JPH01246869A - 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］ 本発明は高耐圧ショットキバリア半導体装置に関する。

Ｃ従来の技術と発明が解決しようとするａ題〕ショット
キバリアダイオードは、扁速応答性Ｃ尚速スイッチング
特性）の良さ及び低損失である利点を生かして、鍋周波
整流回路等に広（利用されている。しかし、ショットキ
バリアダイオードは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
内駒であるという問題ｔ−有する。

この問題を解決するための施策を以下に紹介する。第８
図はガードリング栴造を有するショットキバリアダイオ
ードである。半導体基板１としては低抵抗のｎ形半導体
領域２の上面にこれより高抵抗のｎ形半導体領域６が形
成されたものが使用される。ｎ形半導体領域６の土面に
はｎ形半導体領域３との界面にショットキバリアを形成
する電極４が形ａされている。ｎ形半導体領域２の下面
にはｎ形半導体領域２とオーミック接触Ｃ低抵抗接触）
した電極５が形成されている。電極４のうち、絶縁膜６
の土面に延在する部分はフィールドプレート７と呼ばれ
、後に説明するガードリングと共に周辺耐圧の向上に冒
与する。即ち、フィールドプレート７は逆電圧回加時に
その下部のｎ形半導体領域６の表面近傍に空乏層を広げ
る作用を有する。その結果、ショットキバリア周辺での
電界集中が緩和され１周辺耐圧が向上する。ショットキ
バリアの周縁に＠接して環状に形成された低抵抗ｐ形半
導体領域がガードリング８として作用する領域である。

ガードリンク本造ではショットキバリアの周辺耐圧ｔ−
ｐｎ接合９が担うことになり、フィールドプレート７の
作用と相まって十分とは−えない筐でも高耐圧化を実現
する。しかし。

１１１方向に大きな電流を流したときには、ｐｎ接合９
からｎ形細板３への少数キャリア（正孔）の注入が増加
する。このため、順方向動作から逆方向動作に切換えて
も、この少数キャリアが消滅する筐では完全にスイッチ
オフレない。ＲＯち、スイッチング応答の遅れが生じて
、高速応答性（高周波特性あるいは高速スイッチング特
性）が低下してしまう。

上記のスイッチング応答性の低下を解決するガードリン
グ構造として特開昭５８−２１５０７９号公報に第９図
に示すような構造のショットキバリアダイオードが開示
きれている。即ち、ショットキバリアを形成する電極４
とガードリング８のオーずツクを極１１とを絶縁膜６土
に形成された高いシート抵抗を有する手帖ｆｊＲ層１０
を介して電気的に接続している。この構造によれば、　
１１１１方向電流は主として電極４とｎ彰＠域３との界
面を通って流れ、を極４の周部からｐ影領域へと流れる
電流は牛絶縁層１０にて制訣される。このため。

上記のｎ影領域３への少数キャリアの注入が抑制でき、
結果としてスイッチング応答性の低下のほとんどないガ
ードリングを有するショットキバリアダイオードを提供
できる。

しかし、高耐圧化においては十分とはいえなかった。一
般にシート抵抗の太き（異なる２つの被層の境界部の下
部の半導体領域には、最大電界の生じる電界集中点が存
在することが知られている。

第９図のショットキバリアダイオードにおいては。

′ｆＲ極４と絶縁膜６との境界部分の下部のｎ形半導体
領域３にこの電界集中点が生じることとなる。

この電界集中点ではブレークダウンが起こり易く。

結果として耐圧が低下することとなる。

そこで１本発明は、高速応答性の低下が少なく。

かつＡ耐圧が得られるガードリングを有するショットキ
バリア半導体装置全提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

