JP4782923B2 - Semiconductor device - Google Patents

Description

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】

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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device having a guard ring structure used as a breakdown voltage maintaining structure.
[0002]
[Prior art]
In general, a guard ring structure is known as a pressure resistant structure. For example, as is well known, a Schottky barrier diode (hereinafter referred to as SBD) is a diode that uses a rectifying action of a Schottky junction between a metal layer and a semiconductor layer. SBD has the advantage of a lower potential barrier and lower forward voltage drop than a PN junction diode, but has the disadvantage of having a low breakdown voltage and poor reverse characteristics. An SBD having a structure provided with a guard ring is used. For example, as in SBD1 shown in FIG.⁺N formed on the silicon substrate 2 by epitaxial growth^-A P-type guard ring 4 is formed on the layer 3, and the N^-A depletion layer 5 formed by a PN junction between the layer 3 and the guard ring 4 can prevent a decrease in breakdown voltage.
By the way, in the SBD 1 when the forward bias increases, the current component flowing through the SBD 1 is the current component J flowing from the SBD 1 region of the main part._SBDOther than N^-Current component J from PN junction between layer 3 and guard ring 4_PNBut this J_PNIs greatly dependent on the total amount of P-type impurity concentration in the guard ring 4. So J_PNIn order to reduce the contribution of N, the guard ring 6 formed of the P layer 6a has a reverse conductivity type N as shown in FIG.⁺Type impurities and N⁺A guard ring 6 having a structure provided with a layer 6b is known. Thereby, the total amount of the substantial impurity concentration in the guard ring 6 can be lowered.
However, when the guard ring 6 is used, the following problems occur. As shown in FIG.^-The holes 7 in the layer 3 are attracted to and absorbed by the anode electrode through a path as indicated by an arrow A, but some of the attracted holes 7 are N.⁺It passes through the P layer 6a immediately below the layer 6b. At this time, the resistance of the P layer 6a (R_B) And hole current (I_h) Is I_h× R_BIf ≧ 0.6 (V) is satisfied, the npn-type parasitic transistor 8 may be activated, and as a result, the current at the time of reverse recovery may be concentrated on this portion and the device may be destroyed. there were.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, also in the SBD 1 shown in FIG. 8 described above, the following problems occur when in the strong reverse bias mode. P-type region forming guard ring 4 and N^-Due to the PN junction with layer 3, the guard ring 4 to N^-The depletion layer 4 extending to the layer 3 side is affected by the curvature of the guard ring outer corner portions 9 and 9 and does not fully extend in the portion indicated by the line BB ′, and the width of the depletion layer 5 in this portion is Narrow. As a result, the electric field intensity E at the guard ring outer corner portions 9 and 9 becomes very high, and the carrier generation G locally concentrates on the guard ring outer corner portions 9 and 9 under the influence of a strong electric field. Note that this carrier generation G is obtained by the equation (1).
[Expression 1]

Here, Jn is an electron current, Jp is a hole current, αn and αp are ionization coefficients, and q is an elementary charge amount.
As described above, among the carrier pairs generated locally at the guard ring outer corner portions 9 and 9, electrons 10 are attracted and absorbed by the cathode electrode, but as shown in FIG. The attracted holes 7... Have a higher concentration distribution as the impurity concentration distribution of the guard ring 4 is closer to the surface thereof, so that the hole current Jp is attracted to the surface side under the oxide film, and the path is indicated by the arrow C. As shown in FIG. 5, the contact opening edge 12 is reached immediately below the oxide film 11. For this reason, the hole current Jp at the position immediately below the oxide film 11 is locally concentrated, and the density of the hole current Jp reaches a huge value, which may destroy the device.
[0004]
As a countermeasure against the above phenomenon, a method of absolutely reducing the total amount of impurities in the guard ring 4 has been proposed by the equation (2) derived from Gauss's law.
