[go: up one dir, main page]

JP2001308348A - Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same - Google Patents

Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same

Info

Publication number
JP2001308348A
JP2001308348A JP2000125668A JP2000125668A JP2001308348A JP 2001308348 A JP2001308348 A JP 2001308348A JP 2000125668 A JP2000125668 A JP 2000125668A JP 2000125668 A JP2000125668 A JP 2000125668A JP 2001308348 A JP2001308348 A JP 2001308348A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
electrode
insulating layer
surge protection
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000125668A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Yasumura
賢二 安村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2000125668A priority Critical patent/JP2001308348A/en
Publication of JP2001308348A publication Critical patent/JP2001308348A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture a semiconductor surge protection element which is produced by processing both surfaces of a wafer conventionally by a simpler wafer process to achieve a higher element yield at lower cost. SOLUTION: A first n-type ZnO polycrystalline layer, an epitaxial insulating layer and a second n-type ZnO polycrystalline layer are formed on a first electrode by an epitaxial growth method. Then, a second electrode is further provided to manufacture a semiconductor surge protection element. Such an element does not require processing of both surfaces of a wafer. When an overvoltage is applied between the two electrodes, a current flows in the epitaxial insulating layer by tunneling.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、雷やノイズ等のサ
ージから装置を防護するための高信頼性かつ低コストの
半導体サージ防護素子の構造及び製造方法、並びに半導
体サージ防護素子を含んでなる電子回路に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention comprises a structure and a method for manufacturing a highly reliable and low-cost semiconductor surge protection device for protecting a device from surges such as lightning and noise, and a semiconductor surge protection device. It relates to an electronic circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は、例えば特開平5−326937
号公報に記載された従来の半導体サージ防護素子を示す
断面図であり、図中、13はP型ベース領域、14はN型
ベース領域、15はP型オーミックアノード領域、16
はN型カソード領域、17はN型オーミックカソード領
域、18は電極,19,20,21は絶縁層をそれぞれ
示す。
2. Description of the Related Art FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a conventional semiconductor surge protection device described in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, in which 13 is a P-type base region, 14 is an N-type base region, 15 is a P-type ohmic anode region,
Denotes an N-type cathode region, 17 denotes an N-type ohmic cathode region, 18 denotes an electrode, and 19, 20, and 21 denote insulating layers, respectively.

【0003】従来の半導体サージ防護素子では、領域1
3,14,15,16,17でサイリスタを形成してい
る。正のサージ電圧が電極18に印加されると、N型ベ
ース領域14とP型ベース領域13からなるPN接合がア
バランシェブレークダウンし、15,14,13,1
6,17の各領域の順にアバランシェ電流が流れる。こ
のアバランシェ電流によって領域15,14,13から
なるPNPトランジスタがオンになり、さらに領域14,
13,16,17からなるNPNトランジスタがオンし、
正方向サイリスタがスイッチする。
[0003] In the conventional semiconductor surge protection device, the area 1
Thyristors are formed by 3, 14, 15, 16 and 17. When a positive surge voltage is applied to the electrode 18, the PN junction composed of the N-type base region 14 and the P-type base region 13 undergoes avalanche breakdown, resulting in 15, 14, 13, 1
The avalanche current flows in the order of the regions 6 and 17. By this avalanche current, the PNP transistor composed of the regions 15, 14, and 13 is turned on.
The NPN transistor consisting of 13, 16, 17 turns on,
The forward thyristor switches.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体チップを
サージから保護する半導体サージ防護素子は、図9に示
すように基板の上面と下面の両面を用いた構造になって
いる。したがって、かかる半導体サージ防護素子を作製
するには、半導体基板の上下両面に対応できるプロセス
技術を必要とする。例えば、上面と下面の両面からP型
不純物とN型不純物のイオン注入または拡散する技術が
不可欠である。また、両面に絶縁膜・電極等の形成がで
き、さらに、上下両面に対応するリソグラフィ技術も必
要である。
A conventional semiconductor surge protection element for protecting a semiconductor chip from a surge has a structure using both the upper and lower surfaces of a substrate as shown in FIG. Therefore, in order to manufacture such a semiconductor surge protection device, a process technology that can handle both the upper and lower surfaces of the semiconductor substrate is required. For example, a technique of ion-implanting or diffusing P-type impurities and N-type impurities from both upper and lower surfaces is essential. In addition, an insulating film, an electrode, and the like can be formed on both surfaces, and a lithography technique for both upper and lower surfaces is required.

