JPH01272154A - Schottky barrier semiconductor device - Google Patents
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
上の
本発明は逆サージ耐量の大きいショットキバリア半導体
装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention described above relates to a Schottky barrier semiconductor device with high reverse surge resistance.
来の と Ｕが しようとする課
ショットキバリアダイオードは、良好な高速応答性（高
速スイッチング特性）及び低電力損失等の利点を生かし
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、ｐｎ接合ダイオードと
比較したとき、逆サージ耐量が低いという欠点がある。Schottky barrier diodes are widely used in high-frequency rectifier circuits, etc., due to their advantages such as good high-speed response (high-speed switching characteristics) and low power loss. but,
Schottky barrier diodes have a drawback of low reverse surge resistance when compared to pn junction diodes.
すなわち、降伏電圧を越える逆サージ電圧が印加された
とき。In other words, when a reverse surge voltage exceeding the breakdown voltage is applied.
それに伴う逆サージ電流がショットキバリアの周縁に集
中する傾向が著しいため、ショットキバリアの周縁近傍
が過度に発熱して破壊に至り易い。Since the accompanying reverse surge current has a remarkable tendency to concentrate at the periphery of the Schottky barrier, the vicinity of the periphery of the Schottky barrier is likely to generate excessive heat, leading to destruction.
そこで本発明は、逆サージ耐量の向上したショットキバ
リア半導体装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a Schottky barrier semiconductor device with improved reverse surge resistance.
るための
本発明によれば、ショットキバリア半導体装置は、半導
体領域と半導体領域上に形成されたバリア電極との間に
整流接合としてショットキバリアが形成され、ショット
キバリアを形成する半導体領域の表面は粗面領域とこの
粗面領域を包囲する平滑領域とを有する。According to the present invention, in a Schottky barrier semiconductor device, a Schottky barrier is formed as a rectifying junction between a semiconductor region and a barrier electrode formed on the semiconductor region, and the surface of the semiconductor region forming the Schottky barrier is It has a rough surface region and a smooth region surrounding the rough surface region.
庄−里
逆サージ電圧が印加されたとき、粗面領域を構成する半
導体領域の表面に形成されたショットキバリアには、平
滑領域を構成する半導体表面に形成されたショットキバ
リアよりも逆サージ電流が流れ易くなる１本来、逆サー
ジ電流はバリア電極の周縁に集中しやすい、しかし、本
発明によれば。When a Shori reverse surge voltage is applied, the Schottky barrier formed on the surface of the semiconductor region constituting the rough region has a higher reverse surge current than the Schottky barrier formed on the semiconductor surface constituting the smooth region. 1. Normally, the reverse surge current tends to concentrate at the periphery of the barrier electrode, but according to the present invention.
ショットキバリアの周縁では半導体領域の表面を平滑領
域とすることによって逆サージ電流の集中が助長されな
いようになっており、その内側では半導体領域の表面に
粗面領域を形成することによって逆−ジ電流が流れ易く
なっている。このため、逆サージ電流の分散化がはから
れ、逆サージ電流のバリア電極周縁への集中が緩和され
る。At the periphery of the Schottky barrier, the surface of the semiconductor region is made smooth to prevent the concentration of reverse surge current, and inside the Schottky barrier, a rough surface region is formed on the surface of the semiconductor region to prevent the concentration of reverse surge current. is flowing easily. Therefore, the reverse surge current is dispersed, and the concentration of the reverse surge current on the periphery of the barrier electrode is alleviated.
夾−隨一五
本発明の実施例である電力用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３図に基づいて説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A Schottky barrier diode for power use and a method for manufacturing the same, which are embodiments of the present invention, will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
まず、第２図（Ａ）に示すように、ａａＡｓ（砒化ガリ
ウム）から成る半導体基板１を用意する。First, as shown in FIG. 2(A), a semiconductor substrate 1 made of aaAs (gallium arsenide) is prepared.
半導体基板１は、厚さ約３００μｍ、不純物濃度約２
Ｘ １０”ｃｍ−３のｎ中形領域２の上に、厚さ約１５
μｍ、不純物濃度約２ Ｘ １０”Ｃ２ｍ−’のｎ影領
域３をエピタキシャル成長させたものである。The semiconductor substrate 1 has a thickness of about 300 μm and an impurity concentration of about 2
x 10”cm−3 n medium region 2 with a thickness of about 15
An n-shaded region 3 with an impurity concentration of approximately 2×10″C2m−′ is epitaxially grown.
