JPH01235379A - 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題〕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涜金生かして、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
パ＋７７ダイオードは１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＋１７の中
央部ての耐圧）に比べて低下する現象が著しく、高耐圧
化が難しいとい５問題を有する。 この問題を解決するた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、例工ば米国の
ニス・エム・シイー著の［フイズイクス　オブ　＋ごコ
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ドガードＩｌングの両方を使用する
ことも既に行われている。 フィールドグレート！＃漬のショットキバリアダイオー
ドは、ｎ型半導体領域と、この土に形成されたｎ型半導
体領域と、このｎ型半導体領域の土に形ａされたンヨソ
トキバリ了形成ｏＪ訃な金践亀惨（９下バリア！極と呼
ぶ）と、ｎ型半導体頒域士にバリア電極全包囲てるよ）
に形成された絶縁！曽と、この絶塚層士に設けられ月つ
バリア電極に接続されたフィールドグレートと、ｎ型半
導体領域に接続されたオーばツク′１電極とから欣る。 バリア電極とオーεツク′＃ｌ極とのｒ＃ｒＪに逆電圧
を印加すると、ハシノア１１棲と０型＃８祷体領域との
間に空乏層が生じると共に、フィールドグレートの下部
のｎ型半導体領域に４フイールドプレートのｉｌ界効果
によって空乏ｌ―が発生し１．バリア１１＆の周辺部に
ｔ界が集中することが緩和きれ、ショットキバリアの周
辺耐圧が向Ｊ：″ｆる。し、かじ、１ｍ界の集中金良好
忙緩和し、大幅に耐圧を向上させることは夫際上困雌で
あった。 一部、ガート”ｒｌング泡渭のショットキバリアダイオ
ードは、平面的に見てバリアｉ！［極の周辺に接続され
ると共にバリアを極全囲むように前項されたｐ型牛導体
領域から成るガードリングを有する。 ガードリングのｐ型半導体領域はｎ型半導体領域とｐｎ
接合金形形成、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
合ダイオードと全並タリ配置した構造になるため一＋１
ｉＴｌｉ、圧をＨＪ加して順ＩＩ流を流したときにｐｎ
接合部分において少むキャリアの注入が発生し、ンヨソ
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。！た。ガードリング構造は、フィールドプレ
ート構造と組合せて広く利用されているけれども。 やはり大幅な高耐圧化は困難である。 そこで１本発明の目的は、高耐圧化が可曲なショットキ
バリア半導体装ｆｉｌｌを提供てることにある。 〔課期を解決丁７）ｙ：めの手段〕 上記目的を解放するための本発明を工、半導体碩域と、
前言ｅ半導体軸域との間にショットキバ＋７７を形成Ｔ
るよ５に前記生導体領域上に配置されたバリア電極と、
前記バリアを極を＠囲てるよりに前記牛導体領域上に配
置され、かつ前記バリア電極と電気的に接続され、かつ
前記バリアミ電極よりも穴きなシート抵抗を有し、かつ
前記牛導体領域トノ間ニショットキバリアが得られるよ
うに形成されている薄層と、　ＦＩＪ記バリア電極及び
前記＃層を包囲し、かつ前記薄層と電気的に接続され、
かつ前記薄層よりも小さなシート抵抗ｔ［している等電
位化領域とを備えていると共に、前記バリア１に極によ
るショットキバリアと前記薄層によるショットキバ１７
７とは直接又はｐｎ接合金弁して連続していること１に
％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。 〔作　用］ 上ｉピ発明において、バリア１１１極と半導体軸域との
間に逆電圧が臼」加された時には、バリアを極と半導体
軸域との間のショットキバリアに基づく空乏層と、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。バズノア電極と薄層との下に単一４１＃
Ｌ型の半導体領域が存在する場合には２つの空乏層が直
接的にａ！続てる。一方。 半導体軸域が！！４なる導電型のガード１ノング等を含
む場合には、このｐｎ接合に基づく９乏層をｉｔ　して
上記２つの９乏層が連＃にする。＃鳩はバズノア電極よ
