JPS6123365A - 定電圧ダイオ−ドの形成方法 - Google Patents
定電圧ダイオ−ドの形成方法Info
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- JPS6123365A JPS6123365A JP14512584A JP14512584A JPS6123365A JP S6123365 A JPS6123365 A JP S6123365A JP 14512584 A JP14512584 A JP 14512584A JP 14512584 A JP14512584 A JP 14512584A JP S6123365 A JPS6123365 A JP S6123365A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/80—Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈発明の技術分野〉
本発明は半絶縁性ＧａＡｓ基板に、ｎ型及びｎ型の両導
電性不純物をイオン注入してアニールすることによって
定電圧ｐ −ｎダイオードを形成する方法の改良に関す
るものである。
電性不純物をイオン注入してアニールすることによって
定電圧ｐ −ｎダイオードを形成する方法の改良に関す
るものである。
〈発明の技術的背景とその問題点〉
ＧａＡｓ半導体は、電子移動度や飽和ドリフト速度が大
きいので、高周波用・高速演算用デバイスに適しており
、活発に開発が行なわれている。
きいので、高周波用・高速演算用デバイスに適しており
、活発に開発が行なわれている。
Ｓｉ＋イオン注入によるｎ層の形成技術はすでに確立さ
れており、ｎチャネル層を有するＧａＡｓを（浦いたＭ
ＥＳＦＥＴは、例えば高Ｉ′ｉ！ｉｌ波用デバイスとＬ
７て、多く用いられている。一方、Ｚｎ＋イオン注入に
よるｐ層の形成は、その大きな熱拡散係数によるキャリ
ア濃度プロファイルの再現性不良や、急峻なキャリア濃
度プロファイルが得うれにくい、という問題があり、赤
外線ランプアニールやＺｎ・Ａｓの二重注入法、あるい
は〜祈素圧印加キャップレスアニールなどが試みられて
いるが、満足すべき結果は得られていない。
れており、ｎチャネル層を有するＧａＡｓを（浦いたＭ
ＥＳＦＥＴは、例えば高Ｉ′ｉ！ｉｌ波用デバイスとＬ
７て、多く用いられている。一方、Ｚｎ＋イオン注入に
よるｐ層の形成は、その大きな熱拡散係数によるキャリ
ア濃度プロファイルの再現性不良や、急峻なキャリア濃
度プロファイルが得うれにくい、という問題があり、赤
外線ランプアニールやＺｎ・Ａｓの二重注入法、あるい
は〜祈素圧印加キャップレスアニールなどが試みられて
いるが、満足すべき結果は得られていない。
又、イオン注入法によるｐ−ｎ接合形成は、■ ｎ型不
純物イオン注入−アニール−ｎ型不純物イオン注入−ア
ニール ■ ｎ型不純物イオン注入＝ｐ型不純物イオン注入→＼
砒素圧印加キャップレスアニール等の工程によって行な
われているが、上記■の方法は工程上の手間が多くがが
り、かつ基板の熱変成が多くなって接合特性が悪くなる
、という問題がある。また上記■の方法は猛毒のアルシ
ンガスを使用する為、人体安全上の問題がある、という
欠点を有していた。
純物イオン注入−アニール−ｎ型不純物イオン注入−ア
ニール ■ ｎ型不純物イオン注入＝ｐ型不純物イオン注入→＼
砒素圧印加キャップレスアニール等の工程によって行な
われているが、上記■の方法は工程上の手間が多くがが
り、かつ基板の熱変成が多くなって接合特性が悪くなる
、という問題がある。また上記■の方法は猛毒のアルシ
ンガスを使用する為、人体安全上の問題がある、という
欠点を有していた。
一方、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴは、例えば高周波用デ
バイスとして充分な特性を得るために、ゲート電極はミ
クロン又はサブミクロンオーダーに微細加工されている
が、ゲート電極はｎ型チャネル層に対してショットキ接
合になっているため電気的衝撃に非常に弱く実用上問題
がある。
