DE10334415B4

DE10334415B4 - Diode und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE10334415B4
Application number: DE10334415.2A
Authority: DE
Inventors: Ryuichiro Abe; Kenji Kouno
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-07-28
Publication date: 2015-04-02
Anticipated expiration: 2023-07-29
Also published as: US6943383B2; US20040016971A1; JP3778152B2; JP2004119870A; DE10334415A1

Abstract

Diode, mit: einem Halbleitersubstrat (1) eines entweder ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyps; ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen (2, 3), welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind, welche mit einem regelmäßigen Abstand in einem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen; ersten Elektroden (7a, 7b), welche von dem Halbleitersubstrat getragen werden und mit den ersten bzw. zweiten Diffusionsregionen verbunden sind; und einer zweiten Elektrode (7b', 7b'', 7b'''), welche durch eine Isolationsschicht (5, 5') benachbarte Enden der ersten und zweiten Diffusionsregionen bedeckt, wobei ein Potential der zweiten Elektrode an ein Potential der mit derjenigen der ersten und zweiten Diffusionsregionen, deren Leitfähigkeitstyp sich von dem des Halbleitersubstrats unterscheidet, verbundenen ersten Elektrode angeglichen ist.

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf eine Diode und insbesondere auf eine PN-Sperrschichtdiode, welche Streifendiffusionsschichten zum Eingabe/Ausgabe-Schutz in einem integrierten Schaltkreis aufweist.
PN-Sperrschichtdioden können als ein Schutzelement zum Verhindern einer Zerstörung von Halbleiterbauelementen aufgrund elektrostatischer Entladung (ESD), einer Stoßspannung oder eines Stoßstroms eingesetzt werden. Eine solche PN-Sperrschichtdiode zum Eingabe/Ausgabe-Schutz ist in der JP H02-58262 A offenbart.
22A zeigt eine Draufsicht einer typischen PN-Sperrschichtdiode zum Eingabe/Ausgabe-Schutz nach dem Stand der Technik. 22B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XXIIB-XXIIB in 22A genommen ist.
Die in 22A und 22B gezeigte PN-Sperrschichtdiode 100 beinhaltet ein Siliziumhalbleitersubstrat vom N-Typ niedriger Konzentration (n-) 1, eine Diffusionsregion 2 vom P-Typ hoher Störstellenkonzentration als eine Basis in dem Oberflächenabschnitt des Substrats 1 und Diffusionsregionen vom N-Typ hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b als ein Emitter auf beiden Seiten der Basis in der Oberflächenschicht des Substrats 1, um einen PN-Übergang zu schaffen. In 22A sind die P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration mit gestrichelten Linien angegeben.
Wie in 22B gezeigt, sind die P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration durch Öffnungen in einem BPSG (Borphosphorsilikatglas) enthaltenden Isolationsfilm 5 jeweils mit Al-Elektroden 7a und 7b verbunden. Genauer gesagt, ist, wie in der Draufsicht von 22A gezeigt, die P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration mit der Al-Elektrode 7a als Basiselektrode verbunden, und die N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration sind zusammen mit der Al-Elektrode 7b als Emitterelektrode verbunden. Hier sind in der Draufsicht von 22A die Al-Elektroden 7a und 7b mit durchgezogenen Linien angegeben, und die Kontaktregionen 71, 72 und 73 sind mit gepunkteten Linien angegeben. Ferner ist die gesamte PN-Sperrschichtdiode mit einem Siliziumnitrid (SiN) enthaltenden Schutzfilm 10 bedeckt und ist durch Anschlußflächen 70a und 70b, welche in 22A mit durchgezogenen Linien angegeben sind, nach außen verbunden. Jede der Regionen hoher Störstellenkonzentrationen 2, 3a und 3b weist eine rechteckige Gestalt mit Abmessungen von etwa 10 μm × 500 μm auf. Die PN-Sperrschichtdiode dient als ein Eingabe/Ausgabe-Schutzelement für ein Halbleiterbauelement und weist mehrere zehn von parallel geschalteten EN-Sperrschichtdioden in 22A und 22B auf, um die Schaltungen in dem Halbleiterbauelement vor einer großen Amplitude eines Stoßstroms zu schützen.
Als nächstes wird mit Bezug auf 23A bis 23E ein Verfahren zum Herstellen der in 22A und 22B gezeigten PN-Sperrschichtdiode beschrieben werden. 23A bis 23E sind vergrößerte Querschnittsansichten in der Reihenfolge der Produktionsprozesse, welche entlang einer Linie XXIIB-XXIIB in 22A genommen sind.
Wie in 23A gezeigt, wird auf einem Silizium-(Halbleiter)-Substrat 1 vom N-Typ niedriger Störstellenkonzentration eine erste Maske 101 entsprechend der Basis ausgebildet, und dann wird das Fremdmaterial vom P-Typ bei relativ hoher Konzentration ioneninjiziert, um die P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration auszubilden, um die Basis zu schaffen.
Danach wird, wie in 23B gezeigt, die erste Maske 101, die der Basis entspricht, entfernt, und dann wird eine zweite Maske 102 entsprechend dem Emitter ausgebildet. Als nächstes wird ein Fremdmaterial vom N-Typ bei relativ hoher Konzentration ioneninjiziert, um die N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration als Emitter auf beiden Seiten der P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration auszubilden. Dies schafft PN-Übergangsregionen 4a und 4b in den Halbleiterabschnitten zwischen der P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration und den N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration.
Als nächstes wird, wie in 23C gezeigt, die zweite Maske 102, die dem Emitter entspricht, entfernt, und dann wird auf einer gesamten Oberfläche des Substrats 1 ein BPSG-Film als ein Zwischenisolationsfilm 5 abgelegt. Um Verbindungen mit der P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration bzw. den N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration zu erhalten, werden Öffnungen 61, 62 und 63 ausgebildet.
Danach wird, wie in 23D gezeigt, auf der gesamten gegenwärtigen oberen Oberfläche Al abgelegt, um einen Al-Film zu erzeugen, welcher ein Muster derart erhält, daß er eine Basiselektrode 7a und Emitterelektroden 7b aufweist.
Nun wird, wie in 23E gezeigt, auf der gesamten oberen Oberfläche SiN abgelegt, um einen Schutzfilm 10 zu bilden, und dann werden zur externen Verbindung Öffnungen für Anschlußflächen ausgebildet, um die in 22A und 22B gezeigte PN-Sperrschichtdiode 100 fertigzustellen.
Wenn ein Stoß wie etwa ESD plötzlich auf die N-Hochdiffusionsregionen 3a und 3b als Emitter einwirkt, werden die PN-Übergangsregionen 4a und 4b in Sperrichtung vorgespannt. Dies erzeugt eine Lawinenleitung derart, daß ein Stoßstrom von den N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration zu der P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration fließt. Die PN-Übergangsregionen 4a und 4b weisen Breiten L_ca bzw. L_cb auf, welche im Auslegungsschritt einander gleich sind. In dem Herstellungsschritt können die Breiten L_ca und L_cb jedoch voneinander unterschiedlich werden (in der Figur ist L_ca < L_cb). In 22B ist, wie durch die Pfeile mit unterschiedlichen Dicken gezeigt, ein durch die PN-Übergangsregion 4a mit einer kleineren Breite fließender Stoßstrom in der Amplitude größer als der durch die PN-Übergangsregion 4b fließende Stoßstrom. Somit weist die Diode mit einer Abweichung in einer Amplitude eines Stoßstroms aufgrund der unterschiedlichen Breiten L_ca und L_cb eine vergleichsweise niedrige Spannungsfestigkeit gegen eine Stoßspannung auf und wird daher leicht zerstört.
Darüber hinaus können insbesondere die P-Diffusionsregion 2 hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen 3a, 3b hoher Störstellenkonzentration, die rechteckige Kanten aufweisen, einer Zerstörung aufgrund einer Stoßspannung unterworfen sein, weil sich ein elektrischer Stoßstrom hierauf konzentriert.
Es ist daher wünschenswert, eine PN-Sperrschichtdiode zu schaffen, welche in der Lage ist, die Konzentration eines elektrischen Stoßstroms an den Enden der Streifendiffusionsregionen darin zu unterdrücken.
Ferner ist es auch wünschenswert, eine PN-Sperrschichtdiode zu schaffen, bei welcher die Stoßströme gleichmäßig durch jede der mehreren PN-Übergangsregionen geleitet werden können.
Aus der US 5 923 079 A ist ein Chip-System bekannt, das ein Schutzelement gegen elektrostatische Entladungen (ESD) aufweist. Das Schutzelement umfasst einen Bipolartransistorabschnitt und in dessen Nähe angeordnete Diodenabschnitte. Die Diodenabschnitte bestehen aus dotierten N⁺-Diffusionsregionen und P⁺-Diffusionsregionen in einem p-Siliziumsubstrat. Die Diffusionsregionen weisen eine im Wesentlichen rechteckförmige Gestalt auf und sind über Kontaktlöcher mit metallischen Anschlüssen oder einer Entladeleitung verbunden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine überlegene Diode zu schaffen.
Eine andere Aufgabe ist es, eine Diode mit einem verbesserten ESD-Stehvermögen zu schaffen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine PN-Sperrschichtdiode zu schaffen, welche in der Lage ist, Stoßströme durch mehrere PN-Übergangsregionen hiervon gleichmäßig zu leiten.
Eine noch weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine PN-Sperrschichtdiode zu schaffen, welche eine Isolationsschicht auf dem PN-Übergangsbereich mit einer Wärmebeständigkeit aufweist.
Erfindungsgemäß ist eine Diode gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 51 bereitgestellt.
Weiterhin ist ein Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 52 bis 60 geschaffen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine PN-Sperrschichtdiode so aufgebaut, daß sie die Stromkonzentration an den Enden von Streifendiffusionsregionen in der PN-Diode unterdrückt. Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Diode ein Substrat eines ersten Leitfähigkeitstyps sowie erste und zweite Streifendiffusionsregionen, welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. dem zweiten Leitfähigkeitstyp sind. Die Streifendiffusionsregionen sind mit einem regelmäßigen Abstand abwechselnd in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats angeordnet. Die Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregion sind so angeordnet, daß sie einander gegenüberstehen, um ein Streifenmuster aufzuweisen. Die Diode beinhaltet ferner erste und zweite Streifenelektroden oberhalb der ersten und zweiten Diffusionsregionen entlang den Längsseiten, welche jeweils mit den ersten und zweiten Diffusionsregionen verbunden sind. Die Diode beinhaltet ferner einen Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsteil zum Unterdrücken einer Konzentration des Stoßstroms an benachbarten Enden der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen.
Gemäß einem dritten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine PN-Sperrschichtdiode Streifendiffusionsregionen für eine Basisregion und Emitterregionen, welche unter gleichen Abständen mit einem Isolationsschutzfilm hierauf mit Öffnungen, welche zum Ausbilden der Basisregion und der Emitterregionen vorgesehen sind, angeordnet sind.
Gemäß einem vierten Gesichtspunkt der vorliegenden. Erfindung beinhaltet eine Diode eine Isolationsschicht auf der PN-Übergangsregion mit Wärmebeständigkeit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden genauen Beschreibung noch deutlich ersichtlich, welche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen zu lesen ist, für die gilt:
1A eine Teildraufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer ersten Ausführungsform ist;
1B eine entlang einer Linie IB-IB in 1A genommene Teilquerschnittsansicht ist;
2A eine entlang einer Linie IIA-IIA in 1A genommene Teilquerschnittsansicht ist;
2B eine entlang einer Linie IIB-IIB in 1A genommene Teilquerschnittsansicht ist;
3A eine Teildraufsicht einer PN-Sperrschichtdiode eines Beispiels einer Modifizierung gemäß der ersten Ausführungsform ist;
3 eine Teilquerschnittsansicht einer PN-Sperrschichtdiode eines anderen Beispiels einer Modifizierung gemäß der ersten Ausführungsform ist;
4 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer zweiten Ausführungsform ist;
5 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer dritten Ausführungsform ist;
6 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer vierten Ausführungsform ist;
7A eine Teildraufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer fünften Ausführungsform ist;
7B eine entlang einer Linie VIIB-VIIB in 7A genommene Querschnittsansicht ist;
8 eine Teildraufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer sechsten Ausführungsform ist;
9A eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer neunten Ausführungsform ist;
9B eine entlang einer Linie IXB-IXB in 9A genommene Querschnittsansicht der PN-Sperrschichtdiode ist;
10A bis 10G entlang einer Linie IXB-IXB in 9A genommene Querschnittsansichten in der Reihenfolge von Prozessen sind;
11A bis 11E Querschnittsansichten sind, welche Prozesse für ein auf dem gleichen Substrat ausgebildetes CMOS-Halbleiterbauelement darstellen;
12 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer zehnten Ausführungsform ist;
13 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer elften Ausführungsform ist;
14 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer zwölften Ausführungsform ist;
15 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer dreizehnten Ausführungsform ist;
16 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer vierzehnten Ausführungsform ist;
17A eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform ist;
17B eine entlang einer Linie XVIIB-XVIIB in 17A genommene vergrößerte Querschnittsansicht ist;
18 eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer sechzehnten Ausführungsform ist;
19A eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer siebzehnten Ausführungsform ist;
19B eine entlang einer Linie XIXB-XIXB in 10A genommene Querschnittsansicht ist;
20A eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer achtzehnten Ausführungsform ist;
20B eine entlang einer Linie XXB-XXB in 20A genommene Querschnittsansicht ist;
21A eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß einer neunzehnten Ausführungsform ist;
21B eine der PN-Sperrschichtdiode entlang einer Linie XXIB-XXIB in 21A genommene vergrößerte Querschnittsansicht ist;
22A eine Draufsicht einer typischen PN-Sperrschichtdiode zum Eingabe/Ausgabe-Schutz nach dem Stand der Technik ist;
22B eine entlang einer Linie XXIIB-XXIIB in 22A genommene vergrößerte Querschnittsansicht ist; und
23A bis 23E entlang einer Linie XXIIB-XXIIB in 22A genommene vergrößerte Querschnittsansichten in der Reihenfolge von Produktionsprozessen sind.
Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf vielfältige Ausführungsformen im Detail beschrieben werden.
[ERSTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die PN-Sperrschichtdiode 200 beinhaltet ein Siliziumhalbleitersubstrat vom P-Typ (P-Leitfähigkeitstyp, P-Störstellentyp) 1, eine Diffusionsregion vom P-Typ hoher Störstellenkonzentration 2 in einer Oberfläche des P-Siliziumhalbleitersubstrats 1 und eine Diffusionsregion vom N-Typ hoher Störstellenkonzentration 3 in der Oberflächenschicht, wobei die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 mit einem regelmäßigen Abstand in einer ersten Richtung (parallel zu einer Linie IIA-IIA) abwechselnd angeordnet sind und Längsseiten der Diffusionsregionen 2 und 3 in einer zweiten Richtung (parallel zu einer Linie IB-IB) so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen, wodurch ein Streifenmuster ausgebildet wird.
Eine vorbestimmte Anzahl von Paaren der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 sind wiederkehrend in der ersten Richtung angeordnet, wobei die Anzahl in Übereinstimmung mit der erforderlichen Stoßstromfestigkeit festgelegt ist. Allerdings veranschaulicht 1A nur ein Paar der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3.
Die P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration 2 entspricht einer Basis (Anode) der PN-Sperrschichtdiode 200, und die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 entspricht einem Emitter (Kathode) der PN-Sperrschichtdiode 200. Hier veranschaulichen die Konfigurationen der Diode 200 in 1A und 1B den Zustand gerade nach Ioneninjektion. Das ioneninjizierte Substrat 1 wird danach einer Wärmebehandlung unterzogen, so daß ioneninjizierte Abschnitte thermisch diffundiert werden, um sich einander entlang der ersten Richtung so anzunähern, daß die Längsseiten der ioneninjizierten Streifenabschnitte einander überlappen, um einen PN-Übergang der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 mit der N-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration 3 auszubilden.
Auf der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 sind aus Aluminium (Al) hergestellte Streifenelektroden 7a und 7b mit gleichen Abständen abwechselnd angeordnet. In 1A veranschaulichen schraffierte Bereiche 70a und 70b Kontakte zwischen der P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration 2 und der Elektrode 7a bzw. zwischen der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 und der Elektrode 7b. Die Kontakte 70a und 70b sind in den mittleren Abschnitten der P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 angeordnet. Ferner ist durch einen Isolationsfilm, welcher eine LOCOS (lokale Oxidation von Silizium) 5' und auf dem LOCOS(-Film) 5' einen Zwischenisolationsfilm 5 enthält, eine zweite Elektrode 76' so angeordnet, daß sie benachbarte Enden (erste Enden) der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 und der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 bedeckt. Die zweite Elektrode 7b' ist aus Aluminium (Al) oder Polysilizium (Si) hergestellt. Hierbei ist die zweite Elektrode 7b' mit der mit der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 verbundenen Elektrode 7b mittels beispielsweise eines Drahts 6 elektrisch verbunden, um das Potential (die Spannung) der zweiten Elektrode 7b' dem der Elektrode 7b anzugleichen.
2A und 2B zeigen den Zustand nach thermischer Diffusion der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 so, daß die Längsseitenabschnitte der Streifen der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 miteinander überlappt sind. Wie in 1A und 1B gezeigt, ist die zweite Elektrode 7b' so ausgebildet, daß sie die Enden der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration (Emitter) 3 und der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration (Basis) 2 bedeckt. Ferner wird die zweite Elektrode 7b durch Verdrahtung mit der Elektrode (Emitterelektrode) 7b im Potential ausgeglichen. Wenn eine positive Stoßspannung an den Emitter (N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration) 3 angelegt wird, verursacht eine positive Spannung an der zweiten Elektrode 7b' eine Abstoßung von Löchern in dem P-Halbleitersubstrat 1 und Löchern in der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2. Dies dehnt eine Verarmungsschicht 41 (2B) an dem Ende der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration (Emitter) 3 im Vergleich mit der Verarmungsschicht 40 (2A) in dem mittleren Abschnitt aus. Dies mäßigt die Konzentration elektrischen Stroms an den Endkanten und unterdrückt somit die Zerstörung an den Endkanten aufgrund von Stoßspannungen. Die entgegengesetzten Enden der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 können vorzugsweise mit der zweiten Elektrode 7b' bedeckt sein.
Die in 1A und 1B gezeigte zweite Elektrode 7b' kann auf verschiedene Weise modifiziert sein. Die in 1A gezeigte zweite Elektrode 7b' bedeckt die Enden der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 vollständig. Es ist jedoch ausreichend, wenn die zweite Elektrode 7b' nur Teile der Enden der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 um die Grenzfläche des PN-Übergangs hiervon herum bedeckt. Die Unterdrückung einer Konzentration elektrischen Stoßstroms (elektrischen Felds) durch die zweite Elektrode 7b', die die Verarmungsschicht 41 ausdehnt, ist an der Grenzfläche des PN-Übergangs am wirksamsten.
3A zeigt eine andere Modifikation. Bei der PN-Sperrschichtdiode 201 von 3A ist eine zweite Elektrode 7b'', die der zweiten Elektrode 7b' in 1A entspricht, in einem Körper mit der Elektrode 7b zusammen ausgebildet. Daher kann eine Verdrahtung, die in der PN-Sperrschichtdiode in 1A erforderlich war, weggelassen werden, so daß die Struktur vereinfacht wird.
3B zeigt eine andere Modifikation. Bei der PN-Sperrschichtdiode von 3B ist eine zweite Elektrode 7b''', die der zweiten Elektrode 7b' in 1A entspricht, auf der LOCOS 5' ausgebildet. Die zweite Elektrode 7b''' ist aus Polysilizium hergestellt und in dem Ausbildungsprozeß von LOCOS und Polysilizium, welches für Gateelektroden von MOS-Transistoren verwendet wird, wenn ein andere Halbleiterbauelemente wie etwa MOS-Transistoren enthaltender integrierter Schaltkreis hergestellt wird, zusammen ausgebildet. Nachdem die zweite Elektrode 7b''' auf der LOCOS 5' ausgebildet ist, welcher sich näher an den Diffusionsregionen als die zweite Elektrode 7b' in 1B befindet, ist eine Unterdrückung einer Konzentration eines Stoßstroms durch die zweite Elektrode 7b''' wirksamer als bei der zweiten Elektrode 7b' in 1B.
In dieser Ausführungsform wird die LOCOS 5' nach Ioneninjektion ausgebildet, um die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 auszubilden.
[ZWEITE AUSFÜHRUNGSFORM]
In der ersten Ausführungsform verhindert die Ausbildung der zweiten Elektrode an den Enden oder Eckkanten der Diffusionsregionen eine Zerstörung an dieser Stelle. In der zweiten Ausführungsform vermindert die Optimierung der Ausbildung der Zuleitungsdrahtelektroden für die PN-Sperrschichtdiode 210 eine Konzentration von Stoßströmen an den Enden oder Eckkanten der Diffusionsregionen.
4 stellt eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode 210 gemäß der zweiten Ausführungsform dar. Bei der PN-Sperrschichtdiode 210 weisen Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b eine Breite auf, die geringer ist als eine Längsseitenlänge der Streifenelektroden 7a und 7b, und sind in den mittleren Abschnitten hiervon mit den Elektroden 7a und 7b verbunden. In dem Fall der in 4 gezeigten PN-Sperrschichtdiode 210 sind die Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b in einem Stück mit den Streifenelektroden 7a und 7b zusammen ausgebildet.
Dieser Aufbau verlängert die Abstände von den Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b zu den Enden oder Eckkanten der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3, wie jeweils durch Pfeile in 4 gezeigt. Das heißt, die Widerstände der Stromwege erhöhen sich in Übereinstimmung mit Abständen von den mittleren Abschnitten der Elektroden 7a und 7b aus, was das Verhältnis des an den Enden der Diffusionsregionen 2 und 3 fließenden Stoßstroms verringert.
Dies mäßigt die Konzentration elektrischen Stroms an Endkanten der Diffusionsregionen 2 und 3, wodurch eine Zerstörung an den Enden der diffundierten Regionen 2 und 3 unterdrückt wird. Nachdem die Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b mit dem mittleren Abschnitt der Elektroden 7a und 7b verbunden sind, fließen Stoßströme symmetrisch in Bezug auf die Mittellinien von Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b. Daher kann eine Unterdrückung der Stoßströme symmetrisch auf beiden Seiten der Mittellinie der Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b bereitgestellt werden.
[DRITTE AUSFÜHRUNGSFORM]
5 ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode 220 gemäß der dritten Ausführungsform. Die PN-Sperrschichtdiode 220 gemäß der dritten Ausführungsform weist Elektroden auf, welche als untere Schichten ausgebildet sind und mit den Diffusionsregionen 2 und 3 verbunden sind. Andererseits sind die mit den Elektroden verbundenen Zuleitungsdrahtelektroden als obere Schichten ausgebildet.
Die PN-Sperrschichtdiode 220 enthält, wie in 5 gezeigt, vier P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und vier N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3, welche abwechselnd angeordnet sind. Auf den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 sind Elektroden 7a und 7b als untere Schichten so ausgebildet, daß sie über Kontakte 70a und 70b jeweils eine Verbindung mit den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 aufweisen. Auf den Elektroden 7a und 7b ist ein Zwischenisolationsfilm (nicht gezeigt) ausgebildet. Auf dem Zwischenisolationsfilm ist eine Zuleitungsdrahtelektrode 8a' als eine obere Schicht ausgebildet, welche sich in eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Längsseiten der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 erstreckt.
In ähnlicher Weise ist auf dem Zwischenisolationsfilm eine Zuleitungsdrahtelektrode 8b' als eine obere Schicht ausgebildet, welche sich in eine Richtung senkrecht zu der Richtung der Längsseiten der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 erstreckt.
Die Zuleitungsdrahtelektrode 8a' ist mittels Durchgangslöchern 80a' mit den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 verbunden, und die Zuleitungsdrahtelektrode 8b' ist mittels Durchgangslöchern 80b' mit den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 verbunden.
Nachdem die Durchgangslöcher 80a' und 80b' in dem mittleren Abschnitt der Streifenelektroden 7a und 7b angeordnet sind, kann dieser Aufbau die durch die Enden der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 fließenden Stoßströme reduzieren. Daher ist er in der Lage, die Konzentration elektrischen Stroms an den Enden der Diffusionsregionen 2 und 3 aufgrund einer Stoßspannung zu mäßigen und eine Zerstörung an dieser Stelle zu unterdrücken.
Zusätzlich liegt, nachdem die Zuleitungsdrahtelektroden 8a' und 8b' als die oberen Schichten oberhalb der Streifenelektroden 7a und 7b ausgebildet sind, keine Notwendigkeit vor, die nur durch die Zuleitungsdrahtelektroden 8a' und 8b' belegte Fläche bereitzustellen. Daher kann dies, obwohl die PN-Sperrschichtdiode 220 eine Anzahl von Diffusionsregionen 2 und 3 aufweist, die Rate eines in die Enden der Diffusionsregionen 2 und 3 fließenden Stoßstroms reduzieren, ohne die belegte Fläche nur durch die Zuleitungsdrahtelektroden 8a' und 8b' zu vergrößern.
[VIERTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Eine PN-Sperrschichtdiode 230 gemäß der vierten Ausführungsform weist, wie in 6 gezeigt, eine Kammstruktur für die Zuleitungsdrahtelektroden 8a'' und 8b'' auf. Das heißt, die Zuleitungsdrahtelektrode 8a'' ist so ausgebildet, daß sie eine Kammform aufweist, wobei deren Zähne die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 bedecken und kreuzen. In ähnlicher Weise ist die Zuleitungsdrahtelektrode 8b'' so ausgebildet, daß sie eine Kammform aufweist, wobei deren Zähne die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 in der Draufsicht bedecken und kreuzen. Die Zähne der Zuleitungsdrahtelektroden 8a'' und 8b'' sind über den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 miteinander verzahnt.
Die Zuleitungsdrahtelektrode 8a'' ist als eine obere Schicht mit Ausnahme des äußersten Zahns, der sich an ersten Enden der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 befindet, mittels Durchgangslöchern 80a'' mit den Elektroden 7a (unteren Schichten) auf den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 verbunden. Die Zuleitungsdrahtelektrode ab 8b'' ist als eine obere Schicht mit Ausnahme des äußersten Zahns, der sich an zweiten Enden der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 befindet, mittels Durchgangslöchern 80b'' mit den Elektroden 7b (unteren Schichten) auf den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3 verbunden.
Sowohl die Breite jedes Zahns der Zuleitungsdrahtelektroden 8a'' und 8b'' als auch die Anordnung der Durchgangslöcher 80a'' und 80b'' an den Überschneidungen der Zuleitungsdrahtelektroden 8a'' und 8b'' mit den Elektroden 7a und 7b können in angepaßter Weise, d. h. selektiv, vorgesehen sein. Als ein Ergebnis kann die Stromverteilung aufgrund einer Stoßspannung, d. h. die Rate eines durch die Enden der Diffusionsregionen 2 und 3 fließenden Stoßstroms, optimiert werden. Dieser Aufbau erhöht die Spannungsfestigkeit der PN-Sperrschichtdiode gegen eine Stoßspannung bei Unterdrückung einer Zerstörung an den Enden der Diffusionsregionen 2 und 3.
[FÜNFTE AUSFÜHRUNGSFORM]
7A ist eine Teildraufsicht einer PN-Sperrschichtdiode 240 gemäß einer fünften Ausführungsform, und 7B ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie VIIB-VIIB in 7A genommen ist. Die PN-Sperrschichtdiode 240 gemäß der fünften Ausführungsform weist im wesentlichen die gleiche Struktur wie die PN-Sperrschichtdiode 220 gemäß der dritten Ausführungsform (5) auf. Der Unterschied besteht darin, daß die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration (Kathode) 3 sich über die Endkante 2a der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration (Anode) 2 auf einem Halbleitersubstrat (p-Mulde) 1 hinaus erstreckt oder über diese hinaus hervorragt. Darüber hinaus weist die Kathode 3 einen Abschnitt niedriger Störstellenkonzentration 3b an der Endkante 3a hiervon auf.
Ferner weisen die Anode 2 und die Kathode 3 runde (kreisförmige) Kanten oder abgeschrägte Abschnitte 2a und 3a auf.
