JPH0492477A - 可変容量ダイオードの製造方法 - Google Patents

可変容量ダイオードの製造方法

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JPH0492477A
JPH0492477A JP20806190A JP20806190A JPH0492477A JP H0492477 A JPH0492477 A JP H0492477A JP 20806190 A JP20806190 A JP 20806190A JP 20806190 A JP20806190 A JP 20806190A JP H0492477 A JPH0492477 A JP H0492477A
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JP
Japan
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ion implantation
mask
photoresist mask
variable capacitance
annealing
Prior art date
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JP20806190A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Nagase
弘幸 永瀬
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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、半導体製造技術に適用して有効な技術に関す
るもので、例えば、可変容量ダイオードの製造技術に利
用して特に有効な技術に関するものである。
[従来の技術] 可変容量ダイオードの駆動電圧は低電圧化し、可変容量
ダイオードでカバーされるべき周波数帯域は広域化する
傾向にあり、これに対巧するためには、容量変化比が大
きく直線性の良い容量特性を持つ可変容量ダイオードが
必要となってきた。
ところで、従来の可変容量ダイオードの製造技術として
は、特開昭55−156373号、特開昭55−133
578号、特開昭55−29169号、特開昭47−1
8283号、特開昭56−78174、特開昭49−5
1879号、特公昭41−11054号公報などに記載
の第1の転線の技術が知られている。
この第1の、範−〇技術では、n型半導体基板上にn型
エピタキシャル層を形成し、当該エピタキシャル層の特
定領域にn型の不純物をイオン打込みし、高温で長時間
の熱処理を数回繰り返すことによりn+超階段層を形成
して、その後、高濃度のp型不純物のイオン打込み及び
高温で長時間の熱処理によりp+  n+接合を形成す
ることにより可変容量ダイオードの製造を行なっている
また、他の技術(第2の範閘の技術)として、例えば特
公昭56−26477号公報に記載の技術が知られてい
る。
この技術では、1×10″“/ cf程度の高濃度基板
上にI X I O”/cffl程度のn型のエピタキ
シャル層を形成し、このエピタキシャル層の限られた部
分に先ずp型不純物をイオン打込みし、900℃、20
分の熱処理を行ない、次に、n型の不純物を数回、異な
るエネルギー、ドーズ量でイオン打込みし、800℃、
20分の熱処理によりp+−〇+接合を形成することに
よって可変容量ダイオードの製造を行なっている。
[発明が解決しようとする課題] しかし、前記第1の範閘の技術では、多数回のイオン打
込みとそれぞれに対する高温で長時間の熱処理とにより
不純物濃度分布を形成するため、浅い領域に必要な不純
物分布を形成できず、高い容量変化比をもち直線性の良
い可変容量ダイオードが形成できなくなるばかりか、熱
拡散による特性バラツキが大きく、拡散工程に長時間を
要するという問題がある。
一方、上記第2の範閘の技術では、B(硼素)によって
pn接合を形成する方法にあっては、硼素のイオン打込
みの時のチャネリング現象の点について考慮されておら
ず、さらには、拡散係数の大きい不純物を先にイオン打
込みしているため、所望の不純物濃度を持った浅い不純
物層の形成ができにくいという問題がある。
また、深さ方向に対して効率的に不純物濃度分布が形成
できないという問題もある。
この後者の範閘の技術の問題である[不純物のチャネリ
