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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024057596
(43)【公開日】2024-04-24
(54)【発明の名称】パワーダイオード素子及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 29/861 20060101AFI20240417BHJP
H01L 21/329 20060101ALI20240417BHJP
H01L 29/06 20060101ALI20240417BHJP
【ＦＩ】
H01L29/91 D
H01L29/91 F
H01L29/91 B
H01L29/06 301S
H01L29/06 301V
【審査請求】有
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023175694
(22)【出願日】2023-10-11
(31)【優先権主張番号】111138688
(32)【優先日】2022-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW
(71)【出願人】
【識別番号】523282903
【氏名又は名称】ダイオーズ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100137969
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 憲昭
(74)【代理人】
【識別番号】100104824
【弁理士】
【氏名又は名称】穐場 仁
(74)【代理人】
【識別番号】100121463
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 哲也
(72)【発明者】
【氏名】ツェン チン チウ
(72)【発明者】
【氏名】ロ ツ ユアン
(72)【発明者】
【氏名】チャン チャオ イ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】表面電界減少（ＲＥＳＵＲＦ）効果を有するパワーダイオード素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】基板１０を有するパワーダイオード素子１において、基板１０は、第１導電型を有するコア層１０ｂと、第１導電型を有する第１拡散層１０ａと、第２導電型を有する第２拡散層１０ｃと、第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域１１と、を含む。コア層１０ｂの厚さは、第２拡散層１０ｃより厚い。コア層１０ｂは、第１拡散層１０ａと第２拡散層１０ｃとの間に位置する。高濃度ドープ接触領域１１がコア層１０ｂに向かって延伸することで、高濃度ドープ接触領域１１とコア層１０ｂに第１ＰＮ接合Ｓ１を形成させる。
【選択図】図１
【解決手段】基板１０を有するパワーダイオード素子１において、基板１０は、第１導電型を有するコア層１０ｂと、第１導電型を有する第１拡散層１０ａと、第２導電型を有する第２拡散層１０ｃと、第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域１１と、を含む。コア層１０ｂの厚さは、第２拡散層１０ｃより厚い。コア層１０ｂは、第１拡散層１０ａと第２拡散層１０ｃとの間に位置する。高濃度ドープ接触領域１１がコア層１０ｂに向かって延伸することで、高濃度ドープ接触領域１１とコア層１０ｂに第１ＰＮ接合Ｓ１を形成させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
パワーダイオード素子であって、
基板を含み、その基板が、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、第１導電型を有するコア層と、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、前記第１導電型を有する第１拡散層と、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、第２導電型を有する第２拡散層であって、前記コア層の厚さは前記第２拡散層より厚く、前記コア層は、前記コア層の前記第１表面を前記第１拡散層の前記第２表面と対面させ、前記コア層の前記第２表面を前記第２拡散層の前記第１表面と対面させるよう、前記第１拡散層と前記第２拡散層の間に位置しており、しかも、前記第２拡散層の前記第２表面が前記基板の上面を形成し、前記第１拡散層の前記第１表面が前記基板の下面を形成している第２拡散層と、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、前記第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域であって、前記高濃度ドープ接触領域の前記第２表面は前記第２拡散層の前記第２表面と共平面であり、かつ前記高濃度ドープ接触領域は前記コア層に向かって延伸し、前記高濃度ドープ接触領域の前記第１表面を前記コア層の前記第２表面に到達させ、または、前記コア層の前記第１表面と前記第２表面との間に到達させるが、前記第１表面には到達させず、前記高濃度ドープ接触領域と前記コア層に第１ＰＮ接合を形成させる、高濃度ドープ接触領域と、を含む、
パワーダイオード素子。
基板を含み、その基板が、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、第１導電型を有するコア層と、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、前記第１導電型を有する第１拡散層と、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、第２導電型を有する第２拡散層であって、前記コア層の厚さは前記第２拡散層より厚く、前記コア層は、前記コア層の前記第１表面を前記第１拡散層の前記第２表面と対面させ、前記コア層の前記第２表面を前記第２拡散層の前記第１表面と対面させるよう、前記第１拡散層と前記第２拡散層の間に位置しており、しかも、前記第２拡散層の前記第２表面が前記基板の上面を形成し、前記第１拡散層の前記第１表面が前記基板の下面を形成している第２拡散層と、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、前記第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域であって、前記高濃度ドープ接触領域の前記第２表面は前記第２拡散層の前記第２表面と共平面であり、かつ前記高濃度ドープ接触領域は前記コア層に向かって延伸し、前記高濃度ドープ接触領域の前記第１表面を前記コア層の前記第２表面に到達させ、または、前記コア層の前記第１表面と前記第２表面との間に到達させるが、前記第１表面には到達させず、前記高濃度ドープ接触領域と前記コア層に第１ＰＮ接合を形成させる、高濃度ドープ接触領域と、を含む、
パワーダイオード素子。
【請求項2】
前記コア層と前記第２拡散層が第２ＰＮ接合を形成しており、前記第１ＰＮ接合と前記第２ＰＮ接合が連続したＰＮ接合を形成する、請求項１のパワーダイオード素子。
【請求項3】
前記基板の前記上面から前記基板の前記下面に向かう方向が第１方向であり、かつ前記連続したＰＮ接合において、前記第１ＰＮ接合が前記第１方向に沿って前記第２ＰＮ接合から突出している、請求項２のパワーダイオード素子。
