JPH01246868A - シヨツトキバリア半導体装置 - Google Patents
シヨツトキバリア半導体装置Info
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- JPH01246868A JPH01246868A JP7536088A JP7536088A JPH01246868A JP H01246868 A JPH01246868 A JP H01246868A JP 7536088 A JP7536088 A JP 7536088A JP 7536088 A JP7536088 A JP 7536088A JP H01246868 A JPH01246868 A JP H01246868A
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- barrier
- titanium oxide
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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。
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〕
本発明は胃1@圧ショットキバリア半導体装瓢に関する
。
。
〔従来の技術と発明が解決しようとてる課題〕ショット
キバリアダイオードは、高速応答性C高速スイッチング
特性)の長さ及び低指失であるねA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Cショットキバリア周辺
での耐圧)がパルプ耐圧(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署しく、i!#I耐圧
什が難しいという問題を有する。
キバリアダイオードは、高速応答性C高速スイッチング
特性)の長さ及び低指失であるねA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Cショットキバリア周辺
での耐圧)がパルプ耐圧(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署しく、i!#I耐圧
什が難しいという問題を有する。
そこで1本発明の目的は周辺耐圧を同士させることが回
部なショットキバリア半導体装置を提供することにある
。
部なショットキバリア半導体装置を提供することにある
。
上記目的を辺成するための本発明は、第1の半導体領域
と、糺2の苧導体@域と、前記第1及び第2の半導体$
jI域との間にそれぞれ第1のショットキバリア及び第
2のショットキバリアを生じさゼることかできるように
前記第1及び第2の半導体領域上に形成されたバリア電
極とを有し、前記第2の半導体惟域は前記第1の半導体
細板に比べて禁止帯のエネルギー幅の大きい半導体材料
から成り、前記第1及び第2の半導体頭載は前記第1の
ショットキバリアが前記第2のショットキバリアに包囲
され、且つ前記第1のショットキバリアと前記第2のシ
ョットキバリアとが直接又はpn接合を介して接続さ九
るよ5に配置されていることを特徴とするショットキバ
リア牛導体装置に係わるものである。
と、糺2の苧導体@域と、前記第1及び第2の半導体$
jI域との間にそれぞれ第1のショットキバリア及び第
2のショットキバリアを生じさゼることかできるように
前記第1及び第2の半導体領域上に形成されたバリア電
極とを有し、前記第2の半導体惟域は前記第1の半導体
細板に比べて禁止帯のエネルギー幅の大きい半導体材料
から成り、前記第1及び第2の半導体頭載は前記第1の
ショットキバリアが前記第2のショットキバリアに包囲
され、且つ前記第1のショットキバリアと前記第2のシ
ョットキバリアとが直接又はpn接合を介して接続さ九
るよ5に配置されていることを特徴とするショットキバ
リア牛導体装置に係わるものである。
[作 用]
上記発明における第1の半導体細板よりも禁止帯のエネ
ルギー幅(エネルギーギャップ)の大きい第2の半導体
細板は、臨界電界強度が大きい。
ルギー幅(エネルギーギャップ)の大きい第2の半導体
細板は、臨界電界強度が大きい。
従って、第2の半導体頭載が第1の半導体細板を包囲す
るよ5に配&することにより、第1のショットキバリア
の周辺耐圧を高めることができる。
るよ5に配&することにより、第1のショットキバリア
の周辺耐圧を高めることができる。
[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
ード及びその層迄方法を第1囚〜第3図に基づいて説明
する。
ード及びその層迄方法を第1囚〜第3図に基づいて説明
する。
第1囚に示すショットキバリアダイオードを製造するた
めに、ます、第2図(ARK示すように、 GaAs
(砒化ガリウム)から成る半導体基板21を用意する。
めに、ます、第2図(ARK示すように、 GaAs
(砒化ガリウム)から成る半導体基板21を用意する。
この半導体基板21は、厚さ約300μm。
不純物濃度1〜3 X I Q”cm のn形細板2
2の上に、厚さ10〜20μm、不純物濃度1〜2x
101scm−’のn影領域23をエピタキシャル成長
させたものである。
2の上に、厚さ10〜20μm、不純物濃度1〜2x
101scm−’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2図の)に示すように、n影領域23の止面全
域に、Nさ2μm、不純物111度0.5〜1×10″
cm のAI GaAs (砒化アルεニウム・ガリ
ウム)から成るn−影領域24をエピタキシャル成長さ
せる。n−影領域24はn影領域26よりも不純物濃度
が更に低くなっている。ここでは、n−形頭載24の形
成にM OCV D法(Metal C)rganic
ChemicaI Vapcr Deposition
; 有機金稿気相成長法)を採用した。、即ち、減圧
