JPH0388371A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0388371A JPH0388371A JP22363489A JP22363489A JPH0388371A JP H0388371 A JPH0388371 A JP H0388371A JP 22363489 A JP22363489 A JP 22363489A JP 22363489 A JP22363489 A JP 22363489A JP H0388371 A JPH0388371 A JP H0388371A
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Landscapes
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
半導体装置、特に基準電圧発生用素子としてツェナーダ
イオードを具備する半導体装置におけるツェナーダイオ
ードの構造の改良に関し、接合上部の絶縁膜中へのホッ
トホールの注入を少なくして長時間の使用に対してもツ
ェナー電圧の上昇を少なく抑えたツェナーダイオードを
具備する半導体装置の提供を目的とし、 端部が半導体基板の表面に露出したp−n接合と、該p
−n接合の表出端部上に絶縁膜を介して配設された電極
とを有し、該電極にp型領域に対して正の電位が印加さ
れてなるツェナーダイオードを具備して構成される。
イオードを具備する半導体装置におけるツェナーダイオ
ードの構造の改良に関し、接合上部の絶縁膜中へのホッ
トホールの注入を少なくして長時間の使用に対してもツ
ェナー電圧の上昇を少なく抑えたツェナーダイオードを
具備する半導体装置の提供を目的とし、 端部が半導体基板の表面に露出したp−n接合と、該p
−n接合の表出端部上に絶縁膜を介して配設された電極
とを有し、該電極にp型領域に対して正の電位が印加さ
れてなるツェナーダイオードを具備して構成される。
(産業上の利用分野)
本発明は半導体装置、特に基準電圧発生用素子としてツ
ェナーダイオードを具備する半導体装置におけるツェナ
ーダイオードの構造の改良に関する。
ェナーダイオードを具備する半導体装置におけるツェナ
ーダイオードの構造の改良に関する。
ツェナーダイオードは通常、高濃度のp−n接合で形成
され、この接合の逆耐圧が5〜8vで安定しているので
、半導体装置(IC)内で基準電圧発生用素子として使
用されることが多い。この場合ツェナーダイオードはブ
レークダウン(電子なだれ降伏)した状態で使われるの
で、ブレークダウン時に発生するホットホールの影響を
受は難くしてブレークダウン電圧の変動を防止すること
によって、基準電圧の経時的変動をなくす必要がある。
され、この接合の逆耐圧が5〜8vで安定しているので
、半導体装置(IC)内で基準電圧発生用素子として使
用されることが多い。この場合ツェナーダイオードはブ
レークダウン(電子なだれ降伏)した状態で使われるの
で、ブレークダウン時に発生するホットホールの影響を
受は難くしてブレークダウン電圧の変動を防止すること
によって、基準電圧の経時的変動をなくす必要がある。
第3図は従来の半導体ICの一基板上に配設されたツェ
ナーダイオードとバイポーラトランジスタを模式的に示
す側断面図で、lはp型シリコン$ ノード領域、6はn゛゛カソード領域、7P型ベース領
域、8はn゛゛エミッタ領域、9はnゝ型コレクタコン
タクト領域、lOは絶縁膜、IIA〜11Eはコンタク
ト窓、12はアノード配線、13はカソード配線、14
はベース配線、15はエミッタ配線、16はコレクタ配
線、D2はツェナーダイオード、TNはnpn)ランジ
スタを示す。
ナーダイオードとバイポーラトランジスタを模式的に示
す側断面図で、lはp型シリコン$ ノード領域、6はn゛゛カソード領域、7P型ベース領
域、8はn゛゛エミッタ領域、9はnゝ型コレクタコン
タクト領域、lOは絶縁膜、IIA〜11Eはコンタク
ト窓、12はアノード配線、13はカソード配線、14
はベース配線、15はエミッタ配線、16はコレクタ配
線、D2はツェナーダイオード、TNはnpn)ランジ
スタを示す。
この図から明らかなように、従来のツェナーダイオード
D2においては、通常の気相拡散或いはイオン注入法を
用いて形成されるnpn トランジスタTNのp型ベー
ス領域7と同時に他の素子領域に形成されるp型拡散領
域をp型アノード領域5とし、例えば通常のイオン注入
法を用いて形成されるn0型エミツタ領域8及びn°型
コレクタコンタクト領域9と同時に前記p型アノード領
域5内に形成されるn゛型核拡散領域n゛゛カソード領
