JP2005039125A - Semiconductor variable-capacitance diode and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体可変容量ダイオードに関するものである。また、本発明は、半導体装置の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor variable capacitance diode. The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
本明細書中では、P,Nは、基本的に導電型を表す。P,Nに比べてP+,N+と表記した場合は、それぞれの導電型における不純物濃度がより高いことを意味する。さらに、P++,N++と表記した場合には、P+,N+よりもさらに不純物濃度が高いことを意味する。 In the present specification, P and N basically represent conductivity types. When P + and N + are written as compared to P and N, it means that the impurity concentration in each conductivity type is higher. Furthermore, the notation P ++ and N ++ means that the impurity concentration is higher than that of P + and N +.
従来の半導体可変容量ダイオードは、PN接合に基準となるバイアス電圧を印加したときの容量Cmaxと、動作電圧として逆バイアス電圧を印加したときの容量Cminとの関係を用いるものが多い。VCO(Voltage Controlled Oscillator)などの回路で使用する場合、可変容量比Cmax/Cminが大きい方が設計の自由度が増すため好ましい。可変容量比を大きくするには、空乏層が広がりやすいように不純物濃度が濃い層と薄い層とで接合を作る方法、すなわち、階段接合を形成する方法が一般的である。現実的には、陽極引出し領域におけるP+領域と、N型のエピタキシャル層との間の接合を利用して階段接合を形成する場合が多い。 Many conventional semiconductor variable capacitance diodes use a relationship between a capacitance Cmax when a reference bias voltage is applied to a PN junction and a capacitance Cmin when a reverse bias voltage is applied as an operating voltage. When used in a circuit such as a VCO (Voltage Controlled Oscillator), a larger variable capacitance ratio Cmax / Cmin is preferable because the degree of freedom in design increases. In order to increase the variable capacitance ratio, a method of forming a junction between a layer having a high impurity concentration and a thin layer so that the depletion layer is likely to spread, that is, a method of forming a step junction is common. In reality, a step junction is often formed using a junction between the P + region in the anode extraction region and the N-type epitaxial layer.
さらに、可変容量比を大きくするために、P+領域と、N型のエピタキシャル層との間の接合の界面に、不純物濃度をエピタキシャル層より濃くしたN+領域を形成することによって初期容量値を大きくするといった超階段接合に似た構造が特許文献1,2において開示されている。
Further, in order to increase the variable capacitance ratio, the initial capacitance value is increased by forming an N + region having an impurity concentration higher than that of the epitaxial layer at the junction interface between the P + region and the N-type epitaxial layer.
上述のように、初期容量値を大きくするために初期容量層としてのN+領域を備える半導体可変容量ダイオードについて、構造の一例を説明する。この半導体可変容量ダイオードにおいては、P型基板の上面にN+埋込み層が形成され、N+埋込み層の側方にP+埋込み層が形成されている。これらの上側をN型のエピタキシャル層が一括して覆っている。このエピタキシャル層の上面はフィールド酸化膜によって区画されている。区画としては、少なくとも陰極引出し領域と、陽極引出し領域とが存在する。陰極引出し領域においては、エピタキシャル層の内部を貫通してN+埋込み層に達するようにシンカー(sinker)N+領域が形成されている。陽極引出し領域においては、エピタキシャル層の上面から注入によってP+領域が形成されている。このP+領域と、元のN型のエピタキシャル層のまま残っている領域との界面を狙って不純物が注入されることによって初期容量層としてのN+領域が形成されている。 As described above, an example of the structure of the semiconductor variable capacitance diode including the N + region as the initial capacitance layer in order to increase the initial capacitance value will be described. In this semiconductor variable capacitance diode, an N + buried layer is formed on the upper surface of a P-type substrate, and a P + buried layer is formed on the side of the N + buried layer. N-type epitaxial layers collectively cover these upper sides. The upper surface of this epitaxial layer is partitioned by a field oxide film. As the compartment, there are at least a cathode extraction region and an anode extraction region. In the cathode extraction region, a sinker N + region is formed so as to penetrate the inside of the epitaxial layer and reach the N + buried layer. In the anode extraction region, a P + region is formed by implantation from the upper surface of the epitaxial layer. Impurities are implanted to aim at the interface between this P + region and the region remaining as the original N-type epitaxial layer, thereby forming an N + region as an initial capacitance layer.
