JP2006319096A - Schottky barrier diode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高周波製品に適用可能なショットキーバリアダイオードに関する。 The present invention relates to a Schottky barrier diode applicable to high frequency products.
ショットキーバリアダイオード(Schottky Barrier Diode:SBD)は、その低い順方向電圧Vfを利用して高周波のスイッチングレギュレータ等に用いられている。 A Schottky barrier diode (SBD) is used for a high-frequency switching regulator or the like by using the low forward voltage Vf.
また、高速動作に適した薄膜SOI(Silicon On Insulator)−MOSFETが高周波用途に使われようとしているが、SBDもMOSFETと同一SOI基板に形成することで、SBDを含んだMOS回路の集積化を図ることができる。 Also, thin-film SOI (Silicon On Insulator) -MOSFETs suitable for high-speed operation are about to be used for high-frequency applications, but SBDs are also formed on the same SOI substrate as MOSFETs, so that MOS circuits including SBDs can be integrated. Can be planned.
しかしながら、SBDをSOI基板に形成しようとすると、SOI基板のシリコン膜(SOI膜)が薄いため、低抵抗の高濃度N型埋め込み拡散層をSOI膜に設けることができない。 However, when the SBD is formed on the SOI substrate, the silicon film (SOI film) of the SOI substrate is thin, so that a low resistance high-concentration N type buried diffusion layer cannot be provided on the SOI film.
そのため、アノード電極・カソード電極間の抵抗(オン抵抗)が高くなって、動作速度が低下したり、所望の電流が流せない、という問題があった。 Therefore, the resistance between the anode electrode and the cathode electrode (on-resistance) is increased, and there is a problem that the operation speed is reduced and a desired current cannot flow.
そこで、特許文献1に記載の発明は、内部に埋め込み酸化膜層を有するSOI基板を使用し、この基板の一方の主面側から埋め込み酸化膜層の表面まで、あるいは該埋め込み酸化膜層を突き抜けてSOI基板の基体表面まで掘り込んで複数のトレンチを形成し、隣接するトレンチ間に形成される凸状ブロックには横方向に、前記トレンチの側面側から低不純物濃度のN−層内に拡散して高不純物濃度のN+層を形成し、少なくともアノード電極側となるトレンチ内にはバリアメタル層を形成した後、該バリアメタル層を有するトレンチ及び凸状ブロックを介して対抗するトレンチに、アノード電極及びカソード電極をそれぞれ形成して成り、デバイスの電流はSOI基板の主表面に対して縦方向ではなく横方向に流れるように形成されている。
Therefore, the invention described in
そのため、アノード電極をN+層の近くに配置することで、高抵抗なN−層の距離を短くし、抵抗を低くすることができる。 Therefore, by disposing the anode electrode near the N + layer, the distance of the high resistance N− layer can be shortened and the resistance can be lowered.
しかしながら、特許文献1に記載の発明では、トレンチを形成する工程を追加する必要があり、MOSFETと同一工程で作成することができない。そのため、SBDとMOSFETを同一基板上に作成しようとすると、製造工程が複雑になる。
However, in the invention described in
また、トレンチの中に、電極材料を埋め込む必要があるので、トレンチの形状を大きくする必要がある。そのため、素子面積を縮小することが困難である。 Moreover, since it is necessary to embed an electrode material in the trench, it is necessary to increase the shape of the trench. Therefore, it is difficult to reduce the element area.
さらに、トレンチを形成すると、その上部に多層配線を形成することも困難になる。 Furthermore, when the trench is formed, it is difficult to form a multilayer wiring on the upper portion.
以上のように、特許文献1に記載のSBDは、MOSFET製造工程との整合性が低く、SBDをMOSFETと同一SOI基板に形成することは困難である。
As described above, the SBD described in
そこで、本発明の目的は、SOI基板を用いた場合であっても、MOSFETと集積化が容易で、低抵抗で所望の大きさの電流を流すことができるショットキーバリアダイオードを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a Schottky barrier diode that can be easily integrated with a MOSFET and can flow a current of a desired magnitude with a low resistance even when an SOI substrate is used. is there.
請求項1に記載の発明は、SOI基板に形成されたショットキーバリアダイオードであって、前記SOI基板の活性領域を囲うように形成された素子分離膜と、前記活性領域に形成された高濃度拡散層と、前記高濃度拡散層に隣接して形成された低濃度拡散層と、前記低濃度拡散層上に形成され、前記低濃度拡散層とショットキー接合を形成するシリサイド層と、を備え、前記高濃度拡散層と、前記低濃度拡散層は交互に配置されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項1に記載の発明によれば、低濃度拡散層と高濃度拡散層が交互に隣接して配置されているため、ショットキー接合を形成するシリサイド層を両脇の高濃度拡散層の近くに配置することができる。そのため、順方向電流が抵抗の高い低濃度拡散層を流れる距離が短くなるため、オン抵抗を下げることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the low-concentration diffusion layers and the high-concentration diffusion layers are alternately arranged adjacent to each other, the silicide layer forming the Schottky junction is located near the high-concentration diffusion layers on both sides. Can be arranged. For this reason, the distance through which the forward current flows through the low-concentration diffusion layer with high resistance is shortened, so that the on-resistance can be lowered.
