1離子注入P型雜 質(zhì)。具體而言，從抗蝕劑掩模Ml的上方、即厚度方向一方側(cè)，W比較低的能量來注入作為 P型雜質(zhì)的離子的受主離子、例如棚離子。由此，形成第一~第五P型注入層21a、22a、23a、 24a、2fe〇
[0121] 接下來，在去除了抗蝕劑掩模Ml之后，在熱處理工序中，對注入了受主離子的半 導(dǎo)體基板11進行熱處理，從而使所注入的受主離子擴散。其結(jié)果，如圖5所示，W圍繞各P 型注入層21a、22a、23a、24a、25a的方式形成第一~第五P型擴散層2化、22b、23b、24b、25b。 由此，形成電場緩和層13。
[0122] 在圖5中，為了易于理解，W如下方式示出；使與各P型注入層21a、22a、23a、24a、 25a對應(yīng)的區(qū)域在熱處理的前后不變化。但是，實際上由于熱處理，各P型注入層21a、22a、 23a、24a、25a的表面受主濃度減少，注入深度中的受主濃度增加。"注入深度"相當(dāng)于受主 離子通過離子注入而到達的最大深度。
[0123] 另外，如上所述，關(guān)于P型注入層和P型擴散層，實際上作為P型雜質(zhì)的濃度的受 主濃度連續(xù)性地變化，所W無法定義邊界，但此處為了易于理解，將通過雜質(zhì)的離子注入而 注入的區(qū)域設(shè)為"注入層"，將通過離子注入之后的熱處理而使雜質(zhì)擴散的區(qū)域設(shè)為"擴散 層"，從而區(qū)分考慮。
[0124] 另外，在本實施方式中，在形成P基礎(chǔ)層12之后形成了電場緩和層13,但該個順序 也可W相反。另外，用于使受主離子擴散的熱處理也可W在P基礎(chǔ)層12和電場緩和層13 中設(shè)為相同。
[0125] 另外，在本實施方式中，作為離子注入用的掩模，使用了抗蝕劑掩模Ml，但離子注 入用的掩模不限于此，也可W是由例如氧化膜構(gòu)成的氧化膜掩模。
[0126] 圖6是示出本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件1中的受主離子注入量的平面方 向分布的圖形。在圖6中，縱軸表示電場緩和層13中的作為雜質(zhì)的受主離子的注入量，橫 軸表示半導(dǎo)體基板11的水平方向的距離。半導(dǎo)體基板11的水平方向是指與半導(dǎo)體基板11 的厚度方向一方側(cè)的表面平行的方向，成為與徑向平行的方向。在圖4所示的工序中，向形 成電場緩和層13的區(qū)域注入的雜質(zhì)即受主離子的注入量如圖6所示的圖形所示。
[0127] 如在圖6中用實線所示那樣，向與第一~第五P型注入層21a、22a、23a、24a、25a 對應(yīng)的區(qū)域，W比P基礎(chǔ)層12更低的注入量來注入受主離子。
[012引此處，除了第一P型注入層21aW外，在針對注入了受主離子的區(qū)域、和作為與其 內(nèi)側(cè)鄰接的區(qū)域的未注入受主離子的區(qū)域的組即集合，分別計算注入量的平均值時，成為 如在圖6中用虛線所示那樣的階段狀的注入量分布。
[0129] 該個階段狀的注入量分布與專利文獻2W及專利文獻3公開的RESURF層的注入 量分布相同。如果進一步增加集合的數(shù)量，則與非專利文獻1W及專利文獻1公開的VLD 構(gòu)造的RESURF層的注入量分布變得相同。
[0130] 注入了受主離子的區(qū)域（W下有時稱為"注入?yún)^(qū)域"）相當(dāng)于第二~第五P型注入 層223、233、243、253，與它們的內(nèi)側(cè)鄰接的未注入受主離子的區(qū)域（^下有時稱為"非注入 區(qū)域"）相當(dāng)于鄰接的P型注入層21a、22a、23a、24a、25a彼此之間的區(qū)域、即第二~第五層 間區(qū)域。
