JPH01123469A - ショットキ障壁半導体装置 - Google Patents

ショットキ障壁半導体装置

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JPH01123469A
JPH01123469A JP28069587A JP28069587A JPH01123469A JP H01123469 A JPH01123469 A JP H01123469A JP 28069587 A JP28069587 A JP 28069587A JP 28069587 A JP28069587 A JP 28069587A JP H01123469 A JPH01123469 A JP H01123469A
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JP
Japan
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layer
sbd
region
schottky barrier
type
Prior art date
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Pending
Application number
JP28069587A
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English (en)
Inventor
Isao Kano
鹿野 功
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はショットキ障壁ダイオード(5chottky
Barrier Diode ;以下SBDという)を
有するショットキ障壁半導体装置に関する。
[従来の技術] 一般的にトランジスタ論理回路として、複数個のトラン
ジスタを組合わせてなるTTL(Transistor
 Transistor Logic )がある。この
TTLのスイッチング速度を速くするために、各スイッ
チングトランジスタをSBDクランプスイッチングトラ
ンジスタとして構成した5BDTTLが知られている。
前記SBDクランプスイッチングトランジスタはトラン
ジスタのベースコレクタ間にSBDを接続し、スイッチ
ングトランジスタがオンのときにこのトランジスタのコ
レクタベース間電圧をSBD順方向電圧VFでクランプ
したものである。これにより、必要以上にトランジスタ
が飽和状態となることが防止され、ベース蓄積電荷によ
るスイッチング速度の低下が抑制されてTTLのスイッ
チング速度が向上する。
第3図は従来のSBDを示す断面図である。第3図にお
いてP型シリコン基板1上にN1型埋込H2、P+型埋
込層(図示せず)、N型エピタキシャル層3(N−Ep
i)を形成した後、SBD形成領域のN型エピタキシャ
ル層3の周辺にSiO2膜の分離絶縁層4を形成し、続
いて通常の拡散技術によりN型エピタキシャル層3にガ
ードリングとしてのP+型拡散層5とSBDの電極を取
り出すためのN”型拡散層6とを形成する。
次に、5i02絶縁膜7を形成し、これをマスクとして
N型エピタキシャル層3上にPtSi層8を被着形成す
る。そして、T i W (チタンタングステン)合金
からなるバリア金属層9を被着形成し、最後にAJ(ア
ルミニウム)電極10を形成する。
このように形成されたSBDは、一般的に、順方向電圧
が普通のPN接合ダイオードの順方向電圧よりも小さく
、しかもSBDは多数キャリアによる伝導であるから電
荷蓄積がない。従って、SBDを接続した5BDTTL
は他のTTLに比して有利であるといえる。
このような5BDTTLに使用するクランプダイオード
としてのSBDの順方向電圧■Fは下記(1)式により
与えられる。
但し、                ・・・・・・
(1)工F:順方向電流 Rc:直列抵抗 n :ショットキ障壁の完全性を示す定数k :ボルツ
マン定数 T :絶対温度 q :電荷量 A :実質的なリチャードソン定数 S  :SBDの面積 φb =電位障壁。
この順方向電圧VFは小さいものであることが必要であ
る。ここで直列抵抗RcはSBD直下のN−エピタキシ
ャル層3の抵抗と、SBD下からN+電極取り出し領域
直下までの埋込高濃度領域であるN++埋込層2の抵抗
と、N+電極取り出し領域であるN+型型数散層6抵抗
との合計である。
例えば、SBDの面積が10×10μm2であり、SB
D直下のN−エピタキシャル層の比抵抗が1Ω・国であ
り、実効エピタキシャル厚が0゜4μmであるとすれば
、その部分の抵抗値は40Ωであり、埋込高濃度領域の
抵抗とN+電極取り出し領域の抵抗との合計を20Ωと
仮定すると、直列抵抗Rcにおいては、N−エピタキシ
ャル層3の部分の抵抗が支配的であることがわかる。
[発明が解決しようとする問題点] しかしながら、前述のN−エピタキシャル層3の比抵抗
及びエピタキシャル厚には製造上の゛変動があり、例え
ば、比抵抗は1Ω■±30%、エピタキシャル厚は約0
.4±0.2μmに制御されるが、これ以上の精度の向
