JPH01268167A - ショットキーダイオードの製造方法 - 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、ｎ形の半導体とショットキー接合する金属膜
の周縁下付近の半導体表面部に金属膜と導電的に接触す
るｐ形の環状層を拡散してなるショットキーダイオード
の製造方法、ないしはこのショットキーダイオードを組
み込んだ半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

よく知られているように、ショットキーダイオードは順
方向電圧降下が非常に小さくかつ大電流用に適する特長
があるが、一般に耐圧すなわち逆方向の耐電圧値があま
り高（ない欠点があり、この改善のために上記の環状層
ないしはガードリングを設けることが従来から行なわれ
ている。第３図はかかる従来のショットキーダイオード
を断面で示すものである。

半導体１としては図示のようにｎ形のシリコンが用いら
れ、この半導体１の表面とふつうバリアメタルと称され
ている種々の金属からなる金属膜４とがショットキー接
合される。この接合により形成されるダイオードは金属
膜４から半導体ｌの方に電流が流れる状態で使用される
が、半導体１の方に正の電圧が掛かる逆バイアス状態で
金属膜４の周縁部で電圧降伏が発生しやすいので、この
周縁部下の半導体１の表面部に図示のように環状層２が
半導体１とは逆のｐ形で拡散される。絶縁膜ないし酸化
膜３は、もちろん半導体１の表面の保護用である。

かかる構造のショットキーダイオードでは、環状層３が
金属膜４と実質的に同電位になって、金属膜４０周縁が
いわば環状層３に拡大された形になり、周縁部の電界集
中が緩和されて耐電圧値が向上する。高電圧が逆方向に
掛かったとき、空乏層はふつう主にｎ形の半導体１の方
に延びる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、かかる従来のショットキーダイオードでは、
その製造上の理由のから環状層２の面積が必要以上に広
くなるためダイオードのサイズが大きくなりやすい問題
点がある。この理由を以下に説明する。

第３図のショットキーダイオードの製作に当たっては、
まずｎ形の半導体１の表面に図示しない酸化膜を被着し
て、１回目のフォトエツチングによりそれに環状の窓を
明け、この窓つき酸化膜をマスクとして環状層２をｐ形
で拡散する。次に図の酸化膜３をつけて２回目のフォト
エツチングにより金属膜４とショットキー接合させるベ
キ場所に窓を抜く。さらに金属膜４用に所定の金属を全
面被着して、３回目のフォトエツチングで金属膜４を図
示のようにパターン形成する。

この際に問題なのは、環状層２のパターンを決める１回
目のフォトエツチングと金属膜４０半導体１ないし環状
層２との接触面を決める２回目のフォトエツチングとの
マスク合わせ上の精度であって、もしこのマスク合わせ
がずれると、金属膜４の周縁中に環状層２によって覆わ
れない部分が発生して、必要な耐電圧値が得られないこ
とになる。このため、マスク合わせ時に生しうるずれを
見込んで、金属膜４の環状層２との重なり合いを図示の
ようにかなり余分にとっておく要があり、この余分の重
なり合いの面積がむだになってショットキーダイオード
のサイズが必要以上に大きくなってしまうのである。

本発明はかかる従来の問題点を解決して、金属膜と環状
層との重なり合いを必要な最小限に留めることができる
ショットキーダイオードの製造方法を得ることを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

この目的は本発明によれば、冒頭記載のようにｎ形の半
導体とショットキー接合する金属膜の周縁下付近の半導
体表面部に金属膜と導電的に接触するｐ形の環状層を拡
散してなるショットキーダイオードを、半導体の表面に
金属膜用の金属に対して不透過性の絶縁膜を被着して環
状層の外縁を限定する輪郭の窓を抜く工程と、ショット
キー接合用の金属として高融点の金属を被着して絶縁膜
の窓の中に島状に金属膜を形成する工程と、島状の金属
膜の周囲と絶縁膜の窓の輪郭との間の環状の半導体表面
からｐ形の不純物を拡散して環状層を半導体表面部に作
り込む工程とを経て製造することにより達成される。

〔作用〕

上記の構成かられかるように、本発明は環状層の拡散工
程を従来とは逆に金属膜のパターン形成工程の後にし、
環状層を金属膜をマスクとして拡散することにより両者
の重なり合いを必要最低限に抑えることに成功したもの
である。しかし、金属膜の形成後に環状層を拡散すると
、金属膜が拡散時の高温に曝されることになるので、本
発明では上記の構成にいうように金属膜用にタングステ
ン、モリブデン、チタン、タンタル等の高融点金属を用
いる。

かかる金属膜をマスクとして環状層を拡散する際、よく
知られているように不純物は半導体の表面に垂直な方向
に拡散するだけでなく、表面に沿う方向にも拡散して金
属膜下にも回り込むが、ショットキーダイオード用の半
導体には比較的不純物濃度が低いものが用いられるので
この回り込みが容易で、金属膜と環状層との間に良好な
重なり合い部が形成される。もちろんこの重なりの度合
いは、環状層の拡散深さを選択することにより制御する
ことができ、ふつう１μ程度あれば必要な耐電圧値を得
ることができる。従来この重なり合いの確保のために必
要であった少なくとも数μの余裕がこれによって不要に
なる。

