(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備え、
上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構成のPNダイオード構造の製造方法において、
カソード側拡散層領域を形成すべき部分と、アノード側拡散層領域形成すべき部分とに耐酸化膜を兼ねるマスク層を形成し、
カソード側拡散層領域を形成すべき部分に形成された上記マスク層の周囲に低濃度の不純物領域を形成することによって上記カソード側オフセット部の形成用不純物領域の形成を行うとともに、上記カソード側拡散層領域を形成すべき部分とアノード側拡散層領域形成すべき部分とにそれぞれ形成された各マスク層間の距離によりカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of の双方L c , L of を規定し得るようにし、
その後上記耐酸化膜を兼ねるマスク層を耐酸化のマスクとして酸化を行うことにより素子分離領域の役割を果たす酸化膜を形成し、
上記によりカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間のオフセットの長さL ofを、所望の逆方向破壊電圧が得られる長さに調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つPNダイオード構造を形成することを特徴とする
PNダイオード構造の製造方法。
【請求項２】
カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備え、
上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構成のPNダイオード構造の製造方法において、
カソード側拡散層領域を形成すべき部分と、アノード側拡散層領域形成すべき部分とに耐酸化膜を兼ねるマスク層を形成し、
カソード側拡散層領域を形成すべき部分に形成された上記マスク層の周囲に低濃度の不純物領域を形成することによって上記カソード側オフセット部の形成用不純物領域の形成を行うとともに、上記カソード側拡散層領域を形成すべき部分とアノード側拡散層領域形成すべき部分とにそれぞれ形成された各マスク層間の距離によりカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of の双方L c , L of を規定し得るようにし、
その後上記耐酸化膜を兼ねるマスク層を耐酸化のマスクとして酸化を行うことにより素子分離領域の役割を果たす酸化膜を形成し、
上記によりカソード側オフセット部の長さL c を設定し、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of を所望の逆方向破壊電圧が得られる長さに調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つPNダイオード構造を形成する
ことを特徴とするPNダイオード構造の製造方法。
【請求項３】
カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備え、
上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構成のPNダイオード構造の製造方法において、
カソード側拡散層領域を形成すべき部分と、アノード側拡散層領域形成すべき部分とに耐酸化膜を兼ねるマスク層を形成し、
カソード側拡散層領域を形成すべき部分に形成された上記マスク層の周囲に低濃度の不純物領域を形成することによって上記カソード側オフセット部の形成用不純物領域の形成を行うとともに、上記カソード側拡散層領域を形成すべき部分とアノード側拡散層領域形成すべき部分とにそれぞれ形成された各マスク層間の距離によりカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of の双方L c , L of を規定し得るようにし、
その後上記耐酸化膜を兼ねるマスク層を耐酸化のマスクとして酸化を行うことにより素子分離領域の役割を果たす酸化膜を形成し、
上記により所望の逆方向破壊電圧が得られるようにカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散領域との間の距離L of をともに調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つPNダイオード構造を形成する
ことを特徴とするPNダイオード構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＮダイオード構造の製造方法に関する。本発明は、例えば保護ダイオードとして用いることができ、あるいはレファランス用ダイオード等として用いることができるＰＮダイオードについて利用することができる。例えば、ＭＯＳトランジスタに用いるＰＮ保護ダイオード構造の製造方法として利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体素子等の静電破壊対策として、素子内に、過大な電圧等に弱い部分を保護する目的で、保護素子を作りこむことが行われている。その最も代表的な例は、図８に示すＰＮ接合ダイオードの逆方向破壊電圧ＢＶｄｓを利用するものである。図８に示す第１のダイオードＤ1 は、逆方向破壊電圧ＢＶｄｓ＝１０Ｖであり、第２のダイオードＤ2 は、逆方向破壊電圧ＢＶｄｓ＝２０Ｖである。なお図８中、符号１は基板特にここではＰ型Ｓｉ基板であり、濃度は１Ｅ１５ｃｍ- 3 、第１のダイオードＤ1 が形成されるＰウェル１１は濃度１Ｅ１７ｃｍ- 3 、第２のダイオードＤ2 が形成されるＰウェル１２は濃度１Ｅ１６ｃｍ- 3 である。符号１３，１４は各々ダイオードＤ1 ，Ｄ2 を構成しているＮ型拡散層を示す。