[0131] 在本實施方式的電場緩和層13中，將由作為注入?yún)^(qū)域的第二~第五P型注入 層223、233、243、253、和與其內(nèi)側(cè)鄰接的作為非注入?yún)^(qū)域的第二~第五層間區(qū)域構(gòu)成的第 二~第五集合的寬度L2~L5設(shè)為固定。
[0132]目P，在本實施方式中，P型注入層21a~25aW及P型擴散層2化~2化形成為如 下；相鄰的P型注入層21a、22a、23a、24a、25a彼此之間的層間區(qū)域的寬度s2~巧、和在徑 向的外側(cè)與該層間區(qū)域相接的P型注入層22a、23a、24a、25a的寬度w2~w5之和分別成為 預(yù)定的值。
[0133] 另外，在本實施方式中，使作為注入?yún)^(qū)域的第二~第五P型注入層22a、23a、24a、 25a的寬度w2~w5隨著朝向徑向的外側(cè)而線性地逐漸減少，使作為非注入?yún)^(qū)域的層間區(qū)域 的寬度、即相鄰的P型注入層21a、22a、23a、24a、25a彼此的間隔s2~巧隨著朝向徑向的 外側(cè)而線性地逐漸增加。由此，第二集合~第五集合各自的注入量的平均值隨著朝向徑向 的外側(cè)，針對水平方向距離也線性地逐漸減少。
[0134] 該樣的電場緩和層13的結(jié)構(gòu)是如下結(jié)構(gòu)；即使在集合的數(shù)量比較少的情況下，也 易于得到高耐壓性、針對制造工藝的偏差的健壯性、W及針對半導(dǎo)體器件的動作環(huán)境的健 壯性，平衡非常好。此處，健壯性是指在內(nèi)部阻止由外來的原因所引起的變化的性質(zhì)。
[0135] 如W上那樣，在本實施方式中，將集合的寬度L2~L5設(shè)為固定，并且使構(gòu)成集合 的P型注入層22a~25a的寬度w2~w5隨著朝向徑向的外側(cè)而逐漸減少，使相鄰的P型注 入層21a~25a彼此的間隔s2~巧隨著朝向徑向的外側(cè)而逐漸增加，從而虛擬地形成非 專利文獻1W及專利文獻1~3公開那樣的RESURF層。在本實施方式中，為了易于理解， 將集合的數(shù)量設(shè)為4個，但在集合的數(shù)量多時，虛擬地形成的RESURF層與非專利文獻1W 及專利文獻1~3公開的RESURF層的背離變少，所W是優(yōu)選的。
[0136] 另外，如果W離散方式即W數(shù)字方式形成P型注入層21a~25a，則P型注入層 21a~25a的PN結(jié)中的濃度梯度變大，所W在各P型注入層21a~25a的外周緣部中發(fā)生 電場集中。因此，在本實施方式中，進行適當(dāng)?shù)臒崽幚韥硇纬蒔型擴散層2化~25b，減小 PN結(jié)中的濃度梯度，緩和電場集中。
[0137] 在該熱處理之后，離散的受主離子的分布仍被大致保持。通過保持離散的受主離 子的分布，可得到高擊穿電壓的注入量的富余變寬。因此，不需要非專利文獻1、專利文獻3 所示那樣的在非常長的時間內(nèi)進行強的熱處理。關(guān)于該些，在后面敘述。
[013引接下來，使用圖7~圖15所示的仿真結(jié)果，說明將本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo) 體器件1應(yīng)用于具有4500V等級的擊穿電壓的Si的縱型PIN二極管時的效果。
[0139] 首先，最初，敘述電場緩和層13中包含的集合數(shù)。圖7是示出本發(fā)明的第一實施方 式的半導(dǎo)體器件1中的與擊穿電壓的集合數(shù)依賴性有關(guān)的仿真結(jié)果的圖形。圖8是示出本 發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件1中的與電場的集合數(shù)依賴性有關(guān)的仿真結(jié)果的圖形。 在圖7中，縱軸表示300K下的擊穿電壓（V)，橫軸表示電場緩和層13中包含的集合數(shù)。在 圖8中，縱軸表示施加了 4500V的電壓時的半導(dǎo)體器件1的內(nèi)部的最大電場（W下有時稱 為"半導(dǎo)體內(nèi)部最大電場"）（V/cm)，橫軸表示電場緩和層13中包含的集合數(shù)。