なお、本発明の製造方法において必要なフォトエツチン
グは、絶縁膜の窓明けと金属膜のパターン形成の２回で
あり、従来方法における３回からフォトエツチング回数
を１回減らして、本発明によりショットキーダイオード
の製造の合理化を図ることも可能である。

〔実施例〕

以下、図を参照しながら本発明の詳細な説明する。第１
図は本発明によるショットキーダイオードの製造方法を
その主な工程ごとに示すものである。

同図（ａ）において、半導体１は例えばその比抵抗が１
００程度のｎ形のシリコン基板ないしはエピタキシャル
層であって、その表面に絶縁膜１ｏとして例えばスチー
ム酸化法によって酸化膜を全面被着した上で、１回目の
フォトエツチングにより窓１０ａを抜く。絶縁膜１０と
してこの例のように酸化膜を用いる場合は、その上に次
の工程で金属膜が被着されて際に絶縁膜下の半導体表面
が金属により汚染されることがないよう、その厚みを０
．３μ以上として金属に対する不透過性を充分もたせて
おくのが望ましい。また窓１０ａは、その中に同一（ｂ
）に示す金属膜１１を作り込むために半導体表面を露出
させるほか、その輪郭で後の工程で拡散される同図（ｄ
）に示す環状層１２の外縁を限定するためでのものであ
る。

同図ら）は金属膜１１の形成工程を示し、半導体１とシ
ョットキー接合を作るための前述のタングステン、モリ
ブデン、チタン、タンタル等の高融点金属をスパッタ法
などによりふつうは０．５から１μまでの厚みに全面被
着した上で、２回目のフォトエツチングにより金属膜１
１を前述の窓１０ａの中の半導体１の表面上に図示のよ
うな島状に形成する。このエツチングに際しては化学エ
ツチング法によることもできるが、いわゆるドライエツ
チング法による方が好適である。この金属膜の形成後の
金属膜１１と絶縁膜１０との間に残る環状の半導体表面
はとくに広くとる要はなく、むしろ前述の２回目のフォ
トエツチング時のマスク合わせ上の誤差によってこの残
留表面がな（なってしまうことが少なくともないように
、絶縁膜ｌＯに抜く窓１０ａの大きさがあらかじめ決め
られる。従って、このマスク合わせの誤差を例えば５μ
見込んだときには、平均５１ｍ強の幅の環状の半導体表
面が残ることになる。

同図（Ｃ）および（ｄ）はこの露出された環状の半導体
表面から環状層１２を拡散する工程を示し、この実施例
ではまず同図（Ｃ）のようにイオン注入法によりｐ形不
純物としてボロンイオンＢを例えば１ｘｌＯ”原子／ｃ
ＩＩ１前後のドーズ量で半導体表面に導入した上で、同
図（ｄ）の熱拡散工程においてこの導入ボロン１２ａを
例えば１０００〜１１００°Ｃ２３０分〜１時間の条件
で、不純物濃度が１０１６から１０′７原子／ｄになる
ように、かつふつうはＩＩ！ｍ程度の深さまで拡散させ
ることにより環状層１２を作り込む。

この際、不純物１２ａが半導体表面に沿う方向にも拡散
するので、環状層１２は金属膜１１の下側にもその拡散
深さのほぼ同じ１μ程度図示のようにもぐり込み、これ
によって環状層１２が金属膜１１の周縁部と確実に導電
接触される。なお、この際環状層１２は絶縁膜１０の下
にも図示のように若干もぐり込むが、これはショットキ
ーダイオードの性能にとくに影響を与えるものではない
。図かられかるように、この環状層１２を設けることに
より金属膜１１の周縁部の電界集中が防止され、環状層
１２の拡散深さを前述のように１μ程度とした場合、以
上のようにして作られるショットキーダイオードに３０
Ｖ程度の耐電圧値を持たせることができる。

これかられかるように、本発明ではショットキーダイオ
ードを高耐電圧にするために環状層の拡散深さを増せば
、それに応じてその金属膜との重なり合いも増加して金
属膜の周縁部の電界集中に対する保護機能が同時に強化
される。しかし、もちろんこの重なり合いの程度は従来
と較べてずっと少なくなり、本発明によりその分だけシ
ョットキーダイオードを作り込むに要する半導体チップ
の面積を小さくすることができる。

なお、本発明方法では金属膜を形成した時にもちろんそ
れと半導体との間のショットキー接合が形成され、この
接合は環状層の熱拡散時に高温を受けるわけであるが、
この際に前に形成済みのショットキー接合が悪影響を被
る心配はないことが実験等によって確かめられている。