Genauer gesagt, erstreckt sich die Kathode 3 über die Endkante 2a der Anode 2 hinaus oder ragt über diese hinaus hervor, was die hohe elektrostatische Intensität an den Endkanten der Anode 2 und der Kathode 3 reduziert, so daß eine Zerstörung an den Endkanten unterdrückt werden kann. Ferner weist die Kathode 3 den Abschnitt niedriger Störstellenkonzentration 3b an dem Ende 3a hiervon auf, was die hohe elektrostatische Intensität an den Endkanten der Anode 2 und der Kathode 3 reduziert, so daß eine Zerstörung an den Endkanten ebenfalls unterdrückt werden kann.
Eckkanten der Streifenkathode 3 sind abgerundet oder abgeschrägt, um einen Halbkreisabschnitt oder Fasenabschnitt 3a aufzuweisen. Darüber hinaus sind auch die Eckkanten der Streifenanode 2 abgerundet oder abgeschrägt, um einen Halbkreisabschnitt oder einen Fasenabschnitt 2a aufzuweisen. Dieser Aufbau trägt auch dazu bei, die hohe elektrostatische Intensität an den Endkanten der Anode 2 und der Kathode 3 zu reduzieren, so daß eine Zerstörung an den Endkanten verhindert werden kann.
[SECHSTE AUSFÜHRUNGSFORM)
8 ist eine Teildraufsicht einer PN-Sperrschichtdiode 250 gemäß der sechsten Ausführungsform. Diese PN Sperrschichtdiode 250 weist im wesentlichen die gleiche Struktur wie die PN-Sperrschichtdiode 240 gemäß der fünften Ausführungsform (7A und 7B) auf. Der Unterschied liegt darin, daß die auf der Anode 2 und der Kathode 3 ausgebildeten Kontakte 70a und 70b im Bereich der Enden der Anode 2 und der Kathode 3 (an Abschnitten 2c und 3c) teilweise nicht ausgebildet sind. Da die Abstände von den Kontakten 70a und 70b zu den Enden der Anode 2 und der Kathode 3 lang werden, kann dies eine Konzentration elektrischen Stroms an den Enden der Anode 2 und der Kathode 3 aufgrund einer Stoßspannung reduzieren. Das heißt, dieser Aufbau kann eine Erhöhung einer elektrostatischen Feldintensität an den Enden der Anode 2 und der Kathode 3 unterdrücken, wodurch das ESD-Widerstandsvermögen erhöht wird.
[SIEBENTE AUSFÜHRUNGSFORM)
In den vorgenannten Ausführungsformen wird ein Siliziumsubstrat vom P-Typ verwendet. Allerdings kann als eine siebente Ausführungsform, obwohl nicht gezeigt, ein Siliziumsubstrat vom N-Typ verwendet werden. In diesem Fall wird beispielsweise in 1 die Elektrode 7b' an das Potential der Diffusionsschicht der Leitfähigkeit angeglichen, welche sich von der des Substrats 1 unterscheidet. Ferner kann ein Substrat mit einer Epitaxieschicht mit einer Dicke von mehr als 10 μm einschließlich eines P-Typs oder N-Typs einer niedrigen Störstellenkonzentration verwendet werden.
[ACHTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Darüber hinaus wird in den vorgenannten Ausführungsformen eine Unterdrückung einer Konzentration eines Stoßstroms mit Bezug auf erste Enden der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 hergestellt. Allerdings kann als eine achte Ausführungsform eine Unterdrückung einer Konzentration eines Stoßstroms ebenfalls mit Bezug auf zweite Enden der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 3 hergestellt werden. Das heißt, der Aufbau zum Unterdrücken der Konzentration des Stoßstroms kann an sowohl den ersten als auch den zweiten Enden der Diffusionsregionen 2 und 3 ausgebildet sein.
Ferner kann jede Kombination der Strukturen gemäß den vorgenannten Ausführungsformen zwischen den ersten Enden oder zwischen den ersten und zweiten Enden verwendet werden.
Wie zuvor erwähnt, schützt die ESD-Schutzdiode mit einem PN-Übergang Schaltungselemente auf dem gleichen integrierten Schaltkreis sicher vor einem ESD durch wenigstens eine der nachstehenden Strukturen:

(1) Falls das Anode und Kathode tragende Halbleitersubstrat vom P-Typ ist, ist eine zusätzliche Elektrode oberhalb der Kanten von Anode und Kathode angeordnet, und das Potential der zusätzlichen Elektrode ist dem der Kathode angeglichen. Falls das Anode und Kathode tragende Halbleitersubstrat vom N-Typ ist, ist die zusätzliche Elektrode oberhalb der Kanten von Anode und Kathode angeordnet, und das Potential der zusätzlichen Elektrode ist dem der Anode angeglichen.
(2) Rechtwinklige Kanten an den Enden der Anode (P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration) und der Kathode (N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration) sind abgerundet oder abgeschrägt.
(3) Falls das Anode und Kathode tragende Halbleitersubstrat vom P-Typ ist, erstreckt sich die Kante der Kathode über das Ende der Anode hinaus. Falls das Anode und Kathode tragende Halbleitersubstrat vom N-Typ ist, erstreckt sich die Endkante der Anode über das Ende der Kathode hinaus.
(4) Falls das Anode und Kathode tragende Halbleitersubstrat vom P-Typ ist, weist die Kathode an dem Ende hiervon eine N-Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration auf. Falls das Anode und Kathode tragende Halbleitersubstrat vom N-Typ ist, weist die Anode an dem Ende hiervon eine P-Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration auf.
(5) Der die Anode 2 mit der Elektrode 7a verbindende Kontakt 70a ist um die Endkanten der Anode 2 herum nicht vorgesehen. Der die Kathode 3 mit der Elektrode 7b verbindende Kontakt 70b ist um die Endkanten der Kathode 3 herum nicht vorgesehen.
(6) Die Zuleitungsdrahtelektroden 8a und 8b sind nur mit dem Zwischenabschnitt oder dem mittleren Abschnitt der Elektroden 7a und 7b verbunden.

Die in 7A und 7B gezeigte PN-Sperrschichtdiode übernimmt beispielsweise die Struktur gemäß der Punkte (2) bis (4). Dies mäßigt die Konzentration eines Stoßstroms an Endkanten der Diffusionsregionen (Anode und Kathode). Somit kann die in 7A und 7B gezeigte PN-Sperrschichtdiode ein überlegenes ESD-Stehvermögen aufweisen.
Die in 8 gezeigte PN-Sperrschichtdiode übernimmt die Struktur (5) zusätzlich zu Strukturen (2) bis (4). Die Struktur (5) erhöht die Widerstandskomponenten in dem Stromweg von den Kontakten 70a und 70b zu den Endkanten, so daß die Konzentration von Strömen im Bereich der Endkanten weiter reduziert werden kann, was die ESD-Widerstandskapazität erhöht.
[NEUNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
9A und 9B veranschaulichen eine PN-Sperrschichtdiode gemäß einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9B zeigt eine Querschnittsansicht der PN-Sperrschichtdiode, genommen entlang einer Linie IXB-IXB in 9A. Die gleichen oder entsprechenden Teile in 9A und 9B sind mit den gleichen Bezugszeichen in 22A und 22B, welche die PN-Sperrschichtdiode 100 nach dem Stand der Technik zeigen, bezeichnet.
Die in 9A und 9B gezeigte PN-Sperrschichtdiode weist ein Silizium-(Halbleiter)-Substrat vom N-Typ niedriger Störstellenkonzentration 1, eine Diffusionsregion vom P-Typ hoher Störstellenkonzentration 2 als eine Basis in einer Oberflächenschicht des Substrats 1 und Diffusionsregionen vom N-Typ hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b als einen Emitter auf beiden Seiten der Basis in der Oberflächenschicht unter gleichen Abständen auf. Das N-Silizum-(Halbleiter)-Substrat niedriger Störstellenkonzentration 1 enthält Fremdatome von Phosphor (P) bei einer Konzentration von etwa 1 × 10¹⁵ cm^–3. In der Draufsicht von 9A weisen sowohl die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 als auch die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b eine rechteckige Gestalt von etwa 10 μm × 500 μm auf. Zwischen der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b sind in der Oberflächenschicht des Substrats 1 PN-Übergangsregionen 4a und 4b ausgebildet, um PN-Übergänge zu schaffen.
Ferner weist die PN-Sperrschichtdiode einen LOCOS-(lokale Oxidation von Silizium)-Film 500 auf, welcher eine Isolationsschutzschicht mit einem vergleichsweise hohen Schmelzpunkt (im Vergleich mit dem BPSG-Film und dem Halbleitersubstrat 1) ist. Die PN-Übergangsregionen 4a und 4b befinden sich unter Brückenabschnitten 500a und 500b des LOCOS-Films. Die Brückenabschnitte 500a und 500b weisen die gleichen Breiten L_1a und L_1b zwischen Öffnungen 50 auf, so daß die PN-Übergangsregionen 4a und 4b unter den Brückenabschnitten 500a und 500b jeweils die gleichen Breiten L_ca und L_cb aufweisen. In 9A sind drei Öffnungen 50 in dem LOCOS-Film 50 mit durchgezogenen Linien angegeben. Die Breiten L_1a und L_1b der Brückenabschnitte 500a und 500b in dem LOCOS-Film 500 sind allgemein auf L_1a = L_1b = etwa 3 μm festgelegt.
Auf dem LOCOS-Film 500 ist ein aus BPSG hergestellter Isolationsfilm einer unteren Schicht 5 ausgebildet, um den LOCOS-Film 500 zu bedecken und die Oberflächen der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b teilweise zu bedecken, um Kontaktregionen 71, 72 und 73 (Öffnungen in den Oberflächen der Basis und der Emitter) bereitzustellen. Auf der Isolationsschicht 5 und den Kontaktregionen 71, 72 und 73 sind Elektroden einer unteren Schicht 7a und 7b ausgebildet, welche Al aufweisen. Auf den Unterschichtelektroden 7a und 7b und dem Unterschichtisolationsfilm 5 ist ein TEOS (Tetraethylorthosilikat) aufweisender Isolationsfilm einer oberen Schicht 18 so ausgebildet, daß er Öffnungen auf den Unterschichtelektroden 7a und 7b aufweist. Auf dem Oberschichtisolationsfilm 18 sind Elektroden 9a und 9b einer oberen Schicht so ausgebildet, daß sie jeweils mit den Unterschichtelektroden 7a und 7b durch Öffnungen in dem Oberschichtisolationsfilm 18 verbunden sind. Somit ist die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 als die Basis durch die Unterschichtelektrode 7a mit der Oberschichtelektrode 9a verbunden. Die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b als der Emitter sind durch die Unterschichtelektrode 7b mit der Oberschichtelektrode 9b verbunden.
In der Draufsicht von 9A sind die Unterschichtelektroden 7a und 7b und die Oberschichtelektroden 9a und 9b mit durchgezogenen Linien angegeben. Andererseits sind die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b, die Kontaktregionen 71, 72 und 73 sowie die Kontaktregionen 91, 92 und 93 zwischen den Unter- und Oberschichtelektroden mit gestrichelten bzw. gepunkteten Linien bezeichnet. In dieser Ausführungsform sind Abstände (L_x und L_y) zwischen den Öffnungen 50 in dem LOCOS-Film 500 und den Kontaktregionen 71, 72 und 73 um die Umfänge der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b herum ausgeglichen (L_x = L_y).
Darüber hinaus ist die Oberschichtelektrode 7a, die der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 entspricht, für die Basis mit der Oberschichtelektrode 9a elektrisch verbunden, und die Unterschichtelektrode 7b, die den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b entspricht, ist für den Emitter mit der Oberschichtelektrode 9b elektrisch verbunden. Ferner ist die obere Oberfläche der PN-Sperrschichtdiode mit einem SiN enthaltenden Schutzfilm 20 konfektioniert. Die Oberschichtelektroden 9a und 9b sind durch bei Öffnungen in dem Schutzfilm 20 ausgebildete Anschlußflächen 90a und 90b extern angeschlossen.
Die Oberschichtelektroden 9a und 9b weisen rechteckige Formen mit den gleichen Breiten L_ea und L_eb (L_ea = L_eb) auf, kreuzen drei Öffnungen 50 des LOCOS-Films 500, die in Reihe angeordnet sind, und teilen sich jede der Öffnungen 50 gleichermaßen. Die Anschlußflächen 90a und 90b sind Seite an Seite auf einer Seite der Öffnungen 50 angeordnet.
Ein verfahren zum Herstellen der in 9A und 9B gezeigten PN-Sperrschichtdiode wird mit Bezug auf 10A bis 10G beschrieben werden. 10A bis 10G stellen Querschnittsansichten in der Reihenfolge von Produktionsprozessen dar, die entlang einer Linie IXB-IXB in 9A genommen sind. Die Herstellung der PN-Sperrschichtdiode, die in 10A bis 10G gezeigt ist, wird zusammen mit der Herstellung eines CMOS-Halbleiterbauelements an anderem Ort auf dem gleichen Substrat ausgeführt. Daher wird dieses Verfahren mit Bezug auf Prozesse des CMOS-Bauelements beschrieben werden, die in 11A bis 11E gezeigt sind.
Zuerst wird ein Silizium-(Halbleiter)-Substrat vom N-Typ 1 mit einer niedrigen Störstellenkonzentration vorbereitet, welches in 10A gezeigt ist. Das N-Siliziumsubstrat 1 enthält Phosphor (P) als ein Fremdmaterial bei einer Konzentration mit etwa 1 × 10¹⁵ cm^–3. Andererseits wird bei den CMOS-Ausbildungsregionen, wie in 11A gezeigt, der N-Kanal-MOS-Abschnitt des Substrats 1 mit Bor (B) bei einer Konzentration von 1 × 10¹³ cm^–2 ioneninjiziert, um eine P-Muldenregion 201 zu schaffen. In ähnlicher Weise wird der P-Kanal-MOS-Abschnitt des Substrats 1 mit Phosphor (P) bei einer Konzentration von 1 × 10¹³ cm^–2 ioneninjiziert, um eine N-Muldenregion 301 zu schaffen.
