JP2649359B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/12—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
- H01L29/861—Diodes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、特に半導体基板の表面に形成された絶縁
膜上に、Ｐ−Ｎ接合を形成するようにした半導体装置に
関する。
膜上に、Ｐ−Ｎ接合を形成するようにした半導体装置に
関する。
例えば特開昭58−151051号公報及び特開昭57−141962
号公報等に示されるように、半導体基板上に絶縁膜を形
成し、この絶縁膜上にＰ−Ｎ接合を形成するようにした
半導体装置が知られている。このような半導体装置は、
寄生動作が存在しないものであるため、Ｐ−Ｎ接合によ
り構成される素子を、容易に複数個直列に接続すること
ができるようになるものであり、その応用できる範囲が
大きいものである。例えばＰ−Ｎ接合により構成される
ダイオードを、複数個直列接続した状態で構成できるも
のであり、これらダイオードの順方向電圧の温度特性を
利用して、温度検出素子を容易に構成することができ
る。
号公報等に示されるように、半導体基板上に絶縁膜を形
成し、この絶縁膜上にＰ−Ｎ接合を形成するようにした
半導体装置が知られている。このような半導体装置は、
寄生動作が存在しないものであるため、Ｐ−Ｎ接合によ
り構成される素子を、容易に複数個直列に接続すること
ができるようになるものであり、その応用できる範囲が
大きいものである。例えばＰ−Ｎ接合により構成される
ダイオードを、複数個直列接続した状態で構成できるも
のであり、これらダイオードの順方向電圧の温度特性を
利用して、温度検出素子を容易に構成することができ
る。
ダイオードを複数個直列接続した状態で構成した半導
体素子の具体例を第８図、第９図及び第10図に示す。
尚、第８図はその断面図、第９図はその平面図、第10図
はその電気回路図である。図において、100は半導体基
板であり、その主表面上は絶縁膜101が形成される。そ
して、この絶縁膜101上の所定領域には多結晶シリコン
による島102が形成され、この多結晶シリコン内にリ
ン、あるいはボロンをイオン注入することにより、それ
ぞれn+領域102a、P+領域102bを形成し、そのn+領域102a
及びP+領域102bが相互に隣接される状態で形成されるよ
うにして、複数のＰ−Ｎ接合を同心円状に形成してい
る。
体素子の具体例を第８図、第９図及び第10図に示す。
尚、第８図はその断面図、第９図はその平面図、第10図
はその電気回路図である。図において、100は半導体基
板であり、その主表面上は絶縁膜101が形成される。そ
して、この絶縁膜101上の所定領域には多結晶シリコン
による島102が形成され、この多結晶シリコン内にリ
ン、あるいはボロンをイオン注入することにより、それ
ぞれn+領域102a、P+領域102bを形成し、そのn+領域102a
及びP+領域102bが相互に隣接される状態で形成されるよ
うにして、複数のＰ−Ｎ接合を同心円状に形成してい
る。
そして、この多結晶シリコンの島102の表面を酸化膜1
03、表面保護膜104で順次覆った後、開口部を形成し
て、同心円の中心に配置するn+領域102aと最も外側に配
置するn+領域102aにそれぞれ電極105aおよび105bを形成
することにより半導体装置を構成している。
03、表面保護膜104で順次覆った後、開口部を形成し
て、同心円の中心に配置するn+領域102aと最も外側に配
置するn+領域102aにそれぞれ電極105aおよび105bを形成
することにより半導体装置を構成している。
しかしながら、このように構成される従来の半導体装
置にあっては、Ｐ−Ｎ接合の電流容量は、Ｐ−Ｎ接合の
単位長さ当りの電流密度で決定されるものであり、した
がって、最も接合長の短い内側のＰ−Ｎ接合長さによっ
てこの半導体装置の電流容量が決まることになるので、
十分な電流容量を得ようとする場合には、最も接合長の
短い内側のＰ−Ｎ接合長さを長くする必要があり、それ
につれて外側のＰ−Ｎ接合長ほどその長さが長くなり、
この長く設計される部分によってＰ−Ｎ接合半導体素子
部分それぞれの占有面積が大きくなり、設計上の面積効
率が悪くなる。又、このような構成ではn+領域102a（あ
るいはP+領域102b）の内側に反対導電型の領域であるP+
領域102b（あるいはn+領域）が形成されることとなり、
その形状に角部を有することからその角部において電流
が集中してしまい、破壊耐量が低下してしまう。
置にあっては、Ｐ−Ｎ接合の電流容量は、Ｐ−Ｎ接合の
単位長さ当りの電流密度で決定されるものであり、した
がって、最も接合長の短い内側のＰ−Ｎ接合長さによっ
てこの半導体装置の電流容量が決まることになるので、
十分な電流容量を得ようとする場合には、最も接合長の
短い内側のＰ−Ｎ接合長さを長くする必要があり、それ
につれて外側のＰ−Ｎ接合長ほどその長さが長くなり、
この長く設計される部分によってＰ−Ｎ接合半導体素子
部分それぞれの占有面積が大きくなり、設計上の面積効
率が悪くなる。又、このような構成ではn+領域102a（あ
るいはP+領域102b）の内側に反対導電型の領域であるP+
領域102b（あるいはn+領域）が形成されることとなり、
