ―型不純物濃度よりも薄い。また、リサーフ層３６の曲線部３６ｂの幅は、直線部３６ａ，３６ｃの幅よりも広い。曲線部でアバランシェ降伏が生じるよりも先に直線部でアバランシェ降伏が生じる現象を得ることができ、半導体装置３２の破壊耐量が向上する。【選択図】図６
2009164486.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極が半導体基板の表裏に分けて形成されている縦型のダイオードであり、
その半導体基板の一方の面に、一方の電極に接触しているとともに第１導電型不純物を高濃度に含んでいる高濃度領域と、その高濃度領域の周辺を一巡しているとともに第１導電型不純物を低濃度に含んでいる低濃度領域が形成されており、
その低濃度領域が、前記高濃度領域の外周の一部に沿って半導体基板の表面部を第１方向に直線状に伸びている第１直線部分と、前記高濃度領域の外周の他の一部に沿って半導体基板の表面部を第２方向に直線状に伸びている第２直線部分と、前記第１直線部分と前記第２直線部分の間の半導体基板の表面部を曲線状に伸びている曲線部分を備えており、
前記第１方向と前記第２方向は平行でなく、
前記曲線部分の不純物濃度が、前記第１直線部分の不純物濃度と前記第２直線部分の不純物濃度のいずれよりも薄いことを特徴とする縦型ダイオード。
【請求項２】
前記第１方向と前記第２方向が直交しており、
前記の第１直線部分と曲線部分と第２直線部分と曲線部分と第１直線部分と曲線部分と第２直線部分と曲線部分が連続することによって、前記高濃度領域を一巡するリサーフ層を形成していることを特徴とする請求項１に記載の縦型ダイオード。
【請求項３】
前記曲線部分の幅が、前記第１直線部分の幅と前記第２直線部分の幅のいずれよりも広いことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の縦型ダイオード。
【請求項４】
請求項１に記載の縦型ダイオードを製造する方法であり、
前記半導体基板の前記一方の面に、前記低濃度領域の形成範囲において開口しているマスクを形成する工程と、
そのマスクの開口から、前記半導体基板に第１導電型不純物を導入する工程を備えており、
少なくとも前記曲線部分に対応する開口内には遮蔽部分を分散配置し、前記曲線部分に対応する開口の遮蔽率を、前記第１直線部分に対応する開口の遮蔽率と前記第２直線部分に対応する開口の遮蔽率のいずれよりも高くすることを特徴とする縦型ダイオードの製造方法。
【請求項５】
前記曲線部分に対応する開口の幅を、前記第１直線部分に対応する開口の幅と前記第２直線部分に対応する開口の幅のいずれよりも広くすることを特徴とする請求項４に記載の縦型ダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型ダイオードとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電極が半導体基板の表裏に分けて形成されている縦型のダイオードが知られている。図８はその一例を示しており、半導体基板１０１の一方の面（この場合は表面）に、アノード電極１１８が形成されており、半導体基板１０１の他方の面（この場合は裏面）に、カソード電極１０２が形成されている。縦型のダイオード１００は、ＰＩＮ型の高耐圧ダイオードであり、不純物をほとんど含まないｎ−型の中間領域１０６を備えている。中間領域１０６の裏面側には、ｎ＋型のカソード領域１０４が形成されており、カソード領域１０４はカソード電極１０２に接触している。中間領域１０６の表面側には、ｐ＋型のアノード領域１１６が形成されており、アノード領域１１６はアノード電極１１８に接触している。アノード領域１１６とアノード電極１１８は、半導体基板１０１の中心寄りの範囲に形成されている。
【０００３】
縦型のダイオード１００の耐圧能力を向上させるために、半導体基板１０１の表面部のアノード領域１１６を一巡する範囲に、ｐ型のリサーフ層１１４が形成されている。また、半導体基板１０１の表面の最外周に沿って、ｎ+型のチャネルストッパ領域１０８が形成されている。チャネルストッパ領域１０８の表面には電極１１０が形成されている。アノード電極１１８と電極１１０の間の半導体基板１０１の表面は、絶縁膜１１２で覆われている。アノード領域１１６に含まれるｐ型不純物濃度に比して、リサーフ層１１４に含まれるｐ型不純物濃度は薄い。
【０００４】