【請求項4】
前記基板がさらに、
前記高濃度ドープ接触領域を取り囲む隔離構造であって、前記隔離構造と前記高濃度ドープ接触領域が前記第２拡散層によって分離されている隔離構造を含む、
請求項１のパワーダイオード素子。
前記高濃度ドープ接触領域を取り囲む隔離構造であって、前記隔離構造と前記高濃度ドープ接触領域が前記第２拡散層によって分離されている隔離構造を含む、
請求項１のパワーダイオード素子。
【請求項5】
前記隔離構造の深さが前記高濃度ドープ接触領域より深い、請求項４のパワーダイオード素子。
【請求項6】
前記基板の前記下面に位置して前記第１拡散層と接触する第１電極層と、
前記基板の前記上面に位置して前記高濃度ドープ接触領域と接触する第２電極層とをさらに含む、
請求項１のパワーダイオード素子。
前記基板の前記上面に位置して前記高濃度ドープ接触領域と接触する第２電極層とをさらに含む、
請求項１のパワーダイオード素子。
【請求項7】
前記基板の前記上面に位置して前記高濃度ドープ接触領域と接触し、かつ前記第２電極層を取り囲む不動態層をさらに含む、
請求項６のパワーダイオード素子。
請求項６のパワーダイオード素子。
【請求項8】
パワーダイオード素子の製造方法であって、その方法が、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、その前記第１表面が前記基板の下面を形成する、前記第１導電型を有する第１拡散層を第１導電型を有する基板内に形成することと、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、その前記第２表面は前記基板の上面を形成しており、前記第１拡散層とは接触せず、かつ前記第１拡散層との間の部分がコア層である、第２導電型を有する第２拡散層を前記基板内に形成することと、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、その前記第２表面が前記基板の前記上面と共平面である、前記第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域を前記第２拡散層内に形成することと、
前記高濃度ドープ接触領域を前記コア層内に向かって拡散させることで、前記高濃度ドープ接触領域と前記コア層に第１ＰＮ接合を形成させることと、を含む、
製造方法。
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、その前記第１表面が前記基板の下面を形成する、前記第１導電型を有する第１拡散層を第１導電型を有する基板内に形成することと、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、その前記第２表面は前記基板の上面を形成しており、前記第１拡散層とは接触せず、かつ前記第１拡散層との間の部分がコア層である、第２導電型を有する第２拡散層を前記基板内に形成することと、
第１表面と、前記第１表面に対向する第２表面を有し、その前記第２表面が前記基板の前記上面と共平面である、前記第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域を前記第２拡散層内に形成することと、
前記高濃度ドープ接触領域を前記コア層内に向かって拡散させることで、前記高濃度ドープ接触領域と前記コア層に第１ＰＮ接合を形成させることと、を含む、
製造方法。
【請求項9】
前記基板内に、第２導電型を有する前記第２拡散層を形成することが、さらに、
前記基板の一部を除去することと、
前記基板の別の部分を前記第１導電型から前記第２導電型に反転させることにより、前記第２拡散層を形成することと、を含む、
請求項８の製造方法。
前記基板の一部を除去することと、
前記基板の別の部分を前記第１導電型から前記第２導電型に反転させることにより、前記第２拡散層を形成することと、を含む、
請求項８の製造方法。
【請求項10】
前記高濃度ドープ接触領域を前記コア層内に向かって拡散させることが、さらに、
前記第２拡散層と前記高濃度ドープ接触領域を同時に前記コア層内に向かって拡散させることで、前記コア層と前記第２拡散層に第２ＰＮ接合を形成させることを含む、
請求項８の製造方法。
前記第２拡散層と前記高濃度ドープ接触領域を同時に前記コア層内に向かって拡散させることで、前記コア層と前記第２拡散層に第２ＰＮ接合を形成させることを含む、
請求項８の製造方法。
【請求項11】
前記高濃度ドープ接触領域を前記コア層内に向かって拡散させることが、さらに、
前記高濃度ドープ接触領域の前記第１表面を前記第２ＰＮ接合に到達させ、または前記第２ＰＮ接合から突出させることを含む、
請求項１０の製造方法。
前記高濃度ドープ接触領域の前記第１表面を前記第２ＰＮ接合に到達させ、または前記第２ＰＮ接合から突出させることを含む、
請求項１０の製造方法。
【請求項12】
前記第１ＰＮ接合と前記第２ＰＮ接合が連続したＰＮ接合を形成する、請求項１１の製造方法。
【請求項13】
前記第２拡散層内に、前記第１導電型を有する隔離構造を形成することをさらに含む、
請求項８の製造方法。
請求項８の製造方法。
【請求項14】
前記隔離構造が、前記高濃度ドープ接触領域の前に形成される、請求項１３の製造方法。
【請求項15】
前記高濃度ドープ接触領域を前記コア層内に向かって拡散させることが、さらに、
前記隔離構造と前記高濃度ドープ接触領域を同時に前記コア層内に向かって拡散させることを含む、
請求項１３の製造方法。
前記隔離構造と前記高濃度ドープ接触領域を同時に前記コア層内に向かって拡散させることを含む、
請求項１３の製造方法。
【請求項16】
前記隔離構造と前記高濃度ドープ接触領域を同時に前記コア層内に向かって拡散させることが、さらに、
前記隔離構造の深さを前記高濃度ドープ接触領域より深くすることを含む、
請求項１５の製造方法。
前記隔離構造の深さを前記高濃度ドープ接触領域より深くすることを含む、
請求項１５の製造方法。
【請求項17】
前記基板の前記上面に、前記隔離構造と前記高濃度ドープ接触領域に接触する不動態層を形成することをさらに含む、
請求項１３の製造方法。
請求項１３の製造方法。
【請求項18】
前記基板の前記下面に前記第１拡散層と接触する第１電極層を形成し、
前記基板の前記上面に前記高濃度ドープ接触領域と接触する第２電極層を形成することをさらに含む、
請求項８の製造方法。
前記基板の前記上面に前記高濃度ドープ接触領域と接触する第２電極層を形成することをさらに含む、
請求項８の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本発明は、パワーダイオード素子及びその製造方法に関し、より具体的には、表面電界減少（ＲＥＳＵＲＦ、ｒｅｄｕｃｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｅｌｄ）効果を有するパワーダイオード素子に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]よく知られているパワーダイオードは、アクティブ領域と接合端末（ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）を定義するためにメサ構造（ｍｅｓａ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有している。メサ構造は、エッチングプロセスによって基板の側辺をエッチングすることによって形成することができる。基板の上半分にメサが形成されるため、厚さが比較的薄くなり、しかも構造強度が低下することがある。また、エッチングプロセスにおいて、メサの側面の勾配を正確に制御できない場合、破壊電圧が不十分になるなど、パワーダイオードの電気的パフォーマンスに影響が生じるおそれもある。