【0005】このような煩雑で工程の長いウエハプロセ
スを経て作製する半導体サージ防護素子では、プロセス
を安定に保持するのが困難なため素子特性のばらつきが
大きく、歩留り低下を招いたり、工程時間の増大に伴う
コスト増大といった問題が生じる。
In a semiconductor surge protection device manufactured through such a complicated and long wafer process, it is difficult to maintain the process stably, so that the characteristics of the device greatly vary, leading to a reduction in yield and a reduction in process time. There is a problem that the cost increases with the increase.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体サージ防
護素子は、第1の電極上に形成された第1のN型半導体
多結晶層、第2の電極に形成された第2のN型半導体多
結晶層、前記第1のN型半導体多結晶層と前記第2のN
型半導体多結晶層との間に形成され、前記第1電極と第
2電極との間に所定以上の過電圧が印加された場合にト
ンネル現象により電流を通す絶縁層を備えることとした
ものである。
A semiconductor surge protection device according to the present invention comprises a first N-type semiconductor polycrystalline layer formed on a first electrode and a second N-type semiconductor layer formed on a second electrode. A semiconductor polycrystalline layer, the first N-type semiconductor polycrystalline layer, and the second N-type semiconductor polycrystalline layer.
An insulating layer formed between the first type semiconductor polycrystal layer and the first electrode and the second electrode, through which a current flows by a tunnel phenomenon when an overvoltage exceeding a predetermined level is applied. .

【0007】また本発明の半導体サージ防護素子は、前
記第1のN型半導体多結晶層上に形成され、前記絶縁層
と前記第2のN型半導体多結晶層からなる2層構造を少
なくとも2サイクル以上有する積層構造であることとし
たものである。
Further, the semiconductor surge protection device of the present invention is formed on the first N-type semiconductor polycrystalline layer, and has at least two-layer structure composed of the insulating layer and the second N-type semiconductor polycrystalline layer. It is a laminated structure having more than one cycle.

【0008】また本発明の半導体サージ防護素子は、前
記絶縁層の層厚を1〜30nmとしたものである。
In the semiconductor surge protection device according to the present invention, the thickness of the insulating layer is 1 to 30 nm.

【0009】さらに前記半導体サージ防止素子におい
て、前述の絶縁層をエピタキシャル絶縁層または不純物
添加アモルファス化絶縁層、あるいはアモルファス状の
半導体層としたものである。
Further, in the semiconductor surge prevention element, the above-mentioned insulating layer is an epitaxial insulating layer, an impurity-doped amorphous insulating layer, or an amorphous semiconductor layer.

【0010】本発明の半導体サージ防護素子の製造方法
は、第1の電極上にエピタキシャル結晶成長方法により
第1のN型半導体多結晶層を形成する工程、前記第1の
N型半導体多結晶層上に所定の厚さを有しトンネル効果
を発現させる絶縁層を形成する工程、前記絶縁層上にエ
ピタキシャル結晶成長方法により第2のN型半導体多結
晶層を形成する工程、および前記第2のN型半導体多結
晶層上に第2の電極を形成する工程、を含んでなること
としたものである。
The method of manufacturing a semiconductor surge protection device according to the present invention includes a step of forming a first N-type semiconductor polycrystal layer on a first electrode by an epitaxial crystal growth method; Forming an insulating layer having a predetermined thickness and exhibiting a tunnel effect thereon, forming a second N-type semiconductor polycrystalline layer on the insulating layer by an epitaxial crystal growth method, and Forming a second electrode on the N-type semiconductor polycrystalline layer.

【0011】本発明の電子回路は、サージから保護すべ
き電子回路中の信号入力パッドとグランド間に前述の半
導体サージ防護素子を接続することとしたものである。
In the electronic circuit according to the present invention, the above-described semiconductor surge protection element is connected between a signal input pad in the electronic circuit to be protected from surge and the ground.

【0012】[0012]

【実施例】実施例1.半導体チップのグランド接続端子
またはグランド線上の第1の電極1上に第1のN型酸化
亜鉛(ZnO)多結晶層2をMOCVD(Metal Organi
c Chemical Vapour Deposition)法によって50nmエ
ピタキシャル成長させる。なお、エピタキシャル結晶成
長方法としてはMOCVD法以外の他の方法、例えば、
MBE(Molecular Beam Epitaxy)法、ICB(Ion Cl
uster Beam)法、LPCVD(Low Pressure Chemical
Vapour Deposition)法でもかまわない。エピタキシャ
ル成長終了後、直ちに排気装置によってMOCVD装置
のエピタキシャル成長室であるチャンバー内のガスを排
気し、チャンバー内圧力を1×10-5torr以下にする。
[Embodiment 1] A first N-type zinc oxide (ZnO) polycrystalline layer 2 is formed on a ground connection terminal of a semiconductor chip or a first electrode 1 on a ground line by MOCVD (Metal Organi
(c Chemical Vapor Deposition) method. In addition, as an epitaxial crystal growth method, other than the MOCVD method, for example,
MBE (Molecular Beam Epitaxy) method, ICB (Ion Cl
uster Beam) method, LPCVD (Low Pressure Chemical)
The Vapor Deposition method may be used. Immediately after the completion of the epitaxial growth, the gas in the chamber, which is the epitaxial growth chamber of the MOCVD apparatus, is exhausted by the exhaust device, and the pressure in the chamber is reduced to 1 × 10 −5 torr or less.