バイスとして充分な特性を得るために、ゲート電極はミ
クロン又はサブミクロンオーダーに微細加工されている
が、ゲート電極はｎ型チャネル層に対してショットキ接
合になっているため電気的衝撃に非常に弱く実用上問題
がある。
従って、ショットキ接合に比べて電気的衝撃に強いｐ
−ｎ接合を用いたダイオードをゲート保護用としてＭＥ
ＳＦＥＴに組む込むと実用上便利である。この場合、ハ
イブリッドに組み込むよりも、モノ＋）＝Ｊラック組み
込む方が、量産性の向上、低価格性、特性均一性の観点
や、余分な寄生抵抗を増やさない、といった観点から有
利である。しかし、前述のように、半絶縁性基板に高品
質なｐ−ｎ接合を形成することは難しく、特性の良い定
電圧ｐ −ｎダイオードを再現性良く作成する技術は未
だ確立されていない。
−ｎ接合を用いたダイオードをゲート保護用としてＭＥ
ＳＦＥＴに組む込むと実用上便利である。この場合、ハ
イブリッドに組み込むよりも、モノ＋）＝Ｊラック組み
込む方が、量産性の向上、低価格性、特性均一性の観点
や、余分な寄生抵抗を増やさない、といった観点から有
利である。しかし、前述のように、半絶縁性基板に高品
質なｐ−ｎ接合を形成することは難しく、特性の良い定
電圧ｐ −ｎダイオードを再現性良く作成する技術は未
だ確立されていない。
〈発明の目的〉
本発明は上記の問題点を解決すべく、高品質のｐ −ｎ
接合を少ない工程で、再現性良く、安全に形成し、この
ｐ −ｎ接合を用いて特性の良いＧａＡｓゲート保護用
定電圧ダイオードを制御性及び再現性良く作製する定電
圧ダイオードの形成方法を提供することを目的として成
されたものであり、この目的を達成するため、本発明の
定電圧ダイオードの形成方法は半絶縁性ＧａＡｓ基板に
ｐ型不純物とｎ型不純物とをイオン注入する工程と、こ
の両導電型不純物をイオン注入した半絶縁性ＧａＡｓ基
板にシリコン窒化膜を付着せしめる工程と、この半絶縁
性ＧａＡｓ基板に付着されたシリコン窒化膜を保護膜と
してアニールすることにより、上記の両導電型不純物を
同時に活性化させてｐ −ｎ接合を形成する工程とを含
んでなるように構成されている。
接合を少ない工程で、再現性良く、安全に形成し、この
ｐ −ｎ接合を用いて特性の良いＧａＡｓゲート保護用
定電圧ダイオードを制御性及び再現性良く作製する定電
圧ダイオードの形成方法を提供することを目的として成
されたものであり、この目的を達成するため、本発明の
定電圧ダイオードの形成方法は半絶縁性ＧａＡｓ基板に
ｐ型不純物とｎ型不純物とをイオン注入する工程と、こ
の両導電型不純物をイオン注入した半絶縁性ＧａＡｓ基
板にシリコン窒化膜を付着せしめる工程と、この半絶縁
性ＧａＡｓ基板に付着されたシリコン窒化膜を保護膜と
してアニールすることにより、上記の両導電型不純物を
同時に活性化させてｐ −ｎ接合を形成する工程とを含
んでなるように構成されている。
また、本発明の実施例によれば、半絶縁性ＧａＡｓ基板
に、ｐ型不純物Ｚｎ＋及びｎ型不純物Ｓｉ＋をイオン注
入した後、プラズマＣＶＤ法で付着したシリコン窒化膜
を用いてアニールすることにより深さ方向にｐ−ｎ接合
を形成し、その後絶縁膜形成技術や電極蒸着技術を用い
てＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴのゲート保護用を主目的とし
た定電圧ｐ −ｎダイオードを形成するように成されて
いる。
に、ｐ型不純物Ｚｎ＋及びｎ型不純物Ｓｉ＋をイオン注
入した後、プラズマＣＶＤ法で付着したシリコン窒化膜
を用いてアニールすることにより深さ方向にｐ−ｎ接合
を形成し、その後絶縁膜形成技術や電極蒸着技術を用い
てＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴのゲート保護用を主目的とし
た定電圧ｐ −ｎダイオードを形成するように成されて
いる。
〈発明の実施例〉
以下、図面を参照して本発明の一実施例を図面を参照し
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図乃至第４図は本発明による定電圧ダイオードの形
成工程の説明に供する図である。
