JP4144225B2 - Diode and manufacturing method thereof - Google Patents

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    • H01L29/8611Planar PN junction diodes

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオードおよびその製造方法に関するもので、特に半導体装置の入出力保護に用いられるPN接合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】
半導体装置では、静電気放電(ElectroStatic Discharge、ESD)やサージ電圧・電流によって半導体装置が破壊されるのを防止するため、半導体装置の入出力保護素子として、従来、主にPN接合ダイオードが使用されてきた。この種のPN接合ダイオードには、例えば図14に示すようなPN接合ダイオードがある。
【0003】
図14(a)は従来のPN接合ダイオードの平面図であり、図14(b)は図14(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面図である。
【0004】
図14(a),(b)に示す従来のPN接合ダイオードでは、図14(b)からわかるように、低濃度N型シリコン(半導体)基板1にベースとなるP型高濃度拡散領域2が配置され、そのベースの両側にエミッタとなるN型高濃度拡散領域3a,3bが配置されており、ベースとエミッタの間の半導体部分がPN接合領域4a,4bとなって、PN接合ダイオードが構成されている。図14(a)の平面図においては、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bは、それぞれ破線で示されている。
【0005】
P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bには、それぞれ、図14(b)に示すように、BPSGからなる層間絶縁膜5の開口部を介して、Al電極7a,7bが接続されている。図14(a)の平面図に示すように、P型の高濃度拡散領域2に接続するベース電極は7aであり、N型の高濃度拡散領域3a,3bはエミッタ電極7bで互いに接続されている。図14(a)の平面図において、各電極7a,7bは実線で示されており、各高濃度拡散領域2,3a,3bと各電極7a,7bのコンタクト領域71,72,73は、点線で示されている。また、ダイオード全体は窒化珪素(SiN)からなる保護膜10によって被覆され、保護膜10の開口部に形成された図14(a)に実線で示すパッド70a,70bを介して、外部に接続される。
【0006】
図14(a)の平面図において、各高濃度拡散領域2,3a,3bは約10μm×500μmの矩形状である。半導体装置の入出力保護素子としてのPN接合ダイオードでは、大きなサージ電流に対応するために、通常は図14に示すPN接合ダイオードが数10個並列接続される。
【0007】
次に、図14に示したPN接合ダイオードの製造方法を、図15に従って説明する。図15は、図14(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面を、製造工程順に示したものである。
【0008】
図15(a)に示すように、低濃度N型シリコン(半導体)基板1上に、ベースに対応した第1のマスク100を形成し、P型の不純物を高濃度にイオン注入して、ベースとなるP型高濃度拡散領域2を形成する。
【0009】
次に、図15(b)に示すように、ベースに対応した第1のマスク100を除去した後、エミッタに対応した第2のマスク101を形成し、N型の不純物を高濃度にイオン注入して、エミッタとなるN型高濃度拡散領域3a,3bを、ベースとなるP型高濃度拡散領域2の両側に形成する。これにより、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bの間の半導体部分が、PN接合領域4a,4bとなる。
【0010】
次に、図15(c)に示すように、エミッタに対応した第2のマスク101を除去した後、層間絶縁膜5としてBPSG膜を全面に積層し、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bに接続するための開口部61,62,63を形成する。
【0011】
次に、図15(d)に示すように、全面にAl膜を積層した後、所定形状にパターニングして、ベース電極7aおよびエミッタ電極7bを形成する。
【0012】
次に、図15(e)に示すように、全面に保護膜10としてのSiN膜を積層した後、外部に接続するためのパッド用開口部を形成して、図14に示したPN接合ダイオードが完成する。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ESDのようなサージがエミッタである図14のN型高濃度拡散領域3a,3bに印加されると、即座にPN接合領域4a,4bが逆バイアスされてアバランシェが発生し、サージ電流がエミッタであるN型高濃度拡散領域3a,3bからベースであるP型高濃度拡散領域2に流れる。図14の構造のPN接合ダイオードでは、ベースのP型高濃度拡散領域2とエミッタのN型高濃度拡散領域3a,3bが分離されているため、その断面においてPN接合領域4a,4bに幅Lca,Lcbがある。この幅Lca,Lcbは、設計段階においては、等しく設定される。
【0014】
しかしながら、図14の構造のPN接合ダイオードでは、図15に示したように、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bを、それぞれ専用のホトマスクを使って、別々にイオン注入して形成している。従って、マスクのアラインメントずれが起きると、図14(b)に示したように、PN接合領域4a,4bの幅Lca,Lcbが異なってしまう(図では、Lca<Lcb)。その結果、幅の狭いPN接合領域4aの接合耐圧が、幅の広いPN接合領域4bの接合耐圧より低くなる。また図中の矢印の太さの違いで示したように、幅の狭いPN接合領域4aでは、幅の広いPN接合領域4bより、大きなサージ電流が流れる。つまり、製造過程で図14(b)のように幅Lca,Lcbが異なってしまったダイオードでは、接合耐圧の低いPN接合領域のほうにサージ電流が偏るので、素子のサージに対する耐量が、マスクのアラインメントずれのない設計どおりのダイオードに比べて低下してしまう。また、図14のダイオードを複数個並列接続したダイオードにおいても、PN接合領域の幅が製造過程で異なってしまうと、ダイオードの特性は実質的に一番狭い幅のPN接合領域の特性に支配されてしまい、大きなサージ電流に対応するために並列接続した効果が得られなくなってしまう。
【0015】
さらに、図14の構造のPN接合ダイオードにおいては、層間絶縁膜5がBPSG膜で形成されているが、大きなサージ電流が流れるとサージのエネルギーでPN接合領域4a,4bが約900℃の高温になり、BPSG膜が部分的に溶け出すといった問題点を有している。BPSG膜が一旦溶けると、サージ電流がなくなり常温に戻って固化した後のBPSG膜は、絶縁作用が劣化し、PN接合領域4a,4bでリーク電流が発生し易くなる。
【0016】
また、図14の構造のPN接合ダイオードにおいては、図14(a)の平面図に示したように、各高濃度拡散領域2,3a,3bに接続するAl配線7a,7bの幅が広くとれないため、大きなサージ電流に対しては配線幅が十分でなく、配線が焼き切れるといった問題点もある。
【0017】
そこで、本発明の目的は、サージ電流を均一に流すことができ、サージ耐量の高いPN接合ダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【0018】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、前記3個の開口部の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型からなる第1高濃度拡散領域と、前記3個の開口部の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2個の第2高濃度拡散領域とを有し、前記2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2本形成され、前記2個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオードとしている。
【0019】
これによれば、第1高濃度拡散領域および第2高濃度拡散領域を形成するためのマスクとして、共通のLOCOS酸化膜を用いるため、第1高濃度拡散領域の両側に、幅が等しいPN接合領域を形成することができる。このため、並列接続されているPN接合の一方にサージ電流が偏ることがなく、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。
【0020】
PN接合領域上に配置されるLOCOS酸化膜は、BPSG膜のような融点が1000℃以下の膜ではなく、シリコン(Si、融点1420℃)よりも高い融点を持つため、PN接合領域に大きなサージ電流が流れてPN接合部が発熱しても、LOCOS酸化膜の融点が基板となるSiより高い融点を持つため、LOCOS酸化膜が基板のSiより先に溶け出すことはない。従って、一度大きなサージ電流が流れると、絶縁作用が劣化してその後使用できなくなるといったことがなく、サージ電流に対する保護作用を持続することができる。
上記ダイオードにおいては、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状を、前記前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形としている。これにより、その開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置される前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の平面形状も前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部に沿った方向が長手となる矩形状に形成される。これによれば、PN接合領域が、隣り合う矩形の第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の間において、それらの長手方向全域にわたって等幅に形成されるため、長手方向の全域にわたってサージ電流を均等に流すことができる。従って、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。
また、上記ダイオードにおいては、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるようにしている。これにより、前記第1項高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域との長手方向の長さが異なることとなり、第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の角部同士の距離は、PN接合領域の幅より長くなる。隣り合う第1項高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の長手方向の長さが等しい場合には角部同士でサージ電流が集中し易いが、前記のように長手方向の長さが異なるように配置することによって、角部同士では電流経路の抵抗が大きくなり、角部同士でサージ電流の集中を回避することができる。
【0021】
請求項2に記載の発明は、半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を1組の開口群として、前記開口群をm組備えるLOCOS酸化膜と、前記m組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなるm個の第1高濃度拡散領域と、前記m組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2m個の第2高濃度拡散領域とを有し、前記m組の各々の開口群の2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2m本形成され、前記m個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記2m個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオードとしている。
【0022】
これによれば、2m本のPN接合を並列接続することで大きなサージ電流に対しても必要なサージ耐量を確保することができると共に、LOCOS酸化膜の開口部を介して、PN接合領域の幅が全てのPN接合にわたって等しく配置されるため、PN接合のどれか1個にサージ電流が偏ることがなく、サージ電流に対するダイオードのサージ耐量を実質的にも高めることができる。また、PN接合領域上にLOCOS酸化膜が配置されているので、前記のようにサージ電流に対する保護作用を持続することができる。
上記ダイオードにおいても、請求項1に記載のダイオードと同様にして、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状を、前記前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形としていることにより、隣り合う矩形の第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の長手方向の全域にわたってサージ電流を均等に流すことができ、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。また、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるようにしていことにより、隣り合う第1項高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の角部同士では電流経路の抵抗が大きくなり、角部同士でサージ電流の集中を回避することができる。
【0023】
請求項3に記載の発明は、半導体上に配置され、n本の等幅ブリッジ部で分割される(n+1)個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、前記(n+1)個の開口部のうち、1つおきに位置する開口部からなる第1の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなる複数個の第1高濃度拡散領域の組と、前記第1の開口群の各々の開口部に隣接する、1つおきに位置する開口部からなる第2の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる複数個の第2高濃度拡散領域の組とを有し、前記n本の各々のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅にn本形成され、前記複数個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記複数個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオードとしている。
【0024】
これによれば、第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域を隣り合って交互に配置し、n個のPN接合を並列接続することで、必要なサージ耐量を確保すると共に、ダイオードを小型化することができる。また、LOCOS酸化膜の開口部を介して、PN接合領域の幅が全てのPN接合にわたって等しく配置されるため、PN接合のどれか1個にサージ電流が偏ることがなく、サージ電流に対するダイオードのサージ耐量を実質的にも高めることができる。また、PN接合領域上にLOCOS酸化膜が配置されているので、前記のようにサージ電流に対する保護作用を持続することができる。
上記ダイオードにおいても、請求項1に記載のダイオードと同様にして、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状を、前記前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形としていることにより、隣り合う矩形の第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の長手方向の全域にわたってサージ電流を均等に流すことができ、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。また、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるようにしていことにより、隣り合う第1項高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の角部同士では電流経路の抵抗が大きくなり、角部同士でサージ電流の集中を回避することができる。
【0027】
請求項に記載の発明は、前記LOCOS酸化膜の矩形状の開口部の角部が丸められ、略矩形状に形成されることを特徴としている。これにより、開口部を介して形成される第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域も、角部が丸められた略矩形状に形成されるため、両者の長手方向端部間の距離は、PN接合領域の幅より長くなる。このため、第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の端部間でのサージ電流の集中を回避することができる。
【0028】
請求項に記載の発明は、前記矩形の開口部を介して矩形状に形成される第1高濃度拡散領域、第2高濃度拡散領域の少なくとも一方の高濃度拡散領域において、長手方向における両端部の周囲に、前記一方の高濃度拡散領域と同型の不純物によって当該一方の高濃度拡散領域よりも低濃度の低濃度拡散領域を形成したことを特徴としている。これによれば、長手方向における両端部の周囲に同型の低濃度拡散領域を形成することで、当該両端部の耐圧が上り、両端部でのサージ電流の集中を回避することができる。
【0029】
請求項に記載の発明は、前記矩形開口部の内側に形成され前記第1高濃度拡散領域および前記第2高濃度拡散領域に接触するそれぞれの電極のコンタクト面の形状は、前記開口部の長辺をなす前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部との間隔よりも、前記開口部の短辺との間隔のほうが大きいことを特徴としている。第1高濃度拡散領域および第2高濃度拡散領域に接触する電極のコンタクト面とLOCOS酸化膜との間隔が、等幅ブリッジ部より矩形の端部で大きくなっているため、端部までの電流経路の抵抗が大きくなり、端部に流れ込む電流が減って、端部でサージ電流の集中を回避することができる。
【0031】
請求項に記載の発明は、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域を形成するための前記LOCOS酸化膜の開口部上に第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の各々に対応して形成した第1下層電極および第2下層電極が設けられ、前記第1下層電極および第2下層電極上に層間絶縁膜が形成され、当該層間絶縁膜において、第1下層電極に対応して第1層間絶縁膜開口部が形成され、第2下層電極に対応して第2層間絶縁膜開口部が形成され、前記層間絶縁膜上に第1上層電極および第2上層電極が形成され、第1上層電極は前記第1層間絶縁膜開口部を介して第1高濃度拡散領域に対応する第1下層電極に接続され、第2上層電極は前記第2層間絶縁膜開口部を介して第2高濃度拡散領域に対応する第2下層電極に接続されたことを特徴としている。
【0032】
このように電極を2層構成にすることで、個々の拡散領域に接続した幅の狭い下層電極に対して、上層電極から垂直方向にサージ電流を流すことができる。これによって配線抵抗を十分に低減することができ、大きなサージ電流に対しても対応することができ、配線が焼き切れるといった問題も発生しない。
【0033】
請求項に記載の発明は、前記第1上層電極、第2上層電極における平面内の最短幅は、それぞれ、前記第1下層電極、第2下層電極における平面内の最短幅より大きいことを特徴としている。このように第1上層電極、第2上層電極の幅を、第1下層電極、第2下層電極より広くしてベタ形状に近づけることで、上層電極の配線抵抗を十分に低減することができ、大きなサージ電流に対しても対応することができる上層電極が得られる。
【0034】
請求項に記載の発明は、前記第1上層電極および前記第2上層電極上に保護膜が形成され、前記第1上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第1上層電極により第1パッドを形成し、前記第2上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第2上層電極により第2パッドを形成し、前記第1パッドと前記第2パッドが前記LOCOS酸化膜の開口部を間に挟んでその両側に配置され、前記第1上層電極と前記第2上層電極の幅を、それぞれ、第1パッドと第2パッドに近くなるほど大きくしたことを特徴としている。
サージ電流は一方のパッドから流入し、もう一方のパッドから流出していくので、上層電極においてはそれぞれのパッドに近いほど大きなサージ電流が流れる。従って、上層電極においてパッドに近い部分ほど幅を大きくきくすることでサージ電流を均一に流すことができ、パッド近くでのサージ電流による破壊を防ぐことができる。
【0036】
請求項10に記載の発明は、半導体中に配置された前記第1高濃度拡散領域、前記第2高濃度拡散領域、前記PN接合領域を、P型の第3高濃度拡散領域で取り囲み、前記第3高濃度拡散領域を電極を介して接地したことを特徴としている。これによれば、サージ電流が大きくてPN接合領域では吸収できず溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだP型の第3高濃度拡散領域が、溢れ出たサージ電流を流す回路となる。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、溢れ出たサージ電流によって発生する誤動作を防止することができる。
【0037】
請求項11に記載の発明は、半導体中に配置された前記第1高濃度拡散領域、前記第2高濃度拡散領域、前記PN接合領域を、絶縁領域で取り囲んだことを特徴としている。これによれば、サージ電流が大きくてPN接合領域では吸収できず溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだ絶縁領域が溢れ出たサージ電流を完全に遮断する。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、溢れ出たサージ電流によって発生する誤動作を防止することができる。
【0039】
請求項12に記載の発明は、半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、前記3個の開口部の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型からなる第1高濃度拡散領域と、前記3個の開口部の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2個の第2高濃度拡散領域とを有し、前記2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2本形成され、前記2個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、前記半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を備える前記LOCOS酸化膜を設ける工程と、前記3個の開口部の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深くP型またはN型からなる前記第1高濃度拡散領域を形成する工程と、前記3個の開口部の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深く前記第1高濃度拡散領域とは逆型の、P型またはN型からなる前記第2高濃度拡散領域を2個形成する工程と、前記2個の第2高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴としている。
【0040】
この製造方法によれば、第1高濃度拡散領域の形成工程とその両側に配置される第2高濃度拡散領域の形成工程において、同じLOCOS酸化膜がイオン注入のマスクとして用いられるので、2枚のマスクを使用した際に起きる位置合わせずれの問題が発生しない。従って、第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の間に形成される2本のPN接合領域の幅も、設計どおりに等しく形成することができる。これにより、並列接続されているPN接合の一方にサージ電流が偏ることがなく、サージ耐量の高い請求項1に記載のダイオードを製造することができる。
【0041】
また、半導体上に形成されたLOCOS酸化膜の3個の開口部に、P型不純物とN型不純物をイオン注入して、その後熱処理しLOCOS酸化膜より深く第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域を形成しているので、第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域には、LOCOS酸化膜が上に配置されることになる。このようにして製造されたダイオードにおいては、PN接合領域に大きなサージ電流が流れても、LOCOS酸化膜が基板となるSiより先に溶け出すことはない。従って、一度大きなサージ電流が流れてもLOCOS酸化膜の絶縁作用が劣化することがなく、繰り返し使用が可能な請求項1に記載のダイオードを製造することができる。
【0042】
