JPH01257370A - ショッ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】 １皇よ立五肚光駄 本発明は、ショットキバリア半導体装置に関するもので
ある。

従来の技術及び発明が解決しようとする１１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）か良好であり、かつ低損失であることから高周波回
路の整流ダイオード等として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
、高耐圧化が困難であるという問題を有する。

上記問題を解決するため、例えば特開昭５５−１０２２
７８号公報にはバリア電極の外周側に隣接する部分の半
導体領域にシリコン酸化物や半絶縁性半導体から成る絶
縁物領域を形成した構造のショットキバリアダイオード
が開示されている。

上記構造によれば、バリア電極周辺部での電界集中が緩
和され、周辺耐圧が向上し高耐圧化できる。

しかし、逆サージ耐量においては満足な結果が得られな
かった。即ち、降伏電圧を越える逆サージ電圧が印加さ
れたとき、それに伴う逆サージ電流が流れるが、ショッ
トキバリアダイオードでは、逆サージ電流がショットキ
バリアの周辺部分に集中して流れ易い、このため、ショ
ットキバリア周辺部分近傍の半導体領域で逆サージ電流
による破壊が生じ易かった。前述の絶縁物領域を設けた
構造のショットキバリアダイオードでは絶縁物領域と半
導体領域との境界部分にこの逆サージ電流が集中して流
れ易い、したがって、この境界部分の半導体領域に破壊
が生じ易く、高い逆サージ耐量を得ることができなかっ
た。

そこで本発明は、耐圧及び逆サージ耐量がともに高水準
に得られるショットキバリア半導体装置を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための手 本発明のショットキバリア半導体装置は、半導体領域に
隣接して環状の第１の半絶縁性半導体領域がその表面を
露出するとともに前記半導体領域に埋め込まれるように
形成され、前記第１の半絶縁性半導体領域に包囲された
領域の一部において前記半導体領域に隣接して第２の半
絶縁性半導体領域がその表面を露出するとともに前記半
導体領域に埋め込まれるように形成され、前記第１の半
絶縁性半導体領域に包囲された領域に露出する前記半導
体領域の表面はバリア電極に隣接してショットキバリア
を形成し、断面状態において前記ショットキバリアと前
記第２の半絶縁性半導体領域とが交互に配置されている
。

作　　　　用 第１及び第２の半絶縁性半導体領域は、逆電圧印加時に
ショットキバリア周辺下部の半導体領域での電界集中を
緩和する。また、第２の半絶縁性半導体領域はショット
キバリアの周辺長を増加し、逆サージ電流の集中を緩和
する。

Ｌ施例 以下、本発明によるショットキバリア半導体装置の実施
例をショットキバリアダイオードについて第１図〜第６
図に沿って説明する。

第１図に示すように１本実施例のショットキバリアダイ
オードは、半導体基板１と、半導体基板１の表面に被覆
されたへリア′ｖｌ＆１４４２とを有する。

以下、その製造方法を第１図〜第６図を参照して説明す
る。

まず半一体基板１を用意する。半導体基板１は、第３図
に示すように、ＧａＡｓ　（砒化ガリウム）から成るｎ
◆形領領域１ａ、この上にエピタキシャル成長によって
形成されたＧａＡｓから成るｎ影領域１ｂとを有するａ
ｎ中形領域１ａは、厚さ約３００μ璽、不純物濃度（１
〜３）ＸＩＯ’″ａｍ−”である、ｎ影領域１ｂは、厚
さ約１０〜２０μ園、不純物濃度（１〜２）ＸＩＯ”ｍ
−”である。

次にｎ影領域１ｂに第１及び第２の半絶縁性半導体領域
３．４をそれらの表面が露出するとともにｎ影領域１ｂ
に埋め込まれるように形成する。

本明細古では、用語「半絶縁性半導体」は半導体材料か
ら成る半絶縁層を意味し、この層を通称に従って半絶縁
性半導体領域と呼ぶ、第１及び第２の半絶縁性半導体領
域３．４は、ｎ影領域１ｂにＨｅ（ヘリウム）をイオン
注入することで形成する。即ち、第４図のようにｎ影領
域ｌｂ上にマスクとしてのＡＱ（アルミニウム）層５を
真空蒸着し、ＡＱ層５にエツチングによって開口６を形
成する。続いて、周知のイオン注入装置を用いて、イオ
ン化したＨｅを加速して半導体基板１の上面に導＜＊　
Ｈｅイオンは図示のように開口６を設けた部分のｎ影領
域１ｂに中に注入される＋＋　Ｈｅイオンの注入された
部分のｎ影領域１ｂはＧａＡｓの結晶が乱されて半絶縁
性半導体領域となり、図示のように外側に第１の半絶縁
性半導体領域３が形成され、その内側に複数に分離して
成る第２の半絶縁性半導体領域４が形成される。第１及
び第２の半絶縁性半導体領域は抵抗率が１０′〜１０″
Ω・１程度の絶縁物に近い半導体領域である。