成工程の説明に供する図である。
本発明による定電圧ダイオードの形成工程は次の通りで
ある。
ある。
まず、第１図に示すように半絶縁性ＧａＡｓ基板２にｎ
型不純物として、例えばＳｉ＋イオンをレジストにより
形成された選択注入用マスク１を介して注入してｎ型不
純物Ｓｉ＋注入層３を形成し、次に第２図に示すように
同一領域にｐ型不純物として、例えばＺｎ＋イオンをレ
ジストにより形成された選択注入用マスク４を介して二
重注入してｐ型不純物りｎ＋注入層を形成する。その後
第３図に示すようにＧａＡｓ基板２上にアニー省用保護
膜６、例えばプラズマＣＶＤ法によって厚さ７００λの
窒化シリコン膜を付着させ、窒素雰囲気中でアニールを
、例えば８３０℃で１５分間行ない、ｐ型不純物とｎ型
不純物を同時に活性化させてｎ型層７及びｎ型層８を形
成して、深さ方向にｐ −ｎ接合を形成させる。
型不純物として、例えばＳｉ＋イオンをレジストにより
形成された選択注入用マスク１を介して注入してｎ型不
純物Ｓｉ＋注入層３を形成し、次に第２図に示すように
同一領域にｐ型不純物として、例えばＺｎ＋イオンをレ
ジストにより形成された選択注入用マスク４を介して二
重注入してｐ型不純物りｎ＋注入層を形成する。その後
第３図に示すようにＧａＡｓ基板２上にアニー省用保護
膜６、例えばプラズマＣＶＤ法によって厚さ７００λの
窒化シリコン膜を付着させ、窒素雰囲気中でアニールを
、例えば８３０℃で１５分間行ない、ｐ型不純物とｎ型
不純物を同時に活性化させてｎ型層７及びｎ型層８を形
成して、深さ方向にｐ −ｎ接合を形成させる。
上記の如き工程を用いて形成したｐ−ｎ接合のキャリア
濃度プロファイルを第５図に示す。
濃度プロファイルを第５図に示す。
この第５図からも明らかなように、上記のｐ−ｎ接合の
形成工程によれば注入不純物の理論分布に近い急峻なア
クセプタ濃度分布が得られており、イオン注入法により
形成したｐ −ｎ接合として理想的な形状を実現してい
る。更にウェハ毎のキャリア濃度プロファイルの再現性
も極めて良いことが判明した。
形成工程によれば注入不純物の理論分布に近い急峻なア
クセプタ濃度分布が得られており、イオン注入法により
形成したｐ −ｎ接合として理想的な形状を実現してい
る。更にウェハ毎のキャリア濃度プロファイルの再現性
も極めて良いことが判明した。
上記工程を用いて形成されたｐ −ｎ接合に対し、第４
図に示すようにリフトオフ等を用いることにより、ｐ型
層及びｎ型層のそれぞれに対してｎ型層側オーミック電
極９及びｐ型層側オーミック電極１０を形成し、オーミ
ック接触を得るための熱処理を行うことにより、ｐ−ｎ
接合ダイオードを作製する。
図に示すようにリフトオフ等を用いることにより、ｐ型
層及びｎ型層のそれぞれに対してｎ型層側オーミック電
極９及びｐ型層側オーミック電極１０を形成し、オーミ
ック接触を得るための熱処理を行うことにより、ｐ−ｎ
接合ダイオードを作製する。
このダイオードの降伏電圧は、ｎ型不純物注入量及びｎ
型不純物注入量を変えることにより、３〜２０Ｖ程度の
範囲で任意に設定することができる。
型不純物注入量を変えることにより、３〜２０Ｖ程度の
範囲で任意に設定することができる。
−例として、ｐ型不純物りｎ＋の注入条件を１３０ｋ
ｅＶ 、 １．ＯＸ Ｉ ０１４備ｍ−２と一定にし、
ｎ型不純物Ｓｉ＋の注入条件を１８０ｋｅＶで１．ＯＸ
Ｉ Ｏ”’ ａｍ−２−６，０Ｘ １０１３備ｍ ”
で変化させた場合の降伏電圧とＳｉ＋注入量との関係を
第６図に示す。更に他のＺｎ＋注入条件及びＳｉ＋注入
条件を用いても、第６図と同様な一連の関係を得ること
は容易であり、設計上必要な降伏電圧が得られる注入条
件を求めることができる。
ｅＶ 、 １．ＯＸ Ｉ ０１４備ｍ−２と一定にし、
ｎ型不純物Ｓｉ＋の注入条件を１８０ｋｅＶで１．ＯＸ
Ｉ Ｏ”’ ａｍ−２−６，０Ｘ １０１３備ｍ ”
で変化させた場合の降伏電圧とＳｉ＋注入量との関係を
第６図に示す。更に他のＺｎ＋注入条件及びＳｉ＋注入
条件を用いても、第６図と同様な一連の関係を得ること
は容易であり、設計上必要な降伏電圧が得られる注入条
件を求めることができる。