【0003】
[0003]また、プレーナ構造（ｐｌａｎａｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有するパワーダイオードを使用し、かつ保護リング（ｇｕａｒｄ ｒｉｎｇ）を形成することにより電界の分布を緩やかにして、パワーダイオードの破壊電圧を高めることもできる。但し、高電圧（例えば６００Ｖを超える電圧）のパワーダイオードについては、破壊電圧をさらに高めるために保護リングの数を増やす必要があるが、保護リングの大きさは製造工程のライン幅能力の制限を受けることがある。また、保護リングの数が増えるにつれて、占有する面積の割合も増加するので、素子の体積縮小化に不利であり、製造工程のコストも高くなる。
【発明の概要】
【0004】
[0004]本発明の実施例は、パワーダイオード素子に関する。該パワーダイオード素子は基板を含み、その基板は、第１導電型を有するコア層と、該第１導電型を有する第１拡散層と、第２導電型を有する第２拡散層と、該第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域とを含む。該コア層は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面とを有する。該第１拡散層は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面とを有する。該第２拡散層は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面とを有する。該コア層の厚さは、該第２拡散層より厚い。該コア層は、該コア層の該第１表面を該第１拡散層の該第２表面と対面させ、該コア層の該第２表面を該第２拡散層の該第１表面と対面させるよう、該第１拡散層と該第２拡散層の間に位置しており、しかも、該第２拡散層の該第２表面は該基板の上面を形成し、該第１拡散層の該第１表面は該基板の下面を形成している。該高濃度ドープ接触領域は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面を有し、該高濃度ドープ接触領域の該第２表面は、該第２拡散層の該第２表面と共平面であり、かつ該高濃度ドープ接触領域が該コア層に向かって延伸することで、該高濃度ドープ接触領域の該第１表面を該コア層の該第２表面に到達させ、または、該コア層の該第１表面と該コア層の該第２表面との間に到達させる。但し、該コア層の該第１表面には到達させない。該高濃度ドープ接触領域と該コア層に第１ＰＮ接合を形成させている。
【0005】
[0005]本発明の実施例は、パワーダイオード素子の製造方法に関する。該製造方法は、第１導電型を有する基板内に該第１導電型を有する第１拡散層を形成することを含む。該第１拡散層は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面とを有する。該第１拡散層の該第１表面は、該基板の下面を形成している。該製造方法は、該基板内に第２導電型を有する第２拡散層を形成することをさらに含み、そのうち、該第２拡散層は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面を有し、該第２拡散層の該第２表面は、該基板の上面を形成している。該第１拡散層は該第２拡散層とは接触しておらず、かつ該第１拡散層と該第２拡散層との間に介在する部分がコア層である。該製造方法は、該第２拡散層内に該第２導電型を有する高濃度ドープ接触領域を形成することをさらに含む。該高濃度ドープ接触領域は、第１表面と、該第１表面に対向する第２表面を有し、該高濃度ドープ接触領域の該第２表面は、該基板の該上面と共平面である。該製造方法は、該高濃度ドープ接触領域を該コア層内に向かって拡散させて、該高濃度ドープ接触領域と該コア層に第１ＰＮ接合を形成させることをさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【0006】
[0006]本発明の若干の実施例の形態は、図面と併せて以下の詳細な説明を閲読することで、最適に理解することができる。各種の構造は比例に基づいて作成しなくてもよいという点に注意が必要である。実際には、論述を明確にするという見地から、各種の構造の大きさは、任意に拡大または縮小することができる。
【図1】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の断面図である。
【図2A】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の部分拡大図である。
【図3A】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【図3B】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【図3C】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【図3D】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【図3E】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【図3F】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【図3G】本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子の製造方法における１つ以上の段階を示している。
【発明を実施するための形態】
【0007】
[0007]同一または類似する構成部品は、図式及び詳細な説明において、同様の参照符号を使用して表示している。本発明の若干の実施例は、以下の詳細な説明と図面により、速やかに理解することができる。
【0008】
[0008]以下で開示する内容は、提供される主題の様々な特徴を実施するための多くの異なる実施例または範例を提供している。以下では、構成部品及び構成の具体例について説明している。もちろん、これらは範例にすぎないので、限定的でないことが望ましい。本発明では、第２の特徴の上方または上に第１の特徴を形成するという引用は、第１の特徴と第２の特徴が直接接触として形成される実施例を含むことができ、かつ第１の特徴と第２の特徴との間に第１の特徴と第２の特徴を直接接触させない別の特徴を形成する実施例を含むこともできる。また、本発明では、各実施例の中で図面符号及び／または文字が重複してもよい。この重複は、簡単かつ明確にするために行われるものであり、かつそれ自体が、論述されている各実施例及び／または構成の間の関係を示しているわけではない。
【0009】
[0009]以下では、本発明の実施例について詳細に論述する。しかし、本発明が様々な特定の環境下で具体化することができる多くの適用概念を提供していることを、理解しておかなければならない。論述されている具体的な実施例は説明的なものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【0010】