[Expression 2]

Here, E is the electric field strength, A is the area, ε is the dielectric constant, ρ is the resistivity, V is the voltage, and q is the elementary charge. According to the above formula, it is clear that the electric field strength E is proportional to the total impurity amount Q or the introduced dose amount, and the electric field strength E is lowered by lowering the impurity concentration, thereby solving the above-mentioned problems. Can do.
[0005]
In order to apply the above to an actual device, first, attention is paid to the fact that the impurity introduction method for forming the P-type guard ring 4 is performed by the diffusion method. An easy-to-control ion implantation method (both impurity sources are boron) is used instead. In the case of the diffusion method, the normal impurity concentration control range is such that the surface concentration Cs is Cs ≧ 10.¹⁸(1 / cm^-3This is because the order is the limit. As shown in FIGS. 12 to 15, as a result of changing the surface concentration of the guard ring 4 and simulating, the values of the electric field Emax, the carrier generation G, and the hole current Jp are proportional to the impurity concentration of the guard ring. It can be seen that lowering the surface concentration Cs of the guard ring 4 suppresses the electric field Emax and the generation G of carrier pairs at the guard ring outer corner 9, and at the contact opening end 12 and immediately below the oxide film 11. It was found that there is a considerable effect in reducing the density of the hole current Jp.
[0006]
However, the guard ring structure to which the above countermeasure method is applied still has the following problems.
[0007]
First, although the carrier pair generation G is suppressed, the path C from the guard ring outer corner 9 which is the generation point to the absorption by the anode electrode is not essentially changed, and a positive charge having a positive charge is present. The hole current Jp is a portion closer to the surface than the surface where the holes 7... Are attracted to the strong negative potential of the anode electrode immediately below the oxide film 11 and the impurities are distributed at the highest concentration because of the low resistance. The problem of passing is not solved.
[0008]
Next, a low surface concentration (5.00 × 10¹⁶cm^-3) Is assumed to be a problem in the actual process, and there is a high possibility of causing problems such as product instability factors such as process complexity, increased product cost, and process variation.
For example, in ion implantation, in order to obtain a certain guard ring depth, the lower the impurity concentration, the longer the heat treatment time. Moreover, although it is ion implantation, it comes from the controllability inherent to the apparatus or the method itself, 5 × 10¹⁶(1 / cm^Three) Order control is not a good idea, and at least its surface concentration Cs is 1 × 10¹⁷(1 / cm^Three) Or more. Further, considering the ohmic contact property in the guard ring 3, the impurity concentration Cs on the guard ring surface is at least Cs = 1 × 10.¹⁷(1 / cm^ThreeIt is necessary to secure the above.
[0009]
By the way, after boron ions are implanted as P-type impurities, O₂When adding a heat treatment process under an atmosphere (wet), the concentration of boron ions generally decreases due to the suction effect on the surface side due to the difference in segregation coefficient of boron ions at the interface between the semiconductor substrate and the oxide film. To do. If this is used positively, the impurity concentration on the surface of the guard ring can be reduced, but even if this method is used, problems such as process variations such as reproducibility occur, and it cannot be recommended from the viewpoint of stability. .