±記目的ｔ−埴成するための本発明は、実施例を示す図
面の符号を参照して説明すると、第１０半導体領域２６
と、第１のバリア電極２９ａと、第２のバリア電極２９
ｂと、第２の半導体領域２４とを有し、前記第１のバリ
ア電極２９ａは前記第１の半導体領域２６との間に第１
のショットキバリアを形成するように前記第１の生導体
軸ｆｊＩ１２３の上面に配置されており、前記第２のバ
リア電極２９ｂは前記第１のバリア電″極２９ａを＠接
して包囲すると共に前記第１の半導体領域２３との間に
第２のショットキバリアを形成するように前記第１の半
導体領域２３上に配置され６月っ前記第１のバリア電極
２９ａと電気的に接にされ、且つ前記第１のバリア電極
２９ａよりも大きなシート抵抗を有しており、前記第２
の半導体領域２４はガードリングとして働くように前記
第１の半導体領域２３と反対の導電形を有して前記第１
の半導体領域２６に隣接配置され、且つ前記第２のバリ
アを極２９ｂを介して前記第１のバリア電極２９ａＫ電
気的に接続された表面を有し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２の半導体領域２４はガードリング
として働き、高耐圧化に寄与する。第２のバリアを極２
９ｂは第１のバリア電１ｙ　２９　ａよりも大きなシー
ト抵抗を有するので、ガードリング領域としての第２の
半導体＠域２４を設けることによる高速応答性の低下を
抑えることができる。

〔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
ード及びその製造方法を第１図〜第４図に基づいて説明
する。

第１図に示すショットキバリアダイオードを製造″ｖる
時には、筐す、第２図囚に示すように、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、淳さ約３００μｍ。

不純物濃度１〜３　×１０”ｃｍ　　のｎ　形飴域２２
の±に、厚さ１０〜２０μｍ、不純物濃度１〜２Ｘ　１
０１５ｃｍ−３のｎ影領域２６をエピタキシャル成長さ
せたものである。

次に、第２図ＣＢ）に示すように、ｎ形Ｇ　ａ　Ａ　ｓ
から成るｎ影領域２３中に選択的に、　Ｚｎ　（亜鉛）
を拡散してｐ影領域から成るガードリング領域２４を形
成する。ｐ＋形領領域深さは約２μｍ１表面不純Ｈｆ！
／ＩＪ濃度は約５　Ｘ　Ｉ　Ｑ”ｃｒｙｌ　　である。

次に、第２図（Ｃ）に示１ように、ｎ影領域２３及びガ
ードリング領域２４の土面全体にＴｉ　（チタンンの薄
層２５艮ＵちＴｉ薄膜を真空蒸着で形成し、更にその土
面全体にＡＩ　（アルミニウム）Ｉ曽２６企連続して真
空蒸着する。Ｔｉ薄層２５の厚さは５０〜２０　ＯＡ　
（０，００５〜０．０２　ａｍ　）とｅ薄である。

４１層２６の厚さは約２μｍでｓＴｉ薄層２５の１００
倍以上の浮さである。更に、ｎ影領域２２の下面にＡｕ
　（金）−Ｇｅ（ゲルマニウム）の合金から成るオータ
ック接触の電極２７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■に示すように、フォトエツチングにより
ＡＩ層２６の−ｓをエツチング除去し、主戦Ｘ流通路と
なるショットキバリアを形成てべき領域に対応させてＡ
Ｉ層２６ａを残存させる。更にフォトエツチングにより
素子の周辺＠域から’Ｉ’ｉ＃層２５を除去し、ＡＩｊ
ｔｉ２６ａの下ｓＫあるＴｉ薄Ｎ　２５　ａとこれを隣
接して包囲するＴｉ薄／’＠２５ｂを残存させる。Ｔｉ
薄層２５ａ、、２５ｂは、　Ｔｆ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２６ａに比べて高い抵抗を有する。

