JPH07321347A - 高濃度pn接合面を有する半導体装置の製造方法 - Google Patents

高濃度pn接合面を有する半導体装置の製造方法

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JPH07321347A
JPH07321347A JP6111338A JP11133894A JPH07321347A JP H07321347 A JPH07321347 A JP H07321347A JP 6111338 A JP6111338 A JP 6111338A JP 11133894 A JP11133894 A JP 11133894A JP H07321347 A JPH07321347 A JP H07321347A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 温度変動によって降伏電圧が変動しないツェ
ナーダイオードを提供する。 【構成】 p++型の埋め込みアノード領域11を基板内
に形成し(図1B)、第2エピタキシャル層9を形成し
(図1C)、n++型のカソード領域14を形成する(図
1E)。埋め込みアノード領域11のうち不純物濃度の
高い部分で、n++型のカソード領域14とp++型の埋め
込みアノード領域11とが接する。高濃度pn接合面m
が形成されるので、ツェナー降伏とアバランシェ降伏の
温度特性係数が相殺され、全体として温度特性係数がほ
ぼ0とされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高濃度pn接合面を
有する半導体装置に関するものであり、特に、より高濃
度pn接合面を半導体基板内部に形成する製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】図5、図6に従来のバルクツェナーダイ
オード41を示す。図6は平面図であり、図5は、図6
のBーB断面を示す。
【0003】ツェナーダイオード41は、図5に示すよ
うに、p-型半導体基板2上にp+型分離領域6で分離さ
れた島領域8に形成される。島領域8表面には、拡散法
にて形成されたp+型アノード取り出し領域13が設け
られている。p+型アノード取り出し領域13表面に
は、拡散法にて形成されたn++型カソード領域14が設
けられている。なお、n+型カソード領域14は、図6
に示すようにp+型アノード取り出し領域13内に形成
されている。
【0004】図5に示すように、n++型カソード領域1
4の下部には、p+型アノード取り出し領域13からさ
らに突出するように、p++型アノード領域31が設けら
れている。
【0005】バルクツェナーダイオード41において
は、表面降伏型のツェナーダイオードの様に基板表面付
近で降伏がおこるのではなく、カソード領域底面とこれ
に接続されたアノード領域との界面mにて降伏がおこ
る。したがって、表面降伏型のツェナーダイオードと比
べて、降伏電圧の初期ドリフトを防止できるとともに、
雑音を低くすることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記バ
ルクツェナーダイオード41においては、次のような問
題点があった。p++型アノード領域31は、基板表面か
ら不純物を熱拡散することにより形成される。
【0007】この熱拡散においては、不純物濃度は、基
板表面が最も濃くて、基板表面から離れるに連れて低く
なる。すなわち、図7に示すように、基板表面付近は1
20cm-3程度となるが、界面m付近の不純物濃度は10
18cm-3程度となる。このため、降伏電圧は6〜8V程度
となる。
【0008】このような降伏電圧領域では、降伏電圧を
決定する1つの要因である温度特性について、ツェナー
降伏よりアバランシェ降伏の影響をより多く受ける。一
般に、ツェナー降伏は温度特性係数が負の値を持ち、ア
バランシェ降伏は温度特性係数が正の値を持つ。すなわ
ち、ツェナー降伏よりアバランシェ降伏の影響をより多
く受けると、温度により降伏電圧が正方向に変動するの
で、回路設計の自由度が低下する。
【0009】このような問題は、ツェナーダイオードだ
けでなく、ツェナーダイオードを有する半導体装置全般
におこりうる。また、前記温度特性係数以外の要因によ
って、より高濃度のpn接合面を基板内に形成したい場
合もある。
【0010】この発明は、上記のような問題点を解決
し、より高濃度のpn接合面を基板内に有する半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1にかかる高濃度
pn接合面を有する半導体装置の製造方法においては、
半導体基板内に高濃度pn接合面を有する半導体装置の
製造方法であって、半導体基板の第1導電型領域表面の
一部に、第2導電型高濃度不純物領域を形成し、前記第