[0010]
An object of the present invention is to reduce the concentration of impurities on the guard ring surface in a guard ring structure used as a breakdown voltage maintaining structure, thereby reducing the local concentration of hole current generated directly under the oxide film of the guard ring and at the end of the contact opening. The purpose is to obtain a guard ring that is soft and highly avalanche resistant.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-described problems, the invention according to claim 1 is, for example, as shown in FIG. 1, a first conductivity type semiconductor layer (N^-The layer 21) is provided with a second conductivity type guard ring 22 which is a first conductivity type anti-conductivity type, and is formed on the surface of the semiconductor layer, and a contact opening 25 is opened inside the position on the guard ring surface. And an oxide film 23 covering the surface of the guard ring outside the contact opening, and an electrode metal 24 bonded to the surface of the semiconductor layer exposed in the contact opening.The semiconductor layer surface exposed to the contact opening and to which the electrode metal is bonded is the inner peripheral portion of the guard ring surface and the surface of the semiconductor region surrounded by the guard ring.In the semiconductor device, the second conductivity type guard ring is formed by ion implantation of the second conductivity type impurity into the first conductivity type semiconductor layer by ion implantation and heat treatment, and the opening pattern is used. A second conductivity type impurity on the surface of the guard ring is formed by ion-implanting a first conductivity type impurity having a lower concentration than the second conductivity type impurity into the guard ring formed in the first conductivity type semiconductor layer and performing a heat treatment. The substantial second conductivity type impurity concentration obtained by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the concentration is decreased, and, for example, as shown in FIG. 2, the second conductivity type impurity concentration is substantially subtracted from the first conductivity type impurity concentration. The peak position Rp2 of the concentration distribution of the second conductivity type impurity in the depth direction is the peak position Rp1 of the concentration distribution of the second conductivity type impurity in the depth direction before the introduction of the first conductivity type impurity. Wherein there also deeper.
[0012]
  According to the first aspect of the present invention, the guard ring has a surface concentration obtained by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the surface concentration when the guard ring having only the second conductivity type impurity concentration is used. For this reason, since the impurity concentration on the surface of the guard ring can be reduced, the density of the hole current attracted to the surface of the guard ring and locally generated can be reduced.
  That is, according to the first aspect of the present invention, during strong reverse bias, as described above, the influence of the curvature of the outer corner portion of the guard ring is caused by the electric field and the carrier generation G that are locally concentrated on this portion. In the path where holes are attracted to the anode electrode at a negative potential just below the oxide film and collected and absorbed by the anode electrode, the peak position of the impurity concentration distribution in the guard ring region is deeper than the surface position of the guard ring. Since it is possible to shift from the guard ring surface position immediately below the oxide film into the deeper silicon bulk, the hole current density at the guard ring surface position can be dispersed and relaxed. As a result, local avalanche breakdown of the device in the guard ring region can be avoided, and the avalanche energy can be borne in a wider device region. You can get a device.
  Further, since the first conductivity type impurity is implanted immediately after the introduction of the second conductivity type impurity from the same opening pattern as that into which the second conductivity type impurity is implanted, the semiconductor device having the guard ring according to the present invention Can be manufactured in a stable manufacturing process without adding a complicated process.
[0013]
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to the first aspect, a substantial second conductivity type impurity concentration obtained by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the second conductivity type impurity concentration of the guard ring surface is 1 ×. 10¹⁷(1 / cm^Three) More than 1 × 10¹⁸(1 / cm^Three) It is characterized by the following range.
[0014]
According to the invention of claim 2, when the impurity concentration on the surface of the guard ring is lowered, if the impurity concentration is within the above range in the manufacturing process, the process becomes complicated, the manufacturing cost increases, the process variation, etc. In addition, the guard ring can be obtained by a stable process, and a guard ring that does not impair the characteristics of a conventional device such as ohmic contact can be realized.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
As shown in FIG. 1, SBD1 which is an example of the present invention has N⁺Layer 20, N^-A layer 21 (first conductivity type semiconductor layer), a guard ring 22, an oxide film 23, and electrode metals 24 and 24 'are formed.
[0019]
N⁺The layer 20 is a silicon semiconductor substrate, and N containing impurities such as phosphorus, arsenic, or antimony.⁺A semiconductor substrate of the type.
[0020]
N^-The layer 21 is a silicon layer formed by epitaxial growth, and N containing impurities similar to those of the silicon substrate.^-Type semiconductor.
