JPH023291A - ツェナーダイオードの二重インプラント製作法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般にツェナーダイオードを製作する方法に関
する。更に詳細には、ダイオードの二つの半導体領域を
厳密に制御することにより、たとえば降伏電圧などの広
範囲な特性を有するデバイスの製作に必要な異なる出発
基板材料の数を少なくした、ツェナーダイオードの二重
インブラント製作法に関する。

（従来技術および解決すべき課題） 従来技術の製作方法を使用して広範囲のツェナー電圧を
得るためには、特定の種々のドーパント濃度を備えた広
範囲な出発基板材料が必要でおる。

所要のＰＮ接合およびその結果たるツェナー電圧をもた
らすような所定のドーパント濃度および濃度プロフッイ
ルとを作り出すために、加熱工程が温度および時間の双
方について広い範囲を包含しなければならない。ざらに
、特定の出発基板材料内部のドーパント濃度は、ロット
が異なればあるいは特定のウェーハ内部でもかなり変動
する可能性がおる。

従って本発明の一目的は、出発基板材料の特性の変化に
比較的依存しないツェナーダイオードの製作方法を提供
することである。

本発明の他の目的は、Ｐ型およびＮ型の双方の領域を出
発基板材料内に比較的制御した条件下で作り出すツェナ
ーダイオード製作方法を提供することでおる。

本発明の更に他の目的は任意の出発基板材料から数種の
異なるドーパント濃度を作り出すのに使用しうる被制御
プロセスを利用してバックグラウンドドーパント濃度を
作り出すツェナーダイオード製作方法を提供することで
ある。

（課題を解決するための手段） 前述および他の目的を達成するために、本発明に従った
ツェナーダイオード二重インブラント製作法は、以下の
諸段階から成っている。半導体基板を準備する段階；基
板内に所定の分量および深さまで第１の型の不純物原子
の第１の領域を形成する段階；基板および基板内に形成
した第１の領域を加熱および冷却して、前記第１の領域
内に前記第１の不純物の所定の濃度および濃度プロファ
イルをもたらす段階；前記第１の領域内に所定の分量お
よび深さまで第２の型の不純物の第２の領域を形成する
段階；ならびに基板および基板内に含まれている二つの
領域を所定の時間・温度プロファイルで加熱および冷却
して、前記第２の領域内に前記第２の不純物の所定の濃
度および濃度プロファイルとを作り出し、これにより前
記第１の領域と第２の領域との間に前記ツェナーダイオ
ードの降伏電圧を決定する接合を作り出す段階。

好適実施例においては、Ｎ型出発基板に対して、たとえ
ばリンのインブラントに続きアニール工程を行うことに
よって、所定の深さまで−様なドーピングのＮ型領域を
形成する。アニール工程は、通常、所望の−様なＮ型領
域だけでなく上層の酸化物層をも生成する。次にＮ型領
域の上方に作られた酸化物層を所定の場所で除去する。

結果としての開口の下の領域をイオンインブラント工程
により衝撃し、先に作られているＮ領域内に比較的浅い
Ｐ領域を形成する。次にアニール工程を行って最終構造
を固定し、厳密に制御された濃度および濃度プロファイ
ルのＮ領域内に厳密に制御された濃度および濃度プロフ
ァイルとのＰ領域を生成する。

（実施例の詳細な説明） 第１図は、基板１４、拡散領域１６、上面接続体２０お
よび誘電体層１８から成る従来のツェナーダイオードの
概略断面図を示す。典型的な構造では基板はＮ型シリコ
ンでおり、拡散領域は濃くドープしたＰ型である。ホウ
素は拡散領域１６にドープするのに便利な不純物でおり
、二酸化シリコンは誘電体層１８に使用され、金属層２
０はＴｉ−Ｎｉ−Ａｇまたは他の金属とするのが便利で
おる。基板電極１２もＴｉ−Ｎｉ−Ａｇまたは他の金属
とすることができる。

第２図は、本発明に従って形成した、同様なツェナーダ
イオード３０の断面の概略図でおる。ダイオード３０は
上面３４ａと下部電極３２とを備えた基板３４を備えて
いる。上面３４ａはその上に誘電体層４０と上部電極４
２とを備えている。基板３４がシリコンでおる場合には
、二酸化シリコンまたは窒化シリコンが誘電体層４０と
して有用であり、丁＋−Ｎｉ−Ａｑは上部電極４２また
は電極３２として有用でおるが、他の金属も使用するこ
とができる。ドープ領域３６は、イオンインブラントに
よって形成されるが、表面３４ａから基板３４に貫入し
ている。

ドープ領域３８は、拡張または好ましくはイオンインブ
ラントにより形成することができ、ドープ領域３６の内
部に横方向に存在し、上部電極４２と接触している。領
域３６と３８との間のＰＮ接合は降伏電圧すなわちツェ
ナー電圧を発生する。

第３Ａ図〜第３Ｅ図は第２図に示す半導体接合を形成す
る好ましい方法を示す。第３Ａ図において、基板５０は
その上に開口５２ａを有する在来のマスキング＠５２を
備えている。基板５０は代表的には第３Ａ図に矢印で示
すように、開口５２ａを通してイオンで衝撃され、これ
により第３Ｂ図に示すように濃くドープされた比較的浅
い領域５６を生成する。ドープ領域をその中に備えてい
る基板５０は次に当業者には良く知られているように所
定の時間・温度プロファイルを用いて制御された雰囲気
内で加熱され、第３Ｃ図に示すように所定の深さ、濃度
および濃度プロファイルを有する濃くドープされたＮ＋
十領領域５６生成し、その上層に酸化物層５８が形成さ
れる。

