JP5568265B2 - ショットキーダイオードの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にショットキーダイオードの構造及び製造方法に関するものである。
ショットキーダイオードは、金属と半導体との接合によって生じるショットキー障壁を利用したダイオードである。ショットキーダイオードは、多数キャリアによる動作のため、ＰＮ接合ダイオードに比べると順方向の電圧降下が低く、スイッチング速度が速いという特徴をもつ。このため、標準ロジックＩＣの高速化、オーディオ機器の電源回路、スイッチング電源で使用されることが多い。
特許文献１には、従来のショットキーダイオードが示されている。
特開２００３−２２９５７０号公報
図１は、従来のショットキーダイオードの構造を示す断面図である。図において、符号１０はＮ型エピタキシャル層；符号１２はＮ＋埋め込み拡散層；符号１４はＮ−拡散層；符号１６はＰ−拡散層；符号１８はＰ＋拡散層；符号２０は金属層を示す。アノードの構造は、金属層２０がＮ型基板上に配置され、ショットキーバリアダイオードを形成している。その周辺は、Ｐ−拡散層１６によって包囲された構造となっている。また、カソードは、寄生抵抗低減させるために、埋め込みのＮ＋拡散層１２と素子分離のためのＮ−拡散層１４とを介して引き出される構造となっている。
図１のような構造のショットキーダイオードをにおいては、当該ダイオード端部の電界集中を緩和させるために、Ｐ−拡散層を配置している。このため、ショットキーダイオードの逆耐圧は、Ｐ−拡散層１６とＮ＋埋め込み拡散層１２との距離で決まる。
しかしながら、このような構造のショットキーダイオードをでは、逆耐圧がＮ型エピタキシャル基板１０の厚さで決まり、所望の耐圧を得たいとき（Ｎ型エピタキシャル層１０で定まる逆耐圧以下の電圧が必要な場合）には、Ｎ型エピタキシャル層１０の厚さを変更しなければならない。ところが、Ｎ型エピタキシャル基板１０の厚さは、他の素子の特性に大きく影響が出てしまうため、変更することは困難である。また、カソードの引き出し部の構造上、寄生抵抗が大きくなり、順方向の電流能力が低下するという問題があった。
本発明は上記のような状況に鑑みてなされたものであり、所望の逆耐圧を自由に設定できるショットキーダイオードの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、ショットキーダイオードの縮小化を図ることが可能なショットキーダイオードの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係るショットキーダイオードの製造方法において、半導体基板上に第１導電型埋め込み拡散層及び第１導電型エピタキシャル層を形成する工程と、前記第１導電型エピタキシャル層内に、前記第１導電型埋め込み拡散層に接続された第１導電型拡散層を形成する工程と、前記第１導電型エピタキシャル層上に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜を除去し前記第１導電型エピタキシャル層を露出する開口部を形成する工程と、レジスト膜と前記絶縁膜とをマスクとした斜めイオン注入により、前記第１導電型エピタキシャル層の前記開口部に対応する領域の外縁部にショットキーダイオード端部の電界集中を緩和する第２導電型拡散層を形成する工程と、前記第２導電型拡散層の上部に、シリサイド層を形成する工程と、前記絶縁膜内に、前記第１導電型拡散層に接続されるコンタクトを形成する工程と、前記絶縁層上に前記コンタクトと接続される配線層を形成する工程とを含むことを特徴とする。
