JPH01183848A - シヨツトキバリア半導体装置 - Google Patents

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、高耐圧のショットキバリア半導体装置に関す
る。

［従来の技術と発明が解決しようとする課Ｍ］ショット
キバリアダイオードは、高速応答性（高速スイッチング
特性）の良さ及び低損失である利点を生かして、高周波
整流回路等に広く利用されている。しかし、ショットキ
バリアダイオードは、周辺耐圧（ショットキバリアの周
辺での耐圧）がバルク耐圧（ショットキバリアの中央部
での耐圧）に比べて低下する現象が著しく、高耐圧化が
難しいという問題を有する。

この１′！ＦＪ題を解決するなめにフィールドプレート
を設けること、又はガードリングを設けることは、例え
ば米国のニス・エム・シイー著の「フィズイクス　オプ
　セミコンダクタ　デバイス」第２版等で知られている
。また、フィールドプレートとガードリングの両方を使
用することも既に行われている。

フィールドプレート構造のショットキバリアダイオード
は、ｎ＋形半導体領域と、この上に形成されたｎ形半導
体領域と、このｎ形半導体領域の上に形成されたショッ
トキバリア形成可能な金属電［！（以下バリア金属電極
と呼ぶ）と、ｎ形半導体領域上にバリア金属電極を包囲
するように形成された絶縁層と、この絶縁層上に設けら
れ且つバリア金属電極に接続されたフィールドプレート
と、ｎ＋形半導体領域に接続されたオーミック電極とか
ら成る。バリア金属電極とオーミック電極との間に逆電
圧を印加すると、バリア金属電極とｎ形半導体領域との
間に空乏層が生じると共に、フィールドプレートの下部
のｎ形半導体領域にもフィールドプレートの電界効果に
よって空乏層が発生し、バリア金ＩＩ！Ｊ電極の周辺部
に電界が集中することが緩和され、ショットキバリアの
周辺耐圧が向上する。しかし、電界の集中を良好に緩和
し、大幅に耐圧を向上させることは実際上困難であった
。

一方、ガードリング構造のショットキバリアダイオード
は、平面的に見てバリア金属電極の周辺に接続されると
ともにバリア金属電極を囲むように配置されたｐ＋形半
導体領域から成るガードリングを有する。ガードソング
のＰ”形半導体領域はｎ形半導体領域とｐｎ接合を形成
し、このｐｎ接合に逆電圧が印加されると、ショットキ
バリアの周辺よりも効果的に空乏層が広がる。この結果
、バリア金属電極の周辺耐圧を向上させることができる
。しかし、ショットキバリアダイオードとｐｎ接合ダイ
オードとを並列配置した構造になるため、順電圧を印加
して順電流を流したときにｐｎ接合部分において少数キ
ャリアの注入が発生し、ショットキバリアダイオードの
特長の１つである高速応答性が低下する。

そこで、本発明の目的は、高速応答性を確保しつつ高耐
圧化が可能であり且つ高い安定性を有するショットキバ
リア半導体装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、半導体領域と、前
記半導体領域との間にショットキバリアを生じさせるこ
とができるように前記半導体領域上に形成されたバリア
金属電極と、前記バリア金属電極を包囲するように前記
半導体領域上に配置され、且つ前記バリア金属電極に電
気的に接続され２、且つ前記バリア金属電極よりも大き
なシート抵抗を有し、且つ前記半導体領域との間にショ
ットキバリアを生じさせることができるように形成され
たチタン酸化物の薄層と、前記薄層を被覆するように形
成され、且つプラズマＣＶＤ又は光ＣＶＤにより形成さ
れたシリコン酸化膜から成る絶縁層とを備えていること
を特徴とするショットキバリア半導体装置に係わるもの
である。上記発明において、薄層のシート抵抗を１０に
Ω／口〜５０００ＭΩ／口にすることが好ましい。

［作　用］ 上記発明において、バリア金属電極と半導体領域との間
に逆電圧が印加された時には、バリア金属電極と半導体
領域との間のショットキバリアに基づく空乏層と、チタ
ン酸化物薄層と半導体領域との間のショットキバリアに
基づく空乏層とが発生する。チタン酸化物薄層はバリア
金属電極を包囲しているので、チタン酸化物薄層がバリ
ア金属電極に隣接して包囲している場合にはこれ等に基
づく空乏層が互いに連続し、また、後述の変形例に示す
ようにバリア金属を極を囲むようにＰ“影領域のガード
リングが設けられる場合には、このガードリングの、Ｐ
ｎ接合に基づく空乏層を介してチタン酸化物薄層とバリ
ア金属電極の空乏層が連続する。バリア金属電極とチタ
ン酸化物薄層との両方が半導体領域との間にショットキ
バリアを生成し、且つチタン酸化物薄層が抵抗体である
ためにチタン酸化物薄層の内周側から外周側に向って電
位が徐々に変化する電位勾配が生じる。この結果、バリ
ア金Ｘ電極の周縁部に電界が集中しないような空乏層の
広がりが得られ、耐圧が大幅に向上する。

