JP2003142697A - 集積型ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
集積型ショットキーバリアダイオードおよびその製造方法Info
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Abstract
の分離にはトレンチを設け、ポリイミド層を埋設してお
り、トレンチ形成のために距離のマージンを多くとる必
要から、チップの小型化が進まない上、製造工程も複雑
になる問題があった。 【解決手段】 イオン注入による絶縁化領域により、各
ショットキーバリアダイオードを分離する。トレンチや
ポリイミドなどGaAs表面の大きな凹凸がなくなるの
で、マスクの合わせずれを考慮した距離のマージンを必
要としないので、大幅なチップシュリンクが実現する。
更に製造工程を簡素化できる利点を有する。
Description
される化合物半導体の集積型ショットキーバリアダイオ
ードおよびその製造方法に関し、特に各ショットキーバ
リアダイオードの分離にイオン注入により形成された絶
縁化領域を用いることによりコストの削減を実現する化
合物半導体の集積型ショットキーバリアダイオードおよ
びその製造方法に関する。
ジタル衛星放送受信機向けの需要が高まるに伴い高周波
デバイスの需要が急伸している。その素子としては、高
周波を扱うことからガリウム・砒素(GaAs)を用い
た電界効果トランジスタを使用する事が多く、これに伴
って前記スイッチ回路自体を集積化したモノリシックマ
イクロ波集積回路(MMIC)や、局部発振用FETの
開発が進められている。
ードも基地局用などで需要が高まっている。
アダイオードの平面図を示す。図8(A)は平面図であ
り、図8(B)は等価回路図である。この集積型ショッ
トキーバリアダイオードは一般にTee型と呼ばれるも
ので、2つのショットキーバリアダイオード40a、4
0bを1チップに集積化し、共通端子34、アノード端
子32、カソード端子35が設けられたものである。
a、40bは共通端子34が接続される電極36a(以
下共通電極36aと称する)により連結される。つま
り、共通電極36aは、アノード端子32が接続される
ショットキーバリアダイオード40aとも接続され、カ
ソード端子35が接続されるショットキーバリアダイオ
ード40bとも接続される。
ード端子32がアノード電極に接続されるショットキー
バリアダイオード40aのカソード電極であり、尚且つ
カソード端子35がカソード電極に接続されるショット
キーバリアダイオード40bのアノード電極となるもの
である。
く、2個のショットキーバリアダイオード40a、40
bを有し、アノード端子32がアノード電極に接続され
るショットキーバリアダイオード40aのカソード電極
と、カソード端子35がカソード電極に接続される他の
ショットキーバリアダイオード40bのアノード電極と
が接続される集積型ショットキーバリアダイオードとな
っている。
続されるアノード電極(以下、総称して単にアノード電
極と称する)がn型エピタキシャル層23と形成するシ
ョットキー接合領域31aは、直径約10μmの円形で
あり、n型エピタキシャル層23を露出したショットキ
ーコンタクトホールに第2層目の金属層であるTi/P
t/Auを順次蒸着し形成する。円形のショットキー接
合領域31aの外周を囲んで第1層目の金属層であるオ
ーミック電極が形成される。オーミック電極28は、A
uGe/Ni/Auを順次蒸着したものであり、オーミ
ック電極28にはカソード端子または共通端子と接続さ
れるカソード電極(以下、総称して単にカソード電極と
称する)をコンタクトさせる。アノード電極およびカソ
ード電極は、第3層目となるAuメッキ層およびその下
の下地電極である。ここにステッチボンドによりボンデ
ィングワイヤが固着され、アノード端子32、共通端子
34、カソード端子35となる。
アダイオードの動作領域部分の断面図を示す。断面は図
8の矢印で示す断面方向の図である。
ピタキシャル層22(5×1018cm-3)を6μm程度
積層し、更に動作層となるn型エピタキシャル層23
(1.3×1017cm-3)を例えば3500Å程度堆積
する。
層は、n+型エピタキシャル層22にオーミック接合す
るAuGe/Ni/Auである。第2層目の金属層はT
i/Pt/Auであり、この第2層目の金属層は、アノ
ード側ではn型エピタキシャル層23とショットキー接
合を形成し、カソード側ではオーミック電極28にコン
タクトする。この第2層目の金属層を下地電極33とし
て、第3層目のAuメッキ電極36を設け、アノード電
極およびカソード電極とする。この下地電極33とAu
メッキ電極36は全く重畳する。