請求項13に記載の発明は、半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を1組の開口群として、前記開口群をm組備えるLOCOS酸化膜と、前記m組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなるm個の第1高濃度拡散領域と、前記m組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2m個の第2高濃度拡散領域とを有し、前記m組の各々の開口群の2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2m本形成され、前記m個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記2m個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、前記半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を1組の開口群として、前記開口群をm組備える前記LOCOS酸化膜を設ける工程と、前記m組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深くP型またはN型からなる前記第1高濃度拡散領域をm個形成する工程と、前記m組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深く前記第1高濃度拡散領域とは逆型の、P型またはN型からなる前記第2高濃度拡散領域を2m個形成する工程と、前記m個の第1高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、前記2m個の第2高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴としている。
【0043】
この製造方法によれば、第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の間に形成される2m本の並列接続されたPN接合領域の幅を、全て設計どおりに等しく形成することができる。これにより、並列接続されているPN接合のどれか1本にサージ電流が偏ることがなく、大きなサージ電流に対しても必要なサージ耐量をもった請求項2に記載のダイオードを製造することができる。また、PN接合領域にはLOCOS酸化膜が上に配置されるため、一度大きなサージ電流が流れてもLOCOS酸化膜の絶縁作用が劣化することがなく、繰り返し使用が可能な請求項2に記載のダイオードを製造することができる。
【0044】
請求項14に記載の発明は、半導体上に配置され、n本の等幅ブリッジ部で分割される(n+1)個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、前記(n+1)個の開口部のうち、1つおきに位置する開口部からなる第1の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなる複数個の第1高濃度拡散領域の組と、前記第1の開口群の各々の開口部に隣接する、1つおきに位置する開口部からなる第2の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる複数個の第2高濃度拡散領域の組とを有し、前記n本の各々のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅にn本形成され、前記複数個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記複数個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、前記半導体上に配置され、n本の等幅ブリッジ部で分割される(n+1)個の開口部を備える前記LOCOS酸化膜を設ける工程と、前記(n+1)個の開口部のうち、1つおきに位置する開口部からなる第1の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深くP型またはN型からなる前記第1高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、前記第1の開口群の各々の開口部に隣接する、1つおきに位置する開口部からなる第2の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深く前記第1高濃度拡散領域とは逆型の、P型またはN型からなる前記第2高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、前記複数個の第1高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、前記複数個の第2高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴としている。
【0045】
この製造方法によれば、隣り合って交互に配置された第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域で形成されるPN接合領域の幅を、全て設計どおりに等しく形成することができる。これにより、並列接続されているPN接合のどれか1個にサージ電流が偏ることがなく、大きなサージ電流に対しても必要なサージ耐量をもった小型の請求項3に記載のダイオードを製造することができる。また、PN接合領域にはLOCOS酸化膜が上に配置されるため、一度大きなサージ電流が流れてもLOCOS酸化膜の絶縁作用が劣化することがなく、繰り返し使用が可能な請求項3に記載のダイオードを製造することができる。
【0047】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
【0048】
(第1の実施形態)
図1に、第1の実施形態におけるPN接合ダイオードを示す。図1(a)は本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面図である。尚、図14に示した従来のPN接合ダイオードと同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0049】
図1に示すPN接合ダイオードにおいても、図14に示した従来のPN接合ダイオードと同様に、低濃度N型シリコン(半導体)基板1にベースとなるP型高濃度拡散領域2が配置され、そのベースの両側にエミッタとなるN型高濃度拡散領域3a,3bが配置されている。低濃度N型シリコン(半導体)基板1の不純物はリン(P)で、濃度は約1×1015cm-3である。また、図1(a)の平面図において各高濃度拡散領域2,3a,3bは約10μm×500μmの矩形状である。ベースとエミッタの間の半導体部分がPN接合領域4a,4bとなってPN接合ダイオードが構成される点も、従来と同様である。
【0050】
一方、図1に示す本実施形態のPN接合ダイオードにおいては、図14に示す従来のPN接合ダイオードと異なり、PN接合領域4a,4bが高融点絶縁保護膜であるLOCOS酸化膜のブリッジ部500a,500bの下に配置されている。また、ブリッジ部500a,500bの幅L1a,L1bは等しく形成され、その下に配置されたPN接合領域4a,4bの幅Lca,Lcbも等しく形成されている。図1(a)の平面図において、3個のLOCOS開口部50は、実線で示されている。図1に示すLOCOS酸化膜のブリッジ部の幅Lla,Llbは、通常Lla=Llb=3μm程度に設定する。
【0051】
また、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bには、それぞれ、図1(b)に示すように、BPSGからなる下層の層間絶縁膜5の開口部を介して、Alからなる下層電極7a,7bが接続されるが、各々の下層電極7a,7bは、それぞれTEOSからなる上層の層間絶縁膜8の開口部を介して、Alからなる上層電極9a,9bに接続される。
【0052】
図1(a)の平面図において、下層電極7a,7bと上層電極9a,9bは、それぞれ実線で示されている。また、各高濃度拡散領域と各下層電極のコンタクト領域71,72,73、および下層電極と上層電極のコンタクト領域91,92,93は、それぞれ点線で示されている。各高濃度拡散領域と各下層電極のコンタクト領域71,72,73は、LOCOS開口部50との間隔(Lx,Ly)が、全周に渡って等しくなるように(Lx=Ly)配置されている。
【0053】
図1(a)に示すように、P型の高濃度拡散領域2に対応する下層電極7aはベースの上層電極9aに接続されており、N型の高濃度拡散領域3a,3bに対応する下層電極7bは、エミッタの上層電極9bに接続されている。また、ダイオード全体はSiNからなる保護膜10によって被覆され、保護膜10の開口部に形成された図1(a)に実線で示すパッド90a,90bを介して、外部に接続される。
【0054】
尚、上層電極9a,9bは矩形形状で電極幅Lea,Lebが等しく設定されており(Lea=Leb)、3個並んだLOCOS開口部50を横断して、LOCOS開口部50を等しく2分するように配置されている。また、パッド90a,90bは、3個並んだLOCOS開口部50の一方の端の開口部の外側に、並んで配置されている。
【0055】
次に、図1に示したPN接合ダイオードの製造方法を、図2に従って説明する。図2は、図1(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面を、製造工程順に示したものである。また、図2に示すPN接合ダイオードの製造は、同じ基板の別位置に形成されるCMOS半導体装置の製造と同時に行なわれるので、図3に示したCMOS半導体装置の製造工程を参照しながら、図2のPN接合ダイオードの製造工程を説明する。
【0056】
最初に、図2(a)に示す低濃度N型シリコン(半導体)基板1を用意する。低濃度N型シリコン(半導体)基板1は、不純物としてリン(P)を含有しており、その濃度は1×1015cm-3程度である。一方、図3(a)に示すように、CMOS形成位置では、最初に、NチャンネルMOS部に1×1013cm-2の条件でボロン(B)をイオン注入して、P型ウェル領域201を形成しておく。また、同様にして、PチャンネルMOS部に1×1013cm-2の条件でリン(P)をイオン注入して、N型ウェル領域301を形成しておく。
【0057】
次に、図2(b)と図3(b)に示すように、高融点絶縁保護膜となる所定の開口部を有するLOCOS酸化膜500,500a,500bを形成する。LOCOS酸化膜500,500a,500bの形成は、通常用いられている以下の手順で行なう。最初に、低濃度N型シリコン(半導体)基板1上の全面に熱酸化時のマスクとなるSiN膜を積層し、所定の開口部を形成したレジストをマスクにしてSiN膜をエッチングし、LOCOS形成部に対応する部分を開口させる。ついで、SiN膜の開口部に露出したシリコン表面を熱酸化させてLOCOS酸化膜を形成し、最後にSiN膜を除去する。LOCOS酸化膜の厚さは、約0.6μmである。図3(b)に示すように、CMOS形成位置ではLOCOS酸化膜500を形成した後、さらに酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜601とポリシリコン膜からなるゲート電極602を、通常用いられる方法で形成する。
【0058】
次に、図2(c)に示すように、エミッタに対応したLOCOS酸化膜の開口部を第1のレジスト102により覆った後、LOCOS酸化膜を実質的なマスクとして、ベースに対応した開口部から2×1014cm-2の条件でボロン(B)をイオン注入する。その後、1000℃以上で数時間熱処理して、ベースとなるP型高濃度拡散領域2を形成する。P型高濃度拡散領域2の拡散深さは、約3μmである。これと同時に、図3(c)に示すように、CMOS形成位置ではPチャンネルに対応したP型高濃度拡散領域21,22を形成する。
【0059】
次に、図2(d)に示すように、第1のレジスト102を除去した後、ベースに対応したLOCOS酸化膜の開口部を第2のレジスト103によりにより覆った後、LOCOS酸化膜を実質的なマスクとして、エミッタに対応した開口部から4×1016cm-2の条件でリン(P)をイオン注入する。その後、1000℃以上で1時間程度熱処理して、エミッタとなるN型高濃度拡散領域3a,3bをベースとなるP型高濃度拡散領域2の両側に形成する。N型高濃度拡散領域3a,3bの拡散深さは、約2μmである。これにより、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bの間の半導体部分が、PN接合領域4a,4bとなる。これと同時に、図3(d)に示すように、CMOS形成位置ではNチャンネルに対応したN型高濃度拡散領域31,32を形成する。
【0060】
次に、図2(e)に示すように、第2のレジスト103を除去した後、下層の層間絶縁膜5としてBPSG膜を全面に積層し、P型高濃度拡散領域2とN型高濃度拡散領域3a,3bに接続するための開口部61,62,63を形成する。BPSG膜の厚さは、約0.6μmである。
【0061】
次に、図2(f)に示すように、Al膜を全面に約1μmの厚さで積層した後、所定形状にパターニングして、下層電極7a,7bを形成する。
【0062】
図3(e)に示すCMOS形成位置においても、図2(e)と図2(f)の工程により、BPSG膜からなる下層の層間絶縁膜5とAlからなる下層電極7を形成する。
【0063】
次に、図2(g)に示すように、上層の層間絶縁膜8としてのTEOS膜を積層した後、各々の下層電極7a,7bに対応した開口部を形成し、全面にAl膜を積層する。その後、Al膜を所定形状にパターニングして、上層電極9a,9bを形成する。最後に、全面に保護膜10としてのSiN膜を積層した後、外部に接続するためのパッド用開口部を形成して、図1に示したPN接合ダイオードが完成する。尚、図3に示すCMOS形成位置においては、図3(e)に示す工程以降、図2(g)と同様の工程を経て、CMOS半導体装置が完成される(図は省略)。
【0064】
以上の図2に示した製造方法によれば、ベースであるP型高濃度拡散領域2とエミッタであるN型高濃度拡散領域3a,3bが、同じLOCOSをマスクにしてイオン注入される。このように、図2の工程ではマスクのアライメント操作がないため、図15の従来の工程で起こり得るマスクのアライメントずれは存在しない。従って、LOCOSの左右ブリッジ部500a,500bの幅L1a,L1bを同じに設定しておけば、不純物拡散後の左右のPN接合領域の幅Lca,Lcbも同じになる。これによって、左右のPN接合領域4a,4bの耐圧も均一になる。また、左右のPN接合領域4a,4bは融点の高いLOCOS酸化膜下に形成されることになるので、サージ印加時に起きるPN接合領域4a,4bの温度上昇にも耐えることができる。
【0065】
(第2の実施形態)
第1の実施形態では、PN接合領域を覆う等幅のブリッジ部を持つLOCOS酸化膜を基礎として、ベースとなるP型高濃度拡散領域の両側にエミッタとなるN型高濃度拡散領域が配置されたPN接合ダイオードの構造、およびその製造方法を示した。半導体装置の入出力保護素子としてのPN接合ダイオードでは、大きなサージ電流に対応するために、通常は図1に示すPN接合ダイオードが数10個並列接続される。第2の実施形態では、前記第1の実施形態のPN接合ダイオードが複数個並列接続された構造を持つPN接合ダイオードに関する。以下、第1の実施形態のPN接合ダイオードが3個並列配置されたPN接合ダイオードを一例として、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0066】
図4は、本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図である。第1の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0067】
図4に示すように、第2の実施形態では、3個のP型高濃度拡散領域21,22,23の各々を中心として、その両側に各々2個のN型高濃度拡散領域31a,31b,32a,32b,33a,33bが配置されており、図中のLOCOS酸化膜のブリッジ部501a,501b,502a,502b,503a,503bの幅L1a,L1b,L2a,L2b,L3a,L3bは、全て等しく設定されている。また、3個のP型高濃度拡散領域21,22,23同士は上層電極9aによって接続されており、6個のN型高濃度拡散領域31a,31b,32a,32b,33a,33b同士は上層電極9bによって接続されている。本実施形態の図4に示すPN接合ダイオードは、第1実施形態の図2に示した製造方法によって、同じように製造することができる。
【0068】
本実施形態においても、高融点絶縁保護膜であるLOCOS酸化膜において、PN接合領域を覆う6本のブリッジ部の幅L1a,L1b,L2a,L2b,L3a,L3bが等しく設定されているので、同じLOCOS酸化膜をマスクにしてイオン注入により形成された6本のPN接合領域の幅も、全てに渡って等しくなる。これによって、6本のPN接合領域の耐圧も全てに渡って等しくなり、このような耐圧の等しいPN接合領域を6個並列接続した図4のPN接合ダイオードは、図1に示したPN接合ダイオードに比べて、サージ電流に対して3倍の許容量を確保することができる。
【0069】
図4に例示したPN接合ダイオードでは、6本のPN接合領域を並列接続した。半導体装置の入出力保護素子としてのPN接合ダイオードでは、サージ電流に対する必要な許容量を確保するために、通常は図4に示したPN接合領域が数10本並列接続される。このように、PN接合領域を覆うLOCOS酸化膜のブリッジ部の本数を増大した場合においても、等幅に形成されたブリッジ部をもとにしてPN接合領域の幅が全てに渡って等しく形成でき、ブリッジ部の本数に比例してサージ電流に対する許容量を増大することができる。
【0070】
(第3の実施形態)
第2の実施形態では、PN接合領域を覆う等幅のブリッジ部を持つLOCOS酸化膜を基礎として、ベースとなるP型高濃度拡散領域の両側にエミッタとなるN型高濃度拡散領域が配置されたPN接合ダイオードが3個並列配置された構造を持つPN接合ダイオードを示した。第3の実施形態は、ベースとなる複数個のP型高濃度拡散領域とエミッタとなる複数個のN型高濃度拡散領域が交互に配置された構造を持つPN接合ダイオードに関する。以下、ベースとなる4個のP型高濃度拡散領域とエミッタとなる5個のN型高濃度拡散領域が交互に配置され、8本のPN接合領域を形成したPN接合ダイオードを一例として、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0071】
図5は、本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図である。第1の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0072】
図5に示すように、第3の実施形態では、4個のP型高濃度拡散領域21,22,23,24と5個のN型高濃度拡散領域31,32,33,34,35が交互に配置されており、図中のLOCOS酸化膜のブリッジ部501,502,503,504,505,506,507,508の幅L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8は、全て等しく設定されている。また、4個のP型高濃度拡散領域21,22,23,24同士は上層電極9aによって接続されており、5個のN型高濃度拡散領域31,32,33,34,35同士は上層電極9bによって接続されている。本実施形態の図5に示すPN接合ダイオードは、第1実施形態の図2に示した製造方法によって、同じように製造することができる。
【0073】
本実施形態においても、PN接合領域を覆うブリッジ部が等幅に設定された高融点絶縁保護膜であるLOCOS酸化膜を基礎としているので、PN接合領域の幅も全てのPN接合に渡って等しくなり、その結果、全てのPN接合領域の耐圧が等しくなる点は第2実施形態と同様である。一方、第2実施形態の図4のPN接合ダイオードにおいてはPN接合領域が6本形成されているが、同じ占有面積であるにもかかわらず、本実施形態の図5のPN接合ダイオードにおいては、PN接合領域が8本形成されている。従って、図5のPN接合ダイオードは図4のPN接合ダイオードに比べ、4/3倍のサージ電流に対する許容量を持っている。逆に言えば、同じサージ電流許容量であれば、図5のPN接合ダイオードは図4のPN接合ダイオードに比べ、ダイオード占有面積を3/4に縮小することができる。
【0074】
図5に例示したPN接合ダイオードでは、8本のPN接合領域を並列接続した。サージ電流に対する必要な許容量を確保するために、図5に示したPN接合領域を数10本並列接続した場合においても、LOCOS酸化膜のブリッジ部の本数に比例してサージ電流に対する許容量を増大させることができる点は、第2実施形態と同様である。
【0075】
(第4の実施形態)
第1〜3の実施形態では、ベースとなるP型高濃度拡散領域とエミッタとなるN型高濃度拡散領域が、全て同じ大きさで矩形状であるPN接合ダイオードであった。第4の実施形態は、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域が、矩形状ではあるが、大きさが異なる構造を持つPN接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0076】
図6は、本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図である。第3の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0077】
図6に示すように、本実施形態においてもP型高濃度拡散領域21,22,23,24とN型高濃度拡散領域31,32,33,34,35が交互に配置され、LOCOS酸化膜のブリッジ部501,502,503,504,505,506,507,508の幅L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8が全て等しく設定されている点は、第3実施形態の図5のPN接合ダイオードと同様である。一方、P型高濃度拡散領域に対応する4個のLOCOS開口部52,54,56,58の長さLPとN型高濃度拡散領域に対応する5個のLOCOS開口部51,53,55,57,59の長さLNを異なった値にしている点で、図5のPN接合ダイオードと異なっている。
【0078】
同じ大きさの矩形状のP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域が図5のように並んで配置されると、隣り合ったのP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域の角部同士では、隣り合った辺の中央部同士よりも電界が集中する。このため、許容量を越えた大きなサージ電流が発生すると、図5に示すPN接合ダイオードでは、角部が破壊され易い。一方、本実施形態の図6に示すPN接合ダイオードにおいては、隣り合って配置されるP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域の各々に対応したLOCOS開口部の長さLp,LNを異にして、角部同士の距離をブリッジ部の幅L1=L2=L3=L4=L5=L6=L7=L8より長くしている。従って、隣り合って配置されるP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域の角部同士での電流経路の抵抗は、PN接合領域の幅での電流経路の抵抗より大きい。このようにして角部同士の電界集中を緩和し、サージ電流の角部での集中を回避することで、角部での破壊を低減することができる。
【0079】
P型高濃度拡散領域の長さLPとN型高濃度拡散領域の長さLNを変えるに際して、基板がN型の場合は、P型高濃度拡散領域の角部が破壊し易いので、角部の電流集中を避けるにはベースとなるP型高濃度拡散領域の長さLPをエミッタとなるN型高濃度拡散領域の長さLNより長くすることが望ましい。逆に、基板がP型の場合は、N型高濃度拡散領域の角部が破壊し易いので、エミッタとなるN型高濃度拡散領域の長さLNをベースとなるP型高濃度拡散領域の長さLPより長くすることが望ましい。
【0080】
(第5の実施形態)
第1〜第4の実施形態のPN接合ダイオードは、高濃度拡散領域に対する下層電極のコンタクト領域とLOCOS開口部との間隔が、全周に渡って等しく配置されたPN接合ダイオードであった。第5の実施形態では、コンタクト領域とLOCOS開口部との間隔が、矩形の等幅ブリッジ部と両端部で異なるPN接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0081】
図7は、本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図である。第3の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0082】
図7に示すように、本実施形態におけるPN接合ダイオードは、各高濃度拡散領域21,22,23,24,31,32,33,34,35に対する各下層電極のコンタクト領域71,72,73,74,75,76,77,78,79とLOCOS開口部50との間隔に関して、矩形の両端部での間隔Lyが、等幅ブリッジ部での間隔Lxより大きくなるように(Lx<Ly)配置されている。
【0083】
各高濃度拡散領域21,22,23,24,31,32,33,34,35と下層電極7a,7bでは下層電極のほうが比抵抗が小さいため、等幅ブリッジ部での間隔Lxより矩形の両端部での間隔Lyを大きくすることで、端部までの電流経路の抵抗が大きくなる。従って、端部に流れ込む電流が減って、端部でサージ電流の集中を回避することができる。
【0084】
(第6の実施形態)
第1〜3の実施形態では、ベースとなるP型高濃度拡散領域とエミッタとなるN型高濃度拡散領域が、全て同じ大きさで矩形状であるPN接合ダイオードであった。第6の実施形態は、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域が、同じ大きさではあるが、略矩形状で角部が丸められている構造を持つPN接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0085】
図8は、本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図である。第3の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0086】
図8に示すように、本実施形態においてもP型高濃度拡散領域21,22,23,24とN型高濃度拡散領域31,32,33,34,35が交互に配置され、LOCOS酸化膜のブリッジ部501,502,503,504,505,506,507,508の幅L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8が全て等しく設定されている点は、第3実施形態の図5のPN接合ダイオードと同様である。一方、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域に対応する9個のLOCOS開口部50の矩形の角部が丸められている点で、図5のPN接合ダイオードと異なっている。
【0087】
本実施形態においては、隣り合って配置されるP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域に対応するLOCOS開口部の矩形の角部を丸めることで、角部同士の距離をブリッジ部の幅L1=L2=L3=L4=L5=L6=L7=L8より長くしている。これにより、第4実施形態と同様に、サージ電流の角部での集中を回避し、図5のPN接合ダイオードで起きる角部での破壊を低減することができる。
【0088】
また、図6に示すPN接合ダイオードのPN接合領域の実質的な長さがLNであるのに対し、図8に示すPN接合ダイオードのPN接合領域の長さはLPNとなる(LPN=LP>LN)。従って、図8のPN接合ダイオードは、図6のPN接合ダイオードに比べ、サージ電流に対してより大きな許容量を持っている。
【0089】
尚、図8に示すPN接合ダイオードではLOCOS開口部50の矩形の角部が丸められており、一方高濃度拡散領域21,31に対するコンタクト領域71,72は矩形形状のままで、コンタクト領域71,72とLOCOS開口部50との間隔に関して、矩形の両端部での間隔が、等幅ブリッジ部での間隔より大きくなるように配置されている。従って、第5の実施形態と同様に、端部に流れ込む電流が減って、端部でサージ電流の集中を回避する効果も有する。
【0090】
(第7の実施形態)
第4の実施形態は、ベースとなるP型高濃度拡散領域とエミッタとなるN型高濃度拡散領域が矩形状で大きさの異なるPN接合ダイオードであった。また、第6の実施形態は、ベースとなるP型高濃度拡散領域とエミッタとなるN型高濃度拡散領域が、同じ大きさではあるが角部が丸められた略矩形状のPN接合ダイオードであった。第7の実施形態では、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域が、大きさの異なる略矩形状であることに加え、各拡散領域の略矩形状の終端部に、各拡散領域と同型の低濃度拡散ウェルを形成した構造を持つPN接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0091】
図9(a)は本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図であり、図9(b)は、図9(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面図である。第4の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【0092】
図9(a)に示すように、本実施形態においては、P型高濃度拡散領域21,22,23,24とN型高濃度拡散領域31,32,33,34,35が交互に配置され、4個のLOCOS開口部52,54,56,58の長さLPとN型高濃度拡散領域に対応する5個のLOCOS開口部51,53,55,57,59の長さLNは異なった値となっている。また、図中、LOCOS酸化膜のブリッジ部501,502,503,504,505,506,507,508の幅L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8は全て等しく設定されているが、P型高濃度拡散領域に対応するLOCOS開口部52,54,56,58とN型高濃度拡散領域に対応するLOCOS開口部51,53,55,57,59は、いずれも角部が丸めらた略矩形状となっている。本実施形態においては、さらに、略矩形状の各拡散領域の終端部の周囲に各拡散領域と同型の低濃度拡散ウェル202〜209,302〜311が形成されている。低濃度拡散ウェル202〜209,302〜311の拡散深さは、約5μmである。
【0093】
本実施形態のPN接合ダイオードの製造工程においては、最初に低濃度拡散ウェル202〜209,302〜311を形成した後、第1実施形態の図2に示した製造工程によって、同じように製造することができる。低濃度拡散ウェル202〜209,302〜311の形成は、ダイオードと共に形成されるCMOS製造工程の図3(a)に示したP型ウェル領域とN型ウェル領域の形成と同じ条件であれば、同時に行なうことができる。
【0094】
本実施形態においては、各拡散領域の終端部の周囲に同型の低濃度拡散ウェルを形成しているので、終端部の耐圧が上り、終端部でのサージ電流の集中を回避することができる。また、図9のPN接合ダイオードにおいては、終端部での低濃度拡散ウェルの形成に加えて、第6実施形態と同様にP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域を角部が丸められた略矩形状にしており、第4実施形態と同様にP型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域の大きさが異なったものにしている。従って、大きなサージ電流が発生した際の角部での電界集中による破壊に対しては、図9のPN接合ダイオードでは、図6や図8のPN接合ダイオードに比べ、さらにサージ耐量がより大きくなっている。
【0095】
尚、各拡散領域の終端部の周囲に低濃度拡散ウェルを形成することは、第1〜第6の実施形態で説明したPN接合ダイオードに適用しても良いことは、言うまでもない。
【0096】
(第8の実施形態)
第1〜第7の実施形態は、上層電極が矩形形状であり、上層電極の電極幅が一定のPN接合ダイオードであった。第8の実施形態では、上層電極が矩形形状ではなく、並んだLOCOS開口部を横断して配置される上層電極の電極幅が、パッドに近くなるほど大きく設定されているPN接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0097】
図10は、本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図である。第3の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
図10に示すように、本実施形態におけるPN接合ダイオードは、パッド90a,90bがLOCOS開口部50を間に挟んでその両側に配置されており、各上層電極9a,9bの電極幅Lea,Lebが、それぞれ、パッド90a,90bに近くなるほど大きく設定されている。これに従って、下層電極7aに接続する上層電極9aのコンタクト領域92,94,96,98の長さもパッド90aに近くなるほど長く設定されており、下層電極7bに接続する上層電極9bのコンタクト領域91,93,95,97,99の長さもパッド90bに近くなるほど長く設定されている。
【0098】
サージ電流は一方のパッドから流入し,もう一方のパッドから流出していくので、それぞれ、対応する下層電極7a,7bを並列接続している上層電極9a,9bにおいては、それぞれのパッド90a,90bに近いほど大きなサージ電流が流れる。従って、上層電極9a,9bにおいてそれぞれパッド90a,90bに近い部分ほど幅を大きくきくすることで、サージ電流を均一に流すことができ、パッド近くでのサージ電流による破壊を防止することができる。
【0099】
(第9の実施形態)
第6の実施形態は、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域が、同じ大きさで矩形の角部が丸められたPN接合ダイオードであった。第9の実施形態では、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域が、同心円状に等間隔に配置されている構造を持つPN接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0100】
図11に、本実施形態におけるPN接合ダイオードを示す。図11(a)は本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図であり、図11(b)は図11(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面図である。尚、第6の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけその説明を省略するが、図11では、図1で示したTEOSからなる上層の層間絶縁膜8、Alからなる上層電極9a,9b、SiNからなる保護膜10は図示を省略した。
【0101】
図11に示すように、本実施形態では、3個のP型高濃度拡散領域21,22,23と2個のN型高濃度拡散領域31,32が、交互に等間隔に同心円状に配置されている。図中のLOCOS酸化膜のブリッジ部501,502,503,504の幅L1,L2,L3,L4は、全て等しく設定されている。
【0102】
図11に示すPN接合ダイオードおいては、5個のLOCOS開口部51,52,53,54,55とそれに対応したP型高濃度拡散領域およびN型高濃度拡散領域が円形状になっているので、矩形状の拡散領域のような角部が存在しない。従って、角部同士でのサージ電流の集中といったことも起こり得ず、円周の全域にわたってサージ電流を半径方向に均等に流すことができる。このように、図11に示したPN接合ダイオードはPN接合領域が無駄なく配置されており、第6の実施形態である図8のPN接合ダイオードと比べても、さらに小型化されたPN接合ダイオードとなっている。
【0103】
(第10の実施形態)
第1〜9の実施形態は、いずれも、ベースとなるP型高濃度拡散領域とエミッタとなるN型高濃度拡散領域の形状と配置を最適にして、サージ耐量を高めたものであった。第10の実施形態では、P型高濃度拡散領域とN型高濃度拡散領域の形状と配置に加えて、PN接合ダイオードの周囲をP型の第3高濃度拡散領域で取り囲み、電極を介して接地した構造に関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0104】
図12に、本実施形態におけるPN接合ダイオードを示す。図12(a)は本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図であり、図12(b)は図12(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面図である。尚、第4の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけその説明を省略するが、図12では、図1で示したTEOSからなる上層の層間絶縁膜8、Alからなる上層電極9a,9b、SiNからなる保護膜10は図示を省略した。
【0105】
図12に示す本実施形態のPN接合ダイオードでは、2個のP型高濃度拡散領域21,22と3個のN型高濃度拡散領域31,32,33が交互に配置されているが、これら5個の拡散領域21,22,31,32,33の下にP型の第3高濃度拡散領域220を配し、さらに5個の拡散領域21,22,31,32,33の周りを、LOCOS酸化膜の外周部500r,501rに形成した開口部50rとそれに対応したP型の第3高濃度拡散領域221で取り囲んだ構造となっている。P型の第3高濃度拡散領域220,221は、図12(b)に示すように接続しており、コンタクト部70rと電極7rを介して接地されている。
【0106】
図12に示すPN接合ダイオードの製造方法は、最初に、低濃度N型シリコン(半導体)基板11に酸化シリコン膜を積層した後に所定部分を開口し、1×1013cm-2の条件でボロン(B)をイオン注入して、P型の埋め込み層である第3高濃度拡散領域220を形成しておく。次に、酸化シリコン膜を除去した後、低濃度N型シリコン層1を10μmエピタキシャル成長する。その後、所定部分に1×1013cm-2の条件でボロン(B)をイオン注入して、アイソレーション層であるP型の第3高濃度拡散領域221を形成する。これにより、ダイオード形成位置を取り囲んだ構造の第3高濃度拡散領域220,221が完成する。その後は、第1実施形態の図2に示した製造工程に従い、本実施形態のPN接合ダイオードを製造することができる。
【0107】
本実施形態においては、PN接合ダイオードを接地されたP型の第3高濃度拡散領域220,221で取り囲んでいるので、サージ電流が大きくてPN接合領域では吸収できず溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだP型の第3高濃度拡散領域220,221が溢れ出たサージ電流であるノイズ(注入された電子、ホール)を吸収する。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、サージ電流によって発生したノイズによるLOGIC回路の誤動作を防止することができる。
【0108】
(第11の実施形態)
第10の実施形態は、PN接合ダイオードの周囲をP型の第3高濃度拡散領域で取り囲んで、サージ電流が大きな場合におけるダイオードの周辺に形成された半導体装置の誤動作を防止するものであった。第11の実施形態では、P型の第3高濃度拡散領に変えて、PN接合ダイオードの周囲を絶縁領域で取り囲んだ構造に関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【0109】
図13に、本実施形態におけるPN接合ダイオードを示す。図13(a)は本実施形態におけるPN接合ダイオードの平面図であり、図13(b)は図13(a)におけるA−A’線に沿った拡大断面図である。尚、第10の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけその説明を省略するが、図13では、図1で示したTEOSからなる上層の層間絶縁膜8、Alからなる上層電極9a,9b、SiNからなる保護膜10は図示を省略した。
【0110】
図13に示す本実施形態では、2個のP型高濃度拡散領域21,22と3個のN型高濃度拡散領域31,32,33が交互に配置されているが、これら5個の拡散領域21,22,31,32,33の周りを、LOCOS酸化膜の外周部500rの下にある絶縁領域401,402で取り囲んだ構造のPN接合ダイオードとなっている。
【0111】
図13に示すPN接合ダイオードの製造方法は、最初に低濃度N型シリコン(半導体)基板11を2枚用意し、一方の基板表面を酸化して酸化シリコン膜402を形成する。次に、通常の方法で、2枚の基板を貼り合わせて、貼り合わせ基板を形成する。その後、酸化したほうの基板を研磨して、10μm厚の低濃度N型シリコン層1に加工する。次に、レジストあるいは酸化膜をマスクにして、埋め込み酸化シリコン膜402に到達するまで低濃度N型シリコン層1をほぼ垂直にドライエッチングし、溝を形成する。次に、溝の側壁を熱酸化して酸化シリコン(SiO2)膜401を形成した後、ポリシリコン(Si)700を積層して、溝を塞ぐ。その後、表面に残ったポリシリコンをエッチバックし、化学機械研磨で表面を平らにする。これにより、ダイオード形成位置を取り囲んだ構造の絶縁領域401,402が完成する。その後は、第1実施形態の図2に示した製造工程に従い、本実施形態のPN接合ダイオードを製造することができる。図13(a)の平面図においては、酸化シリコン(SiO2)膜401とポリシリコン(Si)700は、それぞれ実線で示した。
【0112】
本実施形態においては、PN接合ダイオードを絶縁領域401,402で取り囲んでいるので、サージ電流が大きくてPN接合領域から溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだ絶縁領域401,402が溢れ出たサージ電流を完全に遮断する。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、溢れ出たサージ電流によって発生するノイズによる誤動作を防止することができる。
【0113】
(他の実施形態)
上記各実施形態においては、高融点絶縁保護膜としてLOCOS酸化膜を用いたが、これに限らず、酸化シリコン(SiO)膜であってもよいし、窒化シリコン(SiN)膜であってもよい。また、これらの膜を積層して使用することも可能である。
【0114】
さらに、これら高融点絶縁保護膜の形成方法としては、物理的あるいは化学的な気相成長により膜形成してもよいし、LOCOS酸化膜の形成で用いられたように、基板の酸化処理や窒化処理によって膜形成してもよい。
【0115】
また、上記実施形態において、基板として低濃度N型シリコン基板を用いたが、これに限らず、低濃度P型シリコン基板であってもよい。さらに、任意のシリコン基板上に、厚さ10μm以上でN型あるいはP型の不純物を低濃度に含有するエピタキシャル膜を形成した基板を用いてもよい。
【0116】
以上述べたように、本案によれば容易にサージ耐量の高い保護素子を実現でき、IC設計技術向上に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明における第1の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、(b)はその拡大断面図である。
【図2】本発明におけるダイオードの概略の製造工程を示す工程別の断面図である。
【図3】本発明のダイオードと共に同じ基板の別位置に形成されるCMOS半導体装置の概略の製造工程を示す工程別の断面図である。
【図4】本発明における第2の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図5】本発明における第3の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図6】本発明における第4の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図7】本発明における第5の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図8】本発明における第6の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図9】(a)は本発明における第7の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、(b)はその拡大断面図である。
【図10】本発明における第8の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図11】(a)は本発明における第9の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、(b)はその拡大断面図である。
【図12】(a)は本発明における第10の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、(b)はその拡大断面図である。
【図13】(a)は本発明における第11の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、(b)はその拡大断面図である。
【図14】(a)は従来のダイオードの構造を示す平面図であり、(b)はその拡大断面図である。
【図15】従来のダイオードの概略の製造工程を示す工程別の断面図である。
【符号の説明】
1 低濃度N型シリコン基板
2 P型高濃度拡散領域(ベース)
3a、3b N型高濃度拡散領域(エミッタ)
4a、4b PN接合領域
5 下層の層間絶縁膜(BPSG)
50 LOCOS酸化膜の開口部
500 LOCOS酸化膜(高融点絶縁保護膜)
500a、500b LOCOS酸化膜のブリッジ部
7a、7b 下層電極(Al)
8 上層の層間絶縁膜(TEOS)
9a、9b 上層電極(Al)
90a、90b パッド
10 保護膜(SiN)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diode and a manufacturing method thereof, and more particularly to a PN junction diode used for input / output protection of a semiconductor device and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
In semiconductor devices, PN junction diodes have conventionally been mainly used as input / output protection elements of semiconductor devices in order to prevent them from being destroyed by electrostatic discharge (ESD) or surge voltage / current. It was. An example of this type of PN junction diode is a PN junction diode as shown in FIG.
[0003]
FIG. 14A is a plan view of a conventional PN junction diode, and FIG. 14B is an enlarged cross-sectional view along the line A-A ′ in FIG.
[0004]
In the conventional PN junction diode shown in FIGS. 14A and 14B, as can be seen from FIG. 14B, a P-type high-concentration diffusion region 2 serving as a base is formed on a low-concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1. N-type high-concentration diffusion regions 3a and 3b serving as emitters are disposed on both sides of the base, and semiconductor portions between the base and the emitter become PN junction regions 4a and 4b, thereby forming a PN junction diode. Has been. In the plan view of FIG. 14A, the P-type high concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b are indicated by broken lines, respectively.
[0005]
As shown in FIG. 14B, the P-type high concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b are respectively connected to the Al electrodes 7a, 7a through the openings of the interlayer insulating film 5 made of BPSG. 7b is connected. As shown in the plan view of FIG. 14A, the base electrode connected to the P-type high concentration diffusion region 2 is 7a, and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b are connected to each other by the emitter electrode 7b. Yes. In the plan view of FIG. 14A, the electrodes 7a and 7b are indicated by solid lines, and the high concentration diffusion regions 2, 3a and 3b and the contact regions 71, 72 and 73 of the electrodes 7a and 7b are indicated by dotted lines. It is shown in Further, the entire diode is covered with a protective film 10 made of silicon nitride (SiN), and is connected to the outside through pads 70a and 70b indicated by solid lines in FIG. 14A formed in the opening of the protective film 10. The
[0006]
In the plan view of FIG. 14A, each of the high concentration diffusion regions 2, 3a, 3b has a rectangular shape of about 10 μm × 500 μm. In a PN junction diode as an input / output protection element of a semiconductor device, several tens of PN junction diodes shown in FIG. 14 are normally connected in parallel to cope with a large surge current.
[0007]
Next, a manufacturing method of the PN junction diode shown in FIG. 14 will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows an enlarged cross section along the line A-A ′ in FIG.
[0008]
As shown in FIG. 15A, a first mask 100 corresponding to the base is formed on the low-concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1, and P-type impurities are ion-implanted at a high concentration. A P-type high concentration diffusion region 2 is formed.
[0009]
Next, as shown in FIG. 15B, after removing the first mask 100 corresponding to the base, a second mask 101 corresponding to the emitter is formed, and N-type impurities are ion-implanted at a high concentration. Then, N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b serving as emitters are formed on both sides of the P-type high concentration diffusion region 2 serving as a base. As a result, the semiconductor portion between the P-type high concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b becomes the PN junction regions 4a and 4b.
[0010]
Next, as shown in FIG. 15C, after removing the second mask 101 corresponding to the emitter, a BPSG film is laminated on the entire surface as the interlayer insulating film 5, and the P-type high-concentration diffusion region 2 and the N-type are formed. Openings 61, 62, 63 for connecting to the high concentration diffusion regions 3a, 3b are formed.
[0011]
Next, as shown in FIG. 15D, an Al film is laminated on the entire surface, and then patterned into a predetermined shape to form a base electrode 7a and an emitter electrode 7b.
[0012]
Next, as shown in FIG. 15E, after a SiN film as a protective film 10 is laminated on the entire surface, a pad opening for connection to the outside is formed, and the PN junction diode shown in FIG. Is completed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
When a surge such as ESD is applied to the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b in FIG. 14 which are emitters, the PN junction regions 4a and 4b are immediately reverse-biased to generate avalanche, and the surge current is generated at the emitter. It flows from a certain N-type high concentration diffusion region 3a, 3b to a P-type high concentration diffusion region 2 which is a base. In the PN junction diode having the structure shown in FIG. 14, the base P-type high-concentration diffusion region 2 and the emitter N-type high-concentration diffusion regions 3a and 3b are separated from each other.ca, LcbThere is. This width Lca, LcbAre set equal in the design stage.
[0014]
However, in the PN junction diode having the structure shown in FIG. 14, as shown in FIG. 15, the P-type high concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b are separately ionized using dedicated photomasks. It is formed by injection. Therefore, when the mask is misaligned, as shown in FIG. 14B, the width L of the PN junction regions 4a and 4b.ca, LcbAre different (in the figure, Lca<Lcb). As a result, the junction breakdown voltage of the narrow PN junction region 4a is lower than the junction breakdown voltage of the wide PN junction region 4b. As indicated by the difference in the thickness of the arrows in the figure, a larger surge current flows in the narrow PN junction region 4a than in the wide PN junction region 4b. That is, in the manufacturing process, the width L as shown in FIG.ca, LcbIn the diode having different values, the surge current is biased toward the PN junction region having a low junction breakdown voltage, so that the withstand capability against the surge of the element is lowered as compared with the designed diode without mask alignment deviation. In the diode in which a plurality of diodes shown in FIG. 14 are connected in parallel, if the width of the PN junction region varies during the manufacturing process, the characteristics of the diode are substantially controlled by the characteristics of the PN junction region having the narrowest width. Thus, the effect of parallel connection to cope with a large surge current cannot be obtained.
[0015]
Further, in the PN junction diode having the structure of FIG. 14, the interlayer insulating film 5 is formed of a BPSG film. When a large surge current flows, the PN junction regions 4a and 4b are heated to a high temperature of about 900 ° C. by the surge energy. Thus, there is a problem that the BPSG film is partially dissolved. Once the BPSG film has melted, the surge current disappears, and the BPSG film after returning to room temperature and solidifying deteriorates the insulating action, and leak current is likely to occur in the PN junction regions 4a and 4b.
[0016]
Further, in the PN junction diode having the structure of FIG. 14, as shown in the plan view of FIG. 14A, the width of the Al wirings 7a and 7b connected to the respective high concentration diffusion regions 2, 3a and 3b can be widened. Therefore, the wiring width is not sufficient for a large surge current, and there is a problem that the wiring is burnt out.
[0017]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a PN junction diode that can flow a surge current uniformly and has a high surge resistance, and a method for manufacturing the same.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, there is provided a LOCOS oxide film including three openings disposed on a semiconductor and divided by two equal width bridge portions, and an opening at the center of the three openings. Deeper than the LOCOS oxide film through the semiconductor, and deeper than the LOCOS oxide film through the first high-concentration diffusion region of P-type or N-type and the openings at both ends of the three openings. A monolithic bridge having two second high-concentration diffusion regions, each of which is disposed in the first P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion region, and includes the two LOCOS oxide films. Two PN junction regions made of semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region are formed at equal widths, and the two second high-concentration diffusion regions The regions are connected to each other via electrodesThe planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle having a long side of the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film, and the opening for forming the first high-concentration diffusion region and the The length in the direction along the equal width bridge made of the LOCOS oxide film is different from the opening for forming the second high concentration diffusion region.It is set as the diode characterized by this.
[0019]
  According to this, as a mask for forming the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region, a commonLOCOS oxide filmTherefore, PN junction regions having the same width can be formed on both sides of the first high concentration diffusion region. For this reason, the surge current is not biased to one of the PN junctions connected in parallel, and the surge resistance of the diode can be substantially increased.
[0020]
  The LOCOS oxide film disposed on the PN junction region is not a film having a melting point of 1000 ° C. or lower like the BPSG film, but has a melting point higher than that of silicon (Si, melting point 1420 ° C.). Even if a current flows and the PN junction generates heat, the LOCOS oxide film has a higher melting point than Si serving as the substrate, so that the LOCOS oxide film does not melt before the substrate Si. Therefore, once a large surge current flows, the protective effect against the surge current can be maintained without deteriorating the insulating action and making it unusable thereafter.
In the diode, the planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle having a long side of the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film. Thereby, the planar shape of the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the opening is also the equal-width bridge portion formed of the LOCOS oxide film. Is formed in a rectangular shape having a longitudinal direction. According to this, since the PN junction region is formed between the adjacent rectangular first high-concentration diffusion region and second high-concentration diffusion region with the same width throughout the longitudinal direction, the entire PN junction region is spread over the entire longitudinal direction. Surge current can flow evenly. Therefore, the surge resistance of the diode can be substantially increased.
In the diode, the opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region are along a uniform width bridge made of the LOCOS oxide film. The lengths in different directions are different. As a result, the longitudinal lengths of the first term high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region are different, and the distance between the corners of the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region is different. Becomes longer than the width of the PN junction region. When the lengths in the longitudinal direction of adjacent first term high-concentration diffusion regions and second high-concentration diffusion regions are equal, surge currents tend to concentrate at the corners, but the lengths in the longitudinal direction are different as described above. By arranging in this way, the resistance of the current path is increased between the corners, and the surge current can be prevented from concentrating between the corners.
[0021]
  According to a second aspect of the present invention, there is provided a LOCOS oxide film including three openings arranged on a semiconductor and divided by two equal-width bridge portions as one set of opening groups, and m sets of the opening groups. , M first high-concentration diffusions that are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of each of the m sets of openings and are made of either P-type or N-type. The region is disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the openings at both ends of each of the m groups of openings, and the first high-concentration diffusion region is formed in a P-type or N-type that is opposite to the first high-concentration diffusion region 2 m second high-concentration diffusion regions, and disposed under a uniform width bridge portion made of two LOCOS oxide films in each of the m sets of aperture groups, and the first high-concentration diffusion region and the The PN junction region made of semiconductor between the second high-concentration diffusion regions has the same width. m is the formation, the first high concentration diffusion region between the said m are connected with each other through the electrode, a second highly doped regions between the 2m pieces are connected with each other through the electrodeThe planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle having a long side of the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film, and the opening for forming the first high-concentration diffusion region and the The length in the direction along the equal width bridge made of the LOCOS oxide film is different from the opening for forming the second high concentration diffusion region.It is set as the diode characterized by this.
[0022]
  According to this, by connecting 2 m PN junctions in parallel, it is possible to secure a necessary surge resistance even for a large surge current, and the width of the PN junction region through the opening of the LOCOS oxide film. Are equally arranged over all the PN junctions, the surge current is not biased to any one of the PN junctions, and the surge resistance of the diode against the surge current can be substantially increased. Further, since the LOCOS oxide film is disposed on the PN junction region, the protective action against the surge current can be maintained as described above.
  In the diode, as in the diode according to claim 1, the planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film. The surge current can be made to flow uniformly over the entire length of the adjacent rectangular first high concentration diffusion region and second high concentration diffusion region, and the surge resistance of the diode can be substantially increased. Further, the opening for forming the first high concentration diffusion region and the opening for forming the second high concentration diffusion region have a length in a direction along the equal width bridge made of the LOCOS oxide film. By making these different, the resistance of the current path increases between the corners of the adjacent first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region, and concentration of surge current can be avoided between the corners. it can.
[0023]
  According to a third aspect of the present invention, a LOCOS oxide film including (n + 1) openings arranged on a semiconductor and divided by n equal-width bridge portions, and among the (n + 1) openings A plurality of one type of P-type or N-type is disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through each opening of the first opening group consisting of every other opening. Via a pair of first high-concentration diffusion regions and each opening of a second opening group consisting of every other opening adjacent to each opening of the first opening group. A set of a plurality of second high-concentration diffusion regions disposed in a semiconductor deeper than the LOCOS oxide film and made of P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion regions; Each of the LOCOS oxide films is disposed under the equal width bridge portion, and the front N PN junction regions made of a semiconductor between the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region are formed with an equal width, and the plurality of first high concentration diffusion regions are mutually connected via electrodes. The plurality of second high concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes.The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle having a long side of the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film, and the opening for forming the first high-concentration diffusion region and the The length in the direction along the equal width bridge made of the LOCOS oxide film is different from the opening for forming the second high concentration diffusion region.It is set as the diode characterized by this.
[0024]
  According to this, the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region are alternately arranged adjacent to each other, and n PN junctions are connected in parallel, thereby ensuring the necessary surge withstand and the diode. It can be downsized. In addition, since the width of the PN junction region is uniformly arranged over all the PN junctions through the opening of the LOCOS oxide film, the surge current is not biased to any one of the PN junctions, and the diode against the surge current The surge resistance can be substantially increased. Further, since the LOCOS oxide film is disposed on the PN junction region, the protective action against the surge current can be maintained as described above.
  In the diode, as in the diode according to claim 1, the planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film. The surge current can be made to flow uniformly over the entire length of the adjacent rectangular first high concentration diffusion region and second high concentration diffusion region, and the surge resistance of the diode can be substantially increased. Further, the opening for forming the first high concentration diffusion region and the opening for forming the second high concentration diffusion region have a length in a direction along the equal width bridge made of the LOCOS oxide film. By making these different, the resistance of the current path increases between the corners of the adjacent first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region, and concentration of surge current can be avoided between the corners. it can.
[0027]
  Claim4The invention described in 1 is characterized in that a corner of the rectangular opening of the LOCOS oxide film is rounded to form a substantially rectangular shape. As a result, the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region formed through the opening are also formed in a substantially rectangular shape with rounded corners, so that the distance between the longitudinal ends of the two is high. Becomes longer than the width of the PN junction region. For this reason, it is possible to avoid the surge current from being concentrated between the end portions of the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region.
[0028]
  Claim5According to the invention described in the above, in at least one of the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region formed in a rectangular shape through the rectangular opening, the periphery of both end portions in the longitudinal direction In addition, a low-concentration diffusion region having a lower concentration than that of the one high-concentration diffusion region is formed by the same type of impurity as the one high-concentration diffusion region. According to this, by forming the same type low-concentration diffusion region around both ends in the longitudinal direction, the withstand voltage at both ends increases, and the surge current concentration at both ends can be avoided.
[0029]
  Claim6The shape of the contact surface of each electrode that is formed inside the rectangular opening and contacts the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region is the long side of the opening. The distance from the short side of the opening is larger than the distance from the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film. Since the distance between the contact surface of the electrode in contact with the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region and the LOCOS oxide film is larger at the rectangular end portion than the equal-width bridge portion, the current up to the end portion The resistance of the path is increased, the current flowing into the end portion is reduced, and surge current concentration at the end portion can be avoided.
[0031]
  Claim7According to the invention described in item 1, each of the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region is formed on an opening of the LOCOS oxide film for forming the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region. A first lower layer electrode and a second lower layer electrode formed corresponding to the first lower layer electrode are provided, and an interlayer insulating film is formed on the first lower layer electrode and the second lower layer electrode, and the interlayer insulating film corresponds to the first lower layer electrode. Thus, a first interlayer insulating film opening is formed, a second interlayer insulating film opening is formed corresponding to the second lower layer electrode, and a first upper layer electrode and a second upper layer electrode are formed on the interlayer insulating film. The first upper layer electrode is connected to the first lower layer electrode corresponding to the first high-concentration diffusion region through the first interlayer insulating film opening, and the second upper layer electrode is connected to the second interlayer insulating film opening. It is connected to the second lower layer electrode corresponding to the second high concentration diffusion region There.
[0032]
In this way, by forming the electrode in a two-layer configuration, a surge current can be caused to flow in the vertical direction from the upper layer electrode to the narrower lower electrode connected to each diffusion region. As a result, the wiring resistance can be sufficiently reduced, a large surge current can be dealt with, and the problem that the wiring burns out does not occur.
[0033]
  Claim8The invention described in 1 is characterized in that the shortest widths in the plane of the first upper electrode and the second upper electrode are larger than the shortest widths in the plane of the first lower electrode and the second lower electrode, respectively. Thus, by making the widths of the first upper layer electrode and the second upper layer electrode wider than those of the first lower layer electrode and the second lower layer electrode and approaching a solid shape, the wiring resistance of the upper layer electrode can be sufficiently reduced, An upper layer electrode that can cope with a large surge current can be obtained.
[0034]
  Claim9The protective film is formed on the first upper layer electrode and the second upper layer electrode, and an opening is formed in the protective film corresponding to the first upper layer electrode, and is exposed through the opening. A first pad is formed by the first upper layer electrode, an opening is formed in the protective film corresponding to the second upper layer electrode, and a second pad is formed by the second upper layer electrode exposed through the opening. The first pad and the second pad are arranged on both sides of the opening of the LOCOS oxide film, and the widths of the first upper layer electrode and the second upper layer electrode are respectively set to the first pad and the second pad. It is characterized in that it is made larger as it gets closer to the second pad.
  Since the surge current flows in from one pad and flows out from the other pad, a larger surge current flows closer to each pad in the upper layer electrode. Therefore, by increasing the width of the upper layer electrode closer to the pad, the surge current can be made to flow uniformly, and destruction due to the surge current near the pad can be prevented.
[0036]
  Claim10According to the invention, the first high-concentration diffusion region, the second high-concentration diffusion region, and the PN junction region disposed in the semiconductor are surrounded by a P-type third high-concentration diffusion region, It is characterized in that the concentration diffusion region is grounded through an electrode. According to this, even if the surge current is large and cannot be absorbed in the PN junction region and overflows, the P-type third high-concentration diffusion region surrounding the diode flows the overflow surge current. Become. Therefore, in the semiconductor device formed around the diode, it is possible to prevent malfunction caused by the overflowing surge current.
[0037]
  Claim11The invention described in 1 is characterized in that the first high-concentration diffusion region, the second high-concentration diffusion region, and the PN junction region disposed in the semiconductor are surrounded by an insulating region. According to this, even if the surge current is large and cannot be absorbed in the PN junction region and overflows, the insulating region surrounding the diode completely blocks the surge current overflowing. Therefore, in the semiconductor device formed around the diode, it is possible to prevent malfunction caused by the overflowing surge current.
[0039]
  Claim12The invention described inA LOCOS oxide film having three openings arranged on a semiconductor and divided by two equal-width bridge parts, and a semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of the three openings The first high-concentration diffusion region made of P-type or N-type and the openings at both ends of the three openings are disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film, The concentration diffusion region has two second high concentration diffusion regions made of P-type or N-type opposite to the concentration diffusion region, and is disposed under the equal width bridge portion made of the two LOCOS oxide films. Two PN junction regions made of a semiconductor between one high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region are formed with an equal width, and the two second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes. The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film Is a rectangle with a long side of the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film, and an opening for forming the first high-concentration diffusion region and an opening for forming the second high-concentration diffusion region Is a method of manufacturing a diode having different lengths in the direction along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,Provided with three openings arranged on a semiconductor and divided by two equal width bridge partsAboveA step of providing a LOCOS oxide film, and a central opening of the three openings.AboveImpurities are ion-implanted into the semiconductor and then heat-treated to form a P-type or N-type deeper than the LOCOS oxide film.AboveThrough the step of forming the first high-concentration diffusion region and the openings at both ends of the three openings.AboveImpurities are ion-implanted into the semiconductor and then heat-treated, deeper than the LOCOS oxide film.AboveContrary to the first high-concentration diffusion region, it consists of P-type or N-typeAboveThe method includes a step of forming two second high concentration diffusion regions and a step of connecting the two second high concentration diffusion regions to each other through electrodes.
[0040]
  According to this manufacturing method, since the same LOCOS oxide film is used as a mask for ion implantation in the step of forming the first high concentration diffusion region and the step of forming the second high concentration diffusion region disposed on both sides thereof, two sheets are used. The problem of misalignment that occurs when using this mask is not generated. Therefore, the widths of the two PN junction regions formed between the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region can be formed equally as designed. As a result, the surge current is not biased to one of the PN junctions connected in parallel, and the surge resistance is high.Claim 1A diode can be manufactured.
[0041]
  Further, P-type impurities and N-type impurities are ion-implanted into the three openings of the LOCOS oxide film formed on the semiconductor, and then heat-treated to deepen the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration region deeper than the LOCOS oxide film. Since the concentration diffusion region is formed, the LOCOS oxide film is disposed on the PN junction region made of a semiconductor between the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region. In the diode manufactured in this way, even if a large surge current flows in the PN junction region, the LOCOS oxide film does not melt before Si serving as the substrate. Therefore, even if a large surge current flows once, the insulating action of the LOCOS oxide film does not deteriorate and can be used repeatedly.Claim 1A diode can be manufactured.
[0042]
  Claim13The invention described inA LOCOS oxide film having three sets of openings arranged on a semiconductor and divided by two equal-width bridges as one set of openings, and each of the m sets of openings. The m first high-concentration diffusion regions that are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of each of the P-type and N-type, and the m sets of openings 2m second high-concentration diffusion regions which are disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the openings at both ends of each of the first and second high-concentration diffusion regions and are P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion region And is arranged under a uniform width bridge portion made of two LOCOS oxide films in each of the m groups of openings, and between the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region. 2 m PN junction regions made of a semiconductor are formed with the same width. The first high concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes, the 2m second high concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes, and the planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is as follows: A rectangle having a long side of the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film, and an opening for forming the first high-concentration diffusion region and an opening for forming the second high-concentration diffusion region A method of manufacturing a diode having different lengths in the direction along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,Three openings arranged on a semiconductor and divided by two equal-width bridge portions are used as one set of opening groups, and m sets of the opening groups are provided.AboveA step of providing a LOCOS oxide film, and a central opening of each of the m sets of openings.AboveImpurities are ion-implanted into the semiconductor and then heat-treated to form a P-type or N-type deeper than the LOCOS oxide film.AboveForming m first high-concentration diffusion regions, and opening portions at both ends of each of the m sets of opening groups;AboveImpurities are ion-implanted into the semiconductor and then heat-treated, deeper than the LOCOS oxide film.AboveContrary to the first high-concentration diffusion region, it consists of P-type or N-typeAboveA step of forming 2m of the second high-concentration diffusion regions, a step of connecting the m first high-concentration diffusion regions to each other through an electrode, and an electrode of the 2m second high-concentration diffusion regions. And a step of connecting to each other.
[0043]
  According to this manufacturing method, the widths of the 2m parallel-connected PN junction regions formed between the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region can be all formed as designed. . As a result, the surge current is not biased to any one of the PN junctions connected in parallel, and the surge resistance necessary for a large surge current is obtained.Claim 2A diode can be manufactured. In addition, since the LOCOS oxide film is disposed on the PN junction region, even if a large surge current flows once, the insulating action of the LOCOS oxide film is not deteriorated and can be used repeatedly.Claim 2A diode can be manufactured.
[0044]
  Claim14The invention described inA LOCOS oxide film having (n + 1) openings disposed on a semiconductor and divided by n equal-width bridges, and an opening located every other of the (n + 1) openings A plurality of first high-concentration diffusion regions which are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the respective openings of the first opening group consisting of: P type or N type. A pair, and adjacent to each opening of the first opening group, through each opening of the second opening group consisting of every other opening, deeper than the LOCOS oxide film into the semiconductor. A plurality of sets of second high-concentration diffusion regions that are P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion regions, and each of the n LOCOS oxide films is formed. The first high-concentration diffusion region and the front are disposed under the width bridge portion. N PN junction regions made of a semiconductor between the second high concentration diffusion regions are formed with equal width, the plurality of first high concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes, and the plurality of first concentration regions are connected. The two high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes, and the planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle having a long side of the equal-width bridge portion made of the LOCOS oxide film; The opening for forming the first high concentration diffusion region and the opening for forming the second high concentration diffusion region have different lengths in the direction along the equal width bridge made of the LOCOS oxide film. A manufacturing method comprising:(N + 1) openings arranged on a semiconductor and divided by n equal-width bridge portionsAboveA step of providing a LOCOS oxide film, and through each of the openings of the first opening group consisting of openings located every other one of the (n + 1) openings.AboveImpurities are ion-implanted into the semiconductor and then heat-treated to form a P-type or N-type deeper than the LOCOS oxide film.AboveA step of forming a plurality of first high-concentration diffusion regions, and an opening portion of each of the second opening groups composed of every other opening portion adjacent to each opening portion of the first opening group. ThroughAboveImpurities are ion-implanted into the semiconductor and then heat-treated, deeper than the LOCOS oxide film.AboveContrary to the first high-concentration diffusion region, it consists of P-type or N-typeAboveForming a plurality of second high-concentration diffusion regions; connecting the plurality of first high-concentration diffusion regions to each other through electrodes; and connecting the plurality of second high-concentration diffusion regions to each other with electrodes. And a step of connecting to each other.
[0045]
  According to this manufacturing method, the widths of the PN junction regions formed by the first high-concentration diffusion regions and the second high-concentration diffusion regions that are alternately arranged adjacent to each other can be formed equally as designed. As a result, the surge current is not biased to any one of the PN junctions connected in parallel, and a small size with the required surge resistance even for large surge currents.Claim 3A diode can be manufactured. In addition, since the LOCOS oxide film is disposed on the PN junction region, even if a large surge current flows once, the insulating action of the LOCOS oxide film is not deteriorated and can be used repeatedly.Claim 3A diode can be manufactured.
[0047]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0048]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a PN junction diode according to the first embodiment. FIG. 1A is a plan view of a PN junction diode in the present embodiment, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view along the line A-A ′ in FIG. Parts similar to those of the conventional PN junction diode shown in FIG.
[0049]
Also in the PN junction diode shown in FIG. 1, a P-type high-concentration diffusion region 2 serving as a base is disposed on a low-concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1 as in the conventional PN junction diode shown in FIG. N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b serving as emitters are disposed on both sides of the base. The impurity of the low concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1 is phosphorus (P), and the concentration is about 1 × 10.15cm-3It is. In the plan view of FIG. 1A, each of the high concentration diffusion regions 2, 3a, 3b has a rectangular shape of about 10 μm × 500 μm. The semiconductor portion between the base and the emitter becomes the PN junction regions 4a and 4b to form a PN junction diode, as in the conventional case.
[0050]
On the other hand, in the PN junction diode of this embodiment shown in FIG. 1, unlike the conventional PN junction diode shown in FIG. 14, the PN junction regions 4a and 4b are bridge portions 500a of LOCOS oxide films, which are refractory insulating protective films. It is arranged below 500b. Further, the width L of the bridge portions 500a and 500b1a, L1bAre equally formed and the width L of the PN junction regions 4a and 4b disposed belowca, LcbAre equally formed. In the plan view of FIG. 1A, the three LOCOS openings 50 are indicated by solid lines. The width L of the bridge portion of the LOCOS oxide film shown in FIG.la, LlbIs usually Lla= Llb= Set to about 3 μm.
[0051]
Further, as shown in FIG. 1B, the P-type high concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b are respectively connected through openings of the lower interlayer insulating film 5 made of BPSG. The lower layer electrodes 7a and 7b made of Al are connected, and the lower layer electrodes 7a and 7b are connected to the upper layer electrodes 9a and 9b made of Al through the openings of the upper interlayer insulating film 8 made of TEOS. Is done.
[0052]
In the plan view of FIG. 1A, the lower layer electrodes 7a and 7b and the upper layer electrodes 9a and 9b are shown by solid lines. Also, the contact regions 71, 72, 73 of each high-concentration diffusion region and each lower layer electrode, and the contact regions 91, 92, 93 of the lower layer electrode and upper layer electrode are indicated by dotted lines, respectively. The contact regions 71, 72, 73 of the respective high concentration diffusion regions and the respective lower layer electrodes are spaced from the LOCOS opening 50 (Lx, Ly) To be equal over the entire circumference (Lx= Ly) Is arranged.
[0053]
As shown in FIG. 1A, the lower layer electrode 7a corresponding to the P type high concentration diffusion region 2 is connected to the upper layer electrode 9a of the base, and the lower layer electrode corresponding to the N type high concentration diffusion regions 3a and 3b. The electrode 7b is connected to the upper layer electrode 9b of the emitter. The entire diode is covered with a protective film 10 made of SiN and connected to the outside via pads 90a and 90b indicated by solid lines in FIG.
[0054]
The upper layer electrodes 9a and 9b are rectangular and have an electrode width L.ea, LebAre set equal (Lea= Leb) The LOCOS openings 50 are arranged to equally bisect across the three LOCOS openings 50 arranged side by side. The pads 90a and 90b are arranged side by side outside the opening at one end of the three LOCOS openings 50 arranged side by side.
[0055]
Next, a method of manufacturing the PN junction diode shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows an enlarged cross section along the line A-A ′ in FIG. Also, since the PN junction diode shown in FIG. 2 is manufactured simultaneously with the manufacture of the CMOS semiconductor device formed at another position on the same substrate, referring to the manufacturing process of the CMOS semiconductor device shown in FIG. A manufacturing process of the PN junction diode 2 will be described.
[0056]
First, a low concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1 shown in FIG. The low concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1 contains phosphorus (P) as an impurity, and its concentration is 1 × 10.15cm-3Degree. On the other hand, as shown in FIG. 3A, at the CMOS formation position, first, the N channel MOS portion is 1 × 10 × 1.13cm-2Boron (B) is ion-implanted under the conditions described above to form a P-type well region 201. Similarly, the P channel MOS part has 1 × 1013cm-2Under the conditions, phosphorus (P) is ion-implanted to form an N-type well region 301.
[0057]
Next, as shown in FIGS. 2B and 3B, LOCOS oxide films 500, 500a, and 500b having predetermined openings serving as a high melting point insulating protective film are formed. The LOCOS oxide films 500, 500a, and 500b are formed by the following procedure that is normally used. First, a SiN film serving as a mask for thermal oxidation is laminated on the entire surface of the low-concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 1, and the SiN film is etched using a resist having a predetermined opening as a mask to form LOCOS. A part corresponding to the part is opened. Next, the silicon surface exposed at the opening of the SiN film is thermally oxidized to form a LOCOS oxide film, and finally the SiN film is removed. The thickness of the LOCOS oxide film is about 0.6 μm. As shown in FIG. 3B, after the LOCOS oxide film 500 is formed at the CMOS formation position, a gate oxide film 601 made of a silicon oxide film and a gate electrode 602 made of a polysilicon film are formed by a commonly used method. To do.
[0058]
Next, as shown in FIG. 2C, after the opening of the LOCOS oxide film corresponding to the emitter is covered with the first resist 102, the opening corresponding to the base is made using the LOCOS oxide film as a substantial mask. To 2 × 1014cm-2Boron (B) ions are implanted under the following conditions. Thereafter, heat treatment is performed at 1000 ° C. or higher for several hours to form a P-type high concentration diffusion region 2 serving as a base. The diffusion depth of the P-type high concentration diffusion region 2 is about 3 μm. At the same time, as shown in FIG. 3C, P-type high concentration diffusion regions 21 and 22 corresponding to the P channel are formed at the CMOS formation position.
[0059]
Next, as shown in FIG. 2D, after removing the first resist 102, the opening of the LOCOS oxide film corresponding to the base is covered with the second resist 103, and then the LOCOS oxide film is substantially formed. As a typical mask, 4 × 10 from the opening corresponding to the emitter16cm-2Phosphorus (P) ions are implanted under the following conditions. Thereafter, heat treatment is performed at 1000 ° C. or more for about 1 hour, and N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b serving as emitters are formed on both sides of the P-type high concentration diffusion region 2 serving as a base. The diffusion depth of the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b is about 2 μm. As a result, the semiconductor portion between the P-type high concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b becomes the PN junction regions 4a and 4b. At the same time, as shown in FIG. 3D, N-type high concentration diffusion regions 31 and 32 corresponding to the N channel are formed at the CMOS formation position.
[0060]
Next, as shown in FIG. 2E, after removing the second resist 103, a BPSG film is laminated on the entire surface as the lower interlayer insulating film 5, and the P-type high-concentration diffusion region 2 and the N-type high concentration are stacked. Openings 61, 62, 63 for connecting to the diffusion regions 3a, 3b are formed. The thickness of the BPSG film is about 0.6 μm.
[0061]
Next, as shown in FIG. 2F, an Al film is laminated on the entire surface to a thickness of about 1 μm, and then patterned into a predetermined shape to form lower layer electrodes 7a and 7b.
[0062]
Also at the CMOS formation position shown in FIG. 3E, the lower interlayer insulating film 5 made of BPSG film and the lower electrode 7 made of Al are formed by the steps of FIGS. 2E and 2F.
[0063]
Next, as shown in FIG. 2G, after laminating the TEOS film as the upper interlayer insulating film 8, openings corresponding to the respective lower layer electrodes 7a and 7b are formed, and an Al film is laminated on the entire surface. To do. Thereafter, the Al film is patterned into a predetermined shape to form upper layer electrodes 9a and 9b. Finally, after a SiN film as the protective film 10 is laminated on the entire surface, a pad opening for connection to the outside is formed, and the PN junction diode shown in FIG. 1 is completed. Note that, at the CMOS formation position shown in FIG. 3, the CMOS semiconductor device is completed through the same process as that shown in FIG. 2G after the process shown in FIG. 3E (not shown).
[0064]
According to the manufacturing method shown in FIG. 2, the P-type high concentration diffusion region 2 as the base and the N-type high concentration diffusion regions 3a and 3b as the emitter are ion-implanted using the same LOCOS as a mask. Thus, since there is no mask alignment operation in the process of FIG. 2, there is no mask misalignment that can occur in the conventional process of FIG. Therefore, the width L of the left and right bridge portions 500a and 500b of the LOCOS1a, L1bAre set to be the same, the width L of the left and right PN junction regions after impurity diffusionca, LcbWill be the same. As a result, the breakdown voltages of the left and right PN junction regions 4a and 4b are also uniform. In addition, since the left and right PN junction regions 4a and 4b are formed under the LOCOS oxide film having a high melting point, the PN junction regions 4a and 4b can withstand temperature rise that occurs when a surge is applied.
[0065]
(Second Embodiment)
In the first embodiment, N-type high-concentration diffusion regions serving as emitters are arranged on both sides of a P-type high-concentration diffusion region serving as a base on the basis of a LOCOS oxide film having an equal-width bridge portion covering the PN junction region. The structure of the PN junction diode and the manufacturing method thereof were shown. In a PN junction diode as an input / output protection element of a semiconductor device, in order to cope with a large surge current, usually several tens of PN junction diodes shown in FIG. 1 are connected in parallel. The second embodiment relates to a PN junction diode having a structure in which a plurality of the PN junction diodes of the first embodiment are connected in parallel. Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings, taking as an example a PN junction diode in which three PN junction diodes of the first embodiment are arranged in parallel.
[0066]
FIG. 4 is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0067]
As shown in FIG. 4, in the second embodiment, each of the three P-type high concentration diffusion regions 21, 22, and 23 is centered, and two N-type high concentration diffusion regions 31a and 31b are provided on both sides thereof. , 32a, 32b, 33a, 33b, and the width L of the bridge portions 501a, 501b, 502a, 502b, 503a, 503b of the LOCOS oxide film in the drawing.1a, L1b, L2a, L2b, L3a, L3bAre all set equal. The three P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23 are connected to each other by the upper layer electrode 9a, and the six N-type high concentration diffusion regions 31a, 31b, 32a, 32b, 33a, 33b are connected to the upper layer. The electrodes 9b are connected. The PN junction diode shown in FIG. 4 of the present embodiment can be manufactured in the same manner by the manufacturing method shown in FIG. 2 of the first embodiment.
[0068]
Also in this embodiment, the width L of the six bridge portions covering the PN junction region in the LOCOS oxide film which is a high melting point insulating protective film.1a, L1b, L2a, L2b, L3a, L3bAre set to be equal, the widths of the six PN junction regions formed by ion implantation using the same LOCOS oxide film as a mask are also equal throughout. As a result, the withstand voltages of the six PN junction regions are equal throughout, and the PN junction diode of FIG. 4 in which six PN junction regions having the same withstand voltage are connected in parallel is the PN junction diode shown in FIG. In comparison with this, it is possible to secure a tolerance three times as large as the surge current.
[0069]
In the PN junction diode illustrated in FIG. 4, six PN junction regions are connected in parallel. In a PN junction diode as an input / output protection element of a semiconductor device, several tens of PN junction regions shown in FIG. 4 are usually connected in parallel in order to secure a necessary tolerance for surge current. As described above, even when the number of bridge portions of the LOCOS oxide film covering the PN junction region is increased, the width of the PN junction region can be formed to be equal over the entire width based on the bridge portions formed to have the same width. The allowable amount for the surge current can be increased in proportion to the number of bridge portions.
[0070]
(Third embodiment)
In the second embodiment, N-type high-concentration diffusion regions serving as emitters are arranged on both sides of a P-type high-concentration diffusion region serving as a base on the basis of a LOCOS oxide film having an equal-width bridge portion covering the PN junction region. A PN junction diode having a structure in which three PN junction diodes are arranged in parallel is shown. The third embodiment relates to a PN junction diode having a structure in which a plurality of P-type high concentration diffusion regions serving as a base and a plurality of N type high concentration diffusion regions serving as an emitter are alternately arranged. Hereinafter, as an example, a PN junction diode in which four P-type high-concentration diffusion regions serving as a base and five N-type high-concentration diffusion regions serving as an emitter are alternately arranged to form eight PN junction regions will be described. Embodiments will be described with reference to the drawings.
[0071]
FIG. 5 is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0072]
As shown in FIG. 5, in the third embodiment, four P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23, 24 and five N-type high concentration diffusion regions 31, 32, 33, 34, 35 are provided. Alternatingly arranged, the width L of the bridge portions 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508 of the LOCOS oxide film in the figure1, L2, LThree, LFour, LFive, L6, L7, L8Are all set equal. Further, the four P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23, 24 are connected to each other by the upper layer electrode 9a, and the five N-type high concentration diffusion regions 31, 32, 33, 34, 35 are the upper layers. The electrodes 9b are connected. The PN junction diode shown in FIG. 5 of the present embodiment can be manufactured in the same manner by the manufacturing method shown in FIG. 2 of the first embodiment.
[0073]
Also in this embodiment, since the bridge portion covering the PN junction region is based on the LOCOS oxide film which is a high melting point insulating protective film set to have an equal width, the width of the PN junction region is also equal over all PN junctions. As a result, the withstand voltages of all the PN junction regions are the same as in the second embodiment. On the other hand, in the PN junction diode of FIG. 4 of the second embodiment, six PN junction regions are formed. However, in the PN junction diode of FIG. Eight PN junction regions are formed. Therefore, the PN junction diode of FIG. 5 has a tolerance for a surge current 4/3 times that of the PN junction diode of FIG. Conversely, if the surge current allowance is the same, the PN junction diode of FIG. 5 can reduce the area occupied by the diode to 3/4 compared to the PN junction diode of FIG.
[0074]
In the PN junction diode illustrated in FIG. 5, eight PN junction regions are connected in parallel. In order to secure the necessary allowable amount for the surge current, even when several PN junction regions shown in FIG. 5 are connected in parallel, the allowable amount for the surge current is proportional to the number of bridge portions of the LOCOS oxide film. The points that can be increased are the same as in the second embodiment.
[0075]
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the P-type high concentration diffusion region serving as the base and the N-type high concentration diffusion region serving as the emitter are all PN junction diodes having the same size and a rectangular shape. The fourth embodiment relates to a PN junction diode having a structure in which the P-type high concentration diffusion region and the N-type high concentration diffusion region are rectangular but have different sizes. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0076]
FIG. 6 is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0077]
As shown in FIG. 6, also in this embodiment, the P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23, and 24 and the N-type high concentration diffusion regions 31, 32, 33, 34, and 35 are alternately arranged to form the LOCOS oxide film. Width L of the bridge portions 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 5081, L2, LThree, LFour, LFive, L6, L7, L8Are set to be equal to each other in the same manner as the PN junction diode of FIG. 5 of the third embodiment. On the other hand, the length L of the four LOCOS openings 52, 54, 56, 58 corresponding to the P-type high concentration diffusion regionPAnd the length L of the five LOCOS openings 51, 53, 55, 57, 59 corresponding to the N-type high concentration diffusion regionNIs different from the PN junction diode of FIG.
[0078]
When the rectangular P-type high concentration diffusion region and the N-type high concentration diffusion region having the same size are arranged side by side as shown in FIG. 5, the adjacent P-type high concentration diffusion region and N-type high concentration diffusion region are arranged. At the corners, the electric field concentrates more than the central portions of adjacent sides. For this reason, when a large surge current exceeding the allowable amount is generated, the corner portion of the PN junction diode shown in FIG. 5 is easily broken. On the other hand, in the PN junction diode shown in FIG. 6 of the present embodiment, the length L of the LOCOS opening corresponding to each of the P-type high concentration diffusion region and the N-type high concentration diffusion region arranged adjacent to each other.p, LNThe distance between the corners is the width L of the bridge portion.1= L2= LThree= LFour= LFive= L6= L7= L8It is longer. Therefore, the resistance of the current path at the corners of the P-type high concentration diffusion region and the N-type high concentration diffusion region arranged adjacent to each other is larger than the resistance of the current path at the width of the PN junction region. In this way, the electric field concentration between the corners is relaxed, and the concentration at the corners of the surge current is avoided, whereby the breakage at the corners can be reduced.
[0079]
Length L of P-type high concentration diffusion regionPAnd length L of the N-type high concentration diffusion regionNWhen the substrate is N-type, the corner portion of the P-type high concentration diffusion region is easily broken. Therefore, in order to avoid current concentration in the corner portion, the length L of the P-type high concentration diffusion region serving as a base is reduced.PThe length L of the N-type high concentration diffusion region that becomes the emitterNIt is desirable to make it longer. Conversely, when the substrate is P-type, the corners of the N-type high-concentration diffusion region are liable to be destroyed, and therefore the length L of the N-type high-concentration diffusion region serving as the emitterNLength L of P-type high concentration diffusion region based onPIt is desirable to make it longer.
[0080]
(Fifth embodiment)
The PN junction diodes of the first to fourth embodiments are PN junction diodes in which the distance between the contact region of the lower layer electrode with respect to the high concentration diffusion region and the LOCOS opening is equally arranged over the entire circumference. The fifth embodiment relates to a PN junction diode in which the distance between the contact region and the LOCOS opening is different between the rectangular equal width bridge portion and both ends. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0081]
FIG. 7 is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0082]
As shown in FIG. 7, the PN junction diode in the present embodiment has contact regions 71, 72, 73 of the lower layer electrodes for the respective high concentration diffusion regions 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 34, 35. , 74, 75, 76, 77, 78, 79 and the LOCOS opening 50, the distance L at both ends of the rectangle.yIs the distance L at the equal width bridgex(Lx<Ly) Is arranged.
[0083]
In each of the high-concentration diffusion regions 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33, 34, and 35 and the lower layer electrodes 7a and 7b, the lower layer electrode has a smaller specific resistance.xMore distance L between both ends of the rectangleyBy increasing, the resistance of the current path to the end increases. Therefore, the current flowing into the end portion is reduced, and the surge current can be prevented from being concentrated at the end portion.
[0084]
(Sixth embodiment)
In the first to third embodiments, the P-type high concentration diffusion region serving as the base and the N-type high concentration diffusion region serving as the emitter are all PN junction diodes having the same size and a rectangular shape. The sixth embodiment relates to a PN junction diode having a structure in which a P-type high-concentration diffusion region and an N-type high-concentration diffusion region have the same size but have a substantially rectangular shape with rounded corners. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0085]
FIG. 8 is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0086]
As shown in FIG. 8, also in this embodiment, P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23, and 24 and N-type high concentration diffusion regions 31, 32, 33, 34, and 35 are alternately arranged, and a LOCOS oxide film is formed. Width L of the bridge portions 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 5081, L2, LThree, LFour, LFive, L6, L7, L8Are set to be equal to each other in the same manner as the PN junction diode of FIG. 5 of the third embodiment. On the other hand, it differs from the PN junction diode of FIG. 5 in that the rectangular corners of the nine LOCOS openings 50 corresponding to the P-type high concentration diffusion region and the N-type high concentration diffusion region are rounded.