続いて、ＡＱ層５を除去し、第５図に示すようにｎ影領
域１ｂの上面にＴｉ（チタン）層２ａとＡＱ（アルミニ
ウム）Ｍ２ｂを順次真空蒸着により形成してバリア電極
２を得る。また、ｎ中形領域１ａの下面にＡｕ（金）−
Ｇｏ（ゲルマニウム）合金とＡｕを順次真空蒸着により
オーミック電極７を形成する。

次に、第１の半絶縁性半導体領域３の上面を被覆するよ
うに絶縁層とじ−でのシリコン酸化膜８（第１図）をプ
ラズマＣＶＤ法により形成する。

続いて、シリコン酸化膜８とバリア＊ｆ４ｉ２の上面に
Ｔｉ層とＡｕ層を順次真空蒸着により形成し、リード電
極に対する接続電極９を得る。これにより。

電力用ショットキバリアダイオードチップが完成する。

なお、接続電極９のシリコン酸化１！ｉ［８の上部に延
在する部分はフィールドプレートとして作用しショット
キバリアダイオードの耐圧向上に寄与する。

次に１本実施例の本発明に従う部分である第１及び第２
の半絶縁性半導体領域３，４について説明する。第２図
に示すように、第１の半絶縁性半導体領域３と第２の半
絶縁性半導体領域４は互いに離間している。第１の半絶
縁性半導体領域３は、第２の半絶縁性半導体領域４を包
囲するようにバリア電極２の外周に沿って環状に設けら
れている。

第１の半絶縁性半導体領域３は、従来例で説明した絶縁
物領域に相当し、内周側がバリア電極２の下部に隣接し
て配置されている０本実施例では第１の半絶縁性半導体
領域３が比較的幅広に形成され、その外周端が半導体基
板１の側面に露出している。第２の半絶縁性半導体領域
４は第１の半絶縁性半導体領域３に包囲された領域に配
置されており、島状に複数に分離して形成されている。

第２の半絶縁性半導体領域４は、第１の半絶縁性半導体
領域３と同じく半４体基板１の上面に露出しているため
、バリア電極２の下部に隣接している。

したがって、第１の半絶縁性半導体領域３に包囲された
領域では、第１図のように断面状態で見たとき、複数の
島状の第２の半絶縁性半導体領域４と複数のｎＹ３領域
１ｂとが交互に配置されることになる。ｎ影領域１ｂと
バリア電極２との間にはショットキバリア１０が形成さ
れる。第１及び第２の半絶縁性半導体領域３，４とバリ
ア電極２との間にはショットキバリアは形成されない、
したがって、半導体基板１の表面のうち第１の半絶縁性
半導体領域３に包囲された領域には、第２の半絶縁性半
導体領域４の部分を除いてショットキバリアが生成され
、その形状は第２図のように平面的に見て格子状となる
。′ショットキバリア１０の周辺はすべて第１の半絶縁
性半導体領域３又は第２の半絶縁性半導体領域４に隣接
しているので、第１の半絶縁性半導体領域３による高耐
圧化の効果は維持されている。第２の半絶縁性半導体領
域４をシリコン酸化膜のようなｎ影領域１ｂと異なる材
料にしたり、第２の半絶縁性半導体領域４をｎ影領域１
ｂに埋め込まないように形成したとすると、第１の半絶
縁性半導体領域３による高耐圧化の効果は損なわれてし
まう、つまり第２の半絶縁性半導体領域４の周辺部分で
の耐圧が低下する。

