(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、
前記３個の開口部の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型からなる第１高濃度拡散領域と、
前記３個の開口部の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２個の第２高濃度拡散領域とを有し、
前記２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２本形成され、
前記２個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオード。
【請求項２】
半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を１組の開口群として、前記開口群をｍ組備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、
前記ｍ組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなるｍ個の第１高濃度拡散領域と、
前記ｍ組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２ｍ個の第２高濃度拡散領域とを有し、
前記ｍ組の各々の開口群の２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２ｍ本形成され、
前記ｍ個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、
前記２ｍ個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオード。
【請求項３】
半導体上に配置され、ｎ本の等幅ブリッジ部で分割される（ｎ＋１）個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、
前記（ｎ＋１）個の開口部のうち、１つおきに位置する開口部からなる第１の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなる複数個の第１高濃度拡散領域の組と、
前記第１の開口群の各々の開口部に隣接する、１つおきに位置する開口部からなる第２の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる複数個の第２高濃度拡散領域の組とを有し、
前記ｎ本の各々のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅にｎ本形成され、
前記複数個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、
前記複数個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオード。
【請求項４】
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の矩形状の開口部の角部が丸められ、略矩形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項５】
前記矩形の開口部を介して矩形状に形成される第１高濃度拡散領域、第２高濃度拡散領域の少なくとも一方の高濃度拡散領域において、長手方向における矩形の両端部の周囲に、前記一方の高濃度拡散領域と同型の不純物によって当該一方の高濃度拡散領域よりも低濃度の低濃度拡散領域を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項６】
前記矩形開口部の内側に形成され前記第１高濃度拡散領域および前記第２高濃度拡散領域に接触するそれぞれの電極のコンタクト面の形状は、
前記開口部の長辺をなす前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部との間隔よりも、前記開口部の短辺との間隔のほうが大きいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項７】
前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域を形成するための前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部上に第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の各々に対応して形成した第1下層電極および第２下層電極が設けられ、
前記第1下層電極および第２下層電極上に層間絶縁膜が形成され、
当該層間絶縁膜において、第1下層電極に対応して第1層間絶縁膜開口部が形成され、第２下層電極に対応して第２層間絶縁膜開口部が形成され、
前記層間絶縁膜上に第1上層電極および第２上層電極が形成され、
第1上層電極は前記第1層間絶縁膜開口部を介して第１高濃度拡散領域に対応する第1下層電極に接続され、第２上層電極は前記第２層間絶縁膜開口部を介して第２高濃度拡散領域に対応する第２下層電極に接続されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項８】
前記第1上層電極、第２上層電極における平面内の最短幅は、それぞれ、前記第1下層電極、第２下層電極における平面内の最短幅より大きいことを特徴とする請求項７に記載のダイオード。
【請求項９】
前記第1上層電極および前記第２上層電極上に保護膜が形成され、
前記第１上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第１上層電極により第1パッドを形成し、
前記第２上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第２上層電極により第２パッドを形成し、
前記第1パッドと前記第２パッドが前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部を間に挟んでその両側に配置され、前記第1上層電極と前記第２上層電極の幅を、それぞれ、第1パッドと第２パッドに近くなるほど大きくしたことを特徴とする請求項７または８に記載のダイオード。
【請求項１０】
半導体中に配置された前記第１高濃度拡散領域、前記第２高濃度拡散領域、前記ＰＮ接合領域を、Ｐ型の第３高濃度拡散領域で取り囲み、前記第３高濃度拡散領域を電極を介して接地したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項１１】
半導体中に配置された前記第１高濃度拡散領域、前記第２高濃度拡散領域、前記ＰＮ接合領域を、絶縁領域で取り囲んだことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１つに記載のダイオード。
【請求項１２】
半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、
前記３個の開口部の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型からなる第１高濃度拡散領域と、
前記３個の開口部の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２個の第２高濃度拡散領域とを有し、
前記２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２本形成され、
前記２個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、
前記半導体上に配置され、前記２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を備える前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を設ける工程と、
前記３個の開口部の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深くＰ型またはＮ型からなる前記第１高濃度拡散領域を形成する工程と、
前記３個の開口部の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く前記第１高濃度拡散領域とは逆型の、Ｐ型またはＮ型からなる前記第２高濃度拡散領域を２個形成する工程と、
前記２個の第２高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴とするダイオードの製造方法。
【請求項１３】
半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を１組の開口群として、前記開口群をｍ組備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、
前記ｍ組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなるｍ個の第１高濃度拡散領域と、
前記ｍ組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２ｍ個の第２高濃度拡散領域とを有し、
前記ｍ組の各々の開口群の２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２ｍ本形成され、
前記ｍ個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、
前記２ｍ個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、
前記半導体上に配置され、前記２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を１組の開口群として、前記開口群をｍ組備える前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を設ける工程と、
前記ｍ組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深くＰ型またはＮ型からなる前記第１高濃度拡散領域をｍ個形成する工程と、
前記ｍ組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く前記第１高濃度拡散領域とは逆型の、Ｐ型またはＮ型からなる前記第２高濃度拡散領域を２ｍ個形成する工程と、
前記ｍ個の第１高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、
前記２ｍ個の第２高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴とするダイオードの製造方法。
【請求項１４】
半導体上に配置され、ｎ本の等幅ブリッジ部で分割される（ｎ＋１）個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、
前記（ｎ＋１）個の開口部のうち、１つおきに位置する開口部からなる第１の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなる複数個の第１高濃度拡散領域の組と、
前記第１の開口群の各々の開口部に隣接する、１つおきに位置する開口部からなる第２の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる複数個の第２高濃度拡散領域の組とを有し、