Als nächstes werden, wie in 10B und 11B gezeigt, die LOCOS-Filme 500, 500a und 500b als ein hochschmelzender Schutzfilm mit vorbestimmten Öffnungen durch allgemeine Prozesse ausgebildet wie folgt:
Zuerst wird auf einer gesamten gegenwärtigen oberen Oberfläche des N-Siliziumsubstrats 1 ein SiN-Film, der eine Maske einer thermischen Oxidation ist, abgelegt und nachfolgend einem Ätzvorgang mit einer Maske eines Resists mit den vorbestimmten Öffnungen, die Öffnungen für LOCOS-Film-Ausbildungsorte entsprechen, unterworfen. Als nächstes wird eine thermische Oxidation auf der durch die Öffnungen des SiN-Films freiliegenden Siliziumoberfläche bewirkt, um den LOCOS-Film 500, 500a und 500b auszubilden. Schließlich wird die SiN-Filmmaske entfernt. Die Dicke des LOCOS-Films 500 betragt etwa 0,6 μm. Wie in 11B gezeigt, werden in der CMOS-Ausbildungsregion nach Ausbilden der LOCOS-Filme 500 ein einen Siliziumoxidfilm aufweisender Gateoxidfilm 601 und eine einen Polysiliziumfilm aufweisende Gateelektrode 602 durch ein allgemein verwendetes Verfahren ausgebildet.
Als nächstes wird, wie in 10C gezeigt, ein erster Resist 103 ausgebildet, um die dem Emitter entsprechenden Öffnungen in dem LOCOS-Film 500, 500a und 500b zu bedecken, und dann wird Bor (B) mit dem LOCOS-Film als einer wesentlichen Maske durch die der Basis entsprechenden Öffnungen bei einer Konzentration von 2 × 10¹⁴ cm^–2 in das Substrat 1 ioneninjiziert. Danach wird bei einer Temperatur von nicht weniger als 1000°C für einige Stunden eine Wärmebehandlung vorgenommen, um eine P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 für die Basis auszubilden. Die Diffusionstiefe der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 beträgt etwa 3 μm. Zur gleichen Zeit werden bei den CMOS-Ausbildungsorten, wie in 11C gezeigt, P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21 und 22 entsprechend P-Kanälen ausgebildet.
Danach wird, wie in 10D gezeigt, der erste Resist 103 entfernt, und dann werden die Öffnungen des LOCOS-Films, die der Basis entsprechen, mit einem zweiten Resist 104 bedeckt. Als nächstes wird Phosphor (P) mit dem LOCOS-Film als einer wesentlichen Maske durch dem Emitter entsprechende Öffnungen bei einer Konzentration von 4 × 10¹⁶ cm^–2 ioneninjiziert. Danach wird bei einer Temperatur von nicht weniger als 1000°C für etwa eine Stunde eine Wärmebehandlung ausgeführt, um N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b auf beiden Seiten der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 auszubilden. Die Diffusionstiefe der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b beträgt etwa 2 μm. Diese Prozesse schaffen PN-Übergangsregionen 4a und 4b in dem Halbleiterabschnitt zwischen der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b. In dem gleichen Prozess werden an den CMOS-Ausbildungsorten N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31 und 32, die den N-Kanälen entsprechen, ausgebildet, wie in 11D gezeigt.
Anschließend wird der zweite Resist 104 entfernt, wie in 10E gezeigt, und dann wird ein BPSG-Film auf der gesamten gegenwärtigen oberen Oberfläche als der Unterschichtisolationsfilm 5 abgelegt. Ferner werden Öffnungen 61, 62 und 63 in dem BPSG-Film für Kontakte für die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b ausgebildet, wobei die Dicke des BPSG-Films etwa 0,6 μm beträgt.
Wie in 10F gezeigt, wird über der gesamten gegenwärtigen Oberfläche Al abgelegt, um einen Al-Film von etwa 1 μm Dicke zu haben, welcher ein Muster aufweist, um die Unterschichtelektroden 7a und 7b auszubilden.
An den CMOS-Ausbildungsorten werden, wie in 11E gezeigt, der einen BPSG-Film aufweisende Unterschichtisolationsfilm 5 und die Al aufweisende Unterschichtelektrode 7 durch die in 10E und 10F gezeigten Prozesse ausgebildet.
Als nächstes wird, wie in 10G gezeigt, der TEOS-Film als der Unterschichtisolationsfilm 18 abgelegt, und dann werden Öffnungen entsprechend den Unterschichtelektroden 7a und 7b ausgebildet. Danach wird ein Al-Film über der gesamten gegenwärtigen oberen Oberfläche abgelegt. Anschließend wird der Al-Film mit einem Muster versehen, um eine vorbestimmte Konfiguration aufzuweisen, um die Oberschichtelektroden 9a und 9b auszubilden. Schließlich wird ein SiN-Film über der gesamten gegenwärtigen oberen Oberfläche als der Schutzfilm 20 abgelegt, und dann werden die Öffnungen für die Anschlußflächen 90a und 90b zur externen Verbindung ausgebildet, um die in 9A und 9B gezeigte PN-Sperrschichtdiode fertigzustellen. Es sei bemerkt, daß an jedem CMOS-Ausbildungsort das CMOS-Halbleiterbauelement nach dem in 11E gezeigten Prozeß mittels des gleichen Prozesses wie des in 10G fertiggestellt wird.
Gemäß dem Verfahren zum Herstellen der PN-Sperrschichtdiode, wie es in 10A bis 10G gezeigt ist, werden die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 für die Basis und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b für den Emitter durch Ioneninjektion mit dem gleichen LOCOS-Film 500, 500a und 500b als einer Maske geschaffen. Daher gibt es in den Prozessen in 10A bis 10G keinen Ausrichtungsvorgang zwischen Masken, das heißt, es gibt keinen Maskenausrichtungsfehler. Demgemäß können, wenn die Breiten der Brückenabschnitte 500a und 500b des LOCOS-Films 500 gleich festgelegt sind, die Breiten L_ca und L_cb der PN-Übergangsregionen 4a und 4b auf beiden Seiten der Basis nach Störstellendiffusion angeglichen werden. Daher können an den beiden PN-Übergangsregionen 4a und 4b die gleichen Spannungsfestigkeiten erhalten werden. Ferner sind die PN-Übergangsregionen 4a und 4b unter den Brückenabschnitten 500a und 500b des LOCOS-Films 500 ausgebildet. Da der LOCOS-Film einen höheren Schmelzpunkt als das BPSG und das Substrat 1 aufweist, kann die PN-Sperrschichtdiode dem Temperaturanstieg in der PN-Übergangsregion 4a und 4b aufgrund Anlegens eines Stoßes widerstehen.
[ZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die neunte Ausführungsform hat die Konfiguration und das Herstellungsverfahren der PN-Sperrschichtdiode beschrieben, wobei die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration für den Emitter auf beiden Seiten der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration für die Basis angeordnet sind, indem die Brückenabschnitte des LOCOS-Films mit der gleichen Breite ausgenutzt werden, welche die PN-Übergangsregionen bedecken.
In Bezug auf die PN-Sperrschichtdioden zum Eingabe/Ausgabe-Schutz für Halbleiterbauelemente werden im allgemeinen mehrere zehn PN-Sperrschichtdioden auf dem gleichen Halbleitersubstrat parallel geschaltet, um die Schaltungsanordnung auf dem Substrat vor einer großen Amplitude eines Stoßstroms zu schützen.
Die PN-Sperrschichtdiode gemäß einer zehnten Ausführungsform weist eine Mehrzahl von parallel geschalteten PN-Sperrschichtdioden auf. Das heißt, die PN-Sperrschichtdiode weist drei Gruppen von PN-Sperrschichtdiodenstrukturen auf, von denen jede der PN-Sperrschichtdiode gemäß der neunten Ausführungsform entspricht.
12 ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der zehnten Ausführungsform. Die gleichen oder entsprechende Teile in 9A und 9B sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Daher wird die genaue Beschreibung weggelassen werden.
Wie in 12 gezeigt, sind drei P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22 und 23 als mittlere Regionen ausgebildet. Zwei N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31a, 31b, 32a, 32b, 33a und 33b sind jeweils auf beiden Seiten jeder der mittleren Regionen angeordnet. Jeder der Brückenabschnitte 501a, 501b, 502a, 502b, 503a und 503b des LOCOS-Films weist die gleiche Breite L_1a, L_1b, L_2a, L_2b, L_3a und L_3b auf. Ferner sind drei P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22 und 23 mit der Oberschichtelektrode 9a verbunden. Sechs N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31a, 31a, 32a, 32b, 33a und 33b sind mit der Oberschichtelektrode 9b verbunden. Die PN-Sperrschichtdiode in der zehnten Ausführungsform kann mit dem gleichen Verfahren wie dem in der neunten Ausführungsform hergestellt werden, mit einer Modifizierung in Masken für die Mehrzahl von PN-Übergangsstrukturen.
Auch können in dieser Ausführungsform, weil die Breiten L_1a, L_1b, L_2a, L_2b, L_3a und L_3b der sechs Brückenabschnitte 501a, 501b, 502a, 502b, 503a und 503b, welche einen hohen Schmelzpunkt aufweisen und jeweils die PN-Übergangsregionen bedecken, gegenseitig angeglichen sind, die sechs PN-Übergangsregionen die gleiche Breite aufweisen, so daß die sechs PN-Übergangsregionen die gleiche Spannungsfestigkeit aufweisen. Dieser Aufbau stellt eine dreimal so hohe Stromamplitudenfestigkeit wie die in 9A und 9B gezeigte PN-Sperrschichtdiode bereit.
Die in 12 gezeigte PN-Sperrschichtdiode weist nur sechs parallel geschaltete PN-Übergangsregionen auf. Allerdings können auch dann, wenn mehrere zehn PN-Übergangsregionen parallel geschaltet sind, die PN-Übergangsregionen die gleiche Breite aufweisen, indem die Brückenabschnitte mit der gleichen Breite verwendet werden, so daß die Stromamplitudenfestigkeit proportional zu der Anzahl von Gruppen der PN-Übergangsregionen der neunten Ausführungsform erhöht werden kann.
[ELFTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die zehnte Ausführungsform offenbart die PN-Sperrschichtdiode mit einer Mehrzahl (drei) von Gruppen einer PN-Übergangsstruktur der neunten Ausführungsform, welche parallel geschaltet sind. Die elfte Ausführungsform bezieht sich auf eine PN-Sperrschichtdiode, bei welcher eine Mehrzahl von Basis- und Emitterregionen abwechselnd angeordnet sind. Genauer gesagt sind bei der PN-Sperrschichtdiode der elften Ausführungsform vier P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration als die Basisregionen und fünf N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration als die Emitterregionen abwechselnd angeordnet, um beispielsweise acht PN-Übergangsregionen aufzuweisen.
13 ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß dieser Ausführungsform. Die gleichen Teile in der neunten Ausführungsform sind in 13 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und somit wird die genaue Beschreibung weggelassen werden.
Wie in 13 gezeigt, sind vier P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22, 23 und 24 und fünf N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32, 33, 34 und 35 abwechselnd angeordnet.
Die Brückenabschnitte 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507 und 508 des LOCOS-Films weisen die gleichen Breiten L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇ und L₈ auf. Vier P-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration 21, 22, 23 und 24 sind mit der Oberschichtelektrode 9a verbunden. Fünf N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32, 33, 34 und 35 sind mit der Oberschichtelektrode 9b verbunden. Die PN-Sperrschichtdiode gemäß der elften Ausführungsform kann mit dem gleichen Verfahren wie dem gemäß der neunten Ausführungsform hergestellt werden, mit einer Modifikation in Masken für die Mehrzahl von PN-Übergangsstrukturen.
Daher weisen auch in dieser Ausführungsform, weil die Breiten L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇ und L₈ der Brückenabschnitte des die PN-Übergangsregionen bedeckenden LOCOS-Films gleich vorgesehen sind, die acht PN-Übergangsregionen die gleiche Breite auf, so daß die acht PN-Übergangsregionen die gleiche Spannungsfestigkeit aufweisen. Hierbei weist, obwohl die in 12 gezeigte PN-Sperrschichtdiode sechs PN-Übergangsregionen aufweist, die in 13 gezeigte PN-Sperrschichtdiode trotz der gleichen Belegungsfläche acht PN-Übergangsregionen auf. Daher liefert die PN-Sperrschichtdiode in 13 eine 4/3-fache Stromamplitudenfestigkeit im Vergleich mit der PN-Sperrschichtdiode in 12. In anderen Worten, falls sie das gleiche Stromstehvermögen aufweisen, kann die in 13 gezeigte PN-Sperrschichtdiode mit 3/4 der Fläche vorgesehen sein, welche durch die in 12 gezeigte PN-Sperrschichtdiode belegt werden würde.
Bei der in 13 gezeigten PN-Sperrschichtdiode sind acht PN-Übergangsregionen parallel geschaltet. In dem Fall, daß mehrere zehn PN-Übergänge parallel geschaltet sind, um ein erforderliches Stehvermögen gegen einen Stoßstrom sicherzustellen, weisen die PN-Übergangsregionen in ähnlicher Weise durch Verwenden der Brückenabschnitte mit der selben Breite die gleiche Breite auf, so daß das Stromstehvermögen der Diode proportional zu der Anzahl der Brückenabschnitte erhöht werden kann.
[ZWÖLFTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die PN-Sperrschichtdioden gemäß der neunten bis elften Ausführungsform beinhalten die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration für die Basis und die N-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration für den Emitter, wobei beide gleich große Rechtecke aufweisen. Die PN-Sperrschichtdiode gemäß einer zwölften Ausführungsform weist Rechtecke unterschiedlicher Größe zwischen den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration auf.
14 ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der zwölften Ausführungsform. Die gleichen Teile in der elften Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen in 14 bezeichnet. Daher wird die detaillierte Beschreibung weggelassen werden.
Wie in 14 gezeigt, sind die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22, 23 und 24 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32, 33, 34 und 35 abwechselnd angeordnet. Die Brückenabschnitte 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508 weisen wie die in 13 gezeigte PN-Sperrschichtdiode gemäß der elften Ausführungsform die gleichen Breiten L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇ und L₈ auf. Der unterschied besteht darin, daß sich die Längsabmessung L_P von 4 LOCOS-Öffnungen 52, 54, 56 und 58 für die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration von der Längsabmessung L_N von fünf LOCOS-Öffnungen 51, 53, 55, 57 und 59 für die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration unterscheidet.