また、ショットキー接合の数を調整することによって、抵抗を下げつつ、所望の電流を流すことができる。 Further, by adjusting the number of Schottky junctions, it is possible to flow a desired current while reducing the resistance.
さらに、MOSFETの製造工程と同じ工程により形成できるため、製造工程の複雑化に伴う製造コストが増加することなく、MOSFETとショットキバリアダイオードを同一基板上に形成することができる。 Furthermore, since it can be formed by the same process as the MOSFET manufacturing process, the MOSFET and the Schottky barrier diode can be formed on the same substrate without increasing the manufacturing cost due to the complexity of the manufacturing process.
<実施の形態1>
<A.構成>
図1は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す断面図である。図2は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの上面図を示している。ここで、図1は、図2のA−A線断面図に対応している。
<
<A. Configuration>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the present embodiment. FIG. 2 shows a top view of the Schottky barrier diode according to the present embodiment. Here, FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
シリコン基板1上に埋め込み酸化膜11が形成されている。埋め込み酸化膜11上の活性領域(ショットキーバリアダイオードが形成される領域)に、複数(図1の例では2)の低濃度N型SOI層(N−層:低濃度拡散層)12と複数(図1の例では3)の高濃度N型SOI層(N+層:高濃度拡散層)13が交互に隣接して形成されている。
A buried
すなわち、活性領域にN+層13が形成され、N+層13に隣接してN−層12が形成され、N+層13とN−層12とは交互に配置されている。
That is, the N +
また、図2に示すように、上面からみると、N+層13はN−層12を囲うように形成されている。そして、埋め込み酸化膜11上に、SOI基板の活性領域を囲うように素子分離絶縁膜(以下、「素子分離膜」と称する場合がある。)4が形成されている。
As shown in FIG. 2, the N +
低濃度N型SOI層12上には、アノード側シリサイド層7(以下単に「シリサイド層7」と称する場合がある。)が形成され、高濃度N型SOI層13上にはカソード側シリサイド層8(以下単に「シリサイド層8」と称する場合がある。)が形成されている。
An anode-side silicide layer 7 (hereinafter sometimes simply referred to as “
そして、それぞれのシリサイド層7は配線9により互いに接続されている。また、シリサイド層8は、配線10により互いに接続されている。
The
ここで、シリサイド層7は、低濃度N型SOI層12とショットキー接合を形成している。
Here, the
また、シリサイド層7はアノード電極に対応し、シリサイド層8はカソード電極に対応している。
The
アノード電極・カソード電極間に順方向電圧を印加すると、順方向電流が、シリサイド層7から、ショットキー接合とN−層12を介して、その両側に配置されたN+層13に流れる。そして、アノード電極・カソード電極間に逆方向電圧を印加すると、ショットキー接合によるバリアにより逆方向電流は僅かしか流れず、良好なショットキーダイオード特性が得られる。
When a forward voltage is applied between the anode electrode and the cathode electrode, a forward current flows from the
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの各構成部分の寸法・不純物濃度は、おおよそ以下のように形成されている。 The size and impurity concentration of each component of the Schottky barrier diode according to the present embodiment are formed as follows.
シリサイド層8の幅は、0.5〜3μm、長さは、1〜50μmに形成されている。そして、シリサイド層7の幅は、0.2〜2μmに形成される。また、シリサイド層7、8の膜厚は、10〜40nmに形成されている。シリサイド層7は、N+層13から0.2〜1μm離れて形成されている。
The
埋め込み酸化膜層11の厚さは、0.1〜0.5μmに形成され、N+層13及びN−層12の厚さは、0.05〜0.5μmに形成されている。
The buried
N−層12の不純物濃度は、1015〜1018cm-3、N+層13の不純物濃度は、1019〜1022cm-3 に形成されている。
The impurity concentration of the N−
<B.製造方法>
次に、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法について、図3から7を参照して説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky barrier diode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、シリコン基板1、埋め込み酸化膜11、シリコン膜が積層されたSOI基板に、素子分離膜4を形成する。素子分離膜4は、シリコン膜12のショットキーダイオードが形成される活性領域を囲うように形成する。続いて、リン等のN型不純物をシリコン膜に導入してN−層12を形成する(図3)。
First, the
ここで、あらかじめN−層12と同一の不純物濃度のシリコン膜が形成されたSOI基板を用いて、素子分離膜4を形成しても同様の構造が得られる。
Here, even if the
次に、図4に示すように、最終的にN−層12として残す部分を覆うように、フォトレジスト51を形成する。そして、As(砒素)等のN型不純物52をN−層12内にイオン注入などにより導入する。
Next, as shown in FIG. 4, a
続いて、絶縁膜5をSOI基板上に堆積し、N型不純物52を熱処理(アニーリング)により活性化させる。N型不純物52を活性化することにより、活性領域内にN−層12とN+層13とが交互に形成される。
Subsequently, the
その後、絶縁膜5上にシリサイド層7,8が形成される領域を開口したフォトレジスト53を形成する。そして、フォトレジスト53を用いて、シリサイド層7,8形成領域の絶縁膜5をエッチングにより除去する(図5)。
Thereafter, a
続いて、フォトレジスト53を除去後、シリコンとの反応性の高いコバルトやチタン等の金属膜14をSOI基板上に堆積する(図6)。
Subsequently, after removing the