りも穴きなシート抵抗を七するので、バ１７ア電極から
薄層の周縁部に向って電位が徐々に変化する１位勾配が
生じる。この結果、バリアｔ　、ｂの埼縁稀に電界が集
中しないよっな空乏層の広がりが得られ、耐圧が大幅に
向上する。、呼た１等電位化層の作用によって耐圧同士
を図ることが可能な良好な空乏層が発生する。 ［第１の実施例〕 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
ード及びその裂造力法を第１図〜第４囚に基づいて説明
する。 ます、第１１囚に示すよ５に、　ＧａＡｓ　　（Ｆｎ化
ガリウム）からｆｆ１ｋる半導体基板２１を用意Ｔる。 半導体基板２１は厚さ６００μｍ、不純物濃度１〜３　
Ｘ　１０Ｉ８ｃｍ　　（Ｄｎ　　型領域２２の±に、へ
さ１０〜２０μｍ、不純物画度１〜２×１０′５ｃｍ　
　のｎ型領域２３をエヒタギシャル欣長させたものであ
る。 次に、第１図（ＢＪに示すよ５に、ｎ型ＧａＡｓから成
るｎ型領域２３の土面全体にＴｉ（チタン）の薄１−２
４即ちＴｉ薄膜を真空蒸着で形成し１．更にその上面全
体にＡＩ　（アルミニウム）層２５を連続して真空蒸盾
する。Ｔｉ薄層２４の厚さは５０Ａ〜２００λ（ＣＪ、
００５−〇、ＣＪ２　ｔｔｍ　）と極薄である。ＡＩ層
２５の厚さは約２μｍで、］゛ｉ薄層２４の１００倍以
止である。更に、ｎ　型領域２２の下面にＡｕ　（金）
−Ｇｅ（ゲルマニウム）の合金から取るオーミック接触
の１を極２６を真空蒸着により形成し、その後６８０℃
、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電極と本発明に従う等電位化層
を形成丁べき領域に対応させてＡ１１曽２５ａ及び２５
ｂ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及び
２５ｂのそれぞれの下部に位置てるＴｉ薄層２４ａ及び
２４ｂとこれを隣接して包囲するＴｉ薄層２４ａ及び２
４ｄ１１！−残存させる。Ｔｉ薄層２４ａ、２４ｂ、２
４ｃ、２４ｄはＴｉ自身は導体であっても極薄の膜であ
るため、シート抵抗２０〜４００Ω／口の抵抗層となっ
ており。 ＡＩ層２５ａ、２５ｂに比べれば桁違いに高抵抗である
。 次に、空気中で６００℃、５〜３０分間の熱処理を施丁
。これにより、第１図［Ｆ］Ｋ示すように。 ＡＩ層２５ａ、２５ｂで被覆されていないＴｉ薄層２４
ｃ、２４ｄは酸化されてそれぞれチタン酸化物の博１＊
２８　ａ、　２８　ｂとなるがＡ１層２５ａ、２５ａの
下部の’Ｉ’ｉ　Ｎｋｔ２４　ａ、　２４　ｂはＡＩ７
曽２５ａ、２５ｂｌＣマスクされているので酸化されな
い。 ＡｌとＴｉの両方ともＧａＡｓとの間にショットキバリ
アを形成する金楓であるので、ＡＩ層２５ａとＡＩ層２
５ｂの下部に配電された１゛ｉ薄層２４ａから成る電極
をバリア電極２７と呼ぶこととする。筐た。 Ａｌ／曽２５ｂとＴｉ＃層２４ｂはそれぞれ本発明に従
う等電位化用のＡＩ／曽２５ｂと等電位化用のＴｉ薄層
２４ｂであり、　ＡＩ層２５ｂとＴｉ薄層２４ｂを合わ
せて等電位化層２９と呼ぶこととてる。チタン酸化物薄
層２８ａ、２８ｂ＋ｉ本発明に従うものであり、バリア
電極２７側に位置するチタン酸化物薄層２８ａを第１の
チタン酸化物薄層２８ａ。 バリア１１極２７から遠い位置にあるチタン酸化物薄層
２８ｂを第２のチタン酸化物薄層２８ｂと呼ぶこととＴ
る。第２図に示すようにバリアを極２７を中心として、
その外周に第１のチタン酸化物薄層２８ａ１等電位化層
２９．第２のチタン酸化物薄層２８ｂがリング状に順次
隣接し、かつ電気的に接続されて配置されている。なお
、Ｔｉ薄層２４ａは極く博い膜であるためバ１１アｔ＆
２７において、Ａｌ７Ｎ＃２ｂａとＴ１薄層２４ａがシ
ョットキバリアの形成にそれぞれどのように関与１てい
るか必すしも明らかではない。また、Ｔｉ薄層２４ａは
ショットキバリア形成以外の役割りとして、ＡＩ層２ｂ
ａのｎ型領域２６への密着性の同士に寄与てる。ここで
、バリア電極２７のシート抵抗は１Ω／口以下が望まし
く１本実施例では約０．０５０／口である。第１図Ｇ）
Ｋ示てようにリング状に設けられた本発明に従う第１及
び第２チタン酸化物薄鳩２８ａ、２８ｂはＴｉ薄層２４
ａ、２４ｄの層シート抵抗が１０〜５００ＭΩ／口とい
う中絶縁性の高抵抗層である。即ち、第１及び第２のチ
タン酸化物薄層２８ａ、２８ｂは完全な絶縁物と見なせ
るＴｉ（Ｊ２（２！化チタン）ではなく　、’　ＴｉＣ
ｈよりも酸素が少ないいわゆる酸素プアーなチタン酸化
物Ｔｉ（Ｊ、ｘ（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（ト）に示すように第１及び第２のチタン
