JPH01246873A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH01246873A
JPH01246873A JP7413988A JP7413988A JPH01246873A JP H01246873 A JPH01246873 A JP H01246873A JP 7413988 A JP7413988 A JP 7413988A JP 7413988 A JP7413988 A JP 7413988A JP H01246873 A JPH01246873 A JP H01246873A
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JP
Japan
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impurity
guard ring
semiconductor layer
region
semiconductor
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Application number
JP7413988A
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Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Gomi
五味 孝行
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve a Schottky diode in a breakdown strength and a property by a method wherein a semiconductor device is provided with the Schottky diode, where an electrode constituting the diode is connected with a impurity doped semiconductor of a guard ring formed of an impurity region around the electrode. CONSTITUTION:A semiconductor device is provided, where an electrode constituting a Schottky diode(SBD) or a Schottky electrode 32 formed of, a Schottky metal and a guard ring 33 formed of a p-type impurity region are formed on an n-type semiconductor region 31. In this process, an impurity doped semiconductor 34 forming the guard ring 33 and the electrode 32 are provided as being connected with each other. By this method, the Schottky diode 32 is improved in a breakdown strength owing to the guard ring 33, and the SBD 32 can be prevented from varying in characteristic due to an inconstant space between the guard ring 32 and the electrode 32.

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序で本発明を説明する。[Detailed description of the invention] The present invention will be explained in the following order.

A 産業上の利用分野 B 発明の概要 C従来の技術 D 発明が解決しようとする課題 E 課題を解決するための手段(第1図)F 作用 G 実施例 H発明の効果 A 産業上の利用分野 本発明は半導体装置、特に半導体基板上にショットキー
ダイオードを有する半導体装置、あるいはショットキー
ダイオードと共にバイポーラトランジスタ特にそのエミ
ッタ及びベース各領域がそれぞれ不純物含有半導体層と
接してこれよりの不鈍物の導入によって形成されるいわ
ゆるダブルポリシリコン型バイポーラトランジスタを具
備する半導体装置に関わる。
A. Field of industrial application B. Overview of the invention C. Prior art D. Problem to be solved by the invention E. Means for solving the problem (Fig. 1) F. Effect G. Example H. Effect of the invention A. Field of industrial application The present invention relates to a semiconductor device, particularly a semiconductor device having a Schottky diode on a semiconductor substrate, or a bipolar transistor together with a Schottky diode, in particular a bipolar transistor whose emitter and base regions are respectively in contact with an impurity-containing semiconductor layer, and in which impurities are introduced. The present invention relates to a semiconductor device including a so-called double polysilicon type bipolar transistor formed by.

B 発明の概要 本発明は、半導体基板上にガードリングを有するショッ
トキーダイオードを有する半導体装置において、そのガ
ードリングを不純物含有半導体層からの不純物導入によ
って形成された構成をとり、そのショットキー電極が不
純物含有半導体層に接続される構成とする。
B. Summary of the Invention The present invention provides a semiconductor device having a Schottky diode having a guard ring on a semiconductor substrate, in which the guard ring is formed by introducing impurities from an impurity-containing semiconductor layer, and the Schottky electrode is The structure is such that it is connected to an impurity-containing semiconductor layer.

また、本発明においては半導体基板にショットキーダイ
オードとバイポーラトランジスタとを一体に得る半導体
装置において、そのショットキーダイオードのガードリ
ングをバイポーラトランジスタのベース領域に接する不
純物含有半導体層と同一の不純吻合を半導体層からの不
純物の導入によって形成する構成をとると共にこの不純
物含有半導体層とショットキー電極とが接続される構成
とする。
Further, in the present invention, in a semiconductor device in which a Schottky diode and a bipolar transistor are integrally formed on a semiconductor substrate, the guard ring of the Schottky diode is formed by forming the same impurity anastomosis as the impurity-containing semiconductor layer in contact with the base region of the bipolar transistor. The structure is formed by introducing impurities from a layer, and the impurity-containing semiconductor layer and the Schottky electrode are connected.

本発明は、上述の各構成を採ることによって確実にショ
ットキーダイオードの耐圧の向上と特性の安定化、さら
に占有面積の縮小化を図る。
The present invention reliably improves the withstand voltage and stabilizes the characteristics of the Schottky diode and further reduces the occupied area by employing the above-mentioned configurations.

C従来の技術 ショットキーバリアによってダイオードを構成するショ
ットキーダイオード(以下SBDと略称する)はTTL
()ランジスタ トランジスタ ロジック)やECL 
(エミッタ結合ロジック)等のバイポーラトランジスタ
による論理回路の高速化に利用されている。
C. Conventional technology A Schottky diode (hereinafter abbreviated as SBD), which consists of a diode using a Schottky barrier, is a TTL
() transistor transistor logic) and ECL
It is used to speed up logic circuits using bipolar transistors, such as (emitter-coupled logic).

第2図はトランジスタQのベース・コレクタ間をSBD
でクランプしたLS −TTL (ローパワーショット
キーTTL)の例を示す。この場合、ベース・コレクタ
間がそのベース・エミッタ間電圧VBEより低い順方向
電圧VfをもつSBDでクランプされているためトラン
ジスタQのオン時、コレクタ・エミソ、り間電圧VCE
は VCE= VER−Vf となり、 VCE>VCE  (sat) のため(Vci(sat)はコレクタ・エミッタ間飽和
電圧)飽和しにくくなり、高速とな乞。
Figure 2 shows the SBD between the base and collector of transistor Q.
An example of LS-TTL (low power Schottky TTL) clamped with In this case, since the base-collector is clamped by SBD which has a forward voltage Vf lower than the base-emitter voltage VBE, when the transistor Q is on, the collector-emitter voltage VCE
VCE = VER - Vf, and since VCE > VCE (sat) (Vci (sat) is the collector-emitter saturation voltage), it becomes difficult to saturate, and the speed increases.

