JP2007273886A - Variable capacitance diode and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
【課題】容量変化比を大きくしてもエピタキシャル不純物濃度を低下させることなく製造でき、直列抵抗を大きくすることなく、又、C−V直線性の良好な可変容量ダイオードを提供する。
【解決手段】P+半導体領域からなるアノード領域の中心から外側(又は、P+アノード領域の外側から中心)に段階的にP+半導体領域からなるアノード領域のトレンチ間隔が広がっていく構造を有し、中心のトレンチ構造のP+アノード領域からその外側にむかって(又は、外側のトレンチ構造のP+半導体領域からなるアノード領域からその中心にむかって)順番に空乏層が繋がっていきPN接合容量を減らしていく。
【選択図】図2The present invention provides a variable capacitance diode that can be manufactured without decreasing the epitaxial impurity concentration even when the capacitance change ratio is increased, without increasing the series resistance, and having good CV linearity.
An outward from the center of the anode region composed of P + semiconductor region (or the center from the outside of the P + anode region) have a structure in which a trench spacing spreads the anode region composed of stepwise P + semiconductor region The depletion layer is connected in order from the P + anode region of the central trench structure to the outside (or from the P + semiconductor region of the outer trench structure to the center). Reduce capacity.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、可変容量ダイオードおよびその製造方法にかかり、特に、直列抵抗が小さく、C−V直線性の良好な可変容量ダイオードに関するものである。 The present invention relates to a variable capacitance diode and a method for manufacturing the same, and more particularly to a variable capacitance diode having a low series resistance and good CV linearity.
近年、可変容量ダイオードは、携帯電話に代表される電子機器でVCOモジュールや、ラジオ受信機、テレビ受像機等のチュナー部に同調用可変容量として多く使用されている。可変容量ダイオードは、これらの機器においてチップ部品として実装されるにあたり、更なる容量変化比の増大、直列抵抗の低減、C−V直線性の向上が要求されている。 In recent years, variable capacitance diodes are frequently used as tuning variable capacitors in tuners such as VCO modules, radio receivers, and television receivers in electronic devices such as mobile phones. When the variable capacitance diode is mounted as a chip component in these devices, further increase in capacitance change ratio, reduction in series resistance, and improvement in CV linearity are required.
例えば、従来の可変容量ダイオードの一例として、接合面四角形の可変容量ダイオードがある(特許文献1)。この接合面積四角形の可変容量ダイオードは、図12に断面説明図、図13に平面図を示すように、高濃度のN+型半導体基板1表面に低濃度のN型エピタキシャル層2および酸化シリコン膜3を形成し、この酸化シリコン膜3に形成された窓からP型不純物を導入し、高濃度のP+型半導体層7を形成してPN接合を形成する。その際に、図示はしていないが、N型エピタキシャル層2のPN接合近傍にN型不純物を注入してその不純物濃度を高くし、N型エピタキャシャル層2内で不純物濃度勾配を形成している。そして、P+型半導体層7側にアノード電極8を形成するとともに、パッシべーション膜9を形成して、最後に基板側にカソード電極10を形成することによってこの可変容量ダイオードが完成する。この構成では、N型エピタキシャル層2のPN接合近傍にN型不純物を注入してその不純物濃度を高くし、N型エピタキャシャル層2内で不純物濃度勾配を形成することにより、超階段PN接合を形成し、印加電圧に対する空乏層の伸びを調整することによって、容量変化は急峻になる。図13は接合面四角形の可変容量ダイオードを示したが、図14に変形例を示すように接合面円形であってもよい。
For example, as an example of a conventional variable capacitance diode, there is a variable capacitance diode having a rectangular junction surface (Patent Document 1). This variable capacitance diode having a quadrangular junction area includes a low concentration N-type
また容量変化比を増大するために、基板表面にトレンチを形成し、トレンチ内壁に沿ってPN接合を形成することにより、接合面積を増大し、最大容量を大きくすることにより、容量変化比を増大する方法も提案されている(特許文献2)。 In order to increase the capacitance change ratio, a trench is formed on the substrate surface and a PN junction is formed along the inner wall of the trench, thereby increasing the junction area and increasing the maximum capacitance, thereby increasing the capacitance change ratio. There has also been proposed a method (Patent Document 2).