プラズマＣＶＤ又は光ＣＶＤのシリコン酸化膜は、チタ
ン酸化物薄層に基づく高耐圧化作用を妨害しないので、
高耐圧のショットキバリア半導体装置の提供が可能にな
る。また、プラズマＣＶＤ又は光ＣＶＤのシリコン酸化
膜は、チタン酸化物ＷＮＩに基づく高耐圧化作用を長期
間に渡って安定的に維持する。従って、プラズマＣＶＤ
又は光ＣＶＤのシリコン酸化膜は、チタン酸化物薄層の
保護膜として好適なものである。

本発明の好ましい実施例では、逆電圧印加時に、チタン
酸化物薄層の外周端の微少領域でブレークダウンが生じ
、これに基づいて逆電流がチタン酸化物薄層中を流れる
。この微少ブレークダウンに基づく逆電流はチタン酸化
物薄層が抵抗体であるために抑制されてさほど大きくな
らない、チタン酸化物薄層の外周端から内周端に向って
電流が流れると、チタン酸化物薄層は抵抗体であるため
に電位勾配が生じ、電界集中を良好に緩和する空乏層が
得られる。

また、薄層のシート抵抗を１０にΩ／口〜５０００ＭΩ
／口の範囲にすれば、高耐圧化が効果的に達成される。

［実施例］ 本発明の第１の実施例に係わるショットキバリアダイオ
ード及びその製造方法を第１図（Ａ）〜（Ｅ）、第２図
及び第３図に基づいて説明する。

先ず、第１図（Ａ）に示すように、Ｇａ　Ａｓ（砒化ガ
リウム）から成る半導体基板２１を用意する。半導体基
板２１は、厚さ約３００μｍ、不純物濃度０．５〜２Ｘ
　１０１８ｃｍ−３ノｎ＋形領域２２の上に、厚さ１０
〜２０μｍ、不純物濃度１〜２　Ｘ　１０１５ｃｌ−３
のｎ影領域２３をエピタキシャル成長させたものである
。

次に、第１′ｒ５！Ｊ（Ｂ）に示すように、ｎ形ＧａＡ
Ｓから成るｎ影領域２３の上面全体にＴｉ　　（チタン
）の薄層２４即ちＴ１薄膜を真空蒸着で形成し、更にそ
の上面全体にＡＩ　　（アルミニウム）層２５を連続し
て真空蒸着する。Ｔｉ薄層２４の厚さは５０Ａ　〜２０
ＯＡ　（０，００５〜０．０２μｍ）と極薄である。Ａ
Ｉ層２５の厚さは約２μｍで、Ｔｉ薄層２４の１００倍
以上である。更に、ｎ＋形領領域２２下面にＡｕ　　（
金）−Ｇｅ（ゲルマニウム）の合金から成るオーミック
接触の電極２６を真空蒸着により形成し、その後３８０
℃１０秒間の熱処理を行う。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、フォトエツチングに
よりＡＩ層２５の一部をエツチング除去し、主順電流通
路となるショットキバリアを形成すべき領域に対応させ
てＡＩ層２５ａを残存させる。更にフォトエツチングに
より素子の周辺領域からＴｉ薄層２４を除去し、ＡＩ層
２５ａの下部にあるＴｉ薄Ｊ’１２４ａとこれを隣接し
て包囲するＴｉＦｇＪ層２４ｂ層成４ｂせる。Ｔｉ薄層
２４ｂは、Ｔｉ自身は導体であっても！！薄の膜である
ため、シート抵抗２０〜４００Ω／口の抵抗層となって
おり、Ａ）層２５ａに比べれば桁違いに高抵抗である。

次に、空気中で３００℃、５〜３０分間の熱処理を施す
。これにより、第１図（Ｄ＞に示すように、ＡＩ層２５
ａで被覆されていないＴｉ薄層２４ｂは酸化されてチタ
ンの酸化物の薄層２８となるが、Ａ１層２うａの下部の
Ｔｉ薄層２４ａは、Ａ１層２５ａにマスクされているの
で酸化されない、ＡＩとＴｉの両方ともＧａ　Ａｓとの
闇にショットキバリアを形成する金属であるので、これ
等を合せてバリア金属電！！２７と呼ぶことにする。

Ｔｉ１層２４ａは極く薄い膜であるので、Ｔｉ薄７１２
４ａとＡＩ層２５ａがショットキバリアの形成にそれぞ
れどのように関与しているかは必ずしも明らかではない
、なお、ショッＩ・キバリアの形成以外の役割としては
、Ｔｉ薄層２４ａは、ＡＩ層２５ａのｎ影領域２３への
密着性の向上に寄与し、更に、バリア金属電極２７をリ
ング状に囲むチタン酸化物薄ＦＪ２８とＡＩ層２５ａと
の電気的接続に寄与する。バリア金属電極２７のシート
抵抗は１Ω／口以下であることが望ましく、この実施例
では約０．０５Ω／口である。第１図（Ｄ＞及び第２図
に示す如く、Ａ１層２５ａを包囲するように設けられた
本発明に従うチタン酸化物薄層２８は、Ｔｉ薄層２４ｂ
の厚さより増大して概算で７５Ａ〜３００Ａであり、シ
ート抵抗が５０Ｍ〜５００ＭΩ／口という半絶縁性の高
抵抗層である、即ち、チタン酸化物薄層２８は、完全な
絶縁物と見なせるＴｉ０７（２酸化チタン）ではなく、
ＴｉＯ□よりも酸素が少ない所謂酸素プアーなチタン酸
化物Ｔｉ０ｘ（但し、Ｘは２よりも小さい数値）となっ
ているものと考えられる。