域6として構成され、アノード領域5及びカソード領域
6に接続するアノード配線12及びカソード配線13も
、トランジスタのベース配線14、エミッタ配線15及
びコレクタ配線16と同時に形成されていた。
D2においては、通常の気相拡散或いはイオン注入法を
用いて形成されるnpn トランジスタTNのp型ベー
ス領域7と同時に他の素子領域に形成されるp型拡散領
域をp型アノード領域5とし、例えば通常のイオン注入
法を用いて形成されるn0型エミツタ領域8及びn°型
コレクタコンタクト領域9と同時に前記p型アノード領
域5内に形成されるn゛型核拡散領域n゛゛カソード領
域6として構成され、アノード領域5及びカソード領域
6に接続するアノード配線12及びカソード配線13も
、トランジスタのベース配線14、エミッタ配線15及
びコレクタ配線16と同時に形成されていた。
しかし上記の方法により形成されていた第3図に示すよ
うな従来構造のツェナーダイオードDzにおいては、動
作時に、n゛゛カソード領域6とp型アノード領域5と
の間に形成されている高濃度p−n接合での電子なだれ
降伏によって発生するホットホール(+)、特に電流の
集中する基板表面近傍の接合部で発生する多量のホット
ホール(+)が上記p−n接合端部上の絶縁膜10中に
注入され、これが徐々に蓄積される。そのため上記p−
n接合に逆電圧を印加してツェナーダイオードDzを駆
動させる際、電界が集中し降伏電圧を主として規定する
p−n接合の基板表面近傍部に形成される空乏層が上記
絶縁膜10中にホットホール(+)の注入により蓄積さ
れた電荷による正の電位によって更に大きく延び、それ
によってツェナーダイオードの耐圧即ちツェナー電圧(
ブレークダウン電圧)が上昇してしまう。
うな従来構造のツェナーダイオードDzにおいては、動
作時に、n゛゛カソード領域6とp型アノード領域5と
の間に形成されている高濃度p−n接合での電子なだれ
降伏によって発生するホットホール(+)、特に電流の
集中する基板表面近傍の接合部で発生する多量のホット
ホール(+)が上記p−n接合端部上の絶縁膜10中に
注入され、これが徐々に蓄積される。そのため上記p−
n接合に逆電圧を印加してツェナーダイオードDzを駆
動させる際、電界が集中し降伏電圧を主として規定する
p−n接合の基板表面近傍部に形成される空乏層が上記
絶縁膜10中にホットホール(+)の注入により蓄積さ
れた電荷による正の電位によって更に大きく延び、それ
によってツェナーダイオードの耐圧即ちツェナー電圧(
ブレークダウン電圧)が上昇してしまう。
従ってこのような従来の構造においては、ツェナーダイ
オードをブレークダウンさせた状態で半導体ICを使用
し続けると、このツェナーダイオードによって形成され
る基準電圧が上昇してICの性能が損なわれるという問
題を生ずるので、ICの設計時に基準電圧の上昇を十分
考慮した回路設計をしなければならず、そのために、設
計が複雑になり、且つ性能も低下するという問題を生じ
ていた。
オードをブレークダウンさせた状態で半導体ICを使用
し続けると、このツェナーダイオードによって形成され
る基準電圧が上昇してICの性能が損なわれるという問
題を生ずるので、ICの設計時に基準電圧の上昇を十分
考慮した回路設計をしなければならず、そのために、設
計が複雑になり、且つ性能も低下するという問題を生じ
ていた。
そこで本発明は、絶縁膜中へのホットホールの注入を少
なくして長時間の使用に対しても基準電圧即ちツェナー
電圧の上昇を少なく抑えたツェナーダイオードを具備す
る半導体装置を提供することを目的とする。
なくして長時間の使用に対しても基準電圧即ちツェナー
電圧の上昇を少なく抑えたツェナーダイオードを具備す
る半導体装置を提供することを目的とする。
上記課題は、端部が半導体基板の表面に露出したp−n
接合と、該p−n接合の表出端部上に絶縁膜を介して配
設された電極とを有し、該電極にp要領域に対して正の
電位が印加されてなるツェナーダイオードを具備する本
発明による半導体装置によって解決される。
接合と、該p−n接合の表出端部上に絶縁膜を介して配
設された電極とを有し、該電極にp要領域に対して正の
電位が印加されてなるツェナーダイオードを具備する本
発明による半導体装置によって解決される。
即ち本発明は、ツェナーダイオードを構成するp−n接
合が基板表面に露出している接合端部の上部を覆ってい
る絶縁膜の上部に電荷反発用の電極パターンを設け、こ
れにツェナーダイオードのアノード領域(P型頭域)に
対して正の電位を与えることによって接合部に発生し絶
縁膜中に注入されるたホットホールを反発してアノード
領域内ヘ駆逐する。