しかしながら、図12、図13、図14に示す特許文献1の可変容量ダイオ−ドにおいては、PN接合近傍の低濃度側不純物領域つまりN型エピタキシャル層2の不純物濃度が相対的に小さくなるように形成してN型エピタキシャル層2内に不純物濃度勾配を設け容量変化比を大きくすることになるが、この場合には、N型エピタキシャル層2の平均不純物濃度の低下が可変容量ダイオ−ドの直列抵抗の増大を招くことがある。また、不純物濃度勾配が急峻になりすぎて、C−V直線性が悪くなるという課題を有していた。
However, in the variable capacitance diode of
また、容量変化比の増大をはかるようにした上記特許文献2の構成においては、空乏層が伸びて、容量変化が生じるが、隣接する凹部から伸びてくる空乏層が接触し、繋がってしまう現象は、各領域で一瞬にしておこるため、この接触する領域の近傍では、C−V直線性は、さらに悪くなってしまうという問題があった。
Further, in the configuration of
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、容量変化比を大きくしても、直列抵抗の増大もなく、C−V直線性の良好な可変容量ダイオードを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a variable capacitance diode having good CV linearity without increasing the series resistance even when the capacitance change ratio is increased.
そこで本発明は、第1の導電型の半導体領域を有する基板表面に所定の間隔で複数のトレンチを形成するとともに、このトレンチの外壁に沿って、前記半導体領域とは逆導電型を有する第2の導電型の半導体領域を形成して、PN接合を形成し、PN接合に印加する電界の大きさを制御することにより、空乏層の伸びを変化させるようにした可変容量ダイオードであって、前記空乏層の伸びにより、隣接する空乏層との接触が、段階的に起こるように、PN接合面の間隔を、変化させることを特徴とする。
この構成により、PN接合に印加する電界の大きさを大きくしていくとき、隣接する空乏層が徐々にふさがって繋がっていく。従って、一度に繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が変化していくため、C−V直線性を得ることが可能となる。
Therefore, the present invention forms a plurality of trenches at a predetermined interval on the surface of the substrate having the semiconductor region of the first conductivity type, and a second having a conductivity type opposite to that of the semiconductor region along the outer wall of the trench. Forming a PN junction, and controlling the magnitude of the electric field applied to the PN junction, thereby changing the extension of the depletion layer, The distance between the PN junction surfaces is changed so that the contact with the adjacent depletion layer occurs stepwise by the extension of the depletion layer.
With this configuration, when the magnitude of the electric field applied to the PN junction is increased, adjacent depletion layers are gradually closed and connected. Accordingly, since the capacitance changes without causing a sudden capacitance change as in the case of connection at a time, CV linearity can be obtained.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、前記トレンチの間隔が異なるように形成されたものを含む。
この構成により、トレンチの間隔が異なるように形成すれば自らPN接合面の間隔は異なるため、PN接合に印加する電界の大きさを大きくしていくとき、隣接する空乏層が徐々にふさがって繋がっていくことになり、一度に繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が変化していくため、C−V直線性を得ることが可能となる。
The present invention also includes the variable capacitance diode formed so that the interval between the trenches is different.
With this configuration, if the trenches are formed to have different spacings, the spacing between the PN junction surfaces will be different. Therefore, when the magnitude of the electric field applied to the PN junction is increased, the adjacent depletion layers are gradually plugged and connected. Thus, the capacitance changes without causing a sudden capacitance change as in the case of connection at a time, so that CV linearity can be obtained.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、前記トレンチは、前記基板表面に対して垂直となるように、形成されたものを含む。
この構成により、PN接合面を最大限に大きくすることができる。
The present invention includes the variable capacitance diode, wherein the trench is formed to be perpendicular to the substrate surface.
With this configuration, the PN junction surface can be maximized.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、前記トレンチは、基板の中心部から外方に行くに従って次第に間隔が大きくなるように形成されたものを含む。
この構成により、中心部から次第に空乏層が繋がっていくため、一度に繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が変化していくため、C−V直線性を得ることが可能となる。
According to the present invention, in the above variable capacitance diode, the trench is formed such that the interval gradually increases from the center of the substrate toward the outside.