次に、第２図（Ｂ）に示すように、開口４を有するフォ
トレジストマスク５をｎ影領域３の表面に形成した上で
、Ｈ，５ｏ４（硫酸）： Ｈ，０２（過酸化水素）：Ｈ
，Ｏ（水）＝１：１：３（容量比）のエツチング液で開
口４に露出したｎ影領域３の表面を処理する。この結果
、ｎ影領域３の表面には、微細な凸凹が形成されて表面
粒度が大きくなった粗面領域６ａが形成される。粗面領
域６ａの周囲のｎ影領域３の表面はエツチング液で処理
されないため、エピタキシャル成長によって形成された
鏡面状の平滑領域６ｂが残存している。粗面領域６のエ
ツチング深さは、微かである。Next, as shown in FIG. 2(B), a photoresist mask 5 having an opening 4 is formed on the surface of the n-shaded region 3, and then H,5o4 (sulfuric acid): H,02 (hydrogen peroxide) is applied. :H
, O (water) = 1:1:3 (capacity ratio) etching solution is used to treat the surface of the n-shaded area 3 exposed in the opening 4. As a result, a rough surface region 6a is formed on the surface of the n-shaded region 3, in which fine irregularities are formed and the surface grain size is increased. Since the surface of the n-shaded region 3 around the rough surface region 6a is not treated with an etching solution, a mirror-like smooth region 6b formed by epitaxial growth remains. The etching depth of the rough surface area 6 is slight.
続いて、フォトレジストマスク５を除去した後、Ｔｉ（
チタン）薄層とＡＱ （アルミニウム）層を連続して
真空蒸着し、所定のフォトエツチングの工程を経て、第
２図（Ｃ）に示すように、Ｔｉ薄層７とＡ１２層８を形
成するｍＴｉ薄層７は、厚さ約５０人（０，００５μｍ
）の極薄の膜である。Subsequently, after removing the photoresist mask 5, Ti(
The mTi thin layer 7 and the AQ (aluminum) layer are successively vacuum-deposited, and a predetermined photo-etching process is performed to form the Ti thin layer 7 and the A12 layer 8, as shown in FIG. 2(C). The thin layer 7 has a thickness of approximately 50 mm (0,005 μm
) is an extremely thin film.
Ａｕ層８の厚さは約２μｍである。半導体基板１の裏面
には、真空蒸着によりＡｕ（金） −Ｇａ （ゲルマニ
ウム）合金層とＡ ｕ Ｍを重ねて形成し、オーミック
電極９が形成される。The thickness of the Au layer 8 is approximately 2 μm. On the back surface of the semiconductor substrate 1, an ohmic electrode 9 is formed by stacking an Au (gold)-Ga (germanium) alloy layer and AuM by vacuum evaporation.
その後、半導体基板１を空気中で２７５℃、１５分間の
熱処理を行う。この結果、半導体基板１上のＡ１２ＷＪ
の周辺領域に露出したＴｉ９Ｍ７の一部は酸化されて、
チタン酸化物薄層１ｏとなる。Thereafter, the semiconductor substrate 1 is heat-treated in air at 275° C. for 15 minutes. As a result, A12WJ on the semiconductor substrate 1
A part of Ti9M7 exposed in the peripheral area is oxidized,
This becomes a titanium oxide thin layer 1o.
Ａｕ層８の下部のＴｉ層７は酸化されないので、Ｔｉ９
層７ａとして残存する。チタン酸化物薄層１０はシート
抵抗約１００ＭΩ／口で、半絶縁性といえるレベルの高
抵抗層である。Ａｆｌ［８とＴｉ薄層７ａの組合せ体が
ｎ影領域３との間に主電流通路となるショットキバリア
を形成するので、この組合せ体をバリア電極１１と呼ぶ
。Since the Ti layer 7 below the Au layer 8 is not oxidized, Ti9
It remains as layer 7a. The titanium oxide thin layer 10 has a sheet resistance of about 100 MΩ/hole, and is a high resistance layer that can be called semi-insulating. Since the combination of Afl[8 and the Ti thin layer 7a forms a Schottky barrier between the n-shaded region 3 and the main current path, this combination is called a barrier electrode 11.