[0010]本発明は、パワーダイオード素子及びその製造方法を提供している。メサ構造を有するパワーダイオード素子と比べて、本発明のパワーダイオード素子は構造強度が比較的高い。また、電界分布を緩やかにするために保護リングを形成するパワーダイオード素子と比べて、本発明のパワーダイオード素子は、製造工程のライン幅能力の制限を受けず、かつ端末長さ（ｔｅｒｍｉｎａｌ ｌｅｎｇｔｈ）が比較的短いので、素子の体積の縮小化に有利である。
【0011】
[0011]図１を参照すると、図１は、本願のいくつかの実施例に基づくパワーダイオード素子１の断面図である。パワーダイオード素子１は、基板１０と、高濃度ドープ接触領域１１と、隔離構造１２と、電極層１３と、不動態層１４と、電極層１５とを含むことができる。
【0012】
[0012]基板１０は半導体基板を含むことができる。基板１０は、例えばケイ素（Ｓｉ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）またはその他のＶＩ族、ＩＩＩ－Ｖ族またはＩＩ－ＶＩ族半導体材料を含むことができる（但し、これらに限らない）。いくつかの実施例では、体積抵抗率が約４５と約６０Ｏｈｍ－ｃｍの間のＮ型単結晶シリコンウェハを使用して、基板１０を形成することができる。基板１０は、第１拡散層１０ａ（以下、拡散層１０ａと略称）、コア層１０ｂ及び第２拡散層１０ｃ（以下、拡散層１０ｃと略称）を含むことができる。
【0013】
[0013]コア層１０ｂは、拡散層１０ａと拡散層１０ｃの間に位置することができる。例えば、コア層１０ｂは、拡散層１０ａと拡散層１０ｃとの間に挟まれることができる。コア層１０ｂは、もとの半導体基板の一部であってもよい。コア層１０ｂには、例えば図１で「Ｎ」と表示されている領域のように、Ｎ型不純物をドープすることができる。Ｎ型不純物は、リン、ヒ素、アンチモンなどの５価の元素を含むことができる。他の実施例では、コア層１０ｂに、ホウ素、アルミニウム、ガリウムなどの三価の元素であるＰ型不純物をドープすることができる。コア層１０ｂは、第１表面１０ｂ１（以下、表面１０ｂ１と略称）と、表面１０ｂ１に対向する第２表面１０ｂ２（以下、表面１０ｂ２と略称）を含むことができる。コア層１０ｂの表面１０ｂ１は拡散層１０ａに面しており、かつコア層１０ｂの表面１０ｂ２は拡散層１０ｃに面している。
【0014】
[0014]拡散層１０ａは、Ｎ型不純物をドープした半導体層を含むことができる。拡散層１０ａとコア層１０ｂは同じ導電型を有してもよいが、拡散層１０ａの不純物濃度がコア層１０ｂの不純物濃度よりも高いことがあるので、図１では「Ｎ＋」領域として表示している。本発明で使用する「Ｎ＋」領域または「Ｐ＋」領域中の不純物濃度は、その隣接領域中の不純物濃度より高い。拡散層１０ａは、第１表面１０ａ１（以下、表面１０ａ１と略称）と、表面１０ａ１に対向する第２表面（図中未表示、コア層１０ｂの表面１０ｂ１に面する）を含むことができる。拡散層１０ａの表面１０ａ１は、基板１０の下面を形成している。
【0015】
[0015]いくつかの実施例では、拡散層１０ａは、基板１０の下面からコア層１０ｂ内に向かってＮ型不純物を拡散させることによって形成することができる（例えば図３Ａの通り）。いくつかの実施例では、拡散層１０ａとコア層１０ｂとの間に拡散境界を形成することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ａとコア層１０ｂとの間の拡散境界は、高濃度Ｎ型不純物（Ｎ＋）領域とＮ型不純物（Ｎ）領域との間の境界である。
【0016】
[0016]拡散層１０ｃは、図１の「Ｐ」で示す領域のように、Ｐ型不純物をドープした半導体層を含むことができる。拡散層１０ｃとコア層１０ｂは、逆の導電型を有することができる。拡散層１０ｃと拡散層１０ａは、逆の導電型を有することができる。拡散層１０ｃは、第１表面（図中未表示、コア層１０ｂの表面１０ｂ２に面する）と、対向する第２表面１０ｃ２（以下、表面１０ｃ２と略称）を含むことができる。拡散層１０ｃの表面１０ｃ２は基板１０の上面を形成している。即ち、拡散層１０ｃの表面１０ｃ２と拡散層１０ａの表面１０ａ１とは、基板１０の対向する２つの表面であってよい。
【0017】
[0017]いくつかの実施例では、拡散層１０ｃは、基板１０の上面からＮ型コア層１０ｂの一部をＰ型に反転させ（例えば図３Ｃの通り）、さらに拡散させる（例えば図３Ｆの通り）ことによって形成することができる。例えば、いくつかの実施例では、拡散層１０ｃは、高濃度ドープ接触領域１１の拡散中に、高濃度ドープ接触領域１１と同時にコア層１０ｂ内に向かって拡散し、かつコア層１０ｂとの間に拡散境界を形成することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃとコア層１０ｂとの間の拡散境界は、Ｐ型不純物（Ｐ）領域とＮ型不純物（Ｎ）領域との間の境界またはＰＮ接合（ＰＮ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）Ｓ２である。
【0018】
[0018]高濃度ドープ接触領域１１は基板１０内に位置することができる。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１は拡散層１０ｃによって囲まれることができる。例えば、高濃度ドープ接触領域１１は拡散層１０ｃ内に位置することができる。例えば、断面図で見ると、高濃度ドープ接触領域１１は、左右２つの拡散層１０ｃの間に位置することができる。
【0019】
[0019]高濃度ドープ接触領域１１は、Ｐ型不純物をドープした半導体層を含むことができる。高濃度ドープ接触領域１１と拡散層１０ｃは同じ導電型を有していてもよいが、高濃度ドープ接触領域１１の不純物濃度が拡散層１０ｃの不純物濃度よりも高いことがあるので、図１では「Ｐ＋」領域として表示している。
【0020】
[0020]いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１は、基板１０の上面からコア層１０ｂ内に向かってＰ型不純物を拡散させることにより形成することができる（例えば図３Ｆの通り）。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１とコア層１０ｂとの間に拡散境界を形成することができる。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１とコア層１０ｂとの間の拡散境界は、Ｐ型不純物（Ｐ）領域とＮ型不純物（Ｎ）領域との間の境界またはＰＮ接合Ｓ１である。
【0021】
[0021]いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１とコア層１０ｂとの間のＰＮ接合Ｓ１を第１ＰＮ接合と呼び、拡散層１０ｃとコア層１０ｂとの間のＰＮ接合Ｓ２を第２ＰＮ接合と呼ぶことができる。いくつかの実施例では、ＰＮ接合Ｓ２とＰＮ接合Ｓ１は連続した接合であってよい。いくつかの実施例では、ＰＮ接合Ｓ１は、基板１０の上面から基板１０の下面に向かう方向においてＰＮ接合Ｓ２から突出している。
【0022】
[0022]高濃度ドープ接触領域１１は、第１表面（ＰＮ接合Ｓ１と同じ位置）及び対向する第２表面（以下、表面１１２と略称）を含むことができる。表面１１２と拡散層１０ｃの表面１０ｃ２とは共平面であってよい。言い換えると、表面１１２及び基板１０の上面は共平面であってよい。
【0023】
