專利名稱：二極管的制造方法以及二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二極管的制造方法以及二極管。
背景技術(shù)：
在二極管從施加正向電壓的狀態(tài)被切換為施加反向電壓的狀態(tài)時，由于pn結(jié)合從而耗盡層將在η型半導(dǎo)體層內(nèi)伸展。于是，由于通過耗盡層而使η型半導(dǎo)體層中存在的載流子被急速地排出，因此在短時間內(nèi)于二極管中流有較高的反向電流，且產(chǎn)生較高的浪涌電壓。該浪涌電壓一般被稱為恢復(fù)浪涌電壓。在日本特許公開公報2000-2^404號中公開了一種二極管，其具有高濃度η型半導(dǎo)體層；中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上；低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在中濃度η型半導(dǎo)體層上；ρ型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上。當該二極管從施加正向電壓的狀態(tài)被切換為施加反向電壓的狀態(tài)時，由于中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度較高，因此耗盡層的擴展會在中濃度η型半導(dǎo)體層內(nèi)停止。即，雖然中濃度 η型半導(dǎo)體層部分耗盡化，但整體不會耗盡化。因此，在未耗盡的中濃度η型半導(dǎo)體層中殘留有載流子，從而抑制了載流子被急速地排出的情況。因此，降低了恢復(fù)浪涌電壓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的課題在日本特許公開公報2000-2^404號中公開了兩種上述的二極管的制造方法。在第1制造方法中，在相當于高濃度η型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板上，使中濃度η型半導(dǎo)體層和低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長。但是，在使中濃度η型半導(dǎo)體層和低濃度η型半導(dǎo)體層的雙方均外延生長的情況下，將通過外延生長而生長出非常厚的層。通過外延生長而形成較厚的層需要較長時間。此外，當通過外延生長而形成較厚的層時，容易產(chǎn)生滑移等的結(jié)晶缺陷，從而使制造成品率下降。如此，通過第1制造方法無法高效率地制造二極管。在第2制造方法中，向相當于低濃度η型半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體基板注入η型雜質(zhì)，從而形成中濃度η型半導(dǎo)體層和高濃度η型半導(dǎo)體層。但是，通過離子注入不易形成較厚的中濃度η型半導(dǎo)體層。如果中濃度η型半導(dǎo)體層的厚度較薄，則恢復(fù)浪涌電壓將不會降低。 如果增大η型雜質(zhì)的注入量，并延長雜質(zhì)的熱擴散時間，則能夠形成較厚的中濃度η型半導(dǎo)體層。但是，當以此種方式形成中濃度η型半導(dǎo)體層時，將產(chǎn)生二極管的制造花費較多時間的問題。本說明書提供一種能夠高效率地制造不易產(chǎn)生恢復(fù)浪涌電壓的二極管的制造方法。用于解決課題的方法在本說明書所提供的第1制造方法中，制造一種二極管，該二極管具有高濃度η 型半導(dǎo)體層；中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上；低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在中濃度η型半導(dǎo)體層上；ρ型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上。該制造方法具有在η型半導(dǎo)體基板上，使η型雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體基板的低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序；通過向η型半導(dǎo)體基板的下表面注入η型雜質(zhì)，從而形成高濃度 η型半導(dǎo)體層的工序。另外，在第1制造方法中，也可以先實施使低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序和形成高濃度η型半導(dǎo)體層的工序中的任意一個。并且，ρ型半導(dǎo)體層也可以由外延生長或雜質(zhì)注入等的任意一種方法來形成。雖然形成P型半導(dǎo)體層的工序需要在形成低濃度η型半導(dǎo)體層的工序之后實施，但是既可以在形成高濃度η型半導(dǎo)體層的工序之前實施，也可以在其之后實施。