JP3475634B2 - ツェナーダイオードおよびその製造方法 - Google Patents
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベース領域を構成
する外部ベース領域上に多結晶シリコン層等の導電層を
形成し、この導電層とベース電極用金属配線層との間で
コンタクト部を形成してなる構造を有するツェナーダイ
オードおよびその製造方法に関する。
する外部ベース領域上に多結晶シリコン層等の導電層を
形成し、この導電層とベース電極用金属配線層との間で
コンタクト部を形成してなる構造を有するツェナーダイ
オードおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種のツェナーダイオードは、
例えば図9に示したような構造を有していた。この図
で、P型のシリコン基板101上に形成されたN型ウェ
ル領域102には、LOCOS(Local Oxidation of Si
licon)法による素子分離膜103が選択的に形成されて
いる。素子分離膜103およびN型ウェル領域102上
には、後述する外部ベース領域107の形成範囲を画定
するための絶縁膜104が選択的に形成され、さらにこ
れを部分的に覆うようにして、ベース取り出し電極とし
ての第1層目のポリシリコン層(多結晶シリコン層)1
05が形成されている。ポリシリコン層105はフィー
ルド絶縁膜106によって覆われている。
例えば図9に示したような構造を有していた。この図
で、P型のシリコン基板101上に形成されたN型ウェ
ル領域102には、LOCOS(Local Oxidation of Si
licon)法による素子分離膜103が選択的に形成されて
いる。素子分離膜103およびN型ウェル領域102上
には、後述する外部ベース領域107の形成範囲を画定
するための絶縁膜104が選択的に形成され、さらにこ
れを部分的に覆うようにして、ベース取り出し電極とし
ての第1層目のポリシリコン層(多結晶シリコン層)1
05が形成されている。ポリシリコン層105はフィー
ルド絶縁膜106によって覆われている。
【0003】絶縁膜104によって画定されたシリコン
基板101の表面近傍領域には、P型不純物拡散層から
なり、ベース領域を構成する外部ベース領域107およ
び能動ベース領域108が形成されている。能動ベース
領域108の上側のシリコン基板101にはN型不純物
拡散領域からなるエミッタ領域109が形成され、この
エミッタ領域109と能動ベース領域108とによりP
N接合を形成している。
基板101の表面近傍領域には、P型不純物拡散層から
なり、ベース領域を構成する外部ベース領域107およ
び能動ベース領域108が形成されている。能動ベース
領域108の上側のシリコン基板101にはN型不純物
拡散領域からなるエミッタ領域109が形成され、この
エミッタ領域109と能動ベース領域108とによりP
N接合を形成している。
【0004】エミッタ領域109の上部には、ポリシリ
コン層105およびフィールド絶縁膜106を貫通して
エミッタ領域109に達する開口110が形成されてい
る。この開口110の内側面には、シリコン酸化膜から
なるサイドウォール絶縁膜111が形成され、エミッタ
領域109とポリシリコン層105との間を隔絶してい
る。エミッタ領域109上には、エミッタ取り出し電極
としての第2層目のポリシリコン層112が形成され、
サイドウォール絶縁膜111上およびフィールド絶縁膜
106上の一部にまで延びた形にパターニングされてい
る。ポリシリコン層112の上には、エミッタ取り出し
電極接続用の金属配線層113−1が選択的に形成され
ている。
コン層105およびフィールド絶縁膜106を貫通して
エミッタ領域109に達する開口110が形成されてい
る。この開口110の内側面には、シリコン酸化膜から
なるサイドウォール絶縁膜111が形成され、エミッタ
領域109とポリシリコン層105との間を隔絶してい
る。エミッタ領域109上には、エミッタ取り出し電極
としての第2層目のポリシリコン層112が形成され、
サイドウォール絶縁膜111上およびフィールド絶縁膜
106上の一部にまで延びた形にパターニングされてい
る。ポリシリコン層112の上には、エミッタ取り出し
電極接続用の金属配線層113−1が選択的に形成され
ている。
【0005】第1層目のポリシリコン層105は、素子
分離膜103上に形成された絶縁膜104の上にまで延
びている。そして、素子分離膜103の上方領域におけ
るフィールド絶縁膜106に、ポリシリコン層105に
達する開口114が設けられ、この開口114によって
ポリシリコン層105とベース用の金属配線層113−
2との間のコンタクト部114aが形成されている。
分離膜103上に形成された絶縁膜104の上にまで延
びている。そして、素子分離膜103の上方領域におけ
るフィールド絶縁膜106に、ポリシリコン層105に
達する開口114が設けられ、この開口114によって
ポリシリコン層105とベース用の金属配線層113−
2との間のコンタクト部114aが形成されている。
【0006】このように、従来のツェナーダイオードで
は、外部ベース領域107の寄生容量を小さくするた
め、この外部ベース領域107に接続された1層目のポ
リシリコン層105と金属配線層113−2との間のコ
ンタクト部114aを素子分離膜103上に配置してい
た。
は、外部ベース領域107の寄生容量を小さくするた
め、この外部ベース領域107に接続された1層目のポ
リシリコン層105と金属配線層113−2との間のコ
ンタクト部114aを素子分離膜103上に配置してい