[0023]いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１はコア層１０ｂに向かって延伸しており、その第１表面（ＰＮ接合Ｓ１と同じ位置）はコア層１０ｂの表面１０ｂ２に達することができる。例えば、ＰＮ接合Ｓ１は、コア層１０ｂの表面１０ｂ２と共平面であってよい。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１はコア層１０ｂに向かって延伸しており、その第１表面（ＰＮ接合Ｓ１と同じ位置）はコア層１０ｂの表面１０ｂ２と表面１０ｂ１の間に達することはできるが、表面１０ｂ１には達しない。例えば、ＰＮ接合Ｓ１は、コア層１０ｂの表面１０ｂ２と表面１０ｂ１との間に位置することができる。例えば、ＰＮ接合Ｓ１は、表面１０ｂ２を超えることはできるが、表面１０ｂ１は超えない。
【0024】
[0024]隔離構造１２は基板１０内に位置することができる。隔離構造１２は、Ｎ型不純物をドープした半導体層を含むことができる。隔離構造１２とコア層１０ｂは同じ導電型を有していてもよいが、隔離構造１２の不純物濃度がコア層１０ｂの不純物濃度よりも高いことがあるので、図１では「Ｎ＋」領域として表示している。
【0025】
[0025]いくつかの実施例では、隔離構造１２は拡散層１０ｃを取り囲むことができる。いくつかの実施例では、隔離構造１２は高濃度ドープ接触領域１１を取り囲むことができる。例えば、断面図で見ると、高濃度ドープ接触領域１１は、左右２つの隔離構造１２の間に位置することができる。拡散層１０ｃは、高濃度ドープ接触領域１１と左右の２つの隔離構造１２とを分離することができる。例えば、拡散層１０ｃは、高濃度ドープ接触領域１１と隔離構造１２との間に位置することができる。
【0026】
[0026]いくつかの実施例では、隔離構造１２は、基板１０の上面からコア層１０ｂ内にＮ型不純物を拡散させることにより形成することができる（例えば図３Ｆの通り）。いくつかの実施例では、隔離構造１２と拡散層１０ｃとの間に拡散境界を形成することができる。いくつかの実施例では隔離構造１２と拡散層１０ｃとの間の拡散境界は、Ｎ型不純物（Ｎ）領域とＰ型不純物（Ｐ）領域との間の境界またはＰＮ接合Ｓ３である。いくつかの実施例では、隔離構造１２と拡散層１０ｃとの間のＰＮ接合Ｓ３を、第３ＰＮ接合と呼ぶことができる。いくつかの実施例では、ＰＮ接合Ｓ３とＰＮ接合Ｓ２は連続した接合であってよい。
【0027】
[0027]いくつかの実施例では、隔離構造１２とコア層１０ｂとの間に拡散境界を形成することができる。いくつかの実施例では、隔離構造１２とコア層１０ｂとの間の拡散境界は、高濃度Ｎ型不純物（Ｎ＋）領域とＮ型不純物（Ｎ）領域との間の境界である。
【0028】
[0028]いくつかの実施例では、隔離構造１２は高濃度ドープ接触領域１１と同時に拡散することができる。例えば、隔離構造１２と高濃度ドープ接触領域１１は同じステップで形成することができる。いくつかの実施例では、隔離構造１２はコア層１０ｂに向かって延伸することができ、その１つの表面はコア層１０ｂの表面１０ｂ２に達することができる。例えば、隔離構造１２とコア層１０ｂの拡散境界は、コア層１０ｂの表面１０ｂ２と共平面であってよい。いくつかの実施例では、隔離構造１２はコア層１０ｂに向かって延伸することができ、その１つの表面はコア層１０ｂの表面１０ｂ２と表面１０ｂ１の間に達することはできるが、表面１０ｂ１には達しない。例えば、隔離構造１２とコア層１０ｂの拡散境界は、コア層１０ｂの表面１０ｂ２と表面１０ｂ１の間であってよい。例えば、隔離構造１２とコア層１０ｂの拡散境界は、表面１０ｂ２を超えることはできるが、表面１０ｂ１は超えない。
【0029】
[0029]電極層１５（第１電極層１５とも呼ぶ）は、基板１０の下面に位置することができる。例えば、電極層１５は、拡散層１０ａの表面１０ａ１上に配置することができる。例えば、電極層１５は、拡散層１０ａの一部と接触し、または被覆することができる。例えば、電極層１５は、拡散層１０ａの表面１０ａ１を完全に被覆することができる。電極層１５は、パワーダイオード素子１の電気端子と見なすことができる。例えば、電極層１５は、パワーダイオード素子１の電気端子に電気接続することができる。
【0030】
[0030]電極層１３（第２電極層１３とも呼ぶ）は、基板１０の上面に位置することができる。例えば、電極層１３は、高濃度ドープ接触領域１１の表面１１２上に配置することができる。例えば、電極層１３は、高濃度ドープ接触領域１１の一部と接触し、または被覆することができる。例えば、電極層１３は、隔離構造１２の一部と接触し、または被覆することができる。電極層１３は、パワーダイオード素子１の電気端子と見なすことができる。例えば、電極層１３は、パワーダイオード素子１の電気端子に電気接続することができる。電極層１５と電極層１３の間に基板１０を挟むことができる。
【0031】
[0031]いくつかの実施例では、断面図で見ると、電極層１５の幅は電極層１３の幅より大きくてよい。いくつかの実施例では、電極層１５の総表面積は、電極層１３の総表面積より大きくてよい。
【0032】
[0032]いくつかの実施例では、電極層１５及び電極層１３は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（Ｗ）、錫（Ｓｎ）、またはその他の金属または合金を含むことができる。いくつかの実施例では、電極層１５及び電極層１３は、同じ材料、例えばどちらもアルミニウムを含むことができる。いくつかの実施例では、電極層１５及び電極層１３は、例えば電極層１５はアルミニウム、電極層１３は銀、ニッケルまたはチタンというように、異なる材料を含むこともできる。
【0033】
[0033]不動態層１４は、基板１０の上面に位置することができる。例えば、不動態層１４は、高濃度ドープ接触領域１１の表面１１２上に配置することができる。例えば、不動態層１４は、拡散層１０ｃの表面１０ｃ２に配置することができる。例えば、不動態層１４は、高濃度ドープ接触領域１１の表面１１２の一部と接触し、または被覆することができる。例えば、不動態層１４は、拡散層１０ｃの表面１０ｃ２の一部と接触し、または被覆することができる。例えば、不動態層１４は、拡散層１０ｃの表面１０ｃ２を完全に被覆することができる。例えば、不動態層１４は、隔離構造１２の一部と接触し、または被覆することができる。
【0034】
[0034]いくつかの実施例では、不動態層１４は電極層１３を取り囲むことができる。例えば、断面図で見ると、電極層１３は左右２つの不動態層１４の間に位置することができる。いくつかの実施例では、不動態層１４と電極層１３は共平面であってよい。しかし、他の実施例では、不動態層１４と電極層１３は共平面でなくてもよい。例えば、不動態層１４の辺縁は、電極層１３によって被覆されていてもよい。例えば、基板１０の上面から基板１０の下面に向かう方向において、不動態層１４と電極層１３は互いに重なっていてもよい。
【0035】
[0035]いくつかの実施例では、拡散層１０ｃを低減表面電界層とすることができる。例えば、拡散層１０ｃがより均一な電界分布を達成することで、パワーダイオード素子１の破壊電圧を増加させることができる。
【0036】
[0036]いくつかの実施例では、拡散層１０ｃ及びコア層１０ｂを空乏拡張領域ＤＲとすることができる。拡散層１０ｃ及びコア層１０ｂは、もともと高濃度ドープ接触領域１１と隔離構造１２との間に集中していた電界を緩和することができる。例えば、拡散層１０ｃ及びコア層１０ｂの不純物ドーピング濃度は隔離構造１２よりも低いため、パワーダイオード素子１に逆方向バイアスが印加されると、拡散層１０ｃ及びコア層１０ｂ内のキャリアが空乏化（ｄｅｐｌｅｔｅｄ）し、空乏拡張領域ＤＲが広がることで、パワーダイオード素子１の破壊電圧が増加する。言い換えると、耐圧の需要の違いに基づいて、拡散層１０ｃの長さを調整し、電界強度を緩和する作用を果たすことができるのである。
