[发明专利]半导体元件衬底及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为元件分离的隔离技术使用了隔离扩散层的半导体元件衬底及其制造方法。

背景技术

在现有的半导体元件衬底及其制造方法的隔离技术中，作为元件分离绝缘构造，除硅的局部氧化(LOCOS：LocalOxidationofSilicon)和STI之外，还具有利用扩散层等来形成的技术。在该隔离扩散层，从正面、槽的侧面和底面这3个方向对半导体层注入杂质，因此能够经由所形成的槽将杂质离子注入至更深的区域。像这样在将杂质进行了离子注入之后进行加热处理，能够大幅地缩短使杂质扩散至规定的扩散区域的扩散时间。

如上所述，在为了实现半导体芯片间或半导体器件间的元件分离而需要较深地形成的隔离扩散层的扩散中，杂质从半导体衬底正面和在扩散前形成的槽的侧面和底面这3个方向被离子注入，使其扩散。因为能够将杂质离子注入到比槽形成的深度更深的位置，所以能够以极短的时间形成规定深度的元件分离用的扩散层。

因此，通过预先形成的槽能够大幅度缩短高温气氛中的扩散时间，也能够防止绝缘膜与杂质的异常反应。因此，在半导体衬底不会发生针孔等的正面异常，还具有提高绝缘耐压和成品率的效果。关于这方面，作为现有的半导体器件的制造方法，在专利文献1中举例提案有闸流晶体管的制造方法。

图13(a)～图13(e)是按步骤顺序表示专利文献1中所公开的现有的闸流晶体管的制造方法的概略纵剖视图。

在现有的闸流晶体管的制造方法中，首先，如图13(a)所示，仅在N型硅衬底101的一个正面整面地形成绝缘膜，将该绝缘膜的与隔离区域和基极区域对应的部分除去，形成绝缘膜102，使N型硅衬底101的正面局部地露出。

接着，如图13(b)所示，在露出了的N型硅衬底101的与隔离区域对应的部位，以规定的宽度沿着划线(Scribeline)形成规定的深度的槽103。

该槽103的形成，通过切割或者蚀刻，在N型硅衬底101的与隔离区域对应的部位即划线上，从N型硅衬底101的正面以规定的深度形成线状的槽103。

接着，如图13(c)所示，将N型硅衬底101的正面上的绝缘膜102作为掩模，从N型硅衬底101的正面侧和背面侧同时进行杂质注入后，进行杂质扩散，同时形成在槽103的周围的P型隔离扩散层104、P型基极扩散层105和与P型隔离扩散层104连接的P型阳极扩散层106。

即，将形成了槽103的N型硅衬底101投入到扩散炉中，如图13(c)所示，将绝缘膜102作为掩模，例如注入硼等的P型扩散物质之后进行扩散，分别在N型硅衬底101内较深地形成P型隔离扩散层104，在N型硅衬底101的表层部形成P型基极扩散层105，在N型硅衬底101的背面侧形成P型阳极扩散层106。

此外，扩散炉内的温度优选为摄氏1200～1300度。扩散时间至少设定为：使得在N型硅衬底101内，用于元件分离的P型隔离扩散层104被较深地形成，并且P型隔离扩散层104与P型阳极扩散层106上下连接的程度的时间。

之后，如图13(d)所示，将作为掩模使用的绝缘膜102除去，重新仅在N型硅衬底101的正面形成由SiO₂构成的绝缘膜107。另外，利用光刻技术，对开口部进行图案形成，以将绝缘膜107的与阴极区域对应的部分除去，使N型硅衬底101的正面局部地露出。

接着，投入到扩散炉中，将绝缘膜107作为掩模，例如将磷等的N型扩散物质注入之后，对其进行加热处理从而进行扩散，在P型基极扩散层105内形成N型阴极扩散层108。

进一步，如图13(e)所示，利用光刻技术将N型阴极扩散层108和P型基极扩散层105上的绝缘膜107除去，在N型阴极扩散层108和P型基极扩散层105上分别形成接触孔109、110。在该接触孔109、110中分别例如利用PVD法等堆积金属等的导电性物质，在背面的P型阳极扩散层106上形成阳极电极111。

另外，在N型阴极扩散层108上连接形成阴极电极112，在P型基极扩散层105上连接形成栅极电极113。

最后，沿着划线SL进行切割而实现各半导体芯片的单片化，由此能够分别得到各闸流晶体管100。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-235660号公报

发明内容

发明要解决的技术问题