[0021]
Guard ring 22 is N^-For example, boron ions are implanted into the surface of the layer 21 by ion implantation and diffused.⁺P having a low impurity concentration obtained by implanting and diffusing phosphorus ions by ion implantation from the same opening pattern as the layer 22a^-It consists of two layers 22b, and the depth of this guard ring 22 is represented by X. Further, as will be described later, the guard ring 22 exhibits a characteristic concentration distribution in the present invention.
[0022]
The oxide film 23 is made of a silicon oxide film, is formed so as to cover the outside of the guard ring 22, and serves as an insulating film and a protective film.
[0023]
The electrode metal 24 is an anode side electrode, and the electrode metal 24 ′ is a cathode side electrode. A Schottky junction is formed between the electrode metal 24 and the epitaxial layer 2.
[0024]
The impurity concentration of the guard ring 22 of the SBD 1 having the above configuration is shown below. As described above, the guard ring 22 has an impurity concentration distribution peculiar to the present invention, and the impurity concentration distribution is generally indicated by a curve D as shown in FIG.
In FIG. 2, the horizontal axis indicates the distance X in the depth direction with the surface of the guard ring 22 as the origin.^-Layer 21, N⁺Layer 20 is shown. The vertical axis represents the impurity concentration N (X) (Cs (1 / cm^Three)). Further, in this impurity concentration distribution diagram, the impurity concentration distributions of the guard ring formed only with boron ions and the guard ring formed only with phosphorus ions are shown for comparison.
A curve D shows a low concentration impurity region P obtained by implanting phosphorus ions into the P layer 22a formed by boron ion implantation according to the present invention.^-The change in impurity concentration of the guard ring 22 having the layer 22b, the curve E shows the change in impurity concentration of the guard ring formed only with boron ions, and the curve F shows the change in impurity concentration of the guard ring formed only with phosphorus ions. . Further, the peak position of the impurity concentration distribution of the guard ring formed only with boron ions is Rp1, and phosphorus ions are implanted as described above.^-The peak position of the impurity concentration distribution of the guard ring 22 having the layer 22b is Rp2.
As is clear from this figure, the peak position Rp2 is shifted to a deeper position of the guard ring depth X compared to the peak position Rp1, and compared with the guard ring formed only of boron ions, P^-It can be seen that the impurity concentration on the surface of the guard ring 22 having the layer 22b is lower. This is because the substantial impurity concentration of the guard ring 22 is obtained by subtracting the introduced phosphorus ion concentration from the boron ion concentration.
[0025]
By obtaining the guard ring structure having the impurity concentration distribution as described above, the peak position Rp1 of the impurity concentration in the guard ring is substantially the surface position of the guard ring as shown by the distribution E of boron ions only. For this reason, holes at the time of reverse bias gathered directly under the oxide film and concentrated locally at the contact opening end 25, whereas the peak position Rp2 having the highest impurity concentration was shifted into the silicon bulk deeper than the surface. Thus, the path through which holes pass can be corrected and dispersed. That is, the movement path of holes in the carrier pair generated at the outer corner portion 26 of the guard ring is changed from the path C indicated by the arrow in the figure to the path G... Can do.
Actually, the impurity concentration on the surface of the guard ring after phosphorus ion implantation is 1 × 10¹⁷(1 / cm^Three) More than 1 × 10¹⁸(1 / cm^Three) Impurities are implanted under the following conditions. The impurity concentration distribution at this time is a concentration distribution as shown in FIGS. 3 and 4, for example, and the vertical axis of FIG. 3 indicates the impurity concentration N (X) (Cs (1 / cm^Three)) And the horizontal axis represents the guard ring depth X. This is because the above-mentioned concentration range is different from that of the P layer 22a and P by ion implantation as described above.^-Conventional processes such as ohmic contact without causing problems such as process stability such as complexity and reproducibility of the manufacturing process when the guard ring 22 composed of the layer 22b is obtained, and further increase in manufacturing process cost, etc. This is because it is the minimum concentration necessary to obtain a guard ring having a target impurity concentration distribution without impairing the device characteristics. The impurity concentration distribution graph and table of the guard ring 22 containing boron ions and phosphorus ions shown in FIGS. 3 and 4 are impurities actually obtained by subtracting the phosphorus ion concentration from the boron ion concentration and actually incorporated into the silicon bulk. This is indicated by the density compensation density.