1導電型領域および前記第2導電型高濃度不純物領域上
に、上部エピタキシャル層を形成し、前記第2導電型高
濃度不純物領域内に高濃度pn接合面が形成されるよう
に、前記第2導電型高濃度不純物領域より浅い深さで第
1導電型高濃度不純物領域を形成すること、を特徴とす
る。
【0012】請求項2にかかる高濃度pn接合面を有す
る半導体装置の製造方法においては、半導体基板の第1
導電型領域表面の一部に、第2導電型高濃度不純物領域
を形成する第2導電型高濃度不純物領域形成ステップ、
前記第1導電型領域および前記第2導電型高濃度不純物
領域上に、上部エピタキシャル層を形成するエピタキシ
ャル成長ステップ、前記第2導電型高濃度不純物領域よ
り浅い深さで、かつ大きな表面積を持つ第2導電型不純
物領域を形成する第2導電型不純物領域形成ステップ、
前記第2導電型不純物領域内に、第1導電型高濃度不純
物領域を形成するステップであって、前記第2導電型高
濃度不純物領域との間で、高濃度pn接合面が形成され
るように、前記第2導電型不純物領域より浅い深さで第
1導電型高濃度不純物領域を形成する第1導電型高濃度
不純物領域形成ステップ、を備えたことを特徴とする。
【0013】請求項3の高濃度pn接合面を有する半導
体装置の製造方法においては、前記第1導電型高濃度不
純物領域は、カソード領域であり、前記第2導電型高濃
度不純物領域は、アノード領域であり、前記半導体基板
内に高濃度pn接合面を有する半導体装置は、ツェナー
ダイオードであること、を特徴とする。
【0014】請求項4の高濃度pn接合面を有する半導
体装置の製造方法においては、前記カソード領域の底面
が、前記第1導電型領域と前記上部エピタキシャル層の
界面近傍にあることを特徴とする。
【0015】
【作用】請求項1にかかる高濃度pn接合面を有する半
導体装置の製造方法においては、半導体基板の第1導電
型領域表面の一部に、第2導電型高濃度不純物領域を形
成した後、前記上部エピタキシャル層を形成し、前記第
2導電型高濃度不純物領域内に高濃度pn接合面が形成
されるように、前記第2導電型高濃度不純物領域より浅
い深さで第1導電型高濃度不純物領域を形成している。
【0016】すなわち、前記第2導電型高濃度不純物領
域を、基板内に形成したのち、その上に前記上部エピタ
キシャル層を形成し、前記第1導電型高濃度不純物領域
を形成している。したがって、前記第2導電型高濃度不
純物領域のうち不純物濃度の高い部分で、前記第2導電
型高濃度不純物領域と前記第1導電型高濃度不純物領域
とが接する。これにより、高濃度pn接合面を基板内に
形成することができる。
【0017】請求項2または請求項3にかかる高濃度p
n接合面を有する半導体装置の製造方法においては、前
記第2導電型高濃度不純物領域を形成した後、前記上部
エピタキシャル層を形成する。また、この第2導電型高
濃度不純物領域より浅い深さで、かつ大きな表面積を持
つ第2導電型不純物領域を形成する。この前記第2導電
型不純物領域内に、前記第2導電型高濃度不純物領域と
の間で、高濃度pn接合面が形成されるように、前記第
2導電型不純物領域より浅い深さで第1導電型高濃度不
純物領域を形成する。
【0018】すなわち、前記第2導電型高濃度不純物領
域を、基板内に形成したのち、その上に前記上部エピタ
キシャル層を形成し、前記第1導電型高濃度不純物領域
を形成している。したがって、前記第2導電型高濃度不
純物領域のうち不純物濃度の高い部分で、前記第2導電
型高濃度不純物領域と前記第1導電型高濃度不純物領域
とが接する。これにより、高濃度pn接合面を基板内に
形成することができる。
【0019】請求項4の高濃度pn接合面を有する半導
体装置の製造方法においては、前記カソード領域の底面
が、前記第1導電型領域と前記上部エピタキシャル層の
界面近傍にある。したがって、前記第2導電型高濃度不
純物領域のうち不純物濃度がより濃い部分で、前記第1
導電型高濃度不純物領域と接する。これにより、より高
濃度pn接合面を基板内に形成することができる。
【0020】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。図1に、ツェナーダイオード1の製造方法を示す。
【0021】まず、図1Aに示すように、p-型半導体
基板表面の所定の位置に、n+型の埋め込み層4を形成
する。なお、この実施例では第1導電型をp型とし、第
2導電型をn型とした。つぎに、図1Bに示すように、
全面にn-型の第1エピタキシャル層8を成長させ、さ
らに、n+型の埋め込み層4を取囲むように、p+型の分
離領域6を形成する。これにより、島分離領域7が形成
される。つぎに、島分離領域7内に、第2導電型高濃度
不純物層であるp++型の埋め込みアノード領域11を形
成する。
【0022】つぎに、図1Cに示すように、n-型の第
1エピタキシャル層8の上にn-型の第2エピタキシャ
ル層9を成長させる。この時、プロセス条件によって