次に、第１図（Ｅ）に示すように、チタン酸化物薄層２
８の上を絶縁層２９で被覆してショットキバリアを有す
る半導体チップ即ち電力用ショットキバリアダイオード
チップを完成之せる。なお、絶縁層２９は、プラズマＣ
ＶＤ　（ｃｈｅｎｉｃａｌ　　ｖａｐ。

ｒ　　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成したシリコ
ン酸化膜から成る。

プラズマＣＶＤは、原料気体を低温プラズマ状態にして
化学反応を促進させ、原料気体の反応生成物である薄膜
を基板上に付着させる方法である。

この方法は、プラズマ状態の下で化学的に非常に活性で
あるイオン、ラジカル（活性種）などが作り出されてい
るので、従来の常圧又は減圧のＣＶＤ法に比べると大幅
に低温で薄膜を作成できる。

プラズマＣＶＤにもいくつかの方法があるが、プラズマ
を発生させるのに高周波放電を利用する高周波放電プラ
ズマＣＶＤが最も一般的である。

次に、第５図の高周波放電プラズマＣＶＤ装置の概念図
を参照してプラズマＣＶＤによる絶縁層２９の形成方法
を説明する。平行平板型の電極４１．４２の間の空間４
３に原料ガスとしてＳｉＨ４（モノシラン）とＮ２ｏ（
亜酸化窒素）の混合ガスが導入される。ガスの流入量（
１気圧時換算）は、ＳｉＨ３，３ＣＣ／分、Ｎ２０　９
８ｃｃ／分である。空間４３は真空ポンプ（図示せず）
による排気によりＱ、５ｔＱｒｒの減圧状態に保持され
る。電極４１．４２の間には、高周波電源４４により、
１３゜５６ＭＨ２，１５０Ｗの高周波電力が供給される
。電極４２の上には第１図（Ｄ）の状態にある半導体基
板２１が載置され、辷−タ（図示せず）により３００℃
に加熱されている。原料ガスはプラズマ状態に励起され
、シリコン酸化膜から成る絶縁層２９が半導体基板２１
の上に付着する。絶縁層２９の厚さは、７分間の成長を
行って約６００ＯＡである。その後、フォトエツチング
によって絶縁層２９の一部を除去し、第１図（Ｅ）のよ
うに絶縁層２９を形成する。

絶縁層２９は、プラズマＣＶＥ又は光ＣＶＤ法で形成し
たシリコン窒化膜や塗布法により形成したポリイミド系
樹脂膜等に置き換えることもできるが、プラズマＣＶＤ
法又は光ＣＶＤ法により形成したシリコン酸化膜が好適
であった０図示は省略しているが、ＡＩ層２５ａの上面
に例えばＴｉ層とＡｌ１層とを順次に設け、これをリー
ド部材に対する接続用電極とするのが普通である。

第２図の各部の寸法を例示すると次の通りである。バリ
ア金属電極２７の幅ａは約９００μｍ、チタン酸化物薄
層２８の幅すは約１５０μｍ、チタン酸化物薄層２８と
ｎ影領域２３の端縁との間の幅Ｃは約１５０μｍである
。

このショットキバリアダイオードにおいては、バリア金
属電極２７とｎ影領域２３との間に第１のショットキバ
リアが生じるのみでなく、チタン酸化物薄層２８とｎ影
領域２３との間に第２のショットキバリアが生じる。チ
タン酸化物薄層２８とｎ影領域２３との間にショットキ
バリアが生じることは、ショットキバリアダイオードの
整流特性、容量特性、飽８Ｉ電流特性等によって確認し
た。

例えば、チタン酸化！ｌ１ｆｆ薄層２８の面積を零から
増加すると、飽和電流Ｉｓがチタン酸化物薄層２８の面
積とバリア金属電極２７の面積との和に略比例して増加
する。この比例関係はショットキバリアダイオードの種
々の温度において得られることが確認されている。チタ
ン酸化物薄層２８とバリア金属電極２７との和の面積に
対して飽和電流ＩＳが略比例的に変化するということは
、バリア金属電極２７と時開−の電流密度でチタン酸化
物薄層２８に逆電流が流れることを意味する。この現象
は、チタン酸化物薄層２８がバリア金属電極２７と時開
−のバリアハイドφＢを持つショットキバリアを形成し
ていることを端的に示している。

第３図の実線の特性曲線は本発明に従う第１図（Ｅ）の
ショットキバリアダイオードの逆電圧−逆電流特性を示
し、破線の特性曲線は、比較のために第１［ｇ（Ｅ）の
ショットキバリアダイオードからチタン酸化物薄層２８
を除去した構造のショットキバリアダイオードの逆電圧
−逆電流特性を示す、２つの特性曲線の比較から明らか
な如く、本発明に従うチタン酸化物ＦｉＩ層２８を有す
るショットキバリアダイオードのブレークダウン電圧は
約２５０■であり、チタン酸化物薄！２８を持たない従
来のショットキバリアダイオードのブレークダウン電圧
は約６０Ｖであり、チタン酸化物薄層２８がブレークダ
ウン電圧の大幅な向上に関与していることが分る。なお
、チタン酸化物薄層２８を有するショットキバリアダイ
オードのブレークダウン電圧の値（約２５０Ｖ）はバル
ク耐圧（バリア金属電極２７の中央の耐圧）に略等しい
レベルに到達していると考えられる。