在第1制造方法中，在η型半導(dǎo)體基板上使低濃度η型半導(dǎo)體層外延成長。由于外延生長的層為一層，因此外延生長并不需要太長的時間。此外，高濃度η型半導(dǎo)體層通過向η型半導(dǎo)體基板注入η型雜質(zhì)而形成。由于高濃度η型半導(dǎo)體層不需要形成得較厚，因此能夠通過η型雜質(zhì)的注入而適當?shù)匦纬伞Ｔ讦切桶雽?dǎo)體基板中，高濃度η型半導(dǎo)體層以外的區(qū)域成為中濃度η型半導(dǎo)體層，該中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度高于低濃度η型半導(dǎo)體層，并且，η型雜質(zhì)濃度低于高濃度η型半導(dǎo)體層。中濃度η型半導(dǎo)體層的厚度由所使用的η型半導(dǎo)體基板的厚度而決定。因此，易于將中濃度η型半導(dǎo)體層形成得較厚。如以上說明中所述，根據(jù)第1制造方法，能夠?qū)⒅袧舛圈切桶雽?dǎo)體層形成得較厚，從而能夠制造出不易產(chǎn)生恢復(fù)浪涌電壓的二極管。此外，在第1制造方法中，由于無需長時間實施外延生長或η型雜質(zhì)注入，因此能夠高效率地制造二極管。但是，上述的第1制造方法容易在所制造的每個二極管的特性中產(chǎn)生誤差。即，利用第1制造方法制造的二極管中，中濃度η型半導(dǎo)體層是由η型半導(dǎo)體基板形成的。通常， η型半導(dǎo)體基板的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差較大。例如，在通過Cz法而制造出的晶錠中，η 型雜質(zhì)濃度沿著晶錠的提升方向而變化。因此，從晶錠切割出的η型半導(dǎo)體基板的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差較大。并且，通過內(nèi)法而制造出的η型半導(dǎo)體基板的η型雜質(zhì)濃度根據(jù) η型半導(dǎo)體基板內(nèi)的位置而有所不同。如此，由于η型半導(dǎo)體基板的η型雜質(zhì)濃度具有誤差，因此中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)的誤差變大。當中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度的誤差較大時，中濃度η型半導(dǎo)體層中的耗盡層的擴展范圍將產(chǎn)生誤差。因此，所制造的每個二極管的載流子的排出速度將產(chǎn)生誤差，從而施加反向電壓時產(chǎn)生的恢復(fù)浪涌電壓的大小也會產(chǎn)生誤差。即，每個二極管的恢復(fù)浪涌電壓的特性產(chǎn)生誤差。因此，本說明書提供一種能夠抑制恢復(fù)浪涌電壓的特性的誤差的第2制造方法。在第2制造方法中制造出一種二極管，該二極管具有高濃度η型半導(dǎo)體層；第1 中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上；第2中濃度型半導(dǎo)體層，其被形成在第1中濃度η型半導(dǎo)體層上；低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第2中濃度η型半導(dǎo)體層上；P型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上。該制造方法具有在η型半導(dǎo)體基板上，使第2中濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序；在第2中濃度η型半導(dǎo)體層上，使η 型雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體基板以及第2中濃度η型半導(dǎo)體層的低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序；通過向η型半導(dǎo)體基板的下表面注入η型雜質(zhì)，從而形成η型雜質(zhì)濃度高于第 2中濃度η型半導(dǎo)體層的高濃度η型半導(dǎo)體層的工序。另外，在第2制造方法中，可以在使第2中濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序前， 實施形成高濃度η型半導(dǎo)體層的工序，也可以在使第2中濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序和使低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序之間實施，還可以在使低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序之后實施。此外，P型半導(dǎo)體層也可以通過外延生長或雜質(zhì)注入等的任意一種方法形成。