そして、400℃〜600℃の熱処理により、金属膜14がN−層12、及びN+層13のシリコンと反応し、N−層12及び、N+層13上に、シリサイド層7,8がそれぞれ形成される(図7)。
Then, the
なお、金属膜14は絶縁膜5とは反応しないので絶縁膜5上にシリサイド層は形成されない。
Since the
シリサイド層7,8を形成後、未反応の金属膜14をウエットエッチング等によって取り除き、SOI基板表面に絶縁保護膜(図示せず)を形成する。その後、アノード電極側の配線、カソード電極側の配線を形成するためのコンタクトが絶縁保護膜に開口され、金属配線9、10(図では模式図)が施されて図1に示すSBDが完成する。
After the
<C.効果>
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードはN+層13がN−層12に交互に隣接して形成されているので、N−層12上に形成されたシリサイド層7からN+層13までの距離を短く配置することができる。
<C. Effect>
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, since the N + layers 13 are alternately formed adjacent to the N−
その結果、順方向電流が抵抗の高いN−層12を流れる距離を短くできるので、オン抵抗を下げることができる。
As a result, the distance through which the forward current flows through the N-
また、N−層12と、N+層13を交互に形成することで、N−層12とN+層13の距離を離すことなく、ショットキー接合の数を増やすことができる。そのため、オン抵抗の増加なく、所望の大きさの電流を流すことができる。
Further, by alternately forming the N−
具体的には、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、ショットキー接合領域の幅を0.5〜3μmに制限して複数個設け、両側に低抵抗の高濃度N型拡散層を0.2〜1μmに接近させて配置した構造になっている。そのため、所望の電流を流しつつ高速な動作が可能となる。 Specifically, the Schottky barrier diode according to the present embodiment is provided with a plurality of Schottky junction regions with a width of 0.5 to 3 μm, and low resistance high-concentration N-type diffusion layers on both sides. The structure is arranged close to 2 to 1 μm. Therefore, high-speed operation can be performed while supplying a desired current.
また、SBDをMOSFETと同一基板に形成する際に、低濃度層12はPMOSFETのボディ部、高濃度層はNMOSFETのソースドレイン層と同一工程で形成できる。
Further, when the SBD is formed on the same substrate as the MOSFET, the
そのため、MOSFETの製造工程に特別な工程を付加することなくSBDを作成することができる。 Therefore, the SBD can be created without adding a special process to the MOSFET manufacturing process.
さらに、トレンチを形成する必要がないため、素子面積の縮小、多層配線を容易に形成することができる。 Furthermore, since it is not necessary to form a trench, the element area can be reduced and a multilayer wiring can be easily formed.
その結果、MOSFETとSBDを容易に集積化することができる。 As a result, the MOSFET and the SBD can be easily integrated.
なお、本実施の形態では、図2に示すように、N−層12を囲うようにN+層13を形成しているが、N−層12を活性領域端まで形成してもよい。しかし、N+層13をN−層12を囲うように形成することで、順方向電流が、図2中上下に配置されたN+層13へも流れ、より大きな電流を流すことが可能になる。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, the N +
<実施の形態2>
<A.構成>
図8は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す上面図である。また、図9は、図8のY−Y線断面図である。
<Embodiment 2>
<A. Configuration>
FIG. 8 is a top view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the present embodiment. 9 is a cross-sectional view taken along line YY of FIG.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、シリサイド層7,8が活性領域の端部にまで形成されている(図8参照)。シリサイド層7,8の端部は、素子分離膜4に接している。そして、N−層12は、シリサイド層7が素子分離膜4と接する部分に対応する位置にP型ガードリング層15を備えている。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
その他の構成は、実施の形態1と同様であり、実施の形態1と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードでは、シリサイド層7が活性領域端部まで達するように形成されている。そして、シリサイド層7の端部は、P型ガードリング層15とオーミック接合を形成している。そのため、シリサイド層7のうち、N−層12上に形成された部分がN−層12とショットキー接合を形成する。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
また、P型ガードリング層15を形成したことにより、P型ガードリング層15とN+層13により形成されるPN接合がショットキー接合と並列に入った構造となる。
Further, since the P-type
しかし、シリサイド層7とN−層12により形成されるショットキー接合の順方向電圧Vfは、PN接合の順方向電圧Vfに比べて小さい。そのため、ショットキーバリアダイオードの順方向電圧Vfは、ショットキー接合の順方向電圧Vfによって決定される。
However, the forward voltage Vf of the Schottky junction formed by the
その結果、P型ガードリング層15を形成しても、ショットキーバリアダイオードの動作に影響はなく、実施の形態1と同様のダイオード特性が得られる。
As a result, even if the P-type
<B.製造方法>
次に本実施の形態に係るショットキーダイオードの製造方法について説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky diode according to the present embodiment will be described.