合が基板表面に露出している接合端部の上部を覆ってい
る絶縁膜の上部に電荷反発用の電極パターンを設け、こ
れにツェナーダイオードのアノード領域(P型頭域)に
対して正の電位を与えることによって接合部に発生し絶
縁膜中に注入されるたホットホールを反発してアノード
領域内ヘ駆逐する。
これによって接合上部の絶縁膜中に蓄積される正電荷量
が大幅に減少せしめられるので、この蓄積電荷に起因す
るツェナー電圧の上昇は抑止される。
が大幅に減少せしめられるので、この蓄積電荷に起因す
るツェナー電圧の上昇は抑止される。
〔実施例〕
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の一実施例の模式側断面図で、第2図は
本発明の他の実施例の模式側断面図である。全図を通じ
同一対象物は同一符合で示す。
本発明の他の実施例の模式側断面図である。全図を通じ
同一対象物は同一符合で示す。
第1図は本発明に係るツェナーダイオードを具備したバ
イポーラICの一実施例を示し、図において、1はp型
シリコン基板、2はn゛型埋込みミッタ領域、9はn0
型コレクタコンタクト領域、IOは絶縁膜、IIA−L
IBはコンタクト窓、12はア、ノード配線、13はカ
ソード配線、14はベース配線、15はエミッタ配線、
16はコレクタ配線、17は電荷反発用電極、D2はツ
ェナーダイオード、 TNはnpn トランジスタを示
している。
イポーラICの一実施例を示し、図において、1はp型
シリコン基板、2はn゛型埋込みミッタ領域、9はn0
型コレクタコンタクト領域、IOは絶縁膜、IIA−L
IBはコンタクト窓、12はア、ノード配線、13はカ
ソード配線、14はベース配線、15はエミッタ配線、
16はコレクタ配線、17は電荷反発用電極、D2はツ
ェナーダイオード、 TNはnpn トランジスタを示
している。
この図のように、本発明に係るバイポーラ半導体装置の
具備するツェナーダイオードD2は、従来同様にp型シ
リコン基板1の表面部にガス拡散法等によりn゛型埋込
み層2を形成した後、この基板上にn型エピタキシャル
層3を戒長し、通常の選択拡散技術により前記エピタキ
シャル層3を貫通してp型シリコン基板1内に達するp
゛型接合分離領域4を形成してこのエピタキシャル層3
を複数の素子領域に画定分離してなるバイポーラIC用
基板を用い、従来同様にガス拡散法等により例えば硼素
(B)を導入して、npn トランジスタT8が形成さ
れる第1の素子領域A、にp型ベース領域7を形成する
際同時に、ツェナーダイオードD2が形成される第2の
素子領域A2にp型アノード領域5を形成し、次いで従
来通りイオン注入法或いはガス拡散法等により例えば砒
素(As)等を導入して、第1の素子領域A1のp型ベ
ース領域7内へn°型エミッタ領域8をn型エビタキ2
シャル層3内にn゛型コレクタコンタクト領域9を形成
する際に同時に、第2の素子領域A3のp型アノード領
域5内にn゛型カソード領域6を形成することによって
p型アノード領域5とn゛型カソード領域6の界面にツ
ェナーダイオードD2となる高濃度のp−n接合が形成
される。
具備するツェナーダイオードD2は、従来同様にp型シ
リコン基板1の表面部にガス拡散法等によりn゛型埋込
み層2を形成した後、この基板上にn型エピタキシャル
層3を戒長し、通常の選択拡散技術により前記エピタキ
シャル層3を貫通してp型シリコン基板1内に達するp
゛型接合分離領域4を形成してこのエピタキシャル層3
を複数の素子領域に画定分離してなるバイポーラIC用
基板を用い、従来同様にガス拡散法等により例えば硼素
(B)を導入して、npn トランジスタT8が形成さ
れる第1の素子領域A、にp型ベース領域7を形成する
際同時に、ツェナーダイオードD2が形成される第2の
素子領域A2にp型アノード領域5を形成し、次いで従
来通りイオン注入法或いはガス拡散法等により例えば砒
素(As)等を導入して、第1の素子領域A1のp型ベ
ース領域7内へn°型エミッタ領域8をn型エビタキ2
シャル層3内にn゛型コレクタコンタクト領域9を形成
する際に同時に、第2の素子領域A3のp型アノード領
域5内にn゛型カソード領域6を形成することによって
p型アノード領域5とn゛型カソード領域6の界面にツ
ェナーダイオードD2となる高濃度のp−n接合が形成
される。
そして従来同様の方法により基板の上面を覆う絶縁膜1
0にトランジスタTMのベース領域7、エミッタ領域8
、コレクタコンタクト領域9及びツェナーダイオードD
2のアノード領域5、カソード領域6のコンタクト窓1
1C5110、111!、11^、11Bを形成した後
、本発明に係るツェナーダイオードD2を有する半導体