雖然形成P型半導(dǎo)體層的工序需要在形成低濃度η型半導(dǎo)體層的工序之后實施，但是即可以在形成高濃度η型半導(dǎo)體層的工序之前實施，也可以在其之后實施。在第2制造方法中，η型半導(dǎo)體基板中高濃度η型半導(dǎo)體層以外的區(qū)域成為第1中濃度η型半導(dǎo)體層。第1中濃度η型半導(dǎo)體層的厚度由所使用的η型半導(dǎo)體基板的厚度來決定。因此，易于將第1中濃度η型半導(dǎo)體層形成得較厚。并且，根據(jù)第2制造方法，能夠制造出具有第1中濃度η型半導(dǎo)體層和第2中濃度η型半導(dǎo)體層的二極管。雖然由η型半導(dǎo)體基板形成的第1中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度的誤差較大，但是能夠準確地控制通過外延生長而形成的第2中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度。如果將第2中濃度η 型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度控制成能夠停止耗盡層的濃度，則在二極管從施加正向電壓的狀態(tài)被切換為施加反向電壓的狀態(tài)時，耗盡層將在第2中濃度η型半導(dǎo)體層中停止。由于第2中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度的誤差較小，因此耗盡層擴展的范圍的誤差較小。 因此，在所制造的二極管之間，不易產(chǎn)生恢復(fù)浪涌電壓的特性的誤差。此外，由于耗盡層未到達第1中濃度η型半導(dǎo)體層中，因此載流子將殘留在第1中濃度η型半導(dǎo)體層內(nèi)，從而不會發(fā)生載流子的急速的排出。因此，不會產(chǎn)生較高的恢復(fù)浪涌電壓。如此，根據(jù)第2制造方法，能夠制造出施加反向電壓時的恢復(fù)浪涌電壓較小、并且恢復(fù)浪涌電壓的特性的誤差較小的二極管。此外，在第2制造方法中，需要通過外延生長來形成第2中濃度η型半導(dǎo)體層和低濃度η型半導(dǎo)體層。但是，如果與通過外延生長而形成中濃度η型半導(dǎo)體層整體和低濃度 η型半導(dǎo)體層的、現(xiàn)有的制造方法相比，第2制造方法能夠高效率地制造二極管。另外，在第2制造方法中，優(yōu)選為，形成η型雜質(zhì)濃度高于η型半導(dǎo)體基板的第2 中濃度η型半導(dǎo)體層。并且，本說明書提供一種在施加反向電壓時的恢復(fù)浪涌電壓較小、并且所產(chǎn)生的恢復(fù)浪涌電壓的制造誤差較小的二極管。該二極管具有高濃度η型半導(dǎo)體層；第1中濃度 η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上；第2中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第 1中濃度η型半導(dǎo)體層上；低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第2中濃度η型半導(dǎo)體層上；ρ 型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上。高濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度ΝΗ、 第1中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度匪1、第2中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度匪2、低濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度NL，滿足如下關(guān)系，S卩，NL <匪1 <匪2 < ΝΗ。在該二極管被施加反向電壓時，耗盡層將在η型雜質(zhì)濃度較高的第2中濃度η型半導(dǎo)體層中停止，從而耗盡層不會到達第1中濃度η型半導(dǎo)體層。因此，在施加反向電壓時產(chǎn)生的恢復(fù)浪涌電壓較小。


圖1為二極管10的概要剖視圖以及表示各個硅層的雜質(zhì)濃度 的分布的圖。圖2為硅晶片30的剖視圖。圖3為低濃度漂移層16形成后的晶片32的剖視圖。圖4為陽極層18形成后的晶片32的剖視圖。
圖5為下表面研磨后的晶片32的剖視圖。圖6為陰極層12形成后的晶片32的剖視圖。圖7為二極管40的概要剖視圖以及表示各個硅層的雜質(zhì)濃度 的分布的圖。圖8為第2中濃度漂移層44b形成后的晶片52的剖視圖。圖9為低濃度漂移層46形成后的晶片52的剖視圖。