リサーフ層１１４が存在していると、縦型ダイオード１００に逆電圧が印加されたときに、図８の点線で示すように、空乏層が中間領域１０６の広い範囲に拡がる。その結果、アノード領域１１６の周辺に生じやすい電界集中が緩和される。リサーフ層１１４の存在によって、縦型ダイオード１００の耐圧特性が向上する。この種の技術が、特許文献１に開示されている。
【０００５】
上記では、アノード領域１１６の周辺にリサーフ層１１４を形成する場合を説明したが、カソード領域の周辺にリサーフ層を形成する場合もある。この場合も、カソード領域に含まれるｎ型不純物濃度に比して、リサーフ層に含まれるｎ型不純物濃度は薄い。一般的に、高耐圧の縦型ダイオードは、半導体基板の一方の面に、一方の電極（アノード電極またはカソード電極）に接触しているとともに第１導電型（アノードの場合はｐ型であり、カソードの場合はｎ型）の不純物を高濃度に含んでいる高濃度領域（アノード領域またはカソード領域）と、その高濃度領域の周辺を一巡しているとともに第１導電型不純物を低濃度に含んでいる低濃度領域（リサーフ層）が形成されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２２１７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記の縦型ダイオード１００では、逆電圧が上昇したときに、リサーフ層１１４の曲線部に電流が集中して縦型ダイオード１００が壊れてしまいやすい。
半導体基板１０１を平面視すると、多くの場合は矩形形状となっている。このために、リサーフ層１１４は、矩形の辺に沿って直線状に伸びる部分と、矩形の頂点近傍において曲線状に伸びる部分が複合して、高濃度領域の周囲を一巡している。
リサーフ層１１４が曲率を有する曲線部では、リサーフ層１１４が直線状に伸びている範囲よりも、電界集中が起こりやすい。この結果、リサーフ層１１４が直線状に伸びている範囲でアバランシェ降伏が発生するよりも先に、リサーフ層１１４が曲率を有する曲線部でアバランシェ降伏が発生しやすい。
従来の技術では、リサーフ層１１４が直線状に伸びている範囲に比して狭い範囲でアバランシェ降伏が先に発生することから、曲線部を流れる電流密度が過大となって縦型ダイオード１００が壊れてしまいやすい。
本発明では、破壊耐量が向上した縦型ダイオードを提供する。また、破壊耐量が向上した縦型ダイオードを少ない工程数で製造できる製造方法をも提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、一対の電極（アノード電極とカソード電極）が半導体基板の表裏に分けて形成されている縦型のダイオードに関する。高耐圧の縦型ダイオードは、半導体基板の一方の面に、一方の電極（アノード電極またはカソード電極）に接触しているとともに第１導電型（アノードの場合はｐ型であり、カソードの場合はｎ型）の不純物を高濃度に含んでいる高濃度領域（アノード領域またはカソード領域）と、その高濃度領域の周辺を一巡しているとともに第１導電型不純物を低濃度に含んでいる低濃度領域（リサーフ層）が形成されている。
本発明の縦型ダイオードでは、低濃度領域（リサーフ層）が、高濃度領域の外周の一部に沿って半導体基板の表面部を第１方向に直線状に伸びている第１直線部分と、高濃度領域の外周の他の一部に沿って半導体基板の表面部を第２方向に直線状に伸びている第２直線部分と、第１直線部分と第２直線部分の間の半導体基板の表面部を曲線状に伸びている曲線部分を備えている。ここで、第１方向と第２方向は平行でなく、通常は直交している。ただし、必ずしも直交している必要はない。
本発明の縦型ダイオードは、曲線部分の不純物濃度が、第１直線部分の不純物濃度と第２直線部分の不純物濃度のいずれよりも薄いことを特徴とする。
【０００９】
上記の縦型ダイオードに逆電圧が印加されると、リサーフ層によって空乏層が広がり、高濃度領域の周囲で発生しやすい電界集中が緩和される。縦型ダイオードの耐圧が向上する。