With this configuration, since the depletion layer is gradually connected from the center, the capacitance is changed without causing a sudden change in capacitance as in the case of being connected at one time, so that CV linearity can be obtained. It becomes possible.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、前記トレンチは、基板の外側から内側に行くに従って次第に間隔が大きくなるように形成されたものを含む。
この構成により、基板の外側から内側に行くに従って一度に繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が変化していくため、C−V直線性を得ることが可能となる。
According to the present invention, in the above variable capacitance diode, the trench is formed such that the interval gradually increases from the outside to the inside of the substrate.
With this configuration, since the capacitance changes without causing a sudden change in capacitance as it is connected from the outside to the inside of the substrate at once, CV linearity can be obtained.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、前記トレンチの内壁に沿って形成されるPN接合面が、P型半導体領域を構成するアノード側からN型半導体領域を構成するカソード側に向かって次第に開口するテーパ面を構成するものを含む。
この構成により、テーパ面に沿って徐々に空乏層が繋がっていくため、一度に繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が段階的に変化していくことになり、C−V直線性を得ることが可能となる。
In the variable capacitance diode according to the present invention, the PN junction surface formed along the inner wall of the trench is gradually opened from the anode side constituting the P-type semiconductor region toward the cathode side constituting the N-type semiconductor region. Including a tapered surface.
With this configuration, the depletion layer is gradually connected along the taper surface, so that the capacity is changed stepwise without causing a sudden capacity change as in the case of being connected at once. -V linearity can be obtained.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、前記トレンチは、前記基板表面に対して所定の角度をもつ内壁をもつように、形成されており、前記トレンチの内壁に沿って形成されるPN接合面が、P型半導体領域を構成するアノード側からN型半導体領域を構成するカソード側に向かって開口するテーパ面を構成するものを含む。
この構成により、トレンチの内壁に沿って不純物を導入することにより容易に制御性よ所望のパターン精度を有するデバイスの形成が可能となる。
In the variable capacitance diode according to the present invention, the trench is formed to have an inner wall having a predetermined angle with respect to the substrate surface, and a PN junction surface formed along the inner wall of the trench. Includes a taper surface opening from the anode side constituting the P-type semiconductor region toward the cathode side constituting the N-type semiconductor region.
With this configuration, it is possible to easily form a device having a desired pattern accuracy with controllability by introducing impurities along the inner wall of the trench.
また本発明は、上記可変容量ダイオードにおいて、高不純物濃度を有する前記P型半導体領域に当接するように配設されたアノード電極と、低不純物濃度の前記N型半導体領域に、高濃度のコンタクト領域を介して当接するようにカソード電極が設けられたものを含む。 According to the present invention, in the above variable capacitance diode, an anode electrode disposed so as to contact the P-type semiconductor region having a high impurity concentration, and a high-concentration contact region in the N-type semiconductor region having a low impurity concentration. Including a cathode electrode provided so as to be in contact with each other.
また本発明は、第1の導電型の半導体領域を有する基板表面に所定の間隔で複数のトレンチを形成する工程と、前記トレンチ内に第2の導電型の不純物を含む第2の導電型の半導体層を形成し、前記第1の導電型の半導体領域との間でPN接合面を形成する工程と、前記第1の導電型の半導体領域および前記第2の導電型の半導体層に、それぞれ電極を形成する工程とを含む可変容量ダイオードの製造方法であって、前記PN接合面が、前記半導体領域表面に形成された前記空乏層の伸びにより、隣接する空乏層との接触が、段階的に起こるように、PN接合面の間隔を、調整している。
この構成により、PN接合面が、前記半導体領域表面に形成された前記空乏層の伸びにより、隣接する空乏層との接触が、段階的に起こるように、PN接合面の間隔を、調整するようにしているため、若干の形状変更のみで特別の装置を必要とすることなく、C−V直線性に優れた可変容量ダイオードを形成することが可能となる。
The present invention also includes a step of forming a plurality of trenches at a predetermined interval on a substrate surface having a semiconductor region of the first conductivity type, and a second conductivity type containing impurities of a second conductivity type in the trench. Forming a semiconductor layer and forming a PN junction surface with the semiconductor region of the first conductivity type; and each of the semiconductor region of the first conductivity type and the semiconductor layer of the second conductivity type, And a step of forming an electrode, wherein the contact between the PN junction surface and the adjacent depletion layer is stepwise due to the extension of the depletion layer formed on the surface of the semiconductor region. As described above, the interval between the PN junction surfaces is adjusted.