前記ｎ本の各々のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅にｎ本形成され、
前記複数個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、
前記複数個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、
前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、
前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、
前記半導体上に配置され、ｎ本の等幅ブリッジ部で分割される（ｎ＋１）個の開口部を備える前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を設ける工程と、
前記（ｎ＋１）個の開口部のうち、１つおきに位置する開口部からなる第１の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深くＰ型またはＮ型からなる前記第１高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、
前記第１の開口群の各々の開口部に隣接する、１つおきに位置する開口部からなる第２の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く前記第１高濃度拡散領域とは逆型の、Ｐ型またはＮ型からなる前記第２高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、
前記複数個の第１高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、
前記複数個の第２高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴とするダイオードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイオードおよびその製造方法に関するもので、特に半導体装置の入出力保護に用いられるＰＮ接合ダイオードとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置では、静電気放電（ElectroStatic Discharge、ＥＳＤ）やサージ電圧・電流によって半導体装置が破壊されるのを防止するため、半導体装置の入出力保護素子として、従来、主にＰＮ接合ダイオードが使用されてきた。この種のＰＮ接合ダイオードには、例えば図１４に示すようなＰＮ接合ダイオードがある。
【０００３】
図１４（ａ）は従来のＰＮ接合ダイオードの平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。
【０００４】
図１４（ａ），（ｂ）に示す従来のＰＮ接合ダイオードでは、図１４（ｂ）からわかるように、低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１にベースとなるＰ型高濃度拡散領域２が配置され、そのベースの両側にエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂが配置されており、ベースとエミッタの間の半導体部分がＰＮ接合領域４ａ，４ｂとなって、ＰＮ接合ダイオードが構成されている。図１４（ａ）の平面図においては、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂは、それぞれ破線で示されている。
【０００５】
Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂには、それぞれ、図１４（ｂ）に示すように、ＢＰＳＧからなる層間絶縁膜５の開口部を介して、Ａｌ電極７ａ，７ｂが接続されている。図１４（ａ）の平面図に示すように、Ｐ型の高濃度拡散領域２に接続するベース電極は７ａであり、Ｎ型の高濃度拡散領域３ａ，３ｂはエミッタ電極７ｂで互いに接続されている。図１４（ａ）の平面図において、各電極７ａ，７ｂは実線で示されており、各高濃度拡散領域２，３ａ，３ｂと各電極７ａ，７ｂのコンタクト領域７１，７２，７３は、点線で示されている。また、ダイオード全体は窒化珪素（ＳｉＮ）からなる保護膜１０によって被覆され、保護膜１０の開口部に形成された図１４（ａ）に実線で示すパッド７０ａ，７０ｂを介して、外部に接続される。
【０００６】
図１４（ａ）の平面図において、各高濃度拡散領域２，３ａ，３ｂは約１０μｍ×５００μｍの矩形状である。半導体装置の入出力保護素子としてのＰＮ接合ダイオードでは、大きなサージ電流に対応するために、通常は図１４に示すＰＮ接合ダイオードが数１０個並列接続される。
【０００７】
次に、図１４に示したＰＮ接合ダイオードの製造方法を、図１５に従って説明する。図１５は、図１４（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面を、製造工程順に示したものである。
【０００８】
図１５（ａ）に示すように、低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１上に、ベースに対応した第１のマスク１００を形成し、Ｐ型の不純物を高濃度にイオン注入して、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域２を形成する。
【０００９】
次に、図１５（ｂ）に示すように、ベースに対応した第１のマスク１００を除去した後、エミッタに対応した第２のマスク１０１を形成し、Ｎ型の不純物を高濃度にイオン注入して、エミッタとなるＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂを、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域２の両側に形成する。これにより、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂの間の半導体部分が、ＰＮ接合領域４ａ，４ｂとなる。
【００１０】
次に、図１５（ｃ）に示すように、エミッタに対応した第２のマスク１０１を除去した後、層間絶縁膜５としてＢＰＳＧ膜を全面に積層し、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂに接続するための開口部６１，６２，６３を形成する。
【００１１】
次に、図１５（ｄ）に示すように、全面にＡｌ膜を積層した後、所定形状にパターニングして、ベース電極７ａおよびエミッタ電極７ｂを形成する。
【００１２】
次に、図１５（ｅ）に示すように、全面に保護膜１０としてのＳｉＮ膜を積層した後、外部に接続するためのパッド用開口部を形成して、図１４に示したＰＮ接合ダイオードが完成する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ＥＳＤのようなサージがエミッタである図１４のＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂに印加されると、即座にＰＮ接合領域４ａ，４ｂが逆バイアスされてアバランシェが発生し、サージ電流がエミッタであるＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂからベースであるＰ型高濃度拡散領域２に流れる。図１４の構造のＰＮ接合ダイオードでは、ベースのＰ型高濃度拡散領域２とエミッタのＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂが分離されているため、その断面においてＰＮ接合領域４ａ，４ｂに幅Ｌca，Ｌcbがある。この幅Ｌca，Ｌcbは、設計段階においては、等しく設定される。
【００１４】
しかしながら、図１４の構造のＰＮ接合ダイオードでは、図１５に示したように、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂを、それぞれ専用のホトマスクを使って、別々にイオン注入して形成している。従って、マスクのアラインメントずれが起きると、図１４（ｂ）に示したように、ＰＮ接合領域４ａ，４ｂの幅Ｌca，Ｌcbが異なってしまう（図では、Ｌca＜Ｌcb）。その結果、幅の狭いＰＮ接合領域４ａの接合耐圧が、幅の広いＰＮ接合領域４ｂの接合耐圧より低くなる。また図中の矢印の太さの違いで示したように、幅の狭いＰＮ接合領域４ａでは、幅の広いＰＮ接合領域４ｂより、大きなサージ電流が流れる。つまり、製造過程で図１４（ｂ）のように幅Ｌca，Ｌcbが異なってしまったダイオードでは、接合耐圧の低いＰＮ接合領域のほうにサージ電流が偏るので、素子のサージに対する耐量が、マスクのアラインメントずれのない設計どおりのダイオードに比べて低下してしまう。また、図１４のダイオードを複数個並列接続したダイオードにおいても、ＰＮ接合領域の幅が製造過程で異なってしまうと、ダイオードの特性は実質的に一番狭い幅のＰＮ接合領域の特性に支配されてしまい、大きなサージ電流に対応するために並列接続した効果が得られなくなってしまう。
【００１５】
さらに、図１４の構造のＰＮ接合ダイオードにおいては、層間絶縁膜５がＢＰＳＧ膜で形成されているが、大きなサージ電流が流れるとサージのエネルギーでＰＮ接合領域４ａ，４ｂが約９００℃の高温になり、ＢＰＳＧ膜が部分的に溶け出すといった問題点を有している。ＢＰＳＧ膜が一旦溶けると、サージ電流がなくなり常温に戻って固化した後のＢＰＳＧ膜は、絶縁作用が劣化し、ＰＮ接合領域４ａ，４ｂでリーク電流が発生し易くなる。
【００１６】
また、図１４の構造のＰＮ接合ダイオードにおいては、図１４（ａ）の平面図に示したように、各高濃度拡散領域２，３ａ，３ｂに接続するＡｌ配線７ａ，７ｂの幅が広くとれないため、大きなサージ電流に対しては配線幅が十分でなく、配線が焼き切れるといった問題点もある。
【００１７】
そこで、本発明の目的は、サージ電流を均一に流すことができ、サージ耐量の高いＰＮ接合ダイオードおよびその製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、前記３個の開口部の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型からなる第１高濃度拡散領域と、前記３個の開口部の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２個の第２高濃度拡散領域とを有し、前記２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２本形成され、前記２個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオードとしている。
【００１９】
これによれば、第１高濃度拡散領域および第２高濃度拡散領域を形成するためのマスクとして、共通のＬＯＣＯＳ酸化膜を用いるため、第１高濃度拡散領域の両側に、幅が等しいＰＮ接合領域を形成することができる。このため、並列接続されているＰＮ接合の一方にサージ電流が偏ることがなく、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。
【００２０】
ＰＮ接合領域上に配置されるＬＯＣＯＳ酸化膜は、ＢＰＳＧ膜のような融点が１０００℃以下の膜ではなく、シリコン（Ｓｉ、融点１４２０℃）よりも高い融点を持つため、ＰＮ接合領域に大きなサージ電流が流れてＰＮ接合部が発熱しても、ＬＯＣＯＳ酸化膜の融点が基板となるＳｉより高い融点を持つため、ＬＯＣＯＳ酸化膜が基板のＳｉより先に溶け出すことはない。従って、一度大きなサージ電流が流れると、絶縁作用が劣化してその後使用できなくなるといったことがなく、サージ電流に対する保護作用を持続することができる。