実施の形態1に示した工程にしたがって、N型不純物52を注入後(図4参照)、フォトレジスト51を除去し、N−層12のうち、P型ガードリング層15が形成される部分を開口したフォトレジスト(図示せず)を形成する。
In accordance with the process shown in the first embodiment, after implanting N-type impurity 52 (see FIG. 4),
そして、フォトレジストをマスクにしてP型不純物を導入する。続いて、注入された不純物を活性化するための熱処理を行ってP型ガードリング層15する。
Then, P-type impurities are introduced using the photoresist as a mask. Subsequently, a heat treatment for activating the implanted impurities is performed to form a P-type
その後、実施の形態1の図5以降と同様の工程にしたがって図8、9に示すショットキーバリアダイオードを完成する。 Thereafter, the Schottky barrier diode shown in FIGS. 8 and 9 is completed according to the same steps as those in FIG.
MOSFETと同一基板に形成する際には、NMOSソースドレイン形成のための高濃度N型不純物注入工程に続いて、PMOSソースドレインのP型不純物注入工程にて、ガードリング用のP型不純物の注入を行えばよい。その結果、製造工程の増加なく、SBDとMOSFETを同時に形成することができる。 When the MOSFET is formed on the same substrate, a P-type impurity implantation for a guard ring is performed in a P-type impurity implantation step for the PMOS source drain following the high-concentration N-type impurity implantation step for forming the NMOS source drain. Can be done. As a result, the SBD and the MOSFET can be formed at the same time without increasing the manufacturing process.
<C.効果>
シリサイド層7を活性領域端、つまり素子分離膜4まで形成すると、素子分離膜4と活性領域との間に生じるストレスにより、活性領域端でリーク電流を生じる。すなわち、ショットキー接合を介さずに流れる電流が生じる。
<C. Effect>
When the
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、N−層12のうち、シリサイド層7が素子分離膜4と接する部分にP型ガードリング層15を形成している。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, a P-type
P型ガードリング層15を形成することで、P型ガードリング層15とN−層12、N+層13間には空乏層が形成され、リーク電流が抑えられる。そのため、リーク電流の問題なく、シリサイド層7を活性領域端まで形成することができる。その結果、SBDの面積をより縮小化することができる。
By forming the P-type
<実施の形態3>
<A.構成>
図10は、実施の形態3に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す断面図である。また、図10は、図8におけるY−Y線断面図に対応している。
<
<A. Configuration>
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the third embodiment. FIG. 10 corresponds to a cross-sectional view taken along line YY in FIG.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、素子分離膜4が活性領域表面より高く形成され、素子分離膜4の活性領域側の側面にはサイドウォール16が形成されている。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
そして、サイドウォール16により、シリサイド層7が活性領域端部からサイドウォール16の幅分内側に形成されている。すなわち、サイドウォール16下においてシリサイド層7と素子分離膜4とが隔てられている。
Then, the
ここで、サイドウォール16の幅は、およそ0.05〜0.1μmである。
Here, the width of the
<B.製造方法>
次に、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法について説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky barrier diode according to the present embodiment will be described.
本実施の形態では、実施の形態1の素子分離膜4の形成工程(図3)において、素子分離膜4を活性領域表面から0.2〜0.5μm程度高くなるように形成する。
In the present embodiment, in the step of forming the
そして、実施の形態1と同様にN−層12、N+層13を形成した後(図4)、サイドウォール16を素子分離膜4の活性領域側に形成する。
Then, after forming the N−
また、MOSFETと同一基板内に作成する場合には、MOSFETのゲート側壁のサイドウォール形成時に、ショットキーバリアダイオードのサイドウォール16を形成する。このようにすることで、工程を増やすことなく、同時に本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードを形成することができる。
When the MOSFET is formed on the same substrate, the
サイドウォール16形成後は、実施の形態1と同一の工程(図5〜7)にしたがって本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードを完成する。
After the
<C.効果>
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードでは、サイドウォール16が活性領域端から一定の幅で形成される。そのため、サイドウォール16により素子分離膜4に接しないようにシリサイド層7を形成することができる。その結果、シリサイド層7端部でのリーク電流の発生を防止しつつ、シリサイド層7の面積を大きくすることができる。
<C. Effect>
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
シリサイド層7の端から活性領域までの間隔をサイドウォール幅まで減らすことができるので、実施の形態3に比べてさらにショットキーバリアダイオード全体の面積が縮小でき、面積効率が上げることができる。
Since the distance from the end of the
<実施の形態4>
<A.構成>
図11は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す断面図である。そして、図12は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す上面図である。図11は、図12のB−B線断面図に対応している。
<
<A. Configuration>
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the present embodiment. FIG. 12 is a top view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the present embodiment. FIG. 11 corresponds to a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、N+層(高濃度拡散層)13とN−層(低濃度拡散層)12の境界部分に素子分離膜30(部分素子分離膜)が形成されている。そして、素子分離膜30によりシリサイド層7,8間が分離されている。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, an element isolation film 30 (partial element isolation film) is formed at the boundary between the N + layer (high concentration diffusion layer) 13 and the N− layer (low concentration diffusion layer) 12. Yes. The silicide layers 7 and 8 are separated by the
シリサイド層7,8を分離する素子分離膜30下にはSOI膜が残るように、素子分離膜30の膜厚が設定されている。そのため、残ったSOI膜部分を経由してアノード電極からカソード電極へ電流が流れる。
The film thickness of the