ソード電極と、それと対応するアノード電極により1つ
のショットキーバリアダイオード40bとなり、そのア
ノード電極が延在されて他のショットキーバリアダイオ
ードのカソード電極ともなっている。このアノード電極
でありカソード電極でもある共通電極36aには共通端
子34が接続され、そのカソード電極と対応するアノー
ド電極により2つめのショットキーバリアダイオード4
0aとなっている。そのアノード電極にアノード端子3
2が接続される。
の耐圧と良好なショットキー特性を確保するため1.3
×1017cm-3程度のn型エピタキシャル層23上に設
けられる。一方、オーミック電極28は取り出し抵抗を
低減するため、メサエッチングにより露出したn+型エ
ピタキシャル層22の表面に設ける。
+型エピタキシャル層22、23はカソード電位であ
り、アノード電極とカソード電位となるGaAsとが交
差する部分では、絶縁のためにポリイミド層30が設け
られる。この交差部分の面積は広く、大きな寄生容量持
つため、その離間距離として6〜7μm程度の厚みにす
ることで寄生容量を緩和する必要がある。ポリイミドは
その低い誘電率と、厚く形成できる性質から層間絶縁層
として採用される。
0a、40bは、1チップ上に設けられるため、カソー
ド電位となるn型およびn+型エピタキシャル層22、
23を分離する必要がある。このため、ノンドープGa
As基板21まで達するトレンチ26を設け、そのトレ
ンチ26に層間絶縁膜として使用するポリイミド30を
埋設してショットキーバリアダイオード40aと40b
を分離している。
リアダイオードの製造方法を示す。
エピタキシャル層22を露出して、第1層目の金属層を
付着してオーミック電極28を形成する。
n+型エピタキシャル層22(5×1018cm-3)を6
μm程度堆積し、その上にn型エピタキシャル層23
(1.3×1017cm-3)を3500Å程度堆積する。
その後全面を酸化膜25で被覆し、予定のオーミック電
極28上のレジスト層を選択的に窓開けするフォトリソ
グラフィプロセスを行う。その後、このレジスト層をマ
スクとして予定のオーミック電極28部分の酸化膜25
をエッチングし、更にn+型エピタキシャル層22が露
出するようにn型エピタキシャル層23のメサエッチン
グを行う。
Ni/Auの3層を順次真空蒸着し積層する。その後、
レジスト層を除去して、予定のオーミック電極28部分
に金属層を残す。引き続いて合金化熱処理によりn+型
エピタキシャル層22にオーミック電極28を形成す
る。
ードを分離するためのトレンチ26を形成する。全面に
レジスト層を設け、2つのショットキーバリアダイオー
ドの分離領域を選択的に窓開けするフォトリソグラフィ
プロセスを行う。その後、このレジスト層をマスクとし
て予定のトレンチ26上の酸化膜を除去し、更に露出し
たn型エピタキシャル層を塩素系ガスによりエッチング
してノンドープGaAs基板に達するトレンチ26を形
成する。その後、レジストを除去する。
ル29を形成する。新たなレジスト層を全面に形成し、
予定のショットキー接合領域31a部分を選択的に窓開
けするフォトリソグラフィプロセスを行う。露出した酸
化膜25をエッチング後レジストを除去し、予定のショ
ットキー接合領域31a部のn型エピタキシャル層23
が露出したショットキーコンタクトホール29を形成す
る。
成する。全面にポリイミドを数回に渡りコーティング
し、厚いポリイミド層30を設ける。新たなレジスト層
を全面に形成し、予定のポリイミド層30部分が残る様
に選択的に窓開けするフォトリソグラフィプロセスを行
う。その後、露出したポリイミドをウェットエッチング
により除去する。その後レジスト層を除去してポリイミ
ド層30をキュアし、6〜7μmの厚みとする。この工
程により、分離用のトレンチ26内にもポリイミドが埋
め込まれ、2つのショットキーバリアダイオードを分離
することができる。前述の如く、コンタクトホール29
形成後、n型エピタキシャル層23表面が露出したまま
ポリイミド層30が形成される。
ル29内に露出するn型エピタキシャル層23をエッチ
ングし、ショットキー接合領域31aを有する下地電極
33を形成する。
酸化膜25をマスクにn型エピタキシャル層23をエッ
チングする。ショットキー接合は、清浄なGaAs表面
に形成することが必須であり、且つ動作層として最適な
厚みである2500Åを確保するために、温度および時
間を精密にコントロールして3500Å程度の厚みから
2500Åになるよう、ショットキー電極形成前にn型
エピタキシャル層23表面をウェットエッチングする。
し、n型エピタキシャル層23とのショットキー接合を
形成し、同時に下地電極33を形成する。
る。