上記ダイオードにおいては、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状を、前記前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形としている。これにより、その開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置される前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の平面形状も前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部に沿った方向が長手となる矩形状に形成される。これによれば、ＰＮ接合領域が、隣り合う矩形の第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の間において、それらの長手方向全域にわたって等幅に形成されるため、長手方向の全域にわたってサージ電流を均等に流すことができる。従って、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。
また、上記ダイオードにおいては、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるようにしている。これにより、前記第１項高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域との長手方向の長さが異なることとなり、第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の角部同士の距離は、ＰＮ接合領域の幅より長くなる。隣り合う第１項高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の長手方向の長さが等しい場合には角部同士でサージ電流が集中し易いが、前記のように長手方向の長さが異なるように配置することによって、角部同士では電流経路の抵抗が大きくなり、角部同士でサージ電流の集中を回避することができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を１組の開口群として、前記開口群をｍ組備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、前記ｍ組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなるｍ個の第１高濃度拡散領域と、前記ｍ組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２ｍ個の第２高濃度拡散領域とを有し、前記ｍ組の各々の開口群の２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２ｍ本形成され、前記ｍ個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記２ｍ個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオードとしている。
【００２２】
これによれば、２ｍ本のＰＮ接合を並列接続することで大きなサージ電流に対しても必要なサージ耐量を確保することができると共に、ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部を介して、ＰＮ接合領域の幅が全てのＰＮ接合にわたって等しく配置されるため、ＰＮ接合のどれか1個にサージ電流が偏ることがなく、サージ電流に対するダイオードのサージ耐量を実質的にも高めることができる。また、ＰＮ接合領域上にＬＯＣＯＳ酸化膜が配置されているので、前記のようにサージ電流に対する保護作用を持続することができる。
上記ダイオードにおいても、請求項１に記載のダイオードと同様にして、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状を、前記前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形としていることにより、隣り合う矩形の第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の長手方向の全域にわたってサージ電流を均等に流すことができ、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。また、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるようにしていことにより、隣り合う第１項高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の角部同士では電流経路の抵抗が大きくなり、角部同士でサージ電流の集中を回避することができる。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、半導体上に配置され、ｎ本の等幅ブリッジ部で分割される（ｎ＋１）個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、前記（ｎ＋１）個の開口部のうち、１つおきに位置する開口部からなる第１の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなる複数個の第１高濃度拡散領域の組と、前記第１の開口群の各々の開口部に隣接する、１つおきに位置する開口部からなる第２の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる複数個の第２高濃度拡散領域の組とを有し、前記ｎ本の各々のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅にｎ本形成され、前記複数個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記複数個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なることを特徴とするダイオードとしている。
【００２４】
これによれば、第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域を隣り合って交互に配置し、ｎ個のＰＮ接合を並列接続することで、必要なサージ耐量を確保すると共に、ダイオードを小型化することができる。また、ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部を介して、ＰＮ接合領域の幅が全てのＰＮ接合にわたって等しく配置されるため、ＰＮ接合のどれか1個にサージ電流が偏ることがなく、サージ電流に対するダイオードのサージ耐量を実質的にも高めることができる。また、ＰＮ接合領域上にＬＯＣＯＳ酸化膜が配置されているので、前記のようにサージ電流に対する保護作用を持続することができる。
上記ダイオードにおいても、請求項１に記載のダイオードと同様にして、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状を、前記前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形としていることにより、隣り合う矩形の第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の長手方向の全域にわたってサージ電流を均等に流すことができ、ダイオードのサージ耐量を実質的に高めることができる。また、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるようにしていことにより、隣り合う第１項高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の角部同士では電流経路の抵抗が大きくなり、角部同士でサージ電流の集中を回避することができる。
【００２７】
請求項４に記載の発明は、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の矩形状の開口部の角部が丸められ、略矩形状に形成されることを特徴としている。これにより、開口部を介して形成される第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域も、角部が丸められた略矩形状に形成されるため、両者の長手方向端部間の距離は、ＰＮ接合領域の幅より長くなる。このため、第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の端部間でのサージ電流の集中を回避することができる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、前記矩形の開口部を介して矩形状に形成される第１高濃度拡散領域、第２高濃度拡散領域の少なくとも一方の高濃度拡散領域において、長手方向における両端部の周囲に、前記一方の高濃度拡散領域と同型の不純物によって当該一方の高濃度拡散領域よりも低濃度の低濃度拡散領域を形成したことを特徴としている。これによれば、長手方向における両端部の周囲に同型の低濃度拡散領域を形成することで、当該両端部の耐圧が上り、両端部でのサージ電流の集中を回避することができる。
【００２９】
請求項６に記載の発明は、前記矩形開口部の内側に形成され前記第１高濃度拡散領域および前記第２高濃度拡散領域に接触するそれぞれの電極のコンタクト面の形状は、前記開口部の長辺をなす前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部との間隔よりも、前記開口部の短辺との間隔のほうが大きいことを特徴としている。第１高濃度拡散領域および第２高濃度拡散領域に接触する電極のコンタクト面とＬＯＣＯＳ酸化膜との間隔が、等幅ブリッジ部より矩形の端部で大きくなっているため、端部までの電流経路の抵抗が大きくなり、端部に流れ込む電流が減って、端部でサージ電流の集中を回避することができる。
【００３１】
請求項７に記載の発明は、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域を形成するための前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部上に第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の各々に対応して形成した第1下層電極および第２下層電極が設けられ、前記第1下層電極および第２下層電極上に層間絶縁膜が形成され、当該層間絶縁膜において、第1下層電極に対応して第1層間絶縁膜開口部が形成され、第２下層電極に対応して第２層間絶縁膜開口部が形成され、前記層間絶縁膜上に第1上層電極および第２上層電極が形成され、第1上層電極は前記第1層間絶縁膜開口部を介して第１高濃度拡散領域に対応する第1下層電極に接続され、第２上層電極は前記第２層間絶縁膜開口部を介して第２高濃度拡散領域に対応する第２下層電極に接続されたことを特徴としている。
【００３２】
このように電極を２層構成にすることで、個々の拡散領域に接続した幅の狭い下層電極に対して、上層電極から垂直方向にサージ電流を流すことができる。これによって配線抵抗を十分に低減することができ、大きなサージ電流に対しても対応することができ、配線が焼き切れるといった問題も発生しない。
【００３３】