[0140] 在圖7中，示出了將電場緩和層13的徑向上的寬度設(shè)為固定而使電場緩和層13 中包含的集合數(shù)變化了時的擊穿電壓的仿真結(jié)果。在圖8中，示出了將電場緩和層13的徑 向上的寬度設(shè)為固定而使電場緩和層13中包含的集合數(shù)變化從而向半導(dǎo)體器件1的陽極 電極15與陰極電極17之間施加了 4500V的電壓時的半導(dǎo)體內(nèi)部最大電場的仿真結(jié)果。
[0141]圖7W及圖8所示的仿真結(jié)果是W如下情形作為條件進行仿真而得到的結(jié)果：將 構(gòu)成電場緩和層13的各P型注入層21a、22a、23a、24a、25a中的P型雜質(zhì)的注入量設(shè)為 1. 8Xl〇i2cnT2、2. 5Xl〇i2cnT2、3. 5Xl〇i2cnT2,W使電場緩和層 13 的PN結(jié)深度成為 6ym的方 式進行熱處理。
[014引在圖7中，用記號"A"和由參照符號"31"所示的虛線來示出電場緩和層13的各P型注入層21a~25a的注入量是1. 8Xl0i2cnT2的情況，用記號"?"和由參照符號"32"所 示的實線來示出電場緩和層13的各P型注入層21a~25a的注入量是2. 5Xl0i2cnT2的情 況，用記號"□"和由參照符號"33"所示的雙點劃線來示出電場緩和層13的各P型注入層 21a~25a的注入量是3. 5X1012畑1-2的情況。
[014引在圖8中，用記號"A"和由參照符號"35"所示的虛線來示出電場緩和層13的各P型注入層21a~25a的注入量是1. 8Xl0i2cnT2的情況，用記號"?"和由參照符號"36"所 示的實線來示出電場緩和層13的各P型注入層21a~25a的注入量是2. 5Xl0i2cnT2的情 況，用記號"□"和參照符號"37"來示出電場緩和層13的各P型注入層21a~25a的注入 量是3. 5Xl0i2cnT2的情況。
[0144] 此處，如果將1個集合中的注入?yún)^(qū)域的寬度W相對集合寬L的比稱為"集合注入 比"，則在徑向上，最內(nèi)側(cè)的集合注入比與最外側(cè)的集合注入比被固定。
[0145] 根據(jù)圖7W及圖8可知，集合數(shù)越少，擊穿電壓越低。但是，如果將集合數(shù)增加至 35個，則在適當(dāng)?shù)淖⑷肓肯聯(lián)舸╇妷捍蠓^作為室溫的目標(biāo)值的5200V。另外，能夠?qū)?4500V下的半導(dǎo)體內(nèi)部最大電場降低至0. 2MV/cm、即2. 0X105V/cm。在本實施方式中，將 "室溫"設(shè)為25°C。
[0146] 隨著作為目標(biāo)的擊穿電壓變高，所需的集合數(shù)增加。另外，最內(nèi)側(cè)的集合注入比幾 乎不依賴于擊穿電壓，但最外側(cè)的集合注入比隨著作為目標(biāo)的擊穿電壓變高而需要降低。
[0147] 接下來，敘述熱處理時間。圖9是示出本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件1中 的與擊穿電壓的注入量依賴性有關(guān)的仿真結(jié)果的圖形。在圖9中，縱軸表示300K下的擊穿 電壓（V)，橫軸表示電場緩和層13的各P型注入層21a~25a中的注入量（cnT2)。在圖9 中，示出了將熱處理時間作為參數(shù)時的擊穿電壓的注入量依賴性。此處，集合數(shù)是35個。 [014引另外，在圖9中，將熱處理時間利用在該熱處理時間的熱處理中形成的電場緩和 層13的PN結(jié)深度來表現(xiàn)。在圖9中，用記號"?"和由參照符號"41"所示的單點劃線來 示出電場緩和層13的PN結(jié)深度是2ym的情況，用記號"□"和由參照符號"42"所示的虛 線來示出電場緩和層13的PN結(jié)深度是4ym的情況，用記號"A"和由參照符號"43"所示 的實線來示出電場緩和層13的PN結(jié)深度是6ym的情況，用記號"0"和由參照符號"44" 所示的雙點劃線來示出電場緩和層13的PN結(jié)深度是8ym的情況。