With this configuration, the interval between the PN junction surfaces is adjusted so that the contact between the PN junction surface and the adjacent depletion layer occurs stepwise due to the extension of the depletion layer formed on the surface of the semiconductor region. Therefore, it is possible to form a variable capacitance diode having excellent CV linearity without requiring a special device with only a slight shape change.
また本発明は、上記可変容量ダイオードの製造方法において、前記トレンチを形成する工程は、前記トレンチの内壁が、前記基板表面に対して垂直となるように、前記トレンチの間隔が異なるように形成されたレジストパターンを介して、異方性エッチングにより形成する工程であるものを含む。
この構成により、高精度の形状加工が可能となる。
According to the present invention, in the method of manufacturing a variable capacitance diode, the step of forming the trench is formed such that an interval between the trenches is different so that an inner wall of the trench is perpendicular to the substrate surface. Including a step of forming by anisotropic etching through a resist pattern.
This configuration enables highly accurate shape processing.
また本発明は、上記可変容量ダイオードの製造方法において、前記トレンチを形成する工程は、前記トレンチの内壁が、前記基板表面に対してテーパ面をもつように、等方性エッチングを行う工程を含む。
この構成により、容易に制御性よく所望の可変容量ダイオードを形成することが可能となる。
In the variable capacitance diode manufacturing method, the step of forming the trench includes a step of performing isotropic etching so that an inner wall of the trench has a tapered surface with respect to the surface of the substrate. .
With this configuration, it is possible to easily form a desired variable capacitance diode with good controllability.
また本発明は、上記可変容量ダイオードの製造方法において、前記PN接合面を形成する工程が、前記トレンチ内に第1導電型の高濃度不純物を充填し、前記トレンチ内壁に第1導電型の高濃度不純物を拡散する工程と、前記第1導電型の高濃度不純物を除去し、再度前記トレンチ内に前記第2の導電型の半導体層を形成し、PN接合面を形成する工程を含む。
この構成により、超階段接合が容易に形成される。
According to the present invention, in the method for manufacturing a variable capacitance diode, in the step of forming the PN junction surface, the trench is filled with a first conductivity type high concentration impurity, and the trench inner wall is filled with the first conductivity type high concentration impurity. A step of diffusing the concentration impurity, and a step of removing the high-concentration impurity of the first conductivity type, forming the semiconductor layer of the second conductivity type in the trench again, and forming a PN junction surface.
With this configuration, a super staircase junction is easily formed.
例えば本発明では、P+半導体領域からなるアノード領域の中心から外側(又は、アノード領域の外側から中心)に段階的にアノード領域のトレンチ間隔が広がっていく構造を有し、中心のトレンチ構造のP+半導体領域からなるアノード領域からその外側にむかって(又は、外側のトレンチ構造のアノード領域からその中心にむかって)順番に空乏層が繋がっていきPN接合容量面積を減らしていくことにより、上記課題を解決している。 For example, the present invention has a structure in which the trench interval of the anode region gradually increases from the center of the anode region made of the P + semiconductor region to the outside (or from the outside to the center of the anode region). By depleting layers connected in order from the anode region of the P + semiconductor region to the outside thereof (or from the anode region of the outer trench structure to the center thereof), the PN junction capacitance area is reduced, The above problems are solved.