露出して他をレジスト層で覆った後、電解金メッキを行
う。そのときレジスト層がマスクとなり、下地電極33
が露出した部分のみAuメッキが付着し、各ショットキ
ーバリアダイオード40のアノード電極、カソード電極
が形成される。下地電極33は全面に設けられおり、レ
ジスト除去後、Arプラズマによるイオンミリングを行
い、Auメッキが施されていない部分の下地電極33を
除去しアノードおよびカソード電極の形状にパターニン
グする。そのとき、Auメッキ部分も多少削られるが、
6μm程度の厚みがあるので問題ない。
ドは前工程を完成すると、組み立てを行う後工程に移さ
れる。ウエファ状の半導体チップはダイシングされて、
個別の半導体チップ分離され、フレーム(図示せず)に
この半導体チップを固着した後、ボンディングワイヤで
半導体チップのアノード端子32、共通端子34および
カソード端子35と所定のリード(図示せず)とを接続
する。ボンディングワイヤとしては金細線を用い、周知
のステッチボンディングで接続される。その後、トラン
スファーモールドされて樹脂パッケージが施される。
リアダイオードにおいては、各ショットキーバリアダイ
オードを分離するために、n+型エピタキシャル層を貫
通し、ノンドープGaAs基板に達する深いトレンチを
設け、そこに層間絶縁膜であるポリイミドを埋設する構
造であった。そのため深いトレンチによりGaAsに深
い凹部が形成されるだけでなく、層間絶縁膜であるポリ
イミドの形成により今度は高い凸部が形成されるため、
その後の製造工程におけるマスク合わせの精度が大幅に
落ち、合わせずれを考慮して各レイヤ間の距離のマージ
ンを大きくとる必要があった。
設されるポリイミドは製造工程の簡略化のため、ショッ
トキーバリアダイオードの層間絶縁膜形成時のポリイミ
ドをそのまま埋め込んでいた。しかし、ポリイミド層を
用いると、チップサイズの小型化が進まない問題があっ
た。アノード電極はそのほとんどがカソード電位となる
n型およびn+型エピタキシャル層上に設けられてお
り、アノード、カソード間の寄生容量が大きくなってし
まうのを防止するため、この層間絶縁膜としてのポリイ
ミドは厚く形成することが必須となる。つまり、メサを
埋め込み、厚い層間絶縁膜にするために、6〜7μmの
ポリイミド層30を形成する必要があった。ポリイミド
が厚い分その後のプロセスにおけるマスク合わせ精度は
落ち、合わせずれを考慮して設けるレイヤ間の距離のマ
ージンをますます余分に取らなければならない結果とな
っていた。
電極とのコンタクトとして開口される部分は、厚いポリ
イミド層30のエッチングにより、またポリイミド層3
0上の電極のステップカバレッジを考慮する目的もあ
り、テーパーがつく構造となる。しかしポリイミド層3
0の膜質のばらつきや、ポリイミド層30とレジストと
の密着性のばらつきにより、そのテーパーの角度が30
〜45度と大きくばらついてしまうため、ポリイミド層
の開口部ではテーパーやそのばらつきを考慮して大きな
距離のマージンを取る必要があった。
トレンチを埋設するポリイミド層により、チップ上で余
分な距離のマージンを取らなければならず、その距離の
マージン分のチップ上で占める面積が大きいため、チッ
プの小型化が進まない大きな原因となっていた。
端子のワイヤボンド領域はチップに対してL字形状の配
置であり対称ではないため、チップのセット方向の自由
度が無く、限られたパッケージにしか組み立てられない
という問題があった。
ドの製造方法によると、GaAsを15μm程度の深さ
にエッチングするのために、エッチャントとして塩素系
ガスを採用しており、チャンバーや配管などの装置が腐
食しやすく、メンテナンスが非常に煩雑であった。
ショットキーバリアダイオードを1チップに集積化する
ために追加となる工程であり、ディスクリート製品の製
造方法と比較して製造工程が増える上、時間的にも効率
化が図れない要因となっていた。
ため、合理化のためには、チップサイズをシュリンクし
てコストを抑える必要がある。つまり、チップサイズの
低減は不可避であり、材料自体のコストの削減も望まれ
ている。また製造工程の簡素化や効率化を図ることも重
要な課題であった。
鑑みてなされ、化合物半導体基板上の1チップに複数個
のショットキーバリアダイオードを有する集積型ショッ
トキーバリアダイオードにおいて、各ショットキーバリ
アダイオードをイオン注入により形成された絶縁化領域
で分離することを特徴とするものであり、分離のための
トレンチをイオン注入による絶縁化領域にすることで、
チップサイズのシュリンクを実現できるものである。
数個のショットキーバリアダイオードのショットキ接合
を形成する以前に、イオン注入により絶縁化領域を形成
し各ショットキーバリアダイオードを分離する工程を具