その形状に角部を有することからその角部において電流
が集中してしまい、破壊耐量が低下してしまう。
そこで、第１図、第２図あるいは第５図、第６図に示
されるような多結晶シリコンからなるラテラル構造のダ
イオードが考えられる。これは、どのダイオードにおい
てもＰ−Ｎ接合面積をほぼ同一にすることができるた
め、従来のダイオードに比べ、面積効率が良くなるので
高集積化が可能となる。また、従来のダイオードのよう
な角部を無くすことができるため、電界集中部分を低減
でき、破壊耐量を向上させることができることが考えら
れる。
されるような多結晶シリコンからなるラテラル構造のダ
イオードが考えられる。これは、どのダイオードにおい
てもＰ−Ｎ接合面積をほぼ同一にすることができるた
め、従来のダイオードに比べ、面積効率が良くなるので
高集積化が可能となる。また、従来のダイオードのよう
な角部を無くすことができるため、電界集中部分を低減
でき、破壊耐量を向上させることができることが考えら
れる。
そして、さらに破壊耐量を向上させる要求がある。
そこで本発明は、多結晶シリコン表面の凹凸に着目し
て、より破壊耐量の向上する半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。
て、より破壊耐量の向上する半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。
上記の目的を達成するために本願の半導体装置の製造
方法は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上の所定領域に、その周辺部に互いに相対
する第１の側面および第２の側面を有する島状の多結晶
シリコン層を形成する工程と、 熱酸化することにより前記多結晶シリコン層の表面に
第１の熱酸化膜を形成し、前記多結晶シリコン層の表面
をほぼ平滑化する工程と、 前記多結晶シリコン層内に選択的に不純物を注入して
熱処理することにより方形状に延びるＰ領域およびＮ領
域を隣接させる状態で形成し、前記多結晶シリコン層の
前記第１の側面から前記第２の側面へ直線状に延びると
ともに、前記多結晶シリコン層の前記第１の側面および
前記第２の側面にて切断されるように終端する少なくと
も１つのＰ−Ｎ接合を形成する工程と、 前記多結晶シリコン層に対して所定の配線を施す工程
と、 を備えることを特徴としている。
方法は、基板上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上の所定領域に、その周辺部に互いに相対
する第１の側面および第２の側面を有する島状の多結晶
シリコン層を形成する工程と、 熱酸化することにより前記多結晶シリコン層の表面に
第１の熱酸化膜を形成し、前記多結晶シリコン層の表面
をほぼ平滑化する工程と、 前記多結晶シリコン層内に選択的に不純物を注入して
熱処理することにより方形状に延びるＰ領域およびＮ領
域を隣接させる状態で形成し、前記多結晶シリコン層の
前記第１の側面から前記第２の側面へ直線状に延びると
ともに、前記多結晶シリコン層の前記第１の側面および
前記第２の側面にて切断されるように終端する少なくと
も１つのＰ−Ｎ接合を形成する工程と、 前記多結晶シリコン層に対して所定の配線を施す工程
と、 を備えることを特徴としている。
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
第１図、第２図及び第３図は本発明の第１実施例を示
す図であり、第１図（ａ）〜（ｇ）は第１実施例を製造
工程順に説明するための断面図であり、第２図は第１実
施例による半導体装置の平面図、第３図はその電気回路
図である。この第１実施例による半導体装置の製造方法
を説明すると、まず、第１図（ａ）に示すように、例え
ばシリコンの単結晶でなる半導体基板１の主表面上に10
50℃、wet HClの条件にて１μｍ程度の熱酸化膜による
絶縁膜２を全面にわたり形成する。そして、同図（ｂ）
に示すように、この絶縁膜２上に、ノンドーピングの多
結晶シリコンを例えばCVD法により約600℃の条件にて約
4000Åの厚さで堆積させ、引き続き、ホトエッチングに
よりこの多結晶シリコンをパターニングし、リアクティ
ブイオンエッチング（RIE）等のドライエッチング法で
エッチングして多結晶シリコンにより１つの島３を形成
する。尚、この時の多結晶シリコンの島３の表面は、多
結晶シリコンの堆積時における多結晶シリコン自体の堆
積状態のバラツキ、あるいはRIE（反応性イオンエッチ
ング）工程による影響を受けて凹凸形状となっている。
す図であり、第１図（ａ）〜（ｇ）は第１実施例を製造
工程順に説明するための断面図であり、第２図は第１実
施例による半導体装置の平面図、第３図はその電気回路
図である。この第１実施例による半導体装置の製造方法
を説明すると、まず、第１図（ａ）に示すように、例え
ばシリコンの単結晶でなる半導体基板１の主表面上に10
50℃、wet HClの条件にて１μｍ程度の熱酸化膜による
絶縁膜２を全面にわたり形成する。そして、同図（ｂ）
に示すように、この絶縁膜２上に、ノンドーピングの多
結晶シリコンを例えばCVD法により約600℃の条件にて約
4000Åの厚さで堆積させ、引き続き、ホトエッチングに
よりこの多結晶シリコンをパターニングし、リアクティ
ブイオンエッチング（RIE）等のドライエッチング法で
