半導体装置の製造方法
【課題】より高耐圧で高性能な半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１０２を準備する半導体基板準備工程と、半導体基板１０２の表面に不純物イオン注入用マスクＭ１を形成し、不純物イオン注入用マスクＭ１の開口部からｎ型不純物イオンを注入する不純物イオン注入工程と、半導体基板１０２を所定のアニール温度に加熱してｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程と、半導体基板１０２を所定の埋め込み拡散温度に加熱してアニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行う埋め込み拡散工程とをこの順序で含む半導体装置の製造方法において、半導体基板準備工程において準備する半導体基板１０２は、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板であることを特徴とする。
【解決手段】半導体基板１０２を準備する半導体基板準備工程と、半導体基板１０２の表面に不純物イオン注入用マスクＭ１を形成し、不純物イオン注入用マスクＭ１の開口部からｎ型不純物イオンを注入する不純物イオン注入工程と、半導体基板１０２を所定のアニール温度に加熱してｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程と、半導体基板１０２を所定の埋め込み拡散温度に加熱してアニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行う埋め込み拡散工程とをこの順序で含む半導体装置の製造方法において、半導体基板準備工程において準備する半導体基板１０２は、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機器などの電子機器は、異常電圧などに敏感なＩＣやＬＳＩが多用されている。このため、雷などの衝撃電圧（サージ電圧という。）や衝撃電流（サージ電流という。）などに対して十分な対策が必要である。このようなサージ電圧やサージ電流から電子機器を防護する半導体装置として２端子型双方向性サイリスタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図９は、従来の２端子型双方向性サイリスタの構成を説明するために示す図である。
従来の２端子型双方向性サイリスタ９００は、図９に示すように、例えば、ｎ−型半導体基板９０２の一方の表面及び他方の表面それぞれにベース層９３２、エミッタ層９４２及びオーミック層９５２が形成され、さらに、ガラス層９６０及び半田層９７０が形成された構成を有し、このような２端子型双方向性サイリスタ９００は、サージ電圧やサージ電流から電子機器を防護するサージ防護素子として用いられている。
【０００４】
ところで、このような２端子型双方向性サイリスタにおいて、ベース層よりも深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することによって、従来よりも高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な２端子型双方向性サイリスタが実現できると考えられる。
【０００５】
図１０は、ベース層よりも深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成するようにした２端子型双方向性サイリスタの製造方法を説明するために示す図である。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は各工程図である。
なお、図１０は、２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうち、ｎ＋型埋め込み拡散領域を形成する工程（埋め込み拡散領域形成工程という。）のみが示されている。また、「ベース層よりも深い位置に埋め込み拡散領域を形成するようにした２端子型双方向性サイリスタの製造方法」を以下では便宜上「従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法」と呼ぶことにする。
【０００６】
従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法は、図１０に示すように、半導体基板９０２を準備する半導体基板準備工程（図１０（ａ）参照。）と、半導体基板９０２の一方の表面及び他方の表面それぞれに下地酸化膜９１０及び不純物イオン注入用マスクＭ１を形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ１の開口部から下地酸化膜９１０を介して半導体基板９０２にｎ型不純物イオン（例えばリンイオン）を注入する不純物イオン注入工程（図１０（ｂ）参照。）と、不純物イオン注入用マスクＭ１を除去したのち、半導体基板９０２を所定のアニール温度Ｔ１に加熱して半導体基板９０２に注入された不純物イオンを活性化するアニール工程（図１０（ｃ）参照。）と、半導体基板９０２をアニール温度Ｔ１よりも高い所定の埋め込み拡散温度Ｔ２に加熱して、アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行って、ｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成する埋め込み拡散工程（図１０（ｄ）参照。）とをこの順序で含む。
【０００７】
図１０に示す各工程を順次行うことにより半導体基板９０２にｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成することができ、それによって、ｎ＋型埋め込み拡散領域９２４の存在しない２端子型双方向性サイリスタに比べて高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な２端子型双方向性サイリスタを製造することができると考えられる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の２端子型双方向性サイリスタ製造方法において、半導体基板９０２の深い位置にｎ型不純物を拡散させるためには、例えば、１２７５℃、１４０時間といった高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行う必要がある。このように、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うと、当該埋め込み拡散工程中に半導体基板９０２に含まれる酸素の多くがドナー化し、半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度が高くなってしまい、半導体基板９０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成することが困難となるという問題がある。
【００１０】
図１１は、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法の問題点を説明するために示す図である。図１１（ａ）は半導体基板準備工程（図１０（ａ）参照。）で準備された半導体基板９０２における深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図であり、図１１（ｂ）は埋め込み拡散工程を行った後における深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図である。
なお、図１１において、横軸は半導体基板９０２の表面からの深さを表し、縦軸は半導体基板９０２に含まれるｎ型不純物の不純物濃度を表している。
【００１１】
半導体基板９０２は、初期状態においてはｎ型不純物の不純物濃度の設定値として、図１１（ａ）の太線で示すようなｎ型不純物の不純物濃度（Ｃ２とする）を有しており、このようなｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２を有している半導体基板９０２を用いて、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うと、上記したように、埋め込み拡散工程中に半導体基板９０２に含まれる酸素の多くがドナー化し、半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度が所定量（ΔＣ２とする）だけ高くなり、半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度が必要以上に高いものとなってしまう。このため、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板９０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成することができなくなる。
【００１２】
すなわち、図１１の例においては、埋め込み拡散工程によって形成されるｎ＋型埋め込み拡散領域の深さはＤ１の位置であり、所望とするｎ＋型埋め込み拡散領域の深さが仮にＤ２であったとすれば、所望とする深さ位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができなくなるのである。