された反応容器内に半導体基7fi21を配置し、 G
a (ガリウム)の有機金属化合物であるGa (CH
s)s (トリメチルガリウム)のガスk Hy (水
素)ガスをキャリアガスとして送り込んで熱分解反応を
起こさせ、 A I xGa H−xAs (x 4:
o、4) ノ結晶をエピタキシャル成長すせる。n形を
付与するためには、上記ガスと共にH2Se (セレン
化水素)を送り込み、AlGaAs結晶中にn形不純物
としてSe (セレン)をドープする。
域に、Nさ2μm、不純物111度0.5〜1×10″
cm のAI GaAs (砒化アルεニウム・ガリ
ウム)から成るn−影領域24をエピタキシャル成長さ
せる。n−影領域24はn影領域26よりも不純物濃度
が更に低くなっている。ここでは、n−形頭載24の形
成にM OCV D法(Metal C)rganic
ChemicaI Vapcr Deposition
; 有機金稿気相成長法)を採用した。、即ち、減圧
された反応容器内に半導体基7fi21を配置し、 G
a (ガリウム)の有機金属化合物であるGa (CH
s)s (トリメチルガリウム)のガスk Hy (水
素)ガスをキャリアガスとして送り込んで熱分解反応を
起こさせ、 A I xGa H−xAs (x 4:
o、4) ノ結晶をエピタキシャル成長すせる。n形を
付与するためには、上記ガスと共にH2Se (セレン
化水素)を送り込み、AlGaAs結晶中にn形不純物
としてSe (セレン)をドープする。
次に、第2図Ωに示すように、n−形頭載24のうち1
11を流の主通路となるべきショットキバリアが#成さ
れる領域を選択的にエツチングして凹所25を形成し、
凹151′r25の底面にn形飴域23を露出させる。
11を流の主通路となるべきショットキバリアが#成さ
れる領域を選択的にエツチングして凹所25を形成し、
凹151′r25の底面にn形飴域23を露出させる。
GaAsよりAl0aAsK対して大きいエツチング速
度を有するエツチング液を用いることにより、凹15′
r25の底m1をn影細板23とn−影領域24の境界
面とほぼ一致させることができる。
度を有するエツチング液を用いることにより、凹15′
r25の底m1をn影細板23とn−影領域24の境界
面とほぼ一致させることができる。
しかし、凹1′9′r25の底面がこの境界面を少し越
えるようにエツチングしてもよい。凹所25の周辺側に
はリング状1cn−影領域24aが形成される。
えるようにエツチングしてもよい。凹所25の周辺側に
はリング状1cn−影領域24aが形成される。
次に、第2図のに示すように、#!−碑体基敏21の土
面全体に1゛i(ナタン)薄IvR26を真空蒸着で形
成し、更にその上面全体rA! (アルξニウム)層2
.7を連続して真空蓋NTる。1゛i薄層26の厚さは
30〜20 OA (0,003〜0.02 μm )
ト極薄である。、へ!層27の厚さは約2μmである
。
面全体に1゛i(ナタン)薄IvR26を真空蒸着で形
成し、更にその上面全体rA! (アルξニウム)層2
.7を連続して真空蓋NTる。1゛i薄層26の厚さは
30〜20 OA (0,003〜0.02 μm )
ト極薄である。、へ!層27の厚さは約2μmである
。
更に、n影領域22の下面にAu C金) −Ge (
ゲルマニウム)の合金から成る低抵抗オータック接触の
i4極28を真空蒸着により形成し、その後。
ゲルマニウム)の合金から成る低抵抗オータック接触の
i4極28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2図(ト)に示すように、フォトエツチングに
よりAl眉27の−it除去し、凹P9r25及びn影
領域24aの内周側を被徨するA1層27aを形成する
。更に、フォトエツチングによりチップの周辺領域から
Ti薄層26を除去し、 AI層27aの下部にあるT
i薄層26aとこれを@接して包囲てるTi薄層26b
を残存させる。Ti薄層26a、26bは1゛i目身は
導体であるが極薄の膜であるためシート批抗20〜40
0Ω/口の抵抗J麺となっており、AIJ繭27aVc
比べれは桁違いに筒抵抗である。
よりAl眉27の−it除去し、凹P9r25及びn影
領域24aの内周側を被徨するA1層27aを形成する
。更に、フォトエツチングによりチップの周辺領域から
Ti薄層26を除去し、 AI層27aの下部にあるT
i薄層26aとこれを@接して包囲てるTi薄層26b
を残存させる。Ti薄層26a、26bは1゛i目身は
導体であるが極薄の膜であるためシート批抗20〜40
0Ω/口の抵抗J麺となっており、AIJ繭27aVc
比べれは桁違いに筒抵抗である。
次に、空気中で600℃、5〜30分間の熱処理全施丁
。こtLにより、AI層27aに被覆さn、ていないT
i薄層26bは酸化されてチタン酸化物薄J曽29とな
るが、Al7127aにマスクされているTi薄層26
aは酸化されない。ここで、AI及びTiはともに低不
純物濃度の(3aAs及び低不純物嬢& (7) AI
GaAs トの間にショットキバリアを形成する金属
であるので、AI層27aとTi薄層26 aを合せて
バリアを極又はバリア金担を極30と呼ぶことにする。
。こtLにより、AI層27aに被覆さn、ていないT
i薄層26bは酸化されてチタン酸化物薄J曽29とな
るが、Al7127aにマスクされているTi薄層26
aは酸化されない。ここで、AI及びTiはともに低不
純物濃度の(3aAs及び低不純物嬢& (7) AI
GaAs トの間にショットキバリアを形成する金属
であるので、AI層27aとTi薄層26 aを合せて
バリアを極又はバリア金担を極30と呼ぶことにする。
Ti薄層26aが極薄の膜であるため、Ti薄N 26
aとAI膚27a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すしも明らかではない
。なお、T4Hm26aはAl7127aのn形@域2
6及びn−影領域24aへの密着性の向上VC′4−与
する。寸た。1゛i薄層26aはバリア金属を極30?