備することを特徴とするもので、ディスクリート製品の
アノード電極とカソード電極を分離する絶縁化領域を集
積型ショットキーバリアダイオードの分離領域としても
採用できる。つまりディスクリート製品と比較して製造
工程を増やさずに、時間的な効率化をはかり、容易に複
数のショットキーバリアダイオードを分離できる集積型
ショットキーバリアダイオードの製造方法を提供できる
ものである。
の実施の形態を詳細に示す。本発明のショットキーバリ
アダイオードは、化合物半導体基板1と、アノード端子
12、カソード端子15および共通端子14と、ショッ
トキーバリアダイオード20と、絶縁化領域6とから構
成される。
リアダイオードの平面図を示す。図1(A)は平面図で
あり、図1(B)は等価回路図である。この集積型ショ
ットキーバリアダイオードは一般にTee型と呼ばれる
もので、2つのショットキーバリアダイオード20a、
20bを1チップに集積化し、共通端子14、アノード
端子12、カソード端子15が設けられる。
a、20bは共通端子14と接続される電極16a(以
下、共通電極16aと称する)により連結される。つま
り、共通電極16aは、アノード端子12と接続される
ショットキーバリアダイオード20aとも接続され、カ
ソード端子15と接続されるショットキーバリアダイオ
ード20bとも接続される。
ード端子12がアノード電極に接続されるショットキー
バリアダイオード20aのカソード電極であり、尚且つ
カソード端子15がカソード電極に接続されるショット
キーバリアダイオード20bのアノード電極となるもの
である。
く、2個のショットキーバリアダイオード20a、20
bを有し、アノード端子12がアノード電極に接続され
るショットキーバリアダイオード20aのカソード電極
と、カソード端子15がカソード電極に接続される他の
ショットキーバリアダイオード20bのアノード電極と
が接続された集積型ショットキーバリアダイオードとな
っている。
続されるアノード電極(以下、総称して単にアノード電
極と称する)がn型エピタキシャル層と形成するショッ
トキー接合領域11aは、直径約10μmの円形であ
り、n型エピタキシャル層を露出したショットキーコン
タクトホールに第2層目の金属層であるTi/Pt/A
uを順次蒸着してアノード電極を設ける。破線で示すオ
ーミック電極8はAuGe/Ni/Auを順次蒸着した
第1層目の金属層であり、円形のショットキー接合領域
11aの外周を囲んでn型エピタキシャル層表面に設け
られた高濃度イオン注入領域とほぼ重畳して設けられ
る。オーミック電極8にはカソード端子15または共通
端子14が接続するカソード電極(以下、総称して単に
カソード電極と称する)をコンタクトさせる。
けられ、チップコーナー部には共通端子14の取り出し
となるボンディングワイヤが固着される。このワイヤボ
ンド領域はチップの向きによらず電極が取り出せるよう
に2箇所に設けられる。また、図からも明らかなよう
に、共通電極16aは、ショットキーバリアダイオード
20aのカソード電極であり、ショットキーバリアダイ
オード20bのアノード電極となっている。
カソード端子15が接続するワイヤボンド領域を囲んで
設けられ、これにより1チップ上に設けられた2つのシ
ョットキーバリアダイオード20a、20bの、カソー
ド電位となるn型及びn+型エピタキシャル層を分離し
ている。
図は、図1の矢印方向の断面図である。
As基板であり、その上に5000Åの高濃度エピタキ
シャル層2(5×1018cm-3)および2500Åのn
型エピタキシャル層3(1.3×1017cm-3)を積層
する。いずれの層にもメサは形成されず、平坦な基板構
造となっている。
極8の下のn型エピタキシャル層3表面よりn+エピタ
キシャル層2まで到達するように設ける。円形のショッ
トキー接合領域11a外周に沿って設けられ、オーミッ
ク電極8とほぼ重畳し、少なくともショットキー接合領
域11aを囲む部分ではオーミック電極8よりはみ出し
て設けられる。ショットキー接合領域11aと高濃度イ
オン注入領域7との離間距離は1μmである。つまり、
従来のメサ構造を採用する代わりに、プレーナ構造を保
ったままで表面に高濃度イオン注入領域7を設けた構造
となっており、メサを設けずにオーミック接合を実現で
きる。
表面を覆う窒化膜5に直径10μmの円形のショットキ
ーコンタクトホールを設け、Ti/Pt/Auを順次蒸
着した第2層目の金属層であり、n型エピタキシャル層
3とショットキー接合を形成することによりショットキ
ー接合領域11aを形成する。動作領域となるn型エピ
タキシャル層3は耐圧等所定の特性を得るために最適な
2500Åとなっており、従来必要であった動作層の厚
