JP2729870B2 - 可変容量ダイオードとその製造方法 - Google Patents

可変容量ダイオードとその製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、可変容量素子が形成さ
れるエピタキシャル層の不純物濃度に左右されることな
く、容量可変比の大きい容量特性が設定し得る可変容量
ダイオードと、その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、可変容量ダイオードでは、容量
可変比を大きく取りたいが為に、気相成長法によるエピ
タキシャル層の形成に当たり、その不純物濃度を微量
して高比抵抗にすることがなされている。又、チップサ
イズが小さく、比較的大容量の可変容量ダイオードを得
ようとする要求に答えるには、極めて高い比抵抗のエピ
タキシャル層としなければならない。図4は、従来の可
変容量ダイオードの断面図である。図に於いて、低比抵
抗のN++導電型の半導体基板2に気相成長法によって少
量の不純物元素をドーパントとして比較的高比抵抗のN
- 導電型のエピタキシャル層31 を形成して半導体基体
1 を形成する。半導体基体11 の二酸化シリコン膜等
の熱酸化膜7に開口部71 を設け、開口部71 を介して
N導電型の不純物元素を拡散させて低比抵抗のN++導電
型の拡散層5を形成する。続いて拡散層5を覆うように
++導電型の拡散層6を形成して、PN接合J1 を形成
する。拡散層6の主表面には、アルミニウム等の導電体
膜8が被着されて可変容量ダイオードが形成される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の可変容量ダイオ
ードでは、容量を大きくする為に接合面積を大きくしよ
うとすると、その接合の最小容量値も大きくなり、その
結果、容量可変比を大きくすることができない欠点があ
る。この欠点を改善する方法として、エピタキシャル層
の比抵抗を60Ωcm以上の極めて高い値にしなければな
らない。しかしながら、エピタキシャル層の比抵抗をこ
のような値に制御するには、極めて微量なドーパントの
流入を制御して製造する必要があり、安定した生産を維
持することは極めて困難である。図5は、エピタキシャ
ル層の比抵抗とその歩留りとの関係を示す図である。図
5の横軸が比抵抗値を示し、縦軸がエピタキシャル層の
歩留りを示している。図から明らかなように、その比抵
抗を60Ωcm以上に高めようとすると、その歩留が悪化
することを示している。従って、このような高比抵抗
エピタキシャル層を形成しようとすると、可変容量ダイ
オードを、安定に生産することは極めて困難であること
が理解できよう。本発明は、上述の如き問題点を解消し
ようとしてなされたもので、可変容量接合が形成される
エピタキシャル層が比較的低比抵抗であったとしても、
容量可変化比を大きく設定することができる可変容量ダ
イオードを提供することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の可変容量ダイオ
ードは、第1導電型の半導体基板に第1導電型のエピタ
キシャル層が形成され、該エピタキシャル層にPN接合
が形成され、且つ、該PN接合直下の第1導電型の半導
体基板とエピタキシャル層との境界に、第2導電型の不
純物元素を拡散させて該エピタキシャル層の比抵抗より
高い比抵抗の第1導電型の第1の拡散層を形成したもの
である。
【0005】
【作用】本発明の可変容量ダイオードは、PN接合の空
乏層が延びるエピタキシャル層と半導体基板との境界部
に形成された埋込型の拡散層を、N導電型の半導体基板
にP導電型の不純物元素を拡散させてN- 導電型の拡散
層とすることによって容量可変比を大きく設定するもの
である。
【0006】
【実施例】図1は、本発明の可変容量ダイオードの一実
施例を示す断面図である。図に於いて、1は、低比抵抗
のN++導電型の半導体基板2に比較的低比抵抗のN+
電型のエピタキシャル層3が形成された半導体基体であ
る。この半導体基板2とエピタキシャル層3との境界に
は、埋込型の比較的高比抵抗のN- 導電型の拡散層4が
形成されている。エピタキシャル層3には、低比抵抗の
++導電型の拡散層5が形成され、更に、N++導電型の
拡散層5を覆うようにP++導電型の拡散層6が形成さ
れ、主要なPN接合J1 が形成される。PN接合J1
直下に埋め込み型の拡散層4が拡散層5と接している。
熱処理工程で形成された拡散層6の主表面を覆っている
熱酸化膜(二酸化シリコン膜)の一部を除去して、拡散
層6の主表面には、導電体膜8が被着される。図1の実
施例では、エピタキシャル層3の比抵抗A1 は、埋込型
の拡散層4の比抵抗A2 に対して低く設定されている。
このようにPN接合J1 の空乏層が主に延びる領域に、
++導電型の半導体基板2にP導電型のドーパントをイ
オン注入することによって、比較的高比抵抗のN- 導電
型の拡散層4が形成できる為に、エピタキシャル層3の
比抵抗A1 と拡散層4の比抵抗A2 との関係を、A1