【００１３】
なお、このような問題は、２端子型双方向性サイリスの製造方法のみに見られる問題ではなく、半導体基板の深い位置に埋め込み拡散領域を形成することが要求される半導体装置（例えば、ファーストリカバリダイオード）の製造方法全般に見られる問題である。
【００１４】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、前記半導体基板の表面に不純物イオン注入用マスクを形成し、当該不純物イオン注入用マスクの開口部から前記半導体基板にｎ型不純物イオンを注入する不純物イオン注入工程と、前記半導体基板を所定のアニール温度に加熱して前記半導体基板に注入されたｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程と、前記半導体基板を前記アニール温度よりも高い所定の埋め込み拡散温度に加熱して前記アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行う埋め込み拡散工程とをこの順序で含む半導体装置の製造方法において、前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、前記埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法においては、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板を用いて、不純物注入工程、アニール工程及び埋め込み拡散工程をこの順序で行うようにしている。このため、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に酸素（半導体基板に元々含まれている酸素又は埋め込み拡散工程中に半導体基板に導入される酸素）の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。これにより、半導体基板の深い位置にｎ型不純物を拡散させることができ、半導体基板の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる。その結果、従来より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な半導体装置を製造することができる。なお、上記ｎ型不純物の不純物濃度の設定値というのは、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法において用いられる半導体基板が元々有するｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２（図１１（ａ）参照。）である。
【００１７】
（２）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板であることが好ましい。
【００１８】
このようなｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板を用いて上記した各工程を行うことにより好結果が得られる。なお、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板は、一般的には、１００Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有しているので、このような比抵抗を有する半導体基板を選べばよい。
【００１９】
（３）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板は、引き上げ法によって製造された半導体基板であってもよい。
【００２０】
このような方法とすることにより、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に半導体基板に元々含まれている酸素の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。
【００２１】
（４）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板は、ゾーン溶融法によって製造された半導体基板であってもよい。
【００２２】
このような方法とすることにより、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に酸素が熱処理炉から半導体基板に導入され、さらには埋め込み拡散工程中に当該酸素の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。
【００２３】
（５）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体装置は、２端子型双方向性サイリスタであることが好ましい。
【００２４】
このような方法とすることにより、半導体基板の深い位置に埋め込み拡散領域を形成することができるため、高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な２端子型双方向性サイリスタを製造することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によって製造された２端子型双方向性サイリスタは、サージ電圧やサージ電流から電子機器を防護するサージ防護素子として、高い防護性能を有するサージ防護素子となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、半導体装置として、２端子型双方向性サイリスタを例にとって説明する。
【００２６】
[実施形態１]
実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法は、埋め込み拡散領域形成工程、ベース層形成工程、エミッタ層形成工程、オーミック層形成工程をこの順序で含む。以下にこれら各工程を順次説明する。
【００２７】
〔埋め込み拡散領域形成工程〕
図１は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｄ）は各工程を示す図である。
埋め込み拡散領域形成工程は、図１に示すように、半導体基板準備工程（図１（ａ）参照。）、不純物イオン注入工程（図１（ｂ）参照。）、アニール工程（図１（ｃ）参照。）及び埋め込み拡散工程（図１（ｄ）参照。）をこの順序で行う。
【００２８】
図１（ａ）〜図１（ｄ）の各工程は、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）の各工程に対応するものであるが、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、半導体基板準備工程（図１（ａ）参照。）において準備する半導体基板におけるｎ型不純物の不純物濃度が、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法において準備する半導体基板９０２と異なっている。
【００２９】
すなわち、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、引き上げ法によって製造された半導体基板であって、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板１０２を用いる。具体的には、半導体基板１０２は、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板である。このようなｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板は、一般的には、１００Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有する半導体基板を選べばよい。なお、上記ｎ型不純物の不純物濃度の設定値というのは、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法において用いられる半導体基板９０２が元々有するｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２（図１１（ａ）参照。）である。
【００３０】
そして、上記のようなｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面それぞれに下地酸化膜１１０及び不純物イオン注入用マスクＭ１（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を形成し、不純物イオン注入用マスクＭ１の開口部から下地酸化膜１１０を介して半導体基板１０２にｎ型不純物イオン（例えばリンイオン）を注入する不純物イオン注入工程（図１（ｂ）参照。）と、半導体基板１０２を所定のアニール温度Ｔ１に加熱して半導体基板１０２に注入されたｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程（図１（ｃ）参照。）と、半導体基板１０２をアニール温度Ｔ１よりも高い所定の埋め込み拡散温度Ｔ２に加熱して、アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行って、ｎ＋型埋め込み拡散領域１２４を形成する埋め込み拡散工程（図１（ｄ）参照。）とをこの順序で行う。