そして、N−層12のうち、シリサイド層7の端が、素子分離膜4,30と接する部分に対応する位置にはP型ガードリング層15が形成されている。
In the N−
P型ガードリング層15は、素子分離膜30の低濃度層12側の一側面、及び、底面の一部に形成されている。
The P-type
<B.製造方法>
次に、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法について、図13〜18を参照して説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky barrier diode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図13に示すように、シリコン基板1、埋め込み酸化膜11、シリコン膜(SOI膜)32が積層された基板に、素子分離膜4,30とは異なる種類の絶縁膜54を堆積する。その後、シリサイド層7,8が形成される領域を覆うようにフォトレジスト55を形成する。続いて、フォトレジスト55をマスクにして絶縁膜54をエッチングし、さらにシリコン膜32にトレンチを形成する。次に、トレンチの側面、及び、底面に斜めイオン注入によってボロン(B+)等のP型不純物56を注入する(図13)。
First, as shown in FIG. 13, an insulating
次に、フォトレジスト55を除去した後、図14に示すように、フォトレジスト57で活性領域を覆い、露出しているシリコン膜32をエッチングして除去する。続いて、フォトレジスト57を除去後、素子分離膜4,30となる絶縁膜を厚く堆積し、その後、CMP等にて絶縁膜54が露出するように削り取る。活性領域を囲うように素子分離膜4が形成され、シリサイド膜7,8間には素子分離膜30が形成される。絶縁膜の堆積による熱処理により、若しくはアニーリング処理を追加することにより、P型不純物56が活性化されてP型ガードリング層15が形成される(図15)。
Next, after removing the
次に、素子分離膜4,30をマスクにしてイオン注入することによりN−層12を形成する。
Next, the N −
具体的には、絶縁膜54を除去後、注入エネルギーを調整しながら複数回に分けてシリコン膜32にリン等のN型不純物52を注入する。そうして、素子分離膜30の下部を含む活性領域全体にN型不純物52を注入する(図16)。そして、アニーリング処理にてN型不純物52の活性化を行ってN−層12を形成する。
Specifically, after removing the insulating
次に、シリサイド層7が形成される領域を覆うようにフォトレジスト(マスク)51を形成する。
Next, a photoresist (mask) 51 is formed so as to cover a region where the
すなわち、フォトレジスト51をショットキー接合部(シリサイド層7が形成される領域)を覆うように形成する。
That is, the
次に、素子分離膜30、及びフォトレジスト51を用いてイオン注入することによりN+層を形成する。
Next, an N + layer is formed by ion implantation using the
すなわち、シリサイド層8が形成されるカソードコンタクト形成領域にAs等のN型不純物52を高濃度に注入する(図17)。
That is, an N-
この時、素子分離膜30もN型不純物52を注入する時のマスクとなるため、僅かなフォトレジスト51の重ね合わせずれに対して、ショットキー接合部とN+層13(カソードコンタクト拡散層)間の距離は影響を受けない。
At this time, since the
アニーリングによりN型不純物を活性化してN+層13を形成後、反応性の金属膜14を堆積し、熱処理によるシリコンとの反応でシリサイド層7,8を形成する(図18)。
After activating the N-type impurity by annealing to form the N +
以降の工程は、実施の形態1と同様の工程を行い、図11に示すSBDが完成する。 Subsequent steps are the same as those in the first embodiment, and the SBD shown in FIG. 11 is completed.
<C.効果>
実施の形態1に係るショットキーバリアダイオードでは、絶縁膜5によってシリサイド層7とN+層13とが分離されている。
<C. Effect>
In the Schottky barrier diode according to the first embodiment, the
そして、絶縁膜5を形成するためのフォトレジスト53は、N+層13を形成するためのフォトレジスト51を除去すると跡が残らないため、素子分離膜4に重ね合わせて形成する必要がある。
Then, the
フォトレジスト51とフォトレジスト53は、素子分離膜4を介して間接的に重ね合わせられるため、フォトレジスト53の幅は、重ね合わせマージンを考慮して広く形成する必要がある。その結果、絶縁膜5の幅は広くなる。
Since the
一方、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードでは、素子分離膜30によって、シリサイド層7とN+層13とが分離されている。
On the other hand, in the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
そして、素子分離膜4,30に対してフォトレジスト51を直接重ね合わせることができるため、重ね合わせマージンを少なくすることができる。そのため、素子分離膜30の幅を狭く形成することができる。その結果、ショットキーバリアダイオードの形成面積をより縮小化することができる。
Since the
また、活性領域端部でのリーク電流を抑えるためのP型ガードリング層15の形成も、素子分離膜30形成のマスクを利用するので、P型ガードリング層15形成のためのマスク合わせが不要になる。
In addition, the formation of the P-type
<実施の形態5>
<A.構成>
図19は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す断面図である。
<
<A. Configuration>
FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the present embodiment.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、実施の形態4に比べて、P型ガードリング層15が素子分離膜30の一側面のみに形成され、底面には形成されていない。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the P-type
すなわち、ガードリング層15は、N+層13と接しないように形成されている。
That is, the
その他の構成は実施の形態4と同様であり、同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Other configurations are the same as those in the fourth embodiment, and the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<B.製造方法>
次に、図20から22を参照して、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法について説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky barrier diode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図20に示すように、シリコン基板1、埋め込み酸化膜11、シリコン膜32が積層されたSOI基板に、素子分離膜4とは異なる種類の絶縁膜54を堆積する。その後、シリサイド層7,8が形成される領域を覆うようにフォトレジスト55を形成する。
First, as shown in FIG. 20, an insulating
このフォトレジスト55をマスクにして絶縁膜54をエッチングし、さらにシリコン膜32に浅くトレンチを形成する。
The insulating
この後、トレンチの側面、及び、底面に斜めイオン注入によってボロン(B+)等のP型不純物56を注入する(図20)。
Thereafter, a P-
次に、図21に示すように、フォトレジスト55を用いて2回目のトレンチエッチングを行い、トレンチの底面部に注入されたP型不純物56を含むシリコン膜32を除去する。
Next, as shown in FIG. 21, a second trench etching is performed using a
その後は、実施の形態4と同一の工程を行って、図22に示すように、素子分離膜4,30、P型ガードリング層15が形成される。この時、素子分離膜30底面のP型不純物56は除去されているため、P型ガードリング層15は素子分離膜30の底面には形成されず、側面にだけ形成される。
Thereafter, the same process as in the fourth embodiment is performed, and as shown in FIG. 22, the
以後は実施の形態4と同一の工程(図16〜18参照)を経て、図19に示したSBDを得ることができる。 Thereafter, the SBD shown in FIG. 19 can be obtained through the same steps as in the fourth embodiment (see FIGS. 16 to 18).