みのコントロールのためのエッチング工程を省略できる
ため、再現性の良いショットキー接合が形成でき、特性
の安定したショットキーバリアダイオードが得られる。
域7にコンタクトする第1層目の金属層である。AuG
e/Ni/Auを順次蒸着し、ショットキー接合付近を
円形にくりぬいた形状にパターニングされる。隣接する
ショットキー接合領域11aとの離間距離は2μmであ
る。第2層目の金属層はTi/Pt/Auであり、この
第2層目の金属層は、アノード側ではn型エピタキシャ
ル層3とショットキー接合を形成し、カソード側ではオ
ーミック電極8にコンタクトする。
ソード電極とそれと対応するアノード電極により1つの
ショットキーバリアダイオード20bとなり、そのアノ
ード電極が延在されて他のショットキーバリアダイオー
ド20aのカソード電極ともなっている。ショットキー
バリアダイオード20bのアノード電極であり且つショ
ットキーバリアダイオード20aのカソード電極でもあ
る共通電極16aには共通端子14が接続され、そのカ
ソード電極と対応するアノード電極には、アノード端子
12が接続されている。
まで達して設けられ、アノード電位とカソード電位を分
離している。尚且つ、この絶縁化領域6により、1チッ
プ上に設けられた各ショットキーバリアダイオード20
a、20bのカソード電位となるn型エピタキシャル層
を分離することができる。従来構造では、アノード電位
とカソード電位の分離は厚いポリイミド層によって分離
され、各ショットキーバリアダイオードのカソード電位
となるn型およびn+型エピタキシャル層はトレンチを
設けることで分離していた。しかし本発明の構造に依れ
ば、絶縁化領域6で兼ね備えることができる。
オン注入領域7を設けて、ショットキー接合領域11a
およびオーミック電極8をGaAs表面に設けることに
より、ショットキーバリアダイオードのプレーナー構造
を実現している。メサ形状のばらつきによる合わせずれ
を考慮する必要がないので、ショットキー接合領域11
aとオーミック電極8の離間距離が大幅に低減できる。
つまり、カソード電位となるGaAsとアノード電極が
交差する部分の面積が従来と比較して大幅に低減でき
る。これにより、ポリイミド厚み(離間距離)を大きく
することにより寄生容量を抑制する必要が無いので、ポ
リイミド層は薄い窒化膜で代用でき、ポリイミドのテー
パー部分による距離のマージンも考慮する必要がなくな
る。
ミック電極の離間距離は7μmから2μmまで低減でき
る。更に、高濃度イオン注入領域7との離間距離は1μ
mであり、この場合高濃度イオン注入領域7はキャリア
の移動経路でありほぼオーミック電極8と同じ効果があ
るので、従来と比べて離間距離は1/7に低減できるこ
とになる。ショットキー接合領域11aおよびオーミッ
ク電極8の離間距離は直列抵抗に寄与するので、離間距
離が縮小できれば抵抗をより低減でき、高周波特性の向
上に大きく寄与することができる。
アダイオード20の分離にイオン注入による絶縁化領域
6を用いることにある。従来構造では、アノード端子お
よびカソード端子はポリイミド層により絶縁され、更に
トレンチにより2つのショットキーバリアダイオードが
分離されていたが、本発明の実施の形態に依れば、アノ
ード端子とカソード端子の分離と、2つのショットキー
バリアダイオードの分離をイオン注入による絶縁化領域
6で兼ね備えることができる。
トレンチを埋設するポリイミド層のない平坦な構造とな
っており、マスク合わせの精度が格段に向上するため、
従来構造のように各製造工程におけるマスク合わせの距
離のマージンを大きく取る必要が無くなる利点を有す
る。更に、厚い層間絶縁膜であるポリイミド層が不要と
なるため、テーパーやそのばらつきによる距離のマージ
ンも不必要となり、チップサイズの縮小に大幅に寄与で
きる。
従来と比較して大幅に縮小できるため、チップ内でのシ
ョットキーバリアダイオードの配置の自由度が大きくな
る。つまり図1の如く共通電極16をチップ対角線上に
設けることができ、共通端子14のワイヤボンド領域も
2箇所のコーナーから取り出せるため、チップのセット
方向の自由度が増し、あらゆるパッケージに組み立てら
れる利点も有する。
る、アノード電極が形成するショットキー接合領域11
aを複数個設けた場合を示す。
合領域11aを複数個設けることも可能である。例えば
図3のように配置すればショットキー接合領域11aが
並列に接続されることになり、寄生抵抗の低減に寄与で
きる。
小さくして複数個配置すれば、トータルのショットキー
コンタクトホール面積が同一で1個を配置した場合と比
較して、ショットキーコンタクトホールの中心と高濃度
イオン注入領域7との離間距離が低減でき、高濃度イオ