【００３１】
半導体基板として上記のような不純物濃度を有する半導体基板１０２を用いることにより、たとえ、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行った場合でも、半導体基板１０２の深い位置までｎ型不純物を拡散させることができる。これにより、半導体基板１０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域１２４を形成することができる。
【００３２】
図２は、半導体基板１０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる理由について説明する図である。図２は図１１に対応するものであり、図２（ａ）は半導体基板準備工程（図１（ａ）参照。）において準備された半導体基板１０２の深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図であり、図２（ｂ）は埋め込み拡散工程（図１（ｄ）参照。）を行った後における深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図である。なお、図２においても図１１同様、横軸は半導体基板１０２の表面からの深さを表し、縦軸は半導体基板１０２に含まれるｎ型不純物の不純物濃度を表している。
【００３３】
実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、図２（ａ）に示すように、半導体基板準備工程で準備される半導体基板１０２におけるｎ型不純物の不純物濃度（Ｃ１とする）は、従来の２端子型双方向性サイリスタ製造方法において用いられる半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２（例えば１×１０１５ｃｍ−３）よりも低い値となっている。具体的には、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板１０２としている。このような低いｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板１０２を用いることによって、たとえ、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行った場合でも、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１０２の深い位置まで不純物を拡散させることができる。
【００３４】
すなわち、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に半導体基板１０２に含まれる酸素の多くがドナー化し、半導体基板１０２におけるｎ型不純物の不純物濃度がΔＣ１だけ高くなったとしても、半導体基板１０２のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならず、従来の埋め込み拡散領域を有する２端子型双方向性サイリスタ製造方法において用いられる半導体基板９０２がもともと有するｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２と同程度の濃度となる（図２（ｂ）参照。）。このため、半導体基板１０２の深い位置（所望とする位置Ｄ２とする。）までｎ＋型不純物を拡散させることができ、半導体基板１０２の深い位置にまでｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる。なお、ｎ＋型埋め込み拡散領域の深さは例えば８０μｍであり、半導体基板表面におけるｎ型不純物の不純物濃度は例えば１×１０１７ｃｍ−３である。
【００３５】
上記した埋め込み拡散領域形成工程が終了すると、続いて、ベース層形成工程、エミッタ層形成工程及びオーミック層形成工程を順次行う。
【００３６】
図３は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのベース層形成工程を説明するために示す図である。
図４は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのエミッタ層形成工程を説明するために示す図である。
図５は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのオーミック層形成工程を説明するために示す図である。
以下、これら各工程について順次説明する。
【００３７】
〔ベース層形成工程〕
ベース層を形成するための不純物イオン注入用マスクＭ２（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面にそれぞれ形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ２の開口部からｐ型不純物イオン（例えばボロンイオン）をそれぞれ注入する（図３（ａ）参照。）。その後、不純物イオン注入用マスクＭ２を除去してアニール工程を行い、ｐ型不純物を活性化して（図３（ｂ）参照。）、半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面それぞれにベース層１３２を形成する。なお、ベース層１３２の深さは例えば２５μｍであり、ｐ型不純物の不純物濃度は例えば５×１０１８ｃｍ−３である。
【００３８】
〔エミッタ層形成工程〕
エミッタ層を形成するための不純物イオン注入用マスクＭ３（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面にそれぞれ形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ３の開口部からｎ型不純物イオン（例えばリンイオン）をそれぞれ注入する（図４（ａ）参照。）。その後、不純物イオン注入用マスクＭ３を除去してアニール工程を行い、ｎ型不純物を活性化して（図４（ｂ）参照。）、半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面それぞれにエミッタ層１４２及びチャネルストッパ１４４を形成する。なお、エミッタ層１４２の深さは例えば１０μｍであり、ｎ型不純物の不純物濃度は例えば１×１０１９ｃｍ−３である。
【００３９】
〔オーミック層形成工程〕
オーミック層を形成するための不純物イオン注入用マスクＭ４（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を半導体基板１００の一方の表面及び他方の表面にそれぞれ形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ４の開口部からｐ型不純物イオン（例えばボロンイオン）をそれぞれ注入する（図５（ａ）参照。）。その後、不純物イオン注入用マスクＭ４を除去してアニール工程を行い、ｐ型不純物を活性化して（図５（ｂ）参照。）、半導体基板１００の一方の表面及び他方の表面それぞれにオーミック層１５２を形成する。なお、オーミック層１５２の深さは例えば１０μｍであり、ｐ型不純物濃度は例えば１×１０１９ｃｍ−３である。
【００４０】
上記した埋め込み拡散領域形成工程、ベース層形成工程、エミッタ層形成工程及びオーミック層形成工程を行った後、ガラス層１６０、半田層１７０を順次形成することによって実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタ１００が製造される。
【００４１】
図６は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法によって製造された２端子型双方向性サイリスタ１００の構成を説明するために示す図である。
実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタ１００は、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板１０２を用いているので、半導体基板１０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域１２４を形成することができる。その結果、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法によって製造される２端子型双方向性サイリスタは、より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）なものとなり、サージ防護素子として好適な２端子型双方向性サイリスタとすることができる。
【００４２】
[実施形態２]
図７は、実施形態２に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。
図８は、実施形態２及び１に係る半導体装置の製造方法のうちアニール工程Ｓ１１４〜埋め込み拡散工程Ｓ１１６における、処理温度と導入ガスの種類を説明するために示す図である。