次に結果として得られた＠造を、従来手段であけた酸化
物層５８の開口を通して、最初の衝撃に使用したものと
は逆極性のイオンで衝撃する（第３Ｄ図）。この第２の
イオン衝撃は第３Ｅ図に示すように濃くＰドープされた
領域６０を生ずる。次にこの得られた構造を所定の時間
・温度プロファイルで再びアニールし、領域５６と領域
６０との間の接合にＰ十不純物の所定の濃度および濃度
プロファイルとを生ずる。

図面から理解されるとおり、ツェナーダイオードのＰ−
Ｎ接合を形成するのに使用するＮ領域とＰ領域とは共に
特定のプロセスを行って制御され、出発基板材料のバッ
クグラウンド濃度には左右されない。たとえば、第３Ｂ
図に示す領域５６の不純物濃度プロファイルを第４Ａ図
に示しておるが、ここで曲線６０はＮ＋＋イオンの濃度
対基板材料内の深さの関係を表わしており、曲線６１は
出発基板材料５０のバックグラウンド濃度を表わしてい
る。点線６８は第１のインブラント領域の所要の初期深
さを表わしている。第４Ｂ図は第３Ｃ図に示すようなア
ニール工程後の領ＩＩｊ、５６の濃度プロファイルを示
す。第４Ｃ図の曲線６４は第２のイオンインブラントか
ら生ずる領域６０のＰ＋イオンの代表的な濃度プロファ
イルを示す。第４Ｄ図の曲線６６はアニール工程後の領
域６０のＰ＋イオンの濃度プロファイルを示す。そして
Ｐ＋イオンの所要の濃度だけでなく、曲線６２と交差す
るときの曲線６６の濃度の変化割合すなわち傾斜を形成
するのにもアニール工程か１９立つことがわかる。すな
わち、本発明の方法によって、Ｎ＋イオンの濃度すなわ
ち第４Ｄ図の曲線６２の高さだけでなく、Ｐ＋イオンの
濃度と濃度の変化割合すなわち第４Ｄ図の曲線６６の（
辰幅および傾斜をも制御することができる。ツェナー電
圧を決定すると共に、わかるとあり、本発明の二重イン
ブラントプロセスを利用してはるかに制御可能となるの
は曲線６６と６２との間のこの接合である。

好ましい方法について２段階のイオンインブラントから
成るものとして本発明を説明したが、当業者に公知の他
のインブラントプロセスをインブラントプロセスのいず
れか一方または他方または両方に置換えることができる
ことを理解すべきでおる。その他に、第２のイオンイン
ブラント段階は、たとえば、本発明の譲受人に譲渡され
た同時係属の米国特許出願第５８８．６２８Ｍに記載さ
れている高温短時間アニールプロセスである。典型的な
従来技術のツェナーダイオードは、たとえば、第４Ｄ図
の曲線６６と曲線６１との交差に従って変る。

わかるとおり、この交差は線６１で示される出発基板の
あまり制御されないバックグラウンド不純物レベルに依
存するばかりでなく、各種出発基板材料によって変る曲
線６１の公称レベルによっても変る。

前述の方法に加えて、濃度および濃度プロファイルは共
に出発材料に第１および第２の不純物領域を形成し、次
にアニール工程を１回だけ行って濃度および濃度プロフ
ァイルを所要値に変えることにより制御することができ
る。前述のプロセスの場合のように、両不純物領域の濃
度および濃度プロファイルとを共に変えてこれら二つの
領域間の接合に所要の特性を与え、これにより所要のツ
ェナーダイオード特性を得る。たとえば、第４Ｄ図に曲
線６２として示した比較的一定の濃度を有する第１の不
純物領域は事実、これに限らないが、第４Ｄ図に曲線６
６として示した第２の不純物領域のものと同様な曲線を
含むほとんどどんな所要の濃度および濃度プロファイル
を持つこともできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来技術により形成した代表的なツェナーダ
イオードの概略断面図を示す。 第２図は、本発明に従って形成したツェナーダイオード
の概略断面図を示す。 第３Ａ図〜第３Ｅ図は、本発明のツェナーダイオードの
製作過程にあける各段階での概略断面図を示す。 第４Ａ図〜第４Ｄ図は製作過程の各段階における出発基
板内の各種不純物の濃度対深さプロファイルの関係を示
すグラフである。 ３２・・・下部電極、　３４．５０・・・基板、３６、
３８．６０・・・ドープ領域、 １８、４０・・・誘電体層、　４２・・・上部電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ツェナーダイオードを製作する方法であって； 第１の表面を有する半導体出発材料を準備する段階； 前記出発材料内にあいて前記第１の表面まで延ばして、
   第１の不純物の所定の第１の濃度および濃度プロファイ
   ルを有する第１の領域を形成する段階； 前記第１の領域内において前記第１の表面まで延ばして
   、第２の不純物の所定の第２の濃度および濃度プロファ
   イルを有する第２の領域を形成する段階；ならびに 前記出発材料、前記第１の領域、および前記第２の領域
   を加熱および冷却し、改変した第１の領域および改変し
   た第２の領域を形成して、前記改変した第１の領域が所
   定の改変した第１の濃度および濃度プロファイルを有し
   、前記改変した第２の領域が所定の改変した第２の濃度
   および濃度プロファイルを有するようにし、以て前記改
   変した第１の領域と前記改変した第２の領域との間に、
   当該ツェナーダイオードの降伏電圧を決定する接合を作
   る段階； から成ることを特徴とする方法。 ２、ツェナーダイオードを製作する方法であって、ツェ
   ナー接合を形成する二つの不純物領域の濃度および濃度
   プロファイルとを厳密に制御し、以てツェナーダイオー
   ド特性の予測可能性および出発材料の特性変化に対する
   非依存性をもたらすことを特徴とする方法。