酸化物薄層２８ａ、２８ｂと１等電位化層２９を被覆て
る絶縁層６０を設けてショットキバリア金有Ｔる牛導体
チップ即ち電力用シヨ・ントキバリアダイオードテツブ
を完成させる。なお、絶縁層ａｕｔｚプラ／（？　ＣＶ
　ｆ）　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　ＤｅｐＯ５
目１０ｎ）法により形成したシリコン酸化膜から成る。 絶縁層６０はプラズマ０ｖＤ又は光ＣＶＤ法で形成した
シリコン窒化膜や牟布法により形成したポリイミド果樹
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。図示は省略しているが、　ＡＩ層２５ａの上面
に例えばＴｉ層とＡｕ層とを１１１次に設け、これを１
ノ一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
ア電極２７のＩｌ＠ａは約９００μｍ、第１のチタン酸
化物薄層２８ａの幅すは約７０μｍ。 等電位化層２９の幅Ｃは約１０μｍ、第２のチタン酸化
物薄７１２８ｈの＠ｄは約７０〃ｍである。 このショットキバリアダイオードにおいては。 バリア電極２７とｎ型領域２６との間及び等電位化層２
９とｎ型領域２６との間にそれぞれ第１のンヨットキバ
リア及び第２のショットキバ＋７７が生じるのみでなく
、第１のチタン酸化物薄層２８ａとｎｍ領域２６の間及
び第２のチタン酸化物薄層２１ｂとｎ型領域２６の間に
もそれぞれ第６のショットキバリア及び第４の７ヨツト
キバリアが形越される。第６．第４のショットキバリア
が生Ｕにとはショットキバリアダイオードの整流特性、
容量特性、飽和電流特性等によって確認した。 例えば、第１及び第２のチタン酸化物？！４層２８ａ。 ２８ｂの［］ｉ０＆を零から増加てると、飽和電流１ｓ
が第１及び第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂと等
電位化層２９とバリアを極２７の面精の和に略比例して
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。 このことは１等電位（ヒ層２９及びバリア電極２７と略
１ｅｙＩ−のｔ流密度で第１及び第２のチタン酸什物薄
層２８ａ、２８ｂに逆電流が流れることを意味する。こ
の現象は第１及び第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８
ｂがバリア電極２７及び等電位化層２９と略画−のバリ
アハイドφＢｋ持つショットキバ１ノアヲ刑成している
こと全端的に示している。 第６図の実線の特性ＩＩＩＢ線は本発明に従う第１図■
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、破碧の特性曲線は比較のために。 第１及び第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂと等電
位化層２９を除去した従来の構造のショットキバリアダ
イオードの逆電圧−逆電流特性全示す。２つの特性曲線
の比較から明らかなように。 本発明に従うショットキバリアダイオードのブレークダ
ウン電圧は、２００〜２５０ｖであり、従来のａｋ造の
ショットキバリアダイオードのブレークダウン電圧６０
Ｖを大きく上回っている。これにより１等電位化層２９
と、第１及び第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂが
ブレークダウン電圧の向上に関与していることがわかる
。なお、２５０ｖというブレークダウン電圧はバルク電
圧Ｃハ１７ア電極２７の中央の耐圧）に略等しいレベル
に開通していると考えられる。 次に１本発明に従）ンヨットキバリアダイオードの逆電
圧−逆１ｍ流特性を更に絆しく説明する。 ショットキバリアダイオードに口部する逆電圧を零ホル
トから徐々に高めていくと、まず第６図の領域１に示す
ように、徐ぬて微少な飽和電流■３が流れる。この時、
バリア電極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、等電位化層２９に基づく第２
のショットキバリアを通る逆ｍ流も流れる。また第１及
び第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂに基づく第６
及び第４のショットキバリアを通る逆電流も流れる。逆
電圧回加回路はバリア電極２７即ちアノードとオーミッ