これらの上側を層間絶縁膜が覆っており、陽極引出し領域、陰極引出し領域の位置では、層間絶縁膜を貫通するようにコンタクトホールが配置されており、このコンタクトホールを通じてアルミニウム電極が形成されている。 An interlayer insulating film covers the upper side of these, and contact holes are disposed so as to penetrate the interlayer insulating film at positions of the anode extraction region and the cathode extraction region, and an aluminum electrode is formed through the contact hole. .
ほかに、バラクタダイオード、可変容量ダイオードの例は、特許文献3〜5にも開示されている。
上述のような構造の半導体可変容量ダイオードでは、不純物濃度が薄い部分の抵抗成分が大きくなるため、高周波を扱うには不向きである。特に最近のGHzを超えるオーダーの高周波を扱う製品に使用することは困難である。また、ある程度以上の電圧、たとえば5V以上、を印加しないと空乏層を完全に広げることができないため、最近のIC(Integrated Circuit)のように電源電圧が低い製品に内蔵して使用するには不都合である。さらに、N+領域がP+とNとの界面に存在する構造では、不純物の濃度勾配が急峻な部分で接合を形成することになるので、初期容量値のばらつきが大きくなるという問題があった。 The semiconductor variable capacitance diode having the above-described structure is not suitable for handling a high frequency because a resistance component in a portion with a low impurity concentration becomes large. In particular, it is difficult to use it for products that handle high frequencies on the order of more than recent GHz. In addition, since the depletion layer cannot be fully expanded unless a voltage of a certain level, for example, 5 V or more, is applied, it is inconvenient to use in a product with a low power supply voltage such as a recent IC (Integrated Circuit). It is. Further, in the structure in which the N + region exists at the interface between P + and N, a junction is formed at a portion where the concentration gradient of the impurity is steep, so that there is a problem that the initial capacitance value varies greatly.
結局のところ、最新の高周波のアナログLSI(Large Scale Integration)に半導体可変容量ダイオードを内蔵する場合には、低電圧かつ高周波で適正に動作することが求められており、可変容量比を大きくすることよりも、初期容量値のばらつきが小さいことの方が重要になってきている。 After all, when a semiconductor variable capacitance diode is built into the latest high-frequency analog LSI (Large Scale Integration), it is required to operate properly at low voltage and high frequency, and the variable capacitance ratio must be increased. It is more important that the initial capacitance value has a smaller variation.
そこで、低電圧かつ高周波での動作が可能で、初期容量値のばらつきが少ない半導体可変容量ダイオードを提供することを目的とする。さらに、このような半導体可変容量ダイオードを内蔵する半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a semiconductor variable capacitance diode that can operate at a low voltage and a high frequency and has little variation in initial capacitance value. Furthermore, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device which incorporates such a semiconductor variable capacitance diode.
上記目的を達成するため、本発明に基づく半導体可変容量ダイオードは、N型不純物が含まれている標準濃度N領域と、この標準濃度N領域と接し第1の濃度でP型不純物が含まれている標準濃度P領域と、この標準濃度P領域と接し上記第1の濃度よりも高い第2の濃度でP型不純物が含まれている高濃度P領域とを備える。ただし、標準濃度P領域におけるP型不純物のうち活性なものの濃度分布がほぼ一定である。 In order to achieve the above object, a semiconductor variable capacitance diode according to the present invention includes a standard concentration N region containing an N-type impurity and a P-type impurity at a first concentration in contact with the standard concentration N region. A standard concentration P region, and a high concentration P region in contact with the standard concentration P region and containing a P-type impurity at a second concentration higher than the first concentration. However, the concentration distribution of active P-type impurities in the standard concentration P region is substantially constant.
本発明によれば、低電圧かつ高周波での動作が可能であり、また、標準濃度P領域における活性なP型不純物の濃度分布がほぼ一定であるので、初期容量値のばらつきを小さくすることができる。 According to the present invention, operation at a low voltage and high frequency is possible, and since the concentration distribution of active P-type impurities in the standard concentration P region is substantially constant, variation in initial capacitance value can be reduced. it can.