リサーフ層による耐圧向上効果はリサーフ層の不純物濃度によって異なり、不純物濃度が薄いほど耐圧向上効果が高い。本発明では、曲線部分の不純物濃度を直線部分の不純物濃度よりも薄くする。すなわち、曲線部分での耐圧向上効果を直線部分での耐圧向上効果よりも高くする。縦型ダイオードに逆電圧が印加された場合、前記したように、リサーフ層が曲率を有する曲線部分では、リサーフ層が直線状に伸びている範囲よりも、電界集中が起こりやすい。本発明では、電界集中が起こりやすい曲線部分での耐圧向上効果を上げているために、曲線部分では電界集中が起こりやすいにも関わらず、曲線部分で先にアバランシェ降伏が生じることがない。本発明では、直線部分では電界集中が起こりにくいにも関わらず、直線部分での耐圧向上効果を下げているために、直線部分で先にアバランシェ降伏が生じる。
リサーフ層が直線状に伸びている範囲は、リサーフ層が曲線状に伸びている範囲に比して広い。本発明の縦型ダイオードでは、広い範囲でアバランシェ降伏が先に発生することから、電流密度が過大となって縦型ダイオードが壊れてしまう現象がおきにくい。本発明の縦型ダイオードでは、高い破壊耐量を実現する。
【００１０】
矩形の半導体基板を利用すると、第１方向と前記第２方向が直交している。この場合は、第１直線部分と曲線部分と第２直線部分と曲線部分と第１直線部分と曲線部分と第２直線部分と曲線部分が連続することによって、高濃度領域を一巡するリサーフ層を形成することができる。矩形の半導体基板の頂点近傍で素子が破壊されることを防ぐことができる。
【００１１】
上記の縦型ダイオードでは、曲線部分の幅を、第１直線部分の幅と第２直線部分の幅のいずれよりも広くすることが好ましい。
リサーフ層による耐圧向上効果はリサーフ層の幅によっても異なり、幅が広いほど耐圧向上効果が高い。本発明の縦型ダイオードでは、曲線部分のリサーフ層の幅を直線部分のリサーフ層の幅よりも広くする。すなわち、曲線部分での耐圧向上効果を直線部分での耐圧向上効果よりも高くする。縦型ダイオードに逆電圧が印加された場合、前記したように、リサーフ層が曲率を有する曲線部では、リサーフ層が直線状に伸びている範囲よりも、電界集中が起こりやすい。本発明の縦型ダイオードでは、リサーフ層の幅を調整することによって曲線部分での耐圧向上効果を上げているために、曲線部分では電界集中が起こりやすいにも関わらず、曲線部分で先にアバランシェ降伏が生じることがない。
リサーフ層の不純物濃度とリサーフ層の幅の両者を調整して曲線部分での耐圧向上効果を直線部分での耐圧向上効果よりも高めると、リサーフ層が直線状に伸びている広い範囲でアバランシェ降伏が先に発生することから、曲率を有する狭い範囲において電流密度が過大となって縦型ダイオードが壊れてしまう現象が非常におきにくい。リサーフ層の不純物濃度とリサーフ層の幅の両者を調整すると、高い破壊耐量を実現することができる。
【００１２】
リサーフ層の幅を調整して曲線部分での耐圧向上効果を直線部分での耐圧向上効果よりも高める技術は、リサーフ層の不純物濃度を調整する技術から独立して用いることもできる。リサーフ層の不純物濃度を変えないでも、リサーフ層の幅を調整することによって、曲線部分での耐圧向上効果を直線部分での耐圧向上効果よりも高めることができる。
【００１３】
本発明は、曲線部分の不純物濃度が直線部分の不純物濃度よりも薄いリサーフ層を有する縦型ダイオードを少ない工程数で製造する方向をも提供する。
この方法では、半導体基板の一方の面に、低濃度領域の形成範囲において開口しているマスクを形成する工程と、そのマスクの開口から、半導体基板に第１導電型の不純物を導入する工程を備えている。本発明の方法では、少なくとも曲線部分に対応する開口内に遮蔽部分を分散配置し、曲線部分に対応する開口の遮蔽率を直線部分に対応する開口の遮蔽率よりも高くする。
【００１４】
遮蔽部材はマスクを形成する部材自体で形成することもできる。微細開口の複数個から曲線部分に対応する開口を形成してもよい。個々の開口は、スリット状であってもよいし、正方形であってもよいし、円形であってもよい。複数の開口を並列配置したり、格子状に配置したりすることによって、曲線部分に対応する開口を形成してもよい。
上記の条件で不純物を導入すると、リサーフ層が直線状に伸びる範囲では単位面積あたりに多くの不純物が導入されるのに対し、リサーフ層が曲線状に伸びる範囲では単位面積あたりに少ない不純物が導入される。この結果、リサーフ層が直線状に伸びる範囲ではリサーフ層の不純物濃度が高く、リサーフ層が曲線状に伸びる範囲ではリサーフ層の不純物濃度が低い関係を得ることができる。少ない回数の露光プロセスと不純物導入処理で、不純物濃度が場所によって相違するリサーフ層を形成することができる。