は、p++型の埋め込みアノード領域11およびp+型の
分離領域6の上に、拡散により同じ導電型の領域がせり
あがる。なお、本実施例においては、第2エピタキシャ
ル層9が上部エピタキシャル層を構成する。
【0023】つぎに、図1Dに示す様に、埋め込みアノ
ード領域11上方の島分離領域7の表面に、前記第2導
電型不純物領域であるp+型のアノード取り出し領域1
3を形成する。
【0024】このアノード取り出し領域13の深さd1
は、埋め込みアノード領域11の深さd2より浅い。ま
た、アノード取り出し領域13の表面積は、後述するよ
うに、埋め込みアノード領域11の表面積より大きい
(図3参照、S1>S2)。
【0025】つぎに、図1Eに示す様に、アノード取り
出し領域13に、アノード取り出し領域13より浅い深
さでn++型のカソード領域14を形成する。これによ
り、n++型のカソード領域14と、p++型の埋め込みア
ノード領域11との間で、高濃度pn接合面が形成され
る。つぎに、全面にシリコン酸化膜18を形成した後、
カソード領域14およびアノード取り出し領域13の上
に、コンタクトホールを設け、カソード電極16および
アノード電極15を形成する。
【0026】このようにして、図2に示すツェナーダイ
オード1が製造される。なお、図3はツェナーダイオー
ド1の平面図であり、図2は図3のA−A断面である。
【0027】図3で明らかなように、アノード取り出し
領域13の表面積S1は、埋め込みアノード領域11の
表面積S2より大きい。
【0028】このように、ツェナーダイオード1におい
ては、n++型のカソード領域14を形成する前に、p++
型の埋め込みアノード領域11を基板内に形成する。そ
の上に、第2エピタキシャル層9を形成した後、n++
のカソード領域14を形成している。本実施例における
不純物濃度を図4に示す。図4と図7を比較すれば明ら
かなように、界面m(基板表面より2μm付近)におけ
る不純物濃度は従来例より、高くなっている。このよう
に、p++型の埋め込みアノード領域11のうち不純物濃
度の高い部分で、n++型のカソード領域14とp++型の
埋め込みアノード領域11とが接する。これにより、高
濃度pn接合面mを基板内に形成することができる。
【0029】このように高濃度pn接合面が形成される
ので、降伏電圧を低くすることができる(約5.0〜
5.3V程度)。この降伏電圧領域では、ツェナー降伏
とアバランシェ降伏がほぼ同じ影響を受ける。したがっ
て、ツェナー降伏とアバランシェ降伏の温度特性係数が
相殺し、全体として温度特性係数がほぼ0となる。これ
により温度の変動によって降伏電圧が変動することな
く、回路設計の自由度が向上する。
【0030】なお、本実施例においては、カソード領域
14の底面が、第1エピタキシャル層8と第2エピタキ
シャル層9との界面n近傍に形成されている。すなわ
ち、カソード領域14と埋め込みアノード領域11で形
成される高濃度pn接合面mが界面n近傍に形成され
る。これにより、より高濃度pn接合面を基板内に形成
することができる。
【0031】また、本実施例においては、半導体基板内
にツェナーダイオードのみを形成した状態で説明した
が、上記ツェナーダイオードを含む半導体装置として構
成してもよい。
【0032】なお、本実施例においては、n++型の領域
が、第1導電型高濃度不純物が添加されている領域であ
り、p++型の領域が第2導電型の高濃度不純物が添加さ
れている領域である。
【0033】
【発明の効果】請求項1にかかる高濃度pn接合面を有
する半導体装置の製造方法においては、半導体基板の第
1導電型領域表面の一部に、第2導電型高濃度不純物領
域を形成した後、前記上部エピタキシャル層を形成し、
前記第2導電型高濃度不純物領域内に高濃度pn接合面
が形成されるように、前記第2導電型高濃度不純物領域
より浅い深さで第1導電型高濃度不純物領域を形成して
いる。
【0034】すなわち、前記第2導電型高濃度不純物領
域を、基板内に形成したのち、その上に前記上部エピタ
キシャル層を形成し、前記第1導電型高濃度不純物領域
を形成している。したがって、前記第2導電型高濃度不
純物領域のうち不純物濃度の高い部分で、前記第2導電
型高濃度不純物領域と前記第1導電型高濃度不純物領域
とが接する。これにより、より高濃度のpn接合面を半
導体基板内に有する半導体装置の製造方法を提供するこ
とができる。
【0035】請求項2または請求項3にかかる高濃度p
n接合面を有する半導体装置の製造方法においては、前
記第2導電型高濃度不純物領域を形成した後、前記上部
エピタキシャル層を形成する。また、この第2導電型高
濃度不純物領域より浅い深さで、かつ大きな表面積を持
つ第2導電型不純物領域を形成する。この前記第2導電
型不純物領域内に、前記第2導電型高濃度不純物領域と
の間で、高濃度pn接合面が形成されるように、前記第
