JPH0389554A - ショットキーバリア半導体装置 - Google Patents
ショットキーバリア半導体装置Info
- Publication number
- JPH0389554A JPH0389554A JP1224380A JP22438089A JPH0389554A JP H0389554 A JPH0389554 A JP H0389554A JP 1224380 A JP1224380 A JP 1224380A JP 22438089 A JP22438089 A JP 22438089A JP H0389554 A JPH0389554 A JP H0389554A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- guard ring
- schottky
- electrode
- semiconductor device
- schottky barrier
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/102—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration
- H10D62/103—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices
- H10D62/105—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE]
- H10D62/106—Constructional design considerations for preventing surface leakage or controlling electric field concentration for increasing or controlling the breakdown voltage of reverse-biased devices by having particular doping profiles, shapes or arrangements of PN junctions; by having supplementary regions, e.g. junction termination extension [JTE] having supplementary regions doped oppositely to or in rectifying contact with regions of the semiconductor bodies, e.g. guard rings with PN or Schottky junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/10—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
- H10D62/124—Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of semiconductor bodies or of junctions between the regions
- H10D62/126—Top-view geometrical layouts of the regions or the junctions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D8/00—Diodes
- H10D8/60—Schottky-barrier diodes
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
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
〔産業上の利用分野〕
本発明は高い逆方向耐電圧がえられるショットキーバリ
ア半導体装置、特にはＧａＡｓショットキーバリアダイ
オードに関するものである。
ア半導体装置、特にはＧａＡｓショットキーバリアダイ
オードに関するものである。
金属・半導体接合障壁であるショットキー接合障壁を用
いたショットキーバリア半導体装置は、高速かつ低損失
であることから、高周波整流回路等に広く利用されてい
る。特にＧａＡｓ半導体を用いたショットキーバリア半
導体装置は、ＳＬ半導体を用いた場合よりも高速、低損
失という点で優れた特性を示すものである。 このようなショットキーバリア半導体装置の特性の一つ
として、使用電圧の上限を決定する逆方向耐電圧が重要
である。この逆方向耐電圧は、ショットキー電極端部で
の電子アバランシェによる逆方向電流により決定されて
いる。このような電子アバランシェを防止するために次
のような技術が用いられている。 ■ガードリング ショットキー電極の外縁部近傍にガードリングといわれ
るＰ／Ｎ接合を形成する逆導電型の領域を設ける。ガー