た。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、多数のバイ
ポーラトランジスタやツェナーダイオード等の半導体素
子を集積して構成したIC(集積回路)では、いわゆる
トリミング処理が行われることが多い。このトリミング
処理は、1つのICチップ内に形成された多数の半導体
素子のうちの1部に不具合があるときに、その半導体素
子を構成する接合部等を切断したり、あるいは逆にショ
ート(短絡)させて破壊することによって、その半導体
素子を単なる抵抗器に変更させるものであり、1部の半
導体素子の不具合によってそのICチップ全体が不良と
されるのを救済するものである。特に、半導体素子がツ
ェナーダイオードである場合には、ツェナー・ザップ・
トリミング法と呼ばれる方法によってトリミングが行わ
れている。
ポーラトランジスタやツェナーダイオード等の半導体素
子を集積して構成したIC(集積回路)では、いわゆる
トリミング処理が行われることが多い。このトリミング
処理は、1つのICチップ内に形成された多数の半導体
素子のうちの1部に不具合があるときに、その半導体素
子を構成する接合部等を切断したり、あるいは逆にショ
ート(短絡)させて破壊することによって、その半導体
素子を単なる抵抗器に変更させるものであり、1部の半
導体素子の不具合によってそのICチップ全体が不良と
されるのを救済するものである。特に、半導体素子がツ
ェナーダイオードである場合には、ツェナー・ザップ・
トリミング法と呼ばれる方法によってトリミングが行わ
れている。
【0008】しかしながら、従来のツェナーダイオード
では、図9に示したように、外部ベース領域107に接
続された1層目のポリシリコン層105と金属配線層1
13−2との間のコンタクト部114aが素子分離膜1
03上に配置されていたので、トリミングを行うことに
よって、次のような問題が生じていた。
では、図9に示したように、外部ベース領域107に接
続された1層目のポリシリコン層105と金属配線層1
13−2との間のコンタクト部114aが素子分離膜1
03上に配置されていたので、トリミングを行うことに
よって、次のような問題が生じていた。
【0009】すなわち、ツェナー・ザップ・トリミング
法によってツェナーダイオードのトリミングを行い、能
動ベース領域108とエミッタ領域109との間をショ
ートさせてPN接合を破壊すると、図10に示したよう
に、エミッタ領域109からベース取り出し領域の金属
配線層113−2にかけて、フィラメント120が形成
される。このフィラメント120は、金属配線層113
−2を構成する金属アルミニウムとシリコンとの合金か
らなり、エミッタ側の金属配線層113−1とベース側
の金属配線層113−2との間に流れるショート電流に
よって形成されるものであるが、これはシリコン酸化膜
中には形成されず、導電層および半導体層にのみ形成さ
れる。このため、図10に示したように、フィラメント
120は素子分離膜103およびその上の絶縁膜104
の内部には形成されず、素子分離膜103の上部領域に
おいてはポリシリコン層105の内部に集中的に形成さ
れる。このため、ポリシリコン層105上のフィールド
絶縁膜106に過度のストレスが加わってクラック等の
ダメージが生ずるおそれがある。また、フィラメント1
20の幅(厚さ)は、素子分離膜103の上部領域では
ポリシリコン層105の膜厚以下となるので、この部分
でトリミング後の抵抗値が高くなる。さらに、フィラメ
ント120が形成される範囲が一定せず、トリミング処
理ごとに個々に異なる傾向があって不均一となるため、
トリミング後における抵抗値のばらつきが大きい。この
ため、従来は、トリミングによって再生したICチップ
について十分な信頼性を確保することが困難であった。
法によってツェナーダイオードのトリミングを行い、能
動ベース領域108とエミッタ領域109との間をショ
ートさせてPN接合を破壊すると、図10に示したよう
に、エミッタ領域109からベース取り出し領域の金属
配線層113−2にかけて、フィラメント120が形成
される。このフィラメント120は、金属配線層113
−2を構成する金属アルミニウムとシリコンとの合金か
らなり、エミッタ側の金属配線層113−1とベース側
の金属配線層113−2との間に流れるショート電流に
よって形成されるものであるが、これはシリコン酸化膜
中には形成されず、導電層および半導体層にのみ形成さ
れる。このため、図10に示したように、フィラメント
120は素子分離膜103およびその上の絶縁膜104
の内部には形成されず、素子分離膜103の上部領域に
おいてはポリシリコン層105の内部に集中的に形成さ
れる。このため、ポリシリコン層105上のフィールド
絶縁膜106に過度のストレスが加わってクラック等の
ダメージが生ずるおそれがある。また、フィラメント1
20の幅(厚さ)は、素子分離膜103の上部領域では
ポリシリコン層105の膜厚以下となるので、この部分
でトリミング後の抵抗値が高くなる。さらに、フィラメ
ント120が形成される範囲が一定せず、トリミング処
理ごとに個々に異なる傾向があって不均一となるため、
トリミング後における抵抗値のばらつきが大きい。この
ため、従来は、トリミングによって再生したICチップ
について十分な信頼性を確保することが困難であった。
【0010】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、トリミングに伴う問題を改善して高
い信頼性を担保することができるツェナーダイオードお
よびその製造方法を提供することにある。