Falls die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration, welche die gleichen Abmessungen aufweisen, Seite an Seite angeordnet sind, wie in 13 gezeigt, neigt ein Stoßstrom dazu, sich an Endkanten der benachbarten P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration und N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration im Vergleich zu den mittleren Abschnitten hiervon zu konzentrieren. Daher können, falls ein Stoßstrom einer großen Amplitude, die das Stehvermögen überschreitet, auftritt, Kanten von Diffusionsregionen zerstört werden.
In dieser Ausführungsform weist die in 14 gezeigte PN-Sperrschichtdiode unterschiedliche Längsabmessungen L_P und L_N von LOCOS-Öffnungen zum Ausbilden der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration auf, um längere Abstände zwischen benachbarten Kanten als die Breiten L₁ = L₂ = L₃ = L₄ = L₅ = L₆ = L₇ = L₈ der Brückenabschnitte aufzuweisen. Daher ist der Widerstand des Stromwegs zwischen den benachbarten Eckkanten der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration größer als der des Stromwegs in der unter dem Brückenabschnitt ausgebildeten PN-Übergangsregion. Dieser Aufbau mäßigt eine Konzentration des elektrischen Stoßstroms an Eckkanten der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration, so daß eine Zerstörung an diesen Ecken unterdrückt werden kann.
Bezüglich des Herstellens des Unterschieds in der longitudinalen Länge zwischen der P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration und der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration kann, falls das Substrat vom N-Typ ist, die Eckkante der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration leicht zerstört werden. Daher ist es, um die Stromkonzentration an den Eckkanten zu vermeiden, wünschenswert, die longitudinale Länge L_P der P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration für die Basis größer als die longitudinale Länge L_N der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration für den Emitter zu machen. Umgekehrt ist es, falls das Substrat vom P-Typ ist, weil die Ecken der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration leicht zerstört werden können, wünschenswert, die longitudinale Länge L_N der N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration für den Emitter größer als die longitudinale Länge L_P der P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration für die Basis zu machen. Diese Ausführungsform ist auf die neunte und zehnte Ausführungsform anwendbar.
[DREIZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Bei den PN-Sperrschichtdioden gemäß der neunten bis zwölften Ausführungsform ist ein Abstand zwischen der Kontaktregion für die Unterschichtelektrode und der LOCOS-Öffnung um den Umfang herum konstant. Genauer gesagt sind, wie in 9A und 9B gezeigt, Abstände (L_x und L_y) zwischen den Öffnungen in dem LOCOS-Film 500 und den Kontaktregionen für die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 2 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 3a und 3b um die Umfänge der Kontaktregionen herum ausgeglichen (L_x = L_y).
In dieser Ausführungsform unterscheidet sich der Abstand (L_x) zwischen den Längsseiten der Kontaktregion und der LOCOS-Öffnung 50 von dem Abstand (L_y) zwischen den Querseiten der Kontaktregion und der LOCOS-Öffnung 50.
15 ist eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß der dreizehnten Ausführungsform. Die gleichen Teile in der elften Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht diskutiert werden.
Wie in 15 gezeigt, ist bei der PN-Sperrschichtdiode gemäß dieser Ausführungsform der Abstand L_y zwischen der Kontaktregion 71 (72, 73, 74, 75, 76, 77, 78 und 79) und der LOCOS-Öffnung 50 an jedem Ende (Querseite) der Kontaktregion 71 und der LOCOS-Öffnung 50 größer als der Abstand L_x zwischen den Längsseiten der Kontaktregion 71 und der LOCOS-Öffnung 50 (L_x < L_y).
Die Unterschichtelektroden 7a und 7b weisen einen geringeren spezifischen Widerstand als die Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 34, und 35 auf. Daher erhöht eine Vergrößerung des Abstands L_y an den Querseiten der Rechtecke gegenüber dem Abstand L_x an den Längsseiten der Rechtecke (nahe dem Brückenabschnitten) den Widerstand eines Stromwegs zu den Enden (Querseiten) von Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration hin. Dies verringert die Amplitude eines in die Endkanten der Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration fließenden Stroms und kann somit die Konzentration eines in die Endkanten fließenden Stoßstroms mäßigen. Diese Ausführungsform ist auf die neunte bis zwölfte Ausführungsform anwendbar.
[VIERZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
In der neunten bis elften Ausführungsform weisen die PN-Sperrschichtdioden die P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration für die Basis und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration für den Emitter auf, wobei beide die gleiche rechteckige Form aufweisen, d. h., Ecken der rechtwinkligen Form aufweisen.
In dieser Ausführungsform weisen sowohl die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration als auch die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration eine gerade Streifenform mit runden (halbkreisförmigen) Kanten auf.
16 ist eine Draufsicht einer PN-Sperrschichtdiode gemäß der vierzehnten Ausführungsform. Die gleichen Teile in der elften Ausführungsform sind in 16 mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden hier nicht im Detail diskutiert werden.
Wie in 16 gezeigt, sind die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22, 23 und 24 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32, 33, 34 und 35 abwechselnd angeordnet. Die Brückenabschnitte 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507 und 508 des LOCOS-Films 500 weisen wie in der elften Ausführungsform die gleichen Breiten L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇ und L₈ auf. In der elften Ausführungsform weisen die Endkanten von Öffnungen 50 rechtwinklige Ecken auf. Andererseits weist die PN-Sperrschichtdiode in 16 Öffnungen 50 entsprechend den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration auf, wobei die Öffnungen 50 runde Endkanten aufweisen, in welchen die rechtwinkligen Ecken gerundet sind.
In dieser Ausführungsform weisen die benachbarten LOCOS-Öffnungen 50 für die P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration und die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration an Enden von geraden Streifen runde Kanten auf. Demgemäß kann der Abstand zwischen den benachbarten Enden länger gemacht werden als die Breiten L₁ = L₂ = L₃ = L₄ = L₅ = L₆ = L₇ = L₈ von Brückenabschnitten. Dies verhindert eine Konzentration eines Stoßstroms an den Enden der benachbarten P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration und N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration.
Darüber hinaus weist bei der in 14 gezeigten PN-Sperrschichtdiode die PN-Übergangsregion die wesentliche Länge L_N auf. Andererseits besitzt die in 16 gezeigte PN-Sperrschichtdiode eine PN-Übergangsregion einer Länge L_PN (L_PN = L_P > L_N). Demgemäß weist die in 16 gezeigte PN-Sperrschichtdiode eine größere Stromfestigkeitskapazität gegen einen Stoßstrom als die in 14 gezeigte PN-Sperrschichtdiode auf.
Ferner beinhaltet die in 16 gezeigte PN-Sperrschichtdiode die LOCOS-Öffnungen 50, deren Endkanten gerundet sind. Andererseits weisen die Kontaktregionen 71 und 72 für Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration 21 und 31 rechteckige Formen auf, so daß der Abstand zwischen den Querseiten der Kontaktregionen 71 und 72 und den LOCOS-Öffnungen 50 an beiden Enden größer als der Abstand zwischen den Längsseiten hiervon wird. Daher vermindert diese Struktur wie die dreizehnte Ausführungsform ebenfalls den in die Enden der P- und N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration fließenden Strom, wodurch die Konzentration von Stoßströmen an den Enden hiervon unterdrückt wird. Diese Ausführungsform ist auf die neunte bis dreizehnte Ausführungsform anwendbar.
[FÜNFZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die zwölfte Ausführungsform hat die PN-Sperrschichtdiode offenbart, welche die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration aufweist, welche beide Rechteckform aufweisen, wobei sich deren Längsabmessungen voneinander unterscheiden. Die vierzehnte Ausführungsform hat die PN-Sperrschichtdiode offenbart, welche die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration aufweist, welche die gleich großen Streifenformen aufweisen, von denen jeweils die Enden gerundet sind. In der fünfzehnten Ausführungsform sind zusätzlich dazu, daß sich die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration in der Größe unterscheiden, Diffusionsmuldenregionen niedriger Störstellenkonzentration an beide Enden der Diffusionsregionen angefügt. Jede der Diffusionsmuldenregionen niedriger Störstellenkonzentration weist den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die daran angefügte Diffusionsregion auf.
17A ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 17B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XVIIB-XVIIB in 17A genommen ist. Die gleichen Teile in der zwölften Ausführungsform sind mit gleichen Bezugszeichen in 17A und 17B bezeichnet und werden hier nicht diskutiert werden.
Wie in 17A gezeigt, sind die P-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration 21, 22, 23 und 24 und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32, 33, 34, und 35 abwechselnd angeordnet. Die longitudinale Länge-L_P von vier LOCOS-Öffnungen 52, 54, 56 und 58 für die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration unterscheidet sich von der longitudinalen Länge L_N von fünf LOCOS-Öffnungen 51, 53, 55, 57 und 59 für die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration. Die Brückenabschnitte 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507 und 508 des LOCOS-Films 500 weisen die gleichen Breiten L₁, L₂, L₃, L₄, L₅, L₆, L₇ und L₈ auf. Die LOCOS-Öffnungen 52, 54, 56 und 58 für die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die LOCOS-Öffnungen 51, 53, 55, 57 und 59 für die N-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration weisen gerade Streifen mit runden Endkanten auf. Ferner sind bei den runden Endkanten Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration 202 bis 209 und 302 bis 311 mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp wie dem der angefügten Diffusionsregionen ausgebildet. Die Diffusionstiefe der Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration 202 bis 209 und 302 bis 311 betragt etwa 5 μm.
Die PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann wie folgt hergestellt werden.
Zuerst werden die Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration 202 bis 209 und 302 bis 311 ausgebildet. Als nächstes werden die verbleibenden Prozesse in Übereinstimmung mit den in 10A bis 10G gezeigten Produktionsprozessen gemäß der neunten Ausführungsform durchgeführt. Die Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration 202 bis 209 und 302 bis 311 können zur gleichen Zeit zusammen mit der CMOS-Schaltung ausgebildet werden, falls die Ausbildungsbedingungen die gleichen sind wie die der P-Muldenregion und der N-Muldenregion, die in 11A gezeigt sind.
In dieser Ausführungsform werden die Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration des gleichen Leitfähigkeitstyps wie die Diffusionsregionen in der Oberflächenschicht des Substrats 1 so ausgebildet, daß sie die Abschlußabschnitte der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration bedecken. Dies kann eine Konzentration eines Stoßstroms an den Abschlußabschnitten verhindern, wodurch die Spannungsfestigkeit an dieser Stelle erhöht wird.
Bei der in 17A und 17B gezeigten PN-Sperrschichtdiode weisen die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration zusätzlich zu einer Ausbildung der Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration die gerundeten Endkanten als die Endkonfigurationen hiervon auf. Ferner unterscheidet sich die Längsabmessung der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration wie in der zwölften Ausführungsform von der der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration. Daher weist die in 17A und 17B gezeigte PN-Sperrschichtdiode an Endabschnitten ein größeres Stehvermögen gegen einen Stoßstrom großer Amplitude auf.
Die Diffusionsmulden niedriger Störstellenkonzentration können in den PN-Sperrschichtdioden gemäß der neunten bis vierzehnte Ausführungsform ausgebildet sein.
[SECHZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
In der neunten bis fünfzehnten Ausführungsform weisen die Oberschichtelektroden rechteckige Formen auf, das heißt, die Breite derselben ist konstant. Die PN-Sperrschichtdiode gemäß der sechzehnten Ausführungsform weist Oberschichtelektroden 9a und 9b auf, deren Breiten über den P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und den N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration mit Abständen von den Anschlußflächen 90a und 90b variieren (abnehmen). Das heißt, die Breiten der Oberschichtelektroden 9a und 9b werden mit Annäherung an ihre Anschlußflächen 90a und 90b größer.
18 ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Die gleichen Teile wie in der elften Ausführungsform sind in 18 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine genaue Beschreibung wird hier weggelassen werden.
Die PN-Sperrschichtdiode weist, wie in 18 gezeigt, die Anschlußflächen 90a und 90b auf den beiden Seiten der LOCOS-Öffnungen 50 auf. Jede der Breiten L_ea und L_eb der Oberschichtelektroden 9a und 9b wächst, wenn sich der Meßpunkt jeweils an die Anschlußfläche 90a und 90b annähert. Demgemäß wachsen die Längen von Kontaktregionen 92, 94, 96 und 98 zum Verbinden der Unterschichtelektroden 7a mit den Oberschichtelektroden 9a mit Annäherung des Meßpunkts an die Anschlußfläche 90a. In ähnlicher Weise wachsen die Längen von Kontaktregionen 91, 93, 95, 97 und 99 zum Verbinden der Unterschichtelektroden 7b mit den Oberschichtelektroden 9b mit Annäherung des Meßpunkts an die Anschlußfläche 90b. Man beachte, daß die kürzesten Breiten L_ea und L_eb der Oberschichtelektroden 9a und 9b so festgelegt sind, daß sie größer als die Breiten der Unterschichtelektroden 7a und 7b sind.
Ein Stoßstrom tritt in die PN-Sperrschichtdiode von einer von Anschlußflächen her ein und tritt von der anderen Anschlußfläche her aus. Daher leiten die Oberschichtelektroden 9a und 9b große Amplituden von Stoßströmen so nahe wie die Anschlußflächen 90a und 90b. Demgemäß kann eine Vergrößerung der Elektrodenbreite nahe der Anschlußfläche den Stoßstrom gleichmäßig in eine Mehrzahl von Diffusionsregionen leiten. Dies verhindert eine Zerstörung nahe Anschlußflächen 90a und 90b aufgrund des Stoßstroms. Diese Ausführungsform ist auf die neunte bis fünfzehnte Ausführungsform anwendbar.
[SIEBZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die vierzehnte Ausführungsform offenbarte die PN-Sperrschichtdiode, welche die geraden Streifen gleicher Größe mit runden Endkanten der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und der N-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration aufweist. Die PN-Sperrschichtdiode gemäß der siebzehnten Ausführungsform weist die P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und die N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration koaxial angeordnet auf.
19A ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der siebzehnten Ausführungsform. 19B ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XIXB-XIXB in 19A genommen ist. Die gleichen Teile in der vierzehnten Ausführungsform sind in 19A und 19B mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die genaue Beschreibung wird weggelassen werden. Darüber hinaus sind in 19A und 19B der TEOS aufweisende Unterschichtisolationsfilm 18, die Al aufweisenden Oberschichtelektroden 9a und 9b sowie der SiN aufweisende Schutzfilm 20 in den Zeichnungen weggelassen.