【０００３】
この逆方向破壊電圧ＢＶｄｓの利用は、例えば図９に示すようにＭＯＳトランジスタＭ1 のゲート電極１５につながる配線を、ＭＯＳトランジスタゲート絶縁膜１６の絶縁破壊耐圧よりも低い逆方向破壊電圧ＢＶｄｓを持つＰＮ接合ダイオードＤのカソード側（図のＮ型拡散層１３ａ側）に接続し、アノード側（図のＰ型拡散層１３ｂ側）をコモングラウンド１７に接続することで、ゲート電極１５にＰＮ接合の逆方向破壊電圧ＢＶｄｓ以上の高電圧が加わることを防ぎ、ＭＯＳトランジスタゲート絶縁膜の絶縁破壊を防止することができる。符号１６はゲート絶縁膜を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常このようなＰＮ接合保護ダイオードは、図８に示すような高不純物濃度の拡散層１３，１４とその基板１との間の接合によって形成され、その逆方向破壊電圧ＢＶｄｓは、ほぼ基板１の不純物濃度によって一義に決定される。従って、数種の異なる値の保護電圧を必要とする場合、必要な逆方向破壊電圧ＢＶｄｓ値にあわせた不純物濃度を持つ基板（あるいは基板中のウェル）領域をそれぞれ形成する必要があり、そのためのフォトリソグラフィーやイオン注入工程などの工程を追加する必要がある。例えば図８は、各々異なる逆方向破壊電圧ＢＶｄｓをもつダイオードＤ1 ，Ｄ2 を、各々ウェル１１，１２を形成してつくりこんだ例である。
【０００５】
本発明は、従来技術にあっては異なる逆方向破壊電圧ＢＶｄｓをもつ２以上のＰＮ接合ダイオードを形成する場合には各々異なる不純物濃度領域を形成する必要があったのを、同一不純物濃度領域内に、異なる逆方向破壊電圧ＢＶｄｓをもつ２以上のＰＮ接合ダイオードを形成する技術を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記構成をとることにより、上記した課題を解決する。
【０００８】
本発明のＰＮダイオード構造の製造方法は、カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備え、上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構成のPNダイオード構造の製造方法において、カソード側拡散層領域を形成すべき部分と、アノード側拡散層領域形成すべき部分とに耐酸化膜を兼ねるマスク層を形成し、カソード側拡散層領域を形成すべき部分に形成された上記マスク層の周囲に低濃度の不純物領域を形成することによって上記カソード側オフセット部の形成用不純物領域の形成を行うとともに、上記カソード側拡散層領域を形成すべき部分とアノード側拡散層領域形成すべき部分とにそれぞれ形成された各マスク層間の距離によりカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of の双方L c , L of を規定し得るようにし、その後上記耐酸化膜を兼ねるマスク層を耐酸化のマスクとして酸化を行うことにより素子分離領域の役割を果たす酸化膜を形成し、上記によりカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間のオフセットの長さL ofを、所望の逆方向破壊電圧が得られる長さに調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つPNダイオード構造を形成することを特徴とするPNダイオード構造の製造方法である。ここで、カソード側オフセット部とアノード側オフセット部との間のオフセットの長さは十分大きくしておくことが好ましい。
【０００９】
本発明のＰＮダイオード構造の製造方法は、カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備え、上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構成のPNダイオード構造の製造方法において、カソード側拡散層領域を形成すべき部分と、アノード側拡散層領域形成すべき部分とに耐酸化膜を兼ねるマスク層を形成し、カソード側拡散層領域を形成すべき部分に形成された上記マスク層の周囲に低濃度の不純物領域を形成することによって上記カソード側オフセット部の形成用不純物領域の形成を行うとともに、上記カソード側拡散層領域を形成すべき部分とアノード側拡散層領域形成すべき部分とにそれぞれ形成された各マスク層間の距離によりカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of の双方L c , L of を規定し得るようにし、その後上記耐酸化膜を兼ねるマスク層を耐酸化のマスクとして酸化を行うことにより素子分離領域の役割を果たす酸化膜を形成し、上記によりカソード側オフセット部の長さL c を設定し、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of を所望の逆方向破壊電圧が得られる長さに調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つPNダイオード構造を形成することを特徴とするPNダイオード構造の製造方法である。
【００１０】