請求項８に記載の発明は、前記第1上層電極、第２上層電極における平面内の最短幅は、それぞれ、前記第1下層電極、第２下層電極における平面内の最短幅より大きいことを特徴としている。このように第1上層電極、第２上層電極の幅を、第1下層電極、第２下層電極より広くしてベタ形状に近づけることで、上層電極の配線抵抗を十分に低減することができ、大きなサージ電流に対しても対応することができる上層電極が得られる。
【００３４】
請求項９に記載の発明は、前記第1上層電極および前記第２上層電極上に保護膜が形成され、前記第１上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第１上層電極により第1パッドを形成し、前記第２上層電極に対応して前記保護膜に開口を形成し、この開口部により露出される前記第２上層電極により第２パッドを形成し、前記第1パッドと前記第２パッドが前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部を間に挟んでその両側に配置され、前記第1上層電極と前記第２上層電極の幅を、それぞれ、第1パッドと第２パッドに近くなるほど大きくしたことを特徴としている。
サージ電流は一方のパッドから流入し、もう一方のパッドから流出していくので、上層電極においてはそれぞれのパッドに近いほど大きなサージ電流が流れる。従って、上層電極においてパッドに近い部分ほど幅を大きくきくすることでサージ電流を均一に流すことができ、パッド近くでのサージ電流による破壊を防ぐことができる。
【００３６】
請求項１０に記載の発明は、半導体中に配置された前記第１高濃度拡散領域、前記第２高濃度拡散領域、前記ＰＮ接合領域を、Ｐ型の第３高濃度拡散領域で取り囲み、前記第３高濃度拡散領域を電極を介して接地したことを特徴としている。これによれば、サージ電流が大きくてＰＮ接合領域では吸収できず溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだＰ型の第３高濃度拡散領域が、溢れ出たサージ電流を流す回路となる。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、溢れ出たサージ電流によって発生する誤動作を防止することができる。
【００３７】
請求項１１に記載の発明は、半導体中に配置された前記第１高濃度拡散領域、前記第２高濃度拡散領域、前記ＰＮ接合領域を、絶縁領域で取り囲んだことを特徴としている。これによれば、サージ電流が大きくてＰＮ接合領域では吸収できず溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだ絶縁領域が溢れ出たサージ電流を完全に遮断する。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、溢れ出たサージ電流によって発生する誤動作を防止することができる。
【００３９】
請求項１２に記載の発明は、半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、前記３個の開口部の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型からなる第１高濃度拡散領域と、前記３個の開口部の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２個の第２高濃度拡散領域とを有し、前記２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２本形成され、前記２個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、前記半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を備える前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を設ける工程と、前記３個の開口部の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深くＰ型またはＮ型からなる前記第１高濃度拡散領域を形成する工程と、前記３個の開口部の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く前記第１高濃度拡散領域とは逆型の、Ｐ型またはＮ型からなる前記第２高濃度拡散領域を２個形成する工程と、前記２個の第２高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴としている。
【００４０】
この製造方法によれば、第1高濃度拡散領域の形成工程とその両側に配置される第２高濃度拡散領域の形成工程において、同じＬＯＣＯＳ酸化膜がイオン注入のマスクとして用いられるので、２枚のマスクを使用した際に起きる位置合わせずれの問題が発生しない。従って、第1高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の間に形成される２本のＰＮ接合領域の幅も、設計どおりに等しく形成することができる。これにより、並列接続されているＰＮ接合の一方にサージ電流が偏ることがなく、サージ耐量の高い請求項１に記載のダイオードを製造することができる。
【００４１】
また、半導体上に形成されたＬＯＣＯＳ酸化膜の３個の開口部に、Ｐ型不純物とＮ型不純物をイオン注入して、その後熱処理しＬＯＣＯＳ酸化膜より深く第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域を形成しているので、第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域には、ＬＯＣＯＳ酸化膜が上に配置されることになる。このようにして製造されたダイオードにおいては、ＰＮ接合領域に大きなサージ電流が流れても、ＬＯＣＯＳ酸化膜が基板となるＳｉより先に溶け出すことはない。従って、一度大きなサージ電流が流れてもＬＯＣＯＳ酸化膜の絶縁作用が劣化することがなく、繰り返し使用が可能な請求項１に記載のダイオードを製造することができる。
【００４２】
請求項１３に記載の発明は、半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を１組の開口群として、前記開口群をｍ組備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、前記ｍ組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなるｍ個の第１高濃度拡散領域と、前記ｍ組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる２ｍ個の第２高濃度拡散領域とを有し、前記ｍ組の各々の開口群の２本のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅に２ｍ本形成され、前記ｍ個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記２ｍ個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、前記半導体上に配置され、２本の等幅ブリッジ部で分割される３個の開口部を１組の開口群として、前記開口群をｍ組備える前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を設ける工程と、前記ｍ組の開口群の各々の中央の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深くＰ型またはＮ型からなる前記第１高濃度拡散領域をｍ個形成する工程と、前記ｍ組の開口群の各々の両端の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く前記第１高濃度拡散領域とは逆型の、Ｐ型またはＮ型からなる前記第２高濃度拡散領域を２ｍ個形成する工程と、前記ｍ個の第１高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、前記２ｍ個の第２高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴としている。
【００４３】
この製造方法によれば、第1高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域の間に形成される２ｍ本の並列接続されたＰＮ接合領域の幅を、全て設計どおりに等しく形成することができる。これにより、並列接続されているＰＮ接合のどれか１本にサージ電流が偏ることがなく、大きなサージ電流に対しても必要なサージ耐量をもった請求項２に記載のダイオードを製造することができる。また、ＰＮ接合領域にはＬＯＣＯＳ酸化膜が上に配置されるため、一度大きなサージ電流が流れてもＬＯＣＯＳ酸化膜の絶縁作用が劣化することがなく、繰り返し使用が可能な請求項２に記載のダイオードを製造することができる。
【００４４】
請求項１４に記載の発明は、半導体上に配置され、ｎ本の等幅ブリッジ部で分割される（ｎ＋１）個の開口部を備えるＬＯＣＯＳ酸化膜と、前記（ｎ＋１）個の開口部のうち、１つおきに位置する開口部からなる第１の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、Ｐ型またはＮ型のどちらか１つの型からなる複数個の第１高濃度拡散領域の組と、前記第１の開口群の各々の開口部に隣接する、１つおきに位置する開口部からなる第２の開口群の各々の開口部を介して前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く半導体中に配置され、前記第１高濃度拡散領域とは逆型のＰ型またはＮ型からなる複数個の第２高濃度拡散領域の組とを有し、前記ｎ本の各々のＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部の下に配置され、前記第１高濃度拡散領域と前記第２高濃度拡散領域の間の半導体からなるＰＮ接合領域が、等幅にｎ本形成され、前記複数個の第１高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続され、前記複数個の第２高濃度拡散領域同士が電極を介して互いに接続されてなり、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部の平面形状が、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジ部を長辺とする矩形であり、前記第１高濃度拡散領域を形成するための開口部と前記第２高濃度拡散領域を形成するための開口部とは、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜からなる等幅ブリッジに沿った方向の長さが異なるダイオードの製造方法であって、前記半導体上に配置され、ｎ本の等幅ブリッジ部で分割される（ｎ＋１）個の開口部を備える前記ＬＯＣＯＳ酸化膜を設ける工程と、前記（ｎ＋１）個の開口部のうち、１つおきに位置する開口部からなる第１の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深くＰ型またはＮ型からなる前記第１高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、前記第１の開口群の各々の開口部に隣接する、１つおきに位置する開口部からなる第２の開口群の各々の開口部を介して前記半導体中に不純物をイオン注入して、その後熱処理し、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜より深く前記第１高濃度拡散領域とは逆型の、Ｐ型またはＮ型からなる前記第２高濃度拡散領域を複数個形成する工程と、前記複数個の第１高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程と、前記複数個の第２高濃度拡散領域同士を電極を介して互いに接続する工程とを有することを特徴としている。