ので、その課題は、トリミングに伴う問題を改善して高
い信頼性を担保することができるツェナーダイオードお
よびその製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明に係るツェナーダ
イオードは、半導体基板の表面近傍においてPN接合を
形成するベース領域およびエミッタ領域と、ベース領域
のうちの外部ベース領域上に形成されたベース取り出し
電極としてのポリシリコン層と、ポリシリコン層に電気
的に接続されたベース電極用金属配線層とを備えたもの
であって、ポリシリコン層とベース電極用金属配線層と
の間のコンタクト部の少なくとも一部の領域が外部ベー
ス領域とポリシリコン層とが直接接続された部分上に配
置されるよう構成したものである。
イオードは、半導体基板の表面近傍においてPN接合を
形成するベース領域およびエミッタ領域と、ベース領域
のうちの外部ベース領域上に形成されたベース取り出し
電極としてのポリシリコン層と、ポリシリコン層に電気
的に接続されたベース電極用金属配線層とを備えたもの
であって、ポリシリコン層とベース電極用金属配線層と
の間のコンタクト部の少なくとも一部の領域が外部ベー
ス領域とポリシリコン層とが直接接続された部分上に配
置されるよう構成したものである。
【0012】 本発明に係るツェナーダイオードのより
具体的な構成は、半導体基板の表面近傍においてPN接
合を形成するベース領域およびエミッタ領域と、前記ベ
ース領域のうちの外部ベース領域上に形成されたベース
取り出し電極としてのポリシリコン層と、ポリシリコン
層に電気的に接続されたベース電極用金属配線層と、エ
ミッタ領域上に形成されたエミッタ取り出し電極として
の導電層とを備えたものであって、ポリシリコン層とベ
ース電極用金属配線層との間のコンタクト部の少なくと
も一部の領域が、外部ベース領域とポリシリコン層とが
直接接続された部分上に配置されるように構成したもの
である。
具体的な構成は、半導体基板の表面近傍においてPN接
合を形成するベース領域およびエミッタ領域と、前記ベ
ース領域のうちの外部ベース領域上に形成されたベース
取り出し電極としてのポリシリコン層と、ポリシリコン
層に電気的に接続されたベース電極用金属配線層と、エ
ミッタ領域上に形成されたエミッタ取り出し電極として
の導電層とを備えたものであって、ポリシリコン層とベ
ース電極用金属配線層との間のコンタクト部の少なくと
も一部の領域が、外部ベース領域とポリシリコン層とが
直接接続された部分上に配置されるように構成したもの
である。
【0013】 また、本発明に係るツェナーダイオード
の製造方法は、PN接合を構成するベース領域が形成さ
れるべき領域の半導体基板表面の一部を覆うようにし
て、ベース取り出し電極としてのポリシリコン層を形成
する工程と、PN接合を構成するエミッタ領域が形成さ
れるべき領域の半導体基板表面を覆うようにしてエミッ
タ取り出し電極としての導電層を形成する工程と、ポリ
シリコン層および導電層によって覆われた半導体基板の
表面近傍に、それぞれエミッタ領域およびベース領域を
形成する工程と、少なくともその一部領域がベース領域
とポリシリコン層とが直接接続された部分上になるよう
に、ポリシリコン層とベース電極用金属配線層との間の
コンタクト部を形成する工程とを含むものである。
の製造方法は、PN接合を構成するベース領域が形成さ
れるべき領域の半導体基板表面の一部を覆うようにし
て、ベース取り出し電極としてのポリシリコン層を形成
する工程と、PN接合を構成するエミッタ領域が形成さ
れるべき領域の半導体基板表面を覆うようにしてエミッ
タ取り出し電極としての導電層を形成する工程と、ポリ
シリコン層および導電層によって覆われた半導体基板の
表面近傍に、それぞれエミッタ領域およびベース領域を
形成する工程と、少なくともその一部領域がベース領域
とポリシリコン層とが直接接続された部分上になるよう
に、ポリシリコン層とベース電極用金属配線層との間の
コンタクト部を形成する工程とを含むものである。
【0014】 また、本発明に係るツェナーダイオード
のより具体的な製造方法は、第1導電型の半導体基板に
選択的に素子分離膜を形成した後、半導体基板および素
子分離膜上に素子活性領域を画定するための絶縁膜を選
択的に形成する工程と、絶縁膜により画定された素子活
性領域の半導体基板上に、第2導電型の不純物を含んだ
ポリシリコン層を形成する工程と、ポリシリコン層上に
フィールド絶縁膜を形成した後、素子活性領域の所定位
置に、フィールド絶縁膜およびポリシリコン層をそれぞ
れ貫通して半導体基板に達する第1の開口を形成する工
程と、第1の開口から半導体基板内に第1導電型の不純
物を導入して能動ベース領域を形成する工程と、第1の
開口の内側面にサイドウォール絶縁膜を形成した後、こ
の第1の開口内を覆うようにして第1導電型の不純物を
含んだ導電層を形成する工程と、ポリシリコン層中の第
2導電型不純物と導電層中の第1導電型不純物とを半導
体基板内に拡散させて、エミッタ領域と、能動ベース領
域に接続する外部ベース領域とを形成する工程と、ポリ
シリコン層上に形成されたフィールド絶縁膜に、少なく
とも一部領域が外部ベース領域上に対応するように第2
の開口を形成することにより、ポリシリコン層とベース
電極用金属配線層との間のコンタクト部を形成する工程
とを含むものである。
のより具体的な製造方法は、第1導電型の半導体基板に
選択的に素子分離膜を形成した後、半導体基板および素
子分離膜上に素子活性領域を画定するための絶縁膜を選
択的に形成する工程と、絶縁膜により画定された素子活
性領域の半導体基板上に、第2導電型の不純物を含んだ