次に、本発明に従うショットキバリアダイオードの逆電
圧−逆電流特性を更に詳しく説明する。

ショットキバリアダイオードに印加する逆方向電圧を零
ボルトから徐々に高くすると、まず、第３図の領域Ｉに
示すように、極めて微少な飽和電流Ｉｓが流れる。この
時、バリア金属電極２７に基づく第１のショットキバリ
アを通って逆電流が流れると共に、チタン酸化物薄Ｊｉ
ｆ２８に基づく第２のショットキバリアを通る逆電流も
流れる。逆電圧印加回路はバリア金ａｔ極２７即ちアノ
ードとオーミック電！！２６即ちカソードとに接続され
、チタン酸化物薄層２８には直接に接続されていない、
従って、チタン酸化物薄層２８を通る電流はバリア金属
ｔｆ！２７に流れ込む、第３図の領域Ｉでは、チタン酸
化物薄層２８に流れる電流の値が小さいので、チタン酸
化物薄層２８のバリア金属電極２７に近い点と遠い点と
の間の電位差はあまり大きくない、即ちチタン酸化物薄
層２８の横方向の電位勾配が小さく、チタン酸化物薄７
ｍ２８の各部の電位がバリア金Ｘ電極２７の電位とほぼ
等しい。

更に逆電圧を高め、６０〜１００■程度にすると、チタ
ン酸化物薄ＷＩ２８の外周縁における複数の微少領域で
ブレークダウンが起き、第３図の領域■に示すように逆
電流が階段状に増加する。この階段の１段分がチタン酸
化物薄層２８の外周様１箇所のブレークダウンに相当す
る。従来のショットキバリアダイオードでは微少領域の
ブレークダウンが引き金となって大きな逆電流が流れる
が、本発明に従うショットキバリアダイオードでは大き
な逆電流が流れない。即ち、チタン酸化物薄層２８が半
絶縁性の高抵抗層であるため、チタン酸化物薄層２８の
抵抗分による電流制限が働き、逆電流の大きな増大が抑
制される。領域■の終りになると、チタン酸化物薄層２
８のバリア金属電極２７に接する内周側の１ｔＰ１とバ
リア金属電ｆ！２７から遠い外周側の端Ｐ２どの間の電
位差が比較的大きくなり、その結果として、チタン酸化
物薄ＦＭ２８の周縁端Ｐ２とオーミック電ｆ！２６との
間の電位差は、印加逆電圧を増加させてもあまり増大し
なくなる。このため、周縁端Ｐ２における新たなブレー
クダウンが発生しなくなる。しかし、既に周縁端Ｐ２で
発生したブレークダウンはそのまま維持され、このブレ
ークダウンに基づく逆電流がチタン酸化物薄Ｊ’！２８
を通って流れ続ける。

領域■においては、チタン酸化物薄層２８の周縁端Ｐ２
における新たなブレークダウンが生じないために、逆電
圧の増大に従ってバリア金属電極２７に基づく第１のシ
ョットキバリア及びチタン酸化物薄層２８に基づく第２
のショットキバリアを通る逆電流が徐々に増大する。も
し、チタン酸化物薄層２８の部分をショットキバリア形
成しない抵抗体層例えばｎ−形高抵抗Ｇａ　Ａｓ層に置
き換えたとすれば、逆電圧の増加に伴なって逆電流（漏
れ電流）も大幅に大きくなり、結局、耐圧も低くなる０
本発明に従うチタン酸化物薄層２８は高い抵抗を有する
のみでなく、ショットキバリアも形成するので、上述の
抵抗体層の場合よりも漏れ電流抑制効果が大きい。

バリア金属電極２７のみでなくチタン酸化物薄層２８に
も電圧が印加されるので、第４図に模式的に示す空乏層
３０がバリア金属電極２７とチタン酸化物薄層２８の下
のｎ影領域２３に生じる。

チタン酸化物薄層２８とｎ＋形領領域２２の間の電位差
は、内周端Ｐ　から外周端Ｐ２に向うに従つて小さくな
るので、空乏層３０の広がり（垂直方向の厚さ）も外周
端Ｐ２に向うに従って小さくなる。また、バリア金属電
極２７からチタン酸化物薄層２８にかけてのｎ影領域２
３の表面はショットキバリアとして連続している。これ
等の結果、電界集中を緩和することができるなだらかな
空乏Ｗ１３０が得られ、バリア金属電極２７の周縁端に
電界が集中しなくなる。従って、■とじて示すように、
一対の電極２６．２７間に印加される逆電圧が増加して
もブレークダウンが生じない領域が広く続くことになる
。

逆電圧が２５０Ｖになると、バリア金属電極２７の周縁
とオーミック電極２６との間に臨界電界Ｅｃｒはを越え
る所が生じてブレークダウンが発生し、領域■に示す如
く逆電流が増大する。