上記の方法に、曲線部分に対応する開口の幅を、第１直線部分に対応する開口の幅と第２直線部分に対応する開口の幅のいずれよりも広くする技術を併用してもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、縦型ダイオードの破壊耐量を向上することができる。
【実施例】
【００１６】
（第１実施例）
図１は、本発明の実施例である半導体装置２の半導体基板８を平面視した図である。図２は、半導体装置２のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１では、半導体装置２の周辺耐圧領域を明示するために、半導体装置２の表面側に形成されているその他の領域及び部品を一部省略している。
半導体装置２は、縦型のＰＩＮ型ダイオードである。半導体装置２は、図１に示すように、半導体基板８の表面部に、素子領域４と、素子領域４を取り囲むリサーフ層６を備えている。素子領域４内には、半導体素子が形成されている。リサーフ層６は、素子領域４の外周に沿って一巡する周辺耐圧領域に形成されている。周辺耐圧領域には、リサーフ層６に加えて、フィールド・リミッティング・リング（ＦＬＲ）構造や、ガードリング構造が用いられていてもよい。
【００１７】
半導体装置２を形成している半導体基板８は、ｎ―型のシリコン基板である。図２に示すように、半導体基板８の素子領域４内の表面部には、ｐ＋型のアノード領域１０が形成されている。ｎ―型の中間領域１８を挟んで、半導体基板８の裏面側には、ｎ＋型のカソード領域２０が形成されている。半導体基板８の素子領域４内の表面には、アノード電極１１が形成されている。アノード電極１１の下面は、ｐ＋型のアノード領域１０に接触している。半導体基板８の裏面側には、カソード電極２２が形成されている。カソード電極２２の上面は、カソード領域２０に接触している。上記の構成によって、半導体装置２は縦型ダイオードとして機能する。
なお、中間領域１４は、ｐ−型や、あるいは、ｉ型（真性半導体）の領域であってもよく、ｎ−型である必要は必ずしもない。また、半導体基板８は、ＧａＮ等の半導体材料によって形成されていてもよい。
【００１８】
リサーフ層６は、ｐ―型の領域であり、素子領域４の周辺を取り囲んでおり、アノード領域１０に接している。
図１に示すように、リサーフ層６は、直線部６ａと、直線部６ｃと、曲線部６ｂを備えている。直線部６ａは、素子領域４の外周の一部に沿って第１方向に直線状に伸びている部分であり、直線部６ｃは素子領域４の外周の他の一部に沿って第２方向に直線状に伸びている部分である。第１方向と第２方向は直交している。曲線部６ｂは、直線部６ａと６ｃの間を曲線状に伸びている部分である。曲線部６ｂは、直線部６ａと６ｂを連結している。本実施例のリサーフ層６は、直線部６ａと、曲線部６ｂと、直線部６ｃの組み合わせによって形成されている。直線部６ａと、曲線部６ｂと、直線部６ｃと、曲線部６ｂと、直線部６ａと、曲線部６ｂと、直線部６ｃと、曲線部６ｂが連続することによって、素子領域４の外周の回りを一巡している。各々の直線部６ａの長さは各々の曲線部６ｂの長さよりも長い。また、各々の直線部６ｃの長さは各々の曲線部６ｂの長さよりも長い。
アノード電極１１は、リサーフ層６の上面にまで張り出している。アノード電極１１とリサーフ層６の間にはシリコン酸化膜等の絶縁膜１２が形成されている。
本実施例では、半導体基板８が矩形の場合について例示しているが、特にこれに限定されない。リサーフ層６が、直線部と曲線部と直線部の組合せによって構成されており、直線部が曲線部よりも長い場合には、本実施例の技術が有用である。
【００１９】
半導体基板８の表面の最外周に沿って、ＥＱＲ（Equi-Potential-Ring）領域１６が形成されている。ＥＱＲ領域１６は、ｎ+型のチャネルストッパ領域である。ＥＱＲ領域１６上には、ＥＱＲ電極１４が形成されている。図示していないが、ＥＱＲ電極１４とカソード電極２２は、同じ電位に接続されている。このため、ＥＱＲ領域１６内の電位は、カソード領域２０の電位に等しい。絶縁膜１２は、アノード電極１１とＥＱＲ電極１４の間に位置する半導体基板８の表面を覆っている。
【００２０】
半導体装置２は、縦型のＰＩＮ型ダイオードであり、アノード電極１１にカソード電極２２よりも高い電圧が印加されると、アノード電極１１からカソード電極２２に電流が流れる。逆に、カソード電極２２にアノード電極１１よりも高い電圧が印加されても、カソード電極２２からアノード電極１１に電流が流れない。本明細書では、カソード電極２２にアノード電極１１よりも高い電圧が印加される状態を逆電圧という。