【0037】
[0037]図２Ａは、パワーダイオード素子１の部分拡大図である。具体的には、図２Ａは図１中のパワーダイオード素子の２ａ部分を表している。図２及び図１における同一または類似する素子は同じ素子符号で表しており、該素子の詳細な説明については繰り返し述べないものとする。
【0038】
[0038]いくつかの実施例では、基板１０の厚さ１０ｈは、約２４０マイクロメートル（μｍ）と約２８０μｍの間、例えば約２６０μｍであってよい。いくつかの実施例では、拡散層１０ａの厚さ１０ａｈは、約１１０μｍと約１５０μｍの間、例えば約１３０μｍであってよい。いくつかの実施例では、コア層１０ｂの厚さ１０ｂｈは、約８０μｍと約１２０μｍの間、例えば約１００μｍであってよい。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈは、約１０μｍと約５０μｍの間、例えば約３０μｍであってよい。
【0039】
[0039]いくつかの実施例では、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈとコア層１０ｂの厚さ１０ｂｈは異なってもよい。例えば、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈは、コア層１０ｂの厚さ１０ｂｈより薄くてよい。例えば、コア層１０ｂの厚さ１０ｂｈは、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈの３倍以上であってよい。
【0040】
[0040]いくつかの実施例では、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈと拡散層１０ａの厚さ１０ａｈは異なってもよい。例えば、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈは、拡散層１０ａの厚さ１０ａｈより薄くてよい。例えば、拡散層１０ａの厚さ１０ａｈは、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈの４倍以上であってよい。
【0041】
[0041]いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１の深さ１１ｈは、約１０μｍと約５０μｍの間、例えば約３０μｍであってよい。いくつかの実施例では、隔離構造１２の深さ１２ｈは、約３０μｍと約７０μｍの間、例えば約５０μｍであってよい。いくつかの実施例では、隔離構造１２の深さ１２ｈは、高濃度ドープ接触領域１１の深さ１１ｈより深くてよい。例えば、隔離構造１２と高濃度ドープ接触領域１１は同時に拡散することができ（例えば図３Ｆの通り）、隔離構造１２のキャリア拡散速度は、高濃度ドープ接触領域１１のキャリア拡散速度より速くてよい。
【0042】
[0042]いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１の深さ１１ｈと拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈはほぼ等しくてよい。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１の深さ１１ｈは拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈを上回ってよい。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈをコア層１０ｂの厚さ１０ｂｈより薄くすると、製造コストが高くなるおそれがある。但し、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈを制御して、厚さ１０ｃｈを約１０μｍと約５０μｍの間（例えば約３０μｍ）にすることで、高濃度ドープ接触領域１１をコア層１０ｂ内に拡散できるようにすると、パワーダイオード素子１のサージ能力（ｓｕｒｇｅ ｃａｐａｃｉｔｙ）を向上させることができる。
【0043】
[0043]いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１と隔離構造１２との間の距離Ｄ１は、約１６０μｍと約１４０μｍの間、例えば約１５０μｍであってよい。いくつかの実施例では、距離Ｄ１を調整することによって破壊電圧を調整することができる。受ける破壊電圧が高くなるほど、距離Ｄ１を大きくする必要がある。いくつかの実施例では、隔離構造１２はスクライブラインであってよい。いくつかの実施例では、隔離構造１２の距離Ｄ２は、約２．５ミル（ｍｉｌ）または６３．５μｍであってよい。
【0044】
[0044]いくつかの実施例では、不動態層１４は複数の層を有する積層構造を含むことができる。例えば、不動態層１４は、酸化物層１４ａ、窒化物層１４ｂ、酸化物層１４ｃ及び絶縁層１４ｄを含むことができる。酸化物層１４ａ及び酸化物層１４ｃは、低温酸化物層（ＬＴＯ、ｌｏｗ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｘｉｄｅ）を含むことができる。酸化物層１４ａ及び酸化物層１４ｃは、応力緩衝層として配置することができる。窒化物層１４ｂは窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）を含むことができる。窒化物層１４ｂは、水気や汚染を隔絶するよう配置することができる。絶縁層１４ｄは、半絶縁性多結晶シリコン層（ＳＩＰＯＳ、Ｓｅｍｉ－Ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ Ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ Ｓｉｌｉｃｏｎ）を含むことができる。絶縁層１４ｄは表面電荷を除去するよう配置することができ、例えばキャリアがパワーダイオード素子の表面に累積することにより生じる漏電流を防止することができる。
【0045】
[0045]図２Ｂは、図２Ａ中のパワーダイオード素子の２ａ部分における、線Ｘ－Ｘに沿った電界強度曲線図である。そのうち、Ｘ軸は線Ｘ－Ｘに沿った位置を表し、単位はμｍであり、Ｙ軸は電界強度を表し、単位はボルト／メートル（Ｖ／ｍ）である。図２Ｂの位置Ｌ１は図２Ａの位置Ｌ１に対応し、かつ図２Ｂの位置Ｌ２は図２Ａの位置Ｌ２に対応している。電界ピーク値Ｐ１は１．０５×１０５Ｖ／ｍであり、その位置は隔離構造１２と拡散層１０ｃの間の接合に隣接している。電界ピーク値Ｐ２は１．２×１０５Ｖ／ｍであり、その位置は拡散層１０ｃと高濃度ドープ接触領域１１の間の接合に隣接している。電界ピーク値Ｐ２は電界ピーク値Ｐ１より大きい。即ち、拡散層１０ｃと高濃度ドープ接触領域１１との間の接合に隣接する電界は、隔離構造１２と拡散層１０ｃとの間の接合に隣接する電界よりも大きいのである。
【0046】
[0046]上述の複数の実施例は、Ｎ型単結晶シリコンウェハを使用して作製されたパワーダイオード素子に関する。ドーピングタイプが反対のＰ型単結晶シリコンウェハで作製されたパワーダイオード素子も、本発明の保護範囲内にあることを知っておかなければならない。１つの実施例では、第１導電型はＮ型不純物のドーピングを指し、第２導電型はＰ型不純物のドーピングを指している。別の実施例では、第１導電型はＰ型不純物のドーピングを指し、第２導電型はＮ型不純物のドーピングを指している。
【0047】