なお、比較のために第１図（Ｃ）に示すＴ１薄層２４ｂ
を酸化する前の状態で逆電圧−逆電流特性を測定したと
ころ、Ｔｉ薄層２４ｂが十分な高抵抗層になっていない
ために、第３図の領域■に示すように逆電流を抑制する
ことが出来ず、従来と同様にほぼ破線で示すようなブレ
ークダウンが発生した。

本実施例のショットキバリアダイオードを、スイッチン
グ周波数うＯＯＫＨｚのスイッチングレギュレータの整
流ダイオードとして使用したところ、ノイズ発生の極め
て少ない整流動作が確認された。

なお、チタン酸化物薄層２８を設けることによるスイッ
チング速度（高速応答性）の低下は認められなかった。

また、長期間に渡って使用しても、ショットキバリアダ
イオードの耐圧特性等は安定していた。

本実施例の利点を要約すると次の通りである。

（１）　チタン酸化物薄Ｒ２８は抵抗体であると共にシ
ョットキバリア生成可能物体であるので、バリア金属電
極２７の周縁における電界の集中を緩和する空乏層を良
好に発生させ、耐圧を大幅に高めることができる。

（２）　従来のガードリングを有するショットキバリア
ダイオードに比較し、高速応答性が良い。

（３）　従来の絶縁層を介したフィールドプレートを有
するショットキバリアダイオードで見られる特性の熱的
不安定性は、解消されている。

（４）　　ＡＩ層２５ａの直下に設けたＴｉ薄層２４ａ
の延在部であるＴｉ薄層２４ｂを酸化させてチタン酸化
物薄１１２８を得るので、目的とするチタン酸化！ＩＩ
Ｉ薄層２８を容易に得ることができる。

また、バリア金属電極２７とチタン酸化物薄層２８との
電気的接続を容易且つ確実に達成することができる。

（５）　プラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜から成る
絶縁層２９を設けることによって耐圧特性等の低下を招
くことはなく、チタン酸化物薄層２８に基づく高耐圧作
用を維持することができる。

また、シリコン酸化膜から成る絶縁層２９でパッシベー
ションされたショットキバリアダイオードは長期間の使
用による耐圧特性等の劣化が少なく、高い信頼性を有す
る。

［第２の実施例コ 次に、第６図に示す本発明の第２の実施例に係わるショ
ットキバリアダイオードを説明する。但し、第６図及び
後で説明する第３〜第７の実施例を示す第７図〜第１１
図に於いて、第１図と共通する部分には同一の符号を付
してその説明を省略する。

第６図のショットキバリアダイオードは、第１図（Ｅ）
と同様にｎ影領域２３の上にＴｉ４層２４ａと、ＡＩ層
２５ａと、チタン酸化物薄層２８とを有している。しか
し、チタン酸化物薄層２８はＡｌ１２５ａに直接に接続
されておらず、Ｔｉ薄層２４ｃを介して接続されている
。このＴ！薄１２４ｃはチタン酸化物薄Ｎ２８を得るた
めの酸化処理工程の後にフォトエツチングによってＡＩ
Ｊｉ１２５ａの一部を除去することによって得る。Ｔ１
薄層２４ａはＴ１薄層２４ａに連続し、ｎ影領域２３と
の間にショットキバリアを形成するので、これもバリア
金Ｉｌ！Ｊ電極２７の一部に含めることにする。この様
にＴ１薄層２４ｃを設けると、耐圧が更に高くなる。即
ち、Ａ１層２５ａとｎ影領域２３は互いに異質の物体で
あるので、Ａ１屑２５ａを設けたことに基づく応力集中
点３１がＡＩ層２５ａの周縁の下部に生じる。この応力
集中点３１におけるブレークダウンを起す臨界電界Ｅｃ
ｒｉｔは他の部分に比べて低下している。従って、この
応力集中点３１に電界が集中すれば更にブレークダウン
が生じ易くなる。そこで、この実施例ではＴｉ薄層２４
ｃを設けることによってチタン酸化物薄層２８の内周端
を応力集中点３１がら離間させている。第１図（Ｅ）の
場合にはバリア金属電極２７とこれと異質のチタン酸化
物薄層２８との境界部分の下部に電界が集中したが、第
６図では相対的に導電性の高いＴ１薄層２４ｃと導電性
の低いチタン酸化物薄層２８との境界部の下部に電界集
中点３２が生じる。この様に電界集中点３２が応力集中
点３１から離れることにより、第１図（Ｅ）の構造のシ
ョットキバリアダイオードよりもブレークダウンが起り
難くなり、耐圧が高くなる。

［第３の実施例］ 第７図に示す第３の実施例のショットキバリアダイオー
ドでは、バリア金属電極２７の外周側に、第１のチタン
酸化物薄層２８ａ、第１の等電位化用Ｔ１薄層２４ｄ、
第２のチタン酸化物薄層２８ｂ、第２の等電位化用Ｔｉ
薄層２４　ｅ　、第３のチタン酸化物Ｆ’ＪＲ２８ｃが
リング状に順次に配置され、これ等が互いに電気的に接
続されている。Ｔｉ薄層２４ｄ、２４ｅの上の等電位化
用Ａ１層２５ｂ、２５ｃはＡ１肩２５の一部を残存させ
たものである。即ち、第１図（Ｂ）に糸すＡｌｆｆ１２
５のフォトエツチング時に第７図のＴｉ薄層２４ｄ、２
４ｅに対応するようにＡＩ層２５ｂ、２５ｃが残存され
、これがＴｉ薄層２４ｄ、２４ｅの酸化防止のマスクと
して使用されている。