また、第3図はSBD負荷切換型ECLXRAM(ラン
ダム アクセス メモリ)セルの例であり、高抵抗RH
と並列にSBDを接続することにより低消費電力と高速
性とを得るようにしている。
Figure 3 is an example of an SBD load switching type ECLXRAM (random access memory) cell, which has a high resistance RH
By connecting the SBD in parallel with the SBD, low power consumption and high speed can be achieved.

このSBDを特にLS −TTLに応用した場合、逆方
向の耐圧を大きくしたいという要求からガードリングを
有するSBD構成とされる。第4図は、このガードリン
グを有するSBDの路線的断面図を示すもので、この例
においては例えばn型の半導体領域(1)上にショット
キーメタルすなわちショットキー電極(2)が被着され
てショットキーバリア(3)が形成され、その周囲に半
導体領域(1)とは異なる導電型の図においてはp型の
半導体領域によるガードリング(4)が設けられ、ショ
ットキーバリア(3)の周縁部での電界集中を緩和して
高耐圧化を図るようになされている。第5図はSBDの
電流−電圧特性曲線図で第5図中、実線曲線(5)は順
方向の電流−電圧特性曲線を示し、破線曲線(6)はガ
ードリング(4)を付与しないSBDの逆方向の電流−
電圧特性曲線図を示す。そして、このSBDに第4図に
示したガードリング(4)を設ける場合は、鎖線曲線(
7)に示すような特性曲線の移動が生じ、耐圧の向上が
図られる。
When this SBD is applied particularly to LS-TTL, the SBD is configured with a guard ring because of the requirement to increase the reverse breakdown voltage. FIG. 4 shows a cross-sectional view of an SBD having this guard ring. In this example, a Schottky metal, that is, a Schottky electrode (2) is deposited on an n-type semiconductor region (1). A Schottky barrier (3) is formed around the Schottky barrier (3), and a guard ring (4) is provided around the Schottky barrier (3) by a p-type semiconductor region in the figure, which has a conductivity type different from that of the semiconductor region (1). It is designed to reduce electric field concentration at the peripheral edge and achieve high withstand voltage. Figure 5 is a current-voltage characteristic curve diagram of the SBD. In Figure 5, the solid line curve (5) shows the forward current-voltage characteristic curve, and the broken line curve (6) shows the SBD without the guard ring (4). Current in the opposite direction of −
A voltage characteristic curve diagram is shown. When the SBD is provided with the guard ring (4) shown in Fig. 4, the chain line curve (
The characteristic curve as shown in 7) shifts, and the withstand voltage is improved.

ところが、このようなSBDを具備する半導体装置にお
いて、これにガードリングを設けることは工程の複雑化
、ガードリングを付設することに因るSBD面積のばら
つきしたがって特性のばらつきなどを招来するという課
題がある。
However, in a semiconductor device equipped with such an SBD, providing a guard ring poses problems such as complicating the process and causing variations in the SBD area due to the provision of the guard ring, resulting in variations in characteristics. be.

一方、昨今それぞれ不純物がドープされた不純物含有半
導体層例えば多結晶シリコン層からの半導体基板への不
純物の導入によってその低抵抗のベース電極取り出し領
域(すなわちグラフトベース領域)及びエミッタ領域を
形成するようにしてエミッタとベースの各位置及びこれ
らからの電極導出のセルファライン(自己整合)を図る
ようにしたいわゆるダブルポリシリコン型のバイポーラ
トランジスタがその小面積化すなわち高速性を得ること
ができる上において脚光を浴びている。
On the other hand, in recent years, a low resistance base electrode extraction region (that is, a graft base region) and an emitter region have been formed by introducing impurities into a semiconductor substrate from an impurity-containing semiconductor layer, for example, a polycrystalline silicon layer. The so-called double-polysilicon bipolar transistor, which has a self-alignment (self-alignment) for each position of the emitter and base and the electrodes leading from these, has been attracting attention because of its small area and high speed. Bathing.

そして、このようなダブルポリシリコン型バイポーラト
ランジスタとガードリングを゛具備するSBDとの組合
せによる例えばLS −TTLを構成することが提案さ
れるに至っており、この場合においてそのガードリング
付きのSBDを設けることによる製造工程数の増加を回
避すべく例えばその5BIIのガードリングをダブルポ
リシリコン型のバイポーラトランジスタのグラフトベー
ス領域の形成のための不純物含有半導体層の利用によっ
て形成するという方法の提案がなされている。その例と
しては例えば特開昭62−1260号公報にその開示が
ある。
It has been proposed to configure, for example, an LS-TTL by combining such a double polysilicon type bipolar transistor and an SBD equipped with a guard ring. In order to avoid the increase in the number of manufacturing steps caused by this, a method has been proposed in which, for example, the 5BII guard ring is formed by using an impurity-containing semiconductor layer for forming the graft base region of a double polysilicon bipolar transistor. There is. An example of this is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 1260/1983.