(実施の形態1)
(製造方法)
図1〜図14を参照して、本発明に基づく実施の形態1における半導体可変容量ダイオードについて説明する。なお、各図の層における「P+」、「N+」などの表記の意味は、[従来の技術]欄の冒頭で説明したとおりである。さらに、「P−sub」はP型基板を意味し、「N−epi」はN型エピタキシャル層を意味する。また、各図においては説明の便宜のため縦横比を誇張して表示している場合がある。
(Embodiment 1)
(Production method)
With reference to FIGS. 1-14, the semiconductor variable capacitance diode in
図1に示すように、P型基板1の上面にアンチモンまたはヒ素を30〜50keVで5×1014〜1×1016/cm2程度注入し、1180℃で2時間程度の熱処理を行なうことで埋込みN+層としてのN+領域2を形成する。この上面に対してCVD(Chemical Vapor Deposition)を行ない、図2に示すように、厚さ1〜2μm、比抵抗0.1〜1Ω・cm程度のN型エピタキシャル層3を成長させる。
As shown in FIG. 1, antimony or arsenic is implanted into the upper surface of a P-
次にトレンチ分離工程を行なう。この工程は以下のように行なう。TEOS(Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane)酸化膜(図示せず)を上面に5000Å堆積させ、その上にレジスト膜(図示せず)を形成する。写真製版によって分離領域をレジスト膜にパターニングし、このレジスト膜をマスクにしてTEOS酸化膜を異方性エッチングする。レジスト膜を除去した後、TEOS酸化膜をマスクとして基板を5〜10μmエッチングすることで、図3に示すように、分離のためのトレンチ4を形成する。トレンチ4の側壁を500〜1500Å熱酸化し、トレンチ4の内面を覆うように熱酸化膜5を形成する。さらに、トレンチ4の底部でのP型からN型への反転を防止するために、トレンチ4の底部に対してボロンを注入する。この注入は、30〜50keVで1×1013〜1×1014/cm2程度になるように行なう。こうしてトレンチ4の底部にP+領域であるボロン注入領域6が形成される。次に全面にポリシリコンを8000〜12000Å堆積させてトレンチ4内部をポリシリコンで埋める。エッチングを行なって上面を平坦化することで、図5に示すようにトレンチ4内部にポリシリコン部7を形成する。
Next, a trench isolation process is performed. This process is performed as follows. A TEOS (Tetraethyl orthosilicate Tetraethoxysilane) oxide film (not shown) is deposited on the upper surface by 5000 mm, and a resist film (not shown) is formed thereon. The isolation region is patterned into a resist film by photolithography, and the TEOS oxide film is anisotropically etched using this resist film as a mask. After removing the resist film, the substrate is etched by 5 to 10 μm using the TEOS oxide film as a mask, thereby forming a
次にフィールド酸化膜形成工程を行なう。この工程は、以下のように行なう。下敷き酸化膜(図示せず)を熱酸化によって100〜500Å形成する。この上側に窒化膜を1000〜1500Å堆積する。写真製版によって素子領域に合うようにパターニングを行なう。窒化膜と酸化膜とを同時に異方性エッチングする。その後、1100℃で30分間程度の熱酸化を行ない、図6に示すように、フィールド酸化膜8が厚さ4000〜6000Å形成される。このときマスクとした窒化膜を異方性エッチングで除去し、下敷き酸化膜をウェットエッチングして除去する。こうして、図6に示すように、各素子の領域がフィールド酸化膜8によって区画された構造を得ることができる。
Next, a field oxide film forming step is performed. This step is performed as follows. An underlay oxide film (not shown) is formed in a thickness of 100 to 500 mm by thermal oxidation. A nitride film of 1000 to 1500 is deposited on this upper side. Patterning is performed to fit the element region by photolithography. The nitride film and the oxide film are simultaneously anisotropically etched. Thereafter, thermal oxidation is performed at 1100 ° C. for about 30 minutes, and a
半導体可変容量ダイオードの陰極(カソード)としての埋込みN+層を引出すために、図7に示すようにレジスト膜9をマスクとして、リンを350〜500keVで1×1014〜1×1015/cm2程度になるように注入する。こうして、シンカーN+領域10が形成される。
In order to extract the buried N + layer as the cathode (cathode) of the semiconductor variable capacitance diode, phosphorus is 350 × 500 keV and 1 × 10 14 to 1 × 10 15 / cm 2 using the resist film 9 as a mask as shown in FIG. Inject to a degree. Thus, the sinker N +