Ｔｉ薄層２４ｄ、２４ｅは及びＡｌ１２５ｂ、２５ｃか
ら成る環状領域は導電性が高いので、等電位分布領域と
なり得るにの結果、ｎ影領域２３の表面上における平面
的に見た電位分布の不均一性を修正して均一な空乏層を
形成し、耐圧を向上させることができる。なお、Ｔｉ薄
１２４ｄ、２４ｅはチタン酸化物ｆｆＦＪ２８ａ、２８
ｂ、２８Ｃよりは導電性が高いので単独でも等電位化効
果を発揮するので、Ａ１．Ｆｉ１２５ｂ、２５ｃを除去
してもよい。また、Ｔｉ薄／１２４ｄ、２４ｅの部分を
チタン酸化！！ＩＩ薄層としてＡ１層２５ｂ、２５ｃに
相当する部分に設けた導電体のみで等電位領域を形成し
てもよい。また、Ｔｉ薄Ｍ２４ｄ、２４ｅの下部にガー
ドリングと同様の　＋影領域を単独又は補助的な等電位
化領域として形成してもよい、また、等電位領域を１重
又は３重以上に設けてもよい。

［第４の実施例］ 第８図に示すショットキバリアダイオードは、第６図と
実質的に同様に、Ａ１層２５ａとＴｉ薄層２４ａ、２４
ｃから成るバリア金属電極２７の囲りにチタン酸化物薄
層２８ａ、２８ｂ及びＴ−ｉ薄ｆｆ１２４ｄをリング状
に有する他に、第２のチタン酸化物薄層２８ｂとｎ影領
域２３とを接続する短絡電極３３を有する。この短絡電
極３３は、Ａｕ−Ｇｅ合金層の上にＮｉ　　にッケル）
層とＡｕ層とを順次に重ねたものであり、Ｇａ　ＡＳか
ら成るｎ影領域２３にオーミック接触している。

この様に短￥＆電極３３を設けると、逆電圧を印加した
時のチタン酸化物薄層２８ｂの外周縁の電位がｎ影領域
２３と実質的に同一になるため、この外周縁でブレーク
ダウンが発生しない。従って、第１図（Ｅ）のショット
キバリアダイオードが第３図の領域■で動作する時に発
生するノイズは第８図のダイオードでは発生しない、チ
タン酸化物薄層２８ｂの周縁は、ｎ影領域２３に電極３
３で接続されているために、ここを通って電流が比軟的
流れ易い、このため、第３図の領域■における電流に相
当する電流を雉絡電ｆ！３３とチタン酸化物薄層２８ｂ
とＴｉ薄層２４ｄとチタン酸化物薄層２８ａとバリア金
属電極２７とから成る通路によって得ることができる。

［第５の実施例コ 第９図に示す第５の実施例のショットキバリアダイオー
ドは、ｎ影領域２３の表面にチタン酸化物薄層２８ｇを
有し、更にこの上にリング状チタン酸化物薄層２８ｄ、
２８ｅ、２８ｆ並びにリング状等電位化用Ｔｉ薄層２４
ｈ、２４ｉを有する。

上側のチタン酸化物薄ｆｆ１２８ｄ、２８ｅ、２８ｆは
Ｔｉ薄Ｊ！１２４ｇ、２４ｈ、２４ｉに連続していたＴ
ｉ薄層を酸化したものである。下側のチタン酸化物薄層
２８ｇは、上側のチタン酸化物薄層２８ｄ、２８ｅ、２
８ｆの厚さはほぼ同一であるが、酸化の程度を上側のチ
タン酸化物薄Ｊｉ１２８ｄ、２８ｅ、２８ｆよりも強め
ているので、上側のチタン酸化物薄Ｊｌｆ２８ｄ、２８
ｅ、２８ｆよりもシート抵抗が大きい、従って、上側の
チタン酸化物薄層２８ｄ、Ｔｉ薄層２４ｈ、チタン酸化
物薄層２８ｅ、Ｔｉ薄層２４ｉ及びチタン酸化物薄層２
８ｆを通る電流が下側のチタン酸化物薄層２８ｇを通る
電流よりも大きくなり、上側の層によって主として電位
勾配が決定される。下側のチタン酸化物薄層２８ｇは高
いバリアハイドφＢを有するようになるので、飽和電流
Ｉｓの小さいショットキバリアダイオードを提供するこ
とができる。即ち、第３図の領域■、■、■の逆電流レ
ベルを小さくすることができる。

なお、上側のチタン酸化物薄層２８ｆの一部はｎ影領域
２３に接しているが、ここに非接触であってもよい、ま
た、下側のチタン酸化物薄層２８ｇにも第７図及び第８
図に示すような等電位化用のＴｉ４！２４ａ、２４ｅを
設けてもよい、また、Ｔ；薄層２４ｈ、２４ｉの上に、
第７図及び第８図と同様にＡ１層を残存させてもよい。

し第６の実施例］ 第１０図に示す第６の実施例のショットキバリアダイオ
ードは、第６図と同一の構成のバリア金属電極２７及び
絶縁層２９の上に真空蒸着によって電極層３４を設けた
ものである。この電極１３４の周縁部３４ａは絶縁層２
９とチタン酸化物薄層２８とを介してｎ影領域２３に対
向しているので、フィールドプレートとして機能する。

