JPH02219279A - Manufacture of hyperabrupt junction diode - Google Patents

Manufacture of hyperabrupt junction diode

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JPH02219279A
JPH02219279A JP3992789A JP3992789A JPH02219279A JP H02219279 A JPH02219279 A JP H02219279A JP 3992789 A JP3992789 A JP 3992789A JP 3992789 A JP3992789 A JP 3992789A JP H02219279 A JPH02219279 A JP H02219279A
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JP
Japan
Prior art keywords
conductivity type
layer
ion implantation
substrate
mask
Prior art date
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Pending
Application number
JP3992789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Murai
成行 村井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02219279A publication Critical patent/JPH02219279A/en
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a hyperabrupt junction diode having high reverse voltage resistance in one photographic step by forming a second conductivity type ion implanted layer covering a first conductivity type ion implanted layer by using a mask to be used when the first conductivity type ion implanted layer is formed. CONSTITUTION:A first conductivity type low concentration layer 2 is formed on a first conductivity type semiconductor substrate 1, and an ion implanting mask 3 is formed on the layer 2. Then, with the mask 3 an ion beam is irradiated at a first incident angle, the substrate 1 is relatively rotated, and ion implanted to form a first conductivity type ion implanted layer 4. With the mask 3 the beam is radiated at a second incident angle larger than the first angle, the substrate 1 is relatively rotated, and ion implanted to form a second connectivity type ion implanted layer 5 covering a first conductivity type ion implanted layer 4. Thus, a hyperabrupt junction diode having high reverse voltage resistance can be manufactured without increasing a photolithography step.

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は超階段型接合ダイオードの製造方法に関する。[Detailed description of the invention] (b) Industrial application field The present invention relates to a method for manufacturing a super-stepped junction diode.

(ロ)従来の技術 超階段型接合ダイオードは、通信システムにおいて、周
波数変調や同調用の可変容量素子として不可欠である。
(b) Conventional technology Hyper-stepped junction diodes are essential as variable capacitance elements for frequency modulation and tuning in communication systems.

近年、特に超高周波領域における同調用バラクタの必要
性が高まっており、GaA、を材料とした高性能バラク
タダイオードの開発が盛んに行われている。
In recent years, the need for tuning varactors has increased, particularly in the ultra-high frequency range, and high-performance varactor diodes made of GaA are being actively developed.

第2図(a)乃至(e)に基づいて従来の超階段型接合
ダイオードの製造方法について説明する。
A conventional method for manufacturing a super-step junction diode will be explained based on FIGS. 2(a) to 2(e).

まず、Siドープn←GaAS半導体基板(11)上に
低濃度n−GaAsエピタキシャル層(12)を成長し
く第2図(a))、核層(12)上に選択イオン注入用
のフォトレジスト(13)を形成する(第2図(b))
。そして、該フォトレジスト(13)をマスクとしてS
iイオンをイオン注入してn″1イオン注入層(14)
を選択的に形成しく第2図(C))、続いてフォトレジ
スト(13)をマスクとしてZnイオンを注入してp←
イオン注入層(15)を形成する(第2図(d))。最
後にフォトレジスト(13)を除去し、裏面側がら基板
(11)をエツチングした後、オーミック電極(16)
(17)を形成する(第2図(e))。
First, a low concentration n-GaAs epitaxial layer (12) is grown on the Si-doped n←GaAS semiconductor substrate (11) (Fig. 2(a)), and a photoresist for selective ion implantation is deposited on the nucleus layer (12). 13) (Fig. 2(b))
. Then, using the photoresist (13) as a mask, S
i ions are implanted to form n″1 ion implantation layer (14)
(Fig. 2 (C)), and then implant Zn ions using the photoresist (13) as a mask.
An ion implantation layer (15) is formed (FIG. 2(d)). Finally, after removing the photoresist (13) and etching the substrate (11) from the back side, the ohmic electrode (16) is etched.
(17) is formed (Fig. 2(e)).

この方法はn′Vイオン注入層(14)のキャリア濃度
プロファイルが、基板(11)内部の所定の深さにおい
てピークを有するガウス分布となり、基板(11)表面
近傍のn型キャリア濃度が低くなることを利用するもの
であるが、容量変化比を大きくしようとすると、n’r
イオン注入層(14)のn型キャリア濃度を高くする必
要がある。n+イオン注入層(14)のn型キャリア濃
度を高くすると、基板(11)表面近傍のn型キャリア
濃度が高くなり、逆方向耐圧の劣化を招来する。
In this method, the carrier concentration profile of the n'V ion-implanted layer (14) becomes a Gaussian distribution with a peak at a predetermined depth inside the substrate (11), and the n-type carrier concentration near the surface of the substrate (11) becomes low. However, when trying to increase the capacitance change ratio, n'r
It is necessary to increase the n-type carrier concentration in the ion implantation layer (14). Increasing the n-type carrier concentration in the n+ ion-implanted layer (14) increases the n-type carrier concentration near the surface of the substrate (11), leading to deterioration of reverse breakdown voltage.