2 に設定できるので、エピタキシャル層3の比抵抗A
1 が低比抵抗であったとしても大きな容量可変比が設定
できる。
【0007】次に、図1に基づき、本発明の可変容量ダ
イオードの製造方法について、その製造工程に基づいて
説明する。第1の製造工程は、N導電型の半導体基板2
に、熱処理によって形成された二酸化シリコン膜をマス
クとしてP導電型の不純物元素(ドーパント)をイオン
注入によって打ち込み、アニール工程を経て、埋め込み
型の拡散層4となるN- 導電型のイオン注入層を形成す
る工程である。この第1の製造工程では、半導体基板2
にイオン注入されたP導電型のドーパントは半導体基板
2の導電型によって相殺されて比較的高比抵抗のN-
電型のイオン注入層となる。又、この拡散層4となるイ
オン注入層は、イオン注入法によるのみならず、デポジ
ット・ドライブイン工程によって形成してもよい。第2
の製造工程は、この半導体基板2にエピタキシャル成長
法によって、比較的低比抵抗のN+ 導電型のエピタキシ
ャル層3を形成する気相成長工程である。この第2の工
程によって、イオン注入層は、拡散してN- 導電型の拡
散層4が形成される。第3の製造工程は、半導体基体1
を熱酸化処理を施して、半導体基体1の主表面に熱酸化
膜(二酸化シリコン膜)7を形成し、次の拡散工程を行
う為にエッチング工程によって、開口部71 を形成する
工程である。又は、マスクとして熱酸化膜を用いずに、
レジスト膜等をマスクとしてイオン注入を行い、アニー
ル工程を経て拡散層を形成する。第4の製造工程は、熱
酸化膜7をマスクとして開口部71 からイオン注入によ
って、N導電型のドーパントを打ち込み、続いて、アニ
ール工程による拡散を経て、N++導電型の拡散層5を形
成する工程である。アニール工程に伴って開口部7 1
熱酸化膜が形成される。この拡散工程によって、埋め込
み層である拡散層4は拡散層5に近接する。第5の製造
工程は、第4の製造工程で開口部71 の主表面に堆積し
た二酸化シリコン膜をエッチングによって除去した後、
イオン注入工程によってP導電型のドーパントを打ち込
み、P++導電型の拡散層6を形成し、N++導電型の拡散
層5とによってPN接合を形成する工程である。第6の
製造工程は、開口部71 の主表面に熱処理によって堆積
した二酸化シリコン膜をエッチングによって除去した
後、導電膜8を蒸着によって形成する電極形成工程であ
る。
【0008】上記のような第1乃至第6の製造工程を経
て図1の可変容量ダイオードが形成される。この製造工
程によれば、拡散層4を比較的高比抵抗とすることがで
きるので、エピタキシャル層は、N導電型のドーパント
が多くドープされており、通常の可変容量ダイオードに
用いられているエピタキシャル層の比抵抗よりも低比抵
抗に設定できる
【0009】図2は、本発明の可変容量ダイオードの他
の実施例を示す断面図であり、その構造は、図1とほぼ
同一である。しかし、図2のエピタキシャル層31 と拡
散層41 の比抵抗の関係は、図1の実施例より何れも高
い値となっており、エピタキシャル層31 は、N- 導電
型の比較的高比抵抗の半導体層となっている。又、拡散
層41 は、高比抵抗 -- の拡散層であって、拡散層41
の比抵抗は、エピタキシャル層31 の比抵抗に比べより
高い値に設定されている。
【0010】図3は、図1の拡散層4が分離して埋め込
まれた複数の拡散層42 となっていることを除いて、他
の構成は図1とほぼ同一となっている。拡散層42 とエ
ピタキシャル層32 との比抵抗の関係は、拡散層42
高い値に設定されている。このような構造によって、可
変容量ダイオードの最小容量値を低下させることができ
る。無論、図2の実施例のようなエピタキシャル層31
と拡散層41 の導電型の濃度、或いは比抵抗値の関係に
設定してもよい。即ち、本発明の可変容量ダイオード
は、その空層が主に延びる領域である拡散層4,
1 ,42 がエピタキシャル層3,31 ,32 の比抵抗
より高く設定することができるので、エピタキシャル層
3,31 ,32 が低比抵抗であったとしても、容量可変
比の大きい容量特性を有するものとすることができる。
【0011】
【発明の効果】本発明の可変容量ダイオードは、N
+ (N- )導電型のエピタキシャル層とN++導電型の半
導体基板との境界に形成される埋込型の拡散層が、P導
電型のドーパントを半導体基板にイオン注入しておく
とによって、高比抵抗のN- (N--)導電型の埋込型の
拡散層が形成されるので、エピタキシャル層は、比較的
低比抵抗半導体層でよい。従って、エピタキシャル層
が製造の容易な比較的低比抵抗半導体層であったとし
ても、可変容量ダイオードの主な空乏層が形成される拡
散層の不純物濃度を高い比抵抗とすることができるの
で、高比抵抗エピタキシャル層を用いることなく、容
量変化を大きく設定できる可変容量ダイオードを提供す
ることができる利点がある。又、図5に示すようにエピ
タキシャル層の歩留りは、その比抵抗が10Ωcmより高
くなるに従って悪化するが、本発明の可変容量ダイオー
ドでは、エピタキシャル層が低比抵抗でよい為に歩留り