この結果、チタン酸化物薄層２８に基づく耐圧改善作用
とフィールドプレートに基づく耐圧改善作用との両方を
得ることができる。なお、プラズマＣＶＤにより形成し
たシリコン酸化膜から成る絶縁層２９は、電極層３４の
周縁部３４ａをフィールドプレー１・とじて機能させる
上でも、特に問題は認められなかった。

［第７の実施例］ 第１〜第６の実施例における絶縁Ｎ２９は、プラズマＣ
ＶＤによるシリコン酸化膜である。プラズマＣＶＤによ
るシリコン酸化膜と光ＣＶＤによるシリコン酸化膜とが
同様な作用効果を有することを確めるために、第１〜第
６の実施例の絶縁層２９を光ＣＶＤによるシリコン酸化
膜に置き換えたものに相当するショットキバリアダイオ
ードを作製した。なお、絶縁Ｍ２９以外の部分の製造方
法は、第１〜第６の実施例と同一である。

この実施例に係わる光ＣＶＤは、原料気体にエネルギー
の大きな光（紫外線、紫外線レーザなと）を照射してこ
れを励起し、原料気体の反応生成物である薄膜を基板上
に付着させる方法である。この方法も、光励起によって
ラジカルが作り出されて化学反応が促進されるので、大
幅に低温で薄膜を作成できる。光ＣＶＤは、プラズマＣ
ＶＤと比べると成長速度は大幅に小さくなってしまうが
、プラズマＣＶＤより更に低温化が可能であるし、イオ
ンがほとんど発生しないので基板に与える損傷が少ない
。従って、プラズマＣＶＤによるシリコン酸化膜を有す
るショットキバリアダイオードとほぼ同等又はこれ以上
の特性のものを得ることができる。

次に、°第１１図の紫外線励起の光ＣＶＤ装置の概念図
を参照して第７の実施例に係わる光ＣＶＤ法を詳しく説
明する。外囲器の上壁４５と下部の窓部４６の間の空間
４７に、原料ガスとしてＳｉ２Ｈ６（ジシラン）とＮ　
２０　＜亜酸化窒素）の混合ガスが導入される。ガスの
流入量（１気圧時換算）は、Ｓｉ　２Ｈ６２，５ｃｃ／
分、Ｎ２０５Ｑ　ｃｃ／分である。空間４７は真空ポン
プ（図示せず）による排気によりＱ、５ｔｏｒｒの減圧
状態に保持される。窓部４６は透明な石英製で、その下
部に５００Ｗの低圧水銀ランプ４８が配置される。

上壁４５には第１図（Ｄ＞の状態にある半導体基板２１
が取付けられ、辷−タ（図示せず）により３００℃に加
熱されている。！料ガスは、低圧水鋼ランプ４８から出
る紫外線４９　（１８４９Ａと２５３７Ａのスペクトル
線）によって照射されて活性な状態に励起される。その
結果、シリコン酸化膜から成る絶縁膜２９が半導体基板
２１の上に付着する。この段階での絶縁ｗＡ２９の厚さ
は、１時間の成長を行って約１００ＯＡであった。時間
を更にかけてもつと厚くしてもよいが、ここでは、上述
のプラズマＣＶＤにより約６０００Ａのシリコン酸化膜
を光ＣＶＤの約１００ＯＡのシリコン酸化膜の上に重ね
て形成して絶縁Ｍ２９とした。

その後、フォトエツチングによって絶縁膜２９の一部を
除去し、第１図（Ｅ）のように絶縁膜２９を形成した。

［変形例］ 本発明は上述の実施例に限定されることなく、例えば次
の変形が可能なものである。

（１）　チタン酸化物薄Ｊ’！２８．２８ａ〜２８ｆの
シート抵抗は、半導体チップ構造やサイズによって効果
的な範囲が変わるが、１０にΩ／口〜５０００ＭΩ／口
、望ましくはＩＯＭΩ／口〜１０００ＭΩ／口に選ぶべ
きである。

（２）　チタン酸化物薄層の幅すを約１０μｍ以上にす
ることによって耐圧向上の効果が現われ、３０μｍ以上
にすることによってその効果が顕著になることが確認さ
れている。しかし、所定の耐圧が得られる歩留を高くす
るためには１００μｍ以上に設計することが一層望まし
い。幅すを５００μｍ又はこれよりも大きく設定しても
耐圧向上効果を十分に得ることができる。従って、幅す
の上限はないが、幅すを５００μｍ以上にしても耐圧の
比例的増大を期待することができないばかりでなく、半
導体チップが大型化するという開題が生じる。従って、
幅すを３０〜５００μｍの範囲にすることが望ましい、
− （３ン　第１図（Ｂ）のＴ１薄層２４の膜厚は、膜厚制
御、酸化温度、酸化時間等を勘案して２０Ａ以上にすべ
きである。上限については、上記所定のシート抵抗が得
られるならば制限はないが、Ｔｉ薄膜を熱酸化してチタ
ン酸化物薄層を形成するときには、酸化温度と酸化時間
を勘案して３００Ａ以下とすべきである。プラズマ酸化
のような強力な酸化を行うならば、この上限はさらに拡
大できる。