【0013】続いて二酸化シリコン(SiO2)エピタキシ
ャル絶縁層3を第1のN型ZnO多結晶層2上に10n
mエピタキシャル成長させる。なお絶縁膜種としては、
例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)エピタキシャル絶
縁層等の他の酸化層、あるいは窒化シリコン(Si3N4
エピタキシャル絶縁層等の窒化物絶縁層でもよい。
Subsequently, a silicon dioxide (SiO 2 ) epitaxial insulating layer 3 is formed on the first N-type ZnO polycrystalline layer 2 by 10 nm.
m epitaxial growth. In addition, as the insulating film type,
For example, another oxide layer such as an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) epitaxial insulating layer, or silicon nitride (Si 3 N 4 )
A nitride insulating layer such as an epitaxial insulating layer may be used.

【0014】エピタキシャル成長終了後、直ちに排気装
置によってMOCVD装置のチャンバー内のガスを排気し、
圧力を1×10-5torr以下にする。再びMOCVD装置によ
って第2のN型ZnO多結晶層4をSiO2絶縁層3上に5
0nmエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長
終了後、第2のN型ZnO多結晶層4上に第2の電極5
を形成すると、図1に示すようなサージ防護素子が完成
する。
Immediately after the completion of the epitaxial growth, the gas in the chamber of the MOCVD device is evacuated by the exhaust device,
The pressure is reduced to 1 × 10 −5 torr or less. The second N-type ZnO polycrystalline layer 4 is again deposited on the SiO 2 insulating layer 3 by the MOCVD apparatus.
Epitaxially grow 0 nm. After the completion of the epitaxial growth, the second electrode 5 is formed on the second N-type ZnO polycrystalline layer 4.
Is formed, a surge protection element as shown in FIG. 1 is completed.

【0015】エピタキシャル絶縁層3の層厚は、半導体
チップの動作電圧に応じて10nm以外の値に設定して
もよい。10nmのSiO2絶縁層厚が約3Vの耐圧を有し
ておりまた両者には比例関係がある。したがって、要求
される耐圧に応じて最適な絶縁層厚を設定することが可
能であるが、トンネル効果を発現させるという観点から
は1〜30nmの層厚が最適である。
The thickness of the epitaxial insulating layer 3 may be set to a value other than 10 nm according to the operating voltage of the semiconductor chip. The thickness of the SiO 2 insulating layer of 10 nm has a withstand voltage of about 3 V, and both have a proportional relationship. Therefore, it is possible to set the optimum thickness of the insulating layer according to the required withstand voltage. However, from the viewpoint of exhibiting the tunnel effect, the thickness of the layer is preferably 1 to 30 nm.

【0016】実施例2.実施例1における、SiO2エピタ
キシャル絶縁層3/N型ZnO多結晶層4、からなる積
層構造をnサイクル(n≧2)繰り返し、nサイクル目
の最表層であるN型ZnO多結晶層6上に第2の電極5
を形成する。素子完成後の断面図を図2に示す。
Embodiment 2 FIG. The laminated structure composed of the SiO 2 epitaxial insulating layer 3 and the N-type ZnO polycrystalline layer 4 in Example 1 is repeated for n cycles (n ≧ 2), and on the N-type ZnO polycrystalline layer 6 which is the outermost layer of the n-th cycle. The second electrode 5
To form FIG. 2 shows a cross-sectional view after the device is completed.