ダブルポリシリコン型バイポーラトランジスタのグラフ
トベース領域とSBDのガードリング等を同時に形成す
る構成の例を第6図を参照して説明する。この例におい
てはp型の半導体サブストレイト(11)上にn型の高
不純物濃度のコレクタ埋め込み領域(12)が形成され
、これの上にn型の半導体層(13)がエピタキシャル
成長されてなる半導体基板(14)が構成され、半導体
基Fi(14)上すなわち半導体N (13)上に5i
(h絶縁層(15)が形成され、これに穿設されたそれ
ぞれリング状の窓(15a)及び(15b)を通して第
1のp型の不純物がドープされた第1の不純物半導体層
(16)が形成され、この各リング状窓(15a)及び
(15b)を通じて第1の不純物半導体Fit (16
)からの不純物がそれぞれ導入されてそれぞれp型のグ
ラフトベース領域(17)とガードリング領域(18)
とが形成される。この場合、その第1の不純物半導体層
(16)はその内周縁部をも含んでその表面を覆ってS
iO2絶縁層(19)が被着形成される。また、グラフ
トベース領域(17)によって囲まれた部分には例えば
不純物イオンの打ち込みによってp型のベース動作領域
いわゆる真性ベース領域(20)が形成される。そして
、このベース動作領域(20)上には第2の不純物含有
の不純物半導体i (21)が被着され、これよりの不
純物の導入によってn型のエミッタ領域(23)を形成
するものであるが、この場合、エミッタ領域(23)と
ベース取出し電極ともなる第1の不純物半導体層(16
)とが電気的に連接することがないように、グラフトベ
ース領域(17)上の第1の不純物半導体層(16)の
内周縁には5i(h絶縁層あるいはシリコシナイトライ
ド膜よりなるサイドウオール(24)を形成している。
An example of a structure in which a graft base region of a double polysilicon bipolar transistor, a guard ring of an SBD, etc. are formed at the same time will be described with reference to FIG. In this example, an n-type collector buried region (12) with a high impurity concentration is formed on a p-type semiconductor substrate (11), and an n-type semiconductor layer (13) is epitaxially grown on this semiconductor. A substrate (14) is constructed, and 5i is formed on the semiconductor substrate Fi (14), that is, on the semiconductor N (13).
(h An insulating layer (15) is formed, and a first impurity semiconductor layer (16) doped with a first p-type impurity through ring-shaped windows (15a) and (15b) bored in the insulating layer (15). is formed, and the first impurity semiconductor Fit (16
) are introduced into the p-type graft base region (17) and guard ring region (18), respectively.
is formed. In this case, the first impurity semiconductor layer (16) covers the surface including the inner peripheral edge of the first impurity semiconductor layer (16).
An iO2 insulating layer (19) is deposited. Further, in a portion surrounded by the graft base region (17), a p-type base operating region, so-called intrinsic base region (20), is formed by implanting impurity ions, for example. A second impurity semiconductor i (21) containing impurities is deposited on this base operating region (20), and an n-type emitter region (23) is formed by introducing impurities therefrom. However, in this case, the emitter region (23) and the first impurity semiconductor layer (16) which also serves as the base extraction electrode
), a side wall made of a 5i (h insulating layer or a silicosinonitride film) is provided at the inner peripheral edge of the first impurity semiconductor layer (16) on the graft base region (17). (24) is formed.

この場合、SBDの形成部すなわちガードリング(18
)の内周縁部上にも絶縁R(19)及びサイドウオール
(24)が形成され、このサイドウオール(24)を介
してショットキーメタルすなわちショットキー電極(2
5)の形成がなされている。したがってこの場合、ショ
ットキー電極(25)の半導体層(13)への被着部に
形成されるショットキーバリアSBとガードリング(1
8)とはサイドウオール(24)の存在によって離間し
た状態にあるために安定して確実な耐圧向上が図られな
いとか、サイドウオール(24)の存在によってSBD
の面積が不安定化し、したがって特性のばらつきを生じ
るなどの課題がある。
In this case, the forming part of the SBD, that is, the guard ring (18
) is also formed on the inner peripheral edge of the insulation R (19) and a side wall (24), and a Schottky metal, that is, a Schottky electrode (2
5) is formed. Therefore, in this case, the Schottky barrier SB and the guard ring (1
8) means that the presence of the sidewall (24) makes it difficult to improve the pressure resistance stably and reliably due to the presence of the sidewall (24), or that the presence of the sidewall (24) makes the SBD
There are problems such as the area becomes unstable, resulting in variations in characteristics.

そして、第6図の構造のものにおいて、ガードリング(
18)とショットキー電極(25)とが連接するように
する場合には、第1の不純物半導体層(16)からの不
純物の拡散幅を大とすることが必要となり、この場合に
は、グラフトベース領域(17)の幅も大となり、これ
がエミッタ領域(23)と接することになりエミッター
ベース間の逆方向耐圧V eboの低下を来すとか、グ
ラフトベース領域(17)を通ずる注入キャリアのコレ
クタに向う通路の発生によって、実質的にベース幅の増
大、したがって電流増幅率hpiの低下を来し、更には
トランジション周波数ftの低下、高周波数特性の悪化
を来すなどの課題がある。
In the structure shown in Figure 6, the guard ring (
18) and the Schottky electrode (25), it is necessary to increase the diffusion width of the impurity from the first impurity semiconductor layer (16). The width of the base region (17) also becomes large, and this comes into contact with the emitter region (23), resulting in a decrease in the reverse withstand voltage V ebo between the emitter and base, or the collector of injected carriers passing through the graft base region (17). The generation of a path toward the base substantially increases the base width, resulting in a decrease in the current amplification factor hpi, and furthermore, causes problems such as a decrease in the transition frequency ft and deterioration of high frequency characteristics.