[0026]
【Example】
Hereinafter, as a specific example of the present invention, a method for manufacturing an SBD having a withstand voltage (reverse voltage) of 100 V, which is an example of a semiconductor device, will be described. In addition, the thickness of each layer shown is not relatively accurate, and is shown for convenience of explanation.
[0027]
First, as shown in FIG.⁺Layer 20 (thickness 440 μm, impurity concentration 10¹⁸-10¹⁹cm^-3) Epitaxially grown on the epitaxial layer 21 (thickness 12 μm, impurity concentration 1.7 × 10¹⁵~ 2.0 × 10¹⁵cm^-3) On both sides of the silicon substrate formed with a temperature of 1000 ° C., O₂Heat treatment is performed for about 1 to 1.5 hours under an atmosphere (wet), and an oxide film (SiO2 of about 0.5 μm)₂) 23.
[0028]
Next, as shown in FIG. 5B, a photoresist film (not shown) is formed on the oxide film 23, and exposure and development are performed so as to form an opening at the position where the guard ring 22 is formed on the surface of the silicon substrate. Next, the oxide film 23 in the portion where the guard ring 22 is not covered with the photoresist film is removed by etching, the photoresist film is washed away, and the guard ring 22 formation position is opened for boron ion implantation described later.
[0029]
Next, boron ions are, for example, 4.0 × 10 through the openings 27 and 27.¹³After the implantation at / 150 keV, heat treatment is performed at a temperature of 1150 ° C. for 135 minutes to form a P layer 22a.
Subsequently, phosphorus ions are extracted from the same openings 27 and 27, for example, 5.0 × 10 5.¹²After the / 70 keV implantation, heat treatment is performed at a temperature of 1040 ° C. for 120 minutes, and a low impurity concentration of P is formed on the surface of the P layer 22a.^-Layer 22b is formed. Here, as described above, the boron ion concentration and the phosphorus ion concentration implanted by the above method are such that the surface concentration Cs of the guard ring 22 at the time of completion is 1.0 × 10 6.¹⁷(1 / cm^Three) ≦ Cs ≦ 1.0 × 10¹⁸(1 / cm^Three), And the relationship between Rp2 which is the peak concentration of the impurity at the time of completion and Rp1 which is the peak concentration of the P-type layer formed only with boron ions under the same conditions is Rp1 <Rp2. Thus, the conditions are set and determined. Further, during the 30 minutes of the heat treatment after phosphorus ion implantation, N described later is applied.⁺This is a heat treatment for forming an oxide film 23 on the surface of the epitaxial layer 21 as a phosphorus block film when forming the stopper portions 28, 28. As shown in FIG. 5C, the oxide film 23 and boron ions and phosphorus ions are implanted. A new oxide film 23 ′ having a thickness of about 0.31 μm is newly formed along the opening patterns 27 and 27.
[0030]
Next, as shown in FIG. 5D, the oxide film 23 on the back surface of the silicon substrate and the N film on the front surface are formed.⁺⁺Patterning (photolithography process + etching process) is selectively performed at positions where the stopper portions 28, 28 are provided to form openings. Then, for example, a predeposition process is performed at a temperature of 950 ° C. for about 30 minutes in the openings on the back surface and both ends of the silicon substrate to introduce impurities into the semiconductor, and a drive-in process is performed at a temperature of 1000 ° C. for about 30 minutes. The impurity introduced by the step is activated and thermally diffused, and N is formed at both ends of the back side and the front side of the silicon substrate.⁺⁺Stopper part 28, 28, N⁺⁺Region 29 is formed.