<C.効果>
実施の形態4に係るショットキーバリアダイオードは、P型ガードリング層15が素子分離膜30の底面において、不純物濃度の高いN+層13と接し、PN接合を形成している。そしてこのPN接合は、N+層13の不純部濃度が高いため、逆方向耐圧が低くなっている。そのため、実施の形態4に係るショットキーバリアダイオードは、逆方向耐圧が低くなる。
<C. Effect>
In the Schottky barrier diode according to the fourth embodiment, the P-type
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、P型ガードリング層15とN+層13とが素子分離膜30の底面で接触しない構造となっている。
The Schottky barrier diode according to the present embodiment has a structure in which the P-type
その結果、実施の形態4のショットキーバリアダイオードに比べて逆方向耐圧を向上すことができる。 As a result, the reverse breakdown voltage can be improved as compared with the Schottky barrier diode of the fourth embodiment.
<実施の形態6>
<A.構成>
図23は、実施の形態6に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す断面図である。また、図24は、実施の形態6に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す上面図である。図23は、図24のC−C線断面図に対応している。
<Embodiment 6>
<A. Configuration>
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration of the Schottky barrier diode according to the sixth embodiment. FIG. 24 is a top view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the sixth embodiment. FIG. 23 corresponds to the sectional view taken along the line CC of FIG.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、MOSFETのゲート構造と同一の構造体(以下、MOSFETとの類似から、「ゲート構造」と称する場合がある。)31によってシリサイド層7,8を分離している。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
そして、図24に示されるように、ゲート構造31は、シリサイド層7及びN−層12によって形成されるショットキー接合部を囲うように形成されている。
As shown in FIG. 24, the
ゲート構造31は、ゲート絶縁膜18、ゲート電極19、シリサイド層21、及びサイドウォール層20から形成されている。
The
ゲート絶縁膜18上にポリシリコンからなるゲート電極19が形成され、ゲート電極19上にシリサイド層21が形成されている。そして、ゲート電極19及びシリサイド層21の両側にはサイドウォール層20が形成されている。
A
ゲート構造31のゲート長は、0.05μm〜0.5μm程度に形成され、ポリシリコンを材料とするゲート電極19中には高濃度(1019〜1022cm-3)のN型不純物が含まれる。
The gate length of the
<B.製造方法>
次に、図25から28を参照して、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法について説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky barrier diode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図25に示すように、SOI基板に形成されたシリコン膜(SOI膜)に、活性領域を囲うように素子分離膜4を形成する。
First, as shown in FIG. 25, an
ここで、SOI基板は、シリコン基板1上に埋め込み酸化膜11が形成され、埋め込み酸化膜11上にシリコン膜(SOI膜)が積層された構造を備えている。
Here, the SOI substrate has a structure in which a buried
そして、リン等のN型不純物を活性領域に導入してN−層12を形成する(図25)。 Then, an N-type impurity such as phosphorus is introduced into the active region to form the N− layer 12 (FIG. 25).