I−リング状に囲むチタン酸化物薄層29とA!層27
aとの電気的接離に寄与する。バリア金属電極30のシ
ート抵抗は1Ω/口以下であることが望葉しく、この実
施例でt工約0.05Ω/口である。チタン酸化物薄層
29の厚さは酸化に伴ってTi薄#26bの厚さより増
大して45〜6ooi程度と考えられるが、正確な値は
測定が困難であるために明らかではない。
aとAI膚27a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すしも明らかではない
。なお、T4Hm26aはAl7127aのn形@域2
6及びn−影領域24aへの密着性の向上VC′4−与
する。寸た。1゛i薄層26aはバリア金属を極30?
I−リング状に囲むチタン酸化物薄層29とA!層27
aとの電気的接離に寄与する。バリア金属電極30のシ
ート抵抗は1Ω/口以下であることが望葉しく、この実
施例でt工約0.05Ω/口である。チタン酸化物薄層
29の厚さは酸化に伴ってTi薄#26bの厚さより増
大して45〜6ooi程度と考えられるが、正確な値は
測定が困難であるために明らかではない。
チタン酸化物薄層29のシート抵抗は1ON1〜500
MΩ/口であり、チタン酸化物薄層29は中絶縁性の高
抵抗層である。即ち、チタン酸化物薄層29は健全な絶
縁物と見なせる1’iCh (2酸化チタン)ではなく
、 Ti(J2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Tiex(xは2よりも小さい数値)
となっていると考えられる。
MΩ/口であり、チタン酸化物薄層29は中絶縁性の高
抵抗層である。即ち、チタン酸化物薄層29は健全な絶
縁物と見なせる1’iCh (2酸化チタン)ではなく
、 Ti(J2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Tiex(xは2よりも小さい数値)
となっていると考えられる。
続いて、第1図に示すように、チタン酸化物薄層29の
J:全絶縁l−31で被覆して電力用ショットキバリア
ダイオードを完敗させる。なお、絶縁層31はプラスマ
(、’VD法あるいは光CVD法により形成したシリコ
ン酸化膜が好適であった。fた1図示は省略するが、
Al /曽27aの土面に例えば〕゛i層とAuJ?I
!Iとを111次に設け、これをリード部材に対する接
続用電極とすることが多い。
J:全絶縁l−31で被覆して電力用ショットキバリア
ダイオードを完敗させる。なお、絶縁層31はプラスマ
(、’VD法あるいは光CVD法により形成したシリコ
ン酸化膜が好適であった。fた1図示は省略するが、
Al /曽27aの土面に例えば〕゛i層とAuJ?I
!Iとを111次に設け、これをリード部材に対する接
続用電極とすることが多い。
第21山)の平面を示す第6図の各間・jの寸法を例示
Tると、バリア金属を極30の幅aは約1000μm、
n−形g域24aの幅すは約320 μm。
Tると、バリア金属を極30の幅aは約1000μm、
n−形g域24aの幅すは約320 μm。
チタン酸化物薄層29の幅Cは約140μm、チタン酸
化物薄層29とn−影領域24aの周縁との間の幅dは
約150μm″T:ある。
化物薄層29とn−影領域24aの周縁との間の幅dは
約150μm″T:ある。
このショットキバリアダイオードにおいては。
+1111 ill流の主通路となるショットキバリア
は、バリア金属電極60とGaAsから成るn影領域2
3が@接する部分である。正確にはバリア金楓電′I!
i60とn−影領域24aとが@接する開動もwi電流
の主通路となるショットキバリアの一部と見るべきかも
しれないが、微かな面積であるのでこれは無視できる。
は、バリア金属電極60とGaAsから成るn影領域2
3が@接する部分である。正確にはバリア金楓電′I!