D 発明が解決しようとする課題 本発明は、上述したガードリングを具備するSBDを有
する半導体装置において、そのSBDの特性のばらつき
、耐圧の不安定性等の課題をバイポーラトランジスタの
特性を悪化させることな(解決する。
D Problems to be Solved by the Invention The present invention solves problems such as variations in characteristics of the SBD and instability of breakdown voltage in a semiconductor device having an SBD equipped with the above-mentioned guard ring without deteriorating the characteristics of a bipolar transistor. (solve.

E 課題を解決するための手段 本発明においては、第1図Oに示すように第1導電型図
示の例ではn型の半導体領域(31)上にショットキー
ダイオードSBDを形成する電極すなわちショットキー
金属によるショットキー電極(32)と、SBDの周囲
の第2導電型図示の例ではp型の不純物領域からなるガ
ードリング(33)を有する半導体装置において、その
ガードリング(33)を形成する不純物含有半導体層(
34)と電極(32)とが接続された構成をとる。
E. Means for Solving the Problems In the present invention, as shown in FIG. In a semiconductor device having a Schottky electrode (32) made of metal and a guard ring (33) made of a p-type impurity region in the illustrated example of the second conductivity type surrounding the SBD, an impurity forming the guard ring (33) Containing semiconductor layer (
34) and the electrode (32) are connected.

また、本発明においては、半導体領域(31)上にバイ
ポーラトランジスタTrとショットキーダイオードSB
Dとを具備する半導体装置において、半導体領域(31
)上に少くともバイポーラトランジスタTrのベース領
域(35)及びSBDの周囲位置に延在して第1の不純
物含有半導体層(34)を設け、半導体領域(31)上
にこの不純物含有半導体層(34)に接すると共にこの
不純物含有半導体層(34)の不純物と同一導電型のグ
ラフトベース領域(351)及びガードリング(33)
を形成し、かつSBDを形成するショットキー電極(3
2)と不純物含有半導体層(34)とを接続した構成を
とる。
Further, in the present invention, a bipolar transistor Tr and a Schottky diode SB are provided on the semiconductor region (31).
In the semiconductor device comprising D, the semiconductor region (31
), a first impurity-containing semiconductor layer (34) is provided extending to at least the base region (35) of the bipolar transistor Tr and the surrounding position of the SBD, and the first impurity-containing semiconductor layer (34) is provided on the semiconductor region (31). A graft base region (351) and a guard ring (33) that are in contact with the impurity-containing semiconductor layer (34) and have the same conductivity type as the impurity of the impurity-containing semiconductor layer (34).
Schottky electrode (3
2) and an impurity-containing semiconductor layer (34) are connected.

F 作用 上述の本発明構成によれば、SBDのガードリング(3
3)と、これを構成する不純物含有半導体層(34)と
を接続して設けるようにしたことによってそのショット
キーバリアと離間してガードリング(33)が形成され
ることによる高耐圧化の効果の消滅ないしは不安定性等
を回避でき、確実にガードリング(33)による高耐圧
化の作用を生せしめると共にこのガードリング(33)
とショットキー電極(32)との間に不安定な間隔が存
在することによるSBDの占有面積したがって特性ばら
つき等を回避できる。
F Function According to the configuration of the present invention described above, the guard ring (3
3) and the impurity-containing semiconductor layer (34) constituting this, a guard ring (33) is formed at a distance from the Schottky barrier, resulting in a high breakdown voltage effect. It is possible to avoid the extinction or instability of
It is possible to avoid variations in the occupied area of the SBD and therefore characteristics due to the presence of an unstable interval between the SBD and the Schottky electrode (32).

G 実施例 第1図A〜0を参照して本発明装置をnpnバイポーラ
トランジスタTrと、ガードリングを具備するSBDと
の組合せによる半導体装置に適用する場合の一例をその
理解を容易にするためにその一例の製造方法と共に各製
造工程順を追って説明する。
G. Embodiment Referring to FIGS. 1A to 1, an example of the case where the device of the present invention is applied to a semiconductor device comprising a combination of an npn bipolar transistor Tr and an SBD provided with a guard ring will be described to facilitate understanding thereof. The order of each manufacturing process will be explained one by one along with an example manufacturing method.

まず、第1図Aに示すように(111)結晶面を主面と
するp型のシリコン半導体サブストレイト(36)を用
意し、その−主面にn型め高濃度のコレクタ埋め込み領
域(37)を選択的に形成すると共に、その各素子間分
離を行うp型のチャンネルストッパー領域(38)をそ
れぞれ選択的拡散等によって形成する。
First, as shown in FIG. 1A, a p-type silicon semiconductor substrate (36) having a (111) crystal plane as its main surface is prepared, and an n-type high concentration collector buried region (37) is provided on its -main surface. ) are selectively formed, and p-type channel stopper regions (38) for isolating each element are formed by selective diffusion or the like.

第1図Bに示すようにサブストレイト(36)上に、こ
れと異なる導電型の例えばn型の半導体層すなわちn型
の半導体領域(31)をエピタキシャル成長して(11
1)結晶面を主面とする半導体基板(39)を構成する
As shown in FIG. 1B, on the substrate (36), a semiconductor layer (31) of a different conductivity type, for example, an n-type, that is, an n-type semiconductor region (31) is epitaxially grown (11).
1) Construct a semiconductor substrate (39) whose main surface is a crystal plane.