エッチングして多結晶シリコンにより１つの島３を形成
する。尚、この時の多結晶シリコンの島３の表面は、多
結晶シリコンの堆積時における多結晶シリコン自体の堆
積状態のバラツキ、あるいはRIE（反応性イオンエッチ
ング）工程による影響を受けて凹凸形状となっている。
次に、同図（ｃ）に示すように、多結晶シリコンの島
３の表面に、900〜1200℃の望ましくは1050℃程度の温
度、DryO2ガス雰囲気中にて熱酸化を行い、600〜700Å
の厚みの熱酸化膜４を形成する。この時、熱酸化膜４は
多結晶シリコンの島３の表面の凹凸形状を継承している
が、熱酸化後の多結晶シリコンの島3aの表面はほぼ平滑
化される。
３の表面に、900〜1200℃の望ましくは1050℃程度の温
度、DryO2ガス雰囲気中にて熱酸化を行い、600〜700Å
の厚みの熱酸化膜４を形成する。この時、熱酸化膜４は
多結晶シリコンの島３の表面の凹凸形状を継承している
が、熱酸化後の多結晶シリコンの島3aの表面はほぼ平滑
化される。
次に、同図（ｄ）に示すように、この熱酸化膜４をウ
ェットエッチングにより除去した後、再び同図（ｅ）に
示すように、500〜700Åの厚みの熱酸化膜５を形成す
る。この時の熱酸化条件は、例えば1000℃程度の温度に
てDryO2ガス雰囲気中にて約50分、引き続きN2ガス雰囲
気中にて約20分で行われる。ここで、熱酸化膜５は前の
工程にてその表面をほぼ平滑化した多結晶シリコンの島
３に形成されるものであるから、この熱酸化膜５の表面
もほぼ平滑な状態となっている。次に、例えば1170℃程
度、N2等の不活性ガス雰囲気中にて170分の高温アニー
ルを行い、多結晶シリコンの膜質を改善する。この高温
アニールは、第11図に示すグラフからわかるように1100
℃以上の温度、且つ15分以上の時間にて行うと不対電子
密度を小さくでき、微小欠陥を低減できるので、良質の
多結晶シリコンを得ることができる。
ェットエッチングにより除去した後、再び同図（ｅ）に
示すように、500〜700Åの厚みの熱酸化膜５を形成す
る。この時の熱酸化条件は、例えば1000℃程度の温度に
てDryO2ガス雰囲気中にて約50分、引き続きN2ガス雰囲
気中にて約20分で行われる。ここで、熱酸化膜５は前の
工程にてその表面をほぼ平滑化した多結晶シリコンの島
３に形成されるものであるから、この熱酸化膜５の表面
もほぼ平滑な状態となっている。次に、例えば1170℃程
度、N2等の不活性ガス雰囲気中にて170分の高温アニー
ルを行い、多結晶シリコンの膜質を改善する。この高温
アニールは、第11図に示すグラフからわかるように1100
℃以上の温度、且つ15分以上の時間にて行うと不対電子
密度を小さくでき、微小欠陥を低減できるので、良質の
多結晶シリコンを得ることができる。
次に、レジスト塗布、露光処理、レジストの選択的除
去、及びイオン注入という一連の工程をそれぞれ行い、
第１図（ｆ）に示すように、多結晶シリコンの島３内に
P+領域3a及びn+領域3bを形成する。尚、P+領域3aを形成
する時はボロン等のＰ型不純物を40KeV、８×1014dose
にてイオン注入し、n+領域3bを形成する時はリン等のｎ
型不純物を100KeV、５×1015doseにてイオン注入する。
又、P+領域3a、n+領域3bの各領域は第２図に示すよう
に、縦長の方形状にて形成し、P+領域3a、及びn+領域3b
が交互に隣接される状態で形成されるようにする。すな
わち、複数のＰ−Ｎ接合が、上記島３の１つの辺からこ
れに対向する他の辺に向けてほぼ等間隔で形成されるよ
うになっているものであり、上記各Ｐ−Ｎ接合は多結晶
シリコンの島３の辺部分でそれぞれ終端されるようにな
っている。
去、及びイオン注入という一連の工程をそれぞれ行い、
第１図（ｆ）に示すように、多結晶シリコンの島３内に
P+領域3a及びn+領域3bを形成する。尚、P+領域3aを形成
する時はボロン等のＰ型不純物を40KeV、８×1014dose
にてイオン注入し、n+領域3bを形成する時はリン等のｎ
型不純物を100KeV、５×1015doseにてイオン注入する。
又、P+領域3a、n+領域3bの各領域は第２図に示すよう
に、縦長の方形状にて形成し、P+領域3a、及びn+領域3b
が交互に隣接される状態で形成されるようにする。すな
わち、複数のＰ−Ｎ接合が、上記島３の１つの辺からこ
れに対向する他の辺に向けてほぼ等間隔で形成されるよ
うになっているものであり、上記各Ｐ−Ｎ接合は多結晶
シリコンの島３の辺部分でそれぞれ終端されるようにな
っている。
次に、1000〜1100℃、20分以上、N2等の不活性ガス雰
囲気中にて熱処理し、多結晶シリコン内に注入された不
純物のドライブインを行うとと同時に、P+領域3aの内の
ボロンの吸出しを行う。なお、このボロンの吸出しはボ
ロンとリンの偏析係数の差を利用するものであり、これ
により表面濃度が低下するので耐圧が上がる。
囲気中にて熱処理し、多結晶シリコン内に注入された不
純物のドライブインを行うとと同時に、P+領域3aの内の
ボロンの吸出しを行う。なお、このボロンの吸出しはボ
ロンとリンの偏析係数の差を利用するものであり、これ
により表面濃度が低下するので耐圧が上がる。
次に、第１図（ｇ）に示すように、多結晶シリコンの
島３上の熱酸化膜５上には、BPSGを約7000Å堆積し、層
間絶縁層６を形成すると共に、この層間絶縁層６に開口
部を形成して、上記島３の両端に位置するP+領域3a、お