ングにより不純物の接合深さが深くなる」という点を解
消するための技術として、半導体基板を構成する原子と
同等以上の原子半径をもつ原子(Si、Ge、Ar等)
を予めイオン打込みし、半導体基板表面層を非晶質化す
る方法が報告されている。またBによるp型不純物層の
形成についてはBP、等の高分子量のイオン打込みでも
可能であることが報告されている。なおこれらの報告に
ついては、月刊セミコンダクタワールド2(1986)
第67頁〜第73頁において論じられている。
しかし、この技術におけるチャネリングの抑制方法のう
ち、ArまたはBF、のイオン打込みの場合は、電気的
特性と無関係な原子が存在することで生じる格子欠陥に
より接合リーク電流が増大する問題があり、また、Si
打込みによる場合には完全にチャネリングを防止できず
pn接合が緩やかな形状となる。このため容量−電圧特
性の低バイアスにおける容量値が下がり、容量変化比が
高くできないという問題がある。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、容量−電
圧時、性のバラツキを低減し、拡散工程の工数低減を行
なうことを目的としている。また、容量変化比が大きく
かつ、直線性に優れた容量−電圧特性をもつ可変容量ダ
イオードの製造方法を提供することを他の目的としてい
る。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。
[課題を解決するための手段] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
請求項1記載の発明は、p型不純物のイオン打込みと、
n型不純物の多重イオン打込みと、アニールとを通じて
可変容量ダイオードを製造するにあたり、半導体基板を
構成する原子と同等以上の原子半径をもつn型不純物の
イオン打込みを行なって当該領域を非晶質化した後、n
型不純物のイオン打込みを行ない、その後、低温、短時
間アニールを施し、さらに、n型不純物の多重イオン打
込みを行ない、その後、低温、短時間アニールを施すよ
うにし・たものである。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
不純物のイオン打込みにおいて、拡散係数の小さい不純
物ほど先にイオン打込みするようにしたものである。
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明にお
いて、Asのイオン打込みを行なって当該領域を非晶質
化した後、Bのイオン打込みを行ない、その後、低温、
短時間アニールを施し、さらに、Pの多重イオン打込み
を行ない、その後、低温、短時間アニールを施すように
したものである。
[作用] 前記した手段によれば、不純物濃度分布を制御性の良い
イオン打込みと低温で短時間のアニールによって形成す
るようにしているので、熱処理による不純物の拡散深さ
のバラツキが少なく、可変容量ダイオードの特性バラツ
キが低減できる。
また、半導体基体を構成する原子と同等以上の原子半径
をもつn型不純物を半導体基板表面にイオン打込みす、
ることにより半導体基板表面が非晶質化され、このため
その後イオン打込みされる不純物原子のチャネリングを
抑制することができ、したがって、所望深さの不純物層
の形成が可能となる。その上、先に半導体基板表面を非
晶質化する目的でイオン打込みしたn型不純物は、アニ
ルにより活性化し、その後形成されるn型不純物濃度分
布を補正できる。これにより容量変化比が高くなる方向
へ容量特性が改善される。
さらに、拡散係数の小さい不純物ほど先にイオン打込み
を行なう請求項2または請求項3記載のものでは、イオ
ン打込みした不純物が必要以上に拡がらないので深さ方
向に対して容易に所望の不純物濃度分布を形成できる。
[実施例] 以下、本発明の一実施例を第1図、第2図及び第3図に
基づいて説明する。
第1図(A)〜(H)は可変容量ダイオードの製造工程
の各断面図、第2図はそのプロセスフローを示している
。この可変容量ダイオードの製造方法を第1図、(A)
〜(H)および第2図に基づいて説明すれば下記のとお
りである。
先ず、第1図(A)に示すように高濃度n型基板1の上
に2×10″’/an?程度のn型エピタキシャル層2
を形成する。
次に、第1図(B)に示すように当該エピタキシャル層
2の上に酸化膜3を被着させる。
続いて、酸化膜3における可変容量ダイオードを形成す