本発明のＰＮダイオード構造の製造方法は、カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備え、上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構成のPNダイオード構造の製造方法において、カソード側拡散層領域を形成すべき部分と、アノード側拡散層領域形成すべき部分とに耐酸化膜を兼ねるマスク層を形成し、カソード側拡散層領域を形成すべき部分に形成された上記マスク層の周囲に低濃度の不純物領域を形成することによって上記カソード側オフセット部の形成用不純物領域の形成を行うとともに、上記カソード側拡散層領域を形成すべき部分とアノード側拡散層領域形成すべき部分とにそれぞれ形成された各マスク層間の距離によりカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間の距離L of の双方L c , L of を規定し得るようにし、その後上記耐酸化膜を兼ねるマスク層を耐酸化のマスクとして酸化を行うことにより素子分離領域の役割を果たす酸化膜を形成し、上記により所望の逆方向破壊電圧が得られるようにカソード側オフセット部の長さL c と、カソード側オフセット部とアノード側拡散領域との間の距離L of をともに調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つPNダイオード構造を形成することを特徴とするPNダイオード構造の製造方法である。
【００１１】
【作用】
本発明のＰＮ接合ダイオードは、カソード側拡散層領域とアノード側拡散層領域とを備えたＰＮ接合ダイオードにおいて、上記カソード側拡散層領域の周囲に低不純物濃度（比較的低不純物濃度）のカソード側オフセット部を設けるとともに、そのカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間に、所望の逆方向破壊電圧を示す長さで形成したオフセットを設けた構成のものであるので、そのカソード側オフセット部の長さ及び／またはカソード側オフセット部とアノード側拡散領域との間のオフセットの距離を調節することによって、任意の逆方向破壊電圧を設定でき、よって例えば任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造とすることができる。
【００１２】
また、本発明のＰＮ接合ダイオードの製造方法によれば、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間のオフセットを設定し、例えば十分長く設定し、所望の逆方向破壊電圧（保護電圧）が得られるようにカソード側オフセット部の長さを設定することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成することができる。
【００１３】
また、カソード側オフセット部の長さを設定し、例えば十分長く設定し、所望の逆方向破壊電圧が得られるようにして、例えば所望の保護電圧が得られるようにカソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間のオフセット距離を調節することによって、任意の逆方向破壊電圧（保護電圧等）の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成することができる。
【００１４】
また、所望の逆方向破壊電圧（例えば保護電圧）が得られるようにカソード側オフセット部の長さと、カソード側オフセット部とアノード側拡散層領域との間のオフセット距離の双方を調節することによって、任意の逆方向破壊電圧の大きさを持つＰＮダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好ましい実施の形態を、本発明の具体的な実施例を説明することにより、詳述する。なお、当然のことではあるが、本発明は以下に述べる実施例により限定を受けるものではない。
【００１６】
実施例１
この実施例は、同一基板（または同一不純物濃度領域）内に、保護ダイオード構造として用いることができる各々異なる逆方向破壊電圧ＢＶｄｓ値を持つＰＮ接合ダイオードの構造を示すものであり、また、これを形成する方法を示すものである。
【００１７】
本実施例に係るＰＮ接合ダイオードの製造について、図１（ＰＮダイオード構造）及び製造工程を順に断面図で示す図２ないし図５を用いて説明する。
【００１８】
図２に示すように、Ｐ型基板１（または基板中のＰ型ウェル（Ｗｅｌｌ）領域）表面にＳｉＯ2 薄膜２を熱酸化等により形成し、更にＳｉＮ薄膜３をＣＶＤ法等により堆積して形成する。
【００１９】
次に図３を参照する。フォトリソグラフィー技術にるレジストパターニング及びこのレジストをマスクしたエッチング等の工程により、ＳｉＮ薄膜３をパターニングする。この時、パターニングによりＳｉＮ薄膜が除去された領域の内、符号４で示す部分は、ＰＮ接合ダイオードのカソード側オフセット部４である。また符号５で示す領域は、アノード側拡散領域５である。一方、ＳｉＮ薄膜３が除去されずに残る符号６で示す領域は、ＰＮ接合ダイオードのカソード側拡散領域６である（図３）。
【００２０】
次に図４を参照する。フォトリソグラフィーによるレジストパターンの形成、該レジストパターンをマスクとしたイオン注入などの工程により、カソード側オフセット部４に、比較的低濃度のＮ型不純物領域４ａを形成する。この時、カソード側オフセット部４とアノード側拡散領域５との間は、十分に長いオフセット長Ｌｏｆだけ離されており、また、カソード側オフセット部４の長さＬｃは、フォトリソグラフィーパターンによって任意の長さに調節することができる。
【００２１】
その後、熱酸化の工程により、ＳｉＮ薄膜３を耐酸化マスクとして、カソード側オフセット部４等に、素子分離領域の役割を果たす約５００ｎｍの酸化膜７を形成する（図５）。