よびn+領域3bにそれぞれAl−Siによる電極7aおよび7bを
形成する。また、それぞれP+領域3aとn+領域3bのペアに
よって形成される複数のＰ−Ｎ接合を順次接続するよう
にして、電極7cが形成されるようにしている。
島３上の熱酸化膜５上には、BPSGを約7000Å堆積し、層
間絶縁層６を形成すると共に、この層間絶縁層６に開口
部を形成して、上記島３の両端に位置するP+領域3a、お
よびn+領域3bにそれぞれAl−Siによる電極7aおよび7bを
形成する。また、それぞれP+領域3aとn+領域3bのペアに
よって形成される複数のＰ−Ｎ接合を順次接続するよう
にして、電極7cが形成されるようにしている。
このようにして形成される半導体装置は、第３図に示
すようにダイオードが配線されるものであり、図中矢印
方向に順方向を設定するものである。
すようにダイオードが配線されるものであり、図中矢印
方向に順方向を設定するものである。
そこで、この第１実施例によると、複数のＰ−Ｎ接合
のそれぞれの長さは、多結晶シリコンの島３の幅によっ
て等しい状態に設定される。したがって、第８図、第９
図及び第10図に示した従来の構成のように余分に長く設
計される部分がなくなり、面積効率が良くなるので高集
積化が可能となる。尚、この第１実施例のＰ−Ｎ接合長
と上記従来の装置における最も内側のＰ−Ｎ接合長とが
等しくなるように設計した場合、第１実施例は1/3程度
にまで素子面積を小さくできる。
のそれぞれの長さは、多結晶シリコンの島３の幅によっ
て等しい状態に設定される。したがって、第８図、第９
図及び第10図に示した従来の構成のように余分に長く設
計される部分がなくなり、面積効率が良くなるので高集
積化が可能となる。尚、この第１実施例のＰ−Ｎ接合長
と上記従来の装置における最も内側のＰ−Ｎ接合長とが
等しくなるように設計した場合、第１実施例は1/3程度
にまで素子面積を小さくできる。
又、第１実施例によると、複数のＰ−Ｎ接合は島３の
１つの辺からこれに対向する他の辺に向けてほぼ等間隔
で形成され、島３の辺部分でそれぞれ終端されるように
なっており、従来のように角部が存在しないことから電
流は集中することなく均一に流れ、破壊耐量は向上す
る。第12図はＰ−Ｎ接合長と破壊電流との関係を表す特
性図であり、特性Ａは第13図の模式的平面図の（ａ）に
示すように本発明の技術思想を用いたダイオード（以
下、「サンプルＡ」という）の形状における特性で、特
性Ｂは第13図（ｂ）に示すように、従来のようにn+領域
の内側にP+領域を形成したダイオード（以下、「サンプ
ルＢ」という）の特性、特性Ｃは参考として第13図
（ｃ）に示すように、従来の形状を変形してさらに角部
が多くなるように形成したダイオード（以下、「サンプ
ルＣ」という）の特性である。これらの特性から破壊電
流密度（＝破壊電流/P−Ｎ接合長）を求めると、特性Ａ
は1.64mA/μｍ、特性Ｂは0.88mA/μｍ、特性Ｃは0.61mA
/μｍであり、角部が多いほど密度は小さくなってお
り、又、サンプルＡは最も密度が高いことから、所望と
する破壊電流を同一に設定しようとする場合、Ｐ−Ｎ接
合長を最も短くできるので、より面積を小さくできる。
尚、サンプルＡの密度が最も高くなる理由は、上述した
ように電流が均一に流れることに起因すると考えられ
る。
１つの辺からこれに対向する他の辺に向けてほぼ等間隔
で形成され、島３の辺部分でそれぞれ終端されるように
なっており、従来のように角部が存在しないことから電
流は集中することなく均一に流れ、破壊耐量は向上す
る。第12図はＰ−Ｎ接合長と破壊電流との関係を表す特
性図であり、特性Ａは第13図の模式的平面図の（ａ）に
示すように本発明の技術思想を用いたダイオード（以
下、「サンプルＡ」という）の形状における特性で、特
性Ｂは第13図（ｂ）に示すように、従来のようにn+領域
の内側にP+領域を形成したダイオード（以下、「サンプ
ルＢ」という）の特性、特性Ｃは参考として第13図
（ｃ）に示すように、従来の形状を変形してさらに角部
が多くなるように形成したダイオード（以下、「サンプ
ルＣ」という）の特性である。これらの特性から破壊電
流密度（＝破壊電流/P−Ｎ接合長）を求めると、特性Ａ
は1.64mA/μｍ、特性Ｂは0.88mA/μｍ、特性Ｃは0.61mA
/μｍであり、角部が多いほど密度は小さくなってお
り、又、サンプルＡは最も密度が高いことから、所望と
する破壊電流を同一に設定しようとする場合、Ｐ−Ｎ接
合長を最も短くできるので、より面積を小さくできる。
尚、サンプルＡの密度が最も高くなる理由は、上述した
ように電流が均一に流れることに起因すると考えられ
る。
第14図（ａ）及び（ｂ）は、同図（ｃ）の電気回路図
に示すようにダイオードをセットして逆バイアスを印加
した場合における電圧−電流特性を表しており、同図
（ａ）が第13図（ａ）によるサンプルＡの特性、同図
（ｂ）が第13図（ｂ）によるサンプルＢの特性をそれぞ
れ示している。そして、それぞれのブレークダウン電圧
はサンプルＡでは6.04Vで、サンプルＢでは5.97Vとなっ
ており、本発明によると耐圧を高く設定できる。この第
14図で特に注目すべき点は同図（ｂ）中矢印が指す特性
の折れ曲がりであり、この折れ曲がりはP+領域の角部に
おけるブレークダウンと、直線部分におけるブレークダ
ウンとの２回のブレークダウンが起きており、角部にお
けるブレークダウン電圧の方が小さいことからこのよう