【0017】実施例3.半導体チップのグランド接続端
子またはグランド線上の第1の電極1上に、ICB装置
によって第1のN型ZnO多結晶層2を60nmエピタ
キシャル成長させる。エピタキシャル成長終了後、連続
的にビスマス、ストロンチウム等の不純物をイオン注入
し、第1のN型ZnO多結晶層2の表面上から深さ10n
mにわたり不純物添加アモルファス化絶縁層7を形成す
る。不純物添加アモルファス化絶縁層7ではイオン注入
時のエネルギーによって多結晶の状態よりさらに結晶構
造が乱され、ZnO多結晶層2がアモルファス化してい
る。この不純物添加によりアモルファス化したZnO層
が絶縁層7としての役割を果たす。イオン注入後、さら
にICB装置によって第2のN型ZnO多結晶層4を不
純物添加アモルファス化絶縁層7上に50nmエピタキ
シャル成長させる。エピタキシャル成長終了後、第2の
N型ZnO多結晶層4に第2の電極5を形成する。素子
完成後の断面図を図3に示す。
Embodiment 3 FIG. A first N-type ZnO polycrystalline layer 2 is epitaxially grown to a thickness of 60 nm by an ICB device on a ground connection terminal or a first electrode 1 on a ground line of a semiconductor chip. After the completion of the epitaxial growth, impurities such as bismuth and strontium are continuously ion-implanted to a depth of 10 n from the surface of the first N-type ZnO polycrystalline layer 2.
Then, an impurity-doped amorphous insulating layer 7 is formed over a length of m. The crystal structure of the impurity-doped amorphized insulating layer 7 is further disturbed by the energy at the time of ion implantation than the polycrystalline state, and the ZnO polycrystalline layer 2 is made amorphous. The ZnO layer made amorphous by the addition of the impurity functions as the insulating layer 7. After the ion implantation, a second N-type ZnO polycrystalline layer 4 is epitaxially grown to a thickness of 50 nm on the impurity-doped amorphous insulating layer 7 by an ICB apparatus. After the completion of the epitaxial growth, a second electrode 5 is formed on the second N-type ZnO polycrystalline layer 4. FIG. 3 is a cross-sectional view after the device is completed.

【0018】N型ZnO多結晶層を作製する場合は、成
長させる材料のクラスターを0.5〜1.0Vの範囲の
加速電圧で加速させて、エピタキシャル成長させる。ビ
スマス、ストロンチウム等の不純物のイオン注入は、加
速電圧103〜104Vの範囲が最適である。
When fabricating an N-type ZnO polycrystalline layer, the cluster of the material to be grown is accelerated at an accelerating voltage in the range of 0.5 to 1.0 V to epitaxially grow. For the ion implantation of impurities such as bismuth and strontium, the optimum range of the acceleration voltage is 103 to 104 V.

【0019】実施例4.実施例3における不純物添加ア
モルファス化絶縁層7/N型ZnO多結晶層4、からな
る積層構造をnサイクル繰り返し(n≧2)、nサイク
ル目の最表層であるN型ZnO多結晶層6上に第2の電
極5を形成する。この場合、表面に最も近いN型ZnO
多結晶層6には不純物イオン注入層9は形成しない。素
子完成後の断面図を図4に示す。
Embodiment 4 FIG. The laminated structure composed of the impurity-doped amorphized insulating layer 7 / N-type ZnO polycrystalline layer 4 in Example 3 is repeated n cycles (n ≧ 2), and on the N-type ZnO polycrystalline layer 6 which is the outermost layer in the nth cycle. Then, the second electrode 5 is formed. In this case, the N-type ZnO closest to the surface
No impurity ion implanted layer 9 is formed in the polycrystalline layer 6. FIG. 4 shows a cross-sectional view after the device is completed.

【0020】実施例5.半導体チップのグランド接続端
子またはグランド線上の第1の電極1上に第1のN型Z
nO多結晶層2をICB装置によって50nmエピタキ
シャル成長させる。エピタキシャル成長終了後、ICB
装置の加速電圧を増大させて、アモルファス状のZnO
層8を第1のN型ZnO多結晶層2上に10nm形成さ
せる。この場合、ZnOクラスターは連続的に供給させ
る。
Embodiment 5 FIG. A first N-type Z is provided on the ground connection terminal of the semiconductor chip or on the first electrode 1 on the ground line.
The nO polycrystalline layer 2 is epitaxially grown to a thickness of 50 nm by an ICB apparatus. After epitaxial growth, ICB
By increasing the accelerating voltage of the device, the amorphous ZnO
A layer 8 is formed to a thickness of 10 nm on the first N-type ZnO polycrystalline layer 2. In this case, ZnO clusters are supplied continuously.

【0021】次にICB装置によって第2のN型ZnO
多結晶層4を、アモルファス状のZnO層8上に50n
mエピタキシャル成長させる。エピタキシャル成長終了
後、第2のN型ZnO多結晶層4上に第2の電極5を形
成する。素子完成後の断面図を図5に示す。エピタキシ
ャル成長を行う場合は加速電圧0.5〜1.0Vの範囲
で、アモルファス状のZnO層8を形成する場合は加速
電圧10〜100Vの範囲で、それぞれ成膜する。
Next, a second N-type ZnO is formed by an ICB device.
The polycrystalline layer 4 is formed on the amorphous ZnO layer 8 by 50 nm.
m epitaxial growth. After the completion of the epitaxial growth, a second electrode 5 is formed on the second N-type ZnO polycrystalline layer 4. FIG. 5 shows a cross-sectional view after the completion of the device. The film is formed at an acceleration voltage of 0.5 to 1.0 V when performing epitaxial growth, and at an acceleration voltage of 10 to 100 V when forming an amorphous ZnO layer 8.