Wie in 19A und 19B gezeigt, sind drei P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21, 22 und 23 und zwei N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31 und 32 abwechselnd, unter gleichen Abständen und koaxial angeordnet. Die Brückenabschnitte 501, 202, 503 und 504 des LOCOS-Films 500 weisen die gleichen Breiten L₁, L₂, L₃ und L₄ auf.
Bei der in 19A gezeigten PN-Sperrschichtdiode sind fünf LOCOS-Öffnungen 51, 52, 53, 54 und 55 und die entsprechenden P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration so ausgebildet, daß sie koaxial angeordnete Ringformen aufweisen. Somit liegen keine Endkanten vor, welche den Diffusionsregionen vom rechteckigen Typ eigen sind. Demgemäß tritt eine Konzentration von Stoßströmen an Eckenendkanten nicht auf, so daß Stoßströme gleichmäßig in radialen Richtungen über alle Umfänge von Ringen fließen. Somit sind die PN-Übergangsregionen in 19A und 19B ohne nutzlosen Raum so angeordnet, daß eine im Vergleich mit der in 16 gezeigten PN-Sperrschichtdiode miniaturisierte PN-Sperrschichtdiode bereitgestellt werden kann.
[ACHTZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die PN-Sperrschichtdioden gemäß der neunten bis siebzehnten Ausführungsform verbessern das Stoßstehvermögen durch Optimieren der Konfigurationen und der Anordnung der P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration und der N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration. Die PN-Sperrschichtdiode gemäß dieser Ausführungsform beinhaltet ferner eine dritte P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration, welche die PN-Übergangsregionen zum Anlegen an Masse umgibt.
20A ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Ausführungsform, und 20B ist eine Querschnittsansicht, welche entlang einer Linie XXB-XXB in 20A genommen ist. Die gleichen Teile wie in der zwölften Ausführungsform sind in 20A und 20B mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die genaue Beschreibung wird weggelassen werden. Ferner sind in 20A und 20B der TEOS aufweisende Unterschichtisolationsfilm 18, die Al aufweisenden Oberschichtelektroden 9a und 9b sowie der SiN aufweisende Schutzfilm 20 in den Zeichnungen weggelassen.
Die in 20A und 20B gezeigte PN-Sperrschichtdiode weist zwei P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21 und 22 und drei N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32 und 33 abwechselnd angeordnet auf. Ferner ist unterhalb dieser fünf Diffusionsregionen 21, 22, 31, 32 und 33 eine dritte P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 220 ausgebildet, und diese fünf Diffusionsregionen 21, 22, 31, 32 und 33 sind von einer Öffnung 50r in dem LOCOS-Film so umgeben, daß sie Umfänge 500r und 501r aufweist, und der dritten P-Diffusionsregion hoher Storstellenkonzentration 221, welche der Öffnung 50r entspricht. Die dritten P-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration 220 und 221 sind, wie in 20B gezeigt, verbunden, um durch den Kontakt 70r und die Elektrode 7r an Masse gelegt zu sein.
Die PN-Sperrschichtdiode, die in 20A und 20B gezeigt ist, wird wie folgt hergestellt:
Zuerst wird ein Siliziumoxidfilm auf einem Silizium-(Halbleiter)-Substrat vom N-Typ niedriger Störstellenkonzentration 11 abgelegt, und dann werden an vorbestimmten Stellen Öffnungen ausgebildet. Danach wird Bor (B) unter einer Bedingung von 1 × 10¹³ cm^–2 ioneninjiziert, um die dritte Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 220 als eine vergrabene P-Schicht auszubilden. Als nächstes wird der Siliziumoxidfilm entfernt, und dann wird die N-Siliziumschicht niedriger Störstellenkonzentration durch epitaktisches Wachstum ausgebildet. Danach wird an einer vorbestimmten Stelle Bor (B) unter einer Bedingung von 1 × 10¹³ cm^–2 ioneninjiziert, um die dritte P-Diffusionsregion hoher Störstellenkonzentration 221 als eine Isolationsschicht auszubilden. Dies vervollständigt die dritten Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 220 und 221, welche den Diodenausbildungsbereich umgeben. Die nachfolgenden Prozesse werden in Übereinstimmung mit den in 10A bis 10G gezeigten Prozessen zum Ausbilden der PN-Sperrschichtdiode der neunten Ausführungsform ausgeführt.
Gemäß der Ausführungsform umgeben die dritten P-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration 220 und 221, welche an Masse zu legen sind, die PN-Sperrschichtdiode. Daher absorbieren, falls ein Stoßstrom zu groß ist, um in den PN-Übergangsregionen absorbiert zu werden, und dabei ist, hieraus abzufließen, die dritten P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 220 und 221 das Rauschen (injizierte Elektronen, Löcher), welches ein Leckstoßstrom ist. Dies verhindert einen fehlerhaften Betrieb in einer logischen Schaltung aufgrund des durch den Stoßstrom in der peripheren Halbleiterschaltungsanordnung verursachten Rauschens. Diese Ausführungsform ist auf die vorhergehenden Ausführungsformen anwendbar.
[NEUNZEHNTE AUSFÜHRUNGSFORM]
Die achtzehnte Ausführungsform hat die PN-Sperrschichtdiode Offenbart, welche von den dritten P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration umgeben ist, um den aus der PN-Sperrschichtdiode aufgrund einer großen Amplitude eines Stoßstroms abfließenden Stoßstrom zu absorbieren, um einen fehlerhaften Betrieb der um die PN-Sperrschichtdiode herum ausgebildeten Halbleiterschaltungsanordnung zu verhindern. In der neunzehnten Ausführungsform ist der Diodenausbildungsbereich anstelle der dritten P-Diffusionsregionen hoher Storstellenkonzentration von Isolationsregionen umgeben.
21A ist eine Draufsicht der PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 21B ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der PN-Sperrschichtdiode, genommen entlang einer Linie XXIB-XXIB in 21A. Die gleichen Teile wie in der achtzehnten Ausführungsform sind in 21A und 21B mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und die genaue Beschreibung wird weggelassen werden. Zusätzlich sind in 21A und 21B der TEOS enthaltende Unterschichtisolationsfilm 18 und die Al enthaltenden Oberschichtelektroden 9a und 9b sowie der SiN enthaltende Schutzfilm 20 weggelassen.
Die PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist zwei P-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 21 und 22 und drei N-Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration 31, 32 und 33 auf, welche abwechselnd angeordnet sind. Darüber hinaus werden diese fünf Diffusionsregionen 21, 22, 31, 32 und 33 von Isolationsregionen 401 und 402 unter dem Umfangsabschnitt 500r des LOCOS-Films umgeben.
Die PN-Sperrschichtdiode in 21A und 21B wird hergestellt wie folgt:
Zuerst werden zwei Silizium-(Halbleiter)-Substrate vom N-Typ niedriger Störstellenkonzentration 11 vorbereitet. Eine Oberfläche eines Substrats wird oxidiert, um einen Siliziumoxidfilm 402 auszubilden. Als nächstes werden diese zwei Substrate durch ein allgemein bekanntes Verfahren aneinandergefügt, um ein laminiertes Substrat bereitzustellen. Danach wird das oxidierte Substrat poliert, um eine N-Siliziumschicht niedriger Störstellenkonzentration mit einer Dicke von 10 μm bereitzustellen. Anschließend wird die N-Siliziumschicht niedriger Störstellenkonzentration im wesentlichen senkrecht mit einer Maske eines Resists oder eines Oxidfilms trockengeätzt, bis die Trockenätzung den vergrabenen Siliziumoxidfilm 402 erreicht, um Gräben auszubilden. Als nächstes werden die Seitenwände der Gräben einer thermischen Oxidation unterzogen, um Siliziumoxid-(SiO₂)-Filme 401 auszubilden, und dann wird Polysilizium (Si) 700 abgelegt, um die Gräben zu füllen. Danach wird das auf der Oberfläche verbliebene Polysilizium geätzt, und die Oberfläche wird durch chemisches Maschinenpolieren geglättet. Dies stellt die den Diodenausbildungsbereich umgebenden Isolationsregionen 401 und 402 fertig. Anschließend wird die PN-Sperrschichtdiode durch das Herstellungsverfahren in der ersten Ausführungsform, welches in 10A bis 10G gezeigt ist, ausgebildet. In 21A sind der Siliziumoxid-(SiO₂)-Film 401 und das Polysilizium (Si) 700 mit durchgezogenen Linien angegeben.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann, weil die Isolationsregionen 401 und 402 die PN-Sperrschichtdiode umgeben, in einem Fall, in welchem eine Amplitude eines Stoßstroms groß ist und dadurch ein Stoßstrom aus der PN-Übergangsregion abfließt, der Leckstoßstrom mittels der Isolationsregionen 401 und 402 vollständig blockiert werden. Dies verhindert fehlerhafte Betriebsvorgänge in den der Halbleiterschaltungsanordnung um die PN-Sperrschichtdiode herum aufgrund eines durch den Leckstoßstrom verursachten Rauschens. Diese Ausführungsform ist auf die vorgenannten Ausführungsformen anwendbar.
Man beachte, daß in den oben beschriebenen Ausführungsformen, wenn die PN-Sperrschichtdiode die Unterschichtelektroden und die Oberschichtelektroden aufweist, der Stoßstrom in den mit individuellen Diffusionsregionen verbundenen Unterschichtelektroden mit kleinen Breiten senkrecht von den oberen Elektroden fließt. Daher kann ein Widerstand des die Unterschichtelektroden einschließenden Stromwegs so reduziert werden, daß die Elektroden einem großen Stoßstrom widerstehen können, wodurch verhindert wird, daß die Elektroden aufgrund einer durch den Stoßstrom erzeugten Hitze verbrannt werden.
Insbesondere ist es vorzuziehen, daß die Breiten der Oberschichtelektroden größer als die der Unterschichtelektroden sind. Als ein Ergebnis kann ein Widerstand des die Oberschichtelektroden beinhaltenden Stromwegs ebenfalls reduziert werden.
[MODIFIKATIONEN]
In den vorgenannten Ausführungsformen werden die LOCOS-Filme als der hochschmelzende Isolationsschutzfilm verwendet. Allerdings ist auch die Verwendung eines Siliziumoxid-(SiO)-Films oder eines Siliziumnitrid-(SiN)-Films möglich. Darüber hinaus können diese Filme laminiert sein. Diese hochschmelzenden Isolationsschutzfilme weisen Schmelzpunkte auf, die höher sind als der Schmelzpunkt (1420°C) des Silizium-(Si)-Substrats (PN-Übergangsregionen 4a und 4b), so daß, obwohl die PN-Übergangsregion eine Wärme erzeugt, der hochschmelzende Isolationsschutzfilm nicht schmilzt, bevor das Siliziumsubstrat zu schmelzen beginnt. Daher verschlechtert sich im Gegensatz zu einen BPSG-Film das Isolationsvermögen des hochschmelzenden Isolationsschutzfilms nicht, wenn auch in den Diffusionsregionen ein vergleichsweise großer Stoßstrom fließt.
Diese hochschmelzenden Isolationsschutzfilme können durch eine physikalische Ablagerung aus der Dampfphase oder eine chemische Ablagerung aus der Dampfphase ausgebildet werden. Oder diese hochschmelzenden Isolationsschutzfilme können durch Oxidier- oder Nitrierbehandlung des Substrats wie ein LOCOS-Film ausgebildet werden.
Darüber hinaus wird in den zuvor erwähnten Ausführungsformen das N-Siliziumsubstrat niedriger Störstellenkonzentration verwendet. Ein P-Siliziumsubstrat niedriger Störstellenkonzentration ist jedoch auch möglich. Darüber hinaus ist auch ein Substrat mit einem Epitaxiefilm mit einem Fremdmaterial vom N-Typ oder P-Typ bei einer geringen Konzentration mit einer Dicke von mehr als 10 μm möglich.
Wie zuvor offenbart, stellt die PN-Sperrschichtdiode gemäß der vorliegenden Erfindung ein hohes Stehvermögen bezüglich der Stoßspannung bereit, so daß der diese PN-Sperrschichtdiode enthaltende integrierte Schaltkreis einen hinreichenden Stoßschutz bereitstellt.

Claims

Diode, mit: einem Halbleitersubstrat (1) eines entweder ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyps; ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen (2, 3), welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind, welche mit einem regelmäßigen Abstand in einem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen; ersten Elektroden (7a, 7b), welche von dem Halbleitersubstrat getragen werden und mit den ersten bzw. zweiten Diffusionsregionen verbunden sind; und einer zweiten Elektrode (7b', 7b'', 7b'''), welche durch eine Isolationsschicht (5, 5') benachbarte Enden der ersten und zweiten Diffusionsregionen bedeckt, wobei ein Potential der zweiten Elektrode an ein Potential der mit derjenigen der ersten und zweiten Diffusionsregionen, deren Leitfähigkeitstyp sich von dem des Halbleitersubstrats unterscheidet, verbundenen ersten Elektrode angeglichen ist.
Diode nach Anspruch 1, wobei die zweite Elektrode (7b'') integral mit derjenigen der ersten oder zweiten Diffusionsregionen, deren Leitfähigkeitstyp sich von dem des Halbleitersubstrats unterscheidet, verbundenen ersten Elektrode ausgebildet ist.
Diode nach Anspruch 1, wobei die Isolationsschicht eine lokale Oxidation von Silizium (5') aufweist, und die zweite Elektrode (7b'') polykristallines Silizium aufweist.
Diode, mit: einem Halbleitersubstrat (1) eines entweder ersten oder zweiten Leitfähigkeitstyps; ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen (2, 3), welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind, welche mit einem regelmäßigen Abstand in einem Oberflächenabschnitt des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen; ersten und zweiten Streifenelektroden (7a, 7b), welche oberhalb der ersten und zweiten Diffusionsregionen entlang den Längsseiten ausgebildet sind, wobei sie mit den ersten bzw. zweiten Diffusionsregionen verbunden sind; und ersten und zweiten Zuleitungsdrahtelektroden (8a, 8a', 8a'', 8b, 8b', 8b''), welche Breiten aufweisen, die kürzer als Längsseiten der ersten und zweiten Streifenelektroden sind, welche mit den ersten und zweiten Streifenelektroden verbunden sind, jedoch nicht an ersten und zweiten Enden der ersten bzw. zweiten Streifenelektroden, wobei die ersten und zweiten Zuleitungsdrahtelektroden (8a, 8b) in mittleren Abschnitten der ersten und zweiten Streifenelektroden in Bezug auf die Längsseiten mit der ersten bzw. zweiten Streifenelektrode verbunden sind.