半導体装置２に逆電圧が印加されると、アノード領域１０と中間領域１８の間のｐｎ接合界面から空乏層が広がる。本実施例の半導体装置２では、素子領域４に隣接する範囲にｐ―型のリサーフ層６が形成されているために、図２に点線で示したように、空乏層が半導体基板８の周辺に向けて延伸する。仮にリサーフ層６がなければ、空乏層はアノード領域１０の近傍範囲に留まり、アノード領域１０の近傍に電界集中が発生する。本実施例の半導体装置２では、リサーフ層６が空乏層を半導体基板８の外周側へと拡大させるために、電界集中の発生を抑制する。リサーフ層６が半導体装置２の耐圧特性を向上させる。
【００２１】
上記したように、リサーフ層６によって、半導体装置２の耐圧が向上する効果が得られる。しかしながら、リサーフ層６によって得られる耐圧向上効果が、リサーフ層６の全長に亘って一定であると、好ましくない現象が生じる。
リサーフ層６に沿って観測すると、直線部６ａ，６ｃよりも、曲率を有する曲線部６ｂにおいて、電界集中が生じやすい。リサーフ層６によって得られる耐圧向上効果がリサーフ層６の全長に亘って一定であると、直線部６ａ，６ｃよりも先に、電界集中が生じやすい曲線部６ｂにおいて、アバランシェ降伏が生じてしまう。また、上記したように、曲線部６ｂの長さは、直線部６ａ，６ｃよりも短い。すなわち狭い範囲内でアバランシェ降伏が生じる現象が生じてしまう。この結果、電流が過大に集中して半導体装置２が破壊されやすい。リサーフ層６によって得られる耐圧向上効果がリサーフ層６の全長に亘って一定であると、半導体装置２の破壊耐量を充分に向上させることができない。
【００２２】
この問題を解決するために、本実施例の半導体装置２のリサーフ層６では、直線部６ａ，６ｃでのｐ型不純物濃度が濃く、曲線部６ｂでのｐ型不純物濃度が薄い関係に調整されている。
図３（ａ）に、リサーフ層６の不純物濃度と、リサーフ層６による耐圧向上効果の関係を示す。リサーフ層６の不純物濃度が薄いほど、リサーフ層６による耐圧向上効果が高い関係にある。
図３（ｂ）に、リサーフ層６を有する場合の耐圧を示す。直線部６ａ，６ｃでは電界集中が生じにくいために、電界集中が生じやすい曲線部６ｂよりも耐圧が高い。
本実施例では、直線部６ａ，６ｃでの不純物濃度をＤＳとし、曲線部６ｂでの不純物濃度をＤＣとしている。すなわち、直線部６ａ，６ｃでは電界集中が生じにくいのに対して曲線部６ｂでは電界集中が生じやすい現象を加味してもなお、曲線部６ｂでの耐圧が直線部６ａ，６ｃでの耐圧よりも高い関係に調整している。
【００２３】
上記の関係に調整されていると、半導体装置２に高い逆電圧が印加されたときに、曲線部６ｂでアバランシェ降伏が生じるよりも先に、直線部６ａ，６ｃでアバランシェ降伏が発生する。すなわち、長さが長い直線部６ａ，６ｃで最初にアバランシェ降伏が発生する。曲線部６ｂよりも先に直線部６ａ，６ｃでアバランシェ降伏が発生すれば、直線部６ａ，６ｃの長さが長いために、アバランシェ降伏の発生箇所が分散される。電流が過大に集中して半導体装置２を破壊する現象を抑制することができる。リサーフ層６の不純物濃度を曲線部６ｃで薄くして直線部６ａ，６ｃで濃くすることによって、半導体装置２の破壊耐量を向上させることができる。
【００２４】
直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂの不純物濃度は、逆電圧が印加されてアバランシェ降伏が生じるときにリサーフ層６が全面空乏化する濃度範囲であることが必要であるが、その条件を満たす限りにおいて調整可能である。曲線部６ｂでアバランシェ降伏が発生するのに先立って直線部６ａ，６ｃでアバランシェ降伏が発生するという濃度関係を得ることができる。例えば、リサーフ層６の幅が３００ｕｍであって、定格電圧が１２００Ｖの場合であれば、直線部６ａ，６ｃの不純物濃度を約１Ｅ１６程度に設定し、曲線部６ｂの不純物濃度を約７Ｅ１５程度等に設定することによって、曲線部６ｂでアバランシェ降伏が発生するに先立って直線部６ａ，６ｃでアバランシェ降伏が発生する関係を実現することができる。
【００２５】
