JP2000150918A - ダイオード装置 - Google Patents

ダイオード装置

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豊 青木
Takashi Ishikawa
貴士 石川
Haruhiko Taguchi
治彦 田口
Takeshi Kasahara
健 笠原
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Toko Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、同じ表面に両端をなす領域
の二つの電極を形成することによりフエースダウンボン
ディングの手法を用いて回路基板に接続できるダイオー
ド装置を提供することにある。 【解決手段】 半導体基体内にあり表面において電極を
接続できない領域２のために、該領域に至る溝４を基体
の表面から垂直に形成し、溝内に該領域２の電極８を形
成する。そして、この溝４内の電極８を表面に露呈させ
ることにより、両端の領域の電極が表面で接続可能にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同じ表面に両端の
二つの電極を形成してあり、その電極を回路基板の導体
パターンにリード線を用いることなく直接接続が可能な
ダイオード装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電子回路を形成する場合に、プリ
ント基板等の回路基板に集積回路をリード線を用いるこ
となく直接接続する手法、いわゆるフエースダウンボン
ディングの手法がある。この手法は、集積回路の同じ表
面に電極を形成してその表面を下側にして回路基板に直
接電極を接続するものであり、集積回路のパッケージン
グの必要がないので集積回路の小型化と低価格化の見地
から近時多用される。しかしこのような手法は、トラン
ジスタを主に形成してあって同じ表面に電極を引き出せ
る集積回路には使用できるが、電極が二つだけのダイオ
ード装置、例えば可変容量ダイオード装置には使用でき
なかった。
【０００３】図４は従来の可変容量ダイオード装置を示
す断面の説明図であるが、シリコンからなる半導体基板
３上のエピタキシャル層５内には導電形の異なる第１の
領域１と第２の領域２が形成され、この領域により超階
段接合のようなＰＮ接合が形成されている。領域１は、
基板３とエピタキシャル層５からなる半導体基体の表面
に露呈しているのでその表面に電極７を形成できるが、
領域２は領域１の下側に配置されているので領域２の電
極１８は基板３の裏面に形成される。裏面の電極１８は
端子１６に固着されており、固着部分ではリボン状の金
を基板３と端子１６との間に挟んで加熱することによ
り、端子１６、金、基板３の共晶が形成されている。表
面の電極７は、金のリード線１５により端子１７に接続
される。そして、端子１６、１７だけを外部に露呈させ
て樹脂封止等のパッケージングが行われ、端子１６、１
７が回路基板に接続される。
【０００４】このように、従来のダイオード装置は両端
をなす領域の二つの電極を同じ表面に形成することがで
きなかったのでフエースダウンボンディングによる回路
基板への接続ができなかった。本発明の出願人は、従来
のダイオード装置の欠点を改善する発明をすでに特願平
９−７９１１２号として出願した。この発明は、半導体
基体の内部の領域を導体の役割をする別の領域により表
面に導出し、その別の領域に電極を接続するものであ
る。しかし、その別の領域はエピタキシャル層をほぼ貫
通して形成されており、拡散によりこの別の領域を形成
する場合には長時間を要するので、経済性の点で満足が
得られなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、同じ
表面に両端をなす領域の二つの電極を形成することによ
りフエースダウンボンディングの手法を用いて回路基板
に接続できるダイオード装置を安価に提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基体の
表面に露呈した一端をなす領域と該領域に設けた第１の
電極を備え、該半導体基体内又は前記表面に対向する面
に他端をなす領域を有するダイオード装置において、該
一端をなす領域がある表面から半導体基体内に延在して