更に、プラズマＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏ
ｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）又は光ＣＶＤとフォトエツ
チングを組合せて、第１図に示すように、保護膜として
シリコン酸化膜１２を形成する。更に、真空蒸着とフォ
トエツチングを組合せて、Ｔｉ薄層とＡｕ層を重ねた外
部接続用電極１３を形成してショットキバリアダイオー
ドチツプを完成させる。第２図（Ｄ）の状態における平
面図である第３図に示すように、バリア電極１１の中央
部は、粗面領域６ａと隣接しており、バリア電極１１の
周辺部は、粗面領域６ａを包囲する平滑領域６ｂに隣接
している。チタン酸化物薄層１０は、バリア電極１１を
隣接包囲するように環状に形成されている。Furthermore, plasma CVD (Chemical Vapo
A silicon oxide film 12 is formed as a protective film, as shown in FIG. Furthermore, by combining vacuum evaporation and photoetching, an external connection electrode 13 consisting of a thin Ti layer and an Au layer is formed to complete the Schottky barrier diode chip. As shown in FIG. 3, which is a plan view in the state of FIG. It is adjacent to a smooth region 6b surrounding 6a. The titanium oxide thin layer 10 is formed in an annular shape so as to surround the barrier electrode 11 adjacently.
このように製作されたショットキバリアダイオードは従
来に比べると逆サージ耐量が向上した。The Schottky barrier diode manufactured in this way has improved reverse surge resistance compared to the conventional one.
この要因は、粗面領域６ａに隣接して形成されるショッ
トキバリアの中央部に逆サージ電流が分散して流れるこ
とにある。従って、逆サージ電流がバリア電極１１の周
縁に集中する現象が緩和され、逆サージ電流による熱破
壊が起こり難くなる。なお、耐圧（降伏電圧）を向上さ
せる上で重要な周辺耐圧（バリア電極の周辺部での耐圧
）は、バリア電極１１の周辺部に隣接するｎ影領域３の
表面に平滑領域６ｂを残存させることにより低下しない
、この例では、チタン酸化物薄Ｍ１０がショットキバリ
ア形の高抵抗フィールドプレートとして、電界集中の緩
和作用を強く発揮しているので大幅な高耐圧化が達成さ
れている。ショットキバリア形の高抵抗フィールドプレ
ートは、バリア電極を包囲しかつバリア電極と電気的に
接続されるとともに、半導体領域との間にショットキバ
リアを形成し、かつシート抵抗１０に０７口以上の高抵
抗薄層である。The reason for this is that the reverse surge current flows in a distributed manner in the center of the Schottky barrier formed adjacent to the rough surface region 6a. Therefore, the phenomenon in which the reverse surge current concentrates on the periphery of the barrier electrode 11 is alleviated, and thermal damage due to the reverse surge current is less likely to occur. Note that the peripheral withstand voltage (withstand voltage at the periphery of the barrier electrode), which is important for improving the withstand voltage (breakdown voltage), is achieved by leaving the smooth region 6b on the surface of the n-shaded region 3 adjacent to the periphery of the barrier electrode 11. In this example, the titanium oxide thin M10 acts as a Schottky barrier-type high-resistance field plate and strongly reduces electric field concentration, so that a significant increase in breakdown voltage is achieved. The Schottky barrier type high resistance field plate surrounds the barrier electrode and is electrically connected to the barrier electrode, forms a Schottky barrier between it and the semiconductor region, and has a high resistance of 0.07 or more in the sheet resistance 10. It is a thin layer.
また、Ｔｉ１層７ａを介在させたバリア電極構造では、
粗面領域６ａを含むｎ影領域３の表面に安定した特性の
ショットキバリアを形成できるとともに、ｎ影領域３、
Ｔｉ薄層７ａ及びＡＭ層８間の密着力、即ちバリア電極
１１の剥離強度が向上する。更に、チタン酸化物薄層１
０による高耐圧化構造を形成する上でも好都合である。Furthermore, in the barrier electrode structure with the Ti1 layer 7a interposed,
A Schottky barrier with stable characteristics can be formed on the surface of the n-shaded area 3 including the rough surface area 6a, and the n-shaded area 3,
The adhesion between the Ti thin layer 7a and the AM layer 8, that is, the peel strength of the barrier electrode 11 is improved. Furthermore, titanium oxide thin layer 1
This is also advantageous in forming a structure with high breakdown voltage due to zero.