一般的に、リサーフ層６の不純物濃度は、定格電圧、リサーフ層６の大きさ、中間領域１８の比抵抗等の、様々なパラメータに応じて設定されるものである。また、曲線部６ｂの不純物濃度は、曲線部６ｂの曲率によっても異なるものである。このことから、直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂの不純物濃度は、本実施例に示される数値に限定されない。直線部６ａ，６ｃよりも曲線部６ｂの不純物濃度が低い範囲において、多様に設定されうるものである。
【００２６】
（半導体装置２の製造方法）
図４は、本発明の実施例である半導体装置２の製造方法を示すフローチャートである。以下では、図４に示すフローチャートに沿って、本実施例の製造方法について詳細に説明する。
まず、ステップＳ２では、ｎ−型のシリコン基板８を用意する。このステップでは、ｐ−型のシリコン基板８を用意してもよい。あるいは、中間領域１８をｉ型の領域とする場合であれば、このステップにおいてｉ型のシリコン基板を用意する。
【００２７】
ステップＳ４では、リサーフ層６の直線部６ａ，６ｃを形成する。例えば、直線部６ａ，６ｃと同形状の開口を有するレジストマスクを半導体基板８の表面に形成し、ｐ型の不純物をイオン注入して熱拡散することによってリサーフ層６の直線部６ａ，６ｃを形成する。
ステップＳ６では、リサーフ層６の曲線部６ｂを形成する。例えば、曲線部６ｂと同形状の開口を有するマスクを半導体基板８の表面に形成し、ステップＳ４と同様のイオン注入手法を用いてｐ型の不純物を注入して熱拡散する。このとき、ステップＳ６で注入する不純物の濃度は、ステップＳ４で注入する不純物の濃度よりも薄くする。上記の一連のプロセスによって、半導体基板８の表面に、直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂで不純物濃度の異なるリサーフ層６が形成される。リサーフ層６は、素子領域４を取り囲む形状に形成される。
【００２８】
ステップＳ８では、リサーフ層６の内周側に位置する素子領域４に、ｐ＋型半導体領域であるアノード領域１０を形成する。ここでも、不純物を注入して熱拡散する。
【００２９】
ステップＳ１０では、ＥＱＲ領域１６を形成する。ｎ＋型のＥＱＲ領域１６は、半導体基板８の表面側の最外周に沿ってｎ型の不純物をイオン注入して形成する。実際には、ダイシングラインに沿ってＥＱＲ領域１６を形成しておく。
ステップＳ１２では、半導体基板８の表面側に絶縁膜１２を形成する。絶縁膜１２は、例えば、ＣＶＤ等の手法を用いて、酸化シリコンで形成することができる。さらに、このステップでは、上記の絶縁膜１２に、エッチング等の手法によって、アノード領域１０及びＥＱＲ領域１６の上にコンタクトを形成する。
ステップＳ１４では、半導体基板８の表面側に、アノード電極１１とＥＱＲ電極１４を形成する。アノード電極１１とＥＱＲ電極１４は、蒸着等の手法を用いて形成する。アノード電極１１とＥＱＲ電極１４は、一種類の金属体又は複数種類の金属の積層体によって形成することができる。
ステップＳ１６では、ステップＳ１４までの一連のプロセスによって形成された表面側に、図示しない保護膜を形成する。
【００３０】
ステップＳ１８では、ライフタイム制御を実行する。このステップでは、半導体装置２のキャリアのライフタイムを所望の長さに調節するために、例えば、半導体基板８に対してヘリウム（Ｈｅ）イオンの照射を行う。このヘリウムイオンの照射は、半導体基板８の裏面側から行われる。このことにより、半導体基板８内には、格子間シリコンと格子空孔からなる格子欠陥層が形成される。格子欠陥層を形成することにより、半導体装置２のターンオフ速度を制御することができる。
ステップＳ１９では、カソード領域２０を形成する。例えば、ｎ−型のシリコン半導体基板８の裏面にｎ型の不純物をイオン注入して熱拡散することによって、ｎ＋型のカソード領域２０を形成してもよい。
ステップＳ２０では、半導体基板８の裏面側に、カソード電極２２を形成する。カソード電極２２は、蒸着等の手法を用いて、カソード領域２０上に形成される。カソード電極２２は、一種類の金属体又は複数種類の金属の積層体によって形成することができる。
最後に、シリコンウェハーをダイシングして個々の縦型ダイオード２に分割する。
【００３１】
上記の一連の製造工程によって、半導体装置２を製造することができる。しかしながら、半導体装置２の製造方法は、上記した手法に限定されない。例えば、リサーフ層６、アノード領域１０、ＥＱＲ領域１６等の、表面部に形成される領域の形成順序が異なっていてもよい。あるいは、ステップＳ１８に示したようなライフタイム制御以外の手法を用いて、半導体装置２のターンオフ速度を制御してもよい。