以上のように、本発明によれば、空乏層が徐々に繋がっていくように形成しているため、容量変化比を大きくしても、直列抵抗の増大もなく、C−V直線性の良好な可変容量ダイオードを提供することができる。 As described above, according to the present invention, the depletion layer is formed so as to be gradually connected. Therefore, even if the capacitance change ratio is increased, the series resistance is not increased, and the CV linearity is good. A variable capacitance diode can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
本実施の形態では、図1および図2にそれぞれ断面図および平面図を示すように、接合面円形のトレンチ構造をなすものでP+半導体領域からなるアノード領域の中心から外側に段階的にP+半導体領域からなるアノード領域7のトレンチ4の間隔が広がっていくように構成した可変容量ダイオードを示すものである。図1は図2のA−A断面図である。また図3は、本実施の形態の詳細説明を示す拡大断面図であり、図4は要部拡大断面図である。すなわち本実施の形態では、N+型のシリコン基板1表面に、第1の導電型の半導体領域としてN型のエピタキシャル成長層2を形成し、この型のエピタキシャル成長層2の表面に、間隔Lが外側に行くほど大きくなるように、複数のトレンチ4を形成し、このトレンチ4の外壁に沿って、第2の導電型の半導体領域としてP+半導体領域からなるアノード領域7を形成して、PN接合を形成したものである。なおここではトレンチの外壁に第1導電型の不純物を高濃度拡散し、高濃度N+半導体領域6を形成し超階段接合を構成している。ここでトレンチ4は、基板表面に対して垂直となるように、形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
In this embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, respectively, a cross sectional view and a plan view form a trench structure with a circular junction surface, and P is formed stepwise from the center of the anode region made of P + semiconductor region to the outside. + Shows a variable capacitance diode configured such that the interval between the
なおP+半導体領域からなるアノード領域7には酸化シリコン膜9で構成した保護膜に開口した窓内にアノード電極8を形成している。一方シリコン基板1の裏面側にはカソード電極10が形成されており、これらカソード電極10およびアノード電極8間に印加する電圧を制御し、PN接合に印加する電界の大きさを大きくしていくとき、隣接する空乏層が徐々にふさがって繋がっていく。
An
すなわち、P+半導体領域からなるアノード領域7の中心から外側に段階的にP+半導体領域からなるアノード領域7のトレンチ間隔が、L1<L2<L3<L4<L5<・・・・Lnと広がっていく構造になっている。PN接合面積は、P+半導体領域からなるアノード領域のトレンチ構造でない場合に比べて、著しく大きくなる。そして、印加電圧が低いときには、図6に示すように空乏層の広がりは小さく空乏層全体がトレンチ構造に沿って存在するので、接合容量は大きくなる。
That is, the trench
一方、印加電圧を高くしていくと、空乏層は広がっていく。次第にトレンチ構造の隣同士の間隔の狭いL1からL2→L3→L4→L5→Lnと順番に、図7に示すように、隣どうしの空乏層が繋がってしまう。この結果、次第にトレンチ構造による効果が少なくなり、トレンチ構造がない場合と同程度に接合容量は小さくなる。 On the other hand, as the applied voltage is increased, the depletion layer expands. As shown in FIG. 7, the depletion layers adjacent to each other are gradually connected in order from L1 → L3 → L4 → L5 → Ln, which are narrowly spaced from each other between adjacent trench structures. As a result, the effect of the trench structure is gradually reduced, and the junction capacitance is reduced to the same extent as in the case without the trench structure.
このようにして、一挙にすべてのトレンチが繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が徐々に変化していくため、C−V直線性を得ることが可能となる。なお、トレンチは、前記基板表面に対して垂直となるように、形成されているため、PN接合面を最大限に大きくすることができる。従って、容量変化はトレンチ構造がない場合より大きくなる。このため、N型エピタキシャル層2の平均不純物濃度を低下させ容量変化を大きくとる必要もなく、可変容量ダイオ−ドの直列抵抗の増大を招くこともない。又、空乏層がトレンチ構造の隣どうしの間隔の狭い順番に段階的に繋がっていくので、不純物濃度勾配が急峻になりすぎて、C−V直線性が低下するなるという不都合も解決できる。
In this way, since the capacitance gradually changes without causing a sudden capacitance change as in the case where all the trenches are connected at once, CV linearity can be obtained. Since the trench is formed so as to be perpendicular to the substrate surface, the PN junction surface can be maximized. Therefore, the capacitance change is larger than that without the trench structure. For this reason, it is not necessary to reduce the average impurity concentration of the N-
次に本発明の可変容量ダイオードの製造方法について説明する。
図5(a)乃至(d)は本発明の可変容量ダイオードの実装工程を示す工程断面図である。
まず、図5(a)に示すように、高濃度のN+型半導体基板1上に低濃度のN型エピタキシャル層2を形成し、酸化シリコン膜3を形成する。この後フォトリソグラフィにより、レジストパターンを形成し、トレンチ4を形成する。このとき、レジストパターンをマスクとしてシリコン基板1表面に形成されたエピタキシャル成長層2をエッチングしてトレンチを形成する。あるいは酸化シリコン膜2をハードマスクとして、ドライエッチング(異方性エッチング)によりトレンチ4を形成するようにしてもよい。このとき素子領域の中心から外側(又は、素子領域の外側から中心)に向かってトレンチ4を形成する。
Next, a method for manufacturing the variable capacitance diode of the present invention will be described.