次に、空気中で３００℃、５〜３０分間の熱処理を施丁
。これにより、第２図■に示すように。

ＡＩ層２６ａで被徨されていないＴｉ薄層２５ｂに酸化
されてチタンの酸化物の薄層２８となるが。

ＡＩ層２６ａの下部のＴｉ薄層２５ａはＡＩ層２６ａに
マスクされているので酸化されない。

次に、フォトエツチングによｒ）ＡＩ　層２６　ａ　ｆ
）周部全除去し、第２図［Ｆ］のようにＡＩ層２６ａの
下部にある酸化されていないＴｉ薄層２５ｃを窯出させ
る。第３図に示すようにＴｉ薄層２５ｃはＡＩ層２６ａ
の外周を包囲するようにＡ！層２６ａに隣接して配置さ
れており、更にＴｉ薄層２５ｃを包囲するようにチタン
酸化物薄層２８がＴｉ薄層２５ｃに隣接して配置されて
いる。ＡＩ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属であるので、　Ａｔ　Ｊ曽２６
ｂとＡＩ鳥２６ｂの下部に配置されたＴｉ薄層２５ｄか
ら成るショットキバリア形成金ｍ［極″’を第１のバリ
ア′Ｉ！極又は第１のバリア金檎電極２９ａと呼び、ま
た第１のバリア電＠Ｌ２９ａを隣接して包囲するＴｉ薄
Ｎ　２５　ｃから成る薄層のショットキバリア形成金ｉ
ｉｉ電極を第２のバリアを律又は第２のバリア金属電極
２９ｂと呼ぶこととする。Ｔｉ薄層２５ｄは極く薄い膜
であるため。

第１のバリア金Ｊ＠電極２９ａにおいて、ＡＩ／！１２
６ｂとＴｉ薄層２４ｄ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必すしも明らかではない
。なお、Ｔｉ４層２５ｄのショットキバリアの形成以外
の役割りとして、Ｔｉ薄層２５ｄはＡ１層２６ｂとｎ影
領域２３との密着性の同士に寄与する。また、第２のバ
リア金属電極２９ｂを形成するＴｉ薄層２５ｃは第１の
バリア金属型ｂ２９ａとチタン酸化物薄層２８との電気
的な接続に寄与する。ここで、１１１″ＲＬ流の主たる
゛さ流通路となる第１のバリア金属電極２９ａのシート
抵抗は１０／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２図い及び第３図に示
す第２のバリア金属電極２９ｂを隣接して包囲でるよう
にリング状に設けられたチタン酸化物薄層２８は、Ｔｉ
薄層２５ｂの厚さより増大して概算で７０ＭΩ／口とい
う中絶縁性の高抵抗層である。即ち、チタン酸化物薄層
２８は完全な絶縁物と児なセルＴｉ０２（２ｒｊｌＲ化
＋　ｆｉ　ン）　Ｔ＆Ｚｔ！　＜　、　１’１ＣｈＪ−
’）　’ｂ酸素が少ないいわゆる酸素プアーなチタン酸
化物Ｔｉｅｘ（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。また１本発明に従うｐ形細板
から成るガードリング領域２４はＴｉ薄層２５ｂつまり
第２のバリア金Ｗｓ＊ｂ２９　ｂとチタン酸化物薄層２
８の境界部分の下部のｎ形領域２３内に配宜されている
。ガードリング領域２４の表面はＴｉ薄１１ｍ　２５　
ｃ及びチタン酸化物薄層２８の両方の下面に接している
。ガードリング領域２４は第３図に示すように、第２の
バリア金ｓｉ電極２９ｂの周縁部に沿って環状に形成さ
れている。

続いて、チタン酸化物薄層２８及び第２のバリア金属電
極２９ｂの上面を絶縁膜３０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させる。なお、絶縁１−６０はグ
ツズ？　ＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａ　Ｉ　Ｖａｐｏｒ
　Ｄｅｐｏｓ　ｉ　ｔ　ｉｏｎ　）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ＣＶＤ
法又は光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侯えることも
できるが、プラズマ（、’ＶＤ法又は光ＵＶＤ法により
形成したシリコン酸化膜が好適であった。図示では省略
しているが、ＡＩ層２６ａの上面に例えばＴｉ層とＡｕ
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てるりが普通で
ある。このとき、Ｔｉ層とＡｕ層の外周側を絶縁層３０
の上面に処在させて設けろと、Ｔｉ層とＡｕ層にて絶縁
層３０の保護ができるし、フィールドプレートを付加し
たことにもなる。

第６図の各部の寸法を例示すると次の通りである。第１
のバリア金Ｍ　ｔ＆　２９　ａ　ｆ′）＠ａは約９１０
μｍ、第２のバリア金属電極２９ｂの幅すは約２０μｍ
、チタン酸化物薄層２８の幅Ｃは約１４０μｍである。