べき領域を除去して開口した後、軽い酸化を行なう。こ
れによって酸化膜3の開口部にも薄い酸化膜3aが形成
される。この薄い酸化膜3aは900℃のドライO5雰
囲気中で形成される。
この酸化Jllj3aの厚さは300人程層上あり、イ
オン打込み時のSi表面の保護膜として機能する。
その後、ホトレジストマスク4を形成する。このホトレ
ジストマスク4は前記酸化膜3の開口部の周縁部および
その外方部を隠蔽するようなパターンとなっている。次
に、当該ホトレジストマスク4をマスクにして当該ホト
レジストマスク4の開口部にAsを190keV、l 
X I O1/cm’で打込み、Sl・表面層を非晶質
化して第1図(D)の状態となる。
次いで、前記ホトレジストマスク4を除去した後、他の
ホトレジストマスク5を被着させる。このホトレジスト
マスク5の開O部の大きさは前記ホトレジストマスク4
の開口部の大きさよりも僅かに大きくなるように設定さ
れている。そして、このホトレジストマスク5をマスク
にして当該ホトレジストマスク4の開口部にBを35k
eV、5 X 10”/Cm’打込み(第1図(E))
、950℃で20秒の低温、短時間アニールをランプア
ニール装置により行ない、第3図(A)の(イ)のBの
浅い接合を形成すると同時に、Asを活性化させ、(ロ
)の分布を形成する。
次に、前記ホトレジストマスク5を除去した後、他のホ
トレジストマスク6を被着させる。このホトレジストマ
スク6の開口部の大きさは前記ホトレジストマスク4の
開口部の大きさよりも僅かにかさくなるように設定され
ている。そして、このホトレジストマスク6をマスクに
して当該ホトレジストマスクの開口部にPを190ke
V、7゜5 X 10”/crItでイオン打込みする
(第1図(F))。、次いで、前記ホトレジストマスク
6を除去した後、他のホトレジストマスク7を被着させ
る。
このホトレジストマスク7の開口部の大きさは前記ホト
レジストマスク6の開口部の大きさよりも僅かに小さく
なるように設定されている。そして、このホトレジスト
マスク7をマスクにして当該ホトレジストマスクの開口
部にPを250keV、5、 5X 10”/cffl
でイオン打込みする(第1図(G))。さらに、前記ホ
トレジストマスク7を除去した後、他のホトレジストマ
スク8を被着させる。このホトレジストマスク8の開口
部の大きさはがI記ホトレジストマスク7の開口部の大
きさよりも僅かに小さくなるように設定されている。
そして、このホトレジストマスク8をマスクにして当該
ホトレジストマスクの開口部にPを360keV、4,
5X 10”/cr′11でイオン打込みしく第1図(
H))、その後、9.00℃で20秒の低温、短時間ア
ニールをランプアニール装置により行ない、第、3図(
A)の(ハ)のPの分布を形成して、第3図(A)の(
ニ)の可変容量ダイオードのpn接合をもつ不純物濃度
分布を形成する。
その後、電極の形成等を行なって可変容量ダイオードを
製造する。
なおちなみに、As打込みによりSi表面の非晶質化を
行なわない場合は、第3図(B)の(イ)に示すように
Bの分布は、打込み時のチャネリングにより接合が深く
なり第3図(B)の(ニ)のようなpn接合をもつ不純
物濃度分布となる。
また、第3図(A)及び第3図(B)の(ニ)で示され
る不純物濃度分布からなる容量特性は、それぞれ、第4
図のa及びbのようになる。第1図および第2図に示す
工程によりできる容量特性aは、従来のAsによるSi
表面の非晶質化を行なわない場合のしに比べIV近く容
量値が大きくなり高い容量変化比が得られる。
上記のような方法によれば下記のような効果を得ること
ができる。
先ず、不純物濃度分布を制御性の良いイオン打込みと低
温で、短時間のアニールによって形成するようにしてい
るので、熱処理による不純物の拡散深さのバラツキが少
なく、可変容量ダイオードの特性バラツキが低減できる
また、半導体基体を構成するSi原子と同等以上の原子
半径をもつn型不純物Asを半導体基板表面にイオン打
込みしていることにより半導体基板表面が非晶質化され
、このためその後イオン打込みされる不純物原子B、P
のチャネリングを抑制することができ、したがって、所
望深さの不純物層の形成が可能となる。その上、先に半
導体基板表面を非晶質化する目的でイオン打込みしたn
型不純物Asは、アニールにより活性化し、その後形成
されるn型不純物濃度分布を補正できる。
これにより容量変化比が高くなる方向へ容量特性が改善
される。