第1図Cに示すように、半導体基板(39)の半導体層
(31)上に例えば5i(hバッファN (40)を介
してシリコンナイトライドSiNxよりなる耐酸化マス
ク層(41)を被着形成する。そして、このマスク層(
41)上にエツチングレジストN (42)例えばフォ
トレジストを選択的に、厚い局部的酸化膜を形成すべき
部分以外に被着形成する。
As shown in FIG. 1C, an oxidation-resistant mask layer (41) made of silicon nitride SiNx is deposited on the semiconductor layer (31) of the semiconductor substrate (39) via a 5i (h buffer N (40)). Then, this mask layer (
41) Etching resist N on top (42) For example, photoresist is selectively deposited on areas other than those where a thick local oxide film is to be formed.

エツチングレジストTi (42)をマスクとして第1
図りに示すように耐酸化マスク層(41)を選択的に例
えばRIB (反応性イオンエツチング)等によってエ
ツチングし、さらにこれの下の5iOFバッファ層(4
0)を例えばRIB L、さらにこれの下の半導体層(
31)を所要の深ささに例えばRIE して凹部(43
)を形成する。
Using the etching resist Ti (42) as a mask, the first
As shown in the figure, the oxidation-resistant mask layer (41) is selectively etched by, for example, RIB (reactive ion etching), and then the 5iOF buffer layer (41) below this is etched.
0), for example, RIB L, and the semiconductor layer below this (
31) to the required depth by RIE, for example, to form a recess (43).
) to form.

次に第1図Eに示すように、例えばエツチングレジスト
層(42)を除去して凹部(43)内、すなわち耐酸化
マスク層(41)が存在しない部分を熱酸化して厚い酸
化膜(44)をフィールド部、及び電気的に半導体層(
31)を分割すべき部分に形成する。
Next, as shown in FIG. 1E, for example, the etching resist layer (42) is removed and the inside of the recess (43), that is, the part where the oxidation-resistant mask layer (41) is not present, is thermally oxidized to form a thick oxide film (44). ) in the field part, and electrically in the semiconductor layer (
31) into the parts to be divided.

第1図Fに示すように、耐酸化マスク層(41)をエツ
チング除去し、例えば5i02層(45)をCVD(化
学的気相成長)法によって形成し、これの上にさらに例
えばフォトレジスト層(46)をスピンコードして表面
をほぼ平坦化する。
As shown in FIG. 1F, the oxidation-resistant mask layer (41) is removed by etching, and, for example, a 5i02 layer (45) is formed by CVD (chemical vapor deposition), and on top of this, for example, a photoresist layer is further formed. (46) is spin-coded to substantially flatten the surface.

第1図Gに示すように、5i(h層(45)とフォトレ
ジス14j (46)とによって平坦化された表面から
半導体層(31)を外部に露呈する位置までいわゆるエ
ッチバックを行い、選択的にn型の不純物をイオン注入
してコレクタ電極取り出し領域(47)を形成する。
As shown in FIG. 1G, so-called etch-back is performed from the surface flattened by the 5i (h layer (45) and the photoresist 14j (46) to a position where the semiconductor layer (31) is exposed to the outside, and the selected Specifically, an n-type impurity is ion-implanted to form a collector electrode extraction region (47).

第1図Hに示すように、表面熱酸化あるいはCVD法等
によって5i02絶縁膜(4日)を形成する。そして、
これの上にエツチングレジスト例えばフォトレジスト層
(49)を被着し、最終的にバイポーラトランジスタの
ベース領域及びガードリングを形成すべき部分に窓(4
9e)及び(49c)を形成する。
As shown in FIG. 1H, a 5i02 insulating film (4 days) is formed by surface thermal oxidation or CVD method. and,
An etching resist such as a photoresist layer (49) is deposited on top of this, and finally a window (49) is formed in the area where the base region and guard ring of the bipolar transistor are to be formed.
9e) and (49c) are formed.

第1図Iに示すように、第1図Hで説明したフォトレジ
ストN (49)をエツチングレジストとしてその窓(
49B)及び(49c)を通じて5i(h絶縁膜(48
)に窓(48B)及び(48c)を穿設する。その後フ
ォトレジスト層(49)を除去して半導体層例えば多結
晶シリコン層を全面的にCVD法等によって形成し、こ
れに例えばB”、BF2+等のn型の不純物イオンをイ
オン注入して第1の不純物含有半導体層(34)を形成
する。この場合そのイオン注入の濃度分布は、そのピー
ク位置が半導体基板との界面(半導体層(31)との界
面)に至ることのない、すなわち半導体N (34)中
に存在するように形成する。
As shown in FIG. 1I, the photoresist N (49) explained in FIG.
5i(h insulation film (48) through 49B) and (49c)
) are drilled with windows (48B) and (48c). Thereafter, the photoresist layer (49) is removed and a semiconductor layer, such as a polycrystalline silicon layer, is formed on the entire surface by CVD or the like, and n-type impurity ions such as B", BF2+, etc. are ion-implanted into the first layer. In this case, the concentration distribution of the ion implantation is such that the peak position does not reach the interface with the semiconductor substrate (the interface with the semiconductor layer (31)), that is, the semiconductor layer (34) contains impurities. (34) to form such that it exists in

次に第1図Jに示すように、半導体層(34)上にエツ
チングレジスト例えばフォトレジスト層(51)を塗布
し、これの最終的にSBDのショットキー電極を形成す
る部分に窓(51s)を穿設し、この窓(51s)を通
じてこれの下の半導体層(34)をRIH法等によって
エツチングし窓(34s)を形成する。
Next, as shown in FIG. 1J, an etching resist, such as a photoresist layer (51), is applied on the semiconductor layer (34), and a window (51s) is formed in the part where the Schottky electrode of the SBD will finally be formed. A window (34s) is formed by etching the underlying semiconductor layer (34) through this window (51s) by RIH method or the like.