具體實施例方式(第1實施例)圖1(a)圖示了二極管10的概要剖視圖。如圖1(a)所示，二極管10具有陰極層 12、中濃度漂移層14、低濃度漂移層16以及陽極層18。陰極層12、中濃度漂移層14以及低濃度漂移層16為η型的硅層。陽極層18為ρ型的硅層。中濃度漂移層14被形成在陰極層12上。低濃度漂移層16被形成在中濃度漂移層14上。陽極層18被形成在低濃度漂移層16上。此外，二極管10具有陽極電極22，其被形成在陽極層18的上表面上；陰極電極 20，其被形成在陰極層12的下表面上。圖1(b)圖示了硅層12至18的雜質(zhì)濃度 的分布。在圖1(b)中，對于陰極層12、 中濃度漂移層14以及低濃度漂移層16圖示了 η型雜質(zhì)的濃度，并圖示有關(guān)于陽極層18的 P型雜質(zhì)的濃度。如圖1(b)所示，陰極層12的η型雜質(zhì)濃度高，且陰極層12和陰極電極 20歐姆接觸。中濃度漂移層14的η型雜質(zhì)濃度低于陰極層12。低濃度漂移層16的η型雜質(zhì)濃度低于中濃度漂移層14。陽極層18的ρ型雜質(zhì)濃度高，且陽極層18與陽極電極22 歐姆接觸。在本實施例中，陰極層12的η型雜質(zhì)濃度為大約lX1019atOmS/Cm3、中濃度漂移層14的η型雜質(zhì)濃度為大約1 X 1014atomS/Cm3、低濃度漂移層16的η型雜質(zhì)濃度為大約 7Χ 1013atomS/Cm3、陽極層18的ρ型雜質(zhì)濃度為大約1 X 1019atomS/Cm3。下面對二極管10的反向恢復(fù)時的動作進行說明。當二極管10從施加正向電壓的狀態(tài)被切換為施加反向電壓的狀態(tài)時，由于低濃度漂移層16和陽極層18之間的邊界的pn 結(jié)合，因此耗盡層將在低濃度漂移層16中擴展。通過耗盡層在低濃度漂移層16中擴展，從而在施加正向電壓時，低濃度漂移層16中存在的載流子將被排出。即，空穴向陽極電極22 被排出，而電子向陰極電極20被排出。由此，使得二極管10內(nèi)流通有反向電流。此時，由于中濃度漂移層14的η型雜質(zhì)濃度較高，因此耗盡層難以向中濃度漂移層14擴展。因此， 耗盡層在低濃度漂移層16中擴展后，將在中濃度漂移層14中停止。即，耗盡層的擴展將在圖1中的虛線90所示的位置處停止。因此，耗盡層未擴展至虛線90的下側(cè)的中濃度漂移層14中，從而在虛線90的下側(cè)的中濃度漂移層14中殘留有載流子。因此，抑制了急速的載流子的排出。反向電流隨著載流子的排出的進行而衰減。在反向電流衰減時，將通過二極管10的寄生電感而產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。該感應(yīng)電動勢將成為恢復(fù)浪涌電壓。反向電流的衰減速度越快，則恢復(fù)浪涌電壓越大。在二極管10中，由于抑制了載流子的急速的排出，因此反向電流的衰減速度較小。因此，在二極管10中，不易產(chǎn)生較高的恢復(fù)浪涌電壓。下面，對二極管10的制造方法進行說明。二極管10通過圖2所示的硅晶片30而進行制造。硅晶片30由η型的硅形成。硅晶片30的η型雜質(zhì)濃度和中濃度漂移層14的 η型雜質(zhì)濃度大致相等。硅晶片30的厚度為大約600 μ m。首先，如圖3所示，在硅晶片30上使低濃度漂移層16外延生長。此處，形成大約100 μ m的低濃度漂移層16。另外，形成η型雜質(zhì)濃度低于硅晶片30的低濃度漂移層16。 以下，將硅晶片30和在其表面上形成的層(低濃度漂移層16和在以下的工序中形成的各種層)統(tǒng)稱為晶片32。接下來，在低濃度漂移層16的上表面上注入ρ型雜質(zhì)，之后，對晶片32進行熱處理。由此，如圖4所示，低濃度漂移層16的上表面附近的區(qū)域ρ型化，從而形成陽極層18。 之后，在晶片32的上表面上形成未圖示的耐壓結(jié)構(gòu)等。并且，在晶片32的上表面上形成陽極電極22。在形成陽極電極22后，對硅晶片30的下表面進行研磨，從而如圖5所示使硅晶片 30變薄。此處，實施研磨直至硅晶片30的厚度成為大約30 μ m為止。接著，在硅晶片30的下表面上注入砷、磷等的η型雜質(zhì)，之后，對晶片32進行熱處理。由此，如圖6所示，使得硅晶片30的下表面附近的區(qū)域的η型雜質(zhì)濃度上升，從而形成陰極層12。硅晶片30中的未形成陰極層12的區(qū)域成為中濃度漂移層14，所述中濃度漂移層14的η型雜質(zhì)濃度低于陰極層12，且η型雜質(zhì)濃度高于低濃度漂移層16。接著，在晶片32的下表面上形成陰極電極20。之后，通過切割而對晶片32進行分割，從而完成圖1(a)所示的二極管10。如以上說明中所述，在第1實施例的二極管10的制造方法中，僅使低濃度漂移層 16外延生長。因此，外延生長不需要較長的時間。此外，由于通過外延生長而形成的層并不厚，因而不易產(chǎn)生缺陷。因此，能夠高效率地制造二極管10。此外，在第1實施例的制造方法中，由硅晶片30形成中濃度漂移層14。因此，能夠形成對于抑制恢復(fù)浪涌電壓而言具有足夠厚度的中濃度漂移層14。此外，在第1實施例的二極管10的制造方法中，由于通過離子注入而形成陰極層 12，從而能夠提高陰極層12的η型雜質(zhì)濃度。