本発明の第２の態様に係るショットキーダイオードは、半導体基板と、前記半導体基板上に形成された第１導電型埋め込み拡散層と、前記半導体基板上に形成された第１導電型エピタキシャル層と、前記第１導電型エピタキシャル層内において、前記第１導電型埋め込み拡散層に接続された第１導電型拡散層と、エッチングにより開口された前記第１導電型エピタキシャル層を露出する開口部を備え、前記第１導電型エピタキシャル層上に形成されたフィールド酸化膜と、前記フィールド酸化膜をマスクとした斜めイオン注入により、ショットキーダイオード端部の電界集中を緩和すべく前記開口部の外縁部に形成された第２導電型拡散層と、前記第２導電型拡散層の上部に形成されたシリサイド層と、前記フィールド酸化膜内において、前記第１導電型拡散層に接続されるコンタクトと、前記フィールド酸化膜上において前記コンタクトと接続される配線層とを備え、前記第２導電型拡散層と前記第１導電型埋め込み拡散層との深さ方向における距離が、前記第２導電型拡散層と前記第１導電型拡散層との水平方向における距離よりも大きいことを特徴とする。
本発明によれば、ブレイクダウン箇所（逆耐圧）をアノードとカソードの距離で決まるように設定可能となり、所望の逆耐圧を容易に設定可能となる。その結果、ショットキーダイオード自体の縮小化を図ることが可能となる。
逆耐圧が第２導電型拡散層（１１６）と第１導電型拡散層（１１４）との距離（横方向）で決まるため、自由に逆耐圧を設計することが可能となる。すなわち、第１導電型エピタキシャル層（１１０）の厚さを変えることなく、逆耐圧を容易に変更することができる。さらに、電流経路が短くなり、寄生抵抗が低減軽減され、順方向の電流能力が向上するという効果がある。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例を参照して詳細に説明する。図２（Ａ），（Ｂ）、図３（Ｃ），（Ｄ）は、本発明の実施例に係るショットキーダイオードの製造工程を示す断面図である。本発明の実施例に係るショットキーダイオードの製造に際しては、図２（Ａ）に示すように、半導体基板上にＮ＋埋め込み酸化膜１１２及びＮ型エピタキシャル層１１０を形成する。次に、第１金属層を分離するフィールド酸化膜１０１を形成する。次に、フィールド酸化膜１０１をエッチングし、その後、Ｐ−拡散層１１６を形成する。Ｐ−拡散層１１６は、ショットキーダイオード端部の電界集中を緩和する。
Ｐ−拡散層１１６の形成に際しては、フィールド酸化膜１０１をマスクとし、イオン注入技術により、例えば、斜め４５度からボロンを打ち込む。この時、イオン注入角度は、Ｎ型基板からレジスト上部までの高さと開口幅との関係に基づいて調整し、ショットキー端部にのみイオンが注入され、中央部には注入されないようにする。また、Ｐ−拡散層１１６とカソードとなるＮ＋拡散層１１２／Ｎ−拡散層１１４との距離によって、逆耐圧が決まるように設定する。なお、Ｎ−拡散層１１４の上面にはＰ＋拡散層１１８が形成されている。
次に、図２（Ｂ）に示すように、シリサイド層（金属層）１２０を形成する。シリサイド層１２０の形成に際しては、Ｔｉ／ＴｉＮを厚さ７００Å／４００Åとなるように、スパッタリング工程によって形成し、熱処理を２回を行なう。ここで、１回目の熱処理の後、未反応のＴｉ／ＴｉＮをエッチングにより除去し、２回目の熱処理の後に、図３（Ｃ）に示すように、コンタクトを形成箇所にホール１３０を形成する。その後、図３（Ｄ）に示すように、コンタクト１３２を形成した後、その上に配線層１３４を形成する。
以上のように、下地（Ｎ型エピタキシャル層１１０）と第１金属層（１３４）とを分離する絶縁膜１０１を形成した後、（コンタクト１３２形成用のホトリソグラフィー・エッチング工程の前）に、ショットキーダイオード形成に必要なホトリソグラフィー・エッチング工程；電界緩和層（１１６）形成のためのイオン注入；シリサイド層１２０形成をセルフアラインで行うことができる。そのため、合わせ余裕の考慮が不要となり、素子サイズの縮小化が可能となる。
また、従来において、逆耐圧はＰ−拡散層１６とＮ＋埋め込み層１２との距離（縦方向）で決まっていいたため、所望の耐圧を得ることが困難であった。これに対して、本発明の実施例によれば、逆耐圧がＰ−拡散層１１６とＮ−拡散層１１４との距離（横方向）で決まるため、自由に逆耐圧を設計することが可能となる。すなわち、Ｎ型エピタキシャル層１１０の厚さを変えることなく、逆耐圧を容易に変更することができる。さらに、電流経路が短くなり、寄生抵抗が低減軽減され、順方向の電流能力が向上するという効果がある。