i60とn−影領域24aとが@接する開動もwi電流
の主通路となるショットキバリアの一部と見るべきかも
しれないが、微かな面積であるのでこれは無視できる。
第1図のショットキバリアダイオードはバリア金属電極
60とn影領域23との間に第1のショットキバリアが
形成され、バリア金属電極30とn−形細板24aとの
間に第2のショットキバリアが形成される。fた。チタ
ン酸化物薄IWI29とn−影領域24aの間にも第6
のショットキバリアが形成される。チタン酸化物薄層2
9はバリア金属電極60會@接して包囲するので第3の
ショットキバリアはバリア金属電極30に基づく第1及
び第2のショットキバリアと連続する。従って、第1図
のショットキバリアダイオードに逆電圧i EIJm−
fると、第1のショットキバリアから延びる空乏層と第
2のショットキバリアから延びる空乏層と第6のショッ
トキバリアから砥びる空乏層とが連続し電界集中を緩和
するなめらかな空乏層が得られる。チタン酸化物薄層2
9による^耐圧化構造については本願発明者等によって
発明され1本願出願人より%願昭62−307196号
として出細さrしている。RLlち、ショットキバリア
ダイオードに印加する逆電圧を増加していくと、チタン
酸化物w1.層29の外周縁でブレークダウンが生じる
。しかし、チタン酸化物薄層29は高抵抗層であるため
、前記ブレークダウンに伴う逆電流の増加はチタン酸化
物薄層29の抵抗外により抑制される。チタン酸化物薄
層29にブレークダウンに伴う微少の逆電流が流れると
チタン酸化物薄層29に電位勾配が生じ、′w1界集中
を良好に緩和する空乏層が得られる。
60とn影領域23との間に第1のショットキバリアが
形成され、バリア金属電極30とn−形細板24aとの
間に第2のショットキバリアが形成される。fた。チタ
ン酸化物薄IWI29とn−影領域24aの間にも第6
のショットキバリアが形成される。チタン酸化物薄層2
9はバリア金属電極60會@接して包囲するので第3の
ショットキバリアはバリア金属電極30に基づく第1及
び第2のショットキバリアと連続する。従って、第1図
のショットキバリアダイオードに逆電圧i EIJm−
fると、第1のショットキバリアから延びる空乏層と第
2のショットキバリアから延びる空乏層と第6のショッ
トキバリアから砥びる空乏層とが連続し電界集中を緩和
するなめらかな空乏層が得られる。チタン酸化物薄層2
9による^耐圧化構造については本願発明者等によって
発明され1本願出願人より%願昭62−307196号
として出細さrしている。RLlち、ショットキバリア
ダイオードに印加する逆電圧を増加していくと、チタン
酸化物w1.層29の外周縁でブレークダウンが生じる
。しかし、チタン酸化物薄層29は高抵抗層であるため
、前記ブレークダウンに伴う逆電流の増加はチタン酸化
物薄層29の抵抗外により抑制される。チタン酸化物薄
層29にブレークダウンに伴う微少の逆電流が流れると
チタン酸化物薄層29に電位勾配が生じ、′w1界集中
を良好に緩和する空乏層が得られる。
本実施例のショットキバリアダイオードの注目丁べき点
はバリア金属電極301C基づ(ショットキバリアのバ
リアハイドφBが中央部分と周辺部分とで異なっている
ことにある。バリア金属電極300周縁部の下部に位置
するAl(3aAsから成るn−形頌城24aはGaA
sから成るn影領域26よりも禁止帯のエネルギー+p
Jd rエネルギーギャップ) Egが大きい。即ち、
AlxGa1−、cAs (x l−0,4)のエネ
ルギーギャップEgは約1.9eVであり。
はバリア金属電極301C基づ(ショットキバリアのバ
リアハイドφBが中央部分と周辺部分とで異なっている
ことにある。バリア金属電極300周縁部の下部に位置
するAl(3aAsから成るn−形頌城24aはGaA
sから成るn影領域26よりも禁止帯のエネルギー+p
Jd rエネルギーギャップ) Egが大きい。即ち、
AlxGa1−、cAs (x l−0,4)のエネ
ルギーギャップEgは約1.9eVであり。
(3aAsのエネルギーギャップEgは約1,4eV
であ、る。
であ、る。
ところで、エネルギーギャップEgの大きい半導体はエ
ネルギーギャップEgの小さい半導体よりも臨界電界強
度Ecrit (アバランシェ降伏を起ごてときの電界
強度)が大きい。このため、バリア金楓電@I30とエ
ネルギーギャップEHの大きいn−影領域24との間に
形成される第2のショットキバリアは、バリア金J/!
!41iI@t30とエネルギーギャツ7EHの小さい
n影領域23との間に形成されるあ1のショットキバリ
アよりも高い耐圧をiTる。即ち、ショットキバリア周
辺での耐圧が向上し、ショットキバリアダイオードの高
耐圧化が図られている。
ネルギーギャップEgの小さい半導体よりも臨界電界強
度Ecrit (アバランシェ降伏を起ごてときの電界
強度)が大きい。このため、バリア金楓電@I30とエ
ネルギーギャップEHの大きいn−影領域24との間に
形成される第2のショットキバリアは、バリア金J/!