ｌｌｌ六方法び構造から見ても、粗面化のための選択エ
ツチング工程が付加されるだけであり、低コストで逆サ
ージ耐量を向上させることができる。Even from the point of view of the hexagonal structure, only a selective etching process for roughening the surface is added, and the reverse surge resistance can be improved at low cost.
なお、Ｔｉ１層７ａがショットキバリアの形成にどのよ
うに関与しているかは明らかではないが、バリア電極１
１によって形成されるショットキバリアは、ΔΩ層８と
ｎ影領域３との間に形成されるショットキバリアに近い
特性を示す、また、チタン酸化物薄［１０もｎ影領域３
との間に補助的なショットキバリアを形成しているが、
主電流（順方向電流）はチタン酸化物薄層１０の抵抗分
に制御されて、この補助的なショットキバリアにはほと
んど流れない。Although it is not clear how the Ti1 layer 7a is involved in the formation of the Schottky barrier, the barrier electrode 1
The Schottky barrier formed by the titanium oxide thin [10] exhibits characteristics similar to the Schottky barrier formed between the ΔΩ layer 8 and the n-shaded region 3.
A supplementary Schottky barrier is formed between the
The main current (forward current) is controlled by the resistance of the titanium oxide thin layer 10, and almost no current flows through this auxiliary Schottky barrier.
支−並一五 本発明は、前記実施例に限定されることなく。Support - average 15 The present invention is not limited to the above embodiments.
その趣旨の範囲で種々の変形応用が可能である。Various modifications and applications are possible within the scope of the purpose.
例えば粗面領域の形成に使用するエツチング液は実施例
のものに限られない、また、粗面領域はショットキバリ
アの中央部全域に形成しないで。For example, the etching solution used to form the rough surface region is not limited to that of the embodiment, and the rough surface region is not formed over the entire central portion of the Schottky barrier.
ショットキバリアの中央部に島状、メツシュ状。Island-like, mesh-like shape in the center of the Schottky barrier.
ストライプ状、くし歯状、同心環状、うず巻状等に形成
してもよい、実施例において、チタン酸化物薄層１０の
シート抵抗はＩＯＫΩ／口〜５０００ＭΩ／口、望まし
くはＩＯＭΩ／口〜１０００ＭΩ／口に選ぶのがよい、
チタン酸化物薄層１０の代わりにタンタル酸化物薄層等
によって、ショットキバリア形の高抵抗フィールドプレ
ートを形成してもよい。In the embodiment, the sheet resistance of the titanium oxide thin layer 10 may be formed in a stripe shape, a comb shape, a concentric ring shape, a spiral shape, etc. / It is better to choose in the mouth,
Instead of the titanium oxide thin layer 10, a Schottky barrier type high resistance field plate may be formed using a tantalum oxide thin layer or the like.
また、Ｔｉ薄層７ａやＣｒ（クロム）薄層等を介在させ
たバリア電極構造がショットキバリアの特性安定化等の
面で好都合であるが、これに限られるものではなく、表
面処理又は真空蒸着法に留意すれば１例えばＡＱ層のみ
によるバリア電極とすることもできる。半導体領域を構
成する半導体としては、ＧａＡｓ、ＡＱＧａＡｓ （砒
化アルミニウム・ガリウム）、ＧａＰ （燐化ガリウム
）、ＩｎＰ（燐化インジウム）等の■−■族化合物半導
体、その他の化合物半導体又はＳＬ（シリコン）など、
要求される特性に応じて種々の選択が可能である。In addition, a barrier electrode structure in which a thin Ti layer 7a or a thin Cr (chromium) layer is interposed is advantageous in terms of stabilizing the properties of the Schottky barrier, but is not limited to this, and may be formed by surface treatment or vacuum evaporation. If proper precautions are taken, a barrier electrode may be formed of only the AQ layer, for example. Semiconductors constituting the semiconductor region include ■-■ group compound semiconductors such as GaAs, AQGaAs (aluminum gallium arsenide), GaP (gallium phosphide), InP (indium phosphide), other compound semiconductors, or SL (silicon). Such,
Various selections are possible depending on the required characteristics.