図8、図9に示すように、写真製版で陽極(アノード)領域をそれぞれパターニングし、P+領域12とP++領域13との形成を行なう。これらの形成の工程について詳しく説明する。
As shown in FIGS. 8 and 9, the anode (anode) region is patterned by photolithography to form a P +
まず、P+領域12は、レジスト膜11をマスクとしてボロン注入で形成する。このP+領域12の形成のための注入は、図10に示すように、注入ピークとなる深さがPN接合深さよりも浅く、なおかつできるだけPN接合深さに近くなるように、加速エネルギーを設定して行なう。図10は、図8の破線43の位置における深さに対する不純物濃度の変化を表示したグラフである。なお、「PN接合深さ」とは、図10に破線で示しているように、P+領域の形成後の状態において、深さ方向に関する不純物濃度の変化に注目したときに、P型不純物濃度とN型不純物濃度との大小関係が反転する深さをいうものとする。
First, the P +
N+領域2の存在する深さは、N型エピタキシャル層3の厚みによって変わるため、加速エネルギーは、N型エピタキシャル層3の厚みを考慮して決定すべきである。たとえば、200〜350keVの範囲で決定される。注入の後、900℃で60分程度の熱処理を施して不純物の活性化を行なう。活性化の結果、PN接合深さの近傍においてP+領域12とN+領域2との濃度勾配が同等である部分については、P,Nの不純物同士が互いに打ち消し合うことになるので、P+領域12とN+領域2との濃度曲線同士の差の分だけが活性な状態で残る。すなわち、濃度曲線の勾配が同等であることから、図11に示すように、P+領域12には、深さによらずほぼ一定の濃度でP型不純物が活性な状態で残る。
Since the depth at which the N +
次にP++領域13を形成するために、図9に示すようにBF2を30〜60keVで1×1015〜1×1016/cm2程度という高濃度になるように注入する。この注入は設定上は、不純物の分布が図12の中で「P++」として示す曲線になるように行なわれる。図12は、図9の破線47の位置における深さに対する不純物濃度の変化を表示したグラフである。BF2の注入後、800〜850℃という低温で30分程度の熱処理を施す。こうして、P++領域13が形成される。この注入は高濃度であって熱処理が低温であるので、BF2のボロンは完全には活性化しない。また、低温での熱処理であるので増殖拡散が起こる。したがって、P++領域13形成のために注入された不純物のうち活性なものの分布は、実際には図13に「P++」で示すようになる。すなわち、下側に隣接するP+領域12に向かっては、尾が広がったような形状になる。図12に比べて図13において右端の切り落とされたような形状は、不純物のうち一定濃度以上に高濃度であった領域では、一定量までしか活性化しなかったことによるものである。
Next, in order to form the P ++
この「P++」の曲線の尾が広がった部分の不純物の量が、先にP+領域12のために注入されていたボロンの曲線の逆向きの勾配と互いに足し合わさることにより、P+領域12内での実際に活性なP型不純物の濃度はほぼ一定になる。
The amount of impurities in the portion where the tail of the curve of “P ++” spreads is added to the reverse gradient of the boron curve previously implanted for the P +
P+領域12およびP++領域13の形成が済んだら、図14に示すように、層間酸化膜14をCVDにより厚さ3000〜10000Åになるように堆積させ、コンタクトホールを開口させ、アルミニウム配線15を接続する。
After the formation of the P ++
(構成)
上述の製造方法により、P++領域13、P+領域12およびN+領域2がこの順に並び、なおかつ、P+領域12の活性な不純物濃度がほぼ一定の半導体可変容量ダイオードを得ることができる。
(Constitution)
By the manufacturing method described above, it is possible to obtain a semiconductor variable capacitance diode in which the P ++
P+領域12におけるP型不純物の濃度を「第1の濃度」とみなし、P+領域12を「標準濃度P領域」とみなし、P++領域13におけるP型不純物の濃度を「第2の濃度」とみなすと、P++領域13における不純物濃度はP+領域12よりも高いので、第2の濃度は第1の濃度よりも高いということになる。そして、本実施の形態で得られる半導体可変容量ダイオード(図14参照)は、N型不純物が含まれている標準濃度N領域と、前記標準濃度N領域と接し、第1の濃度でP型不純物が含まれている標準濃度P領域と、前記標準濃度P領域と接し、前記第1の濃度よりも高い第2の濃度でP型不純物が含まれている高濃度P領域とを備えるといえる。P++領域13が高濃度P領域に該当する。N+領域2は標準濃度N領域に該当する。また、上述の製造方法の説明の中で説明した作用により、前記標準濃度P領域における前記P型不純物のうち活性なものの濃度分布がほぼ一定である。
The concentration of the P-type impurity in the P +
(作用・効果)
この半導体可変容量ダイオードでは、標準濃度P領域としてのP+領域における活性なP型不純物の濃度分布がほぼ一定であるので、初期容量値のばらつきを小さくすることができる。
(Action / Effect)
In this semiconductor variable capacitance diode, since the concentration distribution of active P-type impurities in the P + region serving as the standard concentration P region is substantially constant, variations in the initial capacitance value can be reduced.
