JP2004266050A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体装置の低消費電力化を図ること。
【解決手段】本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成する一方、前記第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と前記電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【選択図】 図1
【解決手段】本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成する一方、前記第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と前記電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より半導体装置に集積されるダイオードとしては、製造工程を簡略化させることによって製造に要する労力や時間やコストを削減させるために、横型のトランジスタのベース端子とコレクタ端子とを短絡させた構造のものが広く使用されている。
【0003】
たとえば、図6に示すように、ダイオード50は、P型半導体基板51の内部にN型エピタキシャル層52とN+埋め込み層53とからなるベース領域を形成し、同ベース領域の上部にエミッタ領域となるP型の第1の拡散層54とコレクタ領域となるP型の第2の拡散層55とを左右に間隔をあけて形成し、N型エピタキシャル層52の側部にベース領域の電極取出領域となるN型層56を形成して横型のトランジスタを構成し(たとえば、特許文献1参照)、さらに、コレクタ領域とベース領域とをカソード用の電極57で短絡することによって、ベース領域をカソード領域として用いるとともに、エミッタ領域をアノード領域として用いたダイオード50を形成している。図中、58はアノード用の電極、59は素子分離層、60,61は酸化膜、62は層間膜、63はタングステンプラグである。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−308400号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のダイオード50にあっては、第2の拡散層55がP型半導体であり、N型エピタキシャル層52がN型半導体であり、さらには、P型半導体基板51や素子分離層59がP型半導体であることから、これらの第2の拡散層55とN型エピタキシャル層52とP型半導体基板51又は素子分離層59とによって寄生トランジスタが形成されていた。
【0006】
そのため、ダイオード50の動作時に第1の拡散層54からN型エピタキシャル層52に向けて主電流が流れることになるが、その際に、寄生トランジスタの影響でN型エピタキシャル層52を通過してP型半導体基板51や素子分離層59にまで電流が流れてしまい、ダイオード50の消費電力が増大するおそれがあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1に係る本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【0008】
また、請求項2に係る本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、この第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【0009】
また、請求項3に係る本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成する一方、前記第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と前記電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【0010】
また、請求項4に係る本発明では、前記請求項1又は前記請求項3に係る本発明において、前記第1の半導体領域の下側全面に前記第1の電極取出領域と接続する前記第1の半導体領域と同極性の導電領域を形成することにした。
【0011】
また、請求項5に係る本発明では、前記請求項2〜請求項4に係る本発明において、前記第2の電極取出領域は、前記第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を有することにした。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合したダイオードを有するものである。したがって、第1の半導体領域をP型半導体で形成した場合には、第2の半導体領域をN型半導体で形成し、一方、第1の半導体領域をN型半導体で形成した場合には、第2の半導体領域をP型半導体で形成する。
【0013】
そして、ダイオードは、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、第1の半導体領域の周囲に同第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を第1の半導体領域を囲繞するように形成したものである。
【0014】
このように、第1の半導体領域の周囲全域にわたって第1の電極取出領域を形成することによって、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第1の電極取出領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0015】
また、本発明に係る半導体装置では、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、同第2の半導体領域の周囲に第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を第2の半導体領域を囲繞するように形成したものである。