又、ガードリイグ領域２４０幅ｄは約３０μｍである。

このショットキバリアダイオードにおいては。

第１のバリア金属［極２９ａと′ｎ形飴域２３との間及
び第２のバリア金ｐＡｉｍ極２９ｂとｎ形頭載２６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
トキバリアが生じるのみでなく、チタン酸化物薄層２８
とｎ形領域２６との間にも第６のショットキバリアが生
じる。チタン酸化物薄層２８とｎ形惟城２６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、飽和電流特性等によって確
認した。例えば、チタン酸化物薄層２８の面積を零から
増加すると、飽和電流１８がチタン酸化物薄層２８と第
１及び第２のバリア金稙電極２９ａ、２９ｂの面積の和
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良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と第１及び第２のバ
リア金ｍｔ極２９ａ、２９ｂの面積の和に対して飽和電
流１８が略比例的に変イにするということは、第１及び
第２のバリア金属電極２９ａ、２９ｂと略同−の電流密
度でチタン酸化物ＮＮ１２８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／１ｍ２８がバリ
ア金属電極２９ａ、２９ｂと略同−のバリアハイドφＢ
ｔ−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２のバリア金Ｎ電極２９ｂ及びチタン酸化物薄層２８
はｎ形細板２３に対してはショットキバリアを形成して
いるが、ｐ形頭載即ちガードリング領域２４に対しては
やや非曲線性を有する比較的低抵抗の接触をしていると
考えられるので逆電圧団加時には導通と見なせ、ガード
リング＠域２４に対してはショットキバリアを形成して
はいない。従って、第１のバリア金属電極２９ａに基づ
く第１のショットキバリアと第２の／＜　ＩＪア金ａｔ
極２９ｂに基づく第２のショットキバリアは＠接に連続
するが、チタン酸化物薄層２８に基づく第６のショット
キバリアと第２のショットキバリアはガードリング領域
２４を介してつながっており。

直接には連続していない。１Ｌ第２のショットキバリア
と第３のショットキバリアとはガードリング領域２４と
ｎ影領域２６との境界部分、つまりｐｎ接合６１を介し
て連続しているとも見なせる。

ガードリング領域２４は従来例と同様にショットキバリ
アの周辺耐圧向上に寄与する。ここで。

第１のバリア金１ｆＡ’ｔｌｈ２９ａに比べて第２のバ
リア金属’ｆｉｔ！５２９ｂのシート折抗はかなり大き
い値となっている。このため、第１図のショットキバリ
アダイオードでは１１１方向電圧印加時にガードリング
領域２４を経てｎ影領域２３へとｆｊｆｔ、れる順電流
は第２のバリア金属電極２９ｂにより制限される。この
ため、ガードリング領域２４からｐｎ接合３１を経てｎ
影領域２３に注入される少数キャリアＣ正孔）が激減し
、ガードリンク領１２４を設けたことによる尚速応答性
の低下はほとんどない。つまり、第１図のショットキバ
リアダイオードの第２のバリア金縞電極２９ｂはショッ
トキバリア全形成する電極であるとともに少数キャリア
の注入を制限する。

チタン酸化物薄層２８は、ｎ影領域２３との間にショッ
トキバリアを形成しており、高抵抗性のフィールドプレ
ートとして耐圧向上に大きく寄与している。即ち、逆電
圧印加時にチタン酸化物薄層２８の内周縁と外周縁の間
に微少電流が流れてチタン酸化物薄層２８の処在方向に
電位勾配が生じる。チタン酸化物薄層２８によって形成
されているショットキバリアから媚びる空乏層の広がり
は１士配電位勾配によってガードリング領域２４側で大
きく、チタン酸化物薄層２８の外周縁側に向うに従って
小さくなる。逆電圧印加時には第１のバリア金ｌＡｍ極
２９ａ及び第２のバリア金ｍ電極２９ｂとｎ形１ｎｊ２
Ｊ！２３との間に形成さｆする第１及び第２のショット
キバリア、ｐｎ接合３１．チタン酸化物薄層２８とｎ影
領域２３との間に形成さｎるｉ３のショットキバリアの
１者のそれぞれから延びる空乏層が一体化し、第４図に
模式的に示す空乏層３２がｎ影領域２３の表面に連続し
て形成される。これらの結果、逆電圧印加時におけるシ
ョットキバリアの局部で４）ｉｌ界集中が緩和され、シ
ョットキバリアダイオードの耐圧が大幅に向上する。な
お、チタン酸化物薄層２８による高耐圧化！ＩＩ４造に
ついては１本願発明者等によって発明され１本件ｔ￥ｊ
ＦＦｌｔｈｌ願人より特願昭６２−３０７１９６号とし
て出願されている。