アルミニウム配線15からP++領域13とシンカーN+領域10との間に動作電圧を印加した場合について、図15を参照して説明する。動作電圧を印加すると、P+領域12である領域16内は完全に空乏化し、さらに、領域17に示すように、空乏層はP++層13の内部にまで入り込む。しかし、図15に示すようにP++領域13に入り込むと、上方に進むにつれて不純物濃度が急激に高くなっていくので、空乏層の伸びは鈍り、適当なところで止まる。たとえば、動作電圧を適当な値に設定しておくことで空乏層の伸びは領域17で止まるようにすることができる。このように一定の位置で空乏層の伸びが安定して止まることにより、動作電圧印加時の容量値のばらつきを小さく抑えることができる。
A case where an operating voltage is applied between the
なお、P++領域13の表面に近い部分には、不活性部分18がある。これはBF2の注入が高濃度であって熱処理が低温であったために活性化しなかった部分である。
Note that there is an
P+領域12を形成するためのP型不純物の注入量を多くすると、図16に示すように初期容量値が大きくなる。なおかつ、P+領域12の幅が現状の領域16からより広くなるため、図17に示すように可変容量比も大きくなる。P型不純物の注入量を多くした場合は、さらに、PN接合深さが不純物濃度の曲線の勾配の緩い部分にくるため、図18に示すように、可変容量比のばらつきが小さくなる。
Increasing the amount of P-type impurity implanted to form the P +
一方、可変容量ダイオードとしての耐圧は、P+領域12とN+領域2との接合におけるアバランシェ・ブレークダウン(Avalanche Breakdown)現象の起こりやすさによって決まる。P型不純物の注入量が大きくなると、接合箇所における不純物濃度が高いことにより、アバランシェ・ブレークダウン現象が起こりやすくなり、図19に示すように耐圧が低下し、リーク電流が大きくなる。したがって、アバランシェ・ブレークダウン現象を回避するために、使用電圧の値に応じて許容される範囲内でP型不純物の注入量をできるだけ大きくする。こうして、耐圧をなるべく低下させずに、可変容量比のばらつきの低減を図ることができる。
On the other hand, the breakdown voltage as the variable capacitance diode is determined by the likelihood of an avalanche breakdown phenomenon occurring at the junction of the P +
この半導体可変容量ダイオードでは、標準濃度P領域としてのP+領域における活性なP型不純物の濃度は、P+領域を形成するために注入されたP型不純物の濃度と、P++領域を形成するために注入されたP型不純物の濃度との和になるため、P+領域における活性なP型不純物の濃度自体が全体的に高くなる。不純物濃度が高いことにより、抵抗成分が小さくなり、高周波の下での動作も可能となる。図20にその様子を示す。図20の縦軸である「Q値」は、コンデンサとして動作する割合を示す。図20では、P型不純物の注入量を上げることによって、線19から線20に移行する。すなわち、より高い周波数でもコンデンサとして正しく動作することができるようになる。
In this semiconductor variable capacitance diode, the concentration of the active P-type impurity in the P + region serving as the standard concentration P region is the concentration of the P-type impurity implanted to form the P + region, and the concentration of the P-type impurity implanted to form the P ++ region. As a result, the concentration of active P-type impurities in the P + region itself increases as a whole. Since the impurity concentration is high, the resistance component becomes small, and operation under high frequency becomes possible. This is shown in FIG. The “Q value” on the vertical axis in FIG. 20 indicates the ratio of operating as a capacitor. In FIG. 20, the
この半導体可変容量ダイオードでは好ましいことに、標準濃度N領域は上側をエピタキシャル層に覆われている。すなわち、N+領域2はいわゆる埋込み層である。さらに、標準濃度P領域および高濃度P領域は、いずれも標準濃度N領域の上側を覆うエピタキシャル層であるN型エピタキシャル層3にP型不純物を注入して形成されたものである。この構成を備えることにより、製造が容易となる。
In this semiconductor variable capacitance diode, the standard concentration N region is preferably covered with an epitaxial layer on the upper side. That is, the N +
この半導体可変容量ダイオードでは好ましいことに、P+領域12の形成のための注入は、注入ピークとなる深さがPN接合深さよりも浅く、なおかつできるだけPN接合深さに近くなるように、加速エネルギーを設定して行なわれたものであるので、標準濃度P領域として注入されたP型不純物の分布のピークとなる深さは、PN接合深さにある標準濃度P領域と標準濃度N領域とがなす界面よりも浅くなっている。この構成を備えることにより、P,Nの不純物同士が互いに打ち消し合い、活性な不純物としてはP型不純物だけが深さによらずほぼ一定の濃度となって残る。さらに、深さと濃度とをそれぞれ座標軸として描かれる分布曲線において、標準濃度P領域としてのP+領域12に注入されたP型不純物の分布曲線の裾部と、高濃度P領域であるP++領域13として存在するP型不純物の分布曲線の裾部とは重なり合っている。この構成を備えることにより、P+領域12内での実際に活性なP型不純物の濃度はほぼ一定になるので好ましい。