[0031]
Subsequently, patterning is selectively performed to form the contact opening 25, and metal layers 30 and 30 are formed on the contact opening 25 and the back surface of the silicon substrate. Then, electrodes are provided on the upper and lower surfaces of the metal layers 30 and 30 to obtain the SBD 1 having the guard ring 22 having the impurity concentration distribution unique to the present invention. From the above, these series of electrode forming steps are almost the same as the steps of the prior art, and the impurity concentration distribution of the guard ring 22 according to the present invention is stable in terms of manufacturing, and a complicated process is added. Can be obtained by a method with excellent controllability of the impurity concentration distribution of the guard ring 22.
[0032]
Although the embodiment of the present invention has been described using the SBD, the present invention is not limited to the guard ring provided in the SBD, but a diode such as a high-speed diode (hereinafter referred to as FRD), a high breakdown voltage MOSFET, or a conductive layer. The present invention can be similarly applied to a guard ring structure used in a transistor widely used as a power switching element of various circuits such as an inverter such as a degree modulation type MOSFET (insulated gate bipolar transistor, hereinafter referred to as IGBT) and a power supply device. Needless to say.
[0033]
For example, FRD is a semiconductor substrate N as shown in FIG.⁺Layer 40 and N formed by epitaxial growth on the surface thereof^-The layer 41 includes a P-type region P2 layer serving as an anode portion, a guard ring 42, an oxide film 43, and electrode metals 44 and 44. The guard ring 42 provided in the FRD includes a P1 layer 42a implanted with boron ions, and a low impurity concentration P implanted with phosphorus ions.^-The layer 42b is formed of two layers, and has the same effect as the embodiment.
[0034]
In addition, as shown in FIG.⁺Layer 50, N^-Layer 51, guard ring 52, oxide film 53, N⁺⁺The layer 54, the electrode metal 55, and so on, have three electrodes of drain, source, and gate. The IGBT is a collector side (drain side) N in the MOSFET structure.⁺⁺Layer 54 is P⁺The structure is changed to a layer and one PN junction is added, and has three electrodes of a collector, an emitter, and a gate. The guard ring 52 provided in the MOSFET and the IGBT includes a P layer 52a in which boron ions are implanted and a low impurity concentration in which phosphorus ions are implanted.^-The layer 52b is formed of two layers, and has the same effect as the embodiment.
[0035]
Note that P, which is a low impurity concentration region of the guard ring.^-The layer is formed by implanting phosphorus ions, but is not limited to phosphorus ions, and arsenic or antimony known as an N-type impurity may be used. Further, although the semiconductor device using the N-type semiconductor substrate has been described, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a semiconductor device using a P-type semiconductor substrate of a reverse conductivity type. In this case, the guard ring is formed by implanting an N-type impurity such as phosphorus ion, and is formed by implanting a P-type impurity such as boron ion as an N-type impurity low concentration region in order to realize the guard ring according to the present invention. .
[0036]
【The invention's effect】
  According to the first aspect of the present invention, the guard ring has a surface concentration obtained by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the surface concentration when the guard ring having only the second conductivity type impurity concentration is used. For this reason, since the impurity concentration on the surface of the guard ring can be reduced, the density of the hole current attracted to the surface of the guard ring and locally generated can be reduced.
  That is, according to the first aspect of the present invention, during strong reverse bias, as described above, the influence of the curvature of the outer corner portion of the guard ring is caused by the electric field and the carrier generation G that are locally concentrated on this portion. In the path where holes are attracted to the anode electrode at a negative potential just below the oxide film and collected and absorbed by the anode electrode, the peak position of the impurity concentration distribution in the guard ring region is deeper than the surface position of the guard ring. Since it is possible to shift from the guard ring surface position immediately below the oxide film into the deeper silicon bulk, the hole current density at the guard ring surface position can be dispersed and relaxed. As a result, local avalanche breakdown of the device in the guard ring region can be avoided, and the avalanche energy can be borne in a wider device region. You can get a device.  Further, since the first conductivity type impurity is implanted immediately after the introduction of the second conductivity type impurity from the same opening pattern as that into which the second conductivity type impurity is implanted, the semiconductor device having the guard ring according to the present invention Can be manufactured in a stable manufacturing process without adding a complicated process.