を向上させることができる効果をも奏するものである
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の可変容量ダイオードの一実施例を示す
断面図である。
【図2】本発明の可変容量ダイオードの他の実施例を示
す断面図である。
【図3】本発明の可変容量ダイオードの他の実施例を示
す断面図である。
【図4】従来の可変容量ダイオードの一例を示す断面図
である。
【図5】比抵抗に対するエピタキシャル層の歩留りを示
す図である。
【符号の説明】
1 半導体基体 2 半導体基板 3,31,2 エピタキシャル層 4,41,2 拡散層 5 N++ 導電型の拡散層 6 P++ 導電型の拡散層 7 熱酸化膜 71 開口部 8 導電体膜

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変容量ダイオードに於いて、第1導電
    型の半導体基板に形成された第1導電型のエピタキシャ
    ル層にPN接合が形成され、該PN接合直下の第1導電
    型の半導体基板と第1導電型のエピタキシャル層との境
    界に、第2導電型の不純物元素を拡散させて該エピタキ
    シャル層の比抵抗より高い比抵抗の第1導電型の第1の
    拡散層を形成したことを特徴とする可変容量ダイオー
    ド。
  2. 【請求項2】 可変容量ダイオードに於いて、第1導電
    型の半導体基板と、該半導体基板に形成された第1導電
    型のエピタキシャル層と、該半導体基板と該エピタキシ
    ャル層との境界に、第2導電型の不純物元素が拡散され
    てなる該エピタキシャル層の比抵抗より高い比抵抗であ
    る第1導電型の第1の拡散層と、該エピタキシャル層の
    導電型と同一であって、より比抵抗が低く、第1の拡散
    層に到達する第1導電型の第2の拡散層と、該第2の拡
    散層を覆ってPN接合を形成する第2導電型の第3の拡
    散層と、該第3の拡散層の主表面に被着された導電体膜
    とからなることを特徴とする可変容量ダイオード。
  3. 【請求項3】 前記第1の拡散層が分離した複数の拡散
    層として配列されていることを特徴とする特許請求の範
    囲第2項記載の可変容量ダイオード。
  4. 【請求項4】 可変容量ダイオードの製造方法に於い
    て、 第1導電型の半導体基板に第2導電型の不純物元素をイ
    オン注入させ、アニール工程を経て拡散させて、高比抵
    抗の第1導電型の第1の拡散層を形成する第1の拡散工
    程と、 第1の拡散層が形成された該半導体基板に第1導電型の
    不純物元素をドープしたエピタキシャル層を気相成長さ
    せて半導体基体を形成する工程と、 該半導体基体を熱処理してその主表面に熱酸化膜を形成
    し、該熱酸化膜にエッチングによって開口部を形成し、
    該開口部から該エピタキシャル層より高濃度に不純物元
    素を拡散させてアニール工程を経て該第1の拡散層と近
    接するように第1導電型の第2の拡散層を形成する第2
    の拡散工程と、第2の拡散工程におけるアニール工程で 該開口部に形成
    された熱酸化膜を除去して該第2の拡散層を覆うように
    第2導電型の不純物元素を拡散させて第1導電型の該第
    2の拡散層とPN接合を形成する第2導電型の第3の拡
    散層を形成する第3の拡散工程と、第3の拡散工程において 該開口部に形成され熱酸化膜
    を除去して導電膜を形成する工程とからなることを特徴
    とする可変容量ダイオードの製造方法。
  5. 【請求項5】 可変容量ダイオードの製造方法に於い
    て、 第1導電型の半導体基板に第2導電型の不純物元素をイ
    オン注入させ、アニール工程を経て拡散させて、高比抵
    抗の第1導電型の第1の拡散層を形成する第1の拡散工
    程と、 第1の拡散層が形成された該半導体基板に第1導電型の
    不純物元素をドープしたエピタキシャル層を気相成長さ
    せて半導体基体を形成する工程と、 該半導体基体の主表面にレジスト膜をマスクとして該エ
    ピタキシャル層より高濃度に不純物元素をイオン注入さ
    せ、アニール工程を経て該第1の拡散層と近接するよう
    に第1導電型の第2の拡散層を形成する第2の拡散工程
    と、第2の拡散工程におけるアニール工程で 該半導体基体主
    表面に形成された熱酸化膜を除去した後、レジスト膜を
    マスクとして該第2の拡散層を覆うように第2導電型の
    不純物元素をイオン注入して拡散させ、該第2の拡散層
    とPN接合を形成する第2導電型の第3の拡散層を形成
    する第3の拡散工程と、第3の拡散工程において形成された 該第3の拡散層の主
    表面の熱酸化膜を除去して導電膜を形成する工程とから
    なることを特徴とする可変容量ダイオードの製造方法。
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