In this semiconductor variable capacitance diode, preferably, the implantation for forming the P +
(実施の形態2)
(製造方法)
図21〜図33を参照して、本発明に基づく実施の形態2における半導体装置の製造方法について説明する。この製造方法で得られる半導体装置は、P型基板1の状面に形成されるものであり、NPNダイオード、NMOS(N-channel Metal-Oxide Semiconductor)トランジスタ、PMOS(P-channel Metal-Oxide Semiconductor)トランジスタ、基板取出し部、可変容量ダイオードおよびL−PNP(lateral PNP)ダイオードを含んでいる。これらの各区域におけるプロセスの進行の様子をわかりやすくするために、図21〜図33では、左から順にこれらの区域を並べて表示している。図の上方に表示した、NPN、NMOS、PMOS、Sub、可変容量ダイオードおよびL−PNPの表示がこれら各々の区域を表す。もっとも実際には、各素子の配置は自由であり、このような順に1つずつ並んでいる構造には限られない。
(Embodiment 2)
(Production method)
With reference to FIGS. 21 to 33, a semiconductor device manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described. A semiconductor device obtained by this manufacturing method is formed on the surface of a P-
なお、各図で空中に矢印とともに表示した「Sb+」、「P+」、「B+」は、それぞれアンチモン、リン、ボロンをやや高濃度で注入することを意味する。 In each figure, “Sb +”, “P +”, and “B +” displayed with an arrow in the air mean that antimony, phosphorus, and boron are implanted at a slightly higher concentration, respectively.
図21に示すように、P型基板1の上面にN型不純物としてアンチモン(Sb)を30〜50keVで1×1014〜5×1014/cm2程度注入し、1000〜1200℃で1〜3時間の熱処理を施す。こうすることで、N+領域2が活性化する。
As shown in FIG. 21, antimony (Sb) as an N-type impurity is implanted into the upper surface of a P-
図22に示すように、写真製版によってレジスト膜21を形成し、P型不純物としてボロン(B)を20〜40keVで1×1014〜5×1014/cm2程度になるように注入する。こうしてP+領域22が形成される。
As shown in FIG. 22, a resist
レジスト膜21を除去し、図23に示すように、上面に厚さ1〜3μm、比抵抗0.3〜2Ω・cm程度のN型エピタキシャル層3を成長させる。
The resist
図24に示すように、TEOS酸化膜(図示せず)を形成して、パターニングし、このTEOS酸化膜をマスクとして利用し、シリコン(Si)層に対するエッチングを行なう。こうして、トレンチを形成する。各トレンチの底部にはボロンを注入する。トレンチの内面に対しては熱酸化を行なう。さらに、トレンチ内にポリシリコンを埋め込む。上面を平坦化してポリシリコン部7が形成される。
As shown in FIG. 24, a TEOS oxide film (not shown) is formed and patterned, and the silicon (Si) layer is etched using this TEOS oxide film as a mask. Thus, a trench is formed. Boron is implanted into the bottom of each trench. Thermal oxidation is performed on the inner surface of the trench. Further, polysilicon is buried in the trench. A
上面に窒化膜パターンを形成し、900〜1200℃の酸化処理を30分間〜1時間程度行ない、図25に示すように、フィールド酸化膜8を形成する。
A nitride film pattern is formed on the upper surface, and an oxidation treatment at 900 to 1200 ° C. is performed for 30 minutes to 1 hour, thereby forming a
図26に示すように、レジスト膜24を形成する。このレジスト膜24をマスクとしてPMOS区域にN型不純物としてのリン(P)の注入を行なう。こうして、Nウェル領域23が形成される。このリンの注入の工程においては、同時に可変容量ダイオード区域においてもリンが注入され、シンカーN+領域となるべきNウェル領域25が形成される。
As shown in FIG. 26, a resist
レジスト膜24を除去し、図27に示すようにレジスト膜44を形成する。このレジスト膜44をマスクとしてNMOSトランジスタ区域にP型不純物としてのボロン(B)の注入を行なう。こうして、Pウェル領域26が形成される。このボロンの注入の工程においては、同時に可変容量ダイオード区域においてもボロンが注入され、P+領域となるべき領域27が形成される。さらに、この注入工程では、同時に、基板取出し部に対してもボロンが注入され、P領域35が形成される。
The resist
図28に示すように、NMOSトランジスタ区域、PMOSトランジスタ区域の基板露出領域にそれぞれゲート電極28,29を形成する。
As shown in FIG. 28,
図29に示すように、レジスト膜45を形成する。このレジスト膜45をマスクとしてN型不純物としてのアンチモンを注入する。その結果、NMOSトランジスタのソース/ドレイン領域30,31、NPNダイオードのコレクタ領域34、可変容量ダイオードのベース引出し領域32およびL−PNPダイオードのベース引出し領域33が同時にそれぞれ形成される。