2導電型不純物領域より浅い深さで第1導電型高濃度不
純物領域を形成する。
【0036】すなわち、前記第2導電型高濃度不純物領
域を、基板内に形成したのち、その上に前記上部エピタ
キシャル層を形成し、前記第1導電型高濃度不純物領域
を形成している。したがって、前記第2導電型高濃度不
純物領域のうち不純物濃度の高い部分で、前記第2導電
型高濃度不純物領域と前記第1導電型高濃度不純物領域
とが接するので、高濃度pn接合面を基板内に形成する
ことができる。これにより、より高濃度のpn接合面を
半導体基板内に有する半導体装置の製造方法を提供する
ことができる。
【0037】請求項4の高濃度pn接合面を有する半導
体装置の製造方法においては、前記カソード領域の底面
が、前記第1導電型領域と前記上部エピタキシャル層の
界面近傍にある。したがって、前記第2導電型高濃度不
純物領域のうち不純物濃度がより濃い部分で、前記第1
導電型高濃度不純物領域と接する。これにより、より高
濃度のpn接合面を半導体基板内に有するツェナーダイ
オードの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるツェナーダイオード1の製造方
法を示す工程図である。
【図2】本発明にかかる半導体装置の製造方法にて製造
したツェナーダイオード1の要部断面図である。
【図3】本発明にかかる半導体装置の製造方法にて製造
したツェナーダイオード1の平面図である。
【図4】ツェナーダイオード1における拡散深さと不純
物濃度との関係を示す図である。
【図5】従来のツェナーダイオード41の要部断面図で
ある。
【図6】従来のツェナーダイオード41を示す平面図で
ある。
【図7】ツェナーダイオード41における拡散深さと不
純物濃度との関係を示す図である。
【符号の説明】
2・・・・・・・・半導体基板 9・・・・・・・・第2エピタキシャル層(上部エピタ
キシャル層) 11・・・・・・・埋め込みアノード領域 13・・・・・・・アノード取り出し領域 14・・・・・・・カソード領域 m・・・・・・・・高濃度pn接合面

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板内に高濃度pn接合面を有する
    半導体装置の製造方法であって、 半導体基板の第1導電型領域表面の一部に、第2導電型
    高濃度不純物領域を形成し、 前記第1導電型領域および前記第2導電型高濃度不純物
    領域上に、上部エピタキシャル層を形成し、 前記第2導電型高濃度不純物領域内に高濃度pn接合面
    が形成されるように、前記第2導電型高濃度不純物領域
    より浅い深さで第1導電型高濃度不純物領域を形成する
    こと、 を特徴とする高濃度pn接合面を有する半導体装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】半導体基板の第1導電型領域表面の一部
    に、第2導電型高濃度不純物領域を形成する第2導電型
    高濃度不純物領域形成ステップ、 前記第1導電型領域および前記第2導電型高濃度不純物
    領域上に、上部エピタキシャル層を形成するエピタキシ
    ャル成長ステップ、 前記第2導電型高濃度不純物領域より浅い深さで、かつ
    大きな表面積を持つ第2導電型不純物領域を形成する第
    2導電型不純物領域形成ステップ、 前記第2導電型不純物領域内に、第1導電型高濃度不純
    物領域を形成するステップであって、前記第2導電型高
    濃度不純物領域との間で、高濃度pn接合面が形成され
    るように、前記第2導電型不純物領域より浅い深さで第
    1導電型高濃度不純物領域を形成する第1導電型高濃度
    不純物領域形成ステップ、 を備えたことを特徴とする高濃度pn接合面を有する半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】請求項2の高濃度pn接合面を有する半導
    体装置の製造方法において、 前記第1導電型高濃度不純物領域は、カソード領域であ
    り、 前記第2導電型高濃度不純物領域は、アノード領域であ
    り、 前記半導体基板内に高濃度pn接合面を有する半導体装
    置は、ツェナーダイオードであること、 を特徴とする高濃度pn接合面を有する半導体装置の製
    造方法。
  4. 【請求項4】請求項3の高濃度pn接合面を有する半導
    体装置の製造方法において、 前記カソード領域の底面が、前記第1導電型領域と前記
    上部エピタキシャル層の界面近傍にあること、 を特徴とする高濃度pn接合面を有する半導体装置の製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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