例えば、ＧａＡｓ ＭＥＳＦＥＴのゲート保護用ダイオ
ードとして本発明になる定電圧ｐ −ｎダイオードを用
いる時、その降伏電圧は５〜１５Ｖに設定することが必
要である。上述の様な方法で注入条件を調べると、Ｚｎ
の注入は５０〜２００ｋｅＶで５０×１０１３１、ＯＸ
ｉ Ｏ１５ａｍ−２，Ｓ ｉ＋の注入は５０〜４００ｋ
ｅＶで１．ＯＸ Ｉ ０１３〜！、ＯＸ Ｉ Ｏ１５ａ
ｍ−２の条件で行うことにより、降伏電圧を５〜１５Ｖ
の範囲で制御することができた。
ードとして本発明になる定電圧ｐ −ｎダイオードを用
いる時、その降伏電圧は５〜１５Ｖに設定することが必
要である。上述の様な方法で注入条件を調べると、Ｚｎ
の注入は５０〜２００ｋｅＶで５０×１０１３１、ＯＸ
ｉ Ｏ１５ａｍ−２，Ｓ ｉ＋の注入は５０〜４００ｋ
ｅＶで１．ＯＸ Ｉ ０１３〜！、ＯＸ Ｉ Ｏ１５ａ
ｍ−２の条件で行うことにより、降伏電圧を５〜１５Ｖ
の範囲で制御することができた。
尚、本工程で製作したｐ −ｎ接合は、基板の熱変成が
少ないことや、接合位置が基板内にあって表面に露出し
ていないことなどの理由により、他の工程で製作したｐ
−ｎ接合よりも接合特性が良く、ダイオード化してもリ
ーク電流が少ない、という利点を有するものである。
少ないことや、接合位置が基板内にあって表面に露出し
ていないことなどの理由により、他の工程で製作したｐ
−ｎ接合よりも接合特性が良く、ダイオード化してもリ
ーク電流が少ない、という利点を有するものである。
〈発明の効果〉
以上、詳述した様に、本発明の定電、圧ダイオードの形
成方法によれば、従来の定電圧ダイオ−ドの形成方法に
比べて、 ■ 高品質のｐ −ｎ接合を再現性良く安全に形成する
ことにより、逆方向リーク電流が少ない、など特性の良
いｐ −ｎダイオードを再現性良く形成することができ
る。
成方法によれば、従来の定電圧ダイオ−ドの形成方法に
比べて、 ■ 高品質のｐ −ｎ接合を再現性良く安全に形成する
ことにより、逆方向リーク電流が少ない、など特性の良
いｐ −ｎダイオードを再現性良く形成することができ
る。
■ ｎ型不純物として例えばＺｎ＋を５θ〜２００ｋｅ
Ｖで５Ｘ’ｌ０１３〜Ｉ Ｘ １０１５備−２注入し、
ｎ型不純物としてＳｉ＋を５０〜４００ｋｅＶで１×１
０１３〜１×１０１５、．２の条件で注入することによ
り、降伏電圧を５〜１５Ｖの範囲で再現性良く高精度に
制等の種々の効果を得ることが出来る。
Ｖで５Ｘ’ｌ０１３〜Ｉ Ｘ １０１５備−２注入し、
ｎ型不純物としてＳｉ＋を５０〜４００ｋｅＶで１×１
０１３〜１×１０１５、．２の条件で注入することによ
り、降伏電圧を５〜１５Ｖの範囲で再現性良く高精度に
制等の種々の効果を得ることが出来る。
第１図乃至第４図は本発明の一実施例のｐ −ｎ接合定
電圧ダイオードの製造工程を説明するための図、第５図
はｐ −ｎ接合のキャリア濃度特性を示す図、第６図は
ｎ型不純物注入条件を一定とした時の、ｎ型不純物注入
量に対する降伏電圧の依存−性を示す特性図である。 １・・・選択注入用マスク、２・・・半絶縁性ＧａＡｓ
基板、３・・・ｎ型不純物Ｓｉ＋注入層、４・・・選択
注入用マスク、５・・・ｐ型不純物りｎ＋注入層、６・
・・ＧａＡｓ基板保護膜、７・・・ｎ型層、８・・・ｐ
型層、９・・・ｎ型層側オーミック電極、１０・・・ｐ
型層側オーミック電極。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）ζへ 悴醸 区 区 ″） マ 埠 鯵
電圧ダイオードの製造工程を説明するための図、第５図
はｐ −ｎ接合のキャリア濃度特性を示す図、第６図は
ｎ型不純物注入条件を一定とした時の、ｎ型不純物注入
量に対する降伏電圧の依存−性を示す特性図である。 １・・・選択注入用マスク、２・・・半絶縁性ＧａＡｓ
基板、３・・・ｎ型不純物Ｓｉ＋注入層、４・・・選択
注入用マスク、５・・・ｐ型不純物りｎ＋注入層、６・
・・ＧａＡｓ基板保護膜、７・・・ｎ型層、８・・・ｐ
型層、９・・・ｎ型層側オーミック電極、１０・・・ｐ
型層側オーミック電極。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）ζへ 悴醸 区 区 ″） マ 埠 鯵