【００２２】
次に、フォトリソグラフィー技術によるレジストパターンの形成及びこれをマスクとして用いたイオン注入などの工程により、カソード側拡散層領域６、アノード側拡散層領域５に高不純物濃度のＮ型不純物領域６ａ、及びＰ型不純物領域を形成する。以上により、図１のＰＮ保護ダイオード構造を得た。
【００２３】
以上の工程によるＰＮ接合ダイオードの製造について、例えば、基板１の不純物濃度を１Ｅ１５ｃｍ- 3 程度、カソード側オフセット部４への不純物イオン注入ドーズ量を１Ｅ１３ｃｍ- 2 程度とすれば、カソード側オフセット部４の長さＬｃに対して、逆方向破壊電圧ＢＶｄｓは、図６のように変化する。そこで、所望の保護電圧が得られるようにカソード側オフセット部４の長さＬｃを設定することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（または同一不純物領域）内に形成することができる。
【００２４】
本実施例によれば、上述のように、ＰＮ接合ダイオードのカソード側拡散層領域の周囲に、比較的低不純物濃度のカソード側オフセット部を設け、また、そのオフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構造により、オフセット部の長さＬｃを調節することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成するとができた。
【００２５】
実施例２
本実施例は、実施例１の変形例であり、保護電圧の設定の仕方を変えたものである。
【００２６】
即ちここでは、ある一定の長さのカソード側オフセット部４の長さＬｃを設定しておき、カソード側オフセット部４とアノード側拡散領域５との間の距離Ｌｏｆの長さを変化させる。この場合にも図７に示すように、逆方向破壊電圧ＢＶｄｓ値を制御することができ、所望の保護電圧が得られるように該距離Ｌｏｆを設定することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成することができる。
【００２７】
本実施例も、上記実施例と同様の効果を達することができる。即ち本実施例によれば、上述のように、ＰＮ接合ダイオードのカソード側拡散層領域の周囲に、比較的低不純物濃度のカソード側オフセット部を設け、また、そのオフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構造により、オフセット部の長さＬＣを設定して、カソード側オフセット部４とアノード側拡散領域５との距離Ｌｏｆを調節することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成するとができた。
【００２８】
実施例３
本実施例においては、保護電圧の設定を、次のように行った。即ちここでは、所望の保護電圧が得られるように上記のＬｃ、Ｌｏｆの長さを共に調節して設定することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（不純物領域）内に形成するようにした。
【００２９】
本実施例も、上記実施例と同様の効果を達することができる。即ち本実施例によれば、上述のように、ＰＮ接合ダイオードのカソード側拡散層領域の周囲に、比較的低不純物濃度のカソード側オフセット部を設け、また、そのオフセット部とアノード側拡散層領域との間にオフセットを設けた構造により、オフセット部の長さＬｃ、及びカソード側オフセット部４とアノード側拡散領域５との距離Ｌｏｆとの双方の長さを調節することによって、任意の保護電圧の大きさを持つＰＮ保護ダイオード構造を同一基板（同一不純物領域）内に形成するとができた。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、異なる逆方向破壊電圧ＢＶｄｓをもつ２以上のＰＮ接合ダイオードを形成する場合にも、各々異なる不純物濃度領域を形成する必要なく、同一不純物濃度領域内に、異なる逆方向破壊電圧ＢＶｄｓをもつ２以上のＰＮ接合ダイオードを形成したＰＮ保護ダイオード構造及びその製造方法を提供するとができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例１のＰＮダイオード構造を示す図である。
【図２】  実施例１の工程を順に断面図で示すものである。（１）。
【図３】  実施例１の工程を順に断面図で示すものである。（２）。
【図４】  実施例１の工程を順に断面図で示すものである。（３）。
【図５】  実施例１の工程を順に断面図で示すものである。（４）。
【図６】  本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図７】  本発明の作用を説明するためのグラフである。
【図８】  従来技術を示す図である。
【図９】  従来技術を示す図である。
【符号の説明】
Ｌｃ    カソード側オフセット部の長さ
Ｌｏｆ  カソード側オフセット部とアノード側拡散領域との距離
１      基板
２      ＳｉＯ2 膜
３      耐酸化マスク（ＳｉＮ膜）
４      カソード側オフセット部
４ａ    低濃度不純物領域
５      アノード側拡散領域
５ａ    不純物領域
６      カソード側拡散領域
６ａ    高濃度不純物領域
１１    ウェル
１２    ウェル
１３，１４，１３ａ，１３ｂ
拡散層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003713759.tif 000009
【図９】
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