因此，能夠減小陰極層12和陰極電極20之間的接觸電阻。并且，在日本特許公開公報2000-2^404號的第1制造方法(使用外延生長的制造方法)中，使用與陰極層具有相同程度的較高的η型雜質(zhì)濃度的半導(dǎo)體晶片。為了制造 η型雜質(zhì)濃度較高的半導(dǎo)體晶片，需要使用砷以作為η型雜質(zhì)。在使用含有高濃度的砷的半導(dǎo)體晶片的情況下，當在二極管的制造工序中對半導(dǎo)體晶片的下表面進行研磨時，將產(chǎn)生含有有害的砷的廢棄物。并且，當在含有高濃度的砷的半導(dǎo)體晶片上使層外延生長時，會產(chǎn)生砷被導(dǎo)入到所生長的層中的現(xiàn)象(通常，被稱為自動摻雜)，從而無法準確地控制所生長的層的特性。在第1實施例的制造方法中，由于硅晶片30的η型雜質(zhì)濃度并不太高，因此不需要使用砷來作為硅晶片30的η型雜質(zhì)。如果不使用砷，則不會產(chǎn)生上述的問題。此外，即使在使用了砷的情況下，也會由于砷的濃度較低而幾乎不會產(chǎn)生上述的問題。(第2實施例)在通過上述的第1實施例的制造方法而制造出的二極管10中，中濃度漂移層14 由硅晶片30形成。硅晶片30的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差較大。因此，在所制造出的二極管10之間，中濃度漂移層14的η型雜質(zhì)濃度上將產(chǎn)生制造誤差。因此，耗盡層停止的位置 (即，圖1(a)中的虛線90的位置)的制造誤差將增大。因此，每個二極管的恢復(fù)浪涌電壓的大小上會產(chǎn)生制造誤差。在第2實施例中，提供一種能夠抑制恢復(fù)浪涌電壓的制造誤差的制造方法。在第2實施例的制造方法中，制造圖7(a)所示的二極管40。如圖7(a)所示，在二極管40中，中濃度漂移層由第1中濃度漂移層4 和第2中濃度漂移層44b構(gòu)成。其它的結(jié)構(gòu)與第1實施例中的二極管10相同。圖7(b)圖示了硅層42至48的雜質(zhì)濃度分布 。在圖7(b)中，對于陰極層42、 第1中濃度漂移層44a、第2中濃度漂移層44b以及低濃度漂移層46圖示了 η型雜質(zhì)的濃度，而且圖示有關(guān)于陽極層48的ρ型雜質(zhì)的濃度。如圖7(b)所示，陰極層42、低濃度漂移層46以及陽極層48的雜質(zhì)濃度與第1實施例中的二極管10大致相同。第1中濃度漂移層4 和第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度低于陰極層42，且高于低濃度漂移層46。 此外，第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度高于第1中濃度漂移層44a。在本實施例中， 陰極層42的η型雜質(zhì)濃度為大約1 X 1019atomS/Cm3、第1中濃度漂移層4 的η型雜質(zhì)濃度為大約IX 1014atomS/Cm3、第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度為大約5Χ 1014atomS/ cm2、低濃度漂移層46的η型雜質(zhì)濃度為大約6 X 1013atomS/Cm2、陽極層48的ρ型雜質(zhì)濃度為大約 lX1019atoms/cm2。上述的低濃度漂移層46和第2中濃度漂移層44b的厚度被設(shè)定為，在向二極管40 施加反向電壓時，耗盡層將在第2中濃度漂移層44b中停止。具體而言，被設(shè)定為滿足以下關(guān)系，即，ffdl+ffd2 ^ {(2. ε0· ε Si · Va) / (q · Ndo)}1/2。在此，符號Wdl為低濃度漂移層46的厚度，符號Wd2為第2中濃度漂移層44b的厚度、符號^為真空中的介電常數(shù)、符號為低濃度漂移層46和第2中濃度漂移層44b的相對介電常數(shù)(本實施例中為硅的相對介電常數(shù))、符號Va為二極管40的額定電壓(使用時被施加的反向電壓)、符號q為元電荷、符號Ndtl為低濃度漂移層46和第2中濃度漂移層 44b的η型雜質(zhì)濃度的平均值。平均雜質(zhì)濃度Ndtl通過以下計算式表示，即，Ndo = (Ndl · ffdl+Nd2 · Wd2) / (ffdl+ffd2)。此處，符號&為低濃度漂移層46的η型雜質(zhì)濃度、符號Nd2為第2中濃度漂移層 44b的η型雜質(zhì)濃度。雖然將在后文中進行詳細敘述，但是由于第1中濃度漂移層4 是由硅晶片構(gòu)成的，因此第1中濃度漂移層4 的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差較大。另一方面，由于第2中濃度漂移層44b為外延生長層，因此第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差非常下面對二極管40的反向恢復(fù)時的動作進行說明。