FIGS. 5A to 5D are process cross-sectional views showing a process for mounting the variable capacitance diode of the present invention.
First, as shown in FIG. 5A, a low concentration N
次に、N型エピタキシャル層2表面に形成されたトレンチ4表面に沿って、PN接合近傍にリンドープトポリシリコン層5を堆積し、このドープトポリシリコン層5からリンを拡散し、不純物濃度を高くし、N+型不純物領域6を形成してN型エピタキャシャル層2内で不純物濃度勾配を形成する。次に、フォトリソグラフィにより、前工程のリンドープトポリシリコン5をドライエッチングによりエッチングし再度トレンチ4を露呈せしめる。
Next, a phosphorus-doped polysilicon layer 5 is deposited in the vicinity of the PN junction along the surface of the
この後、アノード領域にCVD法により、高濃度ボロンドープトシリコンを形成しP+型半導体層を形成してPN接合を形成する。次に、アノード電極8を形成し、パシべーション9を形成して、最後にカソード電極10を形成する。
Thereafter, high-concentration boron-doped silicon is formed in the anode region by a CVD method, a P + type semiconductor layer is formed, and a PN junction is formed. Next, the
このようにして、上記実施の形態1の可変容量ダイオードが形成される。
本実施の形態の方法によれば、寸法精度が高く、C−V直線性に優れた可変容量ダイオードを提供することが可能となる。
In this way, the variable capacitance diode of the first embodiment is formed.
According to the method of the present embodiment, it is possible to provide a variable capacitance diode with high dimensional accuracy and excellent CV linearity.
(実施の形態2)
本実施の形態では、トレンチの間隔を変化させることにより、空乏層の伸びに伴う容量変化が段階的に変化するようにしたが、本実施の形態ではトレンチの間隔は一定とし、垂直方向のトレンチの形状をテーパ面をなすようにし、空乏層の伸びによる容量変化が段階的に変化するようにしたことを特徴とする。図8および図9にそれぞれ断面図および平面図を示すように、接合面円形のトレンチ構造をなすものでP+半導体領域からなるアノード領域の中心から外側に同心円をなすように、同一間隔でP+半導体領域からなるアノード領域7となるトレンチ4がもうけられている。そしてトレンチの内壁に沿って形成されるPN接合面が、P型半導体領域を構成するアノード側からN型半導体領域を構成するカソード側に向かって次第に開口するテーパ面を構成する。なおこのトレンチは、前記基板表面に対して所定の角度をもつ内壁をもつように、形成されており、前記トレンチの内壁に沿って形成されるPN接合面が、P型半導体領域を構成するアノード側からN型半導体領域を構成するカソード側に向かって開口するテーパ面を構成するようにしている。
したがって、アノードカソード間の電界が大きくなるに従いテーパ面に沿って徐々に空乏層が繋がっていくため、一度に繋がった場合のように急激な容量変化を生じることなく、容量が変化していくことになり、C−V直線性を得ることが可能となる。
(Embodiment 2)
In this embodiment, the capacitance change accompanying the extension of the depletion layer is changed stepwise by changing the trench interval. However, in this embodiment, the trench interval is constant and the vertical trenches are changed. The shape of this is a taper surface, and the capacitance change due to the extension of the depletion layer is changed stepwise. As shown respectively sectional and plan views in FIGS. 8 and 9, so as to form a concentric circle from the center to the outside of the anode region composed of P + semiconductor region that forms a trench structure of the junction surface circular, P at the same interval + A trench 4 is provided which becomes an
Therefore, as the electric field between the anode and cathode increases, the depletion layer gradually connects along the taper surface, so that the capacitance changes without causing a sudden change in capacitance as in the case of connection at once. And CV linearity can be obtained.
製造に際しては、トレンチの形成を等方性エッチングで行うようにし、テーパ面を形成するようにした点で前記実施の形態1と異なるのみで他は同様に形成される。 In manufacturing, the trench is formed by isotropic etching, and a tapered surface is formed. The other differences are the same as in the first embodiment except that the trench is formed.