ン注入領域7でのキャリアのトラップが効果的になる。
これにより、カソード抵抗の値が小さくなり、高周波特
性が更に向上できる利点を有する。
アダイオードの製造方法を詳細に示す。
ープ化合物半導体基板1に一導電型エピタキシャル層3
を積層する工程と、イオン注入によりノンドープ化合物
半導体基板に達する絶縁化領域6を形成する工程と、1
チップ上に絶縁化領域6によりカソード電位が分離され
た複数個のショットキーバリアダイオード20を形成す
る工程とから構成される。
ノンドープ化合物半導体基板1に一導電型エピタキシャ
ル層3を積層することにある。
+型エピタキシャル層2(5×10 18cm-3)を500
0Å程度堆積し、その上にn型エピタキシャル層3
(1.3×1017cm-3)を2500Å堆積する。
イオン注入によりノンドープ化合物半導体基板1に達す
る絶縁化領域6を形成することにある。
り、各ショットキーバリアダイオードを分離するための
絶縁化領域6を形成する。すなわち、全面を窒化膜5で
被覆し全面にレジスト層を設け、アノード端子及びカソ
ード端子を囲む予定の絶縁化領域6上のレジスト層を選
択的に窓開けするフォトリソグラフィプロセスを行う。
その後、このレジスト層をマスクとしてB+、またはH
+不純物をイオン注入してノンドープGaAs基板1ま
で達する絶縁化領域6を形成する。この工程により、2
つのショットキーバリアダイオードを分離する絶縁化領
域6が形成される。
より絶縁化領域6が形成できるので、トレンチを形成す
る従来の製造方法と比較すると、腐食防止などを目的と
した製造装置の煩雑なメンテナンスが不必要となる。更
に、絶縁化領域6によりアノード電位とカソード電位の
分離と、2つのショットキーバリアダイオードの分離と
を絶縁化領域6により兼ね備えることができるので、シ
ョットキーバリアダイオードを1チップに集積化するこ
とによる分離領域形成工程を追加することなく、ディス
クリート製品の製造方法で実施できる利点を有する。
成される領域上のレジスト層を選択的に窓開けするフォ
トリソグラフィプロセスを行う。その後、このレジスト
層をマスクとして高濃度のn型不純物(Si+、1×1
018cm-3程度)をイオン注入し、予定のオーミック電
極8下のn型エピタキシャル層3を貫通し、n+型エピ
タキシャル層2に達する高濃度イオン注入領域7を形成
する。この時、イオン注入は、異なる条件で複数回に分
けて注入するなどし、高濃度イオン注入領域7の不純物
濃度が深さ方向にできるだけ均一となるように形成す
る。
窒化膜5を再度デポジションして高濃度イオン注入領域
7および絶縁化領域6の活性化アニールを施す。
高濃度イオン注入領域7が形成される。この後の工程で
高濃度イオン注入領域7表面に、オーミック電極8を設
けることにより、プレーナー構造のショットキーバリア
ダイオードが実現する。これによりショットキー接合領
域と、オーミック電極と同じ働きをする高濃度イオン注
入領域の離間距離を大幅に低減でき、直列抵抗を低減し
高周波特性の向上に大きく寄与できるショットキーバリ
アダイオードとなる。
示す如く、1チップ上に絶縁化領域6によりカソード電
位が分離された複数個のショットキーバリアダイオード
20を形成することにある。
表面にオーミック接合する第1の電極8を形成する。全
面にレジスト層を形成し、予定のオーミック電極8を形
成する部分を選択的に窓開けするフォトリソグラフィプ
ロセスを行う。レジスト層から露出した窒化膜5を除去
し、第1層目の金属層であるAuGe/Ni/Auの3
層を順次真空蒸着し積層する。その後、リフトオフによ
りレジスト層を除去して、予定のオーミック電極8部分
に第1層目の金属層を残す。引き続いて合金化熱処理に
より高濃度イオン注入領域7表面にオーミック電極8を
形成する。
を5000Å程度堆積する。その後レジスト層を全面に
形成し、予定のショットキー接合領域11aおよびカソ
ード電極部分を選択的に窓開けするフォトリソグラフィ
プロセスを行う。露出した窒化膜5をドライエッチング
し、レジスト層を除去してn型エピタキシャル層3が露
出したコンタクトホール9を形成する。
ード端子が接続する蒸着金属層16を設ける。再度レジ
ストを全面に設け、各ショットキーバリアダイオード2
0のアノード電極およびカソード電極のパターンを選択
的に窓開けするフォトリソグラフィプロセスを行う。全
面に第2層目の金属層であるTi/Pt/Auの3層を
順次真空蒸着して積層し、リフトオフによりレジスト層
を除去する。これにより、n型エピタキシャル層3表面
にショットキー接合領域11aを形成するアノード電極
およびオーミック電極にコンタクトするカソード電極と
なる蒸着金属層16が形成される。その後裏面をバック