ポリシリコン層を形成する工程と、ポリシリコン層上に
フィールド絶縁膜を形成した後、素子活性領域の所定位
置に、フィールド絶縁膜およびポリシリコン層をそれぞ
れ貫通して半導体基板に達する第1の開口を形成する工
程と、第1の開口から半導体基板内に第1導電型の不純
物を導入して能動ベース領域を形成する工程と、第1の
開口の内側面にサイドウォール絶縁膜を形成した後、こ
の第1の開口内を覆うようにして第1導電型の不純物を
含んだ導電層を形成する工程と、ポリシリコン層中の第
2導電型不純物と導電層中の第1導電型不純物とを半導
体基板内に拡散させて、エミッタ領域と、能動ベース領
域に接続する外部ベース領域とを形成する工程と、ポリ
シリコン層上に形成されたフィールド絶縁膜に、少なく
とも一部領域が外部ベース領域上に対応するように第2
の開口を形成することにより、ポリシリコン層とベース
電極用金属配線層との間のコンタクト部を形成する工程
とを含むものである。
【0015】 本発明によるツェナーダイオードでは、
ポリシリコン層とベース電極用金属配線層との間のコン
タクト部が外部ベース領域とポリシリコン層とが直接接
続された部分上に配置されているため、ポリシリコン層
の下側には、ツェナー・ザップ・トリミングの際にフィ
ラメントの形成を妨げる絶縁層が従来に比べて少ない、
若しくは存在しない状態となっている。このためフィラ
メントはポリシリコン層の下側の半導体基板領域にまで
広く形成される。
ポリシリコン層とベース電極用金属配線層との間のコン
タクト部が外部ベース領域とポリシリコン層とが直接接
続された部分上に配置されているため、ポリシリコン層
の下側には、ツェナー・ザップ・トリミングの際にフィ
ラメントの形成を妨げる絶縁層が従来に比べて少ない、
若しくは存在しない状態となっている。このためフィラ
メントはポリシリコン層の下側の半導体基板領域にまで
広く形成される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【0017】図1は本発明の実施の一形態に係るツェナ
ーダイオードの断面構造を表すものである。この図に示
したように、P型のシリコン基板11上に形成されたN
型ウェル領域12には、LOCOS法による素子分離膜
13が選択的に形成されている。素子分離膜13および
N型ウェル領域12上には、外部ベース領域17の形成
範囲を画定するための絶縁膜14が選択的に形成され、
さらにこの絶縁膜14の一部とシリコン基板11を覆う
ようにして、ベース取り出し電極(第1の導電層)とし
ての第1層目のポリシリコン層15が形成されている。
ポリシリコン層15はフィールド絶縁膜16によって覆
われている。但し、本実施の形態では、絶縁膜14によ
って画定されるシリコン基板11の素子活性領域は、従
来例(図9)に比べて広く取られている。
ーダイオードの断面構造を表すものである。この図に示
したように、P型のシリコン基板11上に形成されたN
型ウェル領域12には、LOCOS法による素子分離膜
13が選択的に形成されている。素子分離膜13および
N型ウェル領域12上には、外部ベース領域17の形成
範囲を画定するための絶縁膜14が選択的に形成され、
さらにこの絶縁膜14の一部とシリコン基板11を覆う
ようにして、ベース取り出し電極(第1の導電層)とし
ての第1層目のポリシリコン層15が形成されている。
ポリシリコン層15はフィールド絶縁膜16によって覆
われている。但し、本実施の形態では、絶縁膜14によ
って画定されるシリコン基板11の素子活性領域は、従
来例(図9)に比べて広く取られている。
【0018】絶縁膜14によって画定されたシリコン基
板11の表面近傍領域には、P型不純物拡散層からな
り、ベース領域を構成する外部ベース領域17および能
動ベース領域18が形成されている。ここで、上記した
ように、外部ベース領域17は従来よりも広く形成され
ている。能動ベース領域18の上側のシリコン基板11
にはN型不純物拡散領域としてのエミッタ領域19が形
成され、このエミッタ領域19と能動ベース領域18と
の間でPN接合を形成している。
板11の表面近傍領域には、P型不純物拡散層からな
り、ベース領域を構成する外部ベース領域17および能
動ベース領域18が形成されている。ここで、上記した
ように、外部ベース領域17は従来よりも広く形成され
ている。能動ベース領域18の上側のシリコン基板11
にはN型不純物拡散領域としてのエミッタ領域19が形
成され、このエミッタ領域19と能動ベース領域18と
の間でPN接合を形成している。
【0019】エミッタ領域19の上部には、ポリシリコ
ン層15およびフィールド絶縁膜16を貫通してエミッ
タ領域19に達する開口20が形成されている。この開
口20の内側面にはシリコン酸化膜からなるサイドウォ
ール絶縁膜21が形成され、エミッタ領域19とポリシ
リコン層15との間を電気的に隔絶している。エミッタ
領域19上には、エミッタ取り出し電極(第2の導電
層)としての第2層目のポリシリコン層22が形成さ
れ、サイドウォール絶縁膜21上およびフィールド絶縁
膜16上の一部にまで延びた形にパターニングされてい
る。ポリシリコン層22の上には、エミッタ取り出し電
極接続用の金属配線層23−1が選択的に形成されてい
る。
ン層15およびフィールド絶縁膜16を貫通してエミッ
タ領域19に達する開口20が形成されている。この開
口20の内側面にはシリコン酸化膜からなるサイドウォ
ール絶縁膜21が形成され、エミッタ領域19とポリシ
リコン層15との間を電気的に隔絶している。エミッタ
領域19上には、エミッタ取り出し電極(第2の導電
層)としての第2層目のポリシリコン層22が形成さ