當二極管40從施加正向電壓的狀態(tài)被切換為施加反向電壓的狀態(tài)時，由于低濃度漂移層46和陽極層48之間的邊界的ρη 結(jié)合，因此耗盡層將在低濃度漂移層46中擴展。耗盡層的擴展在第2中濃度漂移層44b中停止。即，耗盡層的擴展在圖7(a)中的虛線92所示的位置處停止。因此，耗盡層未在第1 中濃度漂移層4 中擴展，從而第1中濃度漂移層4 中將殘留有載流子。因此，在二極管 40中不易產(chǎn)生較高的恢復(fù)浪涌電壓。如上文所述，由于第2中濃度漂移層44b為外延生長層，因此第2中濃度漂移層 44b的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差較小。因此，在虛線92所示的耗盡層的停止位置上基本不會產(chǎn)生制造誤差。因此，在二極管40中，抑制了恢復(fù)浪涌電壓的大小的制造誤差。下面，對二極管40的制造方法進行說明。二極管40和第1實施例中的二極管10相同，通過圖2所示的硅晶片30制造。首先，如圖8所示，在硅晶片30上使第2中濃度漂移層44b外延生長。此處，形成厚度為大約10 μ m的第2中濃度漂移層44b。并且，形成η型雜質(zhì)濃度高于硅晶片30的第 2中濃度漂移層44b。在下文中，將硅晶片30和在其表面上形成的層(第2中濃度漂移層 44b和在下面的工序中形成的各種層)統(tǒng)稱為晶片52。接下來，如圖9所示，在第2中濃度漂移層44b上使低濃度漂移層46外延生長。此處，形成厚度為大約90 μ m的低濃度漂移層46。此外，形成η型雜質(zhì)濃度低于硅晶片30的低濃度漂移層46。之后，以與第1實施例相同的方式，實施陽極層48的形成、陽極電極22的形成、硅晶片30的下表面的研磨、陰極層42的形成以及陰極電極20的形成。硅晶片30中未成為陽極層42的區(qū)域成為第1中濃度漂移層44a。之后，通過切割而對晶片52進行分割，從而完成圖7(a)所示的二極管40。如以上說明中所述，在第2實施例的二極管40的制造方法中，通過外延生長而形成第2中濃度漂移層44b。根據(jù)外延生長，能夠準確地控制第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度。因此，向二極管40施加反向電壓時的耗盡層的停止位置(S卩，圖7(a)中的虛線92 的位置)不易產(chǎn)生誤差。根據(jù)第2實施例的制造方法，能夠制造恢復(fù)浪涌電壓的誤差較小的二極管40。在實施對由于硅晶片30的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差而產(chǎn)生的恢復(fù)浪涌電壓的誤差范圍進行驗證的模擬實驗時，獲得了如下的結(jié)果，即，在第1實施例的二極管10中， 恢復(fù)浪涌電壓的誤差范圍為152V，與此相對，在第2實施例的二極管40中，恢復(fù)浪涌電壓的誤差范圍為43V。此外，通過抑制耗盡層的停止位置的誤差，從而也降低了二極管40的反向耐壓特性的誤差。在實施對由于硅晶片30的η型雜質(zhì)濃度的制造誤差而產(chǎn)生的耐壓的誤差范圍進行驗證的模擬實驗時，獲得了如下的結(jié)果，即，在第1實施例的二極管10中，耐壓的誤差范圍為207V，與此相對，在第2實施例的二極管40中，耐壓的誤差范圍為126V。如此，根據(jù)第2實施例中的制造方法，即使硅晶片30的η型雜質(zhì)濃度產(chǎn)生誤差，也能夠制造出具有穩(wěn)定特性的二極管40。此外，在第2實施例的制造方法中，第1中濃度漂移層44a由硅晶片30形成，低濃度漂移層46和第2中濃度漂移層44b通過外延生長而形成。由于通過外延生長而形成的層并不厚，因此第2實施例的制造方法能夠高效率地制造二極管40。而且，第2實施例的制造方法也和第1實施例的制造方法相同，不會產(chǎn)生由于砷而導(dǎo)致的問題。另外，在上述的第2實施例的二極管40中，第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度高于第1中濃度漂移層44a。為了使耗盡層停止，優(yōu)選為第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度較高。但是，只要能夠使耗盡層在第2中濃度漂移層44b中停止，則也可以使第2中濃度漂移層44b的η型雜質(zhì)濃度低于第1中濃度漂移層44a。在這種結(jié)構(gòu)中，只要第2中濃度漂移層44b為外延生長層，即可獲得降低恢復(fù)浪涌電壓的誤差的效果。即，只需于漂移層內(nèi)形成在施加反向電壓時使耗盡層的擴展停止的外延生長層即可。本說明書或者附圖中所說明的技術(shù)要素為，以單獨的方式或者通過各種組合而發(fā)揮技術(shù)方面的有用性的要素，并且不限定于申請時的權(quán)利要求中所記載的組合。并且，本說明書或者附圖中所例示的技術(shù)為，能夠同時達成多個目的技術(shù)，并且達成其中一個目的本身也具有技術(shù)方面的有用性。