見肛Δ級果
本発明によれば、逆サージ電流のバリア電極周辺への集
中が緩和され、逆サージ耐量の大きいショットキバリア
半導体装置を提供することができる。特に、Ｔｉ、Ｃｒ
等の極薄の薄層を介してＡ１層等を形成したバリア電極
構造の特徴を生かしつつ逆サージ耐量を向上させること
ができる。According to the present invention, the concentration of reverse surge current around the barrier electrode is alleviated, and a Schottky barrier semiconductor device with high reverse surge resistance can be provided. In particular, Ti, Cr
The reverse surge resistance can be improved while taking advantage of the characteristics of the barrier electrode structure in which an A1 layer or the like is formed through an extremely thin layer such as the above.
第１図は本発明による一実施例としてのショットキバリ
アダイオードの断面図、第２図はこのショットキバリア
ダイオードの各製造工程でのダイオードチップの断面図
を示し、第２図（Ａ）は半導体基板の断面図、第２図（
Ｂ）はｎ影領域の表面に形成したフォトレジストマスク
の開口を通じてエツチング液でｎ影領域を処理して半導
体基板の表面上に粗面領域を形成した状態を示す断面図
、第２図（Ｃ）は第２図（Ｂ）の半導体基板表面上に更
にＴｉ薄層及びＡｌ口形成するとともに半導体基板の裏
面にオーミック電極を形成した状態を示す断面図、第２
図（Ｄ）はＴｉ薄層の一部を酸化してチタン酸化物薄層
を形成した状態を示す断面図、第３図は第２図（Ｄ）の
平面図を示す。
３０．ｎ影領域（半導体領域）、 ６ａ、、粗面領域
、６ｂ、、平滑領域、 １１８．バリア電極、
第１図
第３図
第２図FIG. 1 is a sectional view of a Schottky barrier diode as an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a diode chip in each manufacturing process of this Schottky barrier diode, and FIG. 2(A) is a sectional view of a semiconductor substrate. Cross-sectional view, Figure 2 (
B) is a cross-sectional view showing a state in which the n-shaded area is treated with an etching solution through the opening of the photoresist mask formed on the surface of the n-shaded area to form a rough surface area on the surface of the semiconductor substrate; ) is a cross-sectional view showing a state in which a thin Ti layer and an Al inlet are further formed on the surface of the semiconductor substrate in FIG. 2(B), and an ohmic electrode is formed on the back surface of the semiconductor substrate.
Figure (D) is a cross-sectional view showing a state in which a titanium oxide thin layer is formed by oxidizing a part of the Ti thin layer, and Figure 3 is a plan view of Figure 2 (D). 30. n shadow region (semiconductor region), 6a, rough surface region, 6b, smooth region, 118. Barrier electrode, Figure 1, Figure 3, Figure 2
Claims (1)
との間に整流接合としてショットキバリアの形成された
シヨットキバリア半導体装置において、前記シヨットキ
バリアを形成する前記半導体領域の表面は相対的に表面
粗度の大きい粗面領域と該粗面領域を包囲する相対的に
表面粗度の小さい平滑領域とを有することを特徴とする
シヨットキバリア半導体装置。In a Schottky barrier semiconductor device in which a Schottky barrier is formed as a rectifying junction between a semiconductor region and a barrier electrode formed on the semiconductor region, the surface of the semiconductor region forming the Schottky barrier is relatively A semiconductor barrier semiconductor device characterized by having a rough surface region having a high degree of roughness and a smooth region having a relatively low surface roughness surrounding the rough surface region.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10028788A JPH01272154A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Schottky barrier semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10028788A JPH01272154A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Schottky barrier semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01272154A true JPH01272154A (en) | 1989-10-31 |
| JPH0573351B2 JPH0573351B2 (en) | 1993-10-14 |
Family
ID=14269972
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10028788A Granted JPH01272154A (en) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | Schottky barrier semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01272154A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015216196A (en) * | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 三菱電機株式会社 | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP10028788A patent/JPH01272154A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015216196A (en) * | 2014-05-09 | 2015-12-03 | 三菱電機株式会社 | Silicon carbide semiconductor device and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0573351B2 (en) | 1993-10-14 |
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