【0016】
このように、第2の半導体領域の周囲全域にわたって第2の電極取出領域を形成することによっても、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第2の電極取出領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0017】
特に、第1の半導体領域の下側全面にも第1の電極取出領域と接続する導電領域を形成した場合には、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を導電領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して半導体基板にまで流出してしまうのを確実に防止することができ、ダイオードの消費電力をより一層低減することができる。
【0018】
また、第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を第2の電極取出領域に形成した場合には、第2の電極取出領域の近傍において、電極(金属)と絶縁膜(酸化膜)と半導体とによって寄生MOSが形成されるのを防止することができ、寄生MOSの形成に起因するダイオードの特性劣化を未然に防止することができる。
【0019】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0020】
本発明に係る半導体装置に形成したダイオード1は、図1及び図2に示すように、P型半導体基板2にカソード領域(第1の半導体領域)としてのN型エピタキシャル層3を形成するとともに、同N型エピタキシャル層3の上部中央にP型の不純物を含有するアノード領域(第2の半導体領域)としての第1のP型拡散層4を平面視で矩形状に形成して、これらのN型エピタキシャル層3と第1のP型拡散層4とをPN接合させている。
【0021】
また、ダイオード1は、P型半導体基板2のN型エピタキシャル層3の周囲にN型の不純物を含有する第1の電極取出領域としてのN型層5をN型エピタキシャル層3を囲繞するように平面視で矩形枠状に形成するとともに、第1のシリコンゲルマニウム層13の周囲にP型の不純物を含有する第2の電極取出領域を構成する第2のP型拡散層6を第1のP型拡散層4を囲繞するように平面視で矩形枠状に形成し、さらには、N型エピタキシャル層3の下側全面に導電領域としてのN+埋め込み層7を形成している。図中、10は素子分離層、23,24は電極である。
【0022】
第2の電極取出領域は、第2のP型拡散層6とその上部に形成した第2のゲルマニウムシリコン層14とから構成しており、第2のゲルマニウムシリコン層14の側部をN型エピタキシャル層3の上部に形成された酸化膜9(絶縁膜)とカソード用の電極23との間に張出させることによって張出電極取出部25を形成している。
【0023】
このように、ダイオード1は、N型エピタキシャル層3の周囲全域にわたってN型層5を形成しているために、ダイオード1の動作時に第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流をN型層5で回収することができ、これにより、第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流がN型エピタキシャル層3を通過して素子分離層10やP型半導体基板2にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオード1の消費電力を可及的に低減することができる。
【0024】
また、ダイオード1は、第1のP型拡散層4の周囲全域にわたって第2のP型拡散層6を形成しているために、ダイオード1の動作時に第1のP型拡散層4から第2のP型拡散層6に向けて流れる電流を第2のP型拡散層6で回収することができ、これにより、第1のP型拡散層4から第2のP型拡散層6に向けて流れる電流が第2のP型拡散層6を通過して素子分離層10やP型半導体基板2にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオード1の消費電力を可及的に低減することができる。
【0025】
また、ダイオード1は、N型エピタキシャル層3の下側全面にN+埋め込み層7を形成しているために、ダイオード1の動作時に第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流をN+埋め込み層7で回収することができ、これにより、第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流がN型エピタキシャル層3を通過してP型半導体基板2にまで流出してしまうのを確実に防止することができ、ダイオード1の消費電力をより一層低減することができる。
【0026】
また、ダイオード1は、N型エピタキシャル層3の上部に形成された酸化膜9と電極23との間に張出した張出電極取出部25を形成しているために、第1のP型拡散層4の近傍において、電極23(金属)と絶縁膜(酸化膜9)とN型エピタキシャル層3(シリコン)とによって寄生MOSが形成されるのを防止することができ、寄生MOSの形成に起因するダイオード1の特性劣化を未然に防止することができる。
【0027】
次に、上記構成のダイオード1の製造方法について、図1〜図5を参照しながら説明する。
【0028】
まず、前処理としてP型半導体基板2の表面を犠牲酸化させた後にフッ酸などの薬液を用いて酸化膜を除去し、その後、熱酸化させてP型半導体基板2の表面に酸化膜を形成する。
【0029】
次に、P型半導体基板2の表面の酸化膜をレジストパターンを用いたドライエッチングにより除去して、所定の領域に開口部を形成する。
【0030】