!41iI@t30とエネルギーギャツ7EHの小さい
n影領域23との間に形成されるあ1のショットキバリ
アよりも高い耐圧をiTる。即ち、ショットキバリア周
辺での耐圧が向上し、ショットキバリアダイオードの高
耐圧化が図られている。
本実施例の他の利点を要約すると以下のとおりである。
(11バリア金属電極30の周辺部分の下部のnT形領
領域24a不純物6度はバリア金属電極30の中央部分
の下部のn影領域23よりも低くなっている。このため
、逆電圧回加時にバリア金属電極60の中央部分に比べ
て電界集中の生じ易い周辺部分で空乏層が延び易い。従
って1周辺耐圧を向上させる効果が強化されている。
領域24a不純物6度はバリア金属電極30の中央部分
の下部のn影領域23よりも低くなっている。このため
、逆電圧回加時にバリア金属電極60の中央部分に比べ
て電界集中の生じ易い周辺部分で空乏層が延び易い。従
って1周辺耐圧を向上させる効果が強化されている。
(21GaAsとA I GaAsは結晶格子の整合性
が良いので、n1fjk域24aのエピタキシャル成長
が可能であるし、n影領域24aを形成したことによる
不都合も住じない。また、 AlGaAsから成るn−
影領域24aを形成するのに拘OCV D法を用いたの
で量産性が良い。
が良いので、n1fjk域24aのエピタキシャル成長
が可能であるし、n影領域24aを形成したことによる
不都合も住じない。また、 AlGaAsから成るn−
影領域24aを形成するのに拘OCV D法を用いたの
で量産性が良い。
131 チタン酸化物薄層29を設けたことにより。
バリア金属電極の周囲にガードリングgI域を設けた従
来の高耐圧化構造のショットキバリアダイオードに比べ
て耐圧を大幅に高めることができる。
来の高耐圧化構造のショットキバリアダイオードに比べ
て耐圧を大幅に高めることができる。
また、ガードリンクmHRを設けたショットキバリアダ
イオードで問題とされて(・た高速応答性の低下が解消
されている。
イオードで問題とされて(・た高速応答性の低下が解消
されている。
(4) チタン酸化物源#29を設けたことにより。
絶縁物を介したフィールドプレートを有する従来の高耐
圧化構造のショットキバリアダイオードに比べて耐圧を
大幅に高めることができる。テた。
圧化構造のショットキバリアダイオードに比べて耐圧を
大幅に高めることができる。テた。
絶縁物を介したフィールドグレートを有するショットキ
バリアダイオードで問題とされていた特性の熱的不安定
性が解消されている。
バリアダイオードで問題とされていた特性の熱的不安定
性が解消されている。
〔第2の実施例〕
第4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4図において第
1図〜第3図と実質的に同一の部分には同一の符号を付
し、てその説明を省略する。
バリアダイオードを説明する。但し、第4図において第
1図〜第3図と実質的に同一の部分には同一の符号を付
し、てその説明を省略する。
第4図のショットキバリアダイオードに3いても、第1
囚のショットキバリアダイオードと四様にバリア金*’
m極60とn影領域23との間に第1のショットキバリ
アが形成され、バリア金属電極60とn−形細板24a
との間には第1のショットキバリアを包囲するように第
2のショットキバリアが形成される。帛1図のショット
キバリアダイオードと同じように第2のショットキバリ
アの耐圧は第1のショットキバリアよりも高いため。
囚のショットキバリアダイオードと四様にバリア金*’
m極60とn影領域23との間に第1のショットキバリ
アが形成され、バリア金属電極60とn−形細板24a
との間には第1のショットキバリアを包囲するように第
2のショットキバリアが形成される。帛1図のショット
キバリアダイオードと同じように第2のショットキバリ
アの耐圧は第1のショットキバリアよりも高いため。
周辺耐圧が向止し高耐圧のショットキバリアダイオード
が実現できる。
が実現できる。
更に、第4図のショットキバリアダイオードにおいては
、バリア金属t630の外周側にリング状に2層の〕゛
i薄層26e、26f及び2層のチタン酸化物薄珈29
a、29bが順次@接して配置されている。Ti薄層2
6e、26f及びチタン酸化物薄層29a、29bはバ
リア金属を極3oのAI層27aの下部に位置するTi
薄層26c、26dの勉在部分に当る。従ってチタン酸
化物薄層29a、29bはそれぞれTi薄層26e、2
6fを弁してバリア金属電@160と電気的に接!され
ている。ここで1゛i薄〜26eはn−形細板24aと
の間に第4のショットキバリアを形成する。従って、バ
リア金属1!極30からチタン酸化物薄層29aの外周
縁にかけてのn形細板23及びn影領域24aの表面に
は、バリア金@1!極30に基づく第1及び第2のショ
ットキバリアとTj薄/ii1126eKMづ<第4の
ショットキバリアとチタン酸化物i看29 a VC基
づく第3のショットキバリアが連続して形成される。結
果として、逆電圧印加時にはこれらそれぞれのショット
キバリアから廷びる空乏層が連続して電界集中を緩和す
るなめらかな空乏層が得られる。更に、Ti薄層26e
、26fを設けたことにより電界集中点と応力集中点と
が分離でき耐圧歩留りが向上てる。即ち、Tj薄N26
e、26fはバリア金属1!!@!30より肉薄であり
、かつチタン酸化物薄N7jI29a、29bよりもは
るかに小さいシート抵抗を有する。従って。
、バリア金属t630の外周側にリング状に2層の〕゛
i薄層26e、26f及び2層のチタン酸化物薄珈29
a、29bが順次@接して配置されている。Ti薄層2
6e、26f及びチタン酸化物薄層29a、29bはバ
リア金属を極3oのAI層27aの下部に位置するTi
薄層26c、26dの勉在部分に当る。従ってチタン酸
化物薄層29a、29bはそれぞれTi薄層26e、2
6fを弁してバリア金属電@160と電気的に接!され