【0022】実施例6.実施例5におけるアモルファス
状のZnO層8/N型ZnO多結晶層4からなる積層構
造をnサイクル繰り返し(n≧2)、nサイクル目の最
表層であるN型ZnO多結晶層6上に第2の電極5を形
成する。素子完成後の断面図を図6に示す。
Embodiment 6 FIG. The stacked structure composed of the amorphous ZnO layer 8 / N-type ZnO polycrystalline layer 4 in Example 5 is repeated n cycles (n ≧ 2), and the stacked structure is formed on the N-type ZnO polycrystalline layer 6 which is the outermost layer in the nth cycle. Two electrodes 5 are formed. FIG. 6 shows a cross-sectional view after the completion of the device.

【0023】次に実施例1〜6のサージ防護素子の機能
を説明する。図7に示すように、サージから保護すべき
電子回路9と外部信号の入力パッド10との間に半導体
サージ防護素子11を設け、半導体サージ防護素子11
の一方の電極をグランド線12に接続することによっ
て、雷サージやノイズ等による過電圧から電子回路9を
防護することができる。
Next, the functions of the surge protection elements of the first to sixth embodiments will be described. As shown in FIG. 7, a semiconductor surge protection element 11 is provided between an electronic circuit 9 to be protected from a surge and an input pad 10 for an external signal.
By connecting one of the electrodes to the ground line 12, the electronic circuit 9 can be protected from overvoltage caused by lightning surge, noise, or the like.

【0024】図8は、第1のZnO多結晶層2/絶縁層
3/第2のZnO多結晶層4の積層構造におけるエネル
ギーバンドダイアグラムを模式的に表したものである。
通常時、つまり過電圧が無い場合は絶縁層3によってシ
ョットキー障壁が形成されるため電流は絶縁されている
が、過電圧が印加されると電流がトンネル現象により絶
縁層3を通り抜ける。かかる過電流は、図7に示すグラ
ンド線12へ流れる。このような方法により過電圧印加
時の過電流をグランド線12へ流すことによって、雷サ
ージやノイズ等による過電圧から図7に示す電子回路9
を防護することができる。
FIG. 8 schematically shows an energy band diagram in a laminated structure of first ZnO polycrystalline layer 2 / insulating layer 3 / second ZnO polycrystalline layer 4.
Normally, that is, when there is no overvoltage, the current is insulated because the Schottky barrier is formed by the insulating layer 3. However, when the overvoltage is applied, the current passes through the insulating layer 3 due to a tunnel phenomenon. Such overcurrent flows to the ground line 12 shown in FIG. By flowing an overcurrent at the time of applying an overvoltage to the ground line 12 by such a method, the electronic circuit 9 shown in FIG.
Can be protected.

【0025】サージに対する耐圧はZnO多結晶層2,
4に挟まれた絶縁層3の層厚に依存する。よって絶縁層
の層数を増すほど、比例的にサージ耐圧も向上する。
The surge withstand voltage is as follows:
4 depends on the thickness of the insulating layer 3 sandwiched between the layers. Therefore, as the number of insulating layers increases, the surge withstand voltage increases proportionally.

【0026】なお、前述の実施例では材料として主にZ
nOを用いて説明したが、他の半導体材料、例えば、酸
化チタン(TiO2)やシリコン(Si)、ガリウム砒
素(GaAs)等の半導体でも同様の効果をもたらすこ
とは言うまでもない。
In the above embodiment, Z is mainly used as a material.
Although the description has been made using nO, it goes without saying that a similar effect can be obtained with other semiconductor materials, for example, semiconductors such as titanium oxide (TiO 2 ), silicon (Si), and gallium arsenide (GaAs).

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明の半導体サージ防護素子では、第
1の電極上に形成された第1のN型半導体多結晶層、第
2の電極に形成された第2のN型半導体多結晶層、前記
第1のN型半導体多結晶層と前記第2のN型半導体多結
晶層との間に形成され、前記第1電極と第2電極との間
に所定以上の過電圧が印加された場合にトンネル現象に
より電流を通す絶縁層を備えたこととした。この結果、
高性能の半導体サージ防護素子を、素子特性のばらつき
が少なくかつ簡易な製造プロセスによって作製すること
が可能となる。
According to the semiconductor surge protection device of the present invention, the first N-type semiconductor polycrystal layer formed on the first electrode and the second N-type semiconductor polycrystal layer formed on the second electrode Forming between the first N-type semiconductor polycrystalline layer and the second N-type semiconductor polycrystalline layer, and applying an overvoltage of not less than a predetermined value between the first electrode and the second electrode; Was provided with an insulating layer through which current flows due to the tunnel phenomenon. As a result,
A high-performance semiconductor surge protection element can be manufactured by a simple manufacturing process with little variation in element characteristics.