第1図Kに示すように第1図Jにおけるフォトレジスト
Ji(51)を除去し、半導体層(34)の窓(34s
)内を含んで全面的に絶縁層(52)例えば5i02を
例えばCVD法によって全面的に被着形成して後、再び
エツチングレジストとしての例えばフォトレジスト(5
3)を塗布し、これの最終的にバイポーラトランジスタ
のベース動作領域を形成する部分に窓(53B)を穿設
し、この窓(53B)を通じて絶縁層(52)に窓(5
2B)を穿設する。
As shown in FIG. 1K, the photoresist Ji (51) in FIG. 1J is removed, and the window (34s) of the semiconductor layer (34) is removed.
) After forming an insulating layer (52), for example 5i02, on the entire surface by, for example, CVD, an etching resist such as photoresist (5
3), a window (53B) is formed in the part that will eventually form the base operating region of the bipolar transistor, and a window (53B) is formed in the insulating layer (52) through this window (53B).
2B).

第1図りに示すように、窓(52B)を通じて半導体層
(34)に対して窓(34B)を穿設する。この場合の
窓(34e)の穿設方法は例えば特開昭60−2405
9号に開示された方法をとり得る。すなわち、この場合
まず半導体層(34)の第1図■で説明した不純物のイ
オン打ち込みの不純物濃度めピーク位置を有する部分を
越える深さに異方性ドライエツチング例えばRIHによ
って凹部を形成する。その後、アニール処理を施して半
導体N (34)中の不純物の拡散処理を必要に応じて
行い、その後半導体単結晶の面指数に対するエツチング
速度の依存性の大きいエツチング液例えばXOHエツチ
ング液、あるいはA1(アミン、ピロカテコール、水の
混合液)エツチング液を用いてエツチングし、半導体層
(34)に窓(34B)の穿設を行う。このような方法
による場合、半導体層(34)すなわち多結晶シリコン
においては、実質的にXOHエツチング液あるいはAP
Wエツチング液に対して比較的エツチング速度の速い、
(100)結晶面が混在することによってそのエツチン
グの速度が比較的大きいものであるが、半導体層(31
)に至るところで半導体N (31)の(111)結晶
面が露呈することによってそのエツチング速度が急激に
低下するのでこの時点でエツチング処理をやめれば、多
結晶シリコンによる半導体層(34)のみに窓(34B
)の穿設を行うことができることになる。そして、この
結晶学的異方性エツチングは、多結晶シリコンであって
もこれに不純物が高濃度にドープされている場合は、そ
のエツチング性が低下するものであるが、上述したよう
にこの半導体M (34)に対して不純物濃度のピーク
位置は予め半導体層(31)との界面に至ることのない
位置に選定し、このピークを有する部分はRIHによる
エツチングによって除去していることによって不純物ド
ープされた半導体層(34)といえども確実に多結晶半
導体層と単結晶半導体層とのエツチング速度の差を顕著
に保持させることができる。そして、続いてこの窓(3
4e)を通じて半導体層(31)にp型の不純物例えば
B+あるいはBP2+イオンをイオン注入してベース動
作領域(352)を形成し、その後全面的に窓(52B
) (34B)内を含んで更に5i(b等の絶縁N (
52)をCVDによって被着し、アニール処理を施して
ベース動作領域(352)の活性化を行い、また半導体
層(34)の不純物を半導体層(半導体領域)(31)
に導入してそれぞれグラフトベース領域(351)及び
ガードリング(33)の形成を行う。
As shown in the first diagram, a window (34B) is formed in the semiconductor layer (34) through the window (52B). The method of drilling the window (34e) in this case is, for example, disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-2405.
The method disclosed in No. 9 may be used. That is, in this case, first, a recessed portion is formed by anisotropic dry etching, for example, RIH, at a depth beyond the portion of the semiconductor layer (34) having the impurity concentration peak position of the impurity ion implantation described in FIG. Thereafter, an annealing treatment is performed to diffuse impurities in the semiconductor N (34) as necessary, and then an etching solution such as XOH etching solution or A1 ( A window (34B) is formed in the semiconductor layer (34) by etching using an etching solution (mixture of amine, pyrocatechol, and water). When such a method is used, the semiconductor layer (34), that is, polycrystalline silicon, is substantially exposed to the XOH etching solution or AP etching solution.
Relatively fast etching speed compared to W etching solution.
The etching speed of the semiconductor layer (31) is relatively high due to the presence of (100) crystal planes.
) The (111) crystal plane of the semiconductor N (31) is exposed everywhere, and the etching rate decreases rapidly. (34B
). In this crystallographic anisotropic etching, even if polycrystalline silicon is doped with impurities at a high concentration, the etching performance will be reduced. For M (34), the peak position of the impurity concentration is selected in advance at a position that does not reach the interface with the semiconductor layer (31), and the part having this peak is removed by etching with RIH, thereby making it possible to avoid impurity doping. Even if the semiconductor layer (34) is etched, the difference in etching rate between the polycrystalline semiconductor layer and the single-crystalline semiconductor layer can be reliably maintained. And then this window (3
4e), a p-type impurity such as B+ or BP2+ ions is ion-implanted into the semiconductor layer (31) to form a base operating region (352), and then a window (52B) is formed on the entire surface.
) (34B) and further insulation N (
52) is deposited by CVD, annealing is performed to activate the base operating region (352), and impurities in the semiconductor layer (34) are removed from the semiconductor layer (semiconductor region) (31).
are introduced to form a graft base region (351) and a guard ring (33), respectively.