ている。ここで1゛i薄〜26eはn−形細板24aと
の間に第4のショットキバリアを形成する。従って、バ
リア金属1!極30からチタン酸化物薄層29aの外周
縁にかけてのn形細板23及びn影領域24aの表面に
は、バリア金@1!極30に基づく第1及び第2のショ
ットキバリアとTj薄/ii1126eKMづ<第4の
ショットキバリアとチタン酸化物i看29 a VC基
づく第3のショットキバリアが連続して形成される。結
果として、逆電圧印加時にはこれらそれぞれのショット
キバリアから廷びる空乏層が連続して電界集中を緩和す
るなめらかな空乏層が得られる。更に、Ti薄層26e
、26fを設けたことにより電界集中点と応力集中点と
が分離でき耐圧歩留りが向上てる。即ち、Tj薄N26
e、26fはバリア金属1!!@!30より肉薄であり
、かつチタン酸化物薄N7jI29a、29bよりもは
るかに小さいシート抵抗を有する。従って。
電界集中点はTi薄層26e、26fとチタン酸化物薄
/!29a、29bの境界部分の下部に位置し。
/!29a、29bの境界部分の下部に位置し。
応力集中点はバリア金属電極60とTi薄層26e。
26fの境界部分の下部に位置する。このため臨界′M
、界強度Ecrjtの低い応力集中点から電界集中点を
術間でき、規定耐圧以)の製品の生じる頻度が小さくな
る。つ筐り、r@圧歩留りが向上てる。
、界強度Ecrjtの低い応力集中点から電界集中点を
術間でき、規定耐圧以)の製品の生じる頻度が小さくな
る。つ筐り、r@圧歩留りが向上てる。
また、m4mのショットキバリアダイオードでは、下側
のチタン酸化物薄層29aを上側のチタン酸化物薄層2
9bよりも酸化を強めてシート抵抗を太き(している。
のチタン酸化物薄層29aを上側のチタン酸化物薄層2
9bよりも酸化を強めてシート抵抗を太き(している。
従って、逆電流は主として上側のチタン酸化物薄Wt
29 bを壇り、 ’11位勾配は主として上側のチタ
ン酸化物薄429bにて決定さnる。下側のチタン酸化
物薄層29aは高いバリアハイドを有するので、飽和電
流I8が小さくなり、結果として、逆電流レベルの手許
いショットキバリアダイオードを実柳できる。
29 bを壇り、 ’11位勾配は主として上側のチタ
ン酸化物薄429bにて決定さnる。下側のチタン酸化
物薄層29aは高いバリアハイドを有するので、飽和電
流I8が小さくなり、結果として、逆電流レベルの手許
いショットキバリアダイオードを実柳できる。
普だ、上側のチタン酸化物薄層29bKげリング状にT
i薄層から成る等電位領域61が設けられている。等電
位領域31はチタン酸什物薄層29bの形成の際に音し
公的に酸化を行わすTi薄層をそのまま残した領域であ
る。この等電位領域61にチタン酸化物薄層29a、2
9bに比べると導電性が非常VC高く仙域内で電位がほ
ぼ等しい。この結果、n影領域26及びn−影領域24
aの表面上における平面的に見た電位勾配の不均一性が
修正され、耐圧歩留りが向上する。
i薄層から成る等電位領域61が設けられている。等電
位領域31はチタン酸什物薄層29bの形成の際に音し
公的に酸化を行わすTi薄層をそのまま残した領域であ
る。この等電位領域61にチタン酸化物薄層29a、2
9bに比べると導電性が非常VC高く仙域内で電位がほ
ぼ等しい。この結果、n影領域26及びn−影領域24
aの表面上における平面的に見た電位勾配の不均一性が
修正され、耐圧歩留りが向上する。
史に、チタン酸化物薄層29a、29bの端部はAu
(金)Ge(ゲルマニ、ウム)合金から成る接続領域6
2にてn−形頭載24aと電気的に知絡されている。こ
のため、チタン酸化物薄層29aの外周線の微少領域で
ブレークダウンが起こらすノイズの少すいショットキバ
リアダイオ−ドラ提供できる。第1図のショットキバリ
アダイオードではチタン酸化物薄層29の外周縁の微少
領域で起こるブレークダウンによる急峻な電流変化がノ
イズの発生を誘うことがある。このノイズは実用土問題
とならない程度のものであるが低ノイズが強(要求され
る場合には第4図のショットキバリアダイオードの方が
有利である。
(金)Ge(ゲルマニ、ウム)合金から成る接続領域6
2にてn−形頭載24aと電気的に知絡されている。こ
のため、チタン酸化物薄層29aの外周線の微少領域で
ブレークダウンが起こらすノイズの少すいショットキバ
リアダイオ−ドラ提供できる。第1図のショットキバリ
アダイオードではチタン酸化物薄層29の外周縁の微少
領域で起こるブレークダウンによる急峻な電流変化がノ
イズの発生を誘うことがある。このノイズは実用土問題
とならない程度のものであるが低ノイズが強(要求され
る場合には第4図のショットキバリアダイオードの方が
有利である。
本発明は上述の実施例に限定されるものでなく。
例えば次の変形が可能なものである。
11+第1−及び第2図のショットキバリアダイオード
において、n形e域24aの不純物濃度をn形頭載26
と同等もしくはn形飴域より大きく選んでも、エネルギ
ーギャップEgの差異に基づく周辺耐圧向上の効果は認
ぬらiする。但し、実施例のようにn影領域26より不
純物濃度の低いn″″形領域24aとする方が周辺耐圧
向上の点で有利である。
において、n形e域24aの不純物濃度をn形頭載26
と同等もしくはn形飴域より大きく選んでも、エネルギ
ーギャップEgの差異に基づく周辺耐圧向上の効果は認
ぬらiする。但し、実施例のようにn影領域26より不
純物濃度の低いn″″形領域24aとする方が周辺耐圧
向上の点で有利である。
(21n形@域24aはn影領域23土に結晶成長が可
能でありかつn影領域260学導体材料よりもエネルギ
ーギャップEgが大きい半導体材料の範囲で違択する。
能でありかつn影領域260学導体材料よりもエネルギ
ーギャップEgが大きい半導体材料の範囲で違択する。
実施例のようにGaAsとAlGaAsの組合せの例は
最適例であるが、n影領域23がGaP (燐化ガリウ
ム)であるときには、n″″形領域24aσ?牛導体材
