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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