なおP+型半導体領域からなるアノード領域7には酸化シリコン膜9で構成した保護膜に開口した窓内にアノード電極8を形成している。一方シリコン基板1の裏面側にはカソード電極10が形成されており、これらカソード電極10およびアノード電極8間に印加する電圧を制御し、PN接合に印加する電界の大きさを大きくしていくとき、隣接する空乏層が縦方向に徐々にふさがって繋がっていく。これにより極めて滑らかに容量変化を行うことができ、C−V直線性がより高いものとなる。
Note that an
なおトレンチの平面形状については、図10,11に示すように、コーナーを丸くした四角形状、ストライプ形状のものなど適宜変更可能である。 As shown in FIGS. 10 and 11, the planar shape of the trench can be appropriately changed such as a square shape with rounded corners or a stripe shape.
又前記実施の形態では、トレンチの形状を調整することにより、PN接合面の位置を調整したが、トレンチの形状はそのままでPN接合面の位置を調整するために、不純物濃度プロファイルを調整することにより、実質的にPN接合面を調整するようにしてもよい。 In the above embodiment, the position of the PN junction surface is adjusted by adjusting the shape of the trench, but the impurity concentration profile is adjusted to adjust the position of the PN junction surface while maintaining the shape of the trench. Thus, the PN junction surface may be substantially adjusted.
さらにまた前記実施の形態では、リン拡散を行い、超階段接合を形成したが、通常のPN接合をもつ可変容量ダイオードにも適用可能であることはいうまでもない。 Furthermore, in the above-described embodiment, phosphorus diffusion is performed to form a super step junction, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a variable capacitance diode having a normal PN junction.
本発明の可変容量ダイオード及び製造方法は、可変容量ダイオード、特に容量変化比を大きくしてもエピタキシャル不純物濃度を低下させることなく製造できるので、直列抵抗を大きくすることなく、又、C−V直線性の良い可変容量ダイオードとして有用である。 The variable capacitance diode and the manufacturing method of the present invention can be manufactured without decreasing the epitaxial impurity concentration even when the capacitance change ratio is increased, and therefore, the series resistance is not increased, and the CV straight line can be obtained. It is useful as a variable capacitance diode with good characteristics.
1 高濃度のN+型半導体基板
2 N型エピタキシャル層
3 シリコン酸化膜
4 トレンチ
5 リンドープトポリシリコン層
6 トレンチ(構造)
7 高濃度のP+型半導体層(アノード領域)
8 アノード電極
9 パシべーション
10 カソード電極
DESCRIPTION OF
7 High concentration P + type semiconductor layer (anode region)
8
Claims (13)
前記空乏層の伸びにより、隣接する空乏層との接触が、段階的に起こるように、PN接合面の間隔を、変化させるようにした可変容量ダイオード。 A plurality of trenches are formed at predetermined intervals on a substrate surface having a semiconductor region of the first conductivity type, and a second conductivity type semiconductor having a conductivity type opposite to that of the semiconductor region along the outer wall of the trench Forming a region, forming a PN junction, and controlling a magnitude of an electric field applied to the PN junction, thereby changing a depletion layer extension;
A variable capacitance diode in which a distance between PN junction surfaces is changed so that contact with an adjacent depletion layer occurs stepwise due to elongation of the depletion layer.
前記トレンチの間隔が異なるように形成されたものを含む可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to claim 1,
Variable capacitance diodes including those formed so that the intervals between the trenches are different.
前記トレンチは、前記基板表面に対して垂直となるように、形成された可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to claim 2,
The variable capacitance diode is formed so that the trench is perpendicular to the substrate surface.
前記トレンチは、基板の中心部から外方に行くに従って次第に間隔が大きくなるように形成された可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to claim 2 or 3,
The trench is a variable-capacitance diode formed such that the interval gradually increases from the center of the substrate toward the outside.
前記トレンチは、基板の外側から内側に行くに従って次第に間隔が大きくなるように形成された可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to claim 2 or 3,
The trench is a variable capacitance diode formed such that the interval gradually increases from the outside to the inside of the substrate.
前記トレンチの内壁に沿って形成されるPN接合面が、P型半導体領域を構成するアノード側からN型半導体領域を構成するカソード側に向かって次第に開口するテーパ面を構成する可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to claim 1,
A variable capacitance diode in which a PN junction surface formed along an inner wall of the trench forms a tapered surface that gradually opens from an anode side constituting a P-type semiconductor region toward a cathode side constituting an N-type semiconductor region.