ク電極２６　ＭＩＪちカソードとに接続され、等電位化
層２９と第１及び第２のチタン酸化物薄、−２８ａ、２
８ｂには＠接に接ｆ＊Ｆれない。従って。 等電位化層２９を通る電流と第１及び第２のチタン酸化
物薄層２８ａ、２８ｂ全通る゛を流はバ１１ア１を極２
７に流れ込む。第６図の領域ｌ′Ｔは第１及び第２のチ
タン酸化物ｍ／１２８ａ−２８ｂと等電位化層２９に流
れる電流の（Ｉｆが小さいので、第１のチタン酸化物薄
層２８ａの内周端Ｐ１と第２のチタン酸化物薄ｒｆ１１
２８ｂの外周端Ｐ２どの間の電位差はさけど大きくない
。即ち、内周端Ｐ、から外周端Ｐ２への横力向での電位
勾配が小さく、内周端Ｐ１から外周端Ｐ？にかけての各
部の電位がほぼバリア電極２７の電圧とほぼ等しい。 更に逆電圧を高め、６０〜１００Ｖ程度とすると、第２
のチタン酸化物薄層２８ｂ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６図の領域ＩＮＫ示す
ように逆電流が階段士に増加てる。この階段の１段分が
第２のチタン酸化物薄Ｉｆｉ　２８　ｂの外周縁の１箇
所のブレークダウンに相当てる。従来のショットキバ１
ノアダイオードテハこの微少領域のブレークダウンが引
き金となって穴きな逆ｆｔ流が流れるが１本発明に従う
ショットキバＩＪアダイオードでは穴きな逆電流が流れ
ない。 μＵち第１人ひ゛第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８
ｂが牛絶縁性の高抵抗層であるため、チタン酸化物薄層
２８ａ、２８ｂの抵抗分による電流制限が働き、逆電流
の増大が抑制される。領域口の終わりになると、第１の
チタン酸化物薄層２８ａの内周端Ｐ、と第２のチタン酸
化物薄層２８ｂの外周端Ｐ２との間の電位差が大きくな
り、その結果として、第２のチタン酸化−？Ｓ層２８ｂ
の外周端Ｐ、とオーεツク１１極２６との間の電位差は
逆方向回加電圧を増加

【２てもさ／／鍵と増大しなくな
る。なお、等電位化層２９のシート抵抗は第１及び第２
のチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂのシート抵抗に比べ
て十分に小さい値であり１等電位化層２９での電位勾配
はほぼ零と考えられる。従って、Ｐ３周端Ｐ１と外周端
Ｐ２との間の電位勾配は第１及び第２のチタン酸化物＃
層２８ａ、２８ｂによるものである。ここで、外周端Ｐ
２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層２８
ａ、２８ｂと等電位化層２９金通って流れ続ける。領域
ｕ１においては、第２のチタン酸化物薄層２８ｂの外周
端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電極２７に基づ（第１のショッ
トキバリアと、等電位化層２９に基づく第２のショット
キバリアと、第１及び第２のチタン酸化物薄層２８ａ、
　２８ｂに基づく第６及び第４のショットキバリア全通
る逆電流が徐々に増大する。もし、チタン酸化物瀞層２
８ａ、２８ｂの部分をショットキバリア金形成しない抵
抗体層例えばｎ−型高抵抗ＧａＡｓ　Ｎに置き換えたと
すれば。 逆電圧の増加に伴って逆電流（漏れ電流）も大幅に大き
くなり、結局耐圧も低くなる。不発ＢＡＶｃ従５チタン
酸化物薄層２８ａ、２８ｂ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スルので１士述の抵抗体層
の場合よりも漏れ電流抑制効果が大きい。また１本発明
に従う等電位化層２９はその抵抗分による漏れ電流抑制
効果はほとんど無いが、後述のように電界集中を緩和さ
せる有効な９乏層を形成すると共にｎ型＠城２３の表面
Ｊ：における電位分布を均一にする効果がある。この効
果についてを裏抜で説明する。 バリア電極２７のみでな（、等電位化層２９と第１及び
第２のチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂにも電圧が回加
されるため第４囚に模式的に示す空乏層６１がバリア電
極２７と等電位化層２９と第１及び第２のでタン酸化物
薄層２８ａ、２８ｂの下のｎ型領域２６に″生じる。こ
こで１等電位化層２９と第１及び第２のチタン酸化物薄
層２８ａ。 ２８ｂの下面とｎ型領域２２との間の電圧差は内周端Ｐ
、から外周端Ｐ２に向うに従って小さくなるので、空乏
ｒ＃ｉ３１の広がｒ）（垂直方向の厚さ）も内周端Ｐ１
から外周端Ｐ２に向うに従って小さくなる。 但し１等電位化層２９の下部では空乏層はほぼ一定の厚