れ、サイドウォール絶縁膜21上およびフィールド絶縁
膜16上の一部にまで延びた形にパターニングされてい
る。ポリシリコン層22の上には、エミッタ取り出し電
極接続用の金属配線層23−1が選択的に形成されてい
る。
【0020】第1層目のポリシリコン層15は、広い外
部ベース領域17上に延設され、素子分離膜13の端部
付近の絶縁膜14上で止まっている。そして、外部ベー
ス領域17の上方領域におけるフィールド絶縁膜16
に、ポリシリコン層15に達する開口24が設けられ、
この開口24によってポリシリコン層15とベース用の
金属配線層23−2との間のコンタクト部24aが形成
されている。
部ベース領域17上に延設され、素子分離膜13の端部
付近の絶縁膜14上で止まっている。そして、外部ベー
ス領域17の上方領域におけるフィールド絶縁膜16
に、ポリシリコン層15に達する開口24が設けられ、
この開口24によってポリシリコン層15とベース用の
金属配線層23−2との間のコンタクト部24aが形成
されている。
【0021】このように、本実施の形態では、外部ベー
ス取り出し用のコンタクト部24aは素子分離膜13の
上方でなく外部ベース領域17の上方に形成されてお
り、外部ベース取り出し電極である1層目のポリシリコ
ン層15の下側には、従来と異なり、フィラメントの形
成を阻害する絶縁膜(素子分離膜13および絶縁膜1
4)は存在していない。このため、このような構造のツ
ェナーダイオードに対してツェナー・ザップ・トリミン
グ法によるトリミングを行い、能動ベース領域18とエ
ミッタ領域19との間をショートさせてPN接合を破壊
した場合には、図2に示したように、フィラメント30
は、ポリシリコン層15の内部のみならず、N型ウェル
領域12にまで広く形成されることとなる。したがっ
て、従来のように、フィールド絶縁膜16に過度のスト
レスが加わってクラック等のダメージが生じたり、ある
いは、トリミング後における金属配線層23−1と金属
配線層23−2との間の抵抗値が高くなることが回避さ
れる。さらに、本実施の形態では、フィラメント30が
形成される範囲は比較的安定しているため、トリミング
処理ごとに抵抗値が大きくばらつくことが少ない。
ス取り出し用のコンタクト部24aは素子分離膜13の
上方でなく外部ベース領域17の上方に形成されてお
り、外部ベース取り出し電極である1層目のポリシリコ
ン層15の下側には、従来と異なり、フィラメントの形
成を阻害する絶縁膜(素子分離膜13および絶縁膜1
4)は存在していない。このため、このような構造のツ
ェナーダイオードに対してツェナー・ザップ・トリミン
グ法によるトリミングを行い、能動ベース領域18とエ
ミッタ領域19との間をショートさせてPN接合を破壊
した場合には、図2に示したように、フィラメント30
は、ポリシリコン層15の内部のみならず、N型ウェル
領域12にまで広く形成されることとなる。したがっ
て、従来のように、フィールド絶縁膜16に過度のスト
レスが加わってクラック等のダメージが生じたり、ある
いは、トリミング後における金属配線層23−1と金属
配線層23−2との間の抵抗値が高くなることが回避さ
れる。さらに、本実施の形態では、フィラメント30が
形成される範囲は比較的安定しているため、トリミング
処理ごとに抵抗値が大きくばらつくことが少ない。
【0022】次に、以上のような構成のツェナーダイオ
ードの製造方法を説明する。
ードの製造方法を説明する。
【0023】まず、図3に示したように、P型のシリコ
ン基板11上にN型の単結晶シリコン層をエピタキシャ
ル成長させてN型ウェル領域12を形成した後、LOC
OS法によってN型ウェル領域12に、シリコン酸化膜
からなる素子分離膜13を選択的に形成する。さらに、
素子分離膜13およびN型ウェル領域12上に、外部ベ
ース領域17の形成範囲を画定するための絶縁膜(シリ
コン酸化膜)14を例えば熱酸化法によって選択的に形
成する。このとき、絶縁膜14によって画定されるシリ
コン基板11の素子活性領域は、従来例(図9)に比べ
て広く確保する。
ン基板11上にN型の単結晶シリコン層をエピタキシャ
ル成長させてN型ウェル領域12を形成した後、LOC
OS法によってN型ウェル領域12に、シリコン酸化膜
からなる素子分離膜13を選択的に形成する。さらに、
素子分離膜13およびN型ウェル領域12上に、外部ベ
ース領域17の形成範囲を画定するための絶縁膜(シリ
コン酸化膜)14を例えば熱酸化法によって選択的に形
成する。このとき、絶縁膜14によって画定されるシリ
コン基板11の素子活性領域は、従来例(図9)に比べ
て広く確保する。
【0024】次に、図4に示したように、例えばCVD
(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長 )法によ
り、絶縁膜14の一部とシリコン基板11を覆うように
して、ベース取り出し電極としての第1層目のポリシリ
コン層15を形成した後、このポリシリコン層15の全
面にP型不純物、例えばボロン(B)をドープし、さら
にこれをパターニングして素子分離膜13上の部分を選
択的に除去する。
(Chemical Vapor Deposition:化学的気相成長 )法によ
り、絶縁膜14の一部とシリコン基板11を覆うように
して、ベース取り出し電極としての第1層目のポリシリ
コン層15を形成した後、このポリシリコン層15の全
面にP型不純物、例えばボロン(B)をドープし、さら
にこれをパターニングして素子分離膜13上の部分を選
択的に除去する。
【0025】次に、図5に示したように、例えばCVD
法により全面にシリコン酸化膜からなるフィールド絶縁