第1図Mに示すように、絶縁層(52)上から全面的に
RIEエツチングすなわち異方性エツチングを行って窓
(34B)内の他部に比し1層構造の肉薄部に窓(52
B→を穿設する。この場合第1図りの窓(52B)及び
(34B)の内周部においては実質的に絶縁N(52)
の厚さが大となっていることによって窓(52B2)の
周囲には絶縁層(52)の残存によるサイドウオール(
53)が形成される。また、この場合、注意すべきはS
BDの電極形成部においては、窓の穿設がなされていな
いことからサイドウオールの発生は生じていないもので
あり、最終的にバイポーラトランジスタTrとなるその
ベース動作領域(352)上の周縁部にのみサイドウオ
ール(53)が形成されていることである。
As shown in FIG. 1M, RIE etching, that is, anisotropic etching is performed on the entire surface of the insulating layer (52) to form a thin part of the window (52) in the one-layer structure compared to other parts of the window (34B).
Drill B→. In this case, the inner periphery of the windows (52B) and (34B) in the first diagram is substantially insulated N (52).
Due to the large thickness of the window (52B2), a sidewall (
53) is formed. Also, in this case, it is important to note that S
In the electrode forming part of the BD, since no windows are formed, sidewalls do not occur, and there is no sidewall at the periphery of the base operating region (352) that will eventually become the bipolar transistor Tr. The only difference is that a side wall (53) is formed.

第1図Nに示すようにサイドウオール(53)が存在す
る窓(52B2)内を含んで全面的に半導体層例えば不
純物のドープされた多結晶シリコン層を形成するか、あ
るいは多結晶シリコン層の形成後にこれに不純物のイオ
ン打ち込みを行って第2の不純物含有半導体層(54)
を形成する。そして、これの上に全面的にSiO2絶縁
層等のオーバーコート、すなわちアウトデイフュージョ
ン防止の絶縁層(55)をCVD法等によって形成する
。その後、アニール処理を行って第2の不純物含有半導
体層(54)からの不純物を半導体層(31)中に導入
してn型のエミッタ領域(56)を形成する。
As shown in FIG. 1N, a semiconductor layer, for example, a polycrystalline silicon layer doped with impurities, is formed on the entire surface including the inside of the window (52B2) where the sidewall (53) is present, or a polycrystalline silicon layer is formed. After formation, impurity ions are implanted into this to form a second impurity-containing semiconductor layer (54).
form. Then, an overcoat such as a SiO2 insulating layer, that is, an insulating layer (55) for preventing out-diffusion is formed on the entire surface by CVD or the like. Thereafter, an annealing process is performed to introduce impurities from the second impurity-containing semiconductor layer (54) into the semiconductor layer (31) to form an n-type emitter region (56).

第1図0に示すようにオーバーコート絶縁層(55)を
除去し、第2の不純物含有半導体層(54)によるエミ
ッタ取出し電極部を残して他部をエツチング除去する。
As shown in FIG. 10, the overcoat insulating layer (55) is removed, and the second impurity-containing semiconductor layer (54) is etched away except for the emitter extraction electrode portion.

また、ガードリング(33)によって囲まれた部分上の
絶縁層(52)と第1の不純物含有半導体層(34)に
、ガードリング(33)上に跨っであるいはこれに接し
て窓(57)を穿設し、この窓(57)を通してショッ
トキー金属例えばPt。
Further, a window (57) is provided in the insulating layer (52) and the first impurity-containing semiconductor layer (34) on the portion surrounded by the guard ring (33), spanning over or in contact with the guard ring (33). A Schottky metal such as Pt is drilled through this window (57).

W、Mo等を全面的に蒸着して後、不要部分の除去を行
ってパターン化し、さらにエミッタ取出し電極部(第2
の不純物含有半導体層(54))上にAI!金属電極を
全面蒸着及び選択的エツチング等によって形成してエミ
ッタ電極(58)を形成する。このようにすれば共通の
半導体基板(j9)にn型の半導体領域(半導体層”)
 (31)の一部をコレクタ領域とし、これの上にグラ
フトベース領域(35I)とこれによって囲まれたベー
ス動作領域(352)によるベース領域(35)と、そ
のベース動作領域(352)上に選択的にn型のエミッ
タ領域(56)とが形成されたnpn型のバイポーラト
ランジスタTrが形成されると共に、ガードリング(3
3)を有しこれの上の第1の不純物含有半導体層(34
)と接してすなわちガードリング(33)と接してショ
ットキーバリアが形成されるようにし得るようにショッ
トキー電極(32)が形成されたショットキーバリアダ
イオードSBDが形成された半導体装置が構成される。
After evaporating W, Mo, etc. over the entire surface, unnecessary parts are removed and patterned, and then the emitter extraction electrode part (second
AI! on the impurity-containing semiconductor layer (54)). An emitter electrode (58) is formed by forming a metal electrode by full-surface vapor deposition and selective etching. In this way, an n-type semiconductor region (semiconductor layer) can be formed on a common semiconductor substrate (j9).
(31) is a collector region, and on top of this is a graft base region (35I) and a base region (35) with a base operating region (352) surrounded by this, and on the base operating region (352). An npn-type bipolar transistor Tr in which an n-type emitter region (56) is selectively formed is formed, and a guard ring (3) is formed.
3) and a first impurity-containing semiconductor layer (34) thereon.
), that is, in contact with the guard ring (33), a semiconductor device is constructed in which a Schottky barrier diode SBD is formed with a Schottky electrode (32) formed so that a Schottky barrier can be formed in contact with the guard ring (33). .