さで広がっている。また、バリアを極２７から第２のチ
タン酸化物薄層２８ｂにかけてのｎ型領域２６の表面は
ショットキバリアとして連続している。これらの結果、
電界集中を緩和することができるなたらかな９乏層６１
が得られ、バ１ｊアｉｉ極２７のＦＭ縁端の電界集中が
緩和される。従って領域■として示すよりに、一対の電
極２６゜２７の間に回加される逆電圧か増加してもブレ
ークダウンが生じない領域が広く続くこととなる。 逆電圧が２００〜２５０Ｖになると、バリア電極２７の
周縁部とオーはツク電極２６との間に臨界電界強度Ｅｃ
ｒｉｔを越える箇／ｖｒが住じてブレークダウンが発生
し、領域１νに示すよ５に逆電流が増大する。なお、比
較のために第１図（Ｃ）に示すＴｉ薄層２４ｃ、２４ｄ
を酸化する前の状態で逆電圧−逆電流を測定【たところ
、Ｔｉ薄層１．４　ｃ　ｓ　２４　ｄ　２＞’十分な高
抵抗層となっていたいたＩｙ′）ＶＣ第６図の領域０に
示すように逆電流を抑制することができす。 従来と１０１様にほぼ破線で示すよ′ｌｌなブレークダ
ウンが住じた。 本発明のショットキバリアダイオード全スイッチング周
波数５００ｋＨｚ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、第１及び第２のチタン酸化物薄層２８ａ。 ２８ｂ金設置′ｙ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。 本実施例の利やは以下のとおりである。 ＋ＩＩ　　等ｔ１位化層２９はンヨットキバリア住欣可
能の被膜であり、第１及び第２のチタン酸化物薄層２８
ａ、２８ｂも抵抗体であると共にンヨットキハリア生欣
可能の被膜である。従って、バリア１１Ｌ極２７の外周
縁における電界集中を緩和する空乏層６１を良好に発生
させる。これにより、ガードリング及びフィールドグレ
ートの一方のみを設けた４％造、もしくは両方を設けた
椹造の従来のショットキバリアタイオードより大幅に耐
圧を同士できる。 （２）　　従来のカートリングを有した横糸のショット
キバリアダイオードよりも高速応答性に優れろ。 １３１　　従来の絶縁層を弁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
的不安足付は解消されている。 ｆ４１　　Ａｌ　４２５　ａの１下に設けられたＴｉ薄
ＮｉＩ２４ａの机在部であるＴ】薄４２４ｃ、２４ｄ’
を酸什させて第１及び第２のナタン酸什物薄層ン８．ｌ
。 ２８ｂ′（＋７祷るので、目的とする第１人び第２のチ
タン酸化物薄層２８；］、２８ｂを容易にイθることが
できる。呼だ等電位化層２９ケ形欣するＴｉ薄層２４ｂ
ｑ）ＡＩ層２ｂａの直下に設けらｔｌた１゛ｌ薄層２４
ａの帆在部であり、ヌ、マスク及び等電位化層２９牙形
取するＡＩ７曽２５　ｂ　４、バリア電極２７を形＆す
るためのＡＩ層２５の残部である。従って。 等電位化層２９も容易に得られる。穿たバリア電極２７
と、等を位化層２９と、第１人び第２のチタン酸化物薄
層２８ａ、２８ｂの亀気的接紐全容易月つ確実に連成す
ることができる。 （５１リング状の等電位化ｊ−２９を設けたことにより
更に耐圧歩留りが同士している。ＲＯち、リング状の等
電位化層２９が同じくリング状に形成された第１のチタ
ン酸化物ン建）曽２８ａと第２のチタン酸化物薄層２８
ｂの間に隣接し、かつ電気的に接続した状態で配置され
ている。１゛１薄層２４ｂ人びＡ１層２５ｂから成るリ
ング状の等電位化層２９は電導性が高いので等電位分布
領域となり得る。 この結果、ｎ型領域２６の表面士における平面的に見た
電位分布の不均一性全修正し、電界集中の生じる領域、
ｕｕち電界集中点の発生を押部（する。 このため、等電位化層２９を設けない構造に比べて規定
耐圧以下となる製品が生じる頻度が減少し耐圧歩留りが
一段と同士する。 〔第２の実施例〕 次に、第５図に示す本発明の第２の実施例に係わるショ
ットキバリアタイオードを説明する。世し、第５図及び
後で説明する第６図〜第８図において、第１囚と実餉的
に同一の部分には同一の符号を付（−てこれ等の説明を
省略する。第５図Ｃ）ショットキバリアタイオードは第
１図［Ｆ］のショットキバリアダイオードと１川様にＡ
ｌ１２５ａとＡ１層２５ａの下部に位首するＴｌ薄ＦＭ
　２４　ａから織るバリアを極２７の周囲にリング状に
１１１次に配置された第１のチタン酸什物薄層２８ａ１
等電位什層２９、及び第２のチタン酸化物薄１％　２８
　ｂを備オー〔いる。第５図のショットキバリアダイオ
ードが第１図（ト）のショットキバリアタイオードと異
なる点に等１位化層２９がＴｉｆｉ層２４ｂとｐ　型（