料としてAI GaP (燐化アルミニウム・ガリウム
)を使用できる。
最適例であるが、n影領域23がGaP (燐化ガリウ
ム)であるときには、n″″形領域24aσ?牛導体材
料としてAI GaP (燐化アルミニウム・ガリウム
)を使用できる。
(31バリア金嬉電&30にはAg(ffM)やcuc
銅)などの種々の金属材料が使用できる。
銅)などの種々の金属材料が使用できる。
14) チタン酸化物薄層による高耐圧化構造を採用
するときのチタン酸化物薄層29のシート抵抗は、半導
体チップ幕造やサイズによって効果的な範囲が変わるが
、10にΩ/口〜5000八】Ω/口。
するときのチタン酸化物薄層29のシート抵抗は、半導
体チップ幕造やサイズによって効果的な範囲が変わるが
、10にΩ/口〜5000八】Ω/口。
望ましくは10MΩ/口〜ioooMΩ/口に選ぶべき
である。
である。
(5) 第2図面のTi薄層26の膜厚は、膜厚制動
。
。
酸化温度、酸化時間等を勘案して2OA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?til+限はないが、’l”iif膜を熱酸
化してチタン酸化物薄層を形成てるときには。
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?til+限はないが、’l”iif膜を熱酸
化してチタン酸化物薄層を形成てるときには。
酸化温度と酸化時間を勘案して600A以下と丁べきで
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。
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。
(6) ゴミ薄層26を酸化してチタン酸化物薄層2
・9を得る時の酸化温度は500℃以下にすることが望
プしく 、 Au糸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118
層26の厚さ、酸化温度。
・9を得る時の酸化温度は500℃以下にすることが望
プしく 、 Au糸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118
層26の厚さ、酸化温度。
酸化雰囲気によって変わるか、5秒〜2時間の範囲に収
めることが望!しい。
めることが望!しい。
(7) チタン酸化物薄層29.29bに対応するモ
ノヲチタン酸化物の蒸着やスパッタリングで形放し、
Ti薄fii26e、26fを導電件が比較的高いチタ
ン窒化物層に置き換えてもよい。チタン窒化物層は、A
1層をマスクとしてチタン酸化物層を窒化することによ
って形灰し得る。
ノヲチタン酸化物の蒸着やスパッタリングで形放し、
Ti薄fii26e、26fを導電件が比較的高いチタ
ン窒化物層に置き換えてもよい。チタン窒化物層は、A
1層をマスクとしてチタン酸化物層を窒化することによ
って形灰し得る。
(8) シート抵抗が鍋くがつショットキバリアを生
成する薄層としてチタン散化物薄/#が好適であるが、
1”a (タンタル)糸材料の酸化物薄層等にするこ
ともできる。!た。Ti薄層26及びチタン酸化物薄層
29.29bはIn ’P Sn等を添加したものであ
ってもよい。
成する薄層としてチタン散化物薄/#が好適であるが、
1”a (タンタル)糸材料の酸化物薄層等にするこ
ともできる。!た。Ti薄層26及びチタン酸化物薄層
29.29bはIn ’P Sn等を添加したものであ
ってもよい。
(9)凹Ffr25の底部周辺に隣接するようにn形領
域23中にガードリングとしてリング状のp影領域を形
成してもよい。この場合は、バリア金属II極30とn
形飴城26の間に形成されるショットキバリアとバリア
金属1[極3oとn−形飴域24aの間に形成されるシ
ョットキバリアは、直接ではなくpn接合を介して連続
することになる。
域23中にガードリングとしてリング状のp影領域を形
成してもよい。この場合は、バリア金属II極30とn
形飴城26の間に形成されるショットキバリアとバリア
金属1[極3oとn−形飴域24aの間に形成されるシ
ョットキバリアは、直接ではなくpn接合を介して連続
することになる。
alJ 集積回路中にショットキバリア#84体装駄
を形成する場合には、n影領域26を島状に囲むように
n影領域22を設けてオータック電極28をn形a域2
3の表面側VC設けるブレーナ構造としてもよい。
を形成する場合には、n影領域26を島状に囲むように
n影領域22を設けてオータック電極28をn形a域2
3の表面側VC設けるブレーナ構造としてもよい。
旧Jn形頭載23.n形領域22をp形領域と置き換え
ることができる。
ることができる。
土述のように本発明によれは、ショットキバリアの周辺
耐圧を同士でき、高耐圧のショットキバリア#−導体装
置を提供できる。
耐圧を同士でき、高耐圧のショットキバリア#−導体装
置を提供できる。
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
アダイオードを示すP!l′I面図。 第2図囚〜(社)は第1図の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6図に第2図面の状態を示す平面図。 第4図は第2の実施例のショットキバリアダイオードを
示−r断面図である。 22・・・n形頭載、26・・・n影領域、24a・・
・n−影領域−26a−Ti薄4.27 a−Al r
*、 28・・・オーばツク電極、29・・・チタン酸
化物薄層、30・・・バリア金稿を極。
アダイオードを示すP!l′I面図。 第2図囚〜(社)は第1図の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6図に第2図面の状態を示す平面図。 第4図は第2の実施例のショットキバリアダイオードを