【0028】また本発明の半導体サージ防護素子では、
第1の電極上に形成されたN型半導体多結晶層、前記N
型半導体多結晶層上に形成され絶縁層と第2のN型半導
体多結晶層からなる2層構造を少なくとも2サイクル以
上有する積層構造、前記積層構造上に形成された第2の
電極、を備えるようにした。この結果、要求されるサー
ジ耐圧に対応した高性能の半導体サージ防護素子を、素
子特性のばらつきが少なくかつ簡易な製造プロセスによ
って作製することが可能となる。
In the semiconductor surge protection device of the present invention,
An N-type semiconductor polycrystalline layer formed on a first electrode;
A stacked structure having at least two cycles or more of a two-layer structure formed of an insulating layer and a second N-type semiconductor polycrystalline layer formed on the type semiconductor polycrystalline layer, and a second electrode formed on the stacked structure. I did it. As a result, a high-performance semiconductor surge protection device corresponding to a required surge withstand voltage can be manufactured by a simple manufacturing process with little variation in device characteristics.

【0029】また本発明の半導体サージ防護素子では、
絶縁層の層厚を1〜30nmとした。この結果、要求さ
れるサージ耐圧に対応した高性能の半導体サージ防護素
子を作製することが可能となる。
In the semiconductor surge protection device of the present invention,
The thickness of the insulating layer was 1 to 30 nm. As a result, it is possible to manufacture a high-performance semiconductor surge protection device corresponding to a required surge withstand voltage.

【0030】また本発明の半導体サージ防止素子では、
前述の絶縁層をエピタキシャル絶縁層または不純物添加
アモルファス化絶縁層、あるいはアモルファス状の半導
体層とした。この結果、要求されるサージ耐圧に対応し
た高性能の半導体サージ防護素子を、素子特性のばらつ
きが少なくかつ簡易な製造プロセスによって作製するこ
とが可能となる。
Further, in the semiconductor surge arrester of the present invention,
The above-mentioned insulating layer was an epitaxial insulating layer, an impurity-doped amorphous insulating layer, or an amorphous semiconductor layer. As a result, a high-performance semiconductor surge protection device corresponding to a required surge withstand voltage can be manufactured by a simple manufacturing process with little variation in device characteristics.

【0031】本発明の半導体サージ防護素子の製造方法
では、本発明の半導体サージ防護素子の製造方法は、第
1の電極上にエピタキシャル結晶成長方法により第1の
N型半導体多結晶層を形成する工程、前記第1のN型半
導体多結晶層上に所定の厚さを有しトンネル効果を発現
させる絶縁層を形成する工程、前記絶縁層上にエピタキ
シャル結晶成長方法により第2のN型半導体多結晶層を
形成する工程、および前記第2のN型半導体多結晶層上
に第2の電極を形成する工程、を含んでなることとし
た。この結果、要求されるサージ耐圧に対応した高性能
の半導体サージ防護素子を、素子特性のばらつきが少な
くかつ簡易な製造プロセスによって作製することが可能
となる。
In the method for manufacturing a semiconductor surge protection device according to the present invention, the method for manufacturing a semiconductor surge protection device according to the present invention includes forming a first N-type semiconductor polycrystalline layer on a first electrode by an epitaxial crystal growth method. Forming an insulating layer having a predetermined thickness and exhibiting a tunnel effect on the first N-type semiconductor polycrystalline layer; and forming a second N-type semiconductor polycrystalline layer on the insulating layer by an epitaxial crystal growth method. A step of forming a crystal layer and a step of forming a second electrode on the second N-type semiconductor polycrystalline layer. As a result, a high-performance semiconductor surge protection device corresponding to a required surge withstand voltage can be manufactured by a simple manufacturing process with little variation in device characteristics.

【0032】本発明の電子回路では、サージから保護す
べき電子回路中の信号入力パッドとグランド間に前述の
半導体サージ防護素子を接続したので、要求されるサー
ジ耐圧に対応した高性能の半導体サージ防護素子が得ら
れる。
In the electronic circuit of the present invention, the above-described semiconductor surge protection element is connected between the signal input pad in the electronic circuit to be protected from surge and the ground, so that a high-performance semiconductor surge corresponding to the required surge withstand voltage is provided. A protective element is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明における第1の実施例の半導体サージ
防護素子の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor surge protection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明における第2の実施例の半導体サージ
防護素子の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor surge protection device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明における第3の実施例の半導体サージ
防護素子の断面図である。
FIG. 3 is a sectional view of a semiconductor surge protection device according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 本発明における第4の実施例の半導体サージ
防護素子の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor surge protection device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第5における実施例の半導体サージ
防護素子の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a semiconductor surge protection device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明における第6の実施例の半導体サージ
防護素子の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor surge protection device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の半導体サージ防護素子を含む電子回
路の構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of an electronic circuit including the semiconductor surge protection element of the present invention.