膜16を形成した後、PN接合を形成する部分のフィー
ルド絶縁膜16およびポリシリコン層15を貫通してシ
リコン基板11に達する開口20を形成する。
法により全面にシリコン酸化膜からなるフィールド絶縁
膜16を形成した後、PN接合を形成する部分のフィー
ルド絶縁膜16およびポリシリコン層15を貫通してシ
リコン基板11に達する開口20を形成する。
【0026】次に、図6に示したように、開口20内の
シリコン基板11上に薄いシリコン酸化膜25を形成し
た後、この開口20からシリコン基板11に例えばボロ
ンをイオン注入して、P型の能動ベース領域18を形成
する。
シリコン基板11上に薄いシリコン酸化膜25を形成し
た後、この開口20からシリコン基板11に例えばボロ
ンをイオン注入して、P型の能動ベース領域18を形成
する。
【0027】次に、図7に示したように、全面にシリコ
ン酸化膜等を形成した後、これを異方性エッチング法に
よって全面エッチングを行うことにより、開口20の内
側面にサイドウォール絶縁膜21を形成する。
ン酸化膜等を形成した後、これを異方性エッチング法に
よって全面エッチングを行うことにより、開口20の内
側面にサイドウォール絶縁膜21を形成する。
【0028】次に、図8に示したように、全面に2層目
のポリシリコン層を形成した後、その全面にN型不純物
である砒素(As)をドープし、これをパターニングし
て、エミッタ取り出し電極としてのポリシリコン層22
を形成する。次に、アニールを行うことにより、ポリシ
リコン層22中の砒素を能動ベース領域18内に拡散さ
せてエミッタ領域19を形成すると共に、ポリシリコン
層15中のボロンをN型ウェル領域12内に拡散させて
外部ベース領域17を形成する。
のポリシリコン層を形成した後、その全面にN型不純物
である砒素(As)をドープし、これをパターニングし
て、エミッタ取り出し電極としてのポリシリコン層22
を形成する。次に、アニールを行うことにより、ポリシ
リコン層22中の砒素を能動ベース領域18内に拡散さ
せてエミッタ領域19を形成すると共に、ポリシリコン
層15中のボロンをN型ウェル領域12内に拡散させて
外部ベース領域17を形成する。
【0029】次に、同じく図8に示したように、絶縁膜
14および素子分離膜13とオーバーラップしていない
領域(すなわち、外部ベース領域17の真上領域)のポ
リシリコン層15上のフィールド絶縁膜16に、ポリシ
リコン層15に達する開口24を形成する。そして、全
面にアルミニウム等の金属配線層を形成し、これをパタ
ーニングすることによって、ポリシリコン層22上にエ
ミッタ取り出し電極用の金属配線層23−1を形成する
と共に、開口24を覆うようにしてベース取り出し電極
用の金属配線層23−2を形成する。
14および素子分離膜13とオーバーラップしていない
領域(すなわち、外部ベース領域17の真上領域)のポ
リシリコン層15上のフィールド絶縁膜16に、ポリシ
リコン層15に達する開口24を形成する。そして、全
面にアルミニウム等の金属配線層を形成し、これをパタ
ーニングすることによって、ポリシリコン層22上にエ
ミッタ取り出し電極用の金属配線層23−1を形成する
と共に、開口24を覆うようにしてベース取り出し電極
用の金属配線層23−2を形成する。
【0030】その後、図示しない保護膜を全面に形成し
て製造工程を完了する。
て製造工程を完了する。
【0031】以上説明したツェナーダイオードの各形成
工程は、2層ポリシリコン構造のバイポーラトランジス
タを搭載しているICチップにおいては、バイポーラト
ランジスタの各形成工程と同時に行うことができるの
で、工程数の増加を伴わずにツェナー・ザップ・ダイオ
ードの形成が可能である。この場合、バイポーラトラン
ジスタはNPN型、PNP型のいずれであっても適用可
能である。但し、PNP型バイポーラトランジスタと混
載の場合は、P型のシリコン基板上にN型エピタキシャ
ル層を形成し、このN型エピタキシャル層上にP型ウェ
ル領域を形成し、エミッタをP型不純物拡散領域とし、
ベースをN型不純物拡散領域として形成する必要があ
る。
工程は、2層ポリシリコン構造のバイポーラトランジス
タを搭載しているICチップにおいては、バイポーラト
ランジスタの各形成工程と同時に行うことができるの
で、工程数の増加を伴わずにツェナー・ザップ・ダイオ
ードの形成が可能である。この場合、バイポーラトラン
ジスタはNPN型、PNP型のいずれであっても適用可
能である。但し、PNP型バイポーラトランジスタと混
載の場合は、P型のシリコン基板上にN型エピタキシャ
ル層を形成し、このN型エピタキシャル層上にP型ウェ
ル領域を形成し、エミッタをP型不純物拡散領域とし、
ベースをN型不純物拡散領域として形成する必要があ
る。
【0032】なお、ツェナーダイオードにおいては、外
部ベース領域17の寄生容量はさほど影響しないため、
ベース取り出し電極用のコンタクト部24aを素子分離
膜13の上部に配置しなくても問題は少ない。
部ベース領域17の寄生容量はさほど影響しないため、
ベース取り出し電極用のコンタクト部24aを素子分離
膜13の上部に配置しなくても問題は少ない。
【0033】また、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実
施の形態では、ベース取り出し電極用のコンタクト部2
4a全体が外部ベース領域17の真上に対応する位置に
なるように構成したが、コンタクト部24aの一部領域
のみが外部ベース領域17の真上に対応する位置になる
ように構成してもよい。このような構成では、フィラメ