〜、濃度ｐ型）領域６２とからｂｙっていることでｋ）
る。 ｐ型領域６２は、第１（￥Ｉ■の等電位イヒ層２９のＡ
Ｉ層２５ｂとｒｌ＝１’１様に等電位分布領域を形成し
第１０チタン酸化物薄層２８ａと共に電位分布Ｑ）不均
一性をイー止ゴる効果を自する。 等電位化層２９と第１及び第２のチタン酸化物＃／曽２
８ａ、ン８Ｉ）の下部とｐＡり領ｔＪＲ６２とノ接触は
、やや非曲鞄的な傾向を不１比較的低抵抗の抵抗性接触
と考えられるので、逆電圧レベルでは導通と見なすこと
ができ、ショットキバリアではない。従って、バリア電
極２７及び第１のチタン酸化物薄層２８ａに基づく第１
ＢＩび第２のショットギパリア領域と、第２のチタン酸
化物薄層２８ｂＫ基づく第６のショットキバリア領域は
ｐ型軸域３２によりＭ関された状態にある。逆電圧印加
時にはハ１７ア電極２７の下部及び第１のチタン酸化物
薄層２８ａの下部に形成される空乏層と、第２のチタン
酸化物薄層２８ｂの下部に形成される空乏層と、ｐ型頒
域６２とｎ型領域２３のｐｎ接合に基づく空乏層とが連
続して広がった空乏層が得られ、＊界集中を有効に緩和
できる。筐た。ｐ４型頒域６２とバリア電極２７とは高
抵抗の第１のチタン酸化物薄層２８ａを介して電気的に
接続されている。このため、１１１１方向バイアス時に
ｐ型領域６２に流れる電流は無視でき、高速応答性を損
なうことなく、耐圧歩留りの向上が可能である。 なお、Ｔｉ薄層２４ｂとｐ　型頌域６２いずれか一方の
みで等電位化領域を形成してもよい。 〔第６の実施例〕 次に、第６図に示す本発明の第６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。第６図のショット
キバリアダイオードはバリア電極２７を包囲するように
第１のチタン酸化物薄層２８Ｃを設け、更に第１のチタ
ン酸化物薄層２８ｃの±面に、バリア電極２７を包囲す
るように第２のチタン酸化物薄層２８ｄ、Ｔｉ薄層２４
ｅ、第６のチタン酸化物薄層２８ｅを順次リング状に設
けたものである。バリア電極２７は２ノーのＴｉ薄層２
４ｆ、２４ｇとＡＩ層２５ａから形成されており。 第１のチタン酸化物薄層２８ｃは下側のＴｉ薄層２４ｆ
の媚在部分を酸化して得たものである。第２のチタン酸
化物薄層２８ｄ及び第６のチタン酸化物薄層２８ｅは上
側のＴｉ薄層２４ｇの延在■・・分を酸化して得たもの
である。また、Ｔｉ薄層２４ｅは上側のＴｉ薄層２４ｇ
の延在部分である。第１．第２、第６のチタン酸化物薄
層２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ及びＴｉ薄層２４ｅはバリア
電極２７と電気的に接続されている。第６図のショット
キバリアダイオードは第１図（ＢＪから第１図０の工程
を２回繰り返したような製法で作製できる。下側の第１
のチタン酸化物薄層２８ｃと上側の第２及び第６のチタ
ン酸化物薄層２８ｄ、２８ｅはほぼ目１−の厚さとなっ
ているが、下側の第１のチタン酸化物薄層２８ｃの方が
上側のチタン酸化物薄層２８ｄ。 ２８ｅより酸化の程度を強めている。従って、上側の第
２及び第６のチタン酸化物薄層２８ｄ、２８ｅとＴｉ薄
層２４ｅを通る電流の方が下側の第１のチタン酸化物薄
層２８ｃを通る電流よりも大きくなり、ｉ！１位勾配は
主として上側の層によって決定される。下側の第１のチ
タン酸化物薄層２８ｃは高いバリアハイドφヨを有する
ので飽和電流の小さいショットキバＩＪアダイオードを
提供することができる。即ち第６図の領域１１口、ｕｌ
の逆電流レベルを小さくできる。なお、第６図のショッ
トキバリアダイオードではＴｉ薄層２４ｅが等電位化層
２９として作用している。チタン酸化物薄Ｎ２８ＣのＴ
ｉ薄層２４ｅの下に当る領域をＴｉ薄層に置き換え、こ
れを等電位化〜としてもよいし、この下側のＴｉ薄層の
みを等電位化層としてもよい。 〔第４の実施例〕 第７図に示すショットキバリアダイオードでは。 チタン酸化物薄層２８ｆの下部に設けられた肉専のＴｉ
薄層６４よりなる等電位化／１２９が形成されテイル。 Ｔｉ薄ｆｆ１３４は肉厚とはいっても１００〜ａｏｏＸ
程度の極薄の膜である。第７囚のショットキバリアダイ
オードではＡ１層２５ｃの周縁部の下部にも内政Ｃ１０
０〜４００Ｘ程度）のＴｉ薄層６５が設けられている。 この場合、ＡＩ＃２５ｃとＡＩ層２５ｃの下部のＴｉ薄
層２４ｈとＴｉ薄層６５の一部を第１のバリア１１．＆
　２７　ａと考えることができる。ｆた。ＡＩ層２５ｃ
の下部を外れているＴｉ薄層３５の一部を第２のバリア
電極２７ｂと考えることができる。第１のパ１１ア１を
極２７ａは外周側に形成された層より肉厚のため第１の