次に、第3図(a)乃至(f)に基づいて他の従来・・
の超階段型接合ダイオードの製造方法について説明する
Next, based on FIGS. 3(a) to (f), other conventional methods...
A method for manufacturing a super-stepped junction diode will be explained.

まず、Siドープn”GaAs半導体基板(21)上に
低濃度n−GaAsエピタキシャル層(22)を成長し
く第3図(a))、核層(22)上に選択イオン注入用
のフォトレジスト(23)を形成する(第3図(b))
。そして、該フォトレジスト(23)をマスクとしてS
iイオンをイオン注入してn″)イオン注入層(24)
を選択的に形成しく第3図(c))、フォトレジスト(
23)を除去して新たに7オトレジスト(23)の開孔
よりも大きい開孔を有するフォトレジスト(23°)を
形成する(第3図(d))。続いて、該フォトレジスト
(23’)をマスクとしてZnイオンをイオン注入して
pl“クイオン注入層(25)を形成する(第3図(e
))。
First, a low concentration n-GaAs epitaxial layer (22) is grown on a Si-doped n''GaAs semiconductor substrate (21) (Fig. 3(a)), and a photoresist for selective ion implantation is deposited on the nucleus layer (22). 23) (Figure 3(b))
. Then, using the photoresist (23) as a mask, S
i ions are ion-implanted to form an ion-implanted layer (24)
3(c)) and photoresist (Fig. 3(c)).
23) is removed and a new photoresist (23°) having openings larger than those of the 7-photoresist (23) is formed (FIG. 3(d)). Next, using the photoresist (23') as a mask, Zn ions are implanted to form a pl'' ion implantation layer (25) (see FIG. 3(e)).
)).

最後にフォトレジスト(23’)を除去して裏面側がら
基板をエツチングした後、オーミック電極(27)(2
8)を形成する(第3図(f))。
Finally, after removing the photoresist (23') and etching the substrate from the back side, ohmic electrodes (27) (2
8) (Fig. 3(f)).

この方法によれば、n+イオン注入層(24)がp←イ
オン注入層(25)で完全に覆われているために逆耐圧
を高くすることができるが、フォトリソグラフィーの工
程が2回必要となる。
According to this method, the reverse breakdown voltage can be increased because the n+ ion implantation layer (24) is completely covered with the p← ion implantation layer (25), but two photolithography steps are required. Become.

(ハ)発明が解決しようとする課題 上述したように、従来の技術では容量変化比の大きい超
階段型接合ダイオードを製造する場合、フォトリソグラ
フィーの工程を1回で済まそうとすると逆耐圧が低く、
また逆耐圧を高くしようとするとフォトリソグラフィー
の工程が2回必要であった。
(c) Problems to be solved by the invention As mentioned above, when manufacturing a super-step junction diode with a large capacitance change ratio using conventional technology, if one photolithography process is required, the reverse breakdown voltage is low. ,
Furthermore, in order to increase the reverse breakdown voltage, two photolithography steps were required.

(ニ)課題を解決するための手段 本発明は第1導電型の半導体基板上に第1導電型の低濃
度層を形成する工程と、該低濃度層上にイオン注入用の
マスクを形成する工程と、該マスクを用いてイオンビー
ムを第1の入射角とし、かつ前記基板を相対的に回転さ
せてイオン注入を行ない第1導電型のイオン注入層を形
成する工程と、前記マスクを用いてイオンビームを前記
第1の入射角よりも大きい第2の入射角とし、かつ前記
基板を相対的に回転させてイオン注入を行ない前記第1
導電型のイオン注入層を覆い得る第2導電型のイオン注
入層を形成する工程と、を含むことを特徴とする超階段
型接合ダイオードの製造方法である。
(d) Means for Solving the Problems The present invention includes a step of forming a low concentration layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and forming a mask for ion implantation on the low concentration layer. a step of forming an ion-implanted layer of a first conductivity type by using the mask to set the ion beam at a first incident angle and relatively rotating the substrate to form an ion-implanted layer of a first conductivity type; The ion beam is set at a second incident angle larger than the first incident angle, and the ion implantation is performed by rotating the substrate relatively.
A method for manufacturing a super-step junction diode, comprising the step of forming an ion implantation layer of a second conductivity type that can cover an ion implantation layer of a conductivity type.