As shown in FIG. 29, a resist
レジスト膜45を除去し、図30に示すように、レジスト膜46を形成する。このレジスト膜46をマスクとしてP型不純物としてのBF2を注入する。その結果、PMOSトランジスタのソース/ドレイン領域36,37、可変容量ダイオードのエミッタ領域39、L−PNPダイオードのエミッタ領域およびコレクタ領域となるべきP+領域40が形成される。BF2は同時にNPNダイオードの外部ベースにも注入される。
The resist
レジスト膜46を除去し、図31に示すように、NPNダイオードのベース領域に開口部41を設ける。開口部41内に不純物の注入を行なう。
The resist
図32に示すように、NPNダイオードのエミッタ電極を形成する。 As shown in FIG. 32, an emitter electrode of an NPN diode is formed.
図33に示すように、層間酸化膜14を形成し、層間酸化膜14にコンタクトホールを開口し、アルミ配線15を形成する。
As shown in FIG. 33, an
こうして、半導体装置が得られる。この半導体装置は、NPNダイオード、NMOSトランジスタ、PMOSトランジスタ、基板取出し部、可変容量ダイオード、L−PNPダイオードを備えている。このうち可変容量ダイオードとされた部分は、実施の形態1で説明した半導体可変容量ダイオードと基本的に同じ構成である。 In this way, a semiconductor device is obtained. This semiconductor device includes an NPN diode, an NMOS transistor, a PMOS transistor, a substrate take-out part, a variable capacitance diode, and an L-PNP diode. Of these, the variable capacitance diode has basically the same configuration as the semiconductor variable capacitance diode described in the first embodiment.
(作用・効果)
上述の半導体装置の製造方法によれば、MOSトランジスタの下側に配置するN型不純物を含む埋込み層としてのN+領域2と、半導体可変容量ダイオードの標準濃度N領域としてのN+領域2とが同一の不純物注入工程によって同時に形成される。したがって、MOSトランジスタを製造するための従来の方法に比べて余分な工程を増やすことなく並行して半導体可変容量ダイオードを製造することができる。
(Action / Effect)
According to the semiconductor device manufacturing method described above, the N +
また、上述の半導体装置の製造方法では、MOSトランジスタのP型のウェル領域としてのPウェル領域26と、半導体可変容量ダイオードの標準濃度P領域としてのPウェル領域27とが同一の不純物注入工程によって同時に形成される。したがって、MOSトランジスタを製造するための従来の方法に比べて余分な工程を増やすことなく並行して半導体可変容量ダイオードを製造することができる。
Further, in the above-described semiconductor device manufacturing method, the
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。 In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration in all the points, Comprising: It is not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 P型基板、2 N+領域、3 N型エピタキシャル層、4 トレンチ、5 (トレンチの側壁の)熱酸化膜、6 ボロン注入領域、7 ポリシリコン部、8 フィールド酸化膜、9,11,21,24,44,45,46 レジスト膜、10 シンカーN+領域、12 P+領域、13 P++領域、14 層間酸化膜、15 アルミ配線、16,17 領域、18 不活性部分、19,20 線、22 P+領域、23 Nウェル領域、25 (シンカーN+領域となる)Nウェル領域、26 Pウェル領域、27 (可変容量ダイオードにおけるP+領域に相当する)Pウェル領域、28,29 ゲート電極、30,31 (NMOSトランジスタの)ソース/ドレイン領域、32 (可変容量ダイオードの)ベース引出し領域、33 (L−PNPダイオードの)ベース引出し領域、34 (NPNダイオードの)コレクタ領域、35 (基板取出し部の)P領域、36,37 (PMOSトランジスタの)ソース/ドレイン領域、38 (基板取出し部の)P+領域、39 (可変容量ダイオードの)エミッタ領域、40 (L−PNPの)P+領域、41 開口部、42 サイドウォール絶縁膜、43,47 (濃度分布を表示する位置を示す)破線。 1 P-type substrate, 2 N + region, 3 N-type epitaxial layer, 4 trench, 5 thermal oxide film (on the sidewall of the trench), 6 boron implanted region, 7 polysilicon portion, 8 field oxide film, 9, 11, 21, 21 24, 44, 45, 46 Resist film, 10 sinker N + region, 12 P + region, 13 P ++ region, 14 interlayer oxide film, 15 aluminum wiring, 16, 17 region, 18 inactive portion, 19, 20 wire, 22 P + region , 23 N well region, 25 (becomes sinker N + region), N well region, 26 P well region, 27 (corresponding to P + region in variable