[014引如由參照符號"41"所示的電場緩和層13的PN結(jié)深度是2ym的情況、W及由參 照符號"42"所示的電場緩和層13的PN結(jié)深度是4ym的情況那樣，熱處理時間短、即電場 緩和層13的PN結(jié)深度小時，擊穿電壓達不到作為目標(biāo)值的5200V。其原因為，在各P型注 入層21a~25a的外周緣部產(chǎn)生比較強的電場集中。
[0150] 另外，如參照符號"44"所示的電場緩和層13的PN結(jié)深度是8ym的情況那樣，熱 處理時間過長、即電場緩和層13的PN結(jié)深度過大時，1. 5Xl〇i2cnT2~2. 5X10i2cnT2該樣的 最佳注入量下的擊穿電壓高。但是，可得到作為目標(biāo)值的5200V該樣的高擊穿電壓的注入 量的富余變窄。其原因為，如果熱處理時間過長，則熱擴散過度發(fā)展，作為本發(fā)明的特征的 離散的受主離子的分布變得模糊，與非專利文獻1W及專利文獻1公開那樣的VLD構(gòu)造的 RESURF層相近。
[0151]目P，為了確保高耐壓性和注入量的富余該兩方，存在最佳的熱處理。在圖9所示 的例子的情況下，最佳的熱處理是指，如參照符號"43"所示那樣PN結(jié)深度成為6ym的 程度的處理。此時，可得到高擊穿電壓的注入量的范圍W面密度來講是1.5Xl〇i2cnT2~ 3. 5Xl〇i2cm-2。該注入量的范圍相當(dāng)于由構(gòu)成半導(dǎo)體基板11的半導(dǎo)體材料決定的RESURF 條件的1. 5倍~3. 5倍。RESURF條件是針對構(gòu)成半導(dǎo)體基板11的每個半導(dǎo)體材料預(yù)先求 出的RESURF構(gòu)造的注入量的最佳值。
[0152] 因此，半導(dǎo)體基板11的厚度方向一方側(cè)的表面中的各P型注入層21a~25a的P 型雜質(zhì)的面密度、與在半導(dǎo)體基板11的厚度方向上圍繞該P型注入層21a~25a的P型擴 散層2化~25b的P型雜質(zhì)的面密度之和，優(yōu)選為針對構(gòu)成半導(dǎo)體基板11的每個半導(dǎo)體材 料預(yù)先求出的RESURF條件的1. 5倍W上且3. 5倍W下。
[0153] 雖然重復(fù)，但從圖7~圖9可知，在本實施方式的半導(dǎo)體器件1中，如果不使電場 緩和層13中包含的P型注入層21a~25a的個數(shù)即集合數(shù)變多從而與P型注入層21a~ 25a的個數(shù)相應(yīng)地分散電場集中，并且進行適當(dāng)?shù)臒釘U散而緩和各P型注入層2la~25a的 端部中的電場集中，則無法得到高耐壓性。
[0154] 此處，著眼于位于最內(nèi)側(cè)的層間區(qū)域的寬度（W下有時稱為"最內(nèi)側(cè)P型注入層間 隔"）s2。如果最內(nèi)側(cè)P型注入層間隔s2過小，則在與P基礎(chǔ)層12連接的P型注入層21a 的底端部中不發(fā)生電場集中，成為與P型注入層的個數(shù)變少1個的情況相同的狀態(tài)。相反， 如果最內(nèi)側(cè)P型注入層間隔s2過大，則與P基礎(chǔ)層12連接的P型注入層21a和比其更靠 外側(cè)一層的P型注入層22a的電容禪合過小，與P基礎(chǔ)層12連接的P型注入層21a的底端 部中的電場集中未被充分地緩和。目P，在最內(nèi)側(cè)P型注入層間隔s2中存在最佳值。
[0155] 在本實施方式的半導(dǎo)體器件1中，最內(nèi)側(cè)P型注入層間隔s2的最佳值是與熱擴散 長度相同的程度。因此，為了實現(xiàn)最內(nèi)側(cè)P型注入層間隔s2的最佳值，至少需要使最內(nèi)側(cè) 的第一P型擴散層2化和比其更靠外側(cè)一層的第二P型擴散層2化相接、或者使最內(nèi)側(cè)的 第一P型擴散層2化的一部分和比其更靠外側(cè)一層的第二P型擴散層22b的一部分重疊。