示−r断面図である。 22・・・n形頭載、26・・・n影領域、24a・・
・n−影領域−26a−Ti薄4.27 a−Al r
*、 28・・・オーばツク電極、29・・・チタン酸
化物薄層、30・・・バリア金稿を極。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 〔1〕第1の半導体領域と、第2の半導体領域と、前記
第1及び第2の半導体領域との間にそれぞれ第1のシヨ
ツトキバリア及び第2のシヨツトキバリアを生じさせる
ことができるように前記第1及び第2の半導体領域上に
形成されたバリア電極とを有し、 前記第2の半導体領域は前記第1の半導体領域に比べて
禁止帯のエネルギー幅の大きい半導体材料から成り、 前記第1及び第2の半導体領域は前記第1のシヨツトキ
バリアが前記第2のシヨツトキバリアに包囲され、且つ
前記第1のシヨツトキバリアと前記第2のシヨツトキバ
リアとが直接又はpn接合を介して接続されるように配
置されていることを特徴とするシヨツトキバリア半導体
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075360A JPH0618271B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | シヨツトキバリア半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63075360A JPH0618271B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | シヨツトキバリア半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01246868A true JPH01246868A (ja) | 1989-10-02 |
| JPH0618271B2 JPH0618271B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=13573978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63075360A Expired - Fee Related JPH0618271B2 (ja) | 1988-03-28 | 1988-03-28 | シヨツトキバリア半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0618271B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002334998A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006287264A (ja) * | 2006-07-24 | 2006-10-19 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941463A (ja) * | 1972-07-26 | 1974-04-18 | ||
| JPS5072582A (ja) * | 1973-10-29 | 1975-06-16 | ||
| JPS5329432A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-18 | Nihon Radiator Co | Silencer |
| JPS554925A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-14 | Hitachi Ltd | Shot key barrier diode |
| JPS5530893A (en) * | 1974-06-21 | 1980-03-04 | Westinghouse Electric Corp | Schottky barrier diode |
-
1988
- 1988-03-28 JP JP63075360A patent/JPH0618271B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4941463A (ja) * | 1972-07-26 | 1974-04-18 | ||
| JPS5072582A (ja) * | 1973-10-29 | 1975-06-16 | ||
| JPS5530893A (en) * | 1974-06-21 | 1980-03-04 | Westinghouse Electric Corp | Schottky barrier diode |
| JPS5329432A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-18 | Nihon Radiator Co | Silencer |
| JPS554925A (en) * | 1978-06-26 | 1980-01-14 | Hitachi Ltd | Shot key barrier diode |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002334998A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-22 | Mitsubishi Electric Corp | 炭化珪素半導体装置およびその製造方法 |
| JP2006287264A (ja) * | 2006-07-24 | 2006-10-19 | Nissan Motor Co Ltd | 炭化珪素半導体装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0618271B2 (ja) | 1994-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |