JP5558901B2 - ダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、ダイオード及びその製造方法に関する。

従来より、半導体装置において、半導体基板内にｐ形領域及びｎ形領域を相互に接するように形成することにより、ツェナーダイオードを作り込む技術が開示されている。近年、半導体装置の高集積化に伴い、ツェナーダイオードについても、特性の安定性を維持したまま、小型化することが要求されている。

特開２００６−１６５３７０号公報

本発明の実施形態の目的は、小型化を図ることができるダイオード及びその製造方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、半導体基板と、前記半導体基板の一部に形成された第１導電型領域と、前記半導体基板の上面に形成され、前記第１導電型領域の直上域の一部に開口部が形成された素子分離絶縁膜と、前記開口部内に形成され、前記第１導電型領域に接した第２導電型領域と、不純物注入法により前記開口部の側面に沿って形成され、実効的な不純物濃度が前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の実効的な不純物濃度よりも低く、前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との界面を前記素子分離絶縁膜から離隔する低濃度領域と、を備え、前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との間に、これらの界面を介して電流が流れるたことを特徴とするダイオードが提供される。

本発明の他の一態様によれば、半導体基板の一部に第１導電型領域を形成する工程と、前記半導体基板の上面に前記第１導電型領域の直上域の一部に開口部が形成された素子分離絶縁膜を形成する工程と、上方から見て、前記開口部の側面を含む領域に第２導電型不純物を注入することにより、前記側面に沿って実効的な不純物濃度が前記第１導電型領域の実効的な不純物濃度よりも低い低濃度領域を形成する工程と、前記開口部内に、前記第１導電型領域に接するように、実効的な不純物濃度が前記低濃度領域の実効的な不純物濃度よりも高い第２導電型領域を形成する工程と、を備え、前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との界面を、前記低濃度領域によって前記素子分離絶縁膜から離隔させ、前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との間に、これらの界面を介して電流が流れることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。

第１の実施形態に係る半導体装置を例示する平面図である。 図１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。 第２の実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。 比較例に係る半導体装置を例示する平面図である。 図６に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、半導体装置のツェナーダイオード領域を例示する平面図であり、（ａ）は比較例を示し、（ｂ）は第１の実施形態を示す。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る半導体装置を例示する平面図であり、
図２は、図１に示すＡ−Ａ’線による断面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る半導体装置１においては、シリコン基板１０が設けられている。シリコン基板１０においては、導電型がｐ形の単結晶のシリコンからなるｐ形基材１２が設けられており、ｐ形基材１２上にエピタキシャル層１３が形成されている。エピタキシャル層１３は、ｐ形基材１２の上面を起点としてエピタキシャル成長したシリコン層であり、導電型はｎ形である。エピタキシャル層１３上には、例えばシリコン酸化物からなる素子分離絶縁膜１４が設けられている。すなわち、素子分離絶縁膜１４はシリコン基板１０の上面に形成されている。

ｐ形基材１２の上層部分の一部には、導電型がｎ形の高濃度領域１６が層状に形成されている。上方から見て、高濃度領域１６の形状は、角部が落とされた矩形である。高濃度領域１６の実効的な不純物濃度は、エピタキシャル層１３の実効的な不純物濃度よりも高い。なお、「実効的な不純物濃度」とは、母材となる半導体材料の電気伝導に寄与する不純物の濃度であり、同一の半導体材料にドナーとなる不純物（以下、「ｎ形不純物」ともいう）及びアクセプタとなる不純物（以下、「ｐ形不純物」ともいう）の双方が含まれている場合には、相殺分を除いた値をいう。

また、シリコン基板１０内には、例えばシリコン酸化物等の絶縁材料からなる枠材１７が設けられている。上方から見て、枠材１７は、高濃度領域１６の外縁の内側に位置しており、その形状は、高濃度領域１６の外縁に沿った形状、すなわち、角部が落とされた矩形である。枠材１７の上端は素子分離絶縁膜１４の下面に接しており、中央部分はエピタキシャル層１３及び高濃度領域１６を突き抜けており、下端はｐ形基材１２の内部に到達している。

エピタキシャル層１３における枠材１７に囲まれた部分には、導電型がｎ形のｎ形領域１８が形成されている。ｎ形領域１８の実効的な不純物濃度は、エピタキシャル層１３の実効的な不純物濃度よりも高く、高濃度領域１６の不純物濃度よりも低い。上方から見て、ｎ形領域１８は枠材１７には接していないが、枠材１７に囲まれた領域の略全体に配置されている。ｎ形領域１８の外縁の形状は枠材１７に沿った形状であり、角部が落とされた矩形である。また、ｎ形領域１８は、エピタキシャル層１３の全厚にわたって形成されており、ｎ形領域１８の下面は高濃度領域１６の上面に接しており、ｎ形領域１８の上面は素子分離絶縁膜１４の下面に接している。

素子分離絶縁膜１４には、相互に離隔した２ヶ所に開口部２１及び２２が形成されている。開口部２１は、ｎ形領域１８の中央部付近の直上域に形成されており、上方から見て、その形状は例えば正方形である。開口部２２は、ｎ形領域１８の端部の直上域に形成されており、その形状は例えば長方形である。開口部２２の長手方向はｎ形領域１８の短手方向と一致している。

開口部２１の内部には、導電型がｐ形のｐ形領域２５が形成されている。ｐ形領域２５は、開口部２１内の全領域に形成されており、従って、開口部２１の側面２１ａに接している。ｐ形領域２５の下面は、ｎ形領域１８の上面に接しており、ｐｎ界面２６が構成されている。ｐｎ界面２６は、素子分離絶縁膜１４の下面よりも上方に位置している。

そして、素子分離絶縁膜１４及びｐ形領域２５の下方には、開口部２１の側面２１ａに沿って、低濃度領域２８が形成されている。従って、上方から見て、低濃度領域２８の形状は、側面２１ａを含む枠状である。低濃度領域２８の導電型はｐ形であり、その実効的な不純物濃度はｐ形領域２５及びｎ形領域１８の実効的な不純物濃度よりも低い。低濃度領域２８は、ｐ形領域２５の下面における周辺部分、素子分離絶縁膜１４の開口部２１の側面２１ａにおける下部、及び、素子分離絶縁膜１４の下面における開口部２１の近傍の部分に接している。これにより、低濃度領域２８は、ｐｎ界面２６を素子分離絶縁膜１４から離隔している。換言すれば、低濃度領域２８が設けられていることにより、素子分離絶縁膜１４、ｎ形領域１８及びｐ形領域２５が相互に接する３重点は存在しない。

素子分離絶縁膜１４の開口部２２内には、コンタクト領域２９が形成されている。コンタクト領域２９の導電型はｎ形であり、その実効的な不純物濃度はｎ形領域１８の実効的な不純物濃度よりも高い。コンタクト領域２９の下面はｎ形領域１８の上面に接しており、これにより、コンタクト領域２９はｎ形領域１８に接続されている。

次に、上述の如く構成された本実施形態に係る半導体装置の製造方法について説明する。
図３（ａ）〜（ｄ）及び図４（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態に係る半導体装置の製造方法を例示する工程断面図である。

先ず、図３（ａ）に示すように、導電型がｐ形のｐ形基材１２を用意する。ｐ形基材１２は、例えば、ボロン等のｐ形不純物が導入されたシリコンウェーハである。
次に、図３（ｂ）に示すように、ｐ形基材１２の上層部分の一部に対してリン等のｎ形不純物をイオン注入して、導電型がｎ形の高濃度領域１６を形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、ｐ形基材１２上にｎ形のシリコンをエピタキシャル成長させて、エピタキシャル層１３を形成する。エピタキシャル層１３の厚さは例えば５μｍとする。ｐ形基材１２及びエピタキシャル層１３により、シリコン基板１０が形成される。

次に、図３（ｄ）に示すように、エピタキシャル層１３の一部に対してｎ形不純物をイオン注入する。このイオン注入における加速電圧は、例えば、８０ｋｅＶとする。また、ドーズ量は、形成されるｎ形領域１８の実効的な不純物濃度が高濃度領域１６の実効的な不純物濃度よりも低くなるような量とし、例えば、１×１０^１５ｃｍ^−２のオーダーとする。次に、温度が例えば１１００℃、時間が例えば５０分間の熱処理を施し、導入したｎ形不純物を熱拡散させる。このようにして、イオン注入及び熱拡散により、導電型がｎ形のｎ形領域１８を形成する。ｎ形領域１８はエピタキシャル層１３の厚さ方向全体にわたって形成され、高濃度領域１６に接触する。また、図１に示すように、上方から見て、ｎ形領域１８の形状は角部を切り取った矩形とする。

次に、図４（ａ）に示すように、シリコン基板１０に上面側からディープトレンチ３１を形成する。上方から見て、ディープトレンチ３１はｎ形領域１８を囲む枠状に形成する。また、ディープトレンチ３１の深さは、エピタキシャル層１３及び高濃度領域１６を貫通し、ｐ形基材１２における高濃度領域１６の直下域に配置された部分に到達するような深さとする。次に、ディープトレンチ３１内に例えばシリコン酸化物等の絶縁材料を埋め込むことにより、枠材１７を形成する。

次に、図４（ｂ）に示すように、シリコン基板１０の上面に、例えばシリコン酸化物等の絶縁材料からなる素子分離絶縁膜１４を選択的に形成する。素子分離絶縁膜１４の厚さは例えば０．２７５μｍとする。このとき、素子分離絶縁膜１４には、開口部２１及び２２を形成する。上方から見て、開口部２１はｎ形領域１８の中央部付近に形成し、開口部２２はｎ形領域１８の端部に形成する。開口部２１及び２２の内部には、エピタキシャル層１３を残存させる。

次に、図４（ｃ）に示すように、上方から見て開口部２１の側面２１ａを含む領域に、ｐ形不純物をイオン注入する。このイオン注入においては、ｐ形不純物が素子分離絶縁膜１４の下面と同程度の深さ、例えば、シリコン基板１０の上面から０．２μｍ程度の深さに到達するように、加速電圧を比較的高くし、例えば、２６０ｋｅＶとする。また、ドーズ量は、エピタキシャル層１３におけるｐ形不純物を注入した部分の導電型がｐ形に反転し、且つ、実効的な不純物濃度がその後に形成されるｐ形領域２５の実効的な不純物濃度よりも低くなるような量とし、例えば、１×１０^１３ｃｍ^−２のオーダーとする。これにより、開口部２１の側面２１ａに沿って、導電型がｐ形であり、実効的な不純物濃度がｎ形領域１８及びｐ形領域２５の実効的な不純物濃度よりも低い低濃度領域２８が形成される。

次に、図４（ｄ）に示すように、シリコン基板１０の上方から、素子分離絶縁膜１４の開口部２１全体を含む領域に対して、ｐ形不純物をイオン注入する。このイオン注入においては、図４（ｃ）に示した低濃度領域２８を形成するためのイオン注入と比較して、加速電圧をより低くし、ドーズ量をより高くする。例えば、加速電圧は５ｋｅＶとし、ドーズ量は１×１０^１５ｃｍ^−２のオーダーとする。これにより、素子分離絶縁膜１４をマスクとして、低濃度領域２８よりも浅い領域に、低濃度領域２８よりも高い濃度でｐ形不純物が導入されて、開口部２１内に自己整合的にｐ形領域２５が形成される。

ｐ形領域２５の実効的な不純物濃度は、低濃度領域２８の実効的な不純物濃度よりも高くなる。また、ｐ形領域２５の下面の中央部はｎ形領域１８の上面に接し、下面の周辺部は低濃度領域２８の上面に接し、ｐ形領域２５の側面は開口部２１の側面２１ａに接する。このとき、ｐ形領域２５とｎ形領域１８とのｐｎ界面２６と、素子分離絶縁膜１４との間には、低濃度領域２８が介在する。すなわち、界面２６は低濃度領域２８によって素子分離絶縁膜１４から離隔される。

次に、図１及び図２に示すように、素子分離領域１４の開口部２２全体に対してｎ形不純物をイオン注入する。これにより、開口部２２の内部にコンタクト領域２９が形成される。その後、シリコンウェーハをダイシングする。このようにして、半導体装置１が製造される。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。
半導体装置１においては、ｐ形領域２５とｎ形領域１８とが相互に接することにより、ｐ形領域２５をアノードとし、ｎ形領域１８をカソードとしたダイオードＤが形成される。そして、ｐ形領域２５に相対的に負の電位を印加し、コンタクト領域２９に相対的に正の電位を印加することにより、ｐ形領域２５とｎ形領域１８とのｐｎ界面２６に逆バイアス電圧が印加されて、ダイオードＤはツェナーダイオードとして機能する。上方から見て、枠材１７及び枠材１７に囲まれた領域が、ツェナーダイオード領域である。

このとき、低濃度領域２８の実効的な不純物濃度はｐ形領域２５の実効的な不純物濃度よりも低いため、低濃度領域２８とｎ形領域１８との界面にはほとんど電流が流れず、ダイオードＤにおける実質的に電流が流れるツェナージャンクションは、ｐｎ界面２６のみとなる。そして、半導体装置１においては、ｐｎ界面２６は低濃度領域２８によって素子分離絶縁膜１４から離隔されている。このため、ダイオードＤの動作に伴って素子分離絶縁膜１４に電荷が蓄積されて、素子分離絶縁膜１４がチャージアップすることがなく、このチャージアップに起因してダイオードＤのツェナー電圧（Ｖｚ）が変動することがない。この結果、ダイオードＤの動作を安定させることができる。これに対して、仮にツェナージャンクションと素子分離絶縁膜１４が接していると、素子分離絶縁膜１４に電荷が蓄積されてしまい、ツェナー電圧が変動してしまう。

また、本実施形態においては、低濃度領域２８をイオン注入法によって形成しているため、低濃度領域２８を狭い領域に形成することができる。この結果、ツェナーダイオード領域を縮小し、半導体装置１を小型化することができる。

更に、本実施形態においては、ｎ形領域１８をツェナーダイオード領域の略全体、すなわち、開口部２１の直下域を含む広い領域に形成している。これにより、ｐ形領域２５の下面における低濃度領域２８によって覆われていない領域を確実にｎ形領域１８を接触させて、ｐｎ界面２６とすることができる。この結果、ツェナー電圧のツェナー面積、すなわち、ｐｎ界面２６の面積に対する依存性を低減し、半導体装置１の小型化を図ることができる。

更にまた、半導体装置１においては、上方から見て、略矩形状のｎ形領域１８の内部に、ｐｎ界面２６及びコンタクト領域２９が配置されている。このため、ｎ形領域１８におけるｐｎ界面２６の直下域に相当する部分とコンタクト領域２９の直下域に相当する部分との最短経路及びその周辺にもｎ形領域１８が配置されることになり、ツェナー電流はｎ形領域１８内を伝導することにより、この最短経路を流れることができる。この結果、ダイオードＤの寄生抵抗を低減することができる。

更にまた、半導体装置１においては、ｎ形領域１８の直下域に高濃度領域１６が設けられている。高濃度領域１６はｎ形領域１８と比較して、導電型が同じであり、実効的な不純物濃度が高い。このため、高濃度領域１６の抵抗率はｎ形領域１８の抵抗率よりも低く、ツェナー電流の一部は高濃度領域１６を流れることができる。この結果、ダイオードＤの寄生抵抗をより一層低減することができる。

更にまた、半導体装置１においては、ｎ形領域１８を囲むように絶縁性の枠材１７が設けられている。このため、枠材１７の内部を枠材１７の外部から効果的に電気的に分離することができる。これにより、ダイオードＤと隣の素子との間の距離を短くし、半導体装置１を小型化することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係る半導体装置を例示する断面図である。
図５に示すように、本実施形態に係る半導体装置２は、前述の第１の実施形態に係る半導体装置１（図１及び図２参照）と比較して、導電型がｐ形の低濃度領域２８（図２参照）の代わりに、導電型がｎ形の低濃度領域３８が設けられている点が異なっている。低濃度領域３８の実効的な不純物濃度は、ｎ形領域１８の実効的な不純物濃度よりも低い。このような半導体装置２は、前述の図４（ｃ）に示す工程において、注入するｐ形不純物量を少なくし、ｎ形領域１８内に形成される低濃度領域３８の導電型がｐ形に反転しない程度の量とすることにより、製造することができる。

半導体装置２においては、ｐ形領域２５と低濃度領域３８との間にｐｎ接合面が形成されるが、低濃度領域３８の実効的な不純物濃度はｎ形領域１８の実効的な不純物濃度よりも低いため、ｐ形領域２５と低濃度領域３８との界面には電流がほとんど流れない。このため、本実施形態に係る半導体装置２においても、前述の第１の実施形態に係る半導体装置１（図２参照）と同様に、実質的に電流が流れるツェナージャンクションはｐ形領域２５とｎ形領域１８の間のｐｎ界面２６だけとなり、ツェナージャンクションが低濃度領域３８によって素子分離絶縁膜１４から離隔される。これにより、前述の第１の実施形態と同様に、素子分離絶縁膜１４のチャージアップを防止し、ツェナー電圧の変動を防止することができる。本実施形態における上記以外の構成、製造方法及び作用効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

次に、第１の実施形態の比較例について説明する。
図６は、本比較例に係る半導体装置を例示する平面図であり、
図７は、図６に示すＢ−Ｂ’線による断面図である。

図６及び図７に示すように、本比較例に係る半導体装置１０１においては、低濃度領域２８（図２参照）が設けられていない。このため、ｐ形領域２５とｎ形領域１８とのｐｎ界面２６を素子分離絶縁膜１４から離隔させるために、上方から見て、開口部２１内の中央部のみに、ｎ形領域１８が形成されている。また、ｎ形領域１８とコンタクト領域２９との間の導電を確保するために、ｎ形領域１８が高濃度領域１６まで到達していると共に、コンタクト領域２９と高濃度領域１６との間に、ｎ形領域１１８が形成されている。これにより、ｎ形領域１８は高濃度領域１６及びｎ形領域１１８を介してコンタクト領域２９に接続される。ｎ形領域１８とコンタクト領域２９との間の抵抗を低減するために、ｎ形領域１１８は、開口部２１を囲むように枠状に形成されている。枠材１７はｎ形領域１１８の更に外側に配置されている。

半導体装置１０１においても、ｐ形領域２５及びｎ形領域１８によってダイオードが形成され、このダイオードをツェナーダイオードとして使用することができる。この場合、ｐｎ界面２６がツェナージャンクションとなる。しかしながら、半導体装置１０１においては、ｐｎ界面２６を素子分離絶縁膜１４から離隔させるために、ｎ形領域１８を開口部２１の中央部の直下域のみに形成する必要があり、ｎ形領域１８は高濃度領域１６を介してｎ形領域１１８に接続される。従って、ｎ形領域１８は、ｐ形領域２５及び高濃度領域１６の双方に接触するように、厚く形成する必要があり、イオン注入及び熱拡散によって形成する必要がある。しかしながら、この場合、ｎ形領域１８に含有されるｎ形不純物は熱拡散によって横方向にも拡散し、ｎ形領域１８が横方向に膨張してしまう。このため、ｎ形不純物を注入する領域と開口部２１の側面２１ａとを十分に離隔しておく必要があるが、これによってツェナーダイオード領域の面積が増大してしまう。これは、ｎ形領域１１８についても同様である。

また、ｎ形領域１８は高濃度領域１６を介してｎ形領域１１８に接続されるため、ｎ形領域１８とｎ形領域１１８との間を流れる電流の大部分は、最短経路を流れることができない。このため、前述の第１の実施形態のように、ｎ形領域１８をツェナーダイオード領域の略全体に形成する場合と比較して、ｎ形領域１８とコンタクト領域２９との間の抵抗が高くなってしまう。これを補うためには、ｎ形領域１８は開口部２１を囲む枠状に形成する必要があるが、この結果、ツェナーダイオード領域の面積が増大してしまう。

これに対して、前述の第１の実施形態においては、ｐｎ界面２６を素子分離絶縁膜１４から離隔させるために低濃度領域２８を形成している。低濃度領域２８はｐ形領域２５、ｎ形領域１８及び素子分離絶縁膜１４に接していればよいため、薄く形成することができる。このため、低濃度領域２８は、熱拡散を用いずに、イオン注入のみによって形成することができる。熱拡散を行わないことにより、熱拡散によって低濃度領域２８が横方向に拡散することもなく、上方から見て、低濃度領域２８を狭い領域に形成することができる。この結果、ｐｎ界面と素子分離絶縁膜１４との間の距離を短くすることができ、ツェナーダイオード領域の面積を縮小することができる。

また、前述の第１の実施形態においては、ｎ形領域１８を開口部２１の側面２１ａの直下域を避けて形成する必要がなく、ツェナーダイオード領域全体に形成することができるため、ｎ形領域１８をコンタクト領域２９に直接接続することができる。これにより、ダイオードの寄生抵抗が低減すると共に、開口部２１を囲む枠状のｎ形領域１１８（図６参照）が不要となる。これによっても、ツェナーダイオード領域の面積を縮小することができる。

以下、この効果を、具体的な数値例を挙げて説明する。
図８（ａ）及び（ｂ）は、半導体装置のツェナーダイオード領域を例示する平面図であり、（ａ）は本比較例を示し、（ｂ）は前述の第１の実施形態を示す。
なお、図８（ａ）及び（ｂ）内に記入されている寸法の単位は「μｍ」である。また、図８（ａ）及び（ｂ）は、比較例に係る半導体装置１０１と第１の実施形態に係る半導体装置１とで、ｐｎ界面２６の面積（ツェナー面積）を相互に等しくした例を示している。以下の説明は全て平面構造の説明であり、上方から見た場合の形状及び寸法である。

図８（ａ）に示すように、比較例に係る半導体装置１０１におけるツェナーダイオード領域の概略的な構成は、開口部２２及びコンタクト領域２９を除いて、複数の正方形が同心状に配置された構成である。ｐｎ界面２６の形状、すなわち、ｎ形領域１８の形状は、一辺の長さが４μｍの正方形であり、ｐｎ界面２６と素子分離絶縁膜１４との間の距離は６μｍであり、従って、開口部２１の形状、すなわち、ｐ形領域２５の形状は、一辺の長さが１４μｍの正方形である。また、開口部２１とｎ形領域１１８との間の距離は４μｍであり、ｎ形領域１１８の幅は６μｍであり、ｎ形領域１１８と枠材１７との間の距離は１μｍであり、枠材１７の幅は１μｍである。このため、半導体装置１０１におけるツェナーダイオード領域の形状は、一辺の長さが４０μｍの略正方形である。従って、ツェナーダイオード領域の面積は約１６００μｍ^２である。

図８（ｂ）に示すように、第１の実施形態に係る半導体装置１におけるツェナーダイオード領域においては、ｐ形領域２５及び低濃度領域２８の形状はそれぞれ正方形であり、同心状に配置されているが、ｎ形領域１８及び枠材１７の形状は略長方形である。すなわち、ｐ形領域２５の形状は一辺の長さが６μｍの正方形であり、低濃度領域２８の形状は内縁の一辺の長さが４μｍ、外縁の一辺の長さが８μｍ、幅が２μｍの正方形の枠状である。従って、ｐｎ界面２６の形状は一辺の長さが４μｍの正方形である。低濃度領域２８の外縁とｎ形領域１８の外縁との間の距離は、開口部２２に対向していない三方については１〜２μｍであり、開口部２２に対向している一方については６〜７μｍであり、そのうち、開口部２２の幅は２μｍである。従って、ｎ形領域１８の形状は、長辺の長さが１６μｍ、短辺の長さが１１μｍの略長方形である。また、ｎ形領域１８と枠材１７との間の距離は１μｍであり、枠材１７の幅は１μｍである。このため、半導体装置１におけるツェナーダイオード領域の形状は、長辺の長さが２０μｍ、短辺の長さが１５μｍの略長方形である。従って、ツェナーダイオード領域の面積は約３００μｍ^２である。

このように、ツェナー面積を相互に等しくした場合、前述の第１の実施形態によれば、比較例と比較して、ツェナーダイオード面積を約２０％まで縮小することができる。この効果は、前述の第２の実施形態においても同様である。

なお、素子分離絶縁膜のチャージアップを防止するために、素子分離絶縁膜自体をなくしてしまうことも考えられるが、そうすると、ｐ形領域２５を自己整合的に形成できなくなり、ｐ形領域２５の面積が増大すると共に、ｐ形領域２５とコンタクト領域２９との距離を長くとることが必要となり、ツェナーダイオード領域の面積が増大してしまう。

以上説明した実施形態によれば、ツェナーダイオードの小型化を図ることができる半導体装置及びその製造方法を実現することができる。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除若しくは設計変更を行ったもの、又は、工程の追加、省略若しくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、高濃度領域１６は形成されていなくてもよい。また、隣の素子との距離を十分に確保できるか、他の手段によって電気的に分離できる場合には、枠材１７は設けられていなくてもよい。更に、前述の各実施形態においては、半導体材料にはシリコンを使用し、絶縁材料にはシリコン酸化物を使用する例を示したが、本発明はこれに限定されない。

１、２ 半導体装置、１０ シリコン基板、１２ ｐ形基板、１３ エピタキシャル層、１４ 素子分離絶縁膜、１６ 高濃度領域、１７ 枠材、１８ ｎ形領域、２１ 開口部、２１ａ 側面、２２ 開口部、２５ ｐ形領域、２６ ｐｎ界面、２８ 低濃度領域、２９ コンタクト領域、３１ ディープトレンチ、３８ 低濃度領域、１０１ 半導体装置、１１８ ｎ形領域、Ｄ ダイオード

Claims (13)

1. 半導体基板と、
   前記半導体基板の一部に形成された第１導電型領域と、
   前記半導体基板の上面に形成され、前記第１導電型領域の直上域の一部に開口部が形成された素子分離絶縁膜と、
   前記開口部内に形成され、前記第１導電型領域に接した第２導電型領域と、
   不純物注入法により前記開口部の側面に沿って形成され、実効的な不純物濃度が前記第１導電型領域及び前記第２導電型領域の実効的な不純物濃度よりも低く、前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との界面を前記素子分離絶縁膜から離隔する低濃度領域と、
   を備え、
   前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との間に、これらの界面を介して電流が流れることを特徴とするダイオード。
2. 前記低濃度領域の導電型は第２導電型であることを特徴とする請求項１記載のダイオード。
3. 前記低濃度領域の導電型は第１導電型であることを特徴とする請求項１記載のダイオード。
4. 上方から見て、前記第２導電型領域は、前記開口部内の全領域に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のダイオード。
5. 前記素子分離絶縁膜には、前記第１導電型領域の直上域における他の一部に、他の開口部が形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のダイオード。
6. 前記半導体基板における前記他の開口部内に形成され、前記第１導電型領域に接続され、第１導電型であり、実効的な不純物濃度が前記第１導電型領域の実効的な不純物濃度よりも高いコンタクト領域をさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のダイオード。
7. 前記第１導電型領域の直下域に形成され、前記第１導電型領域の下面に接し、第１導電型であり、実効的な不純物濃度が前記第１導電型領域の実効的な不純物濃度よりも高い高濃度領域をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のダイオード。
8. 上方から見て、前記半導体基板内における前記第１導電型領域を囲む領域に枠状に形成され、絶縁材料からなる枠材をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のダイオード。
9. 前記半導体基板における前記第１導電型領域を囲む部分の導電型は、第２導電型であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のダイオード。
10. 半導体基板の一部に第１導電型領域を形成する工程と、
    前記半導体基板の上面に前記第１導電型領域の直上域の一部に開口部が形成された素子分離絶縁膜を形成する工程と、
    上方から見て、前記開口部の側面を含む領域に第２導電型不純物を注入することにより、前記側面に沿って実効的な不純物濃度が前記第１導電型領域の実効的な不純物濃度よりも低い低濃度領域を形成する工程と、
    前記開口部内に、前記第１導電型領域に接するように、実効的な不純物濃度が前記低濃度領域の実効的な不純物濃度よりも高い第２導電型領域を形成する工程と、
    を備え、
    前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との界面を、前記低濃度領域によって前記素子分離絶縁膜から離隔させ、
    前記第１導電型領域と前記第２導電型領域との間に、これらの界面を介して電流が流れることを特徴とするダイオードの製造方法。
11. 前記低濃度領域の導電型を第２導電型とすることを特徴とする請求項１０記載のダイオードの製造方法。
12. 前記低濃度領域の導電型を第１導電型とすることを特徴とする請求項１０記載のダイオードの製造方法。
13. 前記第１導電型領域を形成する工程は、
    半導体基材上にエピタキシャル成長によって半導体層を形成する工程と、
    前記半導体層の一部に第１導電型不純物を導入する工程と、
    前記第１導電型不純物を拡散させる工程と、
    を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１つに記載のダイオードの製造方法。

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