【００４３】
実施形態２に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態１に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を有するが、埋め込み拡散領域形成工程Ｓ１１０の内容が実施形態１に係る半導体装置の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る半導体装置の製造方法においては、図７（ｂ）に示すように、不純物イオン注入工程Ｓ１１２において、下地酸化膜１１０を介することなく半導体基板１０２に直接不純物イオンを注入することとしている。また、アニール工程Ｓ１１４と埋め込み拡散工程Ｓ１１６とを同一の熱処理炉で行うとともに、図８に示すように、アニール工程Ｓ１１４終了後、熱処理炉中に酸素ガスを導入した状態でアニール温度Ｔ１から埋め込み拡散温度Ｔ２に昇温し、熱処理炉中に酸素ガスを導入した状態のまま埋め込み拡散工程Ｓ１１６を開始することとしている。このため、半導体基板１０２には埋め込み拡散工程中に熱処理炉から酸素が導入され、導入された酸素がドナー化されることとなる。
【００４４】
しかしながら、実施形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、実施形態１に係る半導体装置の製造方法の場合と同様に、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板を用いて、不純物イオン注入工程、アニール工程及び埋め込み拡散工程をこの順序で行うようにしているため、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に酸素（半導体基板に元々含まれている酸素又は埋め込み拡散工程中に半導体基板に導入される酸素）の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。これにより、半導体基板の深い位置までｎ型不純物を拡散させることができ、半導体基板の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる。その結果、従来より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な半導体装置を製造することができる。
【００４５】
なお、実施形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、不純物イオン注入工程Ｓ１１２においては、下地酸化膜１１０を介することなく半導体基板１０２に直接不純物イオンを注入することしているため、不純物イオン注入工程に用いる下地酸化膜の膜厚のばらつきに起因して注入される不純物イオンの濃度のばらつきを小さくすることが可能となり、逆方向耐圧ＶＢＲのばらつきの小さな半導体装置を製造することができるという効果も得られる。
【００４６】
なお、実施形態２に係る半導体装置の製造方法は、埋め込み拡散領域形成工程Ｓ１１０以外の工程については実施形態１に係る半導体装置の製造方法の場合と同様の工程を含むため、実施形態１に係る半導体装置の製造方法が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【００４７】
以上、本発明の半導体装置の製造方法を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００４８】
（１）上記各実施形態においては、２端子型双方向性サイリスタの製造方法を例にとって本発明の半導体装置の製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体基板の深い位置に埋め込み拡散領域を形成することが要求される他の半導体装置（例えば、ファーストリカバリダイオード。）の製造方法に本発明を適用することもできる。
【００４９】
（２）上記各実施形態においては、引き上げ法により製造された半導体基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。実施形態２においては、ゾーン溶融法により製造された半導体基板を用いてもよい。このような場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【００５０】
（３）上記各実施形態においては、エミッタ層形成工程の終了後にオーミック層形成工程を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、オーミック層形成工程の終了後にエミッタ層形成工程を行うこととしてもよい。
【００５１】
（４）上記各実施形態においては、ベース層形成工程及びオーミック層形成工程において、イオン注入法を用いて不純物イオンを導入しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、熱拡散法を用いて不純物イオンを導入してもよい。このとき、熱拡散法に用いる拡散源として、気体、液体又は固体の拡散源を用いることができる。気体の拡散源としては例えばＢＣｌ３（三塩化ホウ素）を用いることができ、液体の拡散源としては例えばＰＢＦ（ポリボロンフィルム）を用いることができ、固体の拡散源としては例えばＢＮ板（窒化ホウ素からなる板）を用いることができる。
【００５２】
（５）上記各実施形態においては、エミッタ層形成工程において、イオン注入法を用いて不純物イオンを導入しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、熱拡散法を用いて半導体基板に不純物イオンを導入してもよい。このとき、熱拡散法に用いる拡散源として、液体の拡散源を用いることができる。液体の拡散源としては例えばＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。
【図２】半導体基板１００の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる理由について説明する図である。
【図３】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのベース層形成工程を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのエミッタ層形成工程を説明するために示す図である。
【図５】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのオーミック層形成工程を説明するために示す図である。
【図６】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法によって製造された２端子型双方向性サイリスタ１００の構成を説明するために示す図である。
【図７】実施形態２に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。
【図８】実施形態２及び１に係る半導体装置の製造方法のうちアニール工程Ｓ１１４〜埋め込み拡散工程Ｓ１１６における、処理温度と導入ガスの種類を説明するために示す図である。
【図９】従来の２端子型双方向性サイリスタの構成を説明するために示す図である。
【図１０】ベース層よりも深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成するようにした２端子型双方向性サイリスタの製造方法を説明するために示す図である。
【図１１】従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法の問題点を説明するために示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，９００・・・２端子型双方向性サイリスタ、１０２，９０２・・・半導体基板、１１０，９１０・・下地酸化膜、１１２・・・保護酸化膜、１２０，１４１，１４３，９２０・・・ｎ型不純物イオン注入領域、１２２，９２２・・・活性化されたｎ型不純物領域、１２４，９２４・・・埋め込み拡散領域、１３１，１５１・・・ｐ型不純物イオン注入領域、１３２，９３２・・・ベース層、１４２，９４２・・・エミッタ層、１５２，９５２・・・オーミック層、１６０，９６０・・・ガラス層、１７０，９７０・・・半田層、Ｍ１〜Ｍ４・・・不純物イオン注入用マスク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信機器などの電子機器は、異常電圧などに敏感なＩＣやＬＳＩが多用されている。このため、雷などの衝撃電圧（サージ電圧という。）や衝撃電流（サージ電流という。）などに対して十分な対策が必要である。このようなサージ電圧やサージ電流から電子機器を防護する半導体装置として２端子型双方向性サイリスタが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図９は、従来の２端子型双方向性サイリスタの構成を説明するために示す図である。