次に、図3に示すように、アンチモン(Sb)を気相拡散させることでP型半導体基板2の内部にN+埋め込み層7を形成し、その後、フッ酸などの薬液を用いて表面の酸化膜を除去するとともに、エピタキシャル法によってN型エピタキシャル層3を形成する。
【0031】
次に、N型エピタキシャル層3の表面にLOCOS(Local oxidation of Silicon)法によって部分的に酸化膜8を形成するとともに、同酸化膜8の形成時に生じたダメージを除去するために熱酸化によって酸化膜9を形成する。
【0032】
次に、レジストパターンを用いたイオン注入によってダイオード1の周囲にP型の素子分離層10を形成する。
【0033】
次に、レジストパターンを用いたイオン注入によってN型エピタキシャル層3の周囲であって、かつ、N+埋め込み層7の上部に第1の電極取出領域としてのN型層5をN型エピタキシャル層3を囲繞するように平面視で矩形枠状に形成する。
【0034】
次に、図4に示すように、減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって酸化膜を形成するとともに、窒素雰囲気中にて熱処理を行い、その後、レジストパターンを用いたドライエッチング及びフッ酸などの薬液を用いたウエットエッチングによってN型エピタキシャル層3の表面にダメージが入らないように酸化膜9に開口部11,12を形成して、N型エピタキシャル層3を露出させる。ここで、N型エピタキシャル層3の上部中央には、平面視で矩形状の開口部11を形成し、N型エピタキシャル層3の上部周辺には、平面視で矩形枠状の開口部12を形成する。
【0035】
次に、エピタキシャル法によってP型の不純物であるホウ素(B)を含有するゲルマニウムシリコン(SiGe)をN型エピタキシャル層3の表面及び酸化膜9の表面に積層してゲルマニウムシリコン層を形成する。その際に、N型エピタキシャル層3の表面には単結晶のゲルマニウムシリコンが積層され、また、酸化膜9の表面には多結晶のゲルマニウムシリコンが積層される。
【0036】
次に、レジストパターンを用いたドライエッチングによってゲルマニウムシリコン層を所定形状に成形して、開口部11に平面視で矩形状の第1のゲルマニウムシリコン層13を形成する一方、開口部12に平面視で矩形枠状の第2のゲルマニウムシリコン層14を形成する。
【0037】
次に、熱処理を施すことによって第1及び第2のゲルマニウムシリコン層13,14に含有されたP型の不純物をN型エピタキシャル層3の内部に拡散させて第1及び第2のP型拡散層4,6を形成する。その際には、第1及び第2のゲルマニウムシリコン層13,14に含有されるゲルマニウムの作用によってP型の不純物の拡散が抑制されるので、N型エピタキシャル層3の内部でP型の不純物が浅く拡散することになり、第1及び第2のP型拡散層4,6の厚みを薄くすることができる。
【0038】
これにより、平面視で矩形状の第1のゲルマニウムシリコン層13の下部には、平面視で矩形状の第1のP型拡散層4が形成され、平面視で矩形枠状の第2のゲルマニウムシリコン層14の下部には、第1のP型拡散層4を囲繞する状態で平面視で矩形枠状の第2のP型拡散層6が形成される。
【0039】
ここで、第2のP型拡散層6と第2のゲルマニウムシリコン層14とで第2の電極取出領域を構成している。
【0040】
次に、図5に示すように、減圧CVD法によって酸化膜15を形成する。
【0041】
次に、レジストパターンを用いたドライエッチングにより酸化膜15の所定箇所を開口させた後に、コバルト(Co)又はチタン(Ti)などの金属膜を成膜するとともに、窒化チタン(TiN)をスパッタリングし、その後、窒素雰囲気中にて熱処理を行って金属シリサイド16を形成する。
【0042】
次に、アンモニア過水などの薬液を用いて酸化膜15の表面に成膜された未反応金属膜を除去し、窒素雰囲気中にて熱処理を行い、金属シリサイド16を低抵抗化する。
【0043】
次に、図1に示すように、減圧CVD法を用いて窒化珪素(Si3N4)膜17を形成した後に、減圧CVD法を用いて酸化膜18を形成する。
【0044】
次に、P型半導体基板2の表面に層間膜19を形成するとともに、同層間膜19の第1及び第2のゲルマニウムシリコン層13,14の上部とN型層5の上部にタングステンプラグ20,21,22を形成し、その後、層間膜19の上部に第2のゲルマニウムシリコン層14とN型層5とを短絡するカソード用の電極23を形成するとともに、層間膜19の上部に第1のゲルマニウムシリコン層13と導通するアノード用の電極24を形成する。
【0045】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0046】
すなわち、本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、第1の半導体領域の周囲に同第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を第1の半導体領域を囲繞するように形成しているため、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第1の電極取出領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0047】
また、本発明では、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、同第2の半導体領域の周囲に第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を第2の半導体領域を囲繞するように形成しているため、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第2の電極取出領域で回収することができ、これによっても、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0048】