[0156] 換言之，圍繞作為最內(nèi)側(cè)高濃度雜質(zhì)層的第一P型注入層21a的第一P型擴散層 2化至少需要與圍繞在電場緩和層13的徑向上比第一P型注入層21a更靠外側(cè)一層形成的 第二P型注入層22a的第二P型擴散層2化相連而形成。關(guān)于第一P型擴散層2化，也可W 除了第二P型擴散層22bW外，還與比第二P型擴散層2化形成于徑向的更外側(cè)的P型擴 散層23b~2化之中的至少除了最外側(cè)的P型擴散層25bW外的一個或者多個P型擴散層 23b、24b相連而形成。
[0157] 另外，如上所述，如果熱擴散過度地發(fā)展，則電場緩和層13與作為W往技術(shù)的VLD 構(gòu)造的RESURF層相近，所W可得到高擊穿電壓的注入量的富余變窄，得不到作為本實施方 式的半導(dǎo)體器件1的效果的寬的注入量的富余。為了得到寬的注入量的富余，至少需要使 位于最外側(cè)的第五P型擴散層2化從比其更靠內(nèi)側(cè)1層的第四P型擴散層24b隔開間隔而 形成。
[0158] 不僅是第五P型擴散層25b，而且比第五P型擴散層2化形成于徑向的更內(nèi)側(cè)的P 型擴散層2化~24b之中的至少除了最內(nèi)側(cè)的P型擴散層2化的靠外側(cè)一層的P型擴散層 2化W外的一個或者多個P型擴散層23b、24b也可W從在徑向上比該P型擴散層23b、24b 更靠內(nèi)側(cè)1層形成的P型擴散層22b、23b隔開間隔而形成。
[0159] 為了更可靠地得到高的擊穿電壓和寬的注入量的富余，需要恰當(dāng)?shù)卦O(shè)計將P型擴 散層從最內(nèi)側(cè)相連至第幾個來形成、W及將P型擴散層從最外側(cè)至第幾個隔開間隔來形 成。
[0160] 圖10是示出本發(fā)明的第一實施方式中的半導(dǎo)體器件1的表面受主濃度的平面方 向分布的圖形。在圖10中，縱軸表示表面受主濃度（cnT3)，橫軸表示水平方向距離。在圖 10中，示出了電場緩和層13中包含的集合數(shù)是35個、電場緩和層13的PN結(jié)深度是6ym、 電場緩和層13的各P型注入層21a~25a的注入量是2. 5Xl〇i2cnT2時的表面受主濃度分 布。
[016。 如從圖10可知，如果是如上所述電場緩和層13的PN結(jié)深度成為6ym那樣的熱 處理，則在電場緩和層13中，在靠近活性區(qū)域12的部分中，相互隔開間隔形成的多個P型 注入層21a、22a通過P型擴散層2化、2化而被連接，但作為本發(fā)明的特征的離散的受主離 子的分布被充分地保持。
[0162] 圖11是示出本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件1中的電場分布的仿真結(jié)果的 圖形。在圖11中，縱軸表示電場強度（V/cm)，橫軸表示水平方向距離。在圖11中，示出了 對具備具有圖10所示的受主離子分布的電場緩和層13的半導(dǎo)體器件1施加了 4500V的 電壓時的基板表面P0W及PN結(jié)深度附近P1的電場分布。在本實施方式中，在基板表面 P0或者PN結(jié)深度附近P1發(fā)生電場集中，但各P型注入層21a~25a中的最大電場全部是 0. 2MV/cm程度、即2. 0X105V/cm程度，可知大致均等地分散。
[0163]W下，將本實施方式的半導(dǎo)體器件1與具備作為W往技術(shù)的VLD構(gòu)造的RESURF層 的半導(dǎo)體器件進行比較。圖12W及圖13是示出本發(fā)明的第一實施方式的半導(dǎo)體器件1中 的與注入量的富余有關(guān)的仿真結(jié)果的圖形。
[0164] 在圖12中，縱軸表示300K下的擊穿電壓（V)，橫軸表示注入量誤差（c