ント30が形成される範囲は上記実施の形態に比べては
多少抑制されるものの、従来構造に比べては広い範囲と
なり、上述の効果を得ることができる。
るものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実
施の形態では、ベース取り出し電極用のコンタクト部2
4a全体が外部ベース領域17の真上に対応する位置に
なるように構成したが、コンタクト部24aの一部領域
のみが外部ベース領域17の真上に対応する位置になる
ように構成してもよい。このような構成では、フィラメ
ント30が形成される範囲は上記実施の形態に比べては
多少抑制されるものの、従来構造に比べては広い範囲と
なり、上述の効果を得ることができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るツェナ
ーダイオードおよびその製造方法によれば、ポリシリコ
ン層とベース電極用金属配線層との間のコンタクト部の
少なくとも一部の領域を、外部ベース領域上に対応する
位置に配置し、ポリシリコン層の下側にはできるだけ絶
縁層が存在しないように構成したので、ツェナー・ザッ
プ・トリミングの際に、金属と半導体基板材料との合金
からなるフィラメントの形成が妨げられることがなく、
フィラメントはポリシリコン層の下側の半導体基板領域
にまで広く形成される。このため、従来のようにフィラ
メントの形成がその下側の絶縁層によって阻害されてポ
リシリコン層の内部にのみ形成領域が限定されてしまう
という事態が回避される。したがって、ポリシリコン層
上に形成されるフィールド絶縁膜に過度のストレスが加
わってクラック等のダメージが生じたり、あるいは、ト
リミング後における素子抵抗値が高くなることが回避さ
れる。さらに、フィラメントが形成される範囲は比較的
安定しているため、トリミング処理ごとに抵抗値が大き
くばらつくことが少ない。すなわち、トリミングによっ
て再生したICチップについて十分な信頼性を確保する
ことができるという効果を奏する。
ーダイオードおよびその製造方法によれば、ポリシリコ
ン層とベース電極用金属配線層との間のコンタクト部の
少なくとも一部の領域を、外部ベース領域上に対応する
位置に配置し、ポリシリコン層の下側にはできるだけ絶
縁層が存在しないように構成したので、ツェナー・ザッ
プ・トリミングの際に、金属と半導体基板材料との合金
からなるフィラメントの形成が妨げられることがなく、
フィラメントはポリシリコン層の下側の半導体基板領域
にまで広く形成される。このため、従来のようにフィラ
メントの形成がその下側の絶縁層によって阻害されてポ
リシリコン層の内部にのみ形成領域が限定されてしまう
という事態が回避される。したがって、ポリシリコン層
上に形成されるフィールド絶縁膜に過度のストレスが加
わってクラック等のダメージが生じたり、あるいは、ト
リミング後における素子抵抗値が高くなることが回避さ
れる。さらに、フィラメントが形成される範囲は比較的
安定しているため、トリミング処理ごとに抵抗値が大き
くばらつくことが少ない。すなわち、トリミングによっ
て再生したICチップについて十分な信頼性を確保する
ことができるという効果を奏する。
【図1】本発明の一実施の形態に係るツェナーダイオー
ドの構造を説明するための断面図である。
ドの構造を説明するための断面図である。
【図2】図1のツェナーダイオードにおいてツェナー・
ザップ・トリミングを行ったときの状態を表す断面図で
ある。
ザップ・トリミングを行ったときの状態を表す断面図で
ある。
【図3】図1のツェナーダイオードの製造方法を説明す
るための一工程図である。
るための一工程図である。
【図4】図3に続く工程図である。
【図5】図4に続く工程図である。
【図6】図5に続く工程図である。
【図7】図6に続く工程図である。
【図8】図7に続く工程図である。
【図9】従来のツェナーダイオードの構造を表す断面図
である。
である。
【図10】図9のツェナーダイオードにおいてツェナー
・ザップ・トリミングを行ったときの状態を表す断面図
である。
・ザップ・トリミングを行ったときの状態を表す断面図
である。
11…シリコン基板、12…N型ウェル領域(第1導電
型の半導体基板)、13…素子分離膜、14…絶縁膜、
15…ポリシリコン層(導電層;第1の導電層;ベース
取り出し電極)、16…フィールド絶縁膜、17…外部
ベース領域、18…能動ベース領域、19…エミッタ領
域、20…開口(第1の開口)、21…サイドウォール
絶縁膜、22…ポリシリコン層(第2の導電層;エミッ
タ取り出し電極)、23−1,23−2…金属配線
層、24…開口(第2の開口)、24a…コンタクト
部、30…フィラメント
型の半導体基板)、13…素子分離膜、14…絶縁膜、
15…ポリシリコン層(導電層;第1の導電層;ベース
取り出し電極)、16…フィールド絶縁膜、17…外部
ベース領域、18…能動ベース領域、19…エミッタ領
域、20…開口(第1の開口)、21…サイドウォール
絶縁膜、22…ポリシリコン層(第2の導電層;エミッ
タ取り出し電極)、23−1,23−2…金属配線
層、24…開口(第2の開口)、24a…コンタクト
部、30…フィラメント
Claims (4)
- 【請求項1】 半導体基板の表面近傍においてPN接合
を形成するベース領域およびエミッタ領域と、前記ベー
ス領域のうちの外部ベース領域上に形成されたベース取
り出し電極としてのポリシリコン層と、前記ポリシリコ
ン層に電気的に接続されたベース電極用金属配線層とを
備えたツェナーダイオードであって、前記ポリシリコン層 と前記ベース電極用金属配線層との
間のコンタクト部の少なくとも一部の領域が、前記外部