【００３２】
（第１実施例の製造方法の応用例）
上記の実施例では、ステップＳ４でリサーフ層６の直線部６ａ，６ｃを形成した後に、ステップＳ６で曲線部６ｂを形成している。上記の実施例では、直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂの不純物濃度が異なるために、異なるステップにおいて各部を形成しているが、半導体装置２の製造方法はこれに限定されない。その応用例として、リサーフ層６の直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂを、同一ステップにおいて同時的に形成してもよい。直線部６ａ，６ｃと、直線部６ａ，６ｃよりも不純物濃度が薄い曲線部６ｂを、１回のイオン注入によって形成するために、直線部６ａに対応する第１開口と、直線部６ｃに対応する第２開口（図示せず）と、曲線部６ｃに対応する第３開口が設けられているマスクを用いてリサーフ層６を形成することができる。
【００３３】
図５は、半導体装置２の製造過程の様子を示している。図５は、図１の半導体装置２のＶ−Ｖ断面の拡大図である。図５（ａ）のレジストマスク２４は、直線部６ａに対応する第１開口２４ａと、曲線部６ｂに対応する第３開口２４ｂと、直線部６ｃに対応する第２開口（図示せず）を備えている。上記したように、リサーフ層６の直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂでは、その不純物濃度が異なっている。このため、レジストマスク２４では、第３開口２４ｂ内に遮蔽用パターン２５を分散して配置する。第１開口２４ａと第３開口内には、遮蔽用パターンを形成しない。すなわち、曲線部分に対応する開口２４ｂ内には遮蔽部分２５を分散配置し、曲線部分に対応する開口２４ｂの遮蔽率を、第１直線部分に対応する開口２４ａの遮蔽率（本実施例の場合はゼロ）と第２直線部分に対応する開口の遮蔽率（本実施例の場合はゼロ）のいずれよりも高くする。
遮蔽パターン２５はマスク２４を形成する部材自体で形成する。微細開口の複数個から曲線部分に対応する開口を形成してもよい。個々の開口は、スリット状であってもよいし、正方形であってもよいし、円形であってもよい。複数の開口を並列配置したり格子状に配置したりすることによって、曲線部分に対応する開口２４ｂを形成する。
【００３４】
上記のレジストマスク２４を用いて、図５（ａ）の矢印で示す方向からイオン注入すると、リサーフ層６の直線部６ａ，６ｃには単位面積当たりに多くのｐ型不純物が注入される。その一方で、曲線部６ｂには、遮蔽パターン２５が形成されているために、単位面積当たりに少量のｐ型不純物が注入されることになる。この状態で熱拡散すると、曲線部６ｂでは不純物濃度が薄く、直線部６ａ，６ｃでは不純物の濃度が高いリサーフ層６を同一の工程で製造することができる。リサーフ層６の直線部６ａ，６ｃと曲線部６ｂを個別に形成する場合に比べて、少ない回数の露光工程とイオン注入工程で半導体装置２を製造することができる。半導体装置２を低コストで製造することができる。
【００３５】
（第１実施例の半導体装置２の応用例）
図６は、第１実施例の半導体装置２の応用例である半導体装置３２の周辺耐圧領域の様子を示す図である。図６では、半導体装置３２の周辺耐圧領域を明示するために、半導体装置３２の表面側に形成されるその他の領域及び部品を一部省略している。
半導体装置３２は、図６に示すように、素子領域３４と、素子領域３４を取り囲むリサーフ層３６を有する縦型のＰＩＮ型ダイオードである。
【００３６】
リサーフ層３６は、素子領域３４の周辺を一巡するように形成されており、直線部３６ａと、直線部３６ｃと、曲線部３６ｂを備えている。直線部３６ａは第１方向に直線状に伸びている部分であり、直線部３６ｃは第２方向に直線状に伸びている部分である。第１方向と第２方向は直交している。曲線部３６ｂは、直線部３６ａと３６ｃの間を曲線状に伸びている部分である。
リサーフ層３６は、曲線部３６ｂの不純物濃度が、直線部３６ａ，３６ｃの不純物濃度よりも低くなるようにして形成されている。
【００３７】