＜４）　　Ｔｉ薄層２４を酸化してチタン酸化物薄１２
８を得る時の酸化温度は５００℃以下にすることが望ま
しく、Ａｕ系の電極を用いる時は３８０℃以下とする。

酸化温度の下限値については、熱酸化法による時では２
００°Ｃ以上とするが、プラズマ酸化による時では室温
以下の低温とすることもできる。酸化時間はＴ１薄層２
４の厚さ、酸化温度、酸化雰囲気によって変わるが、５
秒〜２時間の範囲に収めることが望ましい。

（５）　チタン酸化物薄層２８．２８ａ〜２８ｇに対応
するものをチタン酸化物の蒸着やスパッタリングで形成
してもよい。

（６）　　Ｔｉ薄層２４及びチタン酸化物薄層２８はＩ
ｎやＳｎ等を添加したものであってもよい。

（７）　　ｐ′″形領域から成るガードリングと組み合
わせることもできる。第６図の例で説明すれば、ｐ＋形
領領域電界集中点３２に対応してＴｉＮ層２４ｃからチ
タン酸化物薄層２８にかけての位置に形成し、Ａ１層２
５ａからは離間させる。

こうすれば、Ｔ１薄層２４ｃの抵抗分によってｐ＋形領
領域順電流が流れることはほとんどなく、高速応答性の
低下は起こらない。なお、この場合には、チタン酸化物
薄層２８及びバリア金属電極２７とｐ＋形領領域ら成る
ガードリングとの間にショットキバリアは形成されない
が、ガードリングのｐ＋形領領域基板２１のｎ影領域２
３との開のＰｎ接合に基づく空乏層が形成され、このｐ
ｎ接合の空乏層を介してチタン酸化物薄層２８の空乏層
とバリア金属電極２７の空乏層とが連続し、耐圧向上作
用が生じる。

（８）　　ＧａＡＳの代りにＩｎＰ（燐化インジウム）
等の■−ｖ族化合物やシリコンを使用するショットキバ
リア半導体装置にも適用可能である。

（９）　集積回路中にショットキバリア半導体装置を形
成する場合には、ｎ影領域２３を島状に囲むようにｎ＋
形領領域２２設けてオーミック電極２６をｎ影領域２３
の表面側に設けるプレーナ構造としてもよい。

（１０）　　ｎ影領域２３、ｎ＋形領領域２２ｐ影領域
と置き換えることができる。

（１１）　シリコン酸化膜から成る絶縁膜２９を形成す
るためのプラズマＣＶＤ又は光ＣＶＤの方法も実施例の
方法に限られない０例えば、強力な紫外線レーザを照射
して光励起プラズマを発生させるプラズマＣＶＤ法も適
用できる。

［発明の効果］ 上述の如く、本発明によれば、チタン酸化物の薄層及び
プラズマＣＶＤ又は光ＣＶＤにより形成されたシリコン
酸化膜を設けることにより、高耐圧、高速且つ高信頼性
のショットキバリア半導体装置を提供することができる
。また、薄層のシート抵抗を１０にΩ／口〜５０００Ｍ
Ω／口にすることによって高耐圧化を効果的に達成する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係わるショットキバリ
アダイオードを製造工程順に示す断面図、第２図は第１
図（Ｄ）の状態を示す平面図、第３図は第１図（Ｅ）の
ショットキバリアダイオードの逆電圧−逆電流特性図、 第４図は空乏層を模式的に示すショットキバリアダイオ
ードの一部拡大断面図、 第５図はプラズマＣＶＤ装置を示す断面図、第６図は第
２の実施例のショットキバリアダイオードを示す断面図
、 第７図は第３の実施例のショットキバリアダイオードを
示す断面図、 第８図は第４の実施例のショットキバリアダイオードを
示す断面図、 第９図は第５の実施例のショットキバリアダイオードを
示す断面図、 第１０図は第６の実施例のショットキバリアダイオード
を示す断面図、 第１１図は光ＣＶＤ装置を示す断面図である。 ２２・・・ｎ＋形領領域２３・・・ｎ影領域、２４ａ・
・・Ｔ１薄層、２５ａ・・・Ａ１層、２６・・・オーミ
ック電極、２７・・・バリア金属電極、２８・・・チタ
ン酸化物薄層、２９・・・絶縁層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］半導体領域と、 前記半導体領域との間にショットキバリアを生じさせる
   ことができるように前記半導体領域上に形成されたバリ
   ア金属電極と、 前記バリア金属電極を包囲するように前記半導体領域上
   に配置され、且つ前記バリア金属電極に電気的に接続さ
   れ、且つ前記バリア金属電極よりも大きなシート抵抗を
   有し、且つ前記半導体領域との間にショットキバリアを
   生じさせることができるように形成されたチタン酸化物
   の薄層と、前記薄層を被覆するように形成され、且つプ
   ラズマＣＶＤ又は光ＣＶＤにより形成されたシリコン酸
   化膜から成る絶縁層と を備えていることを特徴とするショットキバリア半導体
   装置。 ［２］前記薄層は、シート抵抗が１０ｋΩ／□〜５００
   ０ＭΩ／□の膜である請求項第１項記載のショットキバ
   リア半導体装置。