バリア電極２７ａの外周端の下部に応力集中点が生じる
。 ｆた。電界集中点はシート抵抗の大きく異なる第２のバ
リア電極２７ｂとチタン酸化物薄層２８ｆの境界部分の
下部に位置する。このように、第７図のショットキバＩ
Ｊアダイオードは電界集中沖と応力集中点とが分離でき
耐圧歩留りを向上することができる。更に、Ｔｉ薄層６
５はＴｉ薄層２４ｈｊｒ１２〜６倍８度厚い（１ｏｏｒ
Ａ〜４００Ｘ　）層となっているため、ｎ型領域２６と
の間に高し・ノ（１７７７％イ）φＢのショットキバリ
アを形成する。このため、第１のバリア電１１２７　ａ
の周辺耐圧を向上することができる。また、シート抵抗
の比較的小さい第２のバリア電極２７ｂを設けたことに
より、逆方向のサージ耐量が増大する効果もある。 なお、第７図のショットキバリアダイオードはＴｉ薄層
６４．３５を予め真空蒸着等により形成しておき、あと
は第１図の第１１ｋ（Ｃ）を省略したような製法により
作製できる。 〔第５の実施例〕 ｗ４８図に示すショットキバリアダイオードでは。 ＡＩ層２５ｄとＴｉ薄層２４ｉとから取るバリア電極２
７の外周側にＴｉ薄層２４ｊが延在しており。 更にその外周側に第１のチタン酸化物薄層２８ｇ。 Ｔｉ薄層２４ｈ、第２のチタン酸化物薄層２８ｈが順次
１１ング状に配置されている。第７図のショットキバリ
アダイオードと一１様に、ＡＩ層２５ｄとＴｉ薄層２４
ｉから成るバリア電極を第１のバリア電極２７ａ、Ｔｉ
薄層２４ｉから成るバリア電接を第２のバリア電極２７
ｂと考えることができる。従ッテ、ｍ７図のショットキ
バリアダイオードト園１様に応力集中点と電界集中点と
を分離することができ、耐圧歩留りを向上することがで
きる。第８図のショットキバリアダイオードではＴｉ薄
層２４ｋが等電位化層２９として作用する。なお、Ｔｉ
薄層２４ｊは第１図■の工程の後にＡＩ層２５ａの外周
側をエツチングにて一部除去することで得られる。なお
、＠２のバリア電極２７ｂの厚さは、実雀的に応力集中
点の発生原因とならないように５００ＯＡ（０，５μｍ
）以下と丁べきであり、更に望ましくは３０００Ａ（０
，３μｍ）以下とすべきである。 〔変形例〕 本発明は上述の実施例に陳述されるものでなく。 例えば次の変形が可能なものである。 ＋１１　　チタン酸化物薄層２８ａ〜２８ｈ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〜ｂ　０００ＭΩ／口、望ま
しくは１０ＭΩ／口〜１０００ＭΩ／口に選ぶべきであ
る。 （２１２つのチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｂの合計幅
（等電位化層２９を含まない第２図のｂ＋ｄ）又は第２
のチタン酸化物薄層２８ｂを有さない場合には第１のチ
タン酸化物薄層２８ａのみの幅を約１０μｍ以上にする
ことによって耐圧向上の効果が坦われ、６０μｍ以上に
することによってその効果が顕著になる。しかし、所定
の耐圧が得られる歩留りを高くするためには１０μｍ以
上に設計することが一層望！しい。この幅を５００μｍ
又はこれよりも大きく設定しても耐圧同士効果を十分に
得ることができる。従って、この幅の上限はないが、こ
の幅をｂ　００　ｌ１ｍ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（、＃導体チップ
が大型化するという問題が生じる。従って、この幅を６
０〜５００μｍの範囲にすることが望！しい。 （３）　　等電位領域は２重以上にｅけてもよい。又、
チタン酸化物薄層２８の外周端もしくは外周端の下部の
半導体領域に等電位化層２９を形成した構造としてもよ
い。 （４）第１図のフのＴｉ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２０λ以上に丁べきで
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（、て６００久以下とすべき
である。プラズマ酸化のような強力な酸化を行うならば
、この上限は更に拡大できる。 （５１Ｔｉ薄層２４を酸化してチタン酸化物薄層２８８
〜２８ｈ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２００℃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Ｔｉ薄層２４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
ることが望讐しい。 （６１チタン酸化物薄層２８ａ〜２８ｈＫ対応するもの