図４は、本発明の他の実施例に係るショットキーダイオードの構造を示す断面図である。なお、本実施例において、上述した実施例と同一又は対応する構成要素については、同一の参照符号を使用し、重複した説明は省略する。本実施例では、ショットキー形成時のホトリソグラフィー・エッチング工程において、Ｎ型エピタキシャル層１１０をトレンチ技術によりエッチングする。トレンチ構造を採用することにより、シリサイド層２２０の形成面積が増加する。その他の構成は、上述した実施例と同様である。本実施例の構造によれば、電流経路が広がり、寄生抵抗低減することができる為、順方向の電流能力を更に向上させることができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能なものである。
Claims (5)
- 半導体基板上に第１導電型埋め込み拡散層及び第１導電型エピタキシャル層を形成する工程と、
前記第１導電型エピタキシャル層内に、前記第１導電型埋め込み拡散層に接続された第１導電型拡散層を形成する工程と、
前記第１導電型エピタキシャル層上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を除去し前記第１導電型エピタキシャル層を露出する開口部を形成する工程と、
レジスト膜と前記絶縁膜とをマスクとした斜めイオン注入により、前記第１導電型エピタキシャル層の前記開口部に対応する領域の外縁部にショットキーダイオード端部の電界集中を緩和する第２導電型拡散層を形成する工程と、
前記第２導電型拡散層の上部に、シリサイド層を形成する工程と、
前記絶縁膜内に、前記第１導電型拡散層に接続されるコンタクトを形成する工程と、
前記絶縁膜上に前記コンタクトと接続される配線層を形成する工程とを含むことを特徴とするショットキーダイオードの製造方法。 - 前記第２導電型拡散層を形成する際に、ショットキー端部にのみイオンが注入され、中央部には注入されないようにすることを特徴とする請求項１に記載のショットキーダイオードの製造方法。
- 前記シリサイド層を形成する前記第１導電型エピタキシャル層の部分をトレンチ構造で形成し、トレンチ表面全体に前記シリサイド層を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のショットキーダイオードの製造方法。
- 半導体基板と、
前記半導体基板上に形成された第１導電型埋め込み拡散層と、
前記半導体基板上に形成された第１導電型エピタキシャル層と、
前記第１導電型エピタキシャル層内において、前記第１導電型埋め込み拡散層に接続された第１導電型拡散層と、
エッチングにより開口された前記第１導電型エピタキシャル層を露出する開口部を備え、前記第１導電型エピタキシャル層上に形成されたフィールド酸化膜と、
前記フィールド酸化膜をマスクとした斜めイオン注入により、ショットキーダイオード端部の電界集中を緩和すべく前記開口部の外縁部に形成された第２導電型拡散層と、
前記第２導電型拡散層の上部に形成されたシリサイド層と、
前記フィールド酸化膜内において、前記第１導電型拡散層に接続されるコンタクトと、
前記フィールド酸化膜上において前記コンタクトと接続される配線層とを備え、
前記第２導電型拡散層と前記第１導電型埋め込み拡散層との深さ方向における距離が、前記第２導電型拡散層と前記第１導電型拡散層との水平方向における距離よりも大きいことを特徴とするショットキーダイオード。 - 前記シリサイド層が形成される前記第１導電型エピタキシャル層の部分がトレンチ構造で形成され、トレンチ表面全体に前記シリサイド層が形成されたことを特徴とする請求項４記載のショットキーダイオード。
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