装置においては、例えばアルミニウム(^l)等からな
る第1層の配線層によりトランジスタT8のベース配線
14、エミッタ配線15、コレクタ配線16及びツェナ
ーダイオードD2のアノード配線12、カソード配線1
3と共に、ツェナーダイオードD2のシリコン基板面に
表出しているp−n接合(J)の端部上に上記配線材料
からなる電荷反発用電極17が形成配設されてなってい
る。
0にトランジスタTMのベース領域7、エミッタ領域8
、コレクタコンタクト領域9及びツェナーダイオードD
2のアノード領域5、カソード領域6のコンタクト窓1
1C5110、111!、11^、11Bを形成した後
、本発明に係るツェナーダイオードD2を有する半導体
装置においては、例えばアルミニウム(^l)等からな
る第1層の配線層によりトランジスタT8のベース配線
14、エミッタ配線15、コレクタ配線16及びツェナ
ーダイオードD2のアノード配線12、カソード配線1
3と共に、ツェナーダイオードD2のシリコン基板面に
表出しているp−n接合(J)の端部上に上記配線材料
からなる電荷反発用電極17が形成配設されてなってい
る。
この半導体装置は動作時において、例えばアノード領域
5にO■、カソード領域6に6vが印加されるが、電荷
反発用電極17下部の絶縁膜10の厚さが3000〜6
000人程度になる本実成心の場合には、この電荷反発
用電極17にアノードより僅かに高電位の+1v〜+2
v程度の電位を印加しておくことによって、図に示され
るように接合(J)の端部近傍で発生して絶縁膜10に
注入された大部分のホットホール(+)は蓄積されずに
上記電荷反発用電極17の電位によって反発されてアノ
ード領域5に弾き出され、絶縁膜lOの電位上昇の速度
は極端に遅くなる。
5にO■、カソード領域6に6vが印加されるが、電荷
反発用電極17下部の絶縁膜10の厚さが3000〜6
000人程度になる本実成心の場合には、この電荷反発
用電極17にアノードより僅かに高電位の+1v〜+2
v程度の電位を印加しておくことによって、図に示され
るように接合(J)の端部近傍で発生して絶縁膜10に
注入された大部分のホットホール(+)は蓄積されずに
上記電荷反発用電極17の電位によって反発されてアノ
ード領域5に弾き出され、絶縁膜lOの電位上昇の速度
は極端に遅くなる。
そのため、従来の構造において40時間の動作で0.5
v程度生じていたツェナー電圧の上昇が、この実施例の
構造においては殆ど上昇が認められない程度に減少した
。
v程度生じていたツェナー電圧の上昇が、この実施例の
構造においては殆ど上昇が認められない程度に減少した
。
第2図に示したのは、本発明に係るツェナーダイオード
を具備した多層配線構造のバイポーラICにおける実施
例を示しており、図中の18は眉間絶縁膜、117は電
荷反発用電極、その他の符号は第1図と同一対象物を示
している。
を具備した多層配線構造のバイポーラICにおける実施
例を示しており、図中の18は眉間絶縁膜、117は電
荷反発用電極、その他の符号は第1図と同一対象物を示
している。
この構造においては、下層の配線12.13.14.1
5.16等が形成された基板上にPSG等からなる眉間
絶縁膜18が形成され、この眉間絶縁膜18上に117
が層間絶縁膜18上に形成される図示されない上層配線
と同時に形成配設されてなっている。
5.16等が形成された基板上にPSG等からなる眉間
絶縁膜18が形成され、この眉間絶縁膜18上に117
が層間絶縁膜18上に形成される図示されない上層配線
と同時に形成配設されてなっている。
この構造においては、電荷反発用電極117とp−n接
合(、J)の端部との間に介在する絶縁膜l0118の
合計の厚さが1.5〜2μm程度になるので、電荷反発
用電極117にはツェナーダイオードDzのカソード電
圧に近い+4v〜+6vの正電位が印加され、これによ
って前記実施例と同様に長時間動作時のツェナー電圧の
上昇を抑えることが可能になる。
合(、J)の端部との間に介在する絶縁膜l0118の
合計の厚さが1.5〜2μm程度になるので、電荷反発
用電極117にはツェナーダイオードDzのカソード電
圧に近い+4v〜+6vの正電位が印加され、これによ
って前記実施例と同様に長時間動作時のツェナー電圧の
上昇を抑えることが可能になる。
なお本発明に係るツェナーダイオードを具備する半導体
装置はバイポーラ型半導体装置に限られるものではない
。
装置はバイポーラ型半導体装置に限られるものではない
。
以上説明のように本発明によれば、半導体ICに具備せ
しめられ基準電圧発生用に用いられるツェナーダイオー
ドの長時間動作におけるツェナー電圧の上昇幅を大幅に
縮小することができる。