第２図は本発明方法によるショットキーダイオードＤを
バイポーラトランジスタＴ内に組み込む例を示すもので
ある。同図（ａ）に示すように、金属膜１１オよび環状
層１２を備えるショットキーダイオードＤがまず前述の
本発明方法により半導体ｌの表面部に作り込まれるが、
この際に環状層１２を前の例よりは深目の例えば２μ程
度の深さに拡散するとともに、かつその左側部分を図示
のように広く拡散しておき、この左側部分をｐ形のベー
ス層とし半導体１をｎ形のコレクタ領域としてｎｐｎ形
のバイポーラトランジスタＴを作り込む。このために酸
化膜１３を全面被着した上で、３回目のフォトエツチン
グによりそれに明けた窓を介して、図示のようにエミツ
タ層１４とコレクタ接続層１５とをそれぞれｎ形で例え
ば１．５１の深さに同時拡散する。さらにアルミ等の電
極膜１５を図示のように所要個所に設けて、ベースＢ、
エミッタＥおよびコレクタＣ用の端子をトランジスタＴ
用にそれぞれ導出する。

同図（ｂ）はこのショットキーダイオードＤが組み込ま
れたバイポーラトランジスタＴの等価回路を示すもので
ある。図示のようにショットキーダイオードＤは、トラ
ンジスタＴのコレクタＣとベースＢとの間に逆方向に接
続されている。このように組み込まれたショットキーダ
イオードＤは、よく知られているようにトランジスタＴ
を用いる論理ゲートないしは論理回路の動作速度とくに
そのオフ時の動作速度を向上させる上で非常に有用であ
る。

本発明方法によるショットキーダイオードはかかる種々
の態様で集積回路等に組み込むことができ、またそ力、
自身の構造も前述の実施例に限らず本発明の要旨内で種
々の態様で実施をすることができる。

〔発明の効果］ 以上説明したように、冒頭記載のｎ形の半導体とショッ
トキー接合する金属膜の周縁下付近の半導体表面部に金
属膜と導電的に接触するｐ形の環状層を拡散してなるシ
ョットキーダイオードを、半導体の表面に金属膜用の金
属に対して不透過性の絶縁膜を被着して環状層の外縁を
限定する輪郭の窓を抜く工程と、ショットキー接合用の
金属として高融点の金属を被着して絶縁膜の窓の中に島
状に金属膜を形成する工程と、島状の金属膜の周囲と絶
縁膜の窓の輪郭との間の環状の半導体表面からｐ形の不
純物を拡散して環状層を半導体表面部に作り込む工程と
を介して製造するようにしたので、本発明方法において
は金属膜が半導体の上にまず形成された上でそれをマス
クとして環状層が拡散され、これによって金属膜と環状
層との重なり合いの面積が従来より縮小されて、その分
だけショットキーダイオードを小形化することができる
。この利点はショットキーダイオードを集積回路装置中
にトランジスタ等に付属した形で、あるいは単独の形で
組み込む際にとくに重要で、本発明によりショットキー
ダイオードの組み込みに要する半導体チップの面積を縮
小してその集積度を上げることができる。また、実施例
の説明からもわかるように、本発明方法によりショット
キーダイオードの製造時に必要なフォトエツチングの回
数を従来の３回から２回に減らして、その製造費を削減
することができる。

このように、本発明方法は集積回路装置等に適用して、
そのチップ面積を縮小するとともにその製造工程をも減
少させて、その製造を格段に合理化できる著効を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図が本発明に関し、第１図は本発明方
法により製造されるショットキーダイオードの例を主な
工程ごとの状態で示す断面図、第２図は本発明によるシ
ョットキーダイオードをバイポーラトランジスタに組み
込んだ例を示す断面図およびその等価回路図である。第
３図は従来方法により製造されたショットキーダイオー
ドの断面図である。図において、 １：半導体、２：環状層、３：酸化膜、４：金属膜、１
０：絶縁膜ないしは酸化膜、１０ａ：窓、１１：金属膜
、１２：環状層、１２ａ：環状層用に導入された不純物
、１３：酸化膜、１４：エミツタ層、１５：コレクタ接
続層、１６：電極膜、Ｂ：ベース、Ｃ：コレクタ、Ｄニ
ジヨツトキーダイオード、Ｅ：エミッタ、Ｔ：バイポー
ラトランジスタ、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ｎ形の半導体とショットキー接合する金属膜の周縁下
   付近の半導体表面部に金属膜と導電的に接触するｐ形の
   環状層を拡散してなるショットキーダイオードの製造方
   法であって、半導体の表面に金属膜用の金属に対して不
   透過性の絶縁膜を被着して環状層の外縁を限定する輪郭
   の窓を抜く工程と、ショットキー接合用の金属として高
   融点の金属を被着して絶縁膜の窓の中に島状に金属膜を
   形成する工程と、この島状の金属膜の周囲と絶縁膜の窓
   の輪郭との間の環状の半導体表面からｐ形の不純物を拡
   散して環状層を半導体表面部に作り込む工程とを含むこ
   とを特徴とするショットキーダイオードの製造方法。