また、本発明では、第1の半導体領域の下側全面にも第1の電極取出領域と接続する導電領域を形成しているため、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を導電領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して半導体基板にまで流出してしまうのを確実に防止することができ、ダイオードの消費電力をより一層低減することができる。
【0049】
また、第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を第2の電極取出領域に形成しているため、第2の電極取出領域の近傍において、金属と酸化膜とシリコンとによって寄生MOSが形成されるのを防止することができ、寄生MOSの形成に起因するダイオードの特性劣化を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置に形成したダイオードを示す断面図。
【図2】同平面図。
【図3】ダイオードの製造工程を示す説明図。
【図4】ダイオードの製造工程を示す説明図。
【図5】ダイオードの製造工程を示す説明図。
【図6】従来のダイオード示す断面図。
【符号の説明】
1 ダイオード
2 P型半導体基板
3 N型エピタキシャル層
4 P型拡散層
5 N型層
6 P型拡散層
7 N+埋め込み層
8,9 酸化膜
10 素子分離層
13,14 ゲルマニウムシリコン層
19 層間膜
20,21,22 タングステンプラグ
23,24 電極
25 張出電極取出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より半導体装置に集積されるダイオードとしては、製造工程を簡略化させることによって製造に要する労力や時間やコストを削減させるために、横型のトランジスタのベース端子とコレクタ端子とを短絡させた構造のものが広く使用されている。
【0003】
たとえば、図6に示すように、ダイオード50は、P型半導体基板51の内部にN型エピタキシャル層52とN+埋め込み層53とからなるベース領域を形成し、同ベース領域の上部にエミッタ領域となるP型の第1の拡散層54とコレクタ領域となるP型の第2の拡散層55とを左右に間隔をあけて形成し、N型エピタキシャル層52の側部にベース領域の電極取出領域となるN型層56を形成して横型のトランジスタを構成し(たとえば、特許文献1参照)、さらに、コレクタ領域とベース領域とをカソード用の電極57で短絡することによって、ベース領域をカソード領域として用いるとともに、エミッタ領域をアノード領域として用いたダイオード50を形成している。図中、58はアノード用の電極、59は素子分離層、60,61は酸化膜、62は層間膜、63はタングステンプラグである。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−308400号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のダイオード50にあっては、第2の拡散層55がP型半導体であり、N型エピタキシャル層52がN型半導体であり、さらには、P型半導体基板51や素子分離層59がP型半導体であることから、これらの第2の拡散層55とN型エピタキシャル層52とP型半導体基板51又は素子分離層59とによって寄生トランジスタが形成されていた。
【0006】
そのため、ダイオード50の動作時に第1の拡散層54からN型エピタキシャル層52に向けて主電流が流れることになるが、その際に、寄生トランジスタの影響でN型エピタキシャル層52を通過してP型半導体基板51や素子分離層59にまで電流が流れてしまい、ダイオード50の消費電力が増大するおそれがあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項1に係る本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【0008】
また、請求項2に係る本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、この第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【0009】
また、請求項3に係る本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成する一方、前記第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と前記電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成することにした。
【0010】
また、請求項4に係る本発明では、前記請求項1又は前記請求項3に係る本発明において、前記第1の半導体領域の下側全面に前記第1の電極取出領域と接続する前記第1の半導体領域と同極性の導電領域を形成することにした。
【0011】
また、請求項5に係る本発明では、前記請求項2〜請求項4に係る本発明において、前記第2の電極取出領域は、前記第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を有することにした。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明に係る半導体装置は、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合したダイオードを有するものである。したがって、第1の半導体領域をP型半導体で形成した場合には、第2の半導体領域をN型半導体で形成し、一方、第1の半導体領域をN型半導体で形成した場合には、第2の半導体領域をP型半導体で形成する。
【0013】