(ホ)作用 第1導電型のイオン注入層を形成するときに用いるマス
クを用いて第1導電型のイオン注入層を覆い得る第2導
電型のイオン注入層を形成しているので、1回のフォト
リソグラフィー工程で逆耐圧の高い超階段型接合ダイオ
ードを作製することができる。
(e) Operation Since the ion implantation layer of the second conductivity type that can cover the ion implantation layer of the first conductivity type is formed using the mask used when forming the ion implantation layer of the first conductivity type, the ion implantation layer of the second conductivity type is formed. A super-step junction diode with high reverse breakdown voltage can be fabricated using the photolithography process.

(へ)実施例 第1図(a)乃至(d)に基づいて本発明の一実施例の
超階段型接合ダイオードの製造方法について説明する。
(F) Embodiment A method for manufacturing a super-step junction diode according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1(a) to 1(d).

まず、Siドープn+″)GaAs半導体基板(1)上
に低濃度n−エキピタキシャル層(2)を成長しく第1
図(a))、核層(2)上に選択イオン注入用のフォト
レジスト(3)を形成する(第1図(b))。そして、
該フォトレジスト(3)をマスクとしてn+イオン注入
層(4)を選択的に形成する(第1図(C))。このと
きのイオン注入の条件は注入イオンS1、注入エネルギ
160KeV、注入量3 X 10”cm−”とした。
First, a low concentration n- epitaxial layer (2) is grown on a Si-doped n+'') GaAs semiconductor substrate (1).
A photoresist (3) for selective ion implantation is formed on the nucleus layer (2) (FIG. 1(b)). and,
Using the photoresist (3) as a mask, an n+ ion implantation layer (4) is selectively formed (FIG. 1(C)). The ion implantation conditions at this time were: implantation ion S1, implantation energy 160 KeV, and implantation amount 3×10"cm.sup.-".

また、イオン注入時、イオンビームの入射角(第1の入
射角)(基板表面に対する垂直方向からの角度)が7°
となるように基板(1)を傾け、かつ基板(1)を回転
させた。尚、n1イオン注入層(4)をイオン注入によ
り形成する場合、チャネリングを避けるためにイオンビ
ームを基板に対して垂直に入射させるのではなく、基板
の垂直方向から7〜10°傾けて入射させるのが一般的
である。続いて、フォトレジスト(3)をマスクとして
p++イオン注入層(5)を選択的に形成する(第1図
(d))。このときのイオン注入の条件は注入イオンZ
n、注入エネルギ50KeV、注入量1×1015cm
−2とした。またイオン注入時イオンビームの入射角(
第2の入射角)が60°となるように基板(1)を傾け
、かつ基板(1)を回転させた。
Also, during ion implantation, the incident angle (first incident angle) of the ion beam (angle from the perpendicular direction to the substrate surface) is 7°.
The substrate (1) was tilted and rotated so that In addition, when forming the n1 ion implantation layer (4) by ion implantation, in order to avoid channeling, the ion beam is not incident perpendicularly to the substrate, but is incident at an angle of 7 to 10 degrees from the vertical direction of the substrate. is common. Subsequently, a p++ ion implantation layer (5) is selectively formed using the photoresist (3) as a mask (FIG. 1(d)). The conditions for ion implantation at this time are that the implanted ions Z
n, implantation energy 50KeV, implantation amount 1×1015cm
-2. Also, the incident angle of the ion beam during ion implantation (
The substrate (1) was tilted and rotated so that the second incident angle) was 60°.

p++イオン注入層(5)を形成するときのイオンビー
ムの入射角をn+イオン注入層(4)を形成するときの
それより大きくしたので、p0イオン注入層(5)幅を
n+イオン注入層(4)のそれよりも広くすることがで
き、n+イオン注入層(4)をp44イオン注入層(5
)で完全に覆うことができる。従って、逆耐圧を高くす
ることができる。しがも、フォトレジスト(3)を2回
のイオン注入工程に用いるためフォトリソグラフィーの
工程は1回だけですむ。
Since the incident angle of the ion beam when forming the p++ ion implantation layer (5) was made larger than that when forming the n+ ion implantation layer (4), the width of the p0 ion implantation layer (5) was changed to the width of the n+ ion implantation layer (4). 4), and the n+ ion implantation layer (4) can be made wider than that of the p44 ion implantation layer (5).
) can be completely covered. Therefore, the reverse breakdown voltage can be increased. However, since the photoresist (3) is used in two ion implantation steps, only one photolithography step is required.