従来の２端子型双方向性サイリスタ９００は、図９に示すように、例えば、ｎ−型半導体基板９０２の一方の表面及び他方の表面それぞれにベース層９３２、エミッタ層９４２及びオーミック層９５２が形成され、さらに、ガラス層９６０及び半田層９７０が形成された構成を有し、このような２端子型双方向性サイリスタ９００は、サージ電圧やサージ電流から電子機器を防護するサージ防護素子として用いられている。
【０００４】
ところで、このような２端子型双方向性サイリスタにおいて、ベース層よりも深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することによって、従来よりも高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な２端子型双方向性サイリスタが実現できると考えられる。
【０００５】
図１０は、ベース層よりも深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成するようにした２端子型双方向性サイリスタの製造方法を説明するために示す図である。図１０（ａ）〜図１０（ｄ）は各工程図である。
なお、図１０は、２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうち、ｎ＋型埋め込み拡散領域を形成する工程（埋め込み拡散領域形成工程という。）のみが示されている。また、「ベース層よりも深い位置に埋め込み拡散領域を形成するようにした２端子型双方向性サイリスタの製造方法」を以下では便宜上「従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法」と呼ぶことにする。
【０００６】
従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法は、図１０に示すように、半導体基板９０２を準備する半導体基板準備工程（図１０（ａ）参照。）と、半導体基板９０２の一方の表面及び他方の表面それぞれに下地酸化膜９１０及び不純物イオン注入用マスクＭ１を形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ１の開口部から下地酸化膜９１０を介して半導体基板９０２にｎ型不純物イオン（例えばリンイオン）を注入する不純物イオン注入工程（図１０（ｂ）参照。）と、不純物イオン注入用マスクＭ１を除去したのち、半導体基板９０２を所定のアニール温度Ｔ１に加熱して半導体基板９０２に注入された不純物イオンを活性化するアニール工程（図１０（ｃ）参照。）と、半導体基板９０２をアニール温度Ｔ１よりも高い所定の埋め込み拡散温度Ｔ２に加熱して、アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行って、ｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成する埋め込み拡散工程（図１０（ｄ）参照。）とをこの順序で含む。
【０００７】
図１０に示す各工程を順次行うことにより半導体基板９０２にｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成することができ、それによって、ｎ＋型埋め込み拡散領域９２４の存在しない２端子型双方向性サイリスタに比べて高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な２端子型双方向性サイリスタを製造することができると考えられる。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−２７５６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の２端子型双方向性サイリスタ製造方法において、半導体基板９０２の深い位置にｎ型不純物を拡散させるためには、例えば、１２７５℃、１４０時間といった高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行う必要がある。このように、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うと、当該埋め込み拡散工程中に半導体基板９０２に含まれる酸素の多くがドナー化し、半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度が高くなってしまい、半導体基板９０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成することが困難となるという問題がある。
【００１０】
図１１は、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法の問題点を説明するために示す図である。図１１（ａ）は半導体基板準備工程（図１０（ａ）参照。）で準備された半導体基板９０２における深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図であり、図１１（ｂ）は埋め込み拡散工程を行った後における深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図である。
なお、図１１において、横軸は半導体基板９０２の表面からの深さを表し、縦軸は半導体基板９０２に含まれるｎ型不純物の不純物濃度を表している。
【００１１】
半導体基板９０２は、初期状態においてはｎ型不純物の不純物濃度の設定値として、図１１（ａ）の太線で示すようなｎ型不純物の不純物濃度（Ｃ２とする）を有しており、このようなｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２を有している半導体基板９０２を用いて、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うと、上記したように、埋め込み拡散工程中に半導体基板９０２に含まれる酸素の多くがドナー化し、半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度が所定量（ΔＣ２とする）だけ高くなり、半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度が必要以上に高いものとなってしまう。このため、図１１（ｂ）に示すように、半導体基板９０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域９２４を形成することができなくなる。
【００１２】
すなわち、図１１の例においては、埋め込み拡散工程によって形成されるｎ＋型埋め込み拡散領域の深さはＤ１の位置であり、所望とするｎ＋型埋め込み拡散領域の深さが仮にＤ２であったとすれば、所望とする深さ位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができなくなるのである。
【００１３】
なお、このような問題は、２端子型双方向性サイリスの製造方法のみに見られる問題ではなく、半導体基板の深い位置に埋め込み拡散領域を形成することが要求される半導体装置（例えば、ファーストリカバリダイオード）の製造方法全般に見られる問題である。
【００１４】
そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な半導体装置を製造することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
（１）本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、前記半導体基板の表面に不純物イオン注入用マスクを形成し、当該不純物イオン注入用マスクの開口部から前記半導体基板にｎ型不純物イオンを注入する不純物イオン注入工程と、前記半導体基板を所定のアニール温度に加熱して前記半導体基板に注入されたｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程と、前記半導体基板を前記アニール温度よりも高い所定の埋め込み拡散温度に加熱して前記アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行う埋め込み拡散工程とをこの順序で含む半導体装置の製造方法において、前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、前記埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の半導体装置の製造方法においては、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板を用いて、不純物注入工程、アニール工程及び埋め込み拡散工程をこの順序で行うようにしている。このため、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に酸素（半導体基板に元々含まれている酸素又は埋め込み拡散工程中に半導体基板に導入される酸素）の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。これにより、半導体基板の深い位置にｎ型不純物を拡散させることができ、半導体基板の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる。その結果、従来より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な半導体装置を製造することができる。なお、上記ｎ型不純物の不純物濃度の設定値というのは、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法において用いられる半導体基板が元々有するｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２（図１１（ａ）参照。）である。