本実施例のショットキバリアダイオードは、１５０Ｖ以
上の耐圧が高い歩留りで得られ、バルク耐圧と略等しい
と考えられる約２５０■の耐圧全示すものさえあった。

高耐圧化の策を施さない場合（チタン酸化物薄層２８、
Ｔｉ薄層２５ｃ、ｐ”形領ｊｊｌ！２４を形成しない場
合）には６０Ｖ程度の耐圧しか得られない。また１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５００　ｋＨｚＯ筒周波筒周ラスイツチングレギュ
レータ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。

本実施例は次の利点を百する。

（ＩＩ　　ｎ形ｇｊｉＭ２３の表面のガードリングにて
包囲された領域には第１のバリア金属′ｗ１極２９ａ及
び第２のバリア金ｌｊＡ電極２９ｂに基づく第１のショ
ットキバリアと第２のショットキパリアカ連続して形成
される。このため、逆電圧印加時には第１のショットキ
バリアから砥びる空乏層と、第２のショットキバリアか
ら蝙びる空乏層と、ｐｎ接合６１からの空乏層か連続し
、１１界集中を緩和する良好な空乏層３１が得られる。

従来の絶縁物を弁したフィールドプレートを有する構造
でもガードリングにて包囲された領域にｐｎ接合９から
延びる空乏層と連続する空乏層が得られる。しかし。

絶縁層６を介して空乏層を形成てるので、電界集中を緩
和する良好な空乏層が得られず１本実施例のような丈夫
な耐圧向Ｊｃは望めない。

＋２１　１１１１方向バイアス時にｐｎ接合３１を酔て
ｎ影領域２３へと流れる電流は第２のバリア金属電極２
９ｂにて制限される。このため、高速応答性を損なうこ
となく高耐圧化が実現できる。

（３１従来の絶縁層を弁したフィールドプレートを有す
る栴造の欠やの１つである特性の熱的不安定性はＴｉ薄
層２５ｃ及びチタン酸化物薄層２８の下部に絶縁層が介
在していないことによって解消されている。

（４１応力集中・虚と電界集中点とを分鼎できるため、
耐圧歩留りを向上呵ることができた。即ち。

第１のバリア金属電極２９ａはそれよりも外周側に形成
された被層よりも肉厚となっているため。

第１のバリア金桐′電極２９ａの外周端の下部に応力集
中点が生じる。この応力集中点では、ｎ影領域２６に歪
が加っているため、臨界電界１Ｍ度（Ｅｃｒｉｔ）が低
下しており、ここに電界集中が生じるとブレークダウン
が起り易い。本実施例では最大電界の生じる電界集中点
に、ガードリング領域２４の外周部の近傍に位置するた
め電界集中点を応力集中点から離間できる。これにＪつ
、規定耐圧以下の製品の生じる頻枇が減少し、耐圧歩留
りが向上する。なお、従来の絶縁物を介したフィールド
プレートを有するＪＲＩ＆造では電界集中点はバリア金
属電極４と絶縁物６の境界の下部にあり、応力集中点と
実質的に一致する。このため、耐圧歩留りの向上は望め
ない。

ｆ５１　　ＡＩ　７＆　２６　ｂの直下に設けたＴｉ薄
層２５ｄの延在部にてＴｉ薄層２５ｃ及びチタン酸化物
薄層２８が得られるので、目的とする第２のバリア金ｗ
４電極２９ｂ及びチタン酸化物薄層２８が容易に得られ
る。また、第１のバリア金属電極２９ａと第２のバリア
金属を極２９ｂとチタン酸化物薄層２８との電気的接続
を容易かつ確実に遜成することができる。

