JPH0425175A - ダイオード - Google Patents

ダイオード

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JPH0425175A
JPH0425175A JP2129304A JP12930490A JPH0425175A JP H0425175 A JPH0425175 A JP H0425175A JP 2129304 A JP2129304 A JP 2129304A JP 12930490 A JP12930490 A JP 12930490A JP H0425175 A JPH0425175 A JP H0425175A
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Hidemasa Mizutani
英正 水谷
Toru Koizumi
徹 小泉
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ダイオードに係り、特に半導体集積回路等に
好適に用いられるダイオードに関する。
[従来の技術] 般に電子回路装置に用いられるダイオードは、半導体の
PN接合で形成され、その整流特性、ブレークダウン電
圧等の特性を利用して種々の分野に利用されている。
かかるダイオードにおいては、PN接合の不純物プロフ
ァイルによって内部電界分布が決まり、それによってブ
レークダウン電圧等の特性か決まるため、一般的には、
PN接合の不純物プロファイルを制御することによって
、希望する電気特性が得られるように設定している。
[発明か解決しようとする課題] しかしながら、グイオートに要求される特性GJ、種々
あり、PN接合の不純物プロファイルの制御だけでは、
要求される特性のダイオード作製することが困難な場合
があった。
例えば、PN接合の不純物プロファイルの制御により、
低容量で高速性のものや、通常のツェナー・グイオート
のように、そのブレークダウン電圧を基準とした定電圧
源として使用するものを作製することは可能であるか、
PN接合の不純物プロファイルの制御たりでは両方の特
性を兼ね備えたダイオード(高速性を有し、且つ定電圧
源として用いるダイオード)を作製することは困難であ
った。即ち、高速性を達成するには、低容量化するため
に、PNの高濃度層の間に低濃度層を挟んで空乏層を実
質的に広げ電界緩和を図ればよいが、耐圧が上昇するた
め、低い定電圧源用としては使用できなくなる。
一方、高速用、定電圧用のように、それぞれ用途を限定
してダイオードを使用する場合においても、複数の用途
のダイオードを同一チップ内に作製する場合には、各ダ
イオードごとにPN接合の不純物プロファイルを変える
必要があるため、工程が非常に複雑になり、またプロセ
ス条件のハラツギを抑えることが困難であった。
[課題を解決するための手段] 本発明のダイオードは、一導電型の第1の高濃度不純物
領域と、この第1の高濃度不純物領域と反対導電型の第
2の半導体領域とか、真性半導体領域又(J低濃度不純
物領域を介して接合され、前記真性半導体領域又は低濃
度不純物領域上に絶縁膜を介して制御電極が形成されて
いることを特徴とする。
[作用1 本発明のダイオードは、制御電極をフローティングとす
る又は制御電極の電位を変化させることで、内部電界分
布を制御し、ダイオードの特性を変化させることを可能
とするものである。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。
第1図は、本発明のダイオードの第1実施例の縦断面図
である。
同図において、1はn型の比抵抗100Ω・c m 、
  (100)の基板、2は埋め込み3102層、4−
p型の高濃度不純物領域、5はn型の高濃度不純物領域
、6はn型の低濃度不純物領域、7は酸化膜、8は制御
電極となるn゛ポリシリコン電極9はアルミ電極である
以下、上記グイオートの製造工程について第2図〜第4
図を用いて説明する。
第2図〜第4図は、上記第1実施例のダイオードの製造
工程を説明するだめの工程図である。
まず、第2図に示すように、n型の比抵抗100Ω・c
m、  (100)の基板1に対し、600 ’Cの基
板加熱をしながら、酸素イオン12を200keVで、
]、8XIO18/cm2のドーズ量打ぢ込み、その後
1300’C,6時間のアニールをする。その結果、厚
さ3700人の埋め込み5i02層2上に、厚さ220
0人のn型の単結晶層3が形成された。このSIMOX
(Separataion by Tmplantat
jon of Oxygen )基板を1.000℃、
30分の条件でW e を酸化した後、表面の酸化膜を
フッ酸で除去し、n型の単結晶M3を約1.000人と
した。
なお基板上のn型の単結晶層3の全部を薄(するのは、
本実施例と同時に同一基板に作製する超薄膜SOIデバ
イス(ここでは、CMO3+−ランジスタ)についても
、半導体層を最大空乏層の厚さよりも薄くすることによ
って、垂直電界緩和による移動度増大を図ることができ
るからである。
次に第3図に示すように、素子分離のための半導体層エ
ツチングを施した後、500人の酸化膜7を熱酸化で形
成し、幅6μmのn゛ポリシリコン電極8を形成する。
なおこの際、同時に同一基板上に作製する不図示のSO
I型のCMO3+−ランジスタについてもエツチングに
より素子分離を行い、ゲート酸化膜及びゲート電極を形
成する。
その後、レジストマスク11を介して、リン(P)13
をlX10+′″cm−2,60keVで、打ち込んで
n型の高濃度不純物領域5を形成した。
なお、この際、同時に上記CMOSトランジスタのNM
OS トランジスタのソース、トレイン領域形成のため
の不純物打ち込みも行われることとなる。