[0047]図３Ａ～図３Ｇを参照すると、図３Ａ～図３Ｇは、パワーダイオード素子１の製造方法の実施例の概略図である。図２Ａと同様に、図３Ａ～図３Ｇの実施例でも、図１のパワーダイオード素子の２ａ部分の各段階における構造により、例示的な説明を行う。よって、図３Ａ～図３Ｇと図１の同一または類似する素子は同じ素子符号で表しており、該素子の詳細な説明については繰り返し述べないものとする。これらの図面の少なくともいくつかは、本発明の形態をより適切に理解できるよう、すでに簡略化されている。
【0048】
[0048]図３Ａを参照すると、該製造方法は、基板１０内に拡散層１０ａを形成することを含む。基板１０は、Ｎ型またはＰ型不純物をドープした半導体基板を含むことができる。図３Ａ～図３Ｇに示す実施例及び以下の説明では、Ｎ型シリコンウェハを基板１０として使用することを例としている。いくつかの実施例では、基板１０の厚さ１０ｈ’は、約４８０μｍと約５２０μｍの間であってよい。いくつかの実施例では、体積抵抗率が約４５と約６０Ｏｈｍ－ｃｍの間のＮ型シリコンウェハを使用することができる。
【0049】
[0049]いくつかの実施例では、裏面拡散（ｂａｃｋｓｉｄｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）技術を通して基板１０の下面からＮ型不純物を拡散させることができる。例えば、基板１０の下面にリン紙を付けてから拡散を行い、拡散境界を広げることで、比較的深いＮ＋層を形成することができる。いくつかの実施例では、約１２８０℃の温度で約２２時間拡散することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ａの厚さ１０ａｈは、約１１０μｍと約１５０μｍの間、例えば約１３０μｍであってよい。基板１０の残りの部分はコア層１０ｂを形成することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ａの表面１０ａ１が基板１０の下面を形成することができ、拡散層１０ａとコア層１０ｂとの間に拡散境界（コア層１０ｂの表面１０ｂ１と同じ位置）を形成することができる。他の実施例では、気相または液相のＮ型不純物拡散源を使用することもできる。
【0050】
[0050]他の実施例では、両面拡散（ｄｏｕｂｌｅ－ｓｉｄｅ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ）技術を通して、基板１０の上下表面からＮ型不純物を拡散させることができる。基板１０は、両面拡散後にＮ＋／Ｎ／Ｎ＋の構造を形成する。基板１０の残りの部分はコア層１０ｂを形成することができる。例えば、コア層１０ｂを、不純物濃度の比較的高い上下２つの拡散層で挟むことができる。
【0051】
[0051]図３Ｂを参照すると、該製造方法は、基板１０を研磨（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）及びバフ加工（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）してコア層１０ｂの一部を除去し、基板１０の厚さ１０ｈを約２４０μｍと約２８０μｍの間、例えば約２６０μｍまで減らすことを含む。
【0052】
[0052]他の実施例では、両面拡散技術によって基板１０の上下表面からＮ型不純物を拡散させる場合、該製造方法は、基板１０に対して研磨及びバフ加工を行ってその中の１つの拡散層を除去してコア層１０ｂを露出させるとともに、基板１０の厚さ１０ｈを約２４０μｍと約２８０μｍの間、例えば約２６０μｍまで減らすことを含む。
【0053】
[0053]図３Ｃを参照すると、該製造方法は、基板１０内に拡散層１０ｃを形成することを含む。ホウ素の使用を例に挙げると、液相源拡散、固相源拡散、またはイオン注入という方式を使用して、コア層１０ｂの一部をＮ型からＰ型に反転させることができる。いくつかの実施例では、イオン注入の方式が採用されている。いくつかの実施例では、アニーリング、酸化及び拡散によって拡散層１０ｃを形成することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃを形成する前に、イオン注入時の欠陥の発生を回避するために、まずコア層１０ｂ上に緩衝層としての酸化層を形成することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃの表面１０ｃ２が基板１０の上面を形成することができ、拡散層１０ｃとコア層１０ｂとの間に拡散境界（コア層１０ｂの表面１０ｂ２’と同じ位置）を形成することができる。
【0054】
[0054]図３Ｄを参照すると、該製造方法は、基板１０内に隔離構造１２を形成することを含む。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃの表面１０ｃ２上に、マスクまたはフォトマスクなどの保護層３０を形成することができる。保護層３０内には、隔離構造１２を形成する位置を画定する開口３０ｈを形成することができる。いくつかの実施例では、リンの使用を例に挙げると、オキシ塩化リン（ＰＯＣｌ３）をリン源として用いて予備堆積を行うことができる。その後、予備堆積させた基板１０に対して主拡散を行うことで、拡散境界を拡張し、比較的深いＮ＋層を形成する。拡散層１０ａと同様に、隔離構造１２は、リン紙、気相または液相のＮ型不純物拡散源を透過することができる。
【0055】
[0055]図３Ｅを参照すると、該製造方法は、基板１０内に高濃度ドープ接触領域１１を形成することを含む。いくつかの実施例では、保護層３０を除去することができる。保護層３０は、エッチング、剥離またはその他の適切な製造工程によって除去することができる。拡散層１０ｃの表面１０ｃ２上には、マスクやフォトマスクなどの保護層３１を形成することができる。保護層３１内には、高濃度ドープ接触領域１１を形成する位置を画定する開口３１ｈを形成することができる。いくつかの実施例では、ホウ素の使用を例に挙げると、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）をホウ素源として用いて予備堆積を行うことができる。その後、予備堆積させた基板１０に対して主拡散を行うことで、拡散境界を拡張し、比較的深いＰ＋層を形成する。高濃度ドープ接触領域１１は表面１１２を含むことができる。いくつかの実施例では、表面１１２は表面１０ｃ２と共平面であってよい。表面１１２は基板１０の上面と共平面であってよい。
【0056】
[0056]図３Ｆを参照すると、該製造方法は、高濃度ドープ接触領域１１をコア層１０ｂに向かって拡散させることを含む。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１をコア層１０ｂに向かって拡散させることにより、高濃度ドープ接触領域１１の表面をコア層１０ｂの表面１０ｂ２に到達させることができ、または、コア層１０ｂの表面１０ｂ２と表面１０ｂ１の間に到達させることができる。但し、表面１０ｂ１には到達しない。いくつかの実施例では、高濃度ドープ接触領域１１をコア層１０ｂに向かって拡散させることで、高濃度ドープ接触領域１１とコア層１０ｂとの間にＰＮ接合Ｓ１を形成させる。
【0057】
[0057]いくつかの実施例では、保護層３１を除去することができる。保護層３１は、エッチング、剥離またはその他の適切な製造工程によって除去することができる。拡散層１０ｃの表面１０ｃ２及び高濃度ドープ接触領域１１の表面１１２上には、マスクやフォトマスクなどの保護層３２を形成することができる。いくつかの実施例では、約１２５０℃の温度で約１５時間拡散することができる。
【0058】