な特性になるものと推察できる。
に示すようにダイオードをセットして逆バイアスを印加
した場合における電圧−電流特性を表しており、同図
（ａ）が第13図（ａ）によるサンプルＡの特性、同図
（ｂ）が第13図（ｂ）によるサンプルＢの特性をそれぞ
れ示している。そして、それぞれのブレークダウン電圧
はサンプルＡでは6.04Vで、サンプルＢでは5.97Vとなっ
ており、本発明によると耐圧を高く設定できる。この第
14図で特に注目すべき点は同図（ｂ）中矢印が指す特性
の折れ曲がりであり、この折れ曲がりはP+領域の角部に
おけるブレークダウンと、直線部分におけるブレークダ
ウンとの２回のブレークダウンが起きており、角部にお
けるブレークダウン電圧の方が小さいことからこのよう
な特性になるものと推察できる。
第15図は耐圧の変動量ΔVzを示す図であり、第16図に
示すような電気回路にダイオードをセットし、150℃に
て1mAの電流を３時間流した結果によるものである。各
プロットは第13図（ａ）〜（ｃ）によるサンプルA,B,C
をそれぞれ表している。この第15図からわかるように、
サンプルＡによると、耐圧の変動量ΔVzを効果的に小さ
くすることができ、本発明によるダイオードを例えばツ
ェナーダイオードとして使用した場合、特性の安定した
良好な素子を提供できる。
示すような電気回路にダイオードをセットし、150℃に
て1mAの電流を３時間流した結果によるものである。各
プロットは第13図（ａ）〜（ｃ）によるサンプルA,B,C
をそれぞれ表している。この第15図からわかるように、
サンプルＡによると、耐圧の変動量ΔVzを効果的に小さ
くすることができ、本発明によるダイオードを例えばツ
ェナーダイオードとして使用した場合、特性の安定した
良好な素子を提供できる。
以上、本発明による効果を実験データを用いて説明し
たが、上記第１実施例の製造工程においては、より破壊
耐量を向上させるために以下に示す配慮がされている。
まず多結晶シリコンの島３の表面に熱酸化膜を形成する
際に、所定の条件にて一度熱酸化膜４を形成した後、そ
れを除去して、再び熱酸化膜５を形成しており、それに
より多結晶シリコン島３の表面および熱酸化膜５の表面
をほぼ平滑な状態にしているので、凹凸形状による電界
の集中を低減することができ、又、多結晶シリコンの島
３の表面を清浄できるので、それらに起因するリーク電
流を少なくすることができる。
たが、上記第１実施例の製造工程においては、より破壊
耐量を向上させるために以下に示す配慮がされている。
まず多結晶シリコンの島３の表面に熱酸化膜を形成する
際に、所定の条件にて一度熱酸化膜４を形成した後、そ
れを除去して、再び熱酸化膜５を形成しており、それに
より多結晶シリコン島３の表面および熱酸化膜５の表面
をほぼ平滑な状態にしているので、凹凸形状による電界
の集中を低減することができ、又、多結晶シリコンの島
３の表面を清浄できるので、それらに起因するリーク電
流を少なくすることができる。
又、多結晶シリコン内に注入された不純物のドライブ
インを行うと同時に、P+領域3a内のボロンの吸出しを行
っており、その際に島３の辺でＰ−Ｎ接合が終端する部
分においては、島３の上面および側面の二面からボロン
が吸出されることとなるので、その部分の表面濃度はよ
り低下し、耐圧が上がるので、この終端部分における破
壊耐量の劣化を低減することができる。尚、この終端部
分における破壊耐量は、島３上に形成される各電極7a,7
b,7cと終端部分までの距離も影響しており、各電極7a,7
b,7cが第２図に示すように形成される場合、終端部分ま
での距離が他の部分までの距離よりも長くなるように設
定されているので、その分抵抗が大きくなりリーク電流
が流れるのを抑制している。
インを行うと同時に、P+領域3a内のボロンの吸出しを行
っており、その際に島３の辺でＰ−Ｎ接合が終端する部
分においては、島３の上面および側面の二面からボロン
が吸出されることとなるので、その部分の表面濃度はよ
り低下し、耐圧が上がるので、この終端部分における破
壊耐量の劣化を低減することができる。尚、この終端部
分における破壊耐量は、島３上に形成される各電極7a,7
b,7cと終端部分までの距離も影響しており、各電極7a,7
b,7cが第２図に示すように形成される場合、終端部分ま
での距離が他の部分までの距離よりも長くなるように設
定されているので、その分抵抗が大きくなりリーク電流
が流れるのを抑制している。
尚、上記第１実施例においては絶縁膜２上に多結晶シ
リコンによるダイオードのみを形成した半導体装置につ
いて説明したが、絶縁膜２上に他の半導体素子を形成し
てもよく、又、第４図に示すように半導体基板内に他の
半導体素子を形成してもよい。第４図はその一例として
ｎ型の半導体基板1aを用い、パワーMOSを形成したもの
を示しており、半導体基板1a内にＰ型拡散層８及びn+型
拡散層９を公知の拡散技術により形成した後、絶縁膜２
を介してゲートとなる多結晶シリコン3cを選択的に形成
し、前述の各工程と同様にして層間絶縁膜６及び電極7d
を順次形成してパワーMOSを構成する。
リコンによるダイオードのみを形成した半導体装置につ
いて説明したが、絶縁膜２上に他の半導体素子を形成し
てもよく、又、第４図に示すように半導体基板内に他の
半導体素子を形成してもよい。第４図はその一例として
ｎ型の半導体基板1aを用い、パワーMOSを形成したもの