【００４５】
この製造方法によれば、隣り合って交互に配置された第１高濃度拡散領域と第２高濃度拡散領域で形成されるＰＮ接合領域の幅を、全て設計どおりに等しく形成することができる。これにより、並列接続されているＰＮ接合のどれか１個にサージ電流が偏ることがなく、大きなサージ電流に対しても必要なサージ耐量をもった小型の請求項３に記載のダイオードを製造することができる。また、ＰＮ接合領域にはＬＯＣＯＳ酸化膜が上に配置されるため、一度大きなサージ電流が流れてもＬＯＣＯＳ酸化膜の絶縁作用が劣化することがなく、繰り返し使用が可能な請求項３に記載のダイオードを製造することができる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図に基づいて説明する。
【００４８】
（第１の実施形態）
図１に、第1の実施形態におけるＰＮ接合ダイオードを示す。図１（ａ）は本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。尚、図１４に示した従来のＰＮ接合ダイオードと同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００４９】
図１に示すＰＮ接合ダイオードにおいても、図１４に示した従来のＰＮ接合ダイオードと同様に、低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１にベースとなるＰ型高濃度拡散領域２が配置され、そのベースの両側にエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂが配置されている。低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１の不純物はリン（Ｐ）で、濃度は約１×１０15ｃｍ-3である。また、図１（ａ）の平面図において各高濃度拡散領域２，３ａ，３ｂは約１０μｍ×５００μｍの矩形状である。ベースとエミッタの間の半導体部分がＰＮ接合領域４ａ，４ｂとなってＰＮ接合ダイオードが構成される点も、従来と同様である。
【００５０】
一方、図１に示す本実施形態のＰＮ接合ダイオードにおいては、図１４に示す従来のＰＮ接合ダイオードと異なり、ＰＮ接合領域４ａ，４ｂが高融点絶縁保護膜であるＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５００ａ，５００ｂの下に配置されている。また、ブリッジ部５００ａ，５００ｂの幅Ｌ1a，Ｌ1bは等しく形成され、その下に配置されたＰＮ接合領域４ａ，４ｂの幅Ｌca，Ｌcbも等しく形成されている。図１（ａ）の平面図において、３個のＬＯＣＯＳ開口部５０は、実線で示されている。図１に示すＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部の幅Ｌla，Ｌlbは、通常Ｌla＝Ｌlb＝３μｍ程度に設定する。
【００５１】
また、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂには、それぞれ、図１（ｂ）に示すように、ＢＰＳＧからなる下層の層間絶縁膜５の開口部を介して、Ａｌからなる下層電極７ａ，７ｂが接続されるが、各々の下層電極７ａ，７ｂは、それぞれＴＥＯＳからなる上層の層間絶縁膜８の開口部を介して、Ａｌからなる上層電極９ａ，９ｂに接続される。
【００５２】
図１（ａ）の平面図において、下層電極７ａ，７ｂと上層電極９ａ，９ｂは、それぞれ実線で示されている。また、各高濃度拡散領域と各下層電極のコンタクト領域７１，７２，７３、および下層電極と上層電極のコンタクト領域９１，９２，９３は、それぞれ点線で示されている。各高濃度拡散領域と各下層電極のコンタクト領域７１，７２，７３は、ＬＯＣＯＳ開口部５０との間隔（Ｌx，Ｌy）が、全周に渡って等しくなるように（Ｌx＝Ｌy）配置されている。
【００５３】
図１（ａ）に示すように、Ｐ型の高濃度拡散領域２に対応する下層電極７ａはベースの上層電極９ａに接続されており、Ｎ型の高濃度拡散領域３ａ，３ｂに対応する下層電極７ｂは、エミッタの上層電極９ｂに接続されている。また、ダイオード全体はＳｉＮからなる保護膜１０によって被覆され、保護膜１０の開口部に形成された図１（ａ）に実線で示すパッド９０ａ，９０ｂを介して、外部に接続される。
【００５４】
尚、上層電極９ａ，９ｂは矩形形状で電極幅Ｌea，Ｌebが等しく設定されており（Ｌea＝Ｌeb）、３個並んだＬＯＣＯＳ開口部５０を横断して、ＬＯＣＯＳ開口部５０を等しく２分するように配置されている。また、パッド９０ａ，９０ｂは、３個並んだＬＯＣＯＳ開口部５０の一方の端の開口部の外側に、並んで配置されている。
【００５５】
次に、図１に示したＰＮ接合ダイオードの製造方法を、図２に従って説明する。図２は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面を、製造工程順に示したものである。また、図２に示すＰＮ接合ダイオードの製造は、同じ基板の別位置に形成されるＣＭＯＳ半導体装置の製造と同時に行なわれるので、図３に示したＣＭＯＳ半導体装置の製造工程を参照しながら、図２のＰＮ接合ダイオードの製造工程を説明する。
【００５６】
最初に、図２（ａ）に示す低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１を用意する。低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１は、不純物としてリン（Ｐ）を含有しており、その濃度は１×１０15ｃｍ-3程度である。一方、図３（ａ）に示すように、ＣＭＯＳ形成位置では、最初に、ＮチャンネルＭＯＳ部に１×１０13ｃｍ-2の条件でボロン（Ｂ）をイオン注入して、Ｐ型ウェル領域２０１を形成しておく。また、同様にして、ＰチャンネルＭＯＳ部に１×１０13ｃｍ-2の条件でリン（Ｐ）をイオン注入して、Ｎ型ウェル領域３０１を形成しておく。
【００５７】
次に、図２（ｂ）と図３（ｂ）に示すように、高融点絶縁保護膜となる所定の開口部を有するＬＯＣＯＳ酸化膜５００，５００ａ，５００ｂを形成する。ＬＯＣＯＳ酸化膜５００，５００ａ，５００ｂの形成は、通常用いられている以下の手順で行なう。最初に、低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１上の全面に熱酸化時のマスクとなるＳｉＮ膜を積層し、所定の開口部を形成したレジストをマスクにしてＳｉＮ膜をエッチングし、ＬＯＣＯＳ形成部に対応する部分を開口させる。ついで、ＳｉＮ膜の開口部に露出したシリコン表面を熱酸化させてＬＯＣＯＳ酸化膜を形成し、最後にＳｉＮ膜を除去する。ＬＯＣＯＳ酸化膜の厚さは、約０．６μｍである。図３（ｂ）に示すように、ＣＭＯＳ形成位置ではＬＯＣＯＳ酸化膜５００を形成した後、さらに酸化シリコン膜からなるゲート酸化膜６０１とポリシリコン膜からなるゲート電極６０２を、通常用いられる方法で形成する。
【００５８】
次に、図２（ｃ）に示すように、エミッタに対応したＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部を第1のレジスト１０２により覆った後、ＬＯＣＯＳ酸化膜を実質的なマスクとして、ベースに対応した開口部から２×１０14ｃｍ-2の条件でボロン（Ｂ）をイオン注入する。その後、１０００℃以上で数時間熱処理して、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域２を形成する。Ｐ型高濃度拡散領域２の拡散深さは、約３μｍである。これと同時に、図３（ｃ）に示すように、ＣＭＯＳ形成位置ではＰチャンネルに対応したＰ型高濃度拡散領域２１，２２を形成する。
【００５９】
次に、図２（ｄ）に示すように、第１のレジスト１０２を除去した後、ベースに対応したＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部を第２のレジスト１０３によりにより覆った後、ＬＯＣＯＳ酸化膜を実質的なマスクとして、エミッタに対応した開口部から４×１０16ｃｍ-2の条件でリン（Ｐ）をイオン注入する。その後、１０００℃以上で１時間程度熱処理して、エミッタとなるＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂをベースとなるＰ型高濃度拡散領域２の両側に形成する。Ｎ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂの拡散深さは、約２μｍである。これにより、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂの間の半導体部分が、ＰＮ接合領域４ａ，４ｂとなる。これと同時に、図３（ｄ）に示すように、ＣＭＯＳ形成位置ではＮチャンネルに対応したＮ型高濃度拡散領域３１，３２を形成する。
【００６０】
次に、図２（ｅ）に示すように、第２のレジスト１０３を除去した後、下層の層間絶縁膜５としてＢＰＳＧ膜を全面に積層し、Ｐ型高濃度拡散領域２とＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂに接続するための開口部６１，６２，６３を形成する。ＢＰＳＧ膜の厚さは、約０．６μｍである。
【００６１】
次に、図２（ｆ）に示すように、Ａｌ膜を全面に約１μｍの厚さで積層した後、所定形状にパターニングして、下層電極７ａ，７ｂを形成する。
【００６２】
図３（ｅ）に示すＣＭＯＳ形成位置においても、図２（ｅ）と図２（ｆ）の工程により、ＢＰＳＧ膜からなる下層の層間絶縁膜５とＡｌからなる下層電極７を形成する。
【００６３】
次に、図２（ｇ）に示すように、上層の層間絶縁膜８としてのＴＥＯＳ膜を積層した後、各々の下層電極７ａ，７ｂに対応した開口部を形成し、全面にＡｌ膜を積層する。その後、Ａｌ膜を所定形状にパターニングして、上層電極９ａ，９ｂを形成する。最後に、全面に保護膜１０としてのＳｉＮ膜を積層した後、外部に接続するためのパッド用開口部を形成して、図１に示したＰＮ接合ダイオードが完成する。尚、図３に示すＣＭＯＳ形成位置においては、図３（ｅ）に示す工程以降、図２（ｇ）と同様の工程を経て、ＣＭＯＳ半導体装置が完成される（図は省略）。
【００６４】
以上の図２に示した製造方法によれば、ベースであるＰ型高濃度拡散領域２とエミッタであるＮ型高濃度拡散領域３ａ，３ｂが、同じＬＯＣＯＳをマスクにしてイオン注入される。このように、図２の工程ではマスクのアライメント操作がないため、図１５の従来の工程で起こり得るマスクのアライメントずれは存在しない。従って、ＬＯＣＯＳの左右ブリッジ部５００ａ，５００ｂの幅Ｌ1a，Ｌ1bを同じに設定しておけば、不純物拡散後の左右のＰＮ接合領域の幅Ｌca，Ｌcbも同じになる。これによって、左右のＰＮ接合領域４ａ，４ｂの耐圧も均一になる。また、左右のＰＮ接合領域４ａ，４ｂは融点の高いＬＯＣＯＳ酸化膜下に形成されることになるので、サージ印加時に起きるＰＮ接合領域４ａ，４ｂの温度上昇にも耐えることができる。