Diode, mit: einem Substrat (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps; ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen (2, 3), welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind, welche mit einem regelmäßigen Abstand in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen; ersten und zweiten Streifenelektroden (7a, 7b), welche oberhalb der ersten und zweiten Diffusionsregionen entlang den Längsseiten ausgebildet sind, wobei sie jeweils mit den ersten und zweiten Diffusionsregionen verbunden sind; und Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsmittel (2a, 2c, 3a, 3b, 3c, 7a, 7b, 7b', 7b'', 7b''', 8a, 8b) zum Unterdrücken einer Konzentration eines Stoßstroms an benachbarten Enden der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen, wobei die Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsmittel aufweisen: die zweite Streifendiffusionsregion (3) des zweiten Leitfähigkeitstyps, welcher sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp des Halbleitersubstrats unterscheidet, mit einer longitudinalen Länge, die größer ist als die erste Streifendiffusionsregion, so daß Endabschnitte der zweiten Streifendiffusionsregion sich in einer Längsrichtung über die der ersten Streifendiffusionsregion hinaus erstrecken.
Diode, mit: einem Substrat (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps; ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen (2, 3), welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind, welche mit einem regelmäßigen Abstand in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen; ersten und zweiten Streifenelektroden (7a, 7b), welche oberhalb der ersten und zweiten Diffusionsregionen entlang den Längsseiten ausgebildet sind, wobei sie jeweils mit den ersten und zweiten Diffusionsregionen verbunden sind; und Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsmittel (2a, 2c, 3a, 3b, 3c, 7a, 7b, 7b', 7b'', 7b''', 8a, 8b) zum Unterdrücken einer Konzentration eines Stoßstroms an benachbarten Enden der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen, wobei die Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsmittel aufweisen: eine Region (3b), welche an dem Ende der zweiten Streifendiffusionsregion des zweiten Leitfähigkeitstyps, welcher sich von dem ersten Leitfähigkeitstyp des Halbleitersubstrats unterscheidet, ausgebildet ist, wobei die Region eine Diffusionskonzentration aufweist, welche geringer ist als die der zweiten Streifendiffusionsregion.
Diode, mit: einem Substrat (1) eines ersten Leitfähigkeitstyps; ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen (2, 3), welche von dem ersten Leitfähigkeitstyp bzw. einem zweiten Leitfähigkeitstyp sind, welche mit einem regelmäßigen Abstand in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats angeordnet sind, wobei Längsseiten der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen so angeordnet sind, daß sie einander gegenüberstehen; ersten und zweiten Streifenelektroden (7a, 7b), welche oberhalb der ersten und zweiten Diffusionsregionen entlang den Längsseiten ausgebildet sind, wobei sie jeweils mit den ersten und zweiten Diffusionsregionen verbunden sind; und Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsmittel (2a, 2c, 3a, 3b, 3c, 7a, 7b, 7b', 7b'', 7b''', 8a, 8b) zum Unterdrücken einer Konzentration eines Stoßstroms an benachbarten Enden der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen, wobei die Stoßstromkonzentrationsunterdrückungsmittel aufweisen: eine dritte Elektrode (7b', 7b'', 7b'''), welche benachbarte Enden der ersten und zweiten Streifendiffusionsregionen bedeckt; eine Isolationsschicht (5, 5') zum Isolieren wenigstens der ersten Streifendiffusionsregion von der dritten Elektrode; und elektrische Verbindungsmittel (6, 7b, 7b'') zum elektrischen Verbinden der dritten Elektrode mit der zweiten Streifendiffusionsregion.
Diode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Verbindungsmittel (7b'') die dritte Elektrode mit der zweiten Streifendiffusionsregion durch integrales Ausbilden der dritten Elektrode und der mit der zweiten Streifendiffusionsregion verbundenen zweiten Streifenelektrode verbinden.
Diode nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht eine lokale Oxidation von Silizium (5') aufweist und die dritte Elektrode (7''') polykristallines Silizium aufweist.
Diode, mit: einem Halbleitersubstrat (1); einem Isolationsschutzfilm (500) auf dem Halbleitersubstrat mit drei Öffnungen (50), welche in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, wobei die drei Öffnungen durch zwei Brückenabschnitte (500a, 500b), welche die gleiche Breite in der vorbestimmten Richtung aufweisen, beabstandet sind; einer ersten Störstellendiffusionsregion (2) eines ersten Leitfähigkeitstyps, welche in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats unter der mittleren der drei Öffnungen angeordnet ist; zweiten Störstellendiffusionsregionen (3a, 3b) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, welche in der Oberflächenschicht jeweils unter den äußeren beiden der Öffnungen angeordnet sind; ersten und zweiten PN-Übergangsregionen (4a, 4b) in der Oberflächenschicht zwischen der ersten Störstellendiffusionsregion und den zweiten Störstellendiffusionsregionen, wobei die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen mit den Brückenabschnitten bedeckt sind und PN-Übergangsbreiten aufweisen, welche von den Brückenabschnitten abhängen, wobei der Isolationsschutzfilm einen Schmelzpunkt aufweist, der höher als der der PN-Übergangsregionen ist; einer ersten Elektrode (7a, 9a, 90a) auf dem Isolationsschutzfilm, welche durch die Öffnung mit der ersten Störstellendiffusionsregion verbunden ist; und einer zweiten Elektrode (7b, 9b, 90b) auf dem Isolationsschutzfilm, welche durch die Öffnungen mit den zweiten Störstellendiffusionsregionen verbunden ist.
Diode nach Anspruch 10, wobei jede der Öffnungen (50) eine Rechteckform aufweist, deren Längsseiten durch die Brückenabschnitte des Isolationsschutzfilms definiert sind.
Diode nach Anspruch 11, wobei die Längsseiten der Rechteckform der mittleren der Öffnungen (52, 54, 56, 58) sich in einer Länge von den Längsseiten der äußeren beiden der Öffnungen (51, 53, 55, 57, 59) unterscheiden.
Diode nach Anspruch 11, wobei die Öffnungen (50) des Isolationsschutzfilms runde Abschnitte oder abgeschrägte Abschnitte an ihren Enden derart aufweisen, daß Ecken der Rechteckform gerundet oder abgeschrägt sind.
Diode nach Anspruch 11, wobei sie ferner Diffusionsregionen niedriger Störstellenkonzentration (202–209, 302–311) in der Oberflächenschicht aufweist, welche Endkantenabschnitte wenigstens einer der ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen bedecken, wobei eine Störstellenkonzentration der Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration niedriger ist als eine Störstellenkonzentration der einen der ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen, und daß ein Leitfähigkeitstyp der Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration der gleiche ist wie der Leitfähigkeitstyp der einen der ersten und zweiten Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration.
Diode nach Anspruch 11, wobei die ersten und zweiten Elektroden (7a, 7b) Kontaktbereiche (71, 72, 73) innerhalb der Öffnungen zum Herstellen eines Kontakts mit den ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen aufweisen, wobei ein Abstand (L_y) zwischen den Querseiten der Öffnungen und Kontaktbereichen größer ist als ein Abstand (L_x) zwischen den Längsseiten der Öffnungen und Kontaktbereichen.
Diode nach Anspruch 10, wobei die drei Öffnungen (50) in dem Isolationsschutzfilm koaxial angeordnet sind.
Diode nach Anspruch 10, wobei die erste Elektrode eine erste Unterschichtelektrode (7a) aufweist, welche die erste Störstellenkonzentrationsdiffusionsregion innerhalb der mittleren der drei Öffnungen teilweise bedeckt, und die zweite Elektrode zweite Unterschichtelektroden (7b) aufweist, welche die zweite Störstellendiffusionsregion innerhalb der äußeren beiden der drei Öffnungen teilweise bedecken, wobei die Diode weiter eine Zwischenisolationsschicht (18) auf den ersten und zweiten Unterschichtelektroden aufweist, wobei die Zwischenisolationsschicht eine erste Unterschichtelektrodenöffnung an der entsprechenden Stelle der ersten Unterschichtelektrode und zweite Unterschichtelektrodenöffnungen an den entsprechenden Stellen der zweiten Unterschichtelektroden aufweist, wobei die erste Elektrode weiter eine erste Oberschichtelektrode (9a) aufweist, welche durch die erste Unterschichtelektrodenöffnung mit der ersten Unterschichtelektrode verbunden ist, und die zweite Elektrode ferner eine zweite Oberschichtelektrode (9b) aufweist, welche durch die zweiten Unterschichtelektrodenöffnungen mit den zweiten Unterschichtelektroden verbunden ist.
Diode nach Anspruch 17, wobei Breiten der ersten und zweiten Oberschichtelektroden (9a, 9b) größer sind als Breiten der ersten bzw. zweiten Unterschichtelektroden (7a, 7b).
Diode nach Anspruch 17, wobei sie ferner einen Schutzfilm auf den ersten und zweiten Oberschichtelektroden (9a, 9b) mit ersten und zweiten Öffnungen aufweist, wobei eine erste Anschlußfläche (90a) durch einen durch die Öffnungen freiliegenden Teil der ersten Oberschichtelektrode ausgebildet ist und eine zweite Anschlußfläche (90b) durch einen durch die Öffnungen freiliegenden Teil der zweiten Oberschichtelektrode ausgebildet ist und die ersten und zweiten Anschlußflächen an Stellen vorgesehen sind, wo drei Öffnungen dazwischen angeordnet sind, und Breiten der ersten und zweiten Oberschichtelektroden mit Verringerung von Abständen zu den ersten bzw. zweiten Anschlußflächen wachsen.
Diode nach Anspruch 10, mit: einer dritten Störstellendiffusionsregion (220, 221), welche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen und die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zu umgeben, und einer dritten Elektrode (7r), um die dritte Störstellendiffusionsregion an Masse zu legen.
Diode nach Anspruch 10, mit eine Isolationsregion (401, 402), welche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen und die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zu umgeben.
Diode nach Anspruch 10, wobei der Isolationsschutzfilm (500) entweder einen Film einer lokalen Oxidation von Silizium, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm aufweist.
Diode nach Anspruch 10, wobei der Isolationsschutzfilm (500) einen Laminatfilm aufweist, welcher wenigstens zwei eines Films einer lokalen Oxidation von Silizium, eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms enthält.
Diode, mit: einem Halbleitersubstrat (1); einem Isolationsschutzfilm (500) auf dem Halbleitersubstrat mit m Gruppen von drei Öffnungen (50), wobei jede Gruppe von drei Öffnungen in einer vorbestimmten Richtung angeordnet ist, wobei die drei Öffnungen durch zwei Brückenabschnitte (501a, 501b, 502a, 502b, 503a, 503b), welche die gleiche Breite in der vorbestimmten Richtung aufweisen, beabstandet sind; m ersten Störstellendiffusionsregionen (21–23) eines ersten Leitfähigkeitstyps in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats unter der mittleren der drei Öffnungen jeder Gruppe; 2m zweiten Störstellendiffusionsregionen (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) eines zweiten Leitfähigkeitstyps in der Oberflächenschicht jeweils unter äußeren zweien der Öffnungen jeder Gruppe; m Gruppen von ersten und zweiten PN-Übergangsregionen (4a, 4b) in der Oberflächenschicht, wobei jede Gruppe von ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zwischen der ersten Störstellendiffusionsregion und den zweiten Störstellendiffusionsregionen an beiden Seiten hiervon angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen mit den Brückenabschnitten bedeckt sind und PN-Übergangsbreiten aufweisen, welche von den Brückenabschnitten abhängen, wobei der Isolationsschutzfilm einen Schmelzpunkt aufweist, der höher als der der PN-Übergangsregionen ist; einer ersten Elektrode (7a, 9a, 90a) auf dem Isolationsschutzfilm, welche durch die Öffnungen mit den m ersten Störstellendiffusionsregionen verbunden ist; und einer zweiten Elektrode (7b, 9b, 90b) auf dem Isolationsschutzfilm, welche durch die Öffnungen mit den 2m zweiten Störstellendiffusionsregionen verbunden ist, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als Eins ist.
Diode nach Anspruch 24, wobei jede der Öffnungen (50) eine Rechteckform aufweist, deren Längsseiten durch die Brückenabschnitte des Isolationsschutzfilms definiert sind.
Diode nach Anspruch 25, wobei die Längsseiten der Rechteckform der mittleren der Öffnungen (52, 54, 56, 58) sich in einer Länge von den Längsseiten der äußeren zwei der Öffnungen (51, 53, 55, 57, 59) unterscheiden.
Diode nach Anspruch 25, wobei die Öffnungen (50) des Isolationsschutzfilms runde Abschnitte oder abgeschrägte Abschnitte an ihren Enden aufweisen, so daß Ecken der Rechteckform gerundet oder abgeschrägt sind.
Diode nach Anspruch 25, die ferner Diffusionsregionen niedriger Störstellenkonzentration (202–209, 302–311) in der Oberflächenschicht aufweist, welche Endkantenabschnitte wenigstens einer der ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen bedecken, wobei eine Störstellenkonzentration der Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration niedriger ist als eine Störstellenkonzentration der einen der ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen, und daß ein Leitfähigkeitstyp der Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration der gleiche ist wie der Leitfähigkeitstyp der einen der ersten und zweiten Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration.
Diode nach Anspruch 25, wobei die ersten und zweiten Elektroden (7a, 7b) Kontaktbereiche (71, 72, 73) innerhalb der Öffnungen zum Herstellen eines Kontakts mit den ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen aufweisen, wobei ein Abstand (L_y) zwischen den Querseiten der Öffnungen und Kontaktbereichen größer ist als ein Abstand (L_x) zwischen den Längsseiten der Öffnungen und Kontaktbereichen.
Diode nach Anspruch 24, wobei die m Gruppen von drei Öffnungen (50) in dem Isolationsschutzfilm koaxial angeordnet sind.