權(quán)利要求
1.一種二極管的制造方法，所述二極管具有高濃度η型半導(dǎo)體層；中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上；低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在中濃度η型半導(dǎo)體層上；P型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上，所述二極管的制造方法的特征在于，具有在η型半導(dǎo)體基板上，使η型雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體基板的低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序；通過向η型半導(dǎo)體基板的下表面注入η型雜質(zhì)，從而形成高濃度η型半導(dǎo)體層的工序。
2.一種二極管的制造方法，所述二極管具有高濃度η型半導(dǎo)體層；第1中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上；第2中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第1中濃度η型半導(dǎo)體層上；低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第2中濃度η型半導(dǎo)體層上；ρ型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上，所述二極管的制造方法的特征在于，具有在η型半導(dǎo)體基板上，使第2中濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序； 在第2中濃度η型半導(dǎo)體層上，使η型雜質(zhì)濃度低于η型半導(dǎo)體基板以及第2中濃度 η型半導(dǎo)體層的低濃度η型半導(dǎo)體層外延生長的工序；通過向η型半導(dǎo)體基板的下表面注入η型雜質(zhì)，從而形成η型雜質(zhì)濃度高于第2中濃度η型半導(dǎo)體層的高濃度η型半導(dǎo)體層的工序。
3.如權(quán)利要求2所述的二極管的制造方法，其特征在于，形成有η型雜質(zhì)濃度高于η型半導(dǎo)體基板的第2中濃度η型半導(dǎo)體層。
4.一種二極管，其特征在于，具有 高濃度η型半導(dǎo)體層；第1中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度η型半導(dǎo)體層上； 第2中濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第1中濃度η型半導(dǎo)體層上； 低濃度η型半導(dǎo)體層，其被形成在第2中濃度η型半導(dǎo)體層上； P型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度η型半導(dǎo)體層上， 其中，高濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度ΝΗ、第1中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度NMl、 第2中濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度ΝΜ2、低濃度η型半導(dǎo)體層的η型雜質(zhì)濃度NL，滿足如下關(guān)系，8口，NL <匪1 <匪2 < ΝΗ。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二極管的制造方法以及二極管，該制造方法能夠高效率地制造不易產(chǎn)生恢復(fù)浪涌電壓的二極管。所述制造方法為如下的二極管的制造方法，所述二極管具有高濃度n型半導(dǎo)體層；中濃度n型半導(dǎo)體層，其被形成在高濃度n型半導(dǎo)體層上；低濃度n型半導(dǎo)體層，其被形成在中濃度n型半導(dǎo)體層上；p型半導(dǎo)體層，其被形成在低濃度n型半導(dǎo)體層上。該制造方法具有在n型半導(dǎo)體基板上，使n型雜質(zhì)濃度低于n型半導(dǎo)體基板的低濃度n型半導(dǎo)體層外延生長的工序；通過向n型半導(dǎo)體基板的下表面注入n型雜質(zhì)，從而形成高濃度n型半導(dǎo)體層的工序。
文檔編號H01L21/329GK102414805SQ200980159078
公開日2012年4月11日 申請日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者三角忠司, 浜田公守 申請人:豐田自動車株式會社