[0087]
In the present embodiment, by rounding the rectangular corners of the LOCOS opening corresponding to the P-type high-concentration diffusion region and the N-type high-concentration diffusion region arranged adjacent to each other, the distance between the corners can be reduced. Width L1= L2= LThree= LFour= LFive= L6= L7= L8It is longer. As a result, similar to the fourth embodiment, it is possible to avoid the surge current from being concentrated at the corners, and to reduce the breakage at the corners that occurs in the PN junction diode of FIG.
[0088]
The substantial length of the PN junction region of the PN junction diode shown in FIG.NIn contrast, the length of the PN junction region of the PN junction diode shown in FIG.PN(LPN= LP> LN). Therefore, the PN junction diode of FIG. 8 has a larger tolerance for surge current than the PN junction diode of FIG.
[0089]
In the PN junction diode shown in FIG. 8, the rectangular corners of the LOCOS opening 50 are rounded, while the contact regions 71 and 72 for the high-concentration diffusion regions 21 and 31 remain rectangular. With respect to the distance between 72 and the LOCOS opening 50, the distance between the both ends of the rectangle is set to be larger than the distance between the equal-width bridge portions. Therefore, as in the fifth embodiment, the current flowing into the end portion is reduced, and there is an effect of avoiding surge current concentration at the end portion.
[0090]
(Seventh embodiment)
The fourth embodiment is a PN junction diode in which a P-type high concentration diffusion region serving as a base and an N-type high concentration diffusion region serving as an emitter are rectangular and have different sizes. The sixth embodiment is a substantially rectangular PN junction diode in which a P-type high-concentration diffusion region serving as a base and an N-type high-concentration diffusion region serving as an emitter have the same size but rounded corners. there were. In the seventh embodiment, the P-type high-concentration diffusion region and the N-type high-concentration diffusion region have a substantially rectangular shape having different sizes, and each diffusion region has a substantially rectangular end portion. The present invention relates to a PN junction diode having a structure in which a low concentration diffusion well of the same type is formed. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0091]
FIG. 9A is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment, and FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view taken along line A-A ′ in FIG. The same parts as those in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0092]
As shown in FIG. 9A, in this embodiment, the P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23, and 24 and the N-type high concentration diffusion regions 31, 32, 33, 34, and 35 are alternately arranged. The length L of the four LOCOS openings 52, 54, 56, 58PAnd the length L of the five LOCOS openings 51, 53, 55, 57, 59 corresponding to the N-type high concentration diffusion regionNHave different values. In the figure, the width L of the bridge portions 501, 502, 503, 504, 505, 506, 507, 508 of the LOCOS oxide film.1, L2, LThree, LFour, LFive, L6, L7, L8Are set equally, but the LOCOS openings 52, 54, 56, 58 corresponding to the P-type high concentration diffusion region and the LOCOS openings 51, 53, 55, 57, 59 corresponding to the N-type high concentration diffusion region. Each has a substantially rectangular shape with rounded corners. In the present embodiment, low-concentration diffusion wells 202 to 209 and 302 to 311 of the same type as the diffusion regions are further formed around the end portions of the substantially rectangular diffusion regions. The diffusion depth of the low concentration diffusion wells 202 to 209 and 302 to 311 is about 5 μm.
[0093]
In the manufacturing process of the PN junction diode of the present embodiment, the low concentration diffusion wells 202 to 209 and 302 to 311 are first formed, and then manufactured in the same manner by the manufacturing process shown in FIG. 2 of the first embodiment. be able to. The low concentration diffusion wells 202 to 209 and 302 to 311 are formed under the same conditions as the formation of the P type well region and the N type well region shown in FIG. Can be done at the same time.
[0094]
In the present embodiment, since the same type low concentration diffusion well is formed around the termination portion of each diffusion region, the withstand voltage of the termination portion is increased, and the surge current concentration at the termination portion can be avoided. Further, in the PN junction diode of FIG. 9, in addition to the formation of the low concentration diffusion well at the terminal portion, the corners of the P type high concentration diffusion region and the N type high concentration diffusion region are rounded as in the sixth embodiment. As in the fourth embodiment, the P-type high concentration diffusion region and the N-type high concentration diffusion region are different in size. Therefore, with respect to the breakdown due to the electric field concentration at the corner when a large surge current is generated, the PN junction diode of FIG. 9 has a surge resistance higher than that of the PN junction diode of FIGS. ing.
[0095]
Needless to say, the formation of the low-concentration diffusion well around the terminal end of each diffusion region may be applied to the PN junction diode described in the first to sixth embodiments.
[0096]
(Eighth embodiment)
In the first to seventh embodiments, the upper layer electrode is a PN junction diode having a rectangular shape and the electrode width of the upper layer electrode is constant. The eighth embodiment relates to a PN junction diode in which the upper layer electrode is not rectangular but the width of the upper layer electrode arranged across the aligned LOCOS openings is set to be larger as it is closer to the pad. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0097]
FIG. 10 is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment. The same parts as those in the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 10, in the PN junction diode according to the present embodiment, pads 90a and 90b are disposed on both sides of the LOCOS opening 50, and the electrode width L of each upper layer electrode 9a and 9b.ea, LebHowever, it is set so as to be closer to the pads 90a and 90b. Accordingly, the lengths of the contact regions 92, 94, 96, 98 of the upper layer electrode 9a connected to the lower layer electrode 7a are also set longer as they become closer to the pad 90a, and the contact regions 91, The lengths of 93, 95, 97, and 99 are also set longer as they become closer to the pad 90b.
[0098]
The surge current flows in from one pad and flows out from the other pad. Therefore, in the upper layer electrodes 9a and 9b connecting the corresponding lower layer electrodes 7a and 7b in parallel, the pads 90a and 90b are respectively connected. Larger surge current flows closer to. Therefore, by increasing the width of the upper layer electrodes 9a and 9b closer to the pads 90a and 90b, the surge current can be made to flow uniformly, and the destruction due to the surge current near the pad can be prevented.
[0099]
(Ninth embodiment)
The sixth embodiment is a PN junction diode in which a P-type high concentration diffusion region and an N-type high concentration diffusion region have the same size and rounded rectangular corners. The ninth embodiment relates to a PN junction diode having a structure in which a P-type high concentration diffusion region and an N-type high concentration diffusion region are arranged concentrically at equal intervals. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0100]
FIG. 11 shows a PN junction diode in the present embodiment. FIG. 11A is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment, and FIG. 11B is an enlarged cross-sectional view along the line A-A ′ in FIG. The same parts as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted, but in FIG. 11, the upper interlayer insulating film 8 made of TEOS and the upper electrode 9a made of Al shown in FIG. 9b, the protective film 10 made of SiN is not shown.
[0101]
As shown in FIG. 11, in this embodiment, the three P-type high concentration diffusion regions 21, 22, 23 and the two N-type high concentration diffusion regions 31, 32 are alternately arranged concentrically at equal intervals. Has been. The width L of the bridge portions 501, 502, 503, and 504 of the LOCOS oxide film in the figure.1, L2, LThree, LFourAre all set equal.
[0102]
In the PN junction diode shown in FIG. 11, the five LOCOS openings 51, 52, 53, 54, 55 and the corresponding P-type high concentration diffusion region and N-type high concentration diffusion region are circular. Therefore, there is no corner like a rectangular diffusion region. Therefore, the surge current cannot be concentrated at the corners, and the surge current can be evenly supplied in the radial direction over the entire circumference. As described above, the PN junction diode shown in FIG. 11 has the PN junction region disposed without waste, and is further downsized compared to the PN junction diode of FIG. 8 of the sixth embodiment. It has become.
[0103]
(Tenth embodiment)
In each of the first to ninth embodiments, the surge resistance is improved by optimizing the shape and arrangement of the P-type high concentration diffusion region serving as the base and the N-type high concentration diffusion region serving as the emitter. In the tenth embodiment, in addition to the shape and arrangement of the P-type high-concentration diffusion region and the N-type high-concentration diffusion region, the PN junction diode is surrounded by the P-type third high-concentration diffusion region via the electrodes Related to grounded structure. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0104]
FIG. 12 shows a PN junction diode in the present embodiment. FIG. 12A is a plan view of the PN junction diode in the present embodiment, and FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIG. In addition, although the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to 4th Embodiment, the description is abbreviate | omitted, but in FIG. 12, the upper interlayer insulating film 8 which consists of TEOS shown in FIG. 1, and the upper layer electrode 9a which consists of Al 9b, the protective film 10 made of SiN is not shown.
[0105]
In the PN junction diode of this embodiment shown in FIG. 12, two P-type high concentration diffusion regions 21, 22 and three N-type high concentration diffusion regions 31, 32, 33 are alternately arranged. A P-type third high-concentration diffusion region 220 is arranged under the five diffusion regions 21, 22, 31, 32, 33, and around the five diffusion regions 21, 22, 31, 32, 33, The LOCOS oxide film is surrounded by an opening 50r formed in the outer peripheral portions 500r and 501r and a P-type third high-concentration diffusion region 221 corresponding thereto. The P-type third high-concentration diffusion regions 220 and 221 are connected as shown in FIG. 12B, and are grounded via the contact portion 70r and the electrode 7r.
[0106]
In the manufacturing method of the PN junction diode shown in FIG. 12, first, after a silicon oxide film is laminated on the low concentration N-type silicon (semiconductor) substrate 11, a predetermined portion is opened and 1 × 1013cm-2Boron (B) is ion-implanted under the conditions described above to form a third high-concentration diffusion region 220 that is a P-type buried layer. Next, after removing the silicon oxide film, the low-concentration N-type silicon layer 1 is epitaxially grown by 10 μm. Then, 1 × 1013cm-2Boron (B) is ion-implanted under the conditions described above to form a P-type third high-concentration diffusion region 221 that is an isolation layer. Thereby, the third high-concentration diffusion regions 220 and 221 having a structure surrounding the diode formation position are completed. Thereafter, the PN junction diode of this embodiment can be manufactured according to the manufacturing process shown in FIG. 2 of the first embodiment.
[0107]
In this embodiment, since the PN junction diode is surrounded by the P-type third high-concentration diffusion regions 220 and 221 that are grounded, the surge current is so large that the PN junction region cannot be absorbed and overflows. Also, the P-type third high-concentration diffusion regions 220 and 221 that surround the diode absorb noise (injected electrons and holes) that is a surge current. Accordingly, in the semiconductor device formed around the diode, malfunction of the LOGIC circuit due to noise generated by the surge current can be prevented.
[0108]
(Eleventh embodiment)
In the tenth embodiment, the PN junction diode is surrounded by a P-type third high-concentration diffusion region to prevent malfunction of the semiconductor device formed around the diode when the surge current is large. . The eleventh embodiment relates to a structure in which the PN junction diode is surrounded by an insulating region in place of the P-type third high-concentration diffusion region. Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[0109]
FIG. 13 shows a PN junction diode in the present embodiment. FIG. 13A is a plan view of a PN junction diode in the present embodiment, and FIG. 13B is an enlarged cross-sectional view along the line A-A ′ in FIG. In addition, although the same code | symbol is attached | subjected about the part similar to 10th Embodiment, the description is abbreviate | omitted, but in FIG. 13, the upper layer insulating film 8 which consists of TEOS shown in FIG. 1, and the upper layer electrode 9a which consists of Al 9b, the protective film 10 made of SiN is not shown.
[0110]
In the present embodiment shown in FIG. 13, two P-type high concentration diffusion regions 21 and 22 and three N-type high concentration diffusion regions 31, 32, and 33 are alternately arranged. The region 21, 22, 31, 32, 33 is a PN junction diode having a structure surrounded by insulating regions 401, 402 under the outer peripheral portion 500r of the LOCOS oxide film.
[0111]
In the PN junction diode manufacturing method shown in FIG. 13, two low-concentration N-type silicon (semiconductor) substrates 11 are prepared first, and the surface of one substrate is oxidized to form a silicon oxide film 402. Next, two substrates are bonded together by a normal method to form a bonded substrate. Thereafter, the oxidized substrate is polished and processed into a low concentration N-type silicon layer 1 having a thickness of 10 μm. Next, using the resist or oxide film as a mask, the low-concentration N-type silicon layer 1 is dry-etched almost vertically until reaching the buried silicon oxide film 402 to form a groove. Next, the sidewall of the groove is thermally oxidized to form silicon oxide (SiO2) After the film 401 is formed, polysilicon (Si) 700 is laminated to close the groove. Thereafter, the polysilicon remaining on the surface is etched back, and the surface is flattened by chemical mechanical polishing. Thus, the insulating regions 401 and 402 having a structure surrounding the diode forming position are completed. Thereafter, the PN junction diode of this embodiment can be manufactured according to the manufacturing process shown in FIG. 2 of the first embodiment. In the plan view of FIG. 13A, silicon oxide (SiO2) The film 401 and the polysilicon (Si) 700 are indicated by solid lines.
[0112]
In this embodiment, since the PN junction diode is surrounded by the insulating regions 401 and 402, the insulating regions 401 and 402 surrounding the diode overflow even when the surge current is large and overflows from the PN junction region. Completely cut off the surge current. Therefore, in the semiconductor device formed around the diode, it is possible to prevent malfunction due to noise generated by the overflowing surge current.
[0113]
(Other embodiments)
In each of the above embodiments, the LOCOS oxide film is used as the high melting point insulating protective film. However, the present invention is not limited to this, and a silicon oxide (SiO) film or a silicon nitride (SiN) film may be used. . Further, these films can be used by being laminated.
[0114]
Further, as a method of forming these high melting point insulating protective films, the film may be formed by physical or chemical vapor deposition, or as used in the formation of the LOCOS oxide film, the substrate is oxidized or nitrided. A film may be formed by treatment.
[0115]
In the above embodiment, the low concentration N-type silicon substrate is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this, and a low concentration P-type silicon substrate may be used. Furthermore, a substrate in which an epitaxial film having a thickness of 10 μm or more and containing an N-type or P-type impurity at a low concentration may be used on an arbitrary silicon substrate.
[0116]
As described above, according to the present plan, a protection element having a high surge resistance can be easily realized, which greatly contributes to the improvement of IC design technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view showing a structure of a diode according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view thereof.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic manufacturing process of a diode according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic manufacturing process of a CMOS semiconductor device formed at a different position on the same substrate together with the diode of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing a structure of a diode according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a structure of a diode according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a structure of a diode according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a structure of a diode according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a plan view showing a structure of a diode according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 9A is a plan view showing a structure of a diode according to a seventh embodiment of the present invention, and FIG. 9B is an enlarged cross-sectional view thereof.
FIG. 10 is a plan view showing a structure of a diode according to an eighth embodiment of the present invention.
11A is a plan view showing a structure of a diode according to a ninth embodiment of the present invention, and FIG. 11B is an enlarged cross-sectional view thereof.
12A is a plan view showing the structure of a diode according to a tenth embodiment of the present invention, and FIG. 12B is an enlarged cross-sectional view thereof.
13A is a plan view showing the structure of a diode according to an eleventh embodiment of the present invention, and FIG. 13B is an enlarged cross-sectional view thereof.
14A is a plan view showing the structure of a conventional diode, and FIG. 14B is an enlarged cross-sectional view thereof.
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a schematic manufacturing process of a conventional diode according to processes.