を示しており、半導体基板1a内にＰ型拡散層８及びn+型
拡散層９を公知の拡散技術により形成した後、絶縁膜２
を介してゲートとなる多結晶シリコン3cを選択的に形成
し、前述の各工程と同様にして層間絶縁膜６及び電極7d
を順次形成してパワーMOSを構成する。
次に、第５図、第６図及び第７図を用いて本発明の第
２実施例を説明する。第５図は、第２実施例による半導
体素子の断面図、第６図はその平面図、第７図はその電
気回路図である。この第２実施例は上記第１実施例にお
ける電極7cをなくしたものであり、又、多結晶シリコン
の島３の最も外側の領域は両領域ともn+領域3bとなるよ
うに選択的にイオン注入して形成される。尚、上記第１
実施例における工程とほとんどが同様の工程にて形成さ
れるので各構成には同一符号を付してその説明は省略す
る。そして、このように構成すれば第７図に示すように
複数のダイオードを双逆方向Ｐ−Ｎ接合を接続した状態
となるもので、ツェナーダイオードとしての使用が可能
となる。
２実施例を説明する。第５図は、第２実施例による半導
体素子の断面図、第６図はその平面図、第７図はその電
気回路図である。この第２実施例は上記第１実施例にお
ける電極7cをなくしたものであり、又、多結晶シリコン
の島３の最も外側の領域は両領域ともn+領域3bとなるよ
うに選択的にイオン注入して形成される。尚、上記第１
実施例における工程とほとんどが同様の工程にて形成さ
れるので各構成には同一符号を付してその説明は省略す
る。そして、このように構成すれば第７図に示すように
複数のダイオードを双逆方向Ｐ−Ｎ接合を接続した状態
となるもので、ツェナーダイオードとしての使用が可能
となる。
以上、本発明を上記第１及び第２実施例を用いて説明
したが、本発明はこれらに限定されることなく、その主
旨を逸脱しない限り種々変形可能であり、例えば絶縁膜
２上に形成されるＰ−Ｎ接合の数は複数でなくてもよ
く、少なくとも１つのＰ−Ｎ接合があればよい。又、多
結晶シリコンによる２つ以上の島にそれぞれＰ−Ｎ接合
を構成するようにしてもよい。
したが、本発明はこれらに限定されることなく、その主
旨を逸脱しない限り種々変形可能であり、例えば絶縁膜
２上に形成されるＰ−Ｎ接合の数は複数でなくてもよ
く、少なくとも１つのＰ−Ｎ接合があればよい。又、多
結晶シリコンによる２つ以上の島にそれぞれＰ−Ｎ接合
を構成するようにしてもよい。
以上述べたように、本発明によると方形状に延びるＰ
領域およびｎ領域を隣接される状態で形成し、多結晶シ
リコン層の周辺部で互いに相対する切断面を有するよう
に切断され、かつ一方の切断面から他方の切断面へ直線
状に延びる少なくとも１つのＰ−Ｎ接合を形成し、多結
晶シリコン層の表面の少なくともＰ−Ｎ接合が形成され
た部分上は熱酸化処理により形成した熱酸化膜にて覆わ
れるようにしているから、高集積化が可能となり、且
つ、破壊耐量を向上させることができる。
領域およびｎ領域を隣接される状態で形成し、多結晶シ
リコン層の周辺部で互いに相対する切断面を有するよう
に切断され、かつ一方の切断面から他方の切断面へ直線
状に延びる少なくとも１つのＰ−Ｎ接合を形成し、多結
晶シリコン層の表面の少なくともＰ−Ｎ接合が形成され
た部分上は熱酸化処理により形成した熱酸化膜にて覆わ
れるようにしているから、高集積化が可能となり、且
つ、破壊耐量を向上させることができる。
又、本発明の製造方法においては、多結晶シリコン層
の表面を熱酸化することにより第１の熱酸化膜を形成
し、多結晶シリコン層の表面をほぼ平滑化しているか
ら、凹凸形状による電界の集中を低減することができ、
より破壊耐量を向上させることができるという優れた効
果がある。その上、Ｐ−Ｎ接合を形成する際の熱処理時
に該Ｐ領域からＰ型不純物が吸出され、その表面濃度が
低下し耐圧が向上する。
の表面を熱酸化することにより第１の熱酸化膜を形成
し、多結晶シリコン層の表面をほぼ平滑化しているか
ら、凹凸形状による電界の集中を低減することができ、
より破壊耐量を向上させることができるという優れた効
果がある。その上、Ｐ−Ｎ接合を形成する際の熱処理時
に該Ｐ領域からＰ型不純物が吸出され、その表面濃度が
低下し耐圧が向上する。
第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明の第１実施例を製造工程
順に説明するための断面図、第２図は第１実施例による
半導体装置の平面図、第３図は第１実施例による半導体
装置の電気回路図、第４図は第１実施例による半導体装
置の変形を表す断面図、第５図は本発明の実施例による
半導体装置の断面図、第６図は第２実施例による半導体
装置の平面図、第７図は第２実施例による半導体装置の
電気回路図、第８図は従来の半導体装置の断面図、第９
図は従来の半導体装置の平面図、第10図は従来の半導体
装置の電気回路図、第11図はアニール時間及び温度と不
対電子密度との関係を示すグラフ、第12図はＰ−Ｎ接合
長と破壊電流との関係を表す特性図、第13図（ａ）〜
（ｃ）は各ダイオードの形状を表す模式的平面図、第14
図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第13図（ａ），（ｂ）にお
けるダイオードの電圧−電流特性を表す特性図、第14図
（ｃ）は第14図（ａ），（ｂ）における測定状態を示す
電気回路図、第15図は第13図（ａ）〜（ｃ）におけるダ