[0058]いくつかの実施例では、拡散層１０ｃは高濃度ドープ接触領域１１と同時に拡散することができる。例えば、拡散層１０ｃと高濃度ドープ接触領域１１は同じステップで形成することができる。いくつかの実施例では、拡散層１０ｃがコア層１０ｂに向かって拡散し、拡散層１０ｃとコア層１０ｂとの間の表面１０ｂ２’（図３Ｅの通り）が下向きに移動して表面１０ｂ２となり、ＰＮ接合Ｓ２を形成することができる。
【0059】
[0059]いくつかの実施例では、ＰＮ接合Ｓ２とＰＮ接合Ｓ１は連続した接合であってよい。いくつかの実施例では、ＰＮ接合Ｓ１は、基板１０の上面から基板１０の下面に向かう方向においてＰＮ接合Ｓ２から突出している。
【0060】
[0060]いくつかの実施例では、隔離構造１２は高濃度ドープ接触領域１１と同時に拡散することができる。例えば、隔離構造１２と高濃度ドープ接触領域１１は同じステップで形成することができる。いくつかの実施例では、隔離構造１２がコア層１０ｂに向かって拡散することにより、その表面がコア層１０ｂの表面１０ｂ２に到達することができ、または、コア層１０ｂの表面１０ｂ２と表面１０ｂ１の間に到達することができる。但し、表面１０ｂ１には到達しない。いくつかの実施例では、隔離構造１２のキャリア拡散速度は、高濃度ドープ接触領域１１のキャリア拡散速度より速くてもよいので、隔離構造１２の深さ１２ｈは、高濃度ドープ接触領域１１の深さ１１ｈより大きくてもよい。
【0061】
[0061]図３Ｇを参照すると、該製造方法は、基板１０の上面に不動態層１４を形成することを含む。いくつかの実施例では、保護層３２を除去することができる。保護層３２は、エッチング、剥離またはその他の適切な製造工程によって除去することができる。
【0062】
[0062]その後、基板１０の上下表面上に、金属マスク（ｍｅｔａｌ ｍａｓｋ）（図中未表示）を介して電極層１３及び電極層１５を形成する。いくつかの実施例では、電極層１３及び電極層１５は、スパッタリング、化学めっき、電気めっき、プリントまたはその他の適切な製造工程によって形成することができる。金属マスクは、エッチング、剥離またはその他の適切な製造工程によって除去することができる。以上のステップを経て形成される半導体構造は、図２Ａのパワーダイオード素子の２ａ部分と同じであってよい。
【0063】
[0063]本願のパワーダイオード素子の製造方法では、Ｎ型（またはＰ型）の単結晶シリコンウェハを用いて拡散層１０ｃを形成する。エピタキシャル層を使用する場合と比べて、拡散層１０ｃを形成するコストは比較的低くなる。また、拡散の過程において、拡散層１０ｃの厚さ１０ｃｈを５０μｍを超えない、または３０μｍを超えないよう制御することにより、高濃度ドープ接触領域１１を比較的容易にコア層１０ｂ内に拡散させ、パワーダイオード素子１のサージ能力を向上させることができる。
【0064】
[0064]また、本願のパワーダイオード素子の製造方法では、３つのフォトマスクを使用する。保護リングを形成して電界分布を緩和させたパワーダイオード素子の製造方法（通常は少なくとも４つのフォトマスクが必要）と比べて、本願で使用する必要のあるフォトマスクの数は比較的少なく、そのため、製造工程が簡略化され、コストも比較的低くなる。
【0065】
[0065]本文中では、記述しやすいように、「の下」、「下面」、「下部」、「上方」、「上部」、「左側」、「右側」などの空間に対応する用語を用いて、図面に示すような１つの構成部品または特徴と、別の、または複数の構成部品または特徴との関係を記述している。図面に記載されている方向の他に、空間対応用語は、装置の使用時または運転時の異なる方向をカバーすることもある。その他の方式で装置の方向（９０度回転、またはその他の向き）を決めることができ、かつ同様に相応の方式により本文中で使用する空間対応用語を解釈することもできる。構成部品が他の構成部品に「接続され」、または「連結され」ているとされる場合は、他の構成部品に直接接続または連結されていてもよいし、中間構成部品が存在してもよいという点を理解しておかなければならない。
【0066】
[0066]本文で使用されているように、用語の「概ね」、「基本的に」、「ほぼ」及び「約」は、小さな変化を記述及び解釈するために使用される。イベントまたは状況と結び付けて使用される場合、該用語は、イベントまたは状況が間違いなく発生した実例、及びイベントまたは状況が発生間近の実例を指すことができる。本文で所定の値または範囲に関して使用される場合、用語の「約」は、全体的に所定の値または範囲の±１０％、±５％、±１％または±０．５％以内にあることを意味する。本文では、範囲を１つの端点からもう１つの端点まで、または２つの端点の間として表している。本文で開示しているすべての範囲には、別途明示していない限り、端点が含まれている。「ほぼ共平面」という用語は、２つの表面が同一平面に沿って位置決めされている位置の差が数マイクロメートル（μｍ）以内にあること、例えば、同一平面に沿って位置決めされている位置の差が１０μｍ以内、５μｍ以内、１μｍ以内、または０．５μｍ以内にあることを指すことができる。数値または特性が「基本的に」同一とされる場合、該用語は、該値の平均値の±１０％、±５％、±１％または±０．５％以内の値を指すことができる。
【0067】
[0067]前述の内容は、いくつかの実施例の特徴及び本発明の詳細な形態を概述している。本発明に記載されている実施例は、同一または類似する目的を実施するため、及び／または本文で紹介している実施例の同一または類似する利点を実現するためにその他の製造工程及び構造を設計し、または修正するための基礎として容易に用いることができる。このような同等の構造が本発明の主旨及び範疇から逸脱せず、かつ本発明の主旨及び範疇から逸脱しない状況において、各種の改変、置換及び変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0068】
[0068]
１ パワーダイオード素子
２ａ パワーダイオード素子の一部
１０ 基板
１０ａ 拡散層
１０ａ１ 表面
１０ａｈ 厚さ
１０ｂ コア層
１０ｂ１ 表面
１０ｂ２ 表面
１０ｂ２’ 表面
１０ｂｈ 厚さ
１０ｃ 拡散層
１０ｃ２ 表面
１０ｃｈ 厚さ
１０ｈ 厚さ
１０ｈ’ 厚さ
１１ 高濃度ドープ接触領域
１１ｈ 深さ
１２ 隔離構造
１２ｈ 深さ
１３ 電極層
１４ 不動態層
１４ａ 酸化物層
１４ｂ 窒化物層
１４ｃ 酸化物層
１４ｄ 絶縁層
１５ 電極層
３０ 保護層
３０ｈ 開口
３１ 保護層
３１ｈ 開口
３２ 保護層
１１２ 表面
Ｄ１ 距離
Ｄ２ 距離
ＤＲ 空乏拡張領域
Ｌ１ 位置
Ｌ２ 位置
Ｐ１ ピーク値
Ｐ２ ピーク値
Ｓ１ ＰＮ接合
Ｓ２ ＰＮ接合
Ｓ３ ＰＮ接合
Ｘ 接線
１ パワーダイオード素子
２ａ パワーダイオード素子の一部
１０ 基板
１０ａ 拡散層
１０ａ１ 表面
１０ａｈ 厚さ
１０ｂ コア層
１０ｂ１ 表面
１０ｂ２ 表面
１０ｂ２’ 表面
１０ｂｈ 厚さ
１０ｃ 拡散層
１０ｃ２ 表面
１０ｃｈ 厚さ
１０ｈ 厚さ
１０ｈ’ 厚さ
１１ 高濃度ドープ接触領域
１１ｈ 深さ
１２ 隔離構造
１２ｈ 深さ
１３ 電極層
１４ 不動態層
１４ａ 酸化物層
１４ｂ 窒化物層
１４ｃ 酸化物層
１４ｄ 絶縁層
１５ 電極層
３０ 保護層
３０ｈ 開口
３１ 保護層
３１ｈ 開口
３２ 保護層
１１２ 表面
Ｄ１ 距離
Ｄ２ 距離
ＤＲ 空乏拡張領域
Ｌ１ 位置
Ｌ２ 位置
Ｐ１ ピーク値
Ｐ２ ピーク値
Ｓ１ ＰＮ接合
Ｓ２ ＰＮ接合
Ｓ３ ＰＮ接合
Ｘ 接線
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【外国語明細書】