JPH01112779A - 定電圧ダイオード及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の定電圧ダイオード及びその製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、この檜の定電圧ダイオードは、「特公昭６１−５
６６３１号」に開示されるものがＩＪ）、これを第４図
乃至第９図に基づいて説明する。

尚、第４図は定電圧ダイオードの断面図、第５図は同平
面図、第６図は雑音電圧−電流特性図。

第７図は電流−電圧特性図、第８図は別従来例の定電圧
ダイオードの断面図及び第９図は同平面図である。

即ち、第４図及び第５図に示す如＜、Ｎ型エピタキシャ
ル層ｌに２塁不純物拡散領域ＣＮＰＮ型トランジスタの
ペース拡散領域）２を形成し、次いで、このｐｍ拡散領
域２に全て含まれ、る様に。

且つ高不純物濃度のＮ型拡散領域ＣＮＰＮ型トランジス
タのエミッタ拡散領域ン３を形成し、電極引き出し窓４
及び５が各々前記領域２及び３に設けられている。

又、第５図に示す如く、このダイオードの逆方向の降服
は、Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄの近傍で起こって居り、この場合の
雑音電圧−電流特性を第６図において見ると、正常なも
のは点線で示す様に電流密度の増加に伴い雑音電圧は減
少するが、この構造のダイオードではかなシの頻度で実
線で示す様に山ＣＭ、、Ｎ、）ができる場合がある。こ
の山の位置は不規則で複数個現われている。

この時の電流−電圧特性を調べると、第７図の実線の様
に屈折点（Ｍｓ　、Ｎｔ　）を有して居り、ＭｌとＭｓ
　−Ｎ＋とＮ、とが夫々対応している。そして、正常の
場合は点線で示す様に屈折点を有していない。

又、定電圧ダイオードの逆方向電流−電圧特性において
、屈折点が現われるのは、接合の局部で降服が起こって
いるためであり、これは通常、接合の角部で電界集中し
易く、円筒接合で降服する以前に球面接合、所謂接合の
角部より降服が始まることと、第５図の拡散窓６ｔ−通
して第４図のＮ型高不純物拡散領域３が形成される工程
において、前記拡散窓６の角部付近にＳｉｎ、及びＳｉ
の熱膨張係数の差異による応力が集中し、拡散・酸化工
程後に角部付近く結晶欠陥が誘発され、マイクログラズ
マが発生するためである。

更に、第８図及び第９図は、前述した定電圧ダイオード
の局部降服の問題点を解決した改良型定電圧ダイオード
である。即ち、このダイオードでは、Ｎ型エピタキシャ
ル層１１にＰ型不純物拡散領域１２が形成され、このＰ
型拡散領域１２の拡散窓１３の一辺に対向した長辺を有
する拡散窓１４を通して高不純物濃度のＮ型拡散領域１
５が形成されている。この時のツェナー電圧を決定する
接合は、第９図における点線Ｘ−Ｙの近傍であるため拡
散窓１３の角部における応力の影響がなく。

正常なツェナー電圧−電流特性が得られる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然し乍ら、上述した従来の定電圧ダイオードにおいては
、いずれも接合の降服がシリコンの表面に沿って生じる
友め、接合の降服は前記表面の影響を受けることになる
。よって、この様な表面降服デバイスにおいては、降服
時にマイクログッズマが発生し易く降服電圧、所謂基準
電圧は、通常雑音が多く、長時間の安定性がないという
問題点が６つ比。又、前記表面は、その上に通常形成さ
れる５ｉＯ１膜或いはＳｉ／ＳｉＯ，界面における汚染
に特に敏感であるため、短期間の不安定性？ターンオン
ドリフト効果が基準電圧に影響し、デバイスの汎用性が
悪いという問題点かあつ友。

本発明の目的は、異面降服による基準電圧の雑音の発生
及び表面汚染による基準電圧のドリフト効果が防止でき
る定電圧ダイオード及びその製造方法を提供するもので
ある。