【００１７】
（２）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板であることが好ましい。
【００１８】
このようなｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板を用いて上記した各工程を行うことにより好結果が得られる。なお、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板は、一般的には、１００Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有しているので、このような比抵抗を有する半導体基板を選べばよい。
【００１９】
（３）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板は、引き上げ法によって製造された半導体基板であってもよい。
【００２０】
このような方法とすることにより、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に半導体基板に元々含まれている酸素の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。
【００２１】
（４）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体基板は、ゾーン溶融法によって製造された半導体基板であってもよい。
【００２２】
このような方法とすることにより、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に酸素が熱処理炉から半導体基板に導入され、さらには埋め込み拡散工程中に当該酸素の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。
【００２３】
（５）本発明の半導体装置の製造方法においては、前記半導体装置は、２端子型双方向性サイリスタであることが好ましい。
【００２４】
このような方法とすることにより、半導体基板の深い位置に埋め込み拡散領域を形成することができるため、高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な２端子型双方向性サイリスタを製造することができる。また、本発明の半導体装置の製造方法によって製造された２端子型双方向性サイリスタは、サージ電圧やサージ電流から電子機器を防護するサージ防護素子として、高い防護性能を有するサージ防護素子となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、半導体装置として、２端子型双方向性サイリスタを例にとって説明する。
【００２６】
[実施形態１]
実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法は、埋め込み拡散領域形成工程、ベース層形成工程、エミッタ層形成工程、オーミック層形成工程をこの順序で含む。以下にこれら各工程を順次説明する。
【００２７】
〔埋め込み拡散領域形成工程〕
図１は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｄ）は各工程を示す図である。
埋め込み拡散領域形成工程は、図１に示すように、半導体基板準備工程（図１（ａ）参照。）、不純物イオン注入工程（図１（ｂ）参照。）、アニール工程（図１（ｃ）参照。）及び埋め込み拡散工程（図１（ｄ）参照。）をこの順序で行う。
【００２８】
図１（ａ）〜図１（ｄ）の各工程は、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）の各工程に対応するものであるが、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、半導体基板準備工程（図１（ａ）参照。）において準備する半導体基板におけるｎ型不純物の不純物濃度が、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法において準備する半導体基板９０２と異なっている。
【００２９】
すなわち、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、引き上げ法によって製造された半導体基板であって、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板１０２を用いる。具体的には、半導体基板１０２は、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板である。このようなｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板は、一般的には、１００Ω・ｃｍ以上の比抵抗を有する半導体基板を選べばよい。なお、上記ｎ型不純物の不純物濃度の設定値というのは、従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法において用いられる半導体基板９０２が元々有するｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２（図１１（ａ）参照。）である。
【００３０】
そして、上記のようなｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面それぞれに下地酸化膜１１０及び不純物イオン注入用マスクＭ１（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を形成し、不純物イオン注入用マスクＭ１の開口部から下地酸化膜１１０を介して半導体基板１０２にｎ型不純物イオン（例えばリンイオン）を注入する不純物イオン注入工程（図１（ｂ）参照。）と、半導体基板１０２を所定のアニール温度Ｔ１に加熱して半導体基板１０２に注入されたｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程（図１（ｃ）参照。）と、半導体基板１０２をアニール温度Ｔ１よりも高い所定の埋め込み拡散温度Ｔ２に加熱して、アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行って、ｎ＋型埋め込み拡散領域１２４を形成する埋め込み拡散工程（図１（ｄ）参照。）とをこの順序で行う。
【００３１】
半導体基板として上記のような不純物濃度を有する半導体基板１０２を用いることにより、たとえ、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行った場合でも、半導体基板１０２の深い位置までｎ型不純物を拡散させることができる。これにより、半導体基板１０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域１２４を形成することができる。
【００３２】
図２は、半導体基板１０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる理由について説明する図である。図２は図１１に対応するものであり、図２（ａ）は半導体基板準備工程（図１（ａ）参照。）において準備された半導体基板１０２の深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図であり、図２（ｂ）は埋め込み拡散工程（図１（ｄ）参照。）を行った後における深さ方向のｎ型不純物の不純物濃度を示す図である。なお、図２においても図１１同様、横軸は半導体基板１０２の表面からの深さを表し、縦軸は半導体基板１０２に含まれるｎ型不純物の不純物濃度を表している。
【００３３】
実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、図２（ａ）に示すように、半導体基板準備工程で準備される半導体基板１０２におけるｎ型不純物の不純物濃度（Ｃ１とする）は、従来の２端子型双方向性サイリスタ製造方法において用いられる半導体基板９０２におけるｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２（例えば１×１０１５ｃｍ−３）よりも低い値となっている。具体的には、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法においては、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板１０２としている。このような低いｎ型不純物の不純物濃度を有する半導体基板１０２を用いることによって、たとえ、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行った場合でも、図２（ｂ）に示すように、半導体基板１０２の深い位置まで不純物を拡散させることができる。