さらに、拡散係数の小さい不純物ほど先にイオン打込み
を行なっているので、イオン打込みした不純物が必要以
上に拡がらないので深さ方向に対して容易に所望の不純
物濃度分布を形成できる。
以上本発明0者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である可変容量ダイオード
の製造技術を例に説明したが、浅いpn接合が必要な半
導体製造技術一般に応用可能である。
[発明の効果] 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
即ち、本発明によれば、不純物濃度分布を制御性の良い
イオン打込みと低温で短時間のア二一ルによって形成す
るようにしているので、熱処理による不純物の拡散深さ
のバラツキが少なく、可変容量ダイオードの特性バラツ
キが低減できる。
また、半導体基体を構成する原子と同等以上の原子半径
をも、つn型不純物を半導体基板表面にイオン打込みす
ることにより半導体基板表面が非晶質化され、このため
その後イオン打込みされる不純物原子のチャネリングを
抑制することができ、したがって、所望深さの不純物層
の形成が可能となる。その上、先に半導体基板表面を非
晶質化する目的でイオン打込みしたn型不純物は、アニ
ルにより活性化し、その後形成されるn型不純物濃度分
布を補正できる。これにより容量変化比が高くなる方向
へ容量特性が改善される。
さらに、拡散係数の小さい不純物ほど先にイオン打込み
を行なう請求項2または請求項3記載のものでは、イオ
ン打込みした不純物が必要以上に拡がらないので深さ方
向に対して容易に所望の不純物濃度分布を形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の製造方法を示す各工程の縦
断面図、 第2図は本発明の一実施例の製造方法を示す工程フロー
図、 第3図(A、)は第2図に示す製造方法で形成される不
純物濃度分布図、 第3図(B)は従来製造方法で形成される不純物濃度分
布図、 第4図は従来の製造方法及び第2図に示す製造方法で製
造された可変容量ダイオードの容量−電圧特性である。 1・・・・半導体基板、2・・・・エピタキシャル層。 第1図 第1図 第 図 第 図 □D 1 丁 イこ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、p型不純物のイオン打込みと、n型不純物の多重イ
    オン打込みと、アニールとを通じて可変容量ダイオード
    を製造するにあたり、半導体基板を構成する原子と同等
    以上の原子半径をもつn型不純物のイオン打込みを行な
    って当該領域を非晶質化した後、p型不純物のイオン打
    込みを行ない、その後、低温、短時間アニールを施し、
    さらに、n型不純物の多重イオン打込みを行ない、その
    後、低温、短時間アニールを施すようにしたことを特徴
    とする可変容量ダイオードの製造方法。 2、不純物のイオン打込みにおいて、拡散係数の小さい
    不純物ほど先にイオン打込みするようにしたことを特徴
    とする請求項1記載の可変容量ダイオードの製造方法。 3、Asのイオン打込みを行なって当該領域を非晶質化
    した後、Bのイオン打込みを行ない、その後、低温、短
    時間アニールを施し、さらに、Pの多重イオン打込みを
    行ない、その後、低温、短時間アニールを施すようにし
    たことを特徴とする請求項1または請求項2記載の可変
    容量ダイオードの製造方法。
JP20806190A 1990-08-08 1990-08-08 可変容量ダイオードの製造方法 Pending JPH0492477A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129930A (ja) * 2003-10-17 2005-05-19 Interuniv Micro Electronica Centrum Vzw 半導体基盤に活性化不純物の階層構造を提供する方法
US6995068B1 (en) * 2000-06-09 2006-02-07 Newport Fab, Llc Double-implant high performance varactor and method for manufacturing same

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