〔問題点を解決する九めの手段〕

本発明は上述した目的を達成するため、第１導電型半導
体層の主表面上に、第１の絶縁膜を形成後、通常のホト
エツチングを以て開口部を形成する工程と、該開口部よ
り不純物を注入して、第２導電型不純物拡散領域を形成
する工程と、前記第１の絶縁膜を除去後、前記第１導電
を半導体層の主表面上に、前記第１導電を半導体層と同
一導電率の第１導電型エピタキシャル層を形成する工程
と、該第１導電型エビタ午シヤル層の主表面上に１第２
の絶縁膜を形成した後、通常のホトエツチングを以て前
記第２導電型不純物拡散領域に接すると共に、角部は前
記第２導電型不純物拡散領域内に含まれない開口部を形
成する工程と、該開口部より不純物を注入して、前記第
１導電型半導体層よりも高濃度で前記第１導電型エピタ
キシャル層より厚い第１導電型不純物拡散領域を形成す
る工程と、前記第２の絶縁膜を除去後、前記第１導電型
エビタ午シヤル層の主表面上に、第３の絶縁膜を形成し
、通常のホトエツチングを以て前記第３の絶縁膜の前記
第２及び第１導電型不純物拡散領域上の部分を夫々開口
し、電極引き出しの窓を形成する工程とを含むものであ
る。

〔作用〕

本発明においては、第１導電型半導体層上に、第２導電
型不純物拡散領域と第１導電型エビタ午シヤル層とを順
次形成し、拡散窓（開口部）の角部が第２導電型不純物
拡散領域に含まれず、拡散窓の以下にてＰＮ接合を形成
するので、第１導電型エピタキシャル層により第２導電
型不純物拡散領域の濃度のピーク及び接合の降服は同領
域内部において生じると共に、拡散窓角部における応力
の影響は防止される。

〔実施例〕

以下１本発明の定電圧ダイオード及びその製造方法に係
る一実施例を第１図乃至第３図に基づいて説明する。

尚、第１図は定電圧ダイオードの製造工程図、第２図は
同ダイオードの要部断面図及び第３図は不純物濃度−拡
散深さ特性図でるる。

先ず、第１図（ａ）に示す如く、濃度が１０１３〜１ｏ
１４ｃｒＲ′″３のＮ型半導体層１の主表面上に、熱Ｓ
ｉｎ、膜等の第１の絶縁膜２を形成後、通常のホトエツ
チングにより前記第１の絶縁膜２を部分的に開口し、こ
の開口部よりＰ型の不純物を拡散し１表面濃度１０１７
〜１０”３−’のＰ型不純物拡散領域３を４〜５　ｔｔ
ｍ厚に形成する。この場合、Ｐ型拡散としてＮＰＮ型ト
ランソスタのベース拡散を利用する。

次に、同図（ｂ）に示す如く、“前記第１の絶縁膜２を
除去した後、前記Ｎ型半導体層ｌと同一導電率で濃度が
１０１３〜１０１４ｃｒｐｔ−”のＮ型エピタキシャル
層４を前記Ｎ型半導体層ｌの主表面上に所要厚さ（３μ
ｍ以下）に形成する。尚、この場合のＮをエピタキシャ
ル層４の厚さは、このＮ型エピタキシャル層４の形成時
において、前記Ｐ壓不純物拡散領域３からのオートドー
ピングによりＰ型不純物がＮ型エピタキシャル層４の表
面まで拡散され且つオーミック接合が容品に形成される
表面濃度になる様（例えば層抵抗では１５０Ω／口以下
）Ｋ設定されている。

続いて、同図（ｃ）　Ｋ示す如く、前記Ｎ型エピタキシ
ャル層４の主表面上に、第２の絶縁膜５を形成する。そ
の後、通常のホトエツチングを以て前記第２の絶縁膜５
を部分的に開口後、この開口部より高濃度のＮ型不純物
を拡散し、拡散窓の角部が前記Ｐ型拡散領域３に含まれ
ないと共に、拡散窓の辺の中央部でＰＮ接合が形成され
る様に、濃度が１０”〜１０１０２２Ｉ”の高濃度Ｎ型
不純物拡散領域６を２〜３μｍ厚に形成する。この場合
、Ｎ型拡散としてＮＰＮ型トランノスタのエミッタ及び
コレクタ拡散を利用し、拡散深さは前記Ｎｍエピタキシ
ャル層４より厚くなっている。

しかる後、同図（ｄ）に示す如く、前記第２の絶縁膜５
を除去後、前記Ｎ型エピタキシャル層４の主表面上に再
び第３の絶縁膜７を形成する。そして、通常のホトエツ
チングによりこの第３の絶縁膜７を部分的に開口し、電
極引き出しのための窓８゜９を前記領域３，６の表面上
に形成した後、この窓８，９に金属を被着し、この金属
の選択的エツチングを以て金属配線を形成する。