尚、上述した例においては、npnバイポーラトランジ
スタとSBDとの組合せによる半導体装置に本発明を適
用した場合であるが、図示の各部の導電型を逆の導電型
に選定することによってpnpバイポーラトランジスタ
とSBDの組合せによる半導体装置を得ることもできる
など種々の変形変更をとり得る。
In the example described above, the present invention is applied to a semiconductor device that is a combination of an npn bipolar transistor and an SBD. Various modifications and changes can be made, such as the ability to obtain a semiconductor device by combining SBDs.

H発明の効果 上述の本発明装置によれば、ガードリング(33)を構
成するすなわちこれと接する不純物含有半導体層(34
)に接してショットキーバリアダイオードのショットキ
ー電極(32)を形成するようにして両者間にサイドウ
オールが存在することがないようにしたので、確実にシ
ョットキーバリアダイオードにおける耐圧の向上を図る
ことができると共に、サイドウオールの存在による不必
要な面債の増大化あるいは不安定なガードリング(33
)との距離のばらつき等の発生を回避でき、安定した特
性を有する信頼性の高い半導体装置を構成することがで
きる。
H Effects of the Invention According to the device of the present invention described above, the impurity-containing semiconductor layer (34) forming the guard ring (33), that is, in contact with the guard ring (33),
), the Schottky electrode (32) of the Schottky barrier diode is formed in contact with the Schottky barrier diode so that there is no side wall between the two, thereby surely improving the breakdown voltage of the Schottky barrier diode. At the same time, the existence of sidewalls can cause unnecessary increase in surface bond or unstable guard ring (33
) can be avoided, and a highly reliable semiconductor device with stable characteristics can be constructed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図A−0は本発明装置の一例の説明に供する製造工
程図、第2図はLS −TTLの回路例、第3図はSB
D負荷切換型ECL RAMセルの回路例、第4図はS
BDの一般的構成図、第5図はSBDの電流−電圧特性
曲線図、第6図は従来装置′の断面図である。 (31)は半導体領域、Trはバイポーラトランジスタ
、SBDはショットキーバリアダイオード、(35)は
ベース領域、(351)はグラフトベース領域、(35
2)はベース動作領域、(56)はエミッタ領域、(3
3)はガードリング、(32)はショットキー電極、(
34)及び(54)は第1及び第2の不純物含有半導体
層である。
Fig. 1 A-0 is a manufacturing process diagram for explaining an example of the device of the present invention, Fig. 2 is an LS-TTL circuit example, and Fig. 3 is an SB-TTL circuit diagram.
D Load switching type ECL RAM cell circuit example, Figure 4 is S
FIG. 5 is a diagram showing a general configuration of a BD, FIG. 5 is a current-voltage characteristic curve diagram of an SBD, and FIG. 6 is a sectional view of a conventional device. (31) is a semiconductor region, Tr is a bipolar transistor, SBD is a Schottky barrier diode, (35) is a base region, (351) is a graft base region, (35
2) is the base operating region, (56) is the emitter region, (3
3) is a guard ring, (32) is a Schottky electrode, (
34) and (54) are first and second impurity-containing semiconductor layers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1導電型の半導体領域上にショットキーダイオー
ドを形成する電極と、該ショットキーダイオードの周囲
の第2導電型の不純物領域からなるガードリングを有す
る半導体装置において、上記ガードリングを形成する不
純物含有半導体層と上記電極が接続されてなることを特
徴とする半導体装置。 2 半導体領域上にバイポーラトランジスタとショット
キーダイオードとを一体に備えてなる半導体装置におい
て、 上記半導体領域上に、少くとも上記バイポーラトランジ
スタのベース領域と上記ショットキーダイオードの周囲
位置に延在して不純物含有半導体層が設けられ、上記半
導体領域上に上記不純物含有半導体層と接すると共に該
不純物含有半導体層の不純物と同一導電型のベース領域
及びガードリングが設けられかつ上記ショットキーダイ
オードを形成する電極と上記不純物含有半導体層とが接
続されてなることを特徴とする半導体装置。
[Claims] 1. A semiconductor device having an electrode forming a Schottky diode on a semiconductor region of a first conductivity type, and a guard ring consisting of an impurity region of a second conductivity type surrounding the Schottky diode, A semiconductor device characterized in that the impurity-containing semiconductor layer forming a guard ring and the electrode are connected. 2. In a semiconductor device integrally comprising a bipolar transistor and a Schottky diode on a semiconductor region, an impurity is present on the semiconductor region extending at least to a base region of the bipolar transistor and a position around the Schottky diode. A containing semiconductor layer is provided, and a base region and a guard ring are provided on the semiconductor region, in contact with the impurity-containing semiconductor layer, and having the same conductivity type as an impurity in the impurity-containing semiconductor layer, and an electrode forming the Schottky diode. A semiconductor device characterized by being connected to the impurity-containing semiconductor layer.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5763918A (en) * 1996-10-22 1998-06-09 International Business Machines Corp. ESD structure that employs a schottky-barrier to reduce the likelihood of latch-up
JP2005150509A (en) * 2003-11-18 2005-06-09 Sanyo Electric Co Ltd Method for manufacturing semiconductor device

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