【００６５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ＰＮ接合領域を覆う等幅のブリッジ部を持つＬＯＣＯＳ酸化膜を基礎として、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域の両側にエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域が配置されたＰＮ接合ダイオードの構造、およびその製造方法を示した。半導体装置の入出力保護素子としてのＰＮ接合ダイオードでは、大きなサージ電流に対応するために、通常は図１に示すＰＮ接合ダイオードが数１０個並列接続される。第２の実施形態では、前記第１の実施形態のＰＮ接合ダイオードが複数個並列接続された構造を持つＰＮ接合ダイオードに関する。以下、第１の実施形態のＰＮ接合ダイオードが３個並列配置されたＰＮ接合ダイオードを一例として、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００６６】
図４は、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図である。第１の実施形態と同様の部分については、同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００６７】
図４に示すように、第２の実施形態では、３個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３の各々を中心として、その両側に各々２個のＮ型高濃度拡散領域３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂが配置されており、図中のＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５０１ａ，５０１ｂ，５０２ａ，５０２ｂ，５０３ａ，５０３ｂの幅Ｌ1a，Ｌ1b，Ｌ2a，Ｌ2b，Ｌ3a，Ｌ3bは、全て等しく設定されている。また、３個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３同士は上層電極９ａによって接続されており、６個のＮ型高濃度拡散領域３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ，３３ａ，３３ｂ同士は上層電極９ｂによって接続されている。本実施形態の図４に示すＰＮ接合ダイオードは、第１実施形態の図２に示した製造方法によって、同じように製造することができる。
【００６８】
本実施形態においても、高融点絶縁保護膜であるＬＯＣＯＳ酸化膜において、ＰＮ接合領域を覆う６本のブリッジ部の幅Ｌ1a，Ｌ1b，Ｌ2a，Ｌ2b，Ｌ3a，Ｌ3bが等しく設定されているので、同じＬＯＣＯＳ酸化膜をマスクにしてイオン注入により形成された６本のＰＮ接合領域の幅も、全てに渡って等しくなる。これによって、６本のＰＮ接合領域の耐圧も全てに渡って等しくなり、このような耐圧の等しいＰＮ接合領域を６個並列接続した図４のＰＮ接合ダイオードは、図１に示したＰＮ接合ダイオードに比べて、サージ電流に対して３倍の許容量を確保することができる。
【００６９】
図４に例示したＰＮ接合ダイオードでは、６本のＰＮ接合領域を並列接続した。半導体装置の入出力保護素子としてのＰＮ接合ダイオードでは、サージ電流に対する必要な許容量を確保するために、通常は図４に示したＰＮ接合領域が数１０本並列接続される。このように、ＰＮ接合領域を覆うＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部の本数を増大した場合においても、等幅に形成されたブリッジ部をもとにしてＰＮ接合領域の幅が全てに渡って等しく形成でき、ブリッジ部の本数に比例してサージ電流に対する許容量を増大することができる。
【００７０】
（第３の実施形態）
第２の実施形態では、ＰＮ接合領域を覆う等幅のブリッジ部を持つＬＯＣＯＳ酸化膜を基礎として、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域の両側にエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域が配置されたＰＮ接合ダイオードが３個並列配置された構造を持つＰＮ接合ダイオードを示した。第３の実施形態は、ベースとなる複数個のＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなる複数個のＮ型高濃度拡散領域が交互に配置された構造を持つＰＮ接合ダイオードに関する。以下、ベースとなる４個のＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなる５個のＮ型高濃度拡散領域が交互に配置され、８本のＰＮ接合領域を形成したＰＮ接合ダイオードを一例として、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００７１】
図５は、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図である。第１の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００７２】
図５に示すように、第３の実施形態では、４個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４と５個のＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３，３４，３５が交互に配置されており、図中のＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，５０８の幅Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，Ｌ7，Ｌ8は、全て等しく設定されている。また、４個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４同士は上層電極９ａによって接続されており、５個のＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３，３４，３５同士は上層電極９ｂによって接続されている。本実施形態の図５に示すＰＮ接合ダイオードは、第１実施形態の図２に示した製造方法によって、同じように製造することができる。
【００７３】
本実施形態においても、ＰＮ接合領域を覆うブリッジ部が等幅に設定された高融点絶縁保護膜であるＬＯＣＯＳ酸化膜を基礎としているので、ＰＮ接合領域の幅も全てのＰＮ接合に渡って等しくなり、その結果、全てのＰＮ接合領域の耐圧が等しくなる点は第２実施形態と同様である。一方、第２実施形態の図４のＰＮ接合ダイオードにおいてはＰＮ接合領域が６本形成されているが、同じ占有面積であるにもかかわらず、本実施形態の図５のＰＮ接合ダイオードにおいては、ＰＮ接合領域が８本形成されている。従って、図５のＰＮ接合ダイオードは図４のＰＮ接合ダイオードに比べ、４／３倍のサージ電流に対する許容量を持っている。逆に言えば、同じサージ電流許容量であれば、図５のＰＮ接合ダイオードは図４のＰＮ接合ダイオードに比べ、ダイオード占有面積を３／４に縮小することができる。
【００７４】
図５に例示したＰＮ接合ダイオードでは、８本のＰＮ接合領域を並列接続した。サージ電流に対する必要な許容量を確保するために、図５に示したＰＮ接合領域を数１０本並列接続した場合においても、ＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部の本数に比例してサージ電流に対する許容量を増大させることができる点は、第２実施形態と同様である。
【００７５】
（第４の実施形態）
第１〜３の実施形態では、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域が、全て同じ大きさで矩形状であるＰＮ接合ダイオードであった。第４の実施形態は、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域が、矩形状ではあるが、大きさが異なる構造を持つＰＮ接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００７６】
図６は、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図である。第３の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００７７】
図６に示すように、本実施形態においてもＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４とＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３，３４，３５が交互に配置され、ＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，５０８の幅Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，Ｌ7，Ｌ8が全て等しく設定されている点は、第３実施形態の図５のＰＮ接合ダイオードと同様である。一方、Ｐ型高濃度拡散領域に対応する４個のＬＯＣＯＳ開口部５２，５４，５６，５８の長さＬPとＮ型高濃度拡散領域に対応する５個のＬＯＣＯＳ開口部５１，５３，５５，５７，５９の長さＬNを異なった値にしている点で、図５のＰＮ接合ダイオードと異なっている。
【００７８】
同じ大きさの矩形状のＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域が図５のように並んで配置されると、隣り合ったのＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域の角部同士では、隣り合った辺の中央部同士よりも電界が集中する。このため、許容量を越えた大きなサージ電流が発生すると、図５に示すＰＮ接合ダイオードでは、角部が破壊され易い。一方、本実施形態の図６に示すＰＮ接合ダイオードにおいては、隣り合って配置されるＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域の各々に対応したＬＯＣＯＳ開口部の長さＬp，ＬNを異にして、角部同士の距離をブリッジ部の幅Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3＝Ｌ4＝Ｌ5＝Ｌ6＝Ｌ7＝Ｌ8より長くしている。従って、隣り合って配置されるＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域の角部同士での電流経路の抵抗は、ＰＮ接合領域の幅での電流経路の抵抗より大きい。このようにして角部同士の電界集中を緩和し、サージ電流の角部での集中を回避することで、角部での破壊を低減することができる。
【００７９】
Ｐ型高濃度拡散領域の長さＬPとＮ型高濃度拡散領域の長さＬNを変えるに際して、基板がＮ型の場合は、Ｐ型高濃度拡散領域の角部が破壊し易いので、角部の電流集中を避けるにはベースとなるＰ型高濃度拡散領域の長さＬPをエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域の長さＬNより長くすることが望ましい。逆に、基板がＰ型の場合は、Ｎ型高濃度拡散領域の角部が破壊し易いので、エミッタとなるＮ型高濃度拡散領域の長さＬNをベースとなるＰ型高濃度拡散領域の長さＬPより長くすることが望ましい。
【００８０】
（第５の実施形態）
第１〜第４の実施形態のＰＮ接合ダイオードは、高濃度拡散領域に対する下層電極のコンタクト領域とＬＯＣＯＳ開口部との間隔が、全周に渡って等しく配置されたＰＮ接合ダイオードであった。第５の実施形態では、コンタクト領域とＬＯＣＯＳ開口部との間隔が、矩形の等幅ブリッジ部と両端部で異なるＰＮ接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００８１】