上は困難である。
前述の直列抵抗Rcは、比抵抗が1Ω0、エピタキシャ
ル厚が0.4μmのときは、60Ωであるが、上述の変
動を考慮すると、比抵抗及びエピタキシャル厚が夫々最
大値1.3ΩG及び0.6μmの場合はReが98Ωと
なり、これらが最小値の場合はRcが34Ωとなる。従
って、最大値と最小値との間で直列抵抗RCは64Ω変
動し、I、として、例えば5mA流した場合には、Vp
値は320mVも変動してしまうことになる。
クランプダイオードとしてSBDを使用する際には、そ
の最大値及び最小値での■、値において回路動作を保証
する必要があるが、上述の如く変動した場合には、回路
設計は困難となってしまうという欠点がある。この傾向
は実効エピタキシャル厚が薄くなればなる程顕著になり
、エピタキシャル厚が変動した場合のRcに与える影響
は実効エピタキシャル厚が薄い程大きくなる。換言すれ
ば、従来はエピタキシャル厚が比較的厚いためにRcに
及ぼす影響が小さかったが、エピタキシャル厚が薄くな
るにつれてReの変動の影響が顕著になってくる。この
ため、半導体装置の高集積化が困難である。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ショットキ障壁ダイオードの直列抵抗がエピタキシャル
層の層厚の変動の影響を受けず層厚が薄いエピタキシャ
ル層に小面積でショットキ障壁ダイオードを形成するこ
とができ、高集積化及び高性能化が可能のショットキ障
壁半導体装置を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明に係るショットキ障壁半導体装置は、第1導電型
の半導体基板と、この半導体基板に形成された第2導電
型の第1の高濃度埋込領域と、前記半導体基板表層部に
形成された第2導電型の半導体層と、この半導体層の特
定の領域に選択的に形成され前記半導体層の他の領域よ
り高濃度の不純物を有する第2導電型の不純物領域と、
この不純物領域とオーミック接触を形成する第1の金属
層と、前記半導体層の他の領域の主表面に形成されてこ
の半導体層との間でショットキ障壁を形成する第2の金
属層と、ショットキ障壁形成領域の直下に高エネルギイ
オン注入により形成され前記第1の高濃度埋込領域と接
触する第2導電型の第2の高濃度埋込領域と、を有する
ことを特徴とする。
[作用コ 本発明においては、第2の金属層と半導体層との間に形
成されるショットキ障壁形成領域の直下に、第1の高濃
度埋込領域と接触する第2の高濃度埋込領域が形成され
ているから、SBDの直列抵抗が半導体層の層厚の変動
の影響を受けず、安定した低い値を保持する。
[実施例] 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。
第1図は、本発明の第1の実施例を示す縦断面図である
。P型シリコン基板11にN+型の第1のN++込層1
2が形成されている。この第1の埋込層12は、例えば
、拡散源としてAs又はSbがドープされたシリカフィ
ルムを使用し、1000乃至1250℃の高温でこのシ
リカフィルムから酸化膜等をマスクとして基板11に不
純物を拡散させるか、又はレジスト等をマスクとして高
ドーズ量で基板11にイオン注入した後、アニール(焼
鈍)することにより形成される。
次に、絶縁分離用のP十型領域(図示せず)を形成した
後、N型エピタキシ、ヤル層13を形成する。このN型
エピタキシャル層13にはその少なくともSBDが形成
される領域の近傍に厚い分離絶縁層14が形成されてお
り、この領域を絶縁分離している。N型エピタキシャル
層13として、例えば、比抵抗が1Ω1、エピタキシャ
ル厚が1.0μmのものを成長させた場合は、この成長
時に、第1の埋込層12が拡散等によりせり上がり、N
型エピタキシャル層13のエピタキシャル厚はこのせり
上がりの分だけ実効的に薄くなる。
例えば、エピタキシャル厚を1.0±0.2μm、せり
上がり量を0.5±0.1μmとすると、実効的エピタ
キシャル層は、0.5±0.3μmとなる。
SBD形成領域の周辺のN型エピタキシャル層13には
、ガードリングとしてのP生型拡散層15が通常の拡散
技術により分離絶縁層14の形成後に形成されている。
また、SBDの電極を取り出すために、N型エピタキシ
ャル層13の特定の領域にN+型型数散層16形成され
ている。
また、N+型の第2の埋込層20は、SBD形成領域上
方から高エネルギでN型不純物のドーパントをイオン注
入することにより、SBD形成領域の直下域に形成され
ている。
このドーパントとしては、例えば−リン(P)を使用し
、エネルギを300乃至600KeV、ドーズ量をI 
X 10 ’3乃至I X 1015cm−2に設定し
て第2の埋込層20を形成する。
なお、イオン注入に際しては、基板表面の絶縁膜17等
を挿通してイオン注入してもよいし、絶縁膜17を開口
してエピタキシャル層13の表面へ直接イオン注入して
もよい。しかしながら、いずれにしても、SBD形成領
域以外の領域はレジスト等でマスクしてからイオン注入
する。例えば、リンイオンを500 KeVのエネルギ