他端をなす領域に至る溝を形成し、該溝内に他端をなす
領域の第２の電極を形成したことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】半導体基体内にあり表面において
電極を接続できない領域のために、該領域に至る溝を基
体の表面から垂直に形成し、溝内に該領域の電極を形成
する。そして、この溝内の電極を表面に露呈させること
により、両端の領域の電極が同一表面で接続可能にな
り、フエースダウンボンディングの手法を用いることが
できる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明のダイオード装置の実施例を可
変容量ダイオード装置を例にとり図１と図２を参照しな
がら説明する。図１は断面図、図２は平面図であり、図
４と同一部分は同じ符号を付してある。図１において、
３は導電形がＮ形で低比抵抗のシリコンの半導体基板で
あり、その基板３上に同じ導電形で高比抵抗のエピタキ
シャル層５が形成されている。エピタキシャル層５に
は、その表面に露呈する導電形がＰ形で低比抵抗の第１
の領域１とその下側に配置された導電形がＮ形で低比抵
抗の第２の領域２を形成してある。領域１と領域２はＰ
Ｎ接合を形成しており、可変容量ダイオード装置の両端
をなす領域である。
【０００９】また、エピタキシャル層５には、その表面
から基板３まで垂直に延在する溝４を領域１と領域２の
近傍に形成してある。溝４の内部には、その底面から内
側面を被い、表面に露呈する第２の電極８を形成してあ
る。この電極８は、基板３、エピタキシャル層５を経て
領域２に接続しており、該領域２の電極となる。領域１
には第１の電極７が接続している。なお、電極７と電極
８の表面には必要に応じてパンプを形成してもよい。こ
のような可変容量ダイオード装置は、アノード電極であ
る電極７が直接に領域１に接続し、カソード電極である
電極８は第３の領域の役割をする基板３、わずかの厚み
のエピタキシャル層５を経て領域２に接続する。
【００１０】電極７、電極８はいずれも半導体基体のエ
ピタキシャル層５の同じ表面にあり、フエースダウンボ
ンディングが可能である。溝４は、フッ化水素に硝酸を
添加した通常のシリコンエッチング液を用いて形成する
ことができ、１０μｍ程度の比較的に厚いエピタキシャ
ル層５でも１０分以内で形成することができる。ちなみ
に、同じ厚みのエピタキシャル層５に低比抵抗の拡散層
を形成する場合には、１０時間以上が必要になることも
ある。溝４を形成する工程は製造途中に自在に設定でき
るが、エピタキシャル層５を形成した後の領域１、領域
２を形成する前に設定するとよい。
【００１１】図３は本発明のダイオード装置の他の実施
例を示す断面図であり、ＰＩＮダイオード装置を示して
いる。半導体基板３の上には、非常に高比抵抗のほぼ真
性半導体（Ｉで表示）のエピタキシャル層１０を形成し
てあり、エピタキシャル層１０内にその表面に露呈した
第１の領域１を形成してある。したがって、導電形がＮ
形の基板３と領域１間に第４の領域である真性半導体の
エピタキシャル層１０が挟まれており、基板３とエピタ
キシャル層１０間、領域１とエピタキシャル層１０間に
夫々接合があり、領域１と基板３を両端をなす領域とす
るＰＩＮダイオード装置が構成されている。エピタキシ
ャル層１０内にはその表面から垂直に半導体基板３まで
延在する溝４を形成してあり、溝４内には表面に露呈す
る第２の電極８を形成してある。電極８は、第３の領域
の役割をする基板３に直接接続している。このＰＩＮダ
イオード装置でも、半導体基体の同じ表面に両極の電極
が形成してある。
【００１２】この実施例では、第３の領域の役割をする
基板３がＮＩ接合を形成しており、ダイオードを構成す
る片端の領域となる。最初の実施例では、基板３はＰＮ
接合を形成するダイオードの片端の領域ではなく、ダイ
オードを構成する片端の領域である領域２を電極８に接
続する役割のみを有する。第３の領域は、このように接
合を形成してダイオードを構成する場合と、ダイオード
を構成しないで単に導体の役割をする場合がある。ま
た、基板３はこのような第３の領域の役割を行うが、基
板とは別に埋め込み層を形成してその埋め込み層を第３
の領域として用いることもできる。実施例においては、
溝４はダイオードの接合を形成して表面に露呈する領域
１の近傍に一個所形成されているが、例えば周囲に円状
に形成したり、複数個所に形成することもできる。溝