この様にして完成された定電圧ダイオードでは、第２図
に示す如く、Ｎ型半導体Ｎ！Ｉｌの表面側にＰＮ接合し
ｆ？：、Ｐ型不純物拡散領域３と高濃度Ｎ型不純物拡散
饋域６とが形成され、これらを除くＮ型中導体層ｌの表
面には、高濃度Ｎ型不純物拡散領域６より薄いＮ型エピ
タキシャル層４が形成されて居り％Ｐ型不純物拡散領域
３に接し、角部は同領域３内に含まれることなくＮ型中
導体層ｌに位置した開口部と前記Ｐ型及びＮ型不純物拡
散領域３゜６上の第３の絶縁膜７に形成した電極引き出
し用の窓８．９とを有している・ ところで、第３図はＮ型半導体層ｔ、ｐｍ不純物拡散領
域３及び高濃度Ｎ型不純物拡散領域６の拡散深さと不純
物濃度との特性を示すものであるが、特にＰ型不純物拡
散領域３の製置のピーク（通常１０１８〜１０１９帰一
３）は、Ｎ型エピタキシャル層４によシ＃記領域３内部
のＡ、に米る様になｐ、これにより接合の降服は第２図
のＡ、で生じることＫなる。

〔発明の効果〕

以上説明した様に本発明によれば、第１導電型半導体層
上に、第２導電型不純物拡散領域と所要厚さの第１導電
型エピタキシャル層を順次形成した後、拡散窓の角部が
第２導電型不純物拡散領域に含まれない様にし、拡散窓
の辺の中央部でＰＮ接合を形成するので、第１導電をエ
ピタキシャル層により第２導電型不純物拡散領域の濃度
のピーク並びに接合の降服は同領域内部で生じるため、
基準電圧は表面上に通常形成されるＳ１０．膜或いはＳ
ｌ　／５１０ｇ界面における汚染等による表面効果の影
響を防止でき、基準電圧の不安定性やターンオンドリフ
ト効果が防止できると共に、汎用性が向上できる。加え
て、拡散窓の角部における応力の影響を防止でき、拡散
窓角部の結晶欠陥によるマイクロプラズマの発生、所謂
基準電圧の雑音の発生が防止できる等の特有の効果によ
り前述の問題を解決し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は定電圧ダイオードの製造工程図、第２図は同要部
断面図、第３図は不純物濃度−拡散深さ特性図、第４図
乃至第９図は従来例を示すもので、第４図は定電圧ダイ
オードの断面図、第５図は開平面図、第６図は雑音電圧
−電流特性図、第７図は電流−電圧特性図、第８図は別
従来例に係る定電圧ダイオードの断面図、第９図は同平
面図である。 ｌ・・・Ｎ型半導体層、２・・・第１の絶縁膜、３・・
・Ｐ型不純物拡散領域、４・・・Ｎ型エピタキシャル層
、５・・・第２の絶縁膜、６・・・高濃度Ｎ型不純物拡
散領域、７・・・第３の絶縁膜、８．９・・・窓。 第１図 ６　　　　　　　　　　　６；坊散３ 第８図　　　　７７　：　Ｎ”ｌＪｔ’！’ｆ’ｙ、ｙ
Ｑ４第９図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型半導体層と、 該第１導電型半導体層に形成した第２導電型不純物拡散
   領域と、 該第２導電型不純物拡散領域に接合し且つ前記第１導電
   型半導体層よりも高濃度の第１導電型不純物拡散領域と
   、 前記第１及び第２導電型不純物拡散領域を除く前記第１
   導電型半導体層に形成され、前記第１導電型不純物拡散
   領域より薄い第１導電型エピタキシャル層と、 前記第１及び第２導電型不純物拡散領域上に形成された
   電極引き出し用窓とを有することを特徴とする定電圧ダ
   イオード。
2. （２）第１導電型半導体層の主表面上に、開口部を形成
   した第１の絶縁膜を形成する工程と、 該開口部より不純物を注入して、第２導電型不純物拡散
   領域を形成する工程と、 前記第１の絶縁膜を除去後、前記第１導電型半導体層の
   主表面上に、前記第１導電型半導体層と同一導電率の第
   １導電型エピタキシャル層を形成する工程と、 該第１導電型エピタキシャル層の主表面上に、前記第２
   導電型不純物拡散領域に接すると共に、角部は前記第２
   導電型不純物拡散領域内に含まれない開口部を有した第
   ２の絶縁膜を形成する工程と、 該開口部より不純物を注入して、前記第１導電型半導体
   層よりも高濃度で前記第１導電型エピタキシャル４層よ
   り厚い第１導電型不純物拡散領域を形成する工程と、 前記第２の絶縁膜を除去後、前記第１導電型エピタキシ
   ャル層の主表面上に、前記第２及び第１導電型不純物拡
   散領域上に電極引き出しの窓が形成された第３の絶縁膜
   を形成する工程とを含むことを特徴とする定電圧ダイオ
   ードの製造方法。