（６）　　チタン酸化物薄層２８を設けたので一段と耐
圧全向上できる。即ち、上述のよりにチタン酸化物薄層
２８″ｆｆ：設けたことにより、ガードリング領域２４
の外周側のｎ影領域２６にも電界集中を緩和する空乏Ｊ
〜を良好に形成することができる。

このため、耐圧を大幅に向上させることができた。

［第２の実施例］ 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
バリアダイオード′？ｒ説明する。但し、第５図及び後
で説明する第６図及び第７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５図のショットキバリアダイオードはｎ形
＠Ｒ２３０表面にリング状のチタン酸化物薄層２８ａｋ
有し、更にこの上にリング状のチタン酸化物薄７ｉｌｉ
ｉ２８ｂを有する。第１のバリア金属電極２９ａはＡＩ
層２６ｂと２層のＴｉ薄層２５ｅ、２５ｆから成る。第
２のバリア金属電極２９ｂは２膚のＴｉ薄層２５ｇ、２
５ｈから成る。この槙造は第２図（Ｃ）〜ωつのような
工程を２回繰り返丁ことによって形成できる。上側のチ
タン酸化物薄層２８ｂは第１図のショットキバリアダイ
オードのチタン酸化物薄層２８と同じ厚さ及び酸化程度
に形成されている。下側のチタン酸化物薄層２８ａは上
側のチタン酸化物薄層２８ｂとけはＮ−の厚さとなって
いるが酸化の程度を上側のチタン酸化物薄層２８ｂより
強めているので１士側のチタン酸化物′ｇ層２８ｂ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２８ｂを通る電流の方が下旬のチタン酸化物薄層２８
ａを通る電流まりも大きくなり、電位勾配は主として上
側のｆ４ＩＮＶＣよって決定される。下旬のチタン酸化
物薄層２８ａは商いバリアハイドφＢを有するので飽和
電流１ｓを減少することができる。

このため、逆電流レベルの小さいショットキバリアダイ
オードを提供できる。

また、第２のバリア金属電極２９ｂを肉厚とすることで
抵抗が減少するので、ブレークダウン時の電流が第２の
バリア金属電極２９ｂの外周端側の顎数箇所に分散して
良好に流れるため逆方向サージ耐重が向上する。但し、
第２のバリア金属電極２９ｂのシート抵抗は＋１ｖｉ電
圧印加時にｎ影領域２６への少数キャリアの注入を抑制
することができる抵抗値に設定する必要がある。

なお、第１の実施例と同様に、第１及び第２のバリア金
属電極２９ａ、２９ｂとｐ影領域から成るガードリング
領域２４との和み合せから成る：討圧同士効来も得らｎ
る。

〔第６の実施例〕 第６図に本発明の第３の実施例に係わるショットキバリ
アダイオードを示す。第６図のショットキバリアダイオ
ードは第２のバリア金属１！極２９ｂの外周側に、第１
のチタン酸化物薄層２８Ｃ１等電位化用Ｔｉ薄層２５１
．第２のチタン酸化物薄ｊ曽２８ｄがリング状に順次隣
接して配置され、これらが互いに電気的に接続されてい
る。

等電位化用］゛ｉｉ薄層ｉから成る環状＠＊は導電性が
蔦いので１等電位分布＠域となり得る。この結果、ｎ影
領域２３の表面士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全形成し、耐圧を同士する
ことができる。また。

チタン酸化物薄層２８ｄの外筒端はＡｕ　Ｃ金）　−Ｇ
ｅ（ゲルマニウム）合金から成る接続領域６４にてｎ影
領域２３と電気的に低抵抗接続されている。

従って、チタン酸化物薄層２８ｄの外周縁でブレークダ
ウンが生じないため、ノイズの発生の少ない小信号用高
耐圧ショットキバリアダイオードを＆［できる。勿廂、
第６図のショットキバリアダイオードにおいても、第１
及び第２のバリア金属電極２９ａ、２９ｂとｐ＃領領域
ら成るガードリング憤域２４との組み合せによる耐圧向
上効果も得られる。