また、第２の半絶縁性半導体領域４を形成したことによ
ってショットキバリア１０の周辺長が大幅に増大してい
るし、ショットキバリア１０の周辺部分が半導体基板１
の素子形成領域に比較的均一に分散配置されている。こ
のため、逆サージ電流がショットキバリア１０の周辺に
集中して流れても、従来に比べれば逆サージ電流は大幅
に分散されることになる。結果として逆サージ耐量の大
きいショットキバリアダイオードを提供できる。

鷹−一一形一一二匹 （１）　　実施例においては第２の半絶縁性半導体領域
４を島状に形成したが、第６図のように第２の半絶縁性
半導体領域４をメツシュ状（格子状又は網目状）に形成
してもよい、この場合、半導体基板１の上面に形成され
るショットキバリアが島状に形成される。第２の半絶縁
性半導体領域４は、櫛歯状、ストライプ状または渦巻状
等に形成しても効果は認められる。ただし、最も効果が
高いのは、第２半絶縁性半導体領域４を島状又はメツシ
ュ状に形成したときである。

（２）　　第７図に示すように、半導体基板１の上面に
バリア電極２に沿ってフィールドプレートとして作用す
る薄層１２を設けて、薄Ｍ１２に第１の半絶縁性半８体
領域３を隣接させた構造としてもよい、薄層１２は例え
ばバリア電極２を構成するＴｉ薄層２ａを不完全に酸化
させて得た半絶縁性のチタン酸化物ｆｉ！ｒとする。こ
の場合、薄Ｎ１１２は、ｎ影領域１ｂとの間にショット
キバリアを形成するので、バリア電極の一部とみなすこ
とができる、薄層１２に基づ−くショットキバリア１３
はバリア電極２に基づくショットキバリア１０と連続し
、逆電圧印加時にはこれら２つのショットキバリアから
延びる空乏層が連続して生成される。

上記のように、バリア電極２の周囲にｎ影領域１ｂに対
してショットキバリアの生成可能な肉薄のＶ＃層１２を
補助的なバリア電極として設けると、更に高耐圧化が達
成される。

（３）　　第１及び第２の半絶縁性半導体領域３゜４は
イオン注入以外の方法で形成してもよい６例えばｎ影領
域１ｂを選択的にエツチングして凹部を形成し、その凹
部を埋めるように、ＣＶＤ法により第１及び第２の半絶
縁性半導体領域３，４を形成する。第１及び第２の半絶
縁性半導体領域３．４は１例えば不純物としてＣｒ　（
クロム）を導入したＧ　ａ　Ａ　ｓとする。

（４）　　半導体基板１はＧ　ａ　Ａ　ｓ以外の他の化
合物から成る半導体材料でもよい、また、シリコン等の
単一の元素から成る半導体材料としても同様の効果が得
られる。

ｊｌＷのｊｌ杵 前述のように、本発明によれば、高耐圧化と合わせて大
きな逆サージ耐量が得られるショットキバリア半導体装
置を提供することができる。

４、　１１！１面の簡単な説明 第１図は本発明の実施例であるショットキバリアダイオ
ードチップを示すもので第２図のＡ−Ａ線に沿う位置に
相当する断面図、第２図は第１図の半導体基板の平面図
、第３図〜第５図は第１図のショットキバリアダイオー
ドを製造する工程を示すもので、第３図は半導体基板の
断面図、第１１図はヘリウムのイオン注入を行った状態
の断面図、第５図はバリア電極を形成した状態を示す断
面図。

第６図及び第７図は本発明の他の実施例を示す平面図及
び断面図である。

１０．半導体基板、　　ｌａ、、ｎ形半導体領域。

２０．バリア電極、　３０．第１の半絶縁性半導体領域
、　４０．第２の半絶縁性半導体領域、１００．ショッ
トキバリア 第　１　口 第２図 第３図 第４図 第５因

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体領域に隣接して環状の第１の半絶縁性半導体領
   域がその表面を露出するとともに前記半導体領域に埋め
   込まれるように形成され、前記第１の半絶縁性半導体領
   域に包囲された領域の一部において前記半導体領域に隣
   接して第２の半絶縁性半導体領域がその表面を露出する
   とともに前記半導体領域に埋め込まれるように形成され
   、前記第１の半絶縁性半導体領域に包囲された領域に露
   出する前記半導体領域の表面はバリア電極に隣接してシ
   ヨットキバリアを形成し、断面状態において前記シヨッ
   トキバリアと前記第２の半絶縁性半導体領域とが交互に
   配置されていることを特徴とするシヨットキバリア半導
   体装置。