【００３４】
すなわち、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に半導体基板１０２に含まれる酸素の多くがドナー化し、半導体基板１０２におけるｎ型不純物の不純物濃度がΔＣ１だけ高くなったとしても、半導体基板１０２のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならず、従来の埋め込み拡散領域を有する２端子型双方向性サイリスタ製造方法において用いられる半導体基板９０２がもともと有するｎ型不純物の不純物濃度Ｃ２と同程度の濃度となる（図２（ｂ）参照。）。このため、半導体基板１０２の深い位置（所望とする位置Ｄ２とする。）までｎ＋型不純物を拡散させることができ、半導体基板１０２の深い位置にまでｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる。なお、ｎ＋型埋め込み拡散領域の深さは例えば８０μｍであり、半導体基板表面におけるｎ型不純物の不純物濃度は例えば１×１０１７ｃｍ−３である。
【００３５】
上記した埋め込み拡散領域形成工程が終了すると、続いて、ベース層形成工程、エミッタ層形成工程及びオーミック層形成工程を順次行う。
【００３６】
図３は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのベース層形成工程を説明するために示す図である。
図４は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのエミッタ層形成工程を説明するために示す図である。
図５は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのオーミック層形成工程を説明するために示す図である。
以下、これら各工程について順次説明する。
【００３７】
〔ベース層形成工程〕
ベース層を形成するための不純物イオン注入用マスクＭ２（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面にそれぞれ形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ２の開口部からｐ型不純物イオン（例えばボロンイオン）をそれぞれ注入する（図３（ａ）参照。）。その後、不純物イオン注入用マスクＭ２を除去してアニール工程を行い、ｐ型不純物を活性化して（図３（ｂ）参照。）、半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面それぞれにベース層１３２を形成する。なお、ベース層１３２の深さは例えば２５μｍであり、ｐ型不純物の不純物濃度は例えば５×１０１８ｃｍ−３である。
【００３８】
〔エミッタ層形成工程〕
エミッタ層を形成するための不純物イオン注入用マスクＭ３（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面にそれぞれ形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ３の開口部からｎ型不純物イオン（例えばリンイオン）をそれぞれ注入する（図４（ａ）参照。）。その後、不純物イオン注入用マスクＭ３を除去してアニール工程を行い、ｎ型不純物を活性化して（図４（ｂ）参照。）、半導体基板１０２の一方の表面及び他方の表面それぞれにエミッタ層１４２及びチャネルストッパ１４４を形成する。なお、エミッタ層１４２の深さは例えば１０μｍであり、ｎ型不純物の不純物濃度は例えば１×１０１９ｃｍ−３である。
【００３９】
〔オーミック層形成工程〕
オーミック層を形成するための不純物イオン注入用マスクＭ４（例えばフォトレジスト又はシリコン酸化膜）を半導体基板１００の一方の表面及び他方の表面にそれぞれ形成し、当該不純物イオン注入用マスクＭ４の開口部からｐ型不純物イオン（例えばボロンイオン）をそれぞれ注入する（図５（ａ）参照。）。その後、不純物イオン注入用マスクＭ４を除去してアニール工程を行い、ｐ型不純物を活性化して（図５（ｂ）参照。）、半導体基板１００の一方の表面及び他方の表面それぞれにオーミック層１５２を形成する。なお、オーミック層１５２の深さは例えば１０μｍであり、ｐ型不純物濃度は例えば１×１０１９ｃｍ−３である。
【００４０】
上記した埋め込み拡散領域形成工程、ベース層形成工程、エミッタ層形成工程及びオーミック層形成工程を行った後、ガラス層１６０、半田層１７０を順次形成することによって実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタ１００が製造される。
【００４１】
図６は、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法によって製造された２端子型双方向性サイリスタ１００の構成を説明するために示す図である。
実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタ１００は、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板１０２を用いているので、半導体基板１０２の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域１２４を形成することができる。その結果、実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法によって製造される２端子型双方向性サイリスタは、より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）なものとなり、サージ防護素子として好適な２端子型双方向性サイリスタとすることができる。
【００４２】
[実施形態２]
図７は、実施形態２に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。
図８は、実施形態２及び１に係る半導体装置の製造方法のうちアニール工程Ｓ１１４〜埋め込み拡散工程Ｓ１１６における、処理温度と導入ガスの種類を説明するために示す図である。
【００４３】
実施形態２に係る半導体装置の製造方法は、基本的には実施形態１に係る半導体装置の製造方法と同様の工程を有するが、埋め込み拡散領域形成工程Ｓ１１０の内容が実施形態１に係る半導体装置の製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る半導体装置の製造方法においては、図７（ｂ）に示すように、不純物イオン注入工程Ｓ１１２において、下地酸化膜１１０を介することなく半導体基板１０２に直接不純物イオンを注入することとしている。また、アニール工程Ｓ１１４と埋め込み拡散工程Ｓ１１６とを同一の熱処理炉で行うとともに、図８に示すように、アニール工程Ｓ１１４終了後、熱処理炉中に酸素ガスを導入した状態でアニール温度Ｔ１から埋め込み拡散温度Ｔ２に昇温し、熱処理炉中に酸素ガスを導入した状態のまま埋め込み拡散工程Ｓ１１６を開始することとしている。このため、半導体基板１０２には埋め込み拡散工程中に熱処理炉から酸素が導入され、導入された酸素がドナー化されることとなる。
【００４４】
しかしながら、実施形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、実施形態１に係る半導体装置の製造方法の場合と同様に、埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板を用いて、不純物イオン注入工程、アニール工程及び埋め込み拡散工程をこの順序で行うようにしているため、高温・長時間の条件で埋め込み拡散工程を行うことによって、埋め込み拡散工程中に酸素（半導体基板に元々含まれている酸素又は埋め込み拡散工程中に半導体基板に導入される酸素）の多くがドナー化しても、半導体基板のｎ型不純物の不純物濃度はそれほど高くはならない。これにより、半導体基板の深い位置までｎ型不純物を拡散させることができ、半導体基板の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる。その結果、従来より高耐圧で高性能（高速応答性能、サージ印加時電圧上昇抑制性能）な半導体装置を製造することができる。
【００４５】
なお、実施形態２に係る半導体装置の製造方法によれば、不純物イオン注入工程Ｓ１１２においては、下地酸化膜１１０を介することなく半導体基板１０２に直接不純物イオンを注入することしているため、不純物イオン注入工程に用いる下地酸化膜の膜厚のばらつきに起因して注入される不純物イオンの濃度のばらつきを小さくすることが可能となり、逆方向耐圧ＶＢＲのばらつきの小さな半導体装置を製造することができるという効果も得られる。
【００４６】
なお、実施形態２に係る半導体装置の製造方法は、埋め込み拡散領域形成工程Ｓ１１０以外の工程については実施形態１に係る半導体装置の製造方法の場合と同様の工程を含むため、実施形態１に係る半導体装置の製造方法が有する効果のうち該当する効果を同様に有する。