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半絶縁性ＧａＡｓ基板にｐ型不純物とｎ型不純物と
をイオン注入する工程と、上記両導電型不純物をイオン
注入した半絶縁性ＧａＡｓ基板にシリコン窒化膜を付着
せしめる工程と、上記半絶縁性ＧａＡｓ基板に付着され
たシリコン窒化膜を保護膜としてアニールすることによ
り上記両導電型不純物を同時に活性化させて、ｐ−ｎ接
合を形成する工程と、を含んでなることを特徴とする定
電圧ダイオードの形成方法。 ２、前記シリコン窒化膜をプラズマＣＶＤ法により前記
半絶縁性ＧａＡｓ基板に付着せしめるように成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の定電圧ダイオ
ードの形成方法。 ３、前記半絶縁性ＧａＡｓ基板にｐ型不純物としてＺｎ
＾＋を５０乃至２００ｋｅＶで５×１０＾１＾３乃至１
×１０＾１＾５ｃｍ＾−＾２の条件で注入し、ｎ型不純
物としてＳｉ＾＋を５０乃至４００ｋｅＶで１×１０＾
１＾３乃至１×１０＾１＾５ｃｍ＾−＾２の条件で注入
することにより、降伏電圧を５乃至１５Ｖの範囲で制御
し得るように成したことを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載の定電圧ダイオードの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14512584A JPS6123365A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 定電圧ダイオ−ドの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14512584A JPS6123365A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 定電圧ダイオ−ドの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123365A true JPS6123365A (ja) | 1986-01-31 |
| JPH0566749B2 JPH0566749B2 (ja) | 1993-09-22 |
Family
ID=15377976
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14512584A Granted JPS6123365A (ja) | 1984-07-11 | 1984-07-11 | 定電圧ダイオ−ドの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123365A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8624414B2 (en) | 2008-08-25 | 2014-01-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for controlling a steam power plant |
-
1984
- 1984-07-11 JP JP14512584A patent/JPS6123365A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8624414B2 (en) | 2008-08-25 | 2014-01-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Method and device for controlling a steam power plant |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0566749B2 (ja) | 1993-09-22 |
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