ベース領域と前記ポリシリコン層とが直接接続された部
分上に配置されていることを特徴とするツェナーダイオ
ード。 - 【請求項2】 半導体基板の表面近傍においてPN接合
を形成するベース領域およびエミッタ領域と、前記ベー
ス領域のうちの外部ベース領域上に形成されたベース取
り出し電極としてのポリシリコン層と、前記ポリシリコ
ン層に電気的に接続されたベース電極用金属配線層と、
前記エミッタ領域上に形成されたエミッタ取り出し電極
としての導電層とを備えたツェナーダイオードであっ
て、 前記ポリシリコン層と前記ベース電極用金属配線層との
間のコンタクト部の少なくとも一部の領域が、前記外部
ベース領域と前記ポリシリコン層とが直接接続された部
分上に配置されていることを特徴とするツェナーダイオ
ード。 - 【請求項3】 PN接合を構成するベース領域が形成さ
れるべき領域の半導体基板表面の一部を覆うようにし
て、ベース取り出し電極としてのポリシリコン層を形成
する工程と、 PN接合を構成するエミッタ領域が形成されるべき領域
の半導体基板表面を覆うようにしてエミッタ取り出し電
極としての導電層を形成する工程と、 前記ポリシリコン層および前記導電層によって覆われた
半導体基板の表面近傍に、それぞれエミッタ領域および
ベース領域を形成する工程と、 少なくともその一部領域が前記ベース領域と前記ポリシ
リコン層とが直接接続された部分上になるように、前記
ポリシリコン層とベース電極用金属配線層との間のコン
タクト部を形成する工程と を含むことを特徴とするツェナーダイオードの製造方
法。 - 【請求項4】 第1導電型の半導体基板に選択的に素子
分離膜を形成した後、半導体基板および素子分離膜上に
素子活性領域を画定するための絶縁膜を選択的に形成す
る工程と、 前記絶縁膜により画定された素子活性領域の半導体基板
上に、第2導電型の不純物を含んだポリシリコン層を形
成する工程と、前記ポリシリコン層 上にフィールド絶縁膜を形成した
後、前記素子活性領域の所定位置に、前記フィールド絶
縁膜および前記ポリシリコン層をそれぞれ貫通して半導
体基板に達する第1の開口を形成する工程と、 前記第1の開口から半導体基板内に第1導電型の不純物
を導入して能動ベース領域を形成する工程と、 前記第1の開口の内側面にサイドウォール絶縁膜を形成
した後、この第1の開口内を覆うようにして第1導電型
の不純物を含んだ導電層を形成する工程と、前記ポリシリコン層 中の第2導電型不純物と前記導電層
中の第1導電型不純物とを前記半導体基板内に拡散させ
て、エミッタ領域と、前記能動ベース領域に接続する外
部ベース領域とを形成する工程と、前記ポリシリコン層 上に形成されたフィールド絶縁膜
に、少なくとも一部領域が外部ベース領域上に対応する
ように第2の開口を形成することにより、前記ポリシリ
コン層とベース電極用金属配線層との間のコンタクト部
を形成する工程と を含むことを特徴とするツェナーダイオードの製造方
法。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02872796A JP3475634B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | ツェナーダイオードおよびその製造方法 |
EP97100957A EP0789403B1 (en) | 1996-01-24 | 1997-01-22 | Zener zap diode and method of manufacturing the same |
US08/786,862 US6208012B1 (en) | 1996-01-24 | 1997-01-22 | Zener zap diode and method of manufacturing the same |
DE69706721T DE69706721T2 (de) | 1996-01-24 | 1997-01-22 | Zener-Zap-Diode und Verfahren zur Herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP02872796A JP3475634B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | ツェナーダイオードおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09205218A JPH09205218A (ja) | 1997-08-05 |
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Family
ID=12256474
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP02872796A Expired - Fee Related JP3475634B2 (ja) | 1996-01-24 | 1996-01-24 | ツェナーダイオードおよびその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
US (1) | US6208012B1 (ja) |
EP (1) | EP0789403B1 (ja) |
JP (1) | JP3475634B2 (ja) |
DE (1) | DE69706721T2 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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