ここで、あらかじめ所望のN型不純物濃度のシリコン膜が形成されたSOI基板を用いて、素子分離膜4を形成しても同様の構造が得られる。
Here, the same structure can be obtained even if the
次に、MOSFET形成工程と同様に、N−層12上に薄い酸化膜18形成する。そして、ポリシリコン膜をSOI基板上に堆積する。
Next, as in the MOSFET formation step, a
そして、ゲート電極19を形成する部分を覆うようにフォトレジスト60を形成する。次に、フォトレジスト60を用いてポリシリコン膜をエッチングする。その結果、シリサイド層7が形成される領域を囲うように、ゲート電極19が形成される(図26)。
Then, a
次に、フォトレジスト60を除去後、サイドウォール20を形成するための絶縁膜を堆積し、異方性エッチングを行うことによってゲート電極19の側面にサイドウォール20を形成する。この時、同時に薄い酸化膜18もエッチングされ、N−層12のシリコン面が露出する。
Next, after removing the
続いて、シリサイド層7が形成される領域を覆うようにフォトレジスト51を形成する。そして、フォトレジスト51及びゲート構造31をマスクにして、N+層13が形成される領域にAs等のN型不純物52を高濃度に注入する(図27)。
Subsequently, a
この時、実施の形態4,5と同様に、ゲート構造31も注入時のマスクとなるため、僅かなフォトレジスト51の重ね合わせずれに対して、シリサイド層7とN+層13間の距離は影響を受けない。
At this time, as in the fourth and fifth embodiments, the
アニーリングによりN型不純物52を活性化してN+層13を形成後、反応性の金属膜14を堆積する。そして、熱処理により、金属膜14とシリコン膜とを反応させ、シリサイド層7,8を形成する(図28)。
After activating the N-
以降は、実施の形態1と同様のプロセスを行い、図23に示すSBDを得ることができる。 Thereafter, the same process as in the first embodiment is performed, and the SBD shown in FIG. 23 can be obtained.
<C.効果>
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、実施の形態4、5と同様に、シリサイド層7とN+層13間の距離が、ゲート構造31の幅で決定されるため、N+層13を形成するためのマスクの重ねずれマージンを考える必要がなく、そのマージン分だけ素子面積を縮小できる。
<C. Effect>
The Schottky barrier diode according to the present embodiment forms the N +
さらに、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、シリコン膜上にゲート構造31が形成されている。そのため、アノード電極からカソード電極に流れる電流経路のシリコン膜12の膜厚が厚くなり、実施の形態4若しくは5に示した構造に比べてオン抵抗をさらに下げることができる。
Further, in the Schottky barrier diode according to the present embodiment, the
また、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードでは、ゲート電極19をアノード電極と接続することで、逆バイアス時に、ゲート絶縁膜18下に反転層を形成することができる。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, an inversion layer can be formed under the
逆バイアス印加時には、シリサイド層7の端部に電界が集中し、シリサイド層7の端部でショットキー接合の電圧破壊が起こり易い。
When a reverse bias is applied, the electric field concentrates at the end of the
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、逆バイアス電圧が大きくなると、反転層はシリサイド層7の端部にまで広がる。そして、反転層により、シリサイド層7の端部が覆われ、端部での電界が弱められる。その結果、ショットキーバリアダイオードの耐圧を向上することができる。
In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, when the reverse bias voltage increases, the inversion layer extends to the end of the
なお、それほど耐圧を考慮する必要がない場合は、ゲート電極19をグランドに繋ぐ構造でもよい。
In the case where it is not necessary to consider the breakdown voltage, a structure in which the
<実施の形態7>
<A.構成>
図29は、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの構成を示す断面図である。
<
<A. Configuration>
FIG. 29 is a cross-sectional view showing the configuration of the Schottky barrier diode according to the present embodiment.
本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードは、同一SOI基板にMOSFETが形成されている。 In the Schottky barrier diode according to the present embodiment, a MOSFET is formed on the same SOI substrate.
埋め込み酸化膜11上に、ショットキーバリアダイオード、MOSFETが形成されるシリコン膜からなる活性領域が形成されている。
On the buried
そして、埋め込み酸化膜11上に、活性領域を囲うように素子分離膜4が形成されている。
An
MOSFET形成領域のシリコン膜上にゲート構造31が形成されている。ゲート構造31は、ゲート酸化膜18上にゲート電極19が形成され、ゲート電極19上にシリサイド層21が形成されている。そして、ゲート電極19及びシリサイド層21の両側には、サイドウォール20が形成されている。
A
活性領域内には、ゲート電極19を挟むようにエクステンション層23が形成されている。そして、ゲート構造31を挟むように、ソース・ドレインとなるN+層13が活性領域内に形成されている。
An
活性領域のうち、エクステンション層23に挟まれた領域は、低濃度P型不純物層(P型ボディ領域)22となっている。 Of the active region, a region sandwiched between the extension layers 23 is a low-concentration P-type impurity layer (P-type body region) 22.
N+層13上には、シリサイド層8が形成されている。そして、シリサイド層8、シリサイド層21上には、ソース・ドレイン及びゲートの配線がそれぞれ形成されている。
A
図29においては、ソースに接続される配線24、ドレインに接続される配線26、及びゲートに接続される配線25をそれぞれ模式化して表している。
In FIG. 29, a
その他の構成は、実施の形態6と同様であり、実施の形態6と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。 Other configurations are the same as those in the sixth embodiment, and the same components as those in the sixth embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
<B.製造方法>
次に、図30から34を参照して、本実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの製造方法について説明する。
<B. Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the Schottky barrier diode according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図30に示すように、シリコン基板1、埋め込み酸化膜11、低濃度P型シリコン膜(SOI膜)が積層されたSOI基板に、活性領域のシリコン膜を囲うように、素子分離膜4を形成する。
First, as shown in FIG. 30, an
そして、NMOSFETのP型ボディ領域22となる領域を覆うようにフォトレジスト61を形成する。
Then, a
そして、リン等のN型不純物52をSOI膜にイオン注入などにより導入する(図30)。
Then, an N-
次に、熱処理を行ってN型不純物52を活性化し、N−層12を形成する。続いて、NMOSFETのVt調整用のチャネル注入が行われる(図示せず)。
Next, heat treatment is performed to activate the N-
次に、ゲート絶縁膜18を活性領域上に形成し、ポリシリコン膜を堆積する。その後、フォトレジスト60を形成してポリシリコン膜をエッチングし、NMOSFETのゲート電極19を形成する。そして、ショットキーバリア形成領域には、シリサイド層7の形成領域を囲うように、ゲート電極19を形成する(図31)。
Next, a
フォトレジスト60を除去後、NMOSFET形成領域を開口した新たなフォトレジスト63を形成する。
After removing the
そして、NMOSFETのエクステンション層を形成するために、N型不純物をイオン注入する(図32)。 Then, N-type impurities are ion-implanted to form an extension layer of the NMOSFET (FIG. 32).