【図8】 N型ZnO多結晶層/絶縁層/N型ZnO多
結晶層からなる積層構造のエネルギーバンドダイアグラ
ムである。
FIG. 8 is an energy band diagram of a stacked structure including an N-type ZnO polycrystalline layer / an insulating layer / N-type ZnO polycrystalline layer.

【図9】 従来の半導体サージ防護素子の断面図であ
る。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a conventional semiconductor surge protection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の電極、 2 第1のN型ZnO多結晶層、
3、3’、エピタキシャル絶縁層、 4、4’ 第2の
N型ZnO多結晶層、 5 第2の電極、 6ZnO多
結晶層、 7、7’ 不純物添加アモルファス化絶縁
層、 8、8’アモルファス状のZnO層、 9 電子
回路、 10 外部信号の入力パッド、11 サージ防
護素子、 12 グランド線、 13 P型ベース領
域、 14 N型ベース領域、 15 P型オーミック
アノード領域、 16 N型カソード領域、 17 N
型オーミックカソード領域、 18 電極、 19 絶
縁層、 20 絶縁層、 21 絶縁層
1 first electrode, 2 first N-type ZnO polycrystalline layer,
3, 3 ′, epitaxial insulating layer, 4, 4 ′ second N-type ZnO polycrystalline layer, 5 second electrode, 6 ZnO polycrystalline layer, 7, 7 ′ doped amorphous insulating layer, 8, 8 ′ amorphous ZnO layer, 9 electronic circuit, 10 external signal input pad, 11 surge protection element, 12 ground line, 13 P-type base region, 14 N-type base region, 15 P-type ohmic anode region, 16 N-type cathode region, 17 N
Type ohmic cathode region, 18 electrodes, 19 insulating layers, 20 insulating layers, 21 insulating layers

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の電極上に形成された第1のN型半
導体多結晶層、第2の電極に形成された第2のN型半導
体多結晶層、前記第1のN型半導体多結晶層と前記第2
のN型半導体多結晶層との間に形成され、前記第1電極
と第2電極との間に所定以上の過電圧が印加された場合
にトンネル現象により電流を通す絶縁層を備えたことを
特徴とする半導体サージ防護素子。
1. A first N-type semiconductor polycrystalline layer formed on a first electrode, a second N-type semiconductor polycrystalline layer formed on a second electrode, and the first N-type semiconductor polycrystalline layer. Crystal layer and the second
And an insulating layer formed between the first electrode and the second electrode to pass a current by a tunnel phenomenon when a predetermined overvoltage is applied between the first electrode and the second electrode. Semiconductor surge protection element.
【請求項2】 前記第1のN型半導体多結晶層上に形成
され、前記絶縁層と前記第2のN型半導体多結晶層から
なる2層構造を少なくとも2サイクル以上有する積層構
造を備えたことを特徴とする請求項1記載の半導体サー
ジ防護素子。
2. A laminated structure formed on the first N-type semiconductor polycrystalline layer and having at least two cycles of a two-layer structure composed of the insulating layer and the second N-type semiconductor polycrystalline layer. The semiconductor surge protection device according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記絶縁層の層厚が1〜30nmである
ことを特徴とする請求項1記載の半導体サージ防護素
子。
3. The semiconductor surge protection device according to claim 1, wherein said insulating layer has a thickness of 1 to 30 nm.
【請求項4】 前記絶縁層がエピタキシャル絶縁層であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体サージ防護素
子。
4. The semiconductor surge protection device according to claim 1, wherein said insulating layer is an epitaxial insulating layer.
【請求項5】 前記絶縁層が不純物添加アモルファス化
絶縁層であることを特徴とする請求項1記載の半導体サ
ージ防護素子。
5. The semiconductor surge protection device according to claim 1, wherein the insulating layer is an impurity-doped amorphous insulating layer.
【請求項6】 前記絶縁層がアモルファス状の半導体層
であることを特徴とする請求項1記載の半導体サージ防
護素子。
6. The semiconductor surge protection device according to claim 1, wherein said insulating layer is an amorphous semiconductor layer.
【請求項7】 第1の電極上にエピタキシャル結晶成長
方法により第1のN型半導体多結晶層を形成する工程、
前記第1のN型半導体多結晶層上に所定の厚さを有しト
ンネル効果を発現させる絶縁層を形成する工程、前記絶
縁層上にエピタキシャル結晶成長方法により第2のN型
半導体多結晶層を形成する工程、および前記第2のN型
半導体多結晶層上に第2の電極を形成する工程、を含ん
でなることを特徴とする半導体サージ防護素子の製造方
法。
7. forming a first N-type semiconductor polycrystalline layer on the first electrode by an epitaxial crystal growing method;
Forming an insulating layer having a predetermined thickness and exhibiting a tunnel effect on the first N-type semiconductor polycrystalline layer; and forming a second N-type semiconductor polycrystalline layer on the insulating layer by an epitaxial crystal growing method. Forming a second electrode on the second N-type semiconductor polycrystalline layer. 2. A method for manufacturing a semiconductor surge protection device, comprising:
【請求項8】サージ防護すべき電子回路と、この電子回
路の信号入力パッドとグランド間に、第1の電極上に形
成された第1のN型半導体多結晶層、第2の電極に形成
された第2のN型半導体多結晶層、前記第1のN型半導
体多結晶層と前記第2のN型半導体多結晶層との間に形
成され、前記第1電極と第2電極との間に所定以上の過
電圧が印加された場合にトンネル現象により電流を通す
絶縁層を備えた半導体サージ防護素子を接続することを
特徴とする電子回路。
8. An electronic circuit to be protected from surge, a first N-type semiconductor polycrystalline layer formed on a first electrode, and a second electrode formed between a signal input pad of the electronic circuit and a ground. A second N-type semiconductor polycrystalline layer, formed between the first N-type semiconductor polycrystalline layer and the second N-type semiconductor polycrystalline layer, and formed between the first electrode and the second electrode. An electronic circuit, comprising: a semiconductor surge protection element including an insulating layer through which a current flows due to a tunnel phenomenon when an overvoltage exceeding a predetermined level is applied therebetween.
JP2000125668A 2000-04-26 2000-04-26 Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same Pending JP2001308348A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000125668A JP2001308348A (en) 2000-04-26 2000-04-26 Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000125668A JP2001308348A (en) 2000-04-26 2000-04-26 Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001308348A true JP2001308348A (en) 2001-11-02