【００４７】
以上、本発明の半導体装置の製造方法を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。
【００４８】
（１）上記各実施形態においては、２端子型双方向性サイリスタの製造方法を例にとって本発明の半導体装置の製造方法を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、半導体基板の深い位置に埋め込み拡散領域を形成することが要求される他の半導体装置（例えば、ファーストリカバリダイオード。）の製造方法に本発明を適用することもできる。
【００４９】
（２）上記各実施形態においては、引き上げ法により製造された半導体基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。実施形態２においては、ゾーン溶融法により製造された半導体基板を用いてもよい。このような場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【００５０】
（３）上記各実施形態においては、エミッタ層形成工程の終了後にオーミック層形成工程を行うこととしているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、オーミック層形成工程の終了後にエミッタ層形成工程を行うこととしてもよい。
【００５１】
（４）上記各実施形態においては、ベース層形成工程及びオーミック層形成工程において、イオン注入法を用いて不純物イオンを導入しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、熱拡散法を用いて不純物イオンを導入してもよい。このとき、熱拡散法に用いる拡散源として、気体、液体又は固体の拡散源を用いることができる。気体の拡散源としては例えばＢＣｌ３（三塩化ホウ素）を用いることができ、液体の拡散源としては例えばＰＢＦ（ポリボロンフィルム）を用いることができ、固体の拡散源としては例えばＢＮ板（窒化ホウ素からなる板）を用いることができる。
【００５２】
（５）上記各実施形態においては、エミッタ層形成工程において、イオン注入法を用いて不純物イオンを導入しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、熱拡散法を用いて半導体基板に不純物イオンを導入してもよい。このとき、熱拡散法に用いる拡散源として、液体の拡散源を用いることができる。液体の拡散源としては例えばＰＯＣｌ３（オキシ塩化リン）を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。
【図２】半導体基板１００の深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成することができる理由について説明する図である。
【図３】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのベース層形成工程を説明するために示す図である。
【図４】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのエミッタ層形成工程を説明するために示す図である。
【図５】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造工程のうちのオーミック層形成工程を説明するために示す図である。
【図６】実施形態１に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法によって製造された２端子型双方向性サイリスタ１００の構成を説明するために示す図である。
【図７】実施形態２に係る２端子型双方向性サイリスタの製造方法のうちの埋め込み拡散領域形成工程を説明するために示す図である。
【図８】実施形態２及び１に係る半導体装置の製造方法のうちアニール工程Ｓ１１４〜埋め込み拡散工程Ｓ１１６における、処理温度と導入ガスの種類を説明するために示す図である。
【図９】従来の２端子型双方向性サイリスタの構成を説明するために示す図である。
【図１０】ベース層よりも深い位置にｎ＋型埋め込み拡散領域を形成するようにした２端子型双方向性サイリスタの製造方法を説明するために示す図である。
【図１１】従来の２端子型双方向性サイリスタの製造方法の問題点を説明するために示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１００，９００・・・２端子型双方向性サイリスタ、１０２，９０２・・・半導体基板、１１０，９１０・・下地酸化膜、１１２・・・保護酸化膜、１２０，１４１，１４３，９２０・・・ｎ型不純物イオン注入領域、１２２，９２２・・・活性化されたｎ型不純物領域、１２４，９２４・・・埋め込み拡散領域、１３１，１５１・・・ｐ型不純物イオン注入領域、１３２，９３２・・・ベース層、１４２，９４２・・・エミッタ層、１５２，９５２・・・オーミック層、１６０，９６０・・・ガラス層、１７０，９７０・・・半田層、Ｍ１〜Ｍ４・・・不純物イオン注入用マスク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、
前記半導体基板の表面に不純物イオン注入用マスクを形成し、当該不純物イオン注入用マスクの開口部から前記半導体基板にｎ型不純物イオンを注入する不純物イオン注入工程と、
前記半導体基板を所定のアニール温度に加熱して前記半導体基板に注入されたｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程と、
前記半導体基板を前記アニール温度よりも高い所定の埋め込み拡散温度に加熱して前記アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行う埋め込み拡散工程とをこの順序で含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、前記埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板は、引き上げ法によって製造された半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板は、ゾーン溶融法によって製造された半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、２端子型双方向性サイリスタであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板を準備する半導体基板準備工程と、
前記半導体基板の表面に不純物イオン注入用マスクを形成し、当該不純物イオン注入用マスクの開口部から前記半導体基板にｎ型不純物イオンを注入する不純物イオン注入工程と、
前記半導体基板を所定のアニール温度に加熱して前記半導体基板に注入されたｎ型不純物イオンを活性化するアニール工程と、
前記半導体基板を前記アニール温度よりも高い所定の埋め込み拡散温度に加熱して前記アニール工程で活性化されたｎ型不純物原子の埋め込み拡散を行う埋め込み拡散工程とをこの順序で含む半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、前記埋め込み拡散工程でドナー化される酸素原子の量の分だけ、ｎ型不純物の不純物濃度の設定値よりもｎ型不純物の不純物濃度を低くした半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板準備工程において準備する半導体基板は、ｎ型不純物の不純物濃度が５×１０１３ｃｍ−３以下の半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板は、引き上げ法によって製造された半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体基板は、ゾーン溶融法によって製造された半導体基板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記半導体装置は、２端子型双方向性サイリスタであることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−４０７８６（Ｐ２０１０−４０７８６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０２３８６（Ｐ２００８−２０２３８６）
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【出願人】（５９１１３２９５５）株式会社秋田新電元 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１８日（２０１０．２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月５日（２００８．８．５）
【出願人】（０００００２０３７）新電元工業株式会社 (776)
【出願人】（５９１１３２９５５）株式会社秋田新電元 (29)
【Ｆターム（参考）】
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