〔第４の実施例〕 第７図に示す第４の実施例のショットキバリアダイオー
ドは第１のバリア金属電極２９ａの周縁部の下部に１′
ｉ薄層２５により肉厚のＴｉ薄層３３が形成されている
。Ｔｉ薄層３３の厚さは１００〜４００Ａで、　ＡＩ層
２６ｃと比べれば極薄である。

第７内のショットキバリアダイオードはｎ影領域２３の
土面に予めＴｉ薄層６３を形成しておき、第２図（Ｃ）
〜（ト）のような工程にて製作できる。無７図のショッ
トキバリアダイオードではＡｌ膚２６ｃと。

Ｔｉ博鳩２５ｊと、Ｔｉ薄層６３の一部から成る部分を
第１のバリア金槁Ｉ！極２９ａ、Ｔｉ薄層２５にと、Ｔ
ｉ薄層６３の残部から成る部分を第２のバリア金ＩｐＩ
４電極２９ｂと呼ぶことができる。第６の実施例と同様
に第２のバリア金Ｗ４電極２９ｂのシート抵抗が減少し
逆方向サージ耐量の向上したショットキバリアダイオー
ドヲ提供できる。また、ショットキバリアのうち周辺の
Ｔｉｔ４７１３３の部分はバリア八イトφＢが向上する
のでショットキバリアの周辺耐圧が向上し、さらに高耐
圧のショットキバリアダイオードを提供できる。この場
合も。

第２のバリア金属電ｈ　２９　ｂ　ｔｏｙシート抵抗は
順方向電流を適度に制限できる値に設定する心機がある
。なお、この実施例によっても、第１及び第２のバリア
金ＰＡ電極２９ａ、２９ｂとガードリンク値域２４との
組み合せによる耐圧向上効果が得られる。

〔変形例〕

本宛ＥＩ）４曇工上述の実施例に画定さｔ′Ｌるもので
なく。

例えば次の変形が可能なものである。

ｆｉｌ　　高耐圧が特に袈求されない場合はチタン酸化
物薄層２８を省いた樵造としてもよい。

（２１チタン酸化物薄層２８．２８ｂ〜２８ｄのシート
抵抗は、半導体チップ本造やサイズによって効果的な範
囲が変わるが、１０にΩ／ロ〜５０００ＭΩ／ロ、望ま
しくは１０ＭΩ／口〜１０［］ＯＭΩ／口に選ぶべきで
ある。

（３１第２図（ＱのＴｉ薄層２５の膜厚は、膜厚制御。

酸化温度、酸化時間等を勘案して２ＯＡ以上に丁ヘキで
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、ＴｉＮ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。

＋４１　　Ｔｔ薄層２５を酸化してチタン酸化物薄層２
８を得る時の酸化温度は５００℃以下にてることが望ま
しく、Ａｕ糸の電＠ＩＬを用いる時は３８０℃以下とす
る。酸化ｍ度の下＠値については、＃ＩｒｊｌＲ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てることもできる。酸化時間は
ＴｉＷＩ層２５層厚５．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！しい。

（５１＋タン酸化物薄４２８．２８ａ〜２８ｄに対応す
るものをチタン醒化物の蒸着やスパッタリングで形成し
、Ｔｉ薄層２５ｃ、２５ｈ、２５ｇ、２５ｉを導電性が
比較的＾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層をマスりとじてチタン酸化物層を窒
化することに訳って形成し得る。

（６１シート抵抗が高く且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）糸材料の酸化物薄ノー等にすることもで
きる。また、７゛ｉ噂層２５及びチタン酸化物薄層２８
はＩｎ　’Ｐ　Ｓｎ等を添加したものであってもよい。

１７１　　ＧａＡｓの代りにｌｎＰ　（燐化インジウム
）等のＩｌｌ　−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量にも適用可能である。

（８＋　　集＆回路中にショットキバリア牛導体装置を
形成する場合には、ｎ影領域２３を島状に囲むようにｎ
影領域２２を設けてオーずツク１極２７をｎ形頭載２３
の表面側に設けるブレーナ構造としてもよい。