[0037]
According to the invention of claim 2, when the impurity concentration on the surface of the guard ring is lowered, if the impurity concentration is within the above range in the manufacturing process, the process becomes complicated, the manufacturing cost increases, the process variation, etc. In addition, the guard ring can be obtained by a stable process, and a guard ring that does not impair the characteristics of a conventional device such as ohmic contact can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an SBD which is an example of a semiconductor device having a guard ring of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an impurity concentration distribution along a vertical section of the guard ring of the SBD.
FIG. 3 is a diagram showing a guard ring impurity concentration distribution in the impurity concentration distribution;
4 is a table showing measured values at fixed points on each side of the impurity concentration shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a method of manufacturing the SBD.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an FRD as another example of a semiconductor device having a guard ring of the present invention.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing a configuration of a MOSFET and an IGBT as another example of a semiconductor device having a guard ring of the present invention.
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an SBD having a guard ring structure as an example of the prior art.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a configuration of an SBD having a guard ring as another conventional example.
10 is an enlarged view of a main part of FIG. 9;
11 is an enlarged view of a main part of FIG.
12 is a diagram showing a change in hole current with respect to the surface concentration of the guard ring in the SBD of FIG. 8. FIG.
13 is a diagram showing a change in electric field strength with respect to the surface concentration of the guard ring in the SBD of FIG. 8. FIG.
14 is a diagram showing a change in carrier generation G with respect to the surface concentration of the guard ring in the SBD of FIG. 8. FIG.
15 is a table showing measured values of electric field strength, hole current, and carrier generation G for each concentration shown in FIG. 12 to FIG. 14;
[Explanation of symbols]
21 N^-Layer (first conductivity type semiconductor layer)
22 Guard ring
Rp1 Peak position of conventional guard ring impurity concentration distribution
Rp2 Peak position of the guard ring impurity concentration distribution according to the present invention

Claims (2)

As the withstand voltage maintaining structure, the first conductivity type semiconductor layer is provided with a second conductivity type guard ring which is a first conductivity type anti-conductivity type, and is formed on the surface of the semiconductor layer and inside the position on the guard ring surface The contact opening is further provided with an oxide film that opens the contact opening and covers the guard ring surface outside the contact opening, and an electrode metal bonded to the semiconductor layer surface exposed to the contact opening. surface of the semiconductor layer exposed the metal electrode is joined, in a semiconductor device Ru surface der semiconductor region surrounded by the inner peripheral portion and the guard ring of the guard ring surface,
The second conductivity type guard ring is formed by ion-implanting the second conductivity type impurity into the first conductivity type semiconductor layer using an opening pattern and performing heat treatment,
By performing a heat treatment by ion-implanting a first conductivity type impurity having a lower concentration than the second conductivity type impurity into the guard ring formed in the first conductivity type semiconductor layer using the opening pattern,
Reducing the substantial second conductivity type impurity concentration by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the second conductivity type impurity concentration of the guard ring surface;
The second conductivity type impurity before the introduction of the first conductivity type is the peak position of the concentration distribution in the depth direction of the second conductivity type impurity substantially obtained by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the second conductivity type impurity concentration. A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is located deeper than the peak position of the concentration distribution in the depth direction. A substantial second conductivity type impurity concentration obtained by subtracting the first conductivity type impurity concentration from the second conductivity type impurity concentration on the surface of the guard ring is 1 × 10 ¹⁷ (1 / cm ³ ) or more and 1 × 10 ¹⁸ (1 / cm ^3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device has the following range.

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