ラップする。共通電極16aは2つのショットキーバリ
アダイオードを接続し、ショットキーバリアダイオード
20bのアノード電極であり、且つショットキーバリア
ダイオード20aのカソード電極でもある。
トロールが必要なためそれを行うGaAsエッチング工
程において、時間や温度、更にエッチング液内でのウェ
ハの振り幅、振りスピードなどの精密なコントロールが
大変困難である上、エッチング液を所定の鮮度保持時間
内で使用することが要求される。しかし、本発明の製造
方法に依れば、予め動作層として最適な2500Åのエ
ピタキシャル層3を形成しておけば、動作層の厚みのコ
ントロールのためのエッチング工程を省略できるため、
再現性の良いショットキー接合が形成でき、特性の安定
したショットキーバリアダイオードを製造できる利点を
有する。
は、通常のリフトオフ法で形成する蒸着金属である。更
に、アノード電極とオーミック電極8との層間絶縁膜は
窒化膜5であり、ポリイミド層が省略できる。これによ
り、従来ポリイミド層上でポリイミドの不具合を吸収す
るため厚く設けていた配線およびボンディングパッド形
成のAuメッキ工程を省略することができる。数回にわ
たるコーティングを行うポリイミド層形成工程およびA
uメッキ工程が省略できれば、製造フローを簡略化し、
効率的にショットキーバリアダイオードを製造できる。
ドは前工程を完成すると、組み立てを行う後工程に移さ
れる。ウェハ状の半導体チップはダイシングされて、個
別の半導体チップ分離され、フレーム(図示せず)にこ
の半導体チップを固着した後、ボンディングワイヤで半
導体チップのワイヤボンド領域と所定のリード(図示せ
ず)とを接続する。ボンディングワイヤとしては金細線
を用い、周知のステッチボンディングで接続される。そ
の後、トランスファーモールドされて樹脂パッケージが
施される。
ショットキーバリアダイオードのショットキー接合領域
がアノード電極となる蒸着金属層16のみで形成される
が、ショットキーバリアダイオードの電極構造について
はここに示す限りではない。
効果が得られる。
用いることにより、アノード電位とカソード電位の分離
と、2つのショットキーバリアダイオードの分離をイオ
ン注入による絶縁化領域6で兼ね備えることができる。
従来構造では、アノード電位とカソード電位はポリイミ
ド層により絶縁され、更にトレンチにより2つのショッ
トキーバリアダイオードが分離されていたが、本発明の
実施の形態に依れば、絶縁化領域6のみで両方同時に分
離できる利点を有する。加えてGaAs表面は、深いト
レンチやそのトレンチに埋設するポリイミド層を設けな
い平坦な構造となっており、マスク合わせの精度が格段
に向上するため、従来構造のように各製造工程において
マスク合わせの距離のマージンを大きく取る必要が無く
なる。更に、厚い層間絶縁膜であるポリイミド層が不要
となるため、テーパーやそのばらつきによる距離のマー
ジンも不必要となり、これらによってチップサイズの縮
小に大きく寄与できる。
従来と比較して大幅に縮小できるため、チップ内でのシ
ョットキーバリアダイオードの配置の自由度が大きくな
る。つまり共通電極をチップ対角線上に設けることがで
き、共通端子のワイヤボンド領域も2箇所のコーナーか
ら取り出せるため、チップのセット方向の自由度が増
し、あらゆるパッケージに組み立てられる利点も有す
る。
けることにより、抵抗を更に低減できる。ショットキー
接合部のコンタクト径を小さくして複数個設ければ、ト
ータルのショットキーコンタクト面積が同一なショット
キー接合領域を1個設けた場合と比較して、高濃度イオ
ン注入領域でのキャリアのトラップを効果的にできるの
で、より寄生抵抗を低減し、高周波特性が大きく向上す
る利点を有する。
示す効果が得られる。
形成できるので、トレンチを形成する従来の製造方法と
比較すると、腐食防止などを目的とした製造装置の煩雑
なメンテナンスが不必要となる。
とカソード電位の分離と、2つのショットキーバリアダ
イオードの分離とを絶縁化領域6により兼ね備えること
ができるので、ショットキーバリアダイオードを1チッ
プに集積化することによる分離領域形成工程を追加する
ことなく、ディスクリート製品の製造方法で実施できる
利点を有する。
ードの製造が、効率よく、更に製造工程を簡略化して実
現できる。具体的には、メサエッチング工程、ショット
キー接合形成前のn型エピタキシャル層エッチング工
程、ポリイミド層形成工程、Auメッキ工程などであ
る。ポリイミド層は6〜7μmの厚みにするため、数回
のコーティングを繰り返して形成される。ポリイミド層
を数回にわたりコーティングすると時間もかかり、製造
フローも複雑になる。また、ポリイミドが不要となれ
ば、Auメッキ層による電極も不要となる。従来は半田