フォトレジスト63を除去後、サイドウォール用の絶縁膜を堆積し、異方性エッチングを行うことによってポリシリコン電極19の側面にサイドウォール20を形成する。同時にゲート絶縁膜18もエッチングされシリコン面が露出する。
After removing the
次に、シリサイド層7が形成される領域を覆うようにフォトレジストパターン51を形成する。そして、ショットキーバリアダイオードのN+層13、NMOSFETのソース・ドレインとなるN+層13が形成される領域に、As等のN型不純物52を高濃度に注入する(図33)。
Next, a
アニーリング処理により、NMOSFETには、エクステンション層23及びソース・ドレインとなるN+層13を形成し、ショットキーバリアダイオードにはN+層13を形成する。
By the annealing process, the
続いて、反応性の高い金属膜14をSOI基板上に堆積し、熱処理を行って金属膜14とシリコンとを反応させシリサイド層7、8、21を形成する(図34)。
Subsequently, a highly
以降は実施の形態1と同様の工程を行い、図29に示すNMOSFETと集積されたSBDが完成する。 Thereafter, the same process as in the first embodiment is performed, and the SBD integrated with the NMOSFET shown in FIG. 29 is completed.
<C.効果>
本実施の形態は、実施の形態6において示したSBDがMOSFET製造工程の一部を用いて製造され、MOS−LSIに集積化できる構造であることを具体的に示した。
<C. Effect>
This embodiment specifically shows that the SBD shown in Embodiment 6 is manufactured using a part of the MOSFET manufacturing process and can be integrated into a MOS-LSI.
本実施の形態に示されたように、MOSFETの製造工程で実施の形態6に示したSBDが形成できるため、製造工程の増加なく、集積化が可能である。 As shown in this embodiment mode, since the SBD shown in Embodiment Mode 6 can be formed in the MOSFET manufacturing process, integration is possible without an increase in the manufacturing process.
実施例1〜5についてもMOSの製造工程を用いて形成しており、容易に集積化できる。 Examples 1 to 5 are also formed by using a MOS manufacturing process and can be easily integrated.
1 シリコン基板、4,30 素子分離絶縁膜、7 アノード側シリサイド層、8 カソード側シリサイド層、11 埋め込み酸化膜、12 低濃度N型SOI層、13 高濃度N型SOI層、14 金属膜、15 P型ガードリング層、31 ゲート構造、51,53,55,57 フォトレジスト、54 絶縁膜、56 P型不純物。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記SOI基板の活性領域を囲うように形成された素子分離膜と、
前記活性領域に形成された高濃度拡散層と、
前記高濃度拡散層に隣接して形成された低濃度拡散層と、
前記低濃度拡散層上に形成され、前記低濃度拡散層とショットキー接合を形成するシリサイド層と、
を備え、
前記高濃度拡散層と前記低濃度拡散層とは交互に配置されていることを特徴とするショットキーバリアダイオード。 A Schottky barrier diode formed on an SOI substrate,
An element isolation film formed so as to surround the active region of the SOI substrate;
A high concentration diffusion layer formed in the active region;
A low concentration diffusion layer formed adjacent to the high concentration diffusion layer;
A silicide layer formed on the low concentration diffusion layer and forming a Schottky junction with the low concentration diffusion layer;
With
The Schottky barrier diode, wherein the high concentration diffusion layer and the low concentration diffusion layer are alternately arranged.
前記低濃度拡散層は、前記シリサイド層が前記素子分離膜及び前記部分素子分離膜と接する部分に対応する位置にガードリング層を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載のショットキーバリアダイオード。 A partial element isolation film formed at a boundary portion between the high-concentration diffusion layer and the low-concentration diffusion layer;
3. The Schottky barrier according to claim 1, wherein the low-concentration diffusion layer includes a guard ring layer at a position corresponding to a portion where the silicide layer is in contact with the element isolation film and the partial element isolation film. diode.
7. The Schottky barrier diode according to claim 1, wherein the Schottky barrier diode is formed on the same SOI substrate as the MOSFET.
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JP2013527603A (en) * | 2010-04-20 | 2013-06-27 | ナショナル セミコンダクター コーポレーション | Schottky diode |
US11804543B2 (en) | 2021-08-26 | 2023-10-31 | Globalfoundries U.S. Inc. | Diode structures with one or more raised terminals |
-
2005
- 2005-05-12 JP JP2005139610A patent/JP2006319096A/en active Pending
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