でエピタキシャル層13の表面へ注入すると、プロジェ
クトレンジ(侵入イオン分布のピーク深さ)Rpは約0
.6μm、その分布σは約0.14μmであるから、前
述の実効エピタキシャル厚が0.5±0.3μmの場合
に、エピタキシャル層の厚さが最大又は最小のときでも
第1の埋込層12と第2の埋込層20とは、確実に相互
に接触することになる。しかも、エピタキシャル層13
の表面濃度は、所望のSBDを形成することができる濃
度に保持することが可能である。
次に、絶縁膜17をマスクとしてN型エピタキシャル層
13上にPtSi層18全18形成し、続いて、TiW
合金等の高融合点金属からなるバリア金属層21とAρ
電119とを形成する。
このようにして形成されたSBDは、第1の埋込層12
に到達する深さ位置に第2の埋込層2゜をエピタキシャ
ル層13の表面側がら形成しているため、エピタキシャ
ル層13のエピタキシャル厚の変動による直列抵抗Rc
の変動を極めて小さくすることができる。また、SBD
が形成される表面のN−層の濃度も従来と同等にするこ
とができるので、VF特性は劣化しない。
なお、この実施例の場合には、P+拡散層15の深さが
深過ぎると、P+拡散層15と第2の埋込M20とが接
触してしまい、逆方向特性が劣化することがあるので、
形成条件を適切に選定する必要がある。
第2図は本発明の第2の実施例を示す縦断面図である。
第2図において、第1図と同一物には同一符号を付して
説明を省略する。この実施例が第1の実施例と異なる点
は、絶縁膜17をマスクとしてSBD形成領域の基板表
面部分をシリコンエツチングによって除去することによ
り凹所22を形成した後、S B’D形成領域に対して
高エネルギでイオン注入してN+型の第2の埋込層20
を形成したことにある。
この実施例においては、P+拡散層15の深さと、シリ
コンエツチングにより基板表面をエツチング除去する深
さ(凹所22の深さ)とを略々間じものにし、更にエピ
タキシャル層13の層厚を適切なものに選択することに
より、逆方向特性の劣化を招来せずに、SBDの直列抵
抗を安定して低値にすることができるという利点がある
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、第2の高濃度埋込
領域が半導体層の表面からの高エネルギイオン注入によ
り、第1の高濃度埋込領域に到達するように形成されて
いるから、エピタキシャル層の厚さの変動によるSBD
の直列抵抗の変動を抑制することができ、このSBDの
直列抵抗を安定的に小さくすることができる。従って、
SBDクランプ型トランジスタ等のSBDを小さな面積
で形成しても、その直列抵抗は充分に小さく安定したも
のとすることができるので、本発明は半導体装置の高集
積化及び高性能化に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す断面図、第2図は
本発明の第2の実施例を示す断面図、第3図は従来のシ
ョットキ障壁半導体装置を示す断面図である。 1.11.P型シリコン基板、2,12;第1のN++
埋込層、3.13;N型エピタキシャル層、4,14.
分離絶縁層、5,15.P+型拡散層、6.16.N+
型型数散層8.18.PtSi層、9.21.バリア金
属層、10,19;Aβ電極、20;第2のN++埋込
層、22;凹所

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  第1導電型の半導体基板と、この半導体基板に形成さ
    れた第2導電型の第1の高濃度埋込領域と前記半導体基
    板表層部に形成された第2導電型の半導体層と、この半
    導体層の特定の領域に選択的に形成され前記半導体層の
    他の領域より高濃度の不純物を有する第2導電型の不純
    物領域と、この不純物領域とオーミック接触を形成する
    第1の金属層と、前記半導体層の他の領域の主表面に形
    成されてこの半導体層との間でショットキ障壁を形成す
    る第2の金属層と、ショットキ障壁形成領域の直下に高
    エネルギイオン注入により形成され前記第1の高濃度埋
    込領域と接触する第2導電型の第2の高濃度埋込領域と
    、を有することを特徴とするショットキ障壁半導体装置
JP28069587A 1987-11-06 1987-11-06 ショットキ障壁半導体装置 Pending JPH01123469A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0956596A4 (ja) * 1996-03-15 1999-12-08
JP2011035144A (ja) * 2009-07-31 2011-02-17 Sanyo Electric Co Ltd ダイオードおよびその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0956596A4 (ja) * 1996-03-15 1999-12-08
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