実装時の熱やワイヤボンディング時のストレスによる電
極の切れや変形を防ぐために電極の強度を確保する必要
があり、厚いAuメッキ層によりアノード電極およびカ
ソード電極が形成されていた。しかし、ポリイミド層が
不要であれば、その影響を考慮する必要もない。つま
り、金メッキ電極は不要となり、Ti/Pt/Auの蒸
着金属のみでショットキー接合領域、アノード電極及び
カソード電極を形成でき、信頼性も向上する。更に従来
歩留の低下を引き起こしていた上記の要因がなくなるの
で、歩留も向上することになる。
面図、(B)回路図である
ある。
ある。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
図、(B)回路図である。
る。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 化合物半導体基板上の1チップに複数個
のショットキーバリアダイオードを有する集積型ショッ
トキーバリアダイオードにおいて、 前記各ショットキーバリアダイオードをイオン注入によ
り形成された絶縁化領域で分離することを特徴とする集
積型ショットキーバリアダイオード。 - 【請求項2】 前記ショットキーバリアダイオードの少
なくとも1つの電極が他のショットキーバリアダイオー
ドの電極と接続されていることを特徴とする請求項1に
記載の集積型ショットキーバリアダイオード。 - 【請求項3】 前記各ショットキーバリアダイオードの
オーミック電極、ショットキ接合を形成する電極はノン
ドープ化合物半導体基板上に積層した平坦な一導電型エ
ピタキシャル層上に設けられることを特徴とする請求項
1に記載の集積型ショットキーバリアダイオード。 - 【請求項4】 前記絶縁化領域は前記ノンドープ化合物
半導体基板に達する深さに設けられることを特徴とする
請求項3に記載の集積型ショットキーバリアダイオー
ド。 - 【請求項5】 化合物半導体基板上の1チップにアノー
ド端子、カソード端子および共通端子を有し、且つ複数
個のショットキーバリアダイオードを有する集積型ショ
ットキーバリアダイオードにおいて、 前記各ショットキーバリアダイオードをイオン注入によ
り形成された絶縁化領域で分離することを特徴とする集
積型ショットキーバリアダイオード。 - 【請求項6】 前記共通端子は、前記アノード端子にア
ノード電極が接続されたショットキーバリアダイオード
のカソード電極に接続され、且つ前記カソード端子にカ
ソード電極が接続されたショットキーバリアダイオード
のアノード電極に接続されることを特徴とする請求項5
に記載の集積型ショットキーバリアダイオード。 - 【請求項7】 前記共通端子が接続する電極はチップの
対角線上に設けられ、2箇所のワイヤボンド領域を有す
ることを特徴とする請求項5に記載の集積型ショットキ
ーバリアダイオード。 - 【請求項8】 前記各ショットキーバリアダイオードの
オーミック電極、ショットキ接合を形成する電極はノン
ドープ化合物半導体基板上に積層した平坦な一導電型エ
ピタキシャル層上に設けられることを特徴とする請求項
5に記載の集積型ショットキーバリアダイオード。 - 【請求項9】 前記絶縁化領域は前記ノンドープ化合物
半導体基板に達する深さに設けられることを特徴とする
請求項8に記載の集積型ショットキーバリアダイオー
ド。 - 【請求項10】 前記各ショットキーバリアダイオード
は複数個のショットキー接合を有することを特徴とする
請求項1または請求項5に記載の集積型ショットキーバ
リアダイオード。 - 【請求項11】 化合物半導体基板の1チップ上に複数
個のショットキーバリアダイオードのショットキ接合を
形成する以前に、イオン注入により絶縁化領域を形成し
前記各ショットキーバリアダイオードを分離する工程を
具備することを特徴とする集積型ショットキーバリアダ
イオードの製造方法。 - 【請求項12】 ノンドープ化合物半導体基板に一導電
型エピタキシャル層を積層する工程と、 イオン注入により前記ノンドープ化合物半導体基板に達
する絶縁化領域を形成する工程と、 1チップ上に前記絶縁化領域によりカソード電位が分離
された複数個のショットキーバリアダイオードを形成す
る工程とを具備することを特徴とする請求項11に記載
の集積型ショットキーバリアダイオードの製造方法。 - 【請求項13】 前記ショットキーバリアダイオードの
形成工程において、複数個のショットキーバリアダイオ
ードを接続する共通電極を形成する工程を具備すること
を特徴とする請求項11または請求項12に記載の集積
型ショットキーバリアダイオードの製造方法。
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