Diode nach Anspruch 24, wobei die ersten Elektrode eine erste Unterschichtelektrode (7a) aufweist, welche die erste Störstellenkonzentrationsdiffusionsregion innerhalb der mittleren der drei Öffnungen teilweise bedeckt, und die zweite Elektrode zweite Unterschichtelektroden (7b) aufweist, welche die zweite Störstellendiffusionsregion innerhalb der äußeren zwei der drei Öffnungen teilweise bedecken, wobei die Diode weiter eine Zwischenisolationsschicht (18) auf den ersten und zweiten Unterschichtelektroden aufweist, wobei die Zwischenisolationsschicht eine erste Unterschichtelektrodenöffnung an der entsprechenden Stelle der ersten Unterschichtelektrode und zweite Unterschichtelektrodenöffnungen an den entsprechenden Stellen der zweiten Unterschichtelektroden aufweist, wobei die erste Elektrode weiter eine erste Oberschichtelektrode (9a) aufweist, welche durch die erste Unterschichtelektrodenöffnung mit der ersten Unterschichtelektrode verbunden ist, und die zweite Elektrode ferner eine zweite Oberschichtelektrode (9b) aufweist, welche durch die zweiten Unterschichtelektrodenöffnungen mit den zweiten Unterschichtelektroden verbunden ist.
Diode nach Anspruch 31, wobei Breiten der ersten und zweiten Oberschichtelektroden (9a, 9b) größer sind als Breiten der ersten bzw. zweiten Unterschichtelektroden (7a, 7b).
Diode nach Anspruch 31, die ferner einen Schutzfilm (20) auf den ersten und zweiten Oberschichtelektroden (9a, 9b) mit ersten und zweiten Öffnungen aufweist, wobei eine erste Anschlußfläche (90a) durch einen durch die Öffnungen freiliegenden Teil der ersten Oberschichtelektrode ausgebildet ist und eine zweite Anschlußfläche (90b) durch einen durch die Öffnungen freiliegenden Teil der zweiten Oberschichtelektrode ausgebildet ist und die ersten und zweiten Anschlußflächen an Stellen vorgesehen sind, wo die m Gruppen von drei Öffnungen dazwischen angeordnet sind, und Breiten der ersten und zweiten Oberschichtelektroden mit Verringerung von Abständen zu den ersten bzw. zweiten Anschlußflächen wachsen.
Diode nach Anspruch 31, mit: einer dritten Störstellendiffusionsregion (220, 221), welche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen und die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zu umgeben, und einer dritten Elektrode (7r), um die dritte Störstellendiffusionsregion an Masse zu legen.
Diode nach Anspruch 24, mit einer Isolationsregion (401, 402), welche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen und die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zu umgeben.
Diode nach Anspruch 24, wobei der Isolationsschutzfilm (501a, 501b, 502a, 502b, 503a, 503b) entweder einen Film einer lokalen Oxidation von Silizium, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm aufweist.
Diode nach Anspruch 24, wobei der Isolationsschutzfilm (501a, 501b, 502a, 502b, 503a, 503b) einen Laminatfilm aufweist, welcher wenigstens zwei eines Films einer lokalen Oxidation von Silizium, eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms enthält.
Diode, mit: einem Halbleitersubstrat (1); einem Isolationsschutzfilm (500) auf dem Halbleitersubstrat mit n + 1 Öffnungen (50), welche in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, wobei die n + 1 Öffnungen durch n Brückenabschnitte (500a, 500b), welche die gleiche Breite in der vorbestimmten Richtung aufweisen, beabstandet sind, wobei n eine natürliche Zahl ist, die größer als Eins ist; ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen (21–24, 31–35), welche jeweils von ersten und zweiten Leitfähigkeitstypen sind, welche abwechselnd in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats unter den n + 1 Öffnungen angeordnet sind; n PN-Übergangsregionen (4a, 4b) mit der gleichen Breite unter den n Brückenabschnitten in der Oberflächenschicht zwischen den ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen, wobei die n PN-Übergangsregionen mit den n Brückenabschnitten bedeckt sind und PN-Übergangsbreiten aufweisen, welche von den n Brückenabschnitten abhängen, wobei der Isolationsschutzfilm einen Schmelzpunkt aufweist, der höher als der der PN-Übergangsregionen ist; einer ersten Elektrode (7a, 9a, 90a) auf dem Isolationsschutzfilm, welche durch die Öffnung mit den ersten Störstellendiffusionsregionen verbunden ist; und einer zweiten Elektrode (7b, 9b, 90b) auf dem Isolationsschutzfilm, welche durch die Öffnungen mit den zweiten Störstellendiffusionsregionen verbunden ist.
Diode nach Anspruch 38, wobei jede der Öffnungen (50) eine Rechteckform aufweist, deren Längsseiten durch die Brückenabschnitte des Isolationsschutzfilms definiert sind.
Diode nach Anspruch 39, wobei die Längsseiten der Rechteckform jeder der Öffnungen (50) zum Ausbilden der ersten Diffusionsregion (21–24) sich in einer Länge von den Längsseiten der Rechteckform jeder der Öffnungen (50) zum Ausbilden der zweiten Diffusionsregion (31–35) unterscheidet.
Diode nach Anspruch 39, wobei die Öffnungen (50) des Isolationsschutzfilms runde Abschnitte oder abgeschrägte Abschnitte an ihren Enden aufweisen, so daß Ecken der Rechteckform gerundet oder abgeschrägt sind.
Diode nach Anspruch 39, die ferner Diffusionsregionen niedriger Störstellenkonzentration (202–209, 302–311) in der Oberflächenschicht aufweisen, welche Endkantenabschnitte wenigstens einer der ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen bedecken, wobei eine Störstellenkonzentration der Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration niedriger ist als eine Störstellenkonzentration der einen der ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen, und daß ein Leitfähigkeitstyp der Diffusionsregion niedriger Störstellenkonzentration der gleiche ist wie der Leitfähigkeitstyp der einen der ersten und zweiten Diffusionsregionen hoher Störstellenkonzentration.
Diode nach Anspruch 39, wobei die ersten und zweiten Elektroden (7a, 7b) Kontaktbereiche (71, 72) innerhalb der Öffnungen zum Herstellen eines Kontakts mit den ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen aufweisen, wobei ein Abstand (L_y) zwischen den Querseiten der Öffnungen und Kontaktbereichen größer ist als ein Abstand (L_x) zwischen den Längsseiten der Öffnungen und Kontaktbereichen.
Diode nach Anspruch 38, wobei die drei Öffnungen (50) in dem Isolationsschutzfilm koaxial angeordnet sind.
Diode nach Anspruch 38, wobei die erste Elektrode erste Unterschichtelektroden (7a) aufweist, welche auf dem Isolationsschutzfilm ausgebildet sind, um die Öffnungen zum Ausbilden der ersten Störstellenkonzentrationsdiffusionsregionen zu bedecken, und die zweite Elektrode zweite Unterschichtelektroden (7b) aufweist, welche auf dem zweiten Isolationsschutzfilm ausgebildet sind, um die Öffnungen zum Ausbilden der zweiten Störstellendiffusionsregion zu bedecken, wobei die Diode weiter eine Zwischenisolationsschicht (18) auf den ersten und zweiten Unterschichtelektroden aufweist, wobei die Zwischenisolationsschicht erste Unterschichtelektrodenöffnungen an der entsprechenden Stelle der ersten Unterschichtelektroden und zweite Unterschichtelektrodenöffnungen an den entsprechenden Stellen der zweiten Unterschichtelektroden aufweist, wobei die erste Elektrode weiter eine erste Oberschichtelektrode (9a) aufweist, welche durch die ersten Unterschichtelektrodenöffnungen mit den ersten Unterschichtelektroden verbunden ist, und die zweite Elektrode ferner eine zweite Oberschichtelektrode (9b) aufweist, welche durch die zweiten Unterschichtelektrodenöffnungen mit den zweiten Unterschichtelektroden verbunden ist.
Diode nach Anspruch 45, wobei Breiten der ersten und zweiten Oberschichtelektroden (9a, 9b) größer sind als Breiten der ersten bzw. zweiten Unterschichtelektroden (7a, 7b).
Diode nach Anspruch 45, die ferner einen Schutzfilm (20) auf den ersten und zweiten Oberschichtelektroden (9a, 9b) mit ersten und zweiten Öffnungen aufweist, wobei eine erste Anschlußfläche (90a) durch einen durch die Öffnungen freiliegenden Teil der ersten Oberschichtelektrode ausgebildet ist und eine zweite Anschlußfläche (90b) durch einen durch die Öffnungen freiliegenden Teil der zweiten Oberschichtelektrode ausgebildet ist und die ersten und zweiten Anschlußflächen an Stellen vorgesehen sind, wo die n + 1 Öffnungen dazwischen angeordnet sind, und Breiten der ersten und zweiten Oberschichtelektroden mit Verringerung von Abständen zu den ersten bzw. zweiten Anschlußflächen wachsen.
Diode nach Anspruch 38, mit: einer dritten Störstellendiffusionsregion (220, 221), welche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen und die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zu umgeben, und einer dritten Elektrode (7r), um die dritte Störstellendiffusionsregion an Masse zu legen.
Diode nach Anspruch 38, mit einer Isolationsregion (401, 402), welche in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, um die ersten und zweiten Störstellendiffusionsregionen und die ersten und zweiten PN-Übergangsregionen zu umgeben.
Diode nach Anspruch 38, wobei der Isolationsschutzfilm (501–508) entweder einen Film einer lokalen Oxidation von Silizium, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm aufweist.
Diode nach Anspruch 38, wobei der Isolationsschutzfilm (501–508) einen Laminatfilm aufweist, welcher wenigstens zwei eines Films einer lokalen Oxidation von Silizium, eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Diode, welches die Schritte aufweist: Ausbilden eines Isolationsschutzfilms (500) auf einen Halbleitersubstrat (1); Ausbilden von drei Öffnungen (50) in dem Isolationsschutzfilm, welche in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, wobei die drei Öffnungen durch zwei Brückenabschnitte (500a, 500b) des Isolationsschutzfilms mit der gleichen Breite in der vorbestimmten Richtung beabstandet sind; Ioneninjizieren eines ersten Fremdmaterials in eine Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats durch die mittlere der drei Öffnungen, um eine erste Störstellendiffusionsregion (2) eines ersten Leitfähigkeitstyps auszubilden; Ioneninjizieren eines zweiten Fremdmaterials in die Oberflächenschicht durch die äußeren zwei der Öffnungen, um zwei zweite Störstellendiffusionsregionen (3a, 3b) eines zweiten Leitfähigkeitstyps auszubilden; und Ausbilden von ersten und zweiten Elektroden auf dem Isolationsschutzfilm zum Herstellen einer Verbindung mit der ersten Diffusionsregion bzw. zum Herstellen einer Verbindung mit den zweiten Diffusionsregionen.
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsschutzfilm entweder einen Film einer lokalen Oxidation von Silizium, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsschutzfilm einen Laminatfilm aufweist, welcher wenigstens zwei eines Films einer lokalen Oxidation von Silizium, eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Diode, welches die Schritte aufweist: Ausbilden eines Isolationsschutzfilms (500) auf einen Halbleitersubstrat (1); Ausbilden von m Gruppen von drei Öffnungen (50) in dem Isolationsschutzfilm, wobei jede Gruppe von drei Öffnungen in einer vorbestimmten Richtung angeordnet ist, wobei die drei Öffnungen durch zwei Brückenabschnitte (501a, 501b, 502a, 502b, 503a, 503b) des Isolationsschutzfilms mit der gleichen Breite in der vorbestimmten Richtung beabstandet sind; Ioneninjizieren eines ersten Fremdmaterials in eine Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats durch die mittlere der drei Öffnungen jeder Gruppe, um m erste Störstellendiffusionsregion (21–23) eines ersten Leitfähigkeitstyps auszubilden; Ioneninjizieren eines zweiten Fremdmaterials in die Oberflächenschicht durch die äußeren zwei der Öffnungen jeder Gruppe, um 2m zweite Störstellendiffusionsregionen (31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b) eines zweiten Leitfähigkeitstyps auszubilden; und Ausbilden einer ersten Elektrode (7a, 9a, 90a) auf dem Isolationsschutzfilm, welche eine Verbindung mit den m ersten Störstellendiffusionsregionen herstellt; und Ausbilden einer zweiten Elektrode (7b, 9b, 90b) auf dem Isolationsschutzfilm, welche eine Verbindung zu den 2m zweiten Störstellendiffusionsregionen herstellt, wobei m eine natürliche Zahl ist, die größer als Eins ist.
Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsschutzfilm entweder einen Film einer lokalen Oxidation von Silizium, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsschutzfilm einen Laminatfilm aufweist, welcher wenigstens zwei eines Films einer lokalen Oxidation von Silizium, eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Diode, welches die Schritte aufweist: Ausbilden eines Isolationsschutzfilms (500) auf einen Halbleitersubstrat (1) mit n + 1 Öffnungen, welche in einer vorbestimmten Richtung angeordnet sind, wobei die n + 1 Öffnungen durch n Brückenabschnitte (501–508) mit der selben Breite in der Richtung beabstandet sind, wobei n eine natürliche Zahl ist, die größer als Eins ist; Ioneninjizieren eines ersten und eines zweiten Fremdmaterials in eine Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats durch die Öffnungen, um erste und zweite Störstellendiffusionsregionen (21–24, 31–35) eines ersten bzw. zweiten Leitfähigkeitstyps derart auszubilden, daß sie abwechselnd in einer Oberflächenschicht des Halbleitersubstrats unter den n + 1 Öffnungen angeordnet sind; und Ausbilden einer ersten Elektrode (7a, 9a, 90a) auf dem Isolationsschutzfilm, welche eine Verbindung mit den ersten Störstellendiffusionsregionen herstellt; und Ausbilden einer zweiten Elektrode (7b, 9b, 90b) auf dem Isolationsschutzfilm, welche eine Verbindung zu den zweiten Störstellendiffusionsregionen herstellt.
Verfahren nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsschutzfilm entweder einen Film einer lokalen Oxidation von Silizium, einen Siliziumoxidfilm oder einen Siliziumnitridfilm aufweist.
Verfahren nach Anspruch 59, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolationsschutzfilm einen Laminatfilm aufweist, welcher wenigstens zwei eines Films einer lokalen Oxidation von Silizium, eines Siliziumoxidfilms und eines Siliziumnitridfilms enthält.