そして、ダイオードは、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、第1の半導体領域の周囲に同第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を第1の半導体領域を囲繞するように形成したものである。
【0014】
このように、第1の半導体領域の周囲全域にわたって第1の電極取出領域を形成することによって、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第1の電極取出領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0015】
また、本発明に係る半導体装置では、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、同第2の半導体領域の周囲に第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を第2の半導体領域を囲繞するように形成したものである。
【0016】
このように、第2の半導体領域の周囲全域にわたって第2の電極取出領域を形成することによっても、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第2の電極取出領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0017】
特に、第1の半導体領域の下側全面にも第1の電極取出領域と接続する導電領域を形成した場合には、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を導電領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して半導体基板にまで流出してしまうのを確実に防止することができ、ダイオードの消費電力をより一層低減することができる。
【0018】
また、第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を第2の電極取出領域に形成した場合には、第2の電極取出領域の近傍において、電極(金属)と絶縁膜(酸化膜)と半導体とによって寄生MOSが形成されるのを防止することができ、寄生MOSの形成に起因するダイオードの特性劣化を未然に防止することができる。
【0019】
以下に、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【0020】
本発明に係る半導体装置に形成したダイオード1は、図1及び図2に示すように、P型半導体基板2にカソード領域(第1の半導体領域)としてのN型エピタキシャル層3を形成するとともに、同N型エピタキシャル層3の上部中央にP型の不純物を含有するアノード領域(第2の半導体領域)としての第1のP型拡散層4を平面視で矩形状に形成して、これらのN型エピタキシャル層3と第1のP型拡散層4とをPN接合させている。
【0021】
また、ダイオード1は、P型半導体基板2のN型エピタキシャル層3の周囲にN型の不純物を含有する第1の電極取出領域としてのN型層5をN型エピタキシャル層3を囲繞するように平面視で矩形枠状に形成するとともに、第1のシリコンゲルマニウム層13の周囲にP型の不純物を含有する第2の電極取出領域を構成する第2のP型拡散層6を第1のP型拡散層4を囲繞するように平面視で矩形枠状に形成し、さらには、N型エピタキシャル層3の下側全面に導電領域としてのN+埋め込み層7を形成している。図中、10は素子分離層、23,24は電極である。
【0022】
第2の電極取出領域は、第2のP型拡散層6とその上部に形成した第2のゲルマニウムシリコン層14とから構成しており、第2のゲルマニウムシリコン層14の側部をN型エピタキシャル層3の上部に形成された酸化膜9(絶縁膜)とカソード用の電極23との間に張出させることによって張出電極取出部25を形成している。
【0023】
このように、ダイオード1は、N型エピタキシャル層3の周囲全域にわたってN型層5を形成しているために、ダイオード1の動作時に第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流をN型層5で回収することができ、これにより、第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流がN型エピタキシャル層3を通過して素子分離層10やP型半導体基板2にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオード1の消費電力を可及的に低減することができる。
【0024】
また、ダイオード1は、第1のP型拡散層4の周囲全域にわたって第2のP型拡散層6を形成しているために、ダイオード1の動作時に第1のP型拡散層4から第2のP型拡散層6に向けて流れる電流を第2のP型拡散層6で回収することができ、これにより、第1のP型拡散層4から第2のP型拡散層6に向けて流れる電流が第2のP型拡散層6を通過して素子分離層10やP型半導体基板2にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオード1の消費電力を可及的に低減することができる。
【0025】
また、ダイオード1は、N型エピタキシャル層3の下側全面にN+埋め込み層7を形成しているために、ダイオード1の動作時に第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流をN+埋め込み層7で回収することができ、これにより、第1のP型拡散層4からN型エピタキシャル層3に向けて流れる電流がN型エピタキシャル層3を通過してP型半導体基板2にまで流出してしまうのを確実に防止することができ、ダイオード1の消費電力をより一層低減することができる。
【0026】