図７は、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図である。第３の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００８２】
図７に示すように、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードは、各高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４，３１，３２，３３，３４，３５に対する各下層電極のコンタクト領域７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９とＬＯＣＯＳ開口部５０との間隔に関して、矩形の両端部での間隔Ｌyが、等幅ブリッジ部での間隔Ｌxより大きくなるように（Ｌx＜Ｌy）配置されている。
【００８３】
各高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４，３１，３２，３３，３４，３５と下層電極７ａ，７ｂでは下層電極のほうが比抵抗が小さいため、等幅ブリッジ部での間隔Ｌxより矩形の両端部での間隔Ｌyを大きくすることで、端部までの電流経路の抵抗が大きくなる。従って、端部に流れ込む電流が減って、端部でサージ電流の集中を回避することができる。
【００８４】
（第６の実施形態）
第１〜３の実施形態では、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域が、全て同じ大きさで矩形状であるＰＮ接合ダイオードであった。第６の実施形態は、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域が、同じ大きさではあるが、略矩形状で角部が丸められている構造を持つＰＮ接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００８５】
図８は、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図である。第３の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００８６】
図８に示すように、本実施形態においてもＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４とＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３，３４，３５が交互に配置され、ＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，５０８の幅Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，Ｌ7，Ｌ8が全て等しく設定されている点は、第３実施形態の図５のＰＮ接合ダイオードと同様である。一方、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域に対応する９個のＬＯＣＯＳ開口部５０の矩形の角部が丸められている点で、図５のＰＮ接合ダイオードと異なっている。
【００８７】
本実施形態においては、隣り合って配置されるＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域に対応するＬＯＣＯＳ開口部の矩形の角部を丸めることで、角部同士の距離をブリッジ部の幅Ｌ1＝Ｌ2＝Ｌ3＝Ｌ4＝Ｌ5＝Ｌ6＝Ｌ7＝Ｌ8より長くしている。これにより、第４実施形態と同様に、サージ電流の角部での集中を回避し、図５のＰＮ接合ダイオードで起きる角部での破壊を低減することができる。
【００８８】
また、図６に示すＰＮ接合ダイオードのＰＮ接合領域の実質的な長さがＬNであるのに対し、図８に示すＰＮ接合ダイオードのＰＮ接合領域の長さはＬPNとなる（ＬPN＝ＬP＞ＬN）。従って、図８のＰＮ接合ダイオードは、図６のＰＮ接合ダイオードに比べ、サージ電流に対してより大きな許容量を持っている。
【００８９】
尚、図８に示すＰＮ接合ダイオードではＬＯＣＯＳ開口部５０の矩形の角部が丸められており、一方高濃度拡散領域２１，３１に対するコンタクト領域７１，７２は矩形形状のままで、コンタクト領域７１，７２とＬＯＣＯＳ開口部５０との間隔に関して、矩形の両端部での間隔が、等幅ブリッジ部での間隔より大きくなるように配置されている。従って、第５の実施形態と同様に、端部に流れ込む電流が減って、端部でサージ電流の集中を回避する効果も有する。
【００９０】
（第７の実施形態）
第４の実施形態は、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域が矩形状で大きさの異なるＰＮ接合ダイオードであった。また、第６の実施形態は、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域が、同じ大きさではあるが角部が丸められた略矩形状のＰＮ接合ダイオードであった。第７の実施形態では、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域が、大きさの異なる略矩形状であることに加え、各拡散領域の略矩形状の終端部に、各拡散領域と同型の低濃度拡散ウェルを形成した構造を持つＰＮ接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００９１】
図９（ａ）は本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。第４の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
【００９２】
図９（ａ）に示すように、本実施形態においては、Ｐ型高濃度拡散領域２１，２２，２３，２４とＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３，３４，３５が交互に配置され、４個のＬＯＣＯＳ開口部５２，５４，５６，５８の長さＬPとＮ型高濃度拡散領域に対応する５個のＬＯＣＯＳ開口部５１，５３，５５，５７，５９の長さＬNは異なった値となっている。また、図中、ＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５０１，５０２，５０３，５０４，５０５，５０６，５０７，５０８の幅Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4，Ｌ5，Ｌ6，Ｌ7，Ｌ8は全て等しく設定されているが、Ｐ型高濃度拡散領域に対応するＬＯＣＯＳ開口部５２，５４，５６，５８とＮ型高濃度拡散領域に対応するＬＯＣＯＳ開口部５１，５３，５５，５７，５９は、いずれも角部が丸めらた略矩形状となっている。本実施形態においては、さらに、略矩形状の各拡散領域の終端部の周囲に各拡散領域と同型の低濃度拡散ウェル２０２〜２０９，３０２〜３１１が形成されている。低濃度拡散ウェル２０２〜２０９，３０２〜３１１の拡散深さは、約５μｍである。
【００９３】
本実施形態のＰＮ接合ダイオードの製造工程においては、最初に低濃度拡散ウェル２０２〜２０９，３０２〜３１１を形成した後、第１実施形態の図２に示した製造工程によって、同じように製造することができる。低濃度拡散ウェル２０２〜２０９，３０２〜３１１の形成は、ダイオードと共に形成されるＣＭＯＳ製造工程の図３（ａ）に示したＰ型ウェル領域とＮ型ウェル領域の形成と同じ条件であれば、同時に行なうことができる。
【００９４】
本実施形態においては、各拡散領域の終端部の周囲に同型の低濃度拡散ウェルを形成しているので、終端部の耐圧が上り、終端部でのサージ電流の集中を回避することができる。また、図９のＰＮ接合ダイオードにおいては、終端部での低濃度拡散ウェルの形成に加えて、第６実施形態と同様にＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域を角部が丸められた略矩形状にしており、第４実施形態と同様にＰ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域の大きさが異なったものにしている。従って、大きなサージ電流が発生した際の角部での電界集中による破壊に対しては、図９のＰＮ接合ダイオードでは、図６や図８のＰＮ接合ダイオードに比べ、さらにサージ耐量がより大きくなっている。
【００９５】
尚、各拡散領域の終端部の周囲に低濃度拡散ウェルを形成することは、第１〜第６の実施形態で説明したＰＮ接合ダイオードに適用しても良いことは、言うまでもない。
【００９６】
（第８の実施形態）
第１〜第７の実施形態は、上層電極が矩形形状であり、上層電極の電極幅が一定のＰＮ接合ダイオードであった。第８の実施形態では、上層電極が矩形形状ではなく、並んだＬＯＣＯＳ開口部を横断して配置される上層電極の電極幅が、パッドに近くなるほど大きく設定されているＰＮ接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【００９７】
図１０は、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図である。第３の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけ、その説明を省略する。
図１０に示すように、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードは、パッド９０ａ，９０ｂがＬＯＣＯＳ開口部５０を間に挟んでその両側に配置されており、各上層電極９ａ，９ｂの電極幅Ｌea，Ｌebが、それぞれ、パッド９０ａ，９０ｂに近くなるほど大きく設定されている。これに従って、下層電極７ａに接続する上層電極９ａのコンタクト領域９２，９４，９６，９８の長さもパッド９０ａに近くなるほど長く設定されており、下層電極７ｂに接続する上層電極９ｂのコンタクト領域９１，９３，９５，９７，９９の長さもパッド９０ｂに近くなるほど長く設定されている。
【００９８】
サージ電流は一方のパッドから流入し，もう一方のパッドから流出していくので、それぞれ、対応する下層電極７ａ，７ｂを並列接続している上層電極９ａ，９ｂにおいては、それぞれのパッド９０ａ，９０ｂに近いほど大きなサージ電流が流れる。従って、上層電極９ａ，９ｂにおいてそれぞれパッド９０ａ，９０ｂに近い部分ほど幅を大きくきくすることで、サージ電流を均一に流すことができ、パッド近くでのサージ電流による破壊を防止することができる。
【００９９】
（第９の実施形態）
第６の実施形態は、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域が、同じ大きさで矩形の角部が丸められたＰＮ接合ダイオードであった。第９の実施形態では、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域が、同心円状に等間隔に配置されている構造を持つＰＮ接合ダイオードに関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【０１００】
図１１に、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードを示す。図１１（ａ）は本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。尚、第６の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけその説明を省略するが、図１１では、図１で示したＴＥＯＳからなる上層の層間絶縁膜８、Ａｌからなる上層電極９ａ，９ｂ、ＳｉＮからなる保護膜１０は図示を省略した。