をチタン酸化物の蒸着やスノくツタ１１ングで形成し、
　Ｔｉ薄層２４ｂ、２４ｅ、２４ｋ、６４゜６５を導電
性が比較的高いチタン窒化物層に置き換えてもよい。チ
タン窒化物層は、Ａ１層をマスクとしてチタン酸化物層
を窒化することによって形成し得る。 （７）　　シート抵抗が高くかつショットキバリアを生
成する薄層としてチタン酸化物薄層が好適であるが、　
Ｔａ　（タンタル）系材料の酸化物薄層等にすることも
できる。！だ、Ｔｉ薄層２４及びチタン酸化物薄Ｎｊｇ
　２８　ａ　〜２８　ｈはＩｎ’ＰＳｎ等を添加したも
のであってもよい。 ｆ８１　　ＧａＡｓの代りにｌｎＰ　（燐化インジウム
）等の■−マ族化合物やシリコンを使用するショットキ
バリア牛導体装置にも適用可能である。 （９１集積回路中にショットキノ（リア半導体装置を形
成する場合には、ｎ型領域２６を島状に囲むようにｎ型
領域２２を設けてオービック電極２６をｎ型領域２６の
表面側に設けるプレーナ構造してもよい。 Ｇ（ｌ　　ｎ型領域２３．ｎ型領域２２をｐ型領域と置
き換えることができる。 （ＩＩ；　　厳しい高速応答性が要求されない場合や高
速応答性の低下を防止した構造とする場合には。 ガードリンクと組合せることもできる。第４図の例で説
明すれば、ｐ型領域は電界集中点Ｐ、に対応してＴｉ薄
鳩２４ａからチタン酸化物薄層２８ａにかけて形成する
。又、第８図の場合には、Ｔｉ薄層２４ｊとチタン酸化
物薄層２８ｇとの境界下部にｐ　！￥！惟域のガードリ
ングを形成し、　ＡＩ層２５ｄからは離間させる。こう
丁れば、Ｔｉ薄層２４ｊの抵抗分によってｐ型仙域に順
電流が流れることは＋１とんとなく、高速応答性の低下
は少ない。なお。 この場合には、チタン酸化物薄層２８ａ、２８ｇ人びバ
リアを極２７とｐ型仙域から成るガードリンクとの間に
ショットキバリアは形成されないが。 カートリングのｐ型領域とｎ型領域２６との間のｐｎ接
合に基づく空乏層が形成され、このｐｎ接合の空乏層を
弁してチタン酸化物薄層２８ａ、２８ｇの空乏層とバリ
ア電極２７の空乏ｌ―とが連続し、耐圧向上作用が生じ
る。即ち、バリアｔｔ＆２７によるショットキノ１７７
とチタン酸化物薄層２８ａ又は２８ｇＫよるショットキ
バリアとは＠接には連続しないが、ショットキバリアと
同じ整流障啼であるガード１ノング頒域のｐｎ接合を介
して連続する。このため、ｐｎ接合の長所が生かされて
、耐圧歩留りを更に向上させることができるし。 逆サージ耐量も向上する。 〔発明の効果〕 上述のように１本発明によれば高耐圧かつ高速のショッ
トキパＩＪア牛導体装置、あるいは高耐圧化が特に腐水
ｍ［！ｆｆされたショットキ半導体ア牛導体装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１＠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１１１に示す断面図。 第２図は第１図Ωの状態を示す平面因。 第６因は第１図面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６図は第６の実施例のショットキノ（リアダイオード
を示す断面図。 第７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８図は第５の実施例のショットキバリアダイオードを
示す断面図である。 ２２・・・ｎ型領域、２６・・・ｎ型領域、２４ａ・・
・Ｔｉ薄層、２５ａ・・・ＡＩ場、２６・・・オーεツ
ク電極、２７・・・バリア電極、２８ａ・・・チタン酸
化物薄層、２？・・・等電位化層。 代　　理　　人　　　高　　野　　則　　次第１図 第３図 ３Ｇｉｎ’　　ノ」−（ｖ）

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形成するよ
   うに前記半導体領域上に配置されたバリア電極と、 前記バリア電極を包囲するように前記半導体領域上配置
   され、かつ前記バリア電極と電気的に接続され、かつ前
   記バリア電極よりも穴きなシート抵抗を有し、かつ前記
   半導体領域との間にショットキバリアが得られるように
   形成されている薄層と、 前記バリア電極及び前記薄層を包囲し、かつ前記薄層と
   電気的に接続され、かつ前記薄層よりも小さなシート抵
   抗を有している等電位化領域とを備えていると共に、前
   記バリア電極によるショットキバリアと前記薄層による
   ショットキバリアとは直接又はｐｎ接合を介して連続し
   ていることを特徴とするショットキバリア半導体装置。