さらに、直線部３６ａ，３６ｃの幅と、曲線部３６ｂの幅が異なっている。具体的には、曲線部３６ｂの幅Ｗ２は、直線部３６ａ，３６ｃの幅Ｗ１よりも広い。例えば、定格電圧が１２００Ｖであって、直線部３６ａ，３６ｃの幅Ｗ１が３００ｕｍの場合であれば、曲線部３６ｂの幅Ｗ２は、例えば３５０ｕｍ等に設定される。本実施例の半導体装置３２では、リサーフ層３６の曲線部３６ｂの単位面積あたりの占有面積が、直線部３６ａ，３６ｃの単位面積あたりの占有面積よりも大きくなるように形成されている。
【００３８】
図７に、直線部３６ａ，３６ｃと曲線部３６ｂにおける耐圧とリサーフ層３６の幅の関係を表わす。図３（ｂ）と同様に、直線部３６ａ，３６ｃでは電界集中が生じにくいために、電界集中が生じやすい曲線部３６ｂよりも耐圧が高い。
耐圧は、直線部３６ａ，３６ｃと曲線部３６ｂのいずれの場合においても、リサーフ層の幅が広いほど向上する。直線部３６ａ，３６ｃの幅Ｗ１に対して、曲線部３６ｂの幅Ｗ２を広く設定すると、電界集中が発生し易い曲線部の耐圧が直線部の耐圧よりも高くなる。このことから、曲線部３６ｂでアバランシェ降伏が生じるよりも先に、直線部３６ａ，３６ｃでアバランシェ降伏が生じる。
リサーフ層６の幅を曲線部で広くするとともに直線部で狭くすることによって、半導体装置３２の破壊耐量を向上させることができる。
【００３９】
一般的に、リサーフ層３６の直線部３６ａ，３６ｃと曲線部３６ｂの幅は、定格電圧、曲線部３６ｂの曲率、中間領域１８との比抵抗等の、様々なパラメータに応じて設定されるものである。このことから、直線部３６ａ，３６ｃと曲線部３６ｂの幅は、本実施例に示される数値に限定されない。直線部３６ａ，３６ｃよりも曲線部３６ｂの幅が大きい範囲において、多様に設定されうるものである。
また、曲線部３６ｂの形状は、図６に示した形状以外のものであってもよい。アノード領域３４や、半導体装置３２の終端部に形成されるＥＱＲ領域（図示せず）等の形状や占有面積等によって、様々に変更されてもよい。この場合、リサーフ層３６を形成するためのレジストマスクの形状を変更することで、異なる形状の曲線部３６ｂを得ることができる。
【００４０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組み合わせに限定されるものではない。
例えば、図６では、リサーフ層３６の不純物濃度を曲線部３６ｂで薄くして直線部３６ａ，３６ｃで濃くすることともに、リサーフ層３６の幅を曲線部３６ｂで広くして直線部部３６ａ，３６ｃで狭くすることによって、半導体装置３２の破壊耐量を向上させている。これに代えて、リサーフ層３６の不純物濃度を一様にしてもよい。濃度を一様にしても、リサーフ層３６の幅を曲線部３６ｂで広くして直線部部３６ａ，３６ｃで狭くすることによって、曲線部３６ｂでアバランシェ降伏が生じるよりも先に直線部部３６ａ，３６ｃでアバランシェ降伏が生じる現象を得ることができ、半導体装置３２の破壊耐量を向上させることができる。
本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】半導体装置の半導体基板の表面を平面視した図。
【図２】図１の半導体装置のＩＩ−ＩＩ断面図。
【図３】リサーフ層の不純物濃度と耐圧の関係を示す図。
【図４】半導体装置の製造方法を示すフローチャート。
【図５】図１の半導体装置の製造過程の様子を示すＶ−Ｖ断面図。
【図６】応用例の半導体装置の周辺耐圧構造の様子を表わす図。
【図７】応用例の半導体装置の周辺耐圧構造の幅と耐圧性の関係を示す図。
【図８】従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
【００４２】
２，３２：半導体装置
４，３４：素子領域
６，３６：リサーフ層
６ａ，６ｃ，３６ａ，３６ｃ：直線部
６ｂ，３６ｂ：曲線部
８：半導体基板
１０：アノード領域
１１：アノード電極
１２：絶縁膜
１４：ＥＱＲ電極
１６：ＥＱＲ領域
１８：中間領域
２０：カソード領域
２２：カソード電極
２４：レジストマスク
２４ａ：第１開口
２４ｂ：第３開口
１００：半導体装置
１０２：カソード電極
１０４：カソード領域
１０６：中間領域
１０８：ＥＱＲ領域
１１０：ＥＱＲ電極
１１２：絶縁膜
１１４：リサーフ層
１１６：アノード領域
１１８：アノード電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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