イオードの耐圧の変動量を示す図、第16図は第15図にお
ける測定状態を示す電気回路図である。 １……半導体基板,2……絶縁膜,3……島,3a……P+領域,
3b……n+領域,4,5……熱酸化膜,7a,7b,7c……電極。
順に説明するための断面図、第２図は第１実施例による
半導体装置の平面図、第３図は第１実施例による半導体
装置の電気回路図、第４図は第１実施例による半導体装
置の変形を表す断面図、第５図は本発明の実施例による
半導体装置の断面図、第６図は第２実施例による半導体
装置の平面図、第７図は第２実施例による半導体装置の
電気回路図、第８図は従来の半導体装置の断面図、第９
図は従来の半導体装置の平面図、第10図は従来の半導体
装置の電気回路図、第11図はアニール時間及び温度と不
対電子密度との関係を示すグラフ、第12図はＰ−Ｎ接合
長と破壊電流との関係を表す特性図、第13図（ａ）〜
（ｃ）は各ダイオードの形状を表す模式的平面図、第14
図（ａ），（ｂ）はそれぞれ第13図（ａ），（ｂ）にお
けるダイオードの電圧−電流特性を表す特性図、第14図
（ｃ）は第14図（ａ），（ｂ）における測定状態を示す
電気回路図、第15図は第13図（ａ）〜（ｃ）におけるダ
イオードの耐圧の変動量を示す図、第16図は第15図にお
ける測定状態を示す電気回路図である。 １……半導体基板,2……絶縁膜,3……島,3a……P+領域,
3b……n+領域,4,5……熱酸化膜,7a,7b,7c……電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武藤 浩司 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭50−134774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−128678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−114381（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−119435（ＪＰ，Ｕ)
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜上の所定領域に、その周辺部に互いに相対す
る第１の側面および第２の側面を有する島状の多結晶シ
リコン層を形成する工程と、 熱酸化することにより前記多結晶シリコン層の表面に第
１の熱酸化膜を形成し、前記多結晶シリコン層の表面を
ほぼ平滑化する工程と、 前記多結晶シリコン層内に選択的に不純物を注入して熱
処理することにより方形状に延びるＰ領域およびＮ領域
を隣接させる状態で形成し、前記多結晶シリコン層の前
記第１の側面から前記第２の側面へ直線状に延びるとと
もに、前記多結晶シリコン層の前記第１の側面および前
記第２の側面にて切断されるように終端する少なくとも
１つのＰ−Ｎ接合を形成する工程と、 前記多結晶シリコン層に対して所定の配線を施す工程
と、 を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】前記多結晶シリコン層を熱酸化して第１の
熱酸化膜を形成し、前記多結晶シリコン層の表面をほぼ
平滑化した後、前記第１の熱酸化膜を除去し、再び熱酸
化することにより前記多結晶シリコン層の表面に第２の
熱酸化膜を形成するようにした特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】前記第１の熱酸化膜を形成する工程は、90
0〜1200℃の温度にて行われる特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の半導体装置の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23965886 | 1986-10-08 | ||
| JP61-239658 | 1986-10-08 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6077304A Division JP2768265B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 半導体装置 |
| JP6077303A Division JP2803565B2 (ja) | 1994-04-15 | 1994-04-15 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63226075A JPS63226075A (ja) | 1988-09-20 |
| JP2649359B2 true JP2649359B2 (ja) | 1997-09-03 |
Family
ID=17047974
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62235820A Expired - Lifetime JP2649359B2 (ja) | 1986-10-08 | 1987-09-18 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0263711B1 (ja) |
| JP (1) | JP2649359B2 (ja) |