最後に、基板(1)を裏面側から基板厚さが略100μ
mになるまでエツチングして、該基板(1)の裏面側に
’AuGe/ Ni/ Auよりなるオーミック電極(
7)を形成し、450℃、90秒の熱処理を施こし、そ
の後、基板(1)の表面側にTi/ Pt/ Auより
なるオーミック電極(6)を形成する(第1図(e))
Finally, remove the board (1) so that the board thickness is approximately 100 μm from the back side.
Ohmic electrodes made of AuGe/Ni/Au are etched on the back side of the substrate (1) until the thickness of
7) and heat-treated at 450°C for 90 seconds, and then an ohmic electrode (6) made of Ti/Pt/Au is formed on the surface side of the substrate (1) (Fig. 1(e)).
.

本実施例ではイオンビームを固定して基板を傾けた状態
で回転させてイオン注入を行ったが、イオンビームを傾
けた状態で基板を回転させてイオン注入を行ってもよい
し、基板を固定してイオンビームを傾けた状態で回転さ
せてイオン注入を行ってもよい。
In this example, the ion implantation was performed by fixing the ion beam and rotating the substrate with the substrate tilted, but ion implantation may also be performed by rotating the substrate with the ion beam tilted, or by fixing the substrate. Ion implantation may also be performed by rotating the ion beam in a tilted state.

また、基板としてSiを用いることもできる。この場合
、n−3i工ピタキシヤル層が形成されたn←Si基板
を熱酸化することにより得られる5102膜に開孔を形
成し、該Sin、膜を2回のイオン注入工程のマスクと
して用いればよい。
Further, Si can also be used as the substrate. In this case, if an opening is formed in the 5102 film obtained by thermally oxidizing the n←Si substrate on which the n-3i pittaxial layer is formed, and the Si film is used as a mask for two ion implantation steps. good.

(ト)発明の効果 本発明は以上の説明から明らがなように、フォトリソグ
ラフィーの工程を増やすことなく逆耐圧の高い超階段型
接合ダイオードを作製することができる。
(G) Effects of the Invention As is clear from the above description, the present invention can produce a super-step junction diode with a high reverse breakdown voltage without increasing the number of photolithography steps.

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

第1図(a)乃至(e)は本発明の一実施例の超階段型
接合ダイオードの製造方法を説明するための図、第2図
(a)乃至(e)及び第3図(a)乃至(f)は従来の
超階段型接合ダイオードの製造方法を説明するための図
である。 (1)・・・n”GaAs半導体基板、(2)・・・n
−エピタキシャル層、(3)・・・7オトレジスト、(
4)・・・n″1イオン注入層、(5)・・・p+4イ
オン注入層。
FIGS. 1(a) to (e) are diagrams for explaining a method of manufacturing a super-step junction diode according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) to (e), and FIG. 3(a). 7(f) are diagrams for explaining a conventional method for manufacturing a super-step junction diode. (1)...n'' GaAs semiconductor substrate, (2)...n
-Epitaxial layer, (3)...7 Otoresist, (
4)...n''1 ion implantation layer, (5)...p+4 ion implantation layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、第1導電型の半導体基板上に第1導電型の低濃度層
を形成する工程と、該低濃度層上にイオン注入用のマス
クを形成する工程と、該マスクを用いてイオンビームを
第1の入射角とし、かつ前記基板を相対的に回転させて
イオン注入を行ない第1導電型のイオン注入層を形成す
る工程と、前記マスクを用いてイオンビームを前記第1
の入射角よりも大きい第2の入射角とし、かつ前記基板
を相対的に回転させてイオン注入を行ない前記第1導電
型のイオン注入層を覆い得る第2導電型のイオン注入層
を形成する工程と、を含むことを特徴とする超階段型接
合ダイオードの製造方法。
1. A step of forming a first conductivity type low concentration layer on a first conductivity type semiconductor substrate, a step of forming an ion implantation mask on the low concentration layer, and an ion beam injection step using the mask. forming an ion-implanted layer of a first conductivity type by performing ion implantation at a first incident angle and by relatively rotating the substrate;
ion implantation at a second incident angle that is larger than the incident angle, and by relatively rotating the substrate to form an ion implantation layer of a second conductivity type capable of covering the ion implantation layer of the first conductivity type. A method of manufacturing a super-step junction diode, comprising the steps of:
JP3992789A 1989-02-20 1989-02-20 Manufacture of hyperabrupt junction diode Pending JPH02219279A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008527714A (en) * 2005-01-06 2008-07-24 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Method for forming a one-mask super staircase junction varactor using compensated cathode contact
CN110047740A (en) * 2019-04-30 2019-07-23 德淮半导体有限公司 The forming method of imaging sensor

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