ｆ９１　　ｎ影領域２３．ｎ影領域２２をｐ形頭載と置
き換えることができる。

（１０１本発明に従う薄層としての第２のバリア金＠電
極２９ｂのシート抵抗は、半導体チップの栴造等檀々の
条件にＪ９、効果的な範囲は変わり。

１Ω／口〜１ＭΩ／口の範囲で本発明の効果が有効に得
られる。但し、高水準な逆す−ジ耐門が袈求さ九る場合
には５Ω／口〜５００Ω／口に設定するのが望ブしい。

［Ｉｌｌ　　本発明に従う薄層としての第２のバリア金
属型ｈ２９ｂの厚さ、チタン酸化物薄層２８の岸さ及び
チタン酸化物薄ｆＶＩ２８　ａと２８ｂを合せた厚さは
設計上程々の数値をとり得るが、実質的に応力集中点の
発生原因とならないように５０００る。

ａｚ　　第２のバリア金属１！Ｌ極２９ｂの幅は応力集
中点と電界集中点とを離間するために２μｍ以上と丁べ
きである。たたし５０μｍ以上としてもその効果は飽和
しチップの面積の増大を招くたけである。従って２〜５
０　ａｍの範囲に設定するのがよい。

ｕ３１　　ｆｌンｔｌｔ化物薄４２８．２８ａ、２８ｂ
。

２８ｃと２８ｄの和のｍｔ−約１０　μｍ以上とするこ
とによって耐圧向上の効果か現われ、３０μｍ以上にす
ることによってその効果が顕著になる。

しかし、所定の耐圧が得られる歩留りを尚くするために
は１００μｍ以上に設計することが一層望ましい。幅を
５００　ｌＩｍ又はこれよりも太き（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１幅の上限はないが１幅を５００μｍ以上にして
も耐圧の比例的増大を期待てることができないばかりで
な（、半導体チップが大型化するという間鵬が生じる。

従って１幅を３０〜５００μｍの範囲にすることが望！
しい。

〔発明の効果〕

土述から明らかなＪうに１本発明によれば、ガードリン
グとして働く第２の半導体領域を設けたにも拘らず、高
速応答性の低下が少ないショットキバリア半導体装ｔ’
を提供できる。

【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
アダイオードを示す断面図。 第２図囚〜（ト）は第１図のショットキバリアダイオー
ドを脚端工程順に示ｊ断面図。 第３囚はｍ２図■の状態を示す平面図。 第４図は窒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ｌ１１１面図。 第６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図は従来のショットキバリアダイオードを示す断面
図。 第９囚は従来の別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影領域、２３・・・ｎ影領域、２４・・・
ガードリング領域、２５ｃ　、２５ｄ−Ｔｉ薄層、２６
ａ・・・Ａ１層、２７・・・オーミック電極、２８・・
・チタン酸化物薄層、２９ａ・・・第１のバリア金属１
！極、２９ｂ・・・第２のバリア金員電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕　第１の半導体領域（２３）と、第１のバリア電
   極（２９ａ）と、第２のバリア電極（２９ｂ）と、第２
   の半導体領域（２４）とを有し、 前記第１のバリア電極（２９ａ）は前記第１の半導体領
   域（２３）との間に第１のシヨツトキバリアを形成する
   ように前記第１の半導体領域（２３）の上面に配置され
   ており、 前記第２のバリア電極（２９ｂ）は前記第１のバリア電
   極（２９ａ）を隣接して包囲すると共に前記第１の半導
   体領域口との間に第２のシヨツトキバリアを形成するよ
   うに前記第１の半導体領域（２３）上に配置され、且つ
   前記第１のバリア電極（２９ａ）と電気的に接続され、
   且つ前記第１のバリア電極（２９ａ）よりも大きなシー
   ト抵抗を有しており、 前記第２の半導体領域（２４）ガードリングとして働く
   ように前記第１の半導体領域口と反対の導電形を有して
   前記第１の半導体領域口に隣接配置され、且つ前記第２
   のバリア電極（２９ｂ）を介して前記第１のバリア電極
   （２９ａ）に電気的に接続された表面を有していること
   を特徴とするシヨツトキバリア半導体装置。