| DE (1) | DE3785287T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800195B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-09-21 | Denso Corporation | Semiconductor apparatus having temperature sensing diode |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136348A (en) * | 1986-10-08 | 1992-08-04 | Nippondenso Co., Ltd. | Structure and manufacturing method for thin-film semiconductor diode device |
| FR2789226B1 (fr) * | 1999-01-29 | 2002-06-14 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de protection contre les decharges electrostatiques pour composants microelectroniques sur substrat du type soi |
| JP5309497B2 (ja) * | 2007-08-09 | 2013-10-09 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
| JP2011003588A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Hamamatsu Photonics Kk | 赤外線検出素子及びその製造方法 |
| JP5729371B2 (ja) * | 2012-12-27 | 2015-06-03 | 富士電機株式会社 | 半導体装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3988769A (en) * | 1973-10-30 | 1976-10-26 | General Electric Company | High voltage diodes |
| JPS50134774A (ja) * | 1974-04-15 | 1975-10-25 | ||
| JPS5841659B2 (ja) * | 1977-08-30 | 1983-09-13 | 株式会社東芝 | 絶縁膜の形成方法 |
| US4236831A (en) * | 1979-07-27 | 1980-12-02 | Honeywell Inc. | Semiconductor apparatus |
| JPS56114381A (en) * | 1980-02-15 | 1981-09-08 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
| KR890004495B1 (ko) * | 1984-11-29 | 1989-11-06 | 가부시끼가이샤 도오시바 | 반도체 장치 |
| US4616404A (en) * | 1984-11-30 | 1986-10-14 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method of making improved lateral polysilicon diode by treating plasma etched sidewalls to remove defects |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP62235820A patent/JP2649359B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-08 DE DE19873785287 patent/DE3785287T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-10-08 EP EP87308923A patent/EP0263711B1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7800195B2 (en) | 2007-02-27 | 2010-09-21 | Denso Corporation | Semiconductor apparatus having temperature sensing diode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63226075A (ja) | 1988-09-20 |
| EP0263711A2 (en) | 1988-04-13 |
| EP0263711A3 (en) | 1988-08-31 |
| DE3785287T2 (de) | 1993-11-04 |
| DE3785287D1 (de) | 1993-05-13 |
| EP0263711B1 (en) | 1993-04-07 |
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