は、化学的手法の外、ガスエッチングやレーザービーム
のような物理的手法で形成してもよい。さらに、実施例
では可変容量ダイオード装置とＰＩＮダイオード装置に
ついて説明したが、種々のダイオード装置に広く応用で
きることは明らかである。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたように本発明のダイオード装
置は、半導体基体の表面からその内部に延在する溝を形
成し、該半導体基体の表面に露呈しない片端の領域の電
極をその溝内に形成するものである。したがって、ダイ
オード装置の一端をなす領域と他端をなす領域の二つの
電極を同じ表面に形成することができ、リード線を用い
ることなく回路基板に接続することが可能になる。溝は
エッチング液を用いることにより、比較的に厚いエピタ
キシャル層であっても短時間で形成できるので、製造工
程を煩雑にすることなく効率的にダイオード装置を製造
できる。また、拡散等の熱処理をともなうことなく溝を
形成できるので、長時間の熱処理により炉に付着した著
しい汚れを除去するための清掃作業も必要としない。さ
らにまた、熱処理中の不都合な拡散が進行することによ
るダイオード装置の特性の劣化も発生しない。このよう
にして、本発明のダイオード装置は、トランジスタを形
成する集積回路と同じように回路基板に接続することが
でき、小形化と経済性の見地から極めて実用的な発明で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のダイオード装置の実施例を示す断面
図である。
【図２】 図１の平面図である。
【図３】 本発明のダイオード装置の他の実施例を示す
断面図である。
【図４】 従来のダイオード装置の説明図である。
【符号の説明】 １ 第１の領域 ２ 第２の領域 ３ 半導体基板 ４ 溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田口 治彦 埼玉県鶴ケ島市大字五味ケ谷18番地 東光 株式会社埼玉事業所内 (72)発明者 笠原 健 埼玉県鶴ケ島市大字五味ケ谷18番地 東光 株式会社埼玉事業所内 Ｆターム(参考） 5F044 KK01 QQ00 QQ06

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基体の表面に露呈した一端をなす
    領域と該領域に設けた電極を備え、該半導体基体内又は
    前記表面に対向する面に他端をなす領域を有するダイオ
    ード装置において、該一端をなす領域がある表面から半
    導体基体内に延在して他端をなす領域に至る溝を形成
    し、該溝内に他端をなす領域の電極を形成したことを特
    徴とするダイオード装置。
  2. 【請求項２】 半導体基体内に形成され、その表面に露
    呈する１導電形の第１の領域、第１の領域の下側に配置
    され、第１の領域と接合を形成する反対導電形の第２の
    領域、第２の領域の下側に配置された第２の領域と同じ
    導電形の第３の領域、基体の表面から第３の領域まで垂
    直に延在する溝、基体の表面に設けられた第１の領域に
    接続する電極、溝内に形成された第２の領域の電極を有
    していることを特徴とするダイオード装置。
  3. 【請求項３】 第１の領域、第２の領域および溝はエピ
    タキシャル層内に形成され、第３の領域は半導体基板に
    より形成されている請求項２のダイオード装置。
  4. 【請求項４】 半導体基体内に形成され、その表面に露
    呈する１導電形の第１の領域、第１の領域の下側に配置
    された反対導電形の第３の領域、第１の領域と第３の領
    域間に配置され、両方の領域と夫々に接合を形成するほ
    ぼ真性半導体の第４の領域、基体の表面から第３の領域
    まで垂直に延在する溝、基体の表面に設けられた第１の
    領域に接続する電極、溝内に形成された第３の領域の電
    極を有していることを特徴とするダイオード装置。
  5. 【請求項５】 第４の領域はエピタキシャル層により形
    成され、第１の領域と溝は該エピタキシャル層内に形成
    され、第３の領域は半導体基板により形成されている請
    求項４のダイオード装置。
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