【０１０１】
図１１に示すように、本実施形態では、３個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２，２３と２個のＮ型高濃度拡散領域３１，３２が、交互に等間隔に同心円状に配置されている。図中のＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部５０１，５０２，５０３，５０４の幅Ｌ1，Ｌ2，Ｌ3，Ｌ4は、全て等しく設定されている。
【０１０２】
図１１に示すＰＮ接合ダイオードおいては、５個のＬＯＣＯＳ開口部５１，５２，５３，５４，５５とそれに対応したＰ型高濃度拡散領域およびＮ型高濃度拡散領域が円形状になっているので、矩形状の拡散領域のような角部が存在しない。従って、角部同士でのサージ電流の集中といったことも起こり得ず、円周の全域にわたってサージ電流を半径方向に均等に流すことができる。このように、図１１に示したＰＮ接合ダイオードはＰＮ接合領域が無駄なく配置されており、第６の実施形態である図８のＰＮ接合ダイオードと比べても、さらに小型化されたＰＮ接合ダイオードとなっている。
【０１０３】
（第１０の実施形態）
第１〜９の実施形態は、いずれも、ベースとなるＰ型高濃度拡散領域とエミッタとなるＮ型高濃度拡散領域の形状と配置を最適にして、サージ耐量を高めたものであった。第１０の実施形態では、Ｐ型高濃度拡散領域とＮ型高濃度拡散領域の形状と配置に加えて、ＰＮ接合ダイオードの周囲をＰ型の第３高濃度拡散領域で取り囲み、電極を介して接地した構造に関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【０１０４】
図１２に、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードを示す。図１２（ａ）は本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。尚、第４の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけその説明を省略するが、図１２では、図１で示したＴＥＯＳからなる上層の層間絶縁膜８、Ａｌからなる上層電極９ａ，９ｂ、ＳｉＮからなる保護膜１０は図示を省略した。
【０１０５】
図１２に示す本実施形態のＰＮ接合ダイオードでは、２個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２と３個のＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３が交互に配置されているが、これら５個の拡散領域２１，２２，３１，３２，３３の下にＰ型の第３高濃度拡散領域２２０を配し、さらに５個の拡散領域２１，２２，３１，３２，３３の周りを、ＬＯＣＯＳ酸化膜の外周部５００ｒ，５０１ｒに形成した開口部５０ｒとそれに対応したＰ型の第３高濃度拡散領域２２１で取り囲んだ構造となっている。Ｐ型の第３高濃度拡散領域２２０，２２１は、図１２（ｂ）に示すように接続しており、コンタクト部７０ｒと電極７ｒを介して接地されている。
【０１０６】
図１２に示すＰＮ接合ダイオードの製造方法は、最初に、低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１１に酸化シリコン膜を積層した後に所定部分を開口し、１×１０13ｃｍ-2の条件でボロン（Ｂ）をイオン注入して、Ｐ型の埋め込み層である第３高濃度拡散領域２２０を形成しておく。次に、酸化シリコン膜を除去した後、低濃度Ｎ型シリコン層１を１０μｍエピタキシャル成長する。その後、所定部分に１×１０13ｃｍ-2の条件でボロン（Ｂ）をイオン注入して、アイソレーション層であるＰ型の第３高濃度拡散領域２２１を形成する。これにより、ダイオード形成位置を取り囲んだ構造の第３高濃度拡散領域２２０，２２１が完成する。その後は、第１実施形態の図２に示した製造工程に従い、本実施形態のＰＮ接合ダイオードを製造することができる。
【０１０７】
本実施形態においては、ＰＮ接合ダイオードを接地されたＰ型の第３高濃度拡散領域２２０，２２１で取り囲んでいるので、サージ電流が大きくてＰＮ接合領域では吸収できず溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだＰ型の第３高濃度拡散領域２２０，２２１が溢れ出たサージ電流であるノイズ（注入された電子、ホール）を吸収する。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、サージ電流によって発生したノイズによるＬＯＧＩＣ回路の誤動作を防止することができる。
【０１０８】
（第１１の実施形態）
第１０の実施形態は、ＰＮ接合ダイオードの周囲をＰ型の第３高濃度拡散領域で取り囲んで、サージ電流が大きな場合におけるダイオードの周辺に形成された半導体装置の誤動作を防止するものであった。第１１の実施形態では、Ｐ型の第３高濃度拡散領に変えて、ＰＮ接合ダイオードの周囲を絶縁領域で取り囲んだ構造に関する。以下、本実施形態について図に基づいて説明する。
【０１０９】
図１３に、本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードを示す。図１３（ａ）は本実施形態におけるＰＮ接合ダイオードの平面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）におけるＡ−Ａ’線に沿った拡大断面図である。尚、第１０の実施形態と同様の部分については同一の符号をつけその説明を省略するが、図１３では、図１で示したＴＥＯＳからなる上層の層間絶縁膜８、Ａｌからなる上層電極９ａ，９ｂ、ＳｉＮからなる保護膜１０は図示を省略した。
【０１１０】
図１３に示す本実施形態では、２個のＰ型高濃度拡散領域２１，２２と３個のＮ型高濃度拡散領域３１，３２，３３が交互に配置されているが、これら５個の拡散領域２１，２２，３１，３２，３３の周りを、ＬＯＣＯＳ酸化膜の外周部５００ｒの下にある絶縁領域４０１，４０２で取り囲んだ構造のＰＮ接合ダイオードとなっている。
【０１１１】
図１３に示すＰＮ接合ダイオードの製造方法は、最初に低濃度Ｎ型シリコン（半導体）基板１１を２枚用意し、一方の基板表面を酸化して酸化シリコン膜４０２を形成する。次に、通常の方法で、２枚の基板を貼り合わせて、貼り合わせ基板を形成する。その後、酸化したほうの基板を研磨して、１０μｍ厚の低濃度Ｎ型シリコン層１に加工する。次に、レジストあるいは酸化膜をマスクにして、埋め込み酸化シリコン膜４０２に到達するまで低濃度Ｎ型シリコン層１をほぼ垂直にドライエッチングし、溝を形成する。次に、溝の側壁を熱酸化して酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４０１を形成した後、ポリシリコン（Ｓｉ）７００を積層して、溝を塞ぐ。その後、表面に残ったポリシリコンをエッチバックし、化学機械研磨で表面を平らにする。これにより、ダイオード形成位置を取り囲んだ構造の絶縁領域４０１，４０２が完成する。その後は、第１実施形態の図２に示した製造工程に従い、本実施形態のＰＮ接合ダイオードを製造することができる。図１３（ａ）の平面図においては、酸化シリコン（ＳｉＯ2）膜４０１とポリシリコン（Ｓｉ）７００は、それぞれ実線で示した。
【０１１２】
本実施形態においては、ＰＮ接合ダイオードを絶縁領域４０１，４０２で取り囲んでいるので、サージ電流が大きくてＰＮ接合領域から溢れ出た状態になっても、ダイオードを取り囲んだ絶縁領域４０１，４０２が溢れ出たサージ電流を完全に遮断する。従って、ダイオードの周辺に形成された半導体装置において、溢れ出たサージ電流によって発生するノイズによる誤動作を防止することができる。
【０１１３】
（他の実施形態）
上記各実施形態においては、高融点絶縁保護膜としてＬＯＣＯＳ酸化膜を用いたが、これに限らず、酸化シリコン（ＳｉＯ）膜であってもよいし、窒化シリコン（ＳｉＮ）膜であってもよい。また、これらの膜を積層して使用することも可能である。
【０１１４】
さらに、これら高融点絶縁保護膜の形成方法としては、物理的あるいは化学的な気相成長により膜形成してもよいし、ＬＯＣＯＳ酸化膜の形成で用いられたように、基板の酸化処理や窒化処理によって膜形成してもよい。
【０１１５】
また、上記実施形態において、基板として低濃度Ｎ型シリコン基板を用いたが、これに限らず、低濃度Ｐ型シリコン基板であってもよい。さらに、任意のシリコン基板上に、厚さ１０μｍ以上でＮ型あるいはＰ型の不純物を低濃度に含有するエピタキシャル膜を形成した基板を用いてもよい。
【０１１６】
以上述べたように、本案によれば容易にサージ耐量の高い保護素子を実現でき、ＩＣ設計技術向上に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明における第１の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図２】本発明におけるダイオードの概略の製造工程を示す工程別の断面図である。
【図３】本発明のダイオードと共に同じ基板の別位置に形成されるＣＭＯＳ半導体装置の概略の製造工程を示す工程別の断面図である。
【図４】本発明における第２の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図５】本発明における第３の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図６】本発明における第４の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図７】本発明における第５の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図８】本発明における第６の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図９】（ａ）は本発明における第７の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図１０】本発明における第８の実施形態のダイオードの構造を示す平面図である。
【図１１】（ａ）は本発明における第９の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図１２】（ａ）は本発明における第１０の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図１３】（ａ）は本発明における第１１の実施形態のダイオードの構造を示す平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図１４】（ａ）は従来のダイオードの構造を示す平面図であり、（ｂ）はその拡大断面図である。
【図１５】従来のダイオードの概略の製造工程を示す工程別の断面図である。
【符号の説明】
１  低濃度Ｎ型シリコン基板
２  Ｐ型高濃度拡散領域（ベース）
３ａ、３ｂ  Ｎ型高濃度拡散領域（エミッタ）
４ａ、４ｂ  ＰＮ接合領域
５  下層の層間絶縁膜（ＢＰＳＧ）
５０  ＬＯＣＯＳ酸化膜の開口部
５００  ＬＯＣＯＳ酸化膜（高融点絶縁保護膜）
５００ａ、５００ｂ  ＬＯＣＯＳ酸化膜のブリッジ部
７ａ、７ｂ  下層電極（Ａｌ）
８  上層の層間絶縁膜（ＴＥＯＳ）
９ａ、９ｂ  上層電極（Ａｌ）
９０ａ、９０ｂ  パッド
１０  保護膜（ＳｉＮ）
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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