また、ダイオード1は、N型エピタキシャル層3の上部に形成された酸化膜9と電極23との間に張出した張出電極取出部25を形成しているために、第1のP型拡散層4の近傍において、電極23(金属)と絶縁膜(酸化膜9)とN型エピタキシャル層3(シリコン)とによって寄生MOSが形成されるのを防止することができ、寄生MOSの形成に起因するダイオード1の特性劣化を未然に防止することができる。
【0027】
次に、上記構成のダイオード1の製造方法について、図1〜図5を参照しながら説明する。
【0028】
まず、前処理としてP型半導体基板2の表面を犠牲酸化させた後にフッ酸などの薬液を用いて酸化膜を除去し、その後、熱酸化させてP型半導体基板2の表面に酸化膜を形成する。
【0029】
次に、P型半導体基板2の表面の酸化膜をレジストパターンを用いたドライエッチングにより除去して、所定の領域に開口部を形成する。
【0030】
次に、図3に示すように、アンチモン(Sb)を気相拡散させることでP型半導体基板2の内部にN+埋め込み層7を形成し、その後、フッ酸などの薬液を用いて表面の酸化膜を除去するとともに、エピタキシャル法によってN型エピタキシャル層3を形成する。
【0031】
次に、N型エピタキシャル層3の表面にLOCOS(Local oxidation of Silicon)法によって部分的に酸化膜8を形成するとともに、同酸化膜8の形成時に生じたダメージを除去するために熱酸化によって酸化膜9を形成する。
【0032】
次に、レジストパターンを用いたイオン注入によってダイオード1の周囲にP型の素子分離層10を形成する。
【0033】
次に、レジストパターンを用いたイオン注入によってN型エピタキシャル層3の周囲であって、かつ、N+埋め込み層7の上部に第1の電極取出領域としてのN型層5をN型エピタキシャル層3を囲繞するように平面視で矩形枠状に形成する。
【0034】
次に、図4に示すように、減圧CVD(Chemical Vapor Deposition)法によって酸化膜を形成するとともに、窒素雰囲気中にて熱処理を行い、その後、レジストパターンを用いたドライエッチング及びフッ酸などの薬液を用いたウエットエッチングによってN型エピタキシャル層3の表面にダメージが入らないように酸化膜9に開口部11,12を形成して、N型エピタキシャル層3を露出させる。ここで、N型エピタキシャル層3の上部中央には、平面視で矩形状の開口部11を形成し、N型エピタキシャル層3の上部周辺には、平面視で矩形枠状の開口部12を形成する。
【0035】
次に、エピタキシャル法によってP型の不純物であるホウ素(B)を含有するゲルマニウムシリコン(SiGe)をN型エピタキシャル層3の表面及び酸化膜9の表面に積層してゲルマニウムシリコン層を形成する。その際に、N型エピタキシャル層3の表面には単結晶のゲルマニウムシリコンが積層され、また、酸化膜9の表面には多結晶のゲルマニウムシリコンが積層される。
【0036】
次に、レジストパターンを用いたドライエッチングによってゲルマニウムシリコン層を所定形状に成形して、開口部11に平面視で矩形状の第1のゲルマニウムシリコン層13を形成する一方、開口部12に平面視で矩形枠状の第2のゲルマニウムシリコン層14を形成する。
【0037】
次に、熱処理を施すことによって第1及び第2のゲルマニウムシリコン層13,14に含有されたP型の不純物をN型エピタキシャル層3の内部に拡散させて第1及び第2のP型拡散層4,6を形成する。その際には、第1及び第2のゲルマニウムシリコン層13,14に含有されるゲルマニウムの作用によってP型の不純物の拡散が抑制されるので、N型エピタキシャル層3の内部でP型の不純物が浅く拡散することになり、第1及び第2のP型拡散層4,6の厚みを薄くすることができる。
【0038】
これにより、平面視で矩形状の第1のゲルマニウムシリコン層13の下部には、平面視で矩形状の第1のP型拡散層4が形成され、平面視で矩形枠状の第2のゲルマニウムシリコン層14の下部には、第1のP型拡散層4を囲繞する状態で平面視で矩形枠状の第2のP型拡散層6が形成される。
【0039】
ここで、第2のP型拡散層6と第2のゲルマニウムシリコン層14とで第2の電極取出領域を構成している。
【0040】
次に、図5に示すように、減圧CVD法によって酸化膜15を形成する。
【0041】
次に、レジストパターンを用いたドライエッチングにより酸化膜15の所定箇所を開口させた後に、コバルト(Co)又はチタン(Ti)などの金属膜を成膜するとともに、窒化チタン(TiN)をスパッタリングし、その後、窒素雰囲気中にて熱処理を行って金属シリサイド16を形成する。
【0042】
次に、アンモニア過水などの薬液を用いて酸化膜15の表面に成膜された未反応金属膜を除去し、窒素雰囲気中にて熱処理を行い、金属シリサイド16を低抵抗化する。
【0043】
次に、図1に示すように、減圧CVD法を用いて窒化珪素(Si3N4)膜17を形成した後に、減圧CVD法を用いて酸化膜18を形成する。
【0044】
次に、P型半導体基板2の表面に層間膜19を形成するとともに、同層間膜19の第1及び第2のゲルマニウムシリコン層13,14の上部とN型層5の上部にタングステンプラグ20,21,22を形成し、その後、層間膜19の上部に第2のゲルマニウムシリコン層14とN型層5とを短絡するカソード用の電極23を形成するとともに、層間膜19の上部に第1のゲルマニウムシリコン層13と導通するアノード用の電極24を形成する。
【0045】
【発明の効果】
本発明は、以上に説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【0046】
すなわち、本発明では、半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、第1の半導体領域の周囲に同第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を第1の半導体領域を囲繞するように形成しているため、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第1の電極取出領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0047】