前記トレンチは、前記基板表面に対して所定の角度をもつ内壁をもつように、形成されており、前記トレンチの内壁に沿って形成されるPN接合面が、P型半導体領域を構成するアノード側からN型半導体領域を構成するカソード側に向かって開口するテーパ面を構成する可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to claim 1,
The trench is formed so as to have an inner wall having a predetermined angle with respect to the substrate surface, and a PN junction surface formed along the inner wall of the trench is an anode side forming a P-type semiconductor region A variable capacitance diode that forms a tapered surface that opens from the cathode toward the cathode that forms the N-type semiconductor region.
高不純物濃度を有する前記P型半導体領域に当接するように配設されたアノード電極と、
低不純物濃度の前記N型半導体領域に、高濃度のコンタクト領域を介して当接するようにカソード電極が設けられた可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to any one of claims 1 to 7,
An anode electrode disposed in contact with the P-type semiconductor region having a high impurity concentration;
A variable capacitance diode in which a cathode electrode is provided so as to contact the N-type semiconductor region having a low impurity concentration through a contact region having a high concentration.
前記PN接合面が超階段接合を形成する可変容量ダイオード。 The variable capacitance diode according to any one of claims 1 to 8,
A variable capacitance diode in which the PN junction surface forms a super step junction.
前記トレンチ内に第2の導電型の不純物を含む第2の導電型の半導体層を形成し、前記第1の導電型の半導体領域との間でPN接合面を形成する工程と、
前記第1の導電型の半導体領域および前記第2の導電型の半導体層に、それぞれ電極を形成する工程とを含む可変容量ダイオードの製造方法であって、
前記PN接合面が、前記半導体領域表面に形成された前記空乏層の伸びにより、隣接する空乏層との接触が、段階的に起こるように、PN接合面の間隔を、変化させるようにした可変容量ダイオードの製造方法。 Forming a plurality of trenches at a predetermined interval on a substrate surface having a semiconductor region of a first conductivity type;
Forming a second conductive type semiconductor layer containing an impurity of the second conductive type in the trench and forming a PN junction surface with the first conductive type semiconductor region;
A method of manufacturing a variable capacitance diode, comprising: forming electrodes on the first conductive type semiconductor region and the second conductive type semiconductor layer, respectively.
A variable in which the interval between the PN junction surfaces is changed so that the contact between the PN junction surface and the adjacent depletion layer occurs stepwise by the extension of the depletion layer formed on the surface of the semiconductor region. A method for manufacturing a capacitive diode.
前記トレンチを形成する工程は、前記トレンチの内壁が、前記基板表面に対して垂直となるように、前記トレンチの間隔が異なるように形成されたレジストパターンを介して、異方性エッチングにより形成する工程である可変容量ダイオードの製造方法。 It is a manufacturing method of the variable capacity diode according to claim 10,
In the step of forming the trench, anisotropic etching is performed through a resist pattern formed so that the interval between the trenches is different so that the inner wall of the trench is perpendicular to the substrate surface. A manufacturing method of a variable capacitance diode which is a process.
前記トレンチを形成する工程は、前記トレンチの内壁が、前記基板表面に対してテーパ面をもつように、等方性エッチングを行う工程を含む可変容量ダイオードの製造方法。 It is a manufacturing method of the variable capacity diode according to claim 10,
The step of forming the trench includes a step of performing isotropic etching so that an inner wall of the trench has a tapered surface with respect to the surface of the substrate.
前記PN接合面を形成する工程は、
前記トレンチ内に第1導電型の高濃度不純物を充填し、前記トレンチ内壁に第1導電型の高濃度不純物を拡散する工程と、
前記第1導電型の高濃度不純物を除去し、再度前記トレンチ内に前記第2の導電型の半導体層を形成して、PN接合面を形成する工程を含む可変容量ダイオードの製造方法。 A method of manufacturing a variable capacitance diode according to any one of claims 10 to 12,
The step of forming the PN junction surface includes:
Filling the trench with a first conductivity type high concentration impurity and diffusing the first conductivity type high concentration impurity in the trench inner wall;
A method of manufacturing a variable capacitance diode, comprising: removing a high-concentration impurity of the first conductivity type; and forming a second conductivity type semiconductor layer in the trench again to form a PN junction surface.
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