Family

ID=18635578

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000125668A Pending JP2001308348A (en) 2000-04-26 2000-04-26 Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001308348A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302693C (en) * 2002-12-12 2007-02-28 三星电机株式会社 Combined printed circuit board with superposed through holes and producing method thereof
GB2433159A (en) * 2005-12-06 2007-06-13 Energetic Tech Co Tri-Phase Surge Protector
US7375943B2 (en) * 2005-11-22 2008-05-20 Yung-Hao Lu Tri-phase surge protector and its manufacturing method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1302693C (en) * 2002-12-12 2007-02-28 三星电机株式会社 Combined printed circuit board with superposed through holes and producing method thereof
US7375943B2 (en) * 2005-11-22 2008-05-20 Yung-Hao Lu Tri-phase surge protector and its manufacturing method
GB2433159A (en) * 2005-12-06 2007-06-13 Energetic Tech Co Tri-Phase Surge Protector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5557118A (en) Hetero-junction type bipolar transistor
JPH08306700A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
EP0073509A2 (en) Semiconductor integrated circuit device
JP5306438B2 (en) Field effect transistor and manufacturing method thereof
JP2009158528A (en) Semiconductor device
US5677562A (en) Planar P-N junction semiconductor structure with multilayer passivation
US6670705B1 (en) Protective layer for a semiconductor device
CN108198855B (en) Semiconductor element, semiconductor substrate and forming method thereof
JP4210823B2 (en) Shiyaki barrier diode and manufacturing method thereof
JPH0469814B2 (en)
KR840001605B1 (en) Thin film transistor
JPH04278545A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
EP2325872A1 (en) Bipolar semiconductor device and method for manufacturing same
EP0180457B1 (en) Semiconductor integrated circuit device and method for producing same
US6885042B2 (en) Hetero-junction bipolar transistor and a manufacturing method of the same
US10157993B2 (en) Low resistance contact for semiconductor devices
JP2001308348A (en) Semiconductor surge protection element and method of manufacturing the same, and electronic circuit using the same
JP2003007840A (en) Semiconductor device and semiconductor device manufacturing method
US20170040463A1 (en) Low resistance contact interlayer for semiconductor devices
WO1983003032A1 (en) Semiconductor device and method of fabricating the same
JP5208439B2 (en) Nitride semiconductor device
CN118156298B (en) A gallium nitride HEMT with integrated protection structure and preparation method thereof
JPS62279672A (en) semiconductor equipment
US5990534A (en) Diode
US4905070A (en) Semiconductor device exhibiting no degradation of low current gain