[Explanation of symbols]
1 Low-concentration N-type silicon substrate
2 P type high concentration diffusion region (base)
3a, 3b N-type high concentration diffusion region (emitter)
4a, 4b PN junction region
5 Lower interlayer insulation film (BPSG)
50 LOCOS oxide opening
500 LOCOS oxide film (high melting point insulating protective film)
500a, 500b LOCOS oxide bridge
7a, 7b Lower layer electrode (Al)
8 Upper interlayer insulation film (TEOS)
9a, 9b Upper layer electrode (Al)
90a, 90b pad
10 Protective film (SiN)

Claims (14)

半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、
前記3個の開口部の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型からなる第1高濃度拡散領域と、
前記3個の開口部の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2個の第2高濃度拡散領域とを有し、
前記2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2本形成され、
前記2個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオード。
A LOCOS oxide film comprising three openings disposed on a semiconductor and divided by two equal-width bridges;
A first high-concentration diffusion region made of P-type or N-type and disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of the three openings;
The second openings are formed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through openings at both ends of the three openings, and are P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion region. Having a high concentration diffusion region,
Two PN junction regions made of a semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region are arranged below the equal-width bridge portion made of the two LOCOS oxide films. Formed,
The two second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes ,
The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is an equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,
The opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region have different lengths along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film. A diode characterized by that.
半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を1組の開口群として、前記開口群をm組備えるLOCOS酸化膜と、
前記m組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなるm個の第1高濃度拡散領域と、
前記m組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2m個の第2高濃度拡散領域とを有し、
前記m組の各々の開口群の2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2m本形成され、
前記m個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、
前記2m個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオード。
A LOCOS oxide film comprising three openings arranged on a semiconductor and divided by two equal-width bridge portions as one set of opening groups, and m sets of the opening groups;
The m first high-concentration diffusion regions that are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of each of the m sets of openings and are made of either P-type or N-type. When,
2 m pieces of P-type or N-type which are disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the openings at both ends of each of the m sets of opening groups and are opposite to the first high-concentration diffusion region. A second high concentration diffusion region,
A PN junction made of a semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region, disposed below the equal-width bridge portion made of two LOCOS oxide films in each of the m groups of openings. 2m areas are formed with equal width,
The m first high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
The 2m second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes ,
The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is an equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,
The opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region have different lengths along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film. A diode characterized by that.
半導体上に配置され、n本の等幅ブリッジ部で分割される(n+1)個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、
前記(n+1)個の開口部のうち、1つおきに位置する開口部からなる第1の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなる複数個の第1高濃度拡散領域の組と、
前記第1の開口群の各々の開口部に隣接する、1つおきに位置する開口部からなる第2の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる複数個の第2高濃度拡散領域の組とを有し、
前記n本の各々のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅にn本形成され、
前記複数個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、
前記複数個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリ ッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオード。
A LOCOS oxide film comprising (n + 1) openings disposed on a semiconductor and divided by n equal-width bridges;
Among the (n + 1) openings, the first openings are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the openings of the first opening group consisting of every other opening. A set of a plurality of first high-concentration diffusion regions made of any one of the molds;
Arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through each opening of the second opening group composed of every other opening adjacent to each opening of the first opening group; A plurality of second high-concentration diffusion regions each having a P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion region;
A PN junction region made of a semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region is arranged under a uniform width bridge portion made of each of the n LOCOS oxide films, and has a uniform width. n are formed,
The plurality of first high concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
The plurality of second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes ,
The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle equal width bridge portion consisting of the LOCOS oxide film and the long sides,
The opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region have different lengths along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film. A diode characterized by that.
前記LOCOS酸化膜の矩形状の開口部の角部が丸められ、略矩形状に形成されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載のダイオード。 4. The diode according to claim 1, wherein corners of the rectangular opening of the LOCOS oxide film are rounded to form a substantially rectangular shape . 5. 前記矩形の開口部を介して矩形状に形成される第1高濃度拡散領域、第2高濃度拡散領域の少なくとも一方の高濃度拡散領域において、長手方向における矩形の両端部の周囲に、前記一方の高濃度拡散領域と同型の不純物によって当該一方の高濃度拡散領域よりも低濃度の低濃度拡散領域を形成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1つに記載のダイオード。 In at least one of the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region formed in a rectangular shape through the rectangular opening, the one around the both ends of the rectangle in the longitudinal direction 5. The diode according to claim 1, wherein a low-concentration diffusion region having a lower concentration than that of the one high-concentration diffusion region is formed by an impurity having the same type as that of the high-concentration diffusion region . 前記矩形開口部の内側に形成され前記第1高濃度拡散領域および前記第2高濃度拡散領域に接触するそれぞれの電極のコンタクト面の形状は、
前記開口部の長辺をなす前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部との間隔よりも、前記開口部の短辺との間隔のほうが大きいことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1つに記載のダイオード。
The shape of the contact surface of each electrode formed inside the rectangular opening and in contact with the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region is:
The distance between the short side of the opening and the short side of the opening is larger than the distance from the equal width bridge made of the LOCOS oxide film that forms the long side of the opening. diode according to One.
前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域を形成するための前記LOCOS酸化膜の開口部上に第1高濃度拡散領域と第2高濃度拡散領域の各々に対応して形成した第 1 下層電極および第2下層電極が設けられ、
前記第 1 下層電極および第2下層電極上に層間絶縁膜が形成され、
当該層間絶縁膜において、第 1 下層電極に対応して第 1 層間絶縁膜開口部が形成され、第2下層電極に対応して第2層間絶縁膜開口部が形成され、
前記層間絶縁膜上に第 1 上層電極および第2上層電極が形成され、
1 上層電極は前記第 1 層間絶縁膜開口部を介して第1高濃度拡散領域に対応する第 1 下層電極に接続され、第2上層電極は前記第2層間絶縁膜開口部を介して第2高濃度拡散領域に対応する第2下層電極に接続されたことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1つに記載のダイオード。
The first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region are formed corresponding to each of the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region on the opening of the LOCOS oxide film for forming the first high concentration diffusion region and the second high concentration diffusion region. A first lower electrode and a second lower electrode are provided;
An interlayer insulating film is formed on the first lower layer electrode and the second lower layer electrode;
In the interlayer insulating film, a first interlayer insulating film opening is formed corresponding to the first lower layer electrode, and a second interlayer insulating film opening is formed corresponding to the second lower layer electrode,
A first upper layer electrode and a second upper layer electrode are formed on the interlayer insulating film;
The first upper layer electrode is connected to the first lower layer electrode corresponding to the first high-concentration diffusion region through the first interlayer insulating film opening , and the second upper layer electrode is connected to the first lower layer electrode through the second interlayer insulating film opening. 7. The diode according to claim 1 , wherein the diode is connected to a second lower layer electrode corresponding to the two high-concentration diffusion regions .
前記第 1 上層電極、第2上層電極における平面内の最短幅は、それぞれ、前記第 1 下層電極、第2下層電極における平面内の最短幅より大きいことを特徴とする請求項7に記載のダイオード。 8. The diode according to claim 7 , wherein a shortest width in a plane of each of the first upper electrode and the second upper electrode is larger than a shortest width in a plane of each of the first lower electrode and the second lower electrode. . 前記第 1 上層電極および前記第2上層電極上に保護膜が形成され、
前記第1上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第1上層電極により第 1 パッドを形成し、
前記第2上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第2上層電極により第2パッドを形成し、
前記第 1 パッドと前記第2パッドが前記LOCOS酸化膜の開口部を間に挟んでその両側に配置され、前記第 1 上層電極と前記第2上層電極の幅を、それぞれ、第 1 パッドと第2パッドに近くなるほど大きくしたことを特徴とする請求項7または8に記載のダイオード。
A protective film is formed on the first upper electrode and the second upper electrode;
An opening is formed in the protective film corresponding to the first upper layer electrode, and a first pad is formed by the first upper layer electrode exposed through the opening ;
An opening is formed in the protective film corresponding to the second upper layer electrode, and a second pad is formed by the second upper layer electrode exposed through the opening,
The first pad and the second pad are disposed on both sides of the opening of the LOCOS oxide film, and the widths of the first upper layer electrode and the second upper layer electrode are respectively set to the first pad and the second pad. 9. The diode according to claim 7 , wherein the diode is made larger as it approaches 2 pads .
半導体中に配置された前記第1高濃度拡散領域、前記第2高濃度拡散領域、前記PN接合領域を、P型の第3高濃度拡散領域で取り囲み、前記第3高濃度拡散領域を電極を介して接地したことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載のダイオード。 The first high-concentration diffusion region, the second high-concentration diffusion region, and the PN junction region disposed in the semiconductor are surrounded by a P-type third high-concentration diffusion region, and the third high-concentration diffusion region is used as an electrode. 10. The diode according to claim 1 , wherein the diode is grounded . 半導体中に配置された前記第1高濃度拡散領域、前記第2高濃度拡散領域、前記PN接合領域を、絶縁領域で取り囲んだことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1つに記載のダイオード。 10. The first high-concentration diffusion region, the second high-concentration diffusion region, and the PN junction region that are disposed in a semiconductor are surrounded by an insulating region. Diodes. 半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、A LOCOS oxide film comprising three openings disposed on a semiconductor and divided by two equal-width bridges;
前記3個の開口部の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型からなる第1高濃度拡散領域と、A first high-concentration diffusion region made of P-type or N-type and disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of the three openings;
前記3個の開口部の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2個の第2高濃度拡散領域とを有し、The second openings are formed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through openings at both ends of the three openings, and are P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion region. Having a high concentration diffusion region,
前記2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2本形成され、Two PN junction regions made of a semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region are arranged below the equal-width bridge portion made of the two LOCOS oxide films. Formed,
前記2個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、The two second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、  The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is an equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,
前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、The opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region have different lengths along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film. A method of manufacturing a diode, comprising:
前記半導体上に配置され、前記2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を備える前記LOCOS酸化膜を設ける工程と、Providing the LOCOS oxide film comprising three openings disposed on the semiconductor and divided by the two equal width bridge portions;
前記3個の開口部の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深くP型またはN型からなる前記第1高濃度拡散領域を形成する工程と、Impurities are ion-implanted into the semiconductor through the central opening of the three openings, and then heat-treated, so that the first high-concentration diffusion region that is P-type or N-type deeper than the LOCOS oxide film is formed. Forming, and
前記3個の開口部の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深く前記第1高濃度拡散領域とは逆型の、P型またはN型からなる前記第2高濃度拡散領域を2個形成する工程と、Impurities are ion-implanted into the semiconductor through the openings at both ends of the three openings, and then heat-treated to form a P-type that is deeper than the LOCOS oxide film and opposite to the first high-concentration diffusion region. Or forming the two second high-concentration diffusion regions made of N-type,
前記2個の第2高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴とするダイオードの製造方法。And a step of connecting the two second high-concentration diffusion regions to each other through electrodes.
半導体上に配置され、2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を1組の開口群として、前記開口群をm組備えるLOCOS酸化膜と、A LOCOS oxide film comprising three openings arranged on a semiconductor and divided by two equal-width bridge portions as one set of opening groups, and m sets of the opening groups;
前記m組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなるm個の第1高濃度拡散領域と、The m first high-concentration diffusion regions which are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the central opening of each of the m sets of openings and are made of either P-type or N-type. When,
前記m組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる2m個の第2高濃度拡散領域とを有し、2 m pieces of P-type or N-type which are disposed in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through openings at both ends of each of the m sets of opening groups and are opposite to the first high concentration diffusion region. A second high concentration diffusion region,
前記m組の各々の開口群の2本のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅に2m本形成され、A PN junction made of a semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region, disposed below the equal-width bridge portion made of two LOCOS oxide films in each of the m groups of openings. 2m areas are formed with equal width,
前記m個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、The m first high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
前記2m個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、The 2m second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、  The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is an equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,
前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、The opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region have different lengths along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film. A method of manufacturing a diode, comprising:
前記半導体上に配置され、前記2本の等幅ブリッジ部で分割される3個の開口部を1組の開口群として、前記開口群をm組備える前記LOCOS酸化膜を設ける工程と、  Providing the LOCOS oxide film having m openings as a set of three openings arranged on the semiconductor and divided by the two equal-width bridge portions;
前記m組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深くP型またはN型からなる前記第1高濃度拡散領域をm個形成する工程と、Impurities are ion-implanted into the semiconductor through the central opening of each of the m groups of openings, and then heat-treated, so that the first high-concentration diffusion that is P-type or N-type deeper than the LOCOS oxide film Forming m regions,
前記m組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深く前記第1高濃度拡散領域とは逆型の、P型またはN型からなる前記第2高濃度拡散領域を2m個形成する工程と、Impurities are ion-implanted into the semiconductor through openings at both ends of each of the m groups of openings, and then heat-treated, deeper than the LOCOS oxide film and opposite to the first high-concentration diffusion region, Forming 2m of the second high-concentration diffusion region made of P-type or N-type;
前記m個の第1高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、Connecting the m first high-concentration diffusion regions to each other through an electrode;
前記2m個の第2高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することConnecting the 2m second high-concentration diffusion regions to each other through electrodes. を特徴とするダイオードの製造方法。A method for manufacturing a diode.
半導体上に配置され、n本の等幅ブリッジ部で分割される(n+1)個の開口部を備えるLOCOS酸化膜と、A LOCOS oxide film comprising (n + 1) openings disposed on a semiconductor and divided by n equal-width bridges;
前記(n+1)個の開口部のうち、1つおきに位置する開口部からなる第1の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、P型またはN型のどちらか1つの型からなる複数個の第1高濃度拡散領域の組と、Of the (n + 1) openings, the first openings are arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through the openings of the first opening group consisting of every other opening. A set of a plurality of first high-concentration diffusion regions made of any one of the molds;
前記第1の開口群の各々の開口部に隣接する、1つおきに位置する開口部からなる第2の開口群の各々の開口部を介して前記LOCOS酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第1高濃度拡散領域とは逆型のP型またはN型からなる複数個の第2高濃度拡散領域の組とを有し、Arranged in the semiconductor deeper than the LOCOS oxide film through each opening of the second opening group composed of every other opening adjacent to each opening of the first opening group; A plurality of second high-concentration diffusion regions each having a P-type or N-type opposite to the first high-concentration diffusion region;
前記n本の各々のLOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第1高濃度拡散領域と前記第2高濃度拡散領域の間の半導体からなるPN接合領域が、等幅にn本形成され、A PN junction region made of a semiconductor between the first high-concentration diffusion region and the second high-concentration diffusion region is arranged under a uniform width bridge portion made of each of the n LOCOS oxide films, and has a uniform width. n are formed,
前記複数個の第1高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、The plurality of first high concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
前記複数個の第2高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、The plurality of second high-concentration diffusion regions are connected to each other through electrodes,
前記LOCOS酸化膜の開口部の平面形状が、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、  The planar shape of the opening of the LOCOS oxide film is a rectangle whose long side is an equal-width bridge made of the LOCOS oxide film,
前記第1高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第2高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記LOCOS酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、The opening for forming the first high-concentration diffusion region and the opening for forming the second high-concentration diffusion region have different lengths along the equal-width bridge made of the LOCOS oxide film. A method of manufacturing a diode, comprising:
前記半導体上に配置され、n本の等幅ブリッジ部で分割される(n+1)個の開口部を備える前記LOCOS酸化膜を設ける工程と、  Providing the LOCOS oxide film comprising (n + 1) openings disposed on the semiconductor and divided by n equal-width bridge portions;
前記(n+1)個の開口部のうち、1つおきに位置する開口部からなる第1の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深くP型またはN型からなる前記第1高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、Impurities are ion-implanted into the semiconductor through the openings of the first opening group consisting of every other opening among the (n + 1) openings, and then heat-treated, Forming a plurality of the first high-concentration diffusion regions made of P-type or N-type deeper than a LOCOS oxide film;
前記第1の開口群の各々の開口部に隣接する、1つおきに位置する開口部からなる第2の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記LOCOS酸化膜より深く前記第1高濃度拡散領域とは逆型の、P型またはN型からなる前記第2高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、Impurities are ion-implanted into the semiconductor through the openings of the second openings composed of every other opening adjacent to the openings of the first openings, and thereafter Performing a heat treatment to form a plurality of second high-concentration diffusion regions made of P-type or N-type, which are deeper than the first LOCOS oxide film and opposite to the first high-concentration diffusion regions;
前記複数個の第1高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、Connecting the plurality of first high-concentration diffusion regions to each other through electrodes;
前記複数個の第2高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴とするダイオードの製造方法。And a step of connecting the plurality of second high-concentration diffusion regions to each other through electrodes.
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