また、本発明では、半導体基板上に第1の半導体領域を形成し、同第1の半導体領域の上部に第2の半導体領域を形成するとともに、同第2の半導体領域の周囲に第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を第2の半導体領域を囲繞するように形成しているため、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を第2の電極取出領域で回収することができ、これによっても、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して素子分離層や半導体基板にまで流出してしまうのを防止することができ、ダイオードの消費電力を可及的に低減することができる。
【0048】
また、本発明では、第1の半導体領域の下側全面にも第1の電極取出領域と接続する導電領域を形成しているため、ダイオードの動作時に第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔を導電領域で回収することができ、これにより、第2の半導体領域から第1の半導体領域に向けて流れる電子又は正孔が第1の半導体領域を通過して半導体基板にまで流出してしまうのを確実に防止することができ、ダイオードの消費電力をより一層低減することができる。
【0049】
また、第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を第2の電極取出領域に形成しているため、第2の電極取出領域の近傍において、金属と酸化膜とシリコンとによって寄生MOSが形成されるのを防止することができ、寄生MOSの形成に起因するダイオードの特性劣化を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る半導体装置に形成したダイオードを示す断面図。
【図2】同平面図。
【図3】ダイオードの製造工程を示す説明図。
【図4】ダイオードの製造工程を示す説明図。
【図5】ダイオードの製造工程を示す説明図。
【図6】従来のダイオード示す断面図。
【符号の説明】
1 ダイオード
2 P型半導体基板
3 N型エピタキシャル層
4 P型拡散層
5 N型層
6 P型拡散層
7 N+埋め込み層
8,9 酸化膜
10 素子分離層
13,14 ゲルマニウムシリコン層
19 層間膜
20,21,22 タングステンプラグ
23,24 電極
25 張出電極取出部
Claims (5)
- 半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、
前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成したことを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、
前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、この第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成したことを特徴とする半導体装置。 - 半導体基板上で第1の半導体領域と第2の半導体領域とをPN接合してなるダイオードを有する半導体装置において、
前記半導体基板上に前記第1の半導体領域を形成し、この第1の半導体領域の上部に前記第2の半導体領域を形成するとともに、前記第1の半導体領域の周囲にこの第1の半導体領域と電極とを接続する第1の電極取出領域を前記第1の半導体領域を囲繞するように形成する一方、前記第2の半導体領域の周囲に前記第1の半導体領域と前記電極とを接続する第2の電極取出領域を前記第2の半導体領域を囲繞するように形成したことを特徴とする半導体装置。 - 前記第1の半導体領域の下側全面に前記第1の電極取出領域と接続する前記第1の半導体領域と同極性の導電領域を形成したことを特徴とする請求項1又は請求項3記載の半導体装置。
- 前記第2の電極取出領域は、前記第1の半導体領域の上部に形成された絶縁膜と前記電極との間に張出した張出電極取出部を有することを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の半導体装置。
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JP2003053887A JP2004266050A (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | 半導体装置 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013505581A (ja) * | 2009-09-17 | 2013-02-14 | サンディスク スリーディー,エルエルシー | 低コンタクト抵抗を有する3次元ポリシリコンダイオードおよびその形成方法 |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003053887A patent/JP2004266050A/ja active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013505581A (ja) * | 2009-09-17 | 2013-02-14 | サンディスク スリーディー,エルエルシー | 低コンタクト抵抗を有する3次元ポリシリコンダイオードおよびその形成方法 |
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