次に、第4図に示すように、レジストマスク31を介し
て、ボロ:/ (B) 17ヲI X 1.0cm−2
,20keVで、打ち込んでp型の高濃度不純物領域4
を形成した。
なお、この際、同時に上記CMO31〜ランジスクのP
MO3I−ランジスタのソース、l・レイン領域形成の
ための不純物打ち込みも行われることとなる。
そして、高濃度不純物領域4.5の活性化のためのアニ
ールを行い、約1020cm”の高濃度不純物層を形成
した。なお、この際、同時に前記NMOSトランジスタ
及びPMOSトランジスタのソース・ドレイン領域の不
純物活性化のアニールも行われることとなる。
これに、アルミ電極9をオーミック接続させて第1図に
示すようなダイオードが作製された。なお、第1図に示
すように、低濃度不純物領域6は最初の基板濃度に対し
、]300°C,6時間の高温アニールで外方拡散され
、約1013cm−”となり、はぼ真性に近(なってい
る。又、この低濃度不純物領域6は、電位的にはフロー
ティングになっている。
このダイオードの動作原理を第5図(A)〜(C)を用
いて説明する。
今、第5図(A)において、p゛型領域]4をOVに接
地して、n′″型領域15に所定の電圧を印加した場合
、制御電極18がフローティングになっていれば、ポテ
ンシャルは第5図(B)中の20に示すように、低濃度
領域でなだらかに変化する。これは空乏層が幅6μmの
低濃度不純物領域全体に広がって、第5図(C)の23
のように、−様な電界が印加されるためである。この状
態では、ダイオードは、非常に低容量で応答速度が速く
、又逆バイアス耐圧も50V以」二と高い。
方、制御電極18に閾値電圧以上の電圧を印加すると、
半導体層の膜厚が薄いこともあって全体的に低濃度不純
物領域]6のポテンシャルが下がり、強反転したところ
では第5図(B)の21に示すように、n型高濃度不純
物領域15に近づく。その結果、逆バイアスされた電位
は、第5図CB)Q)22に示すように、p型窩濃度不
純物領域14と低濃度不純物領域16との境の所で、急
激にボレンシャルが変化することになる。従って、第5
図(C)の24に示すように、p型窩濃度不純物領域]
4と低濃度不純物領域16との境で高い電界集中を起こ
し、ブレークダウン電圧が急激に低下する。
本実施例では、約5.5■程度となり、定電圧用のツェ
ナーダイオード的な使用が可能であった。
なお、前記動作説明では簡略化のため制御電極18をフ
ローティングとして説明したが、電位が0■であっても
、多少バンドプロファイルが変化するだけであって、本
質的には違わない。
以上説明した本実施例のダイオードによれば、制御電極
に印加する電圧によって、ダイオード特性を連続的に変
化させることができる。
第6図は、本発明のダイオードの第2実施例の縦断面図
である。
本実施例においては、」二制御電極38とともに、下制
御電極39を形成し、両ゲート構造としている。
同図に13いて、34はポロン+−020c m−3の
p型高濃度不純物領域、368;lリン] O”cm−
”のn型低濃度不純物領域、35はリン1.0”cmの
n型高濃度不純物領域である。32は絶縁基体、33.
’37は厚さ300人の絶縁膜であり、各不純物領域の
厚さは500人である。このように非常に薄い低濃度不
純物領域で、且つ両グー1〜電極構造にすることで、低
濃度不純物領域のポテンシャルを半導体層全体に渡って
一様に制御でき、特性の安定性を向上させることかでき
た。
[発明の効果] 以上詳細に説明したように、本発明のダイオードによれ
ば、制御電極をフローティングとする又は制御電極の電
位を変化させることで、内部電界分布を制御し、ダイオ
ードの特性を変化させることが可能となる。
複数の用途のダイオードを同一チップ内に作製する電子
回路装置に本発明を用いれば、一つのダイオードで複数
の特性が得られるため、ダイオドの数を減らすことがで
き、回路設計を簡易化でき、コストを低減できる。なお
、本発明の製造プロセスは通常のM OS +−ランジ
スタ製造プロセスで作製されるため、集積回路装置を形
成する上で製造プロセスの増加を招(ことばない。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明のダイオードの第1実施例の縦断面図
である。 第2図〜第4図は、上記第1実施例のダイオードの製造
工程を説明するための工程図である。 第5図(A)〜(C)は、ダイオードの動作原理の説明
図である。 第6図は、本発明のダイオードの第2実施例の縦断面図
である。 1ばn型基板、2は埋め込み5i02層、3はn型の単
結晶層、4はp型の高濃度不純物領域、5ばn型の高濃
度不純物領域、6ばn型の低濃度不純物領域、7は酸化
膜、8は制御電極どなるn°ポリシリコン電極、9はア
ルミ電極である。 代理人 弁理士  山 下 穣 平 第 図 第 図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型の第1の高濃度不純物領域と、この第1
    の高濃度不純物領域と反対導電型の第2の半導体領域と
    が、真性半導体領域又は低濃度不純物領域を介して接合
    され、 前記真性半導体領域又は低濃度不純物領域上に絶縁膜を
    介して制御電極が形成されていることを特徴とするダイ
    オード。
  2. (2)前記真性半導体領域又は低濃度不純物領域、前記
    第1の高濃度不純物領域、前記低濃度不純物領域が、絶
    縁基体上の半導体層に形成されている請求項1記載のダ
    イオード。
JP2129304A 1990-05-21 1990-05-21 ダイオード Pending JPH0425175A (ja)

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