capacitance diode), P well region, 28, 29 Gate electrode, 30, 31 (NMOS Source / drain region of transistor, 32 Base extraction region of variable capacitance diode, 33 (L-PNP diode) Ode) base extraction region, 34 (NPN diode) collector region, 35 (substrate extraction portion) P region, 36, 37 (PMOS transistor) source / drain region, 38 (substrate extraction region) P + region, 39 Emitter region (for variable capacitance diode), 40 (for L-PNP) P + region, 41 opening, 42 side wall insulating film, 43, 47 (showing position for displaying concentration distribution) broken line.
Claims (5)
前記標準濃度N領域と接し、第1の濃度でP型不純物が含まれている標準濃度P領域と、
前記標準濃度P領域と接し、前記第1の濃度よりも高い第2の濃度でP型不純物が含まれている高濃度P領域とを備え、
前記標準濃度P領域における前記P型不純物のうち活性なものの濃度分布がほぼ一定である、半導体可変容量ダイオード。 A standard concentration N region containing N-type impurities;
A standard concentration P region in contact with the standard concentration N region and containing a P-type impurity at a first concentration;
A high concentration P region in contact with the standard concentration P region and containing a P-type impurity at a second concentration higher than the first concentration;
A semiconductor variable capacitance diode, wherein a concentration distribution of active P-type impurities in the standard concentration P region is substantially constant.
前記標準濃度P領域として注入された前記P型不純物の分布のピークとなる深さは、前記標準濃度P領域と前記標準濃度N領域とがなす界面よりも浅く、
深さと濃度とをそれぞれ座標軸として描かれる分布曲線において、前記標準濃度P領域として注入された前記P型不純物の分布曲線の裾部と、前記高濃度P領域として存在する前記P型不純物の分布曲線の裾部とは重なり合っている、請求項1に記載の半導体可変容量ダイオード。 The standard concentration P region is implanted with the P-type impurity,
The depth at which the peak of the distribution of the P-type impurity implanted as the standard concentration P region is shallower than the interface formed by the standard concentration P region and the standard concentration N region,
In a distribution curve drawn with the depth and the concentration as coordinate axes, respectively, the tail of the distribution curve of the P-type impurity implanted as the standard concentration P region and the distribution curve of the P-type impurity existing as the high concentration P region The semiconductor variable capacitance diode according to claim 1, wherein the semiconductor variable capacitance diode overlaps with a skirt portion of the semiconductor variable capacitance diode.
前記MOSトランジスタの下側に配置するN型不純物を含む埋込み層と、前記半導体可変容量ダイオードの前記標準濃度N領域とを同一工程で形成する、半導体装置の製造方法。 A manufacturing method for obtaining a semiconductor device comprising a MOS transistor and the semiconductor variable capacitance diode according to claim 1,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a buried layer including an N-type impurity disposed below the MOS transistor and the standard concentration N region of the semiconductor variable capacitance diode in the same step.
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-
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