しめられ基準電圧発生用に用いられるツェナーダイオー
ドの長時間動作におけるツェナー電圧の上昇幅を大幅に
縮小することができる。
従って基準電圧の上昇による半導体ICの性能劣化が抑
止され半導体ICの信頼度寿命が向上する。
止され半導体ICの信頼度寿命が向上する。
第1図は本発明の一実施例の模式側断面図、第2図は本
発明の他の実施例の模式側断面図、第3図は従来構造の
模式側断面図 である。 図において、 lはp型シリコン基板、 2はn゛型埋込み層、3はn
型エピタキシャル層、 4はp゛型接合分離領域、 5はp型アノード領域、 6はn゛型カソード領域、7はP型ベース領域、8はn
9型エミツタ領域、 9はn゛型コレクタコンタクト領域、 10は絶縁膜、 11A〜LIEはコンタクト窓、 12はアノード配線、 13はカソード配線、1
4はベース配線、 15はエミッタ配線、16は
コレクタ配線、 17.117は電荷反発用電極、 18は眉間絶縁膜、 Jはp−n接合、D2はツ
ェナーダイオード、 TNはnpn トランジスタ を示す。 従来4翼直のa武σり断面図 第
発明の他の実施例の模式側断面図、第3図は従来構造の
模式側断面図 である。 図において、 lはp型シリコン基板、 2はn゛型埋込み層、3はn
型エピタキシャル層、 4はp゛型接合分離領域、 5はp型アノード領域、 6はn゛型カソード領域、7はP型ベース領域、8はn
9型エミツタ領域、 9はn゛型コレクタコンタクト領域、 10は絶縁膜、 11A〜LIEはコンタクト窓、 12はアノード配線、 13はカソード配線、1
4はベース配線、 15はエミッタ配線、16は
コレクタ配線、 17.117は電荷反発用電極、 18は眉間絶縁膜、 Jはp−n接合、D2はツ
ェナーダイオード、 TNはnpn トランジスタ を示す。 従来4翼直のa武σり断面図 第
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 端部が半導体基板の表面に露出したp−n接合と、該p
−n接合の表出端部上に絶縁膜を介して配設された電極
とを有し、 該電極にp型領域に対して正の電位が印加されてなるツ
ェナーダイオードを具備することを特徴とする半導体装
置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22363489A JPH0388371A (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP22363489A JPH0388371A (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0388371A true JPH0388371A (ja) | 1991-04-12 |
Family
ID=16801269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP22363489A Pending JPH0388371A (ja) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0388371A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006196550A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
US11515208B2 (en) | 2018-02-16 | 2022-11-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor device and semiconductor apparatus |
-
1989
- 1989-08-31 JP JP22363489A patent/JPH0388371A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006196550A (ja) * | 2005-01-11 | 2006-07-27 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法 |
US11515208B2 (en) | 2018-02-16 | 2022-11-29 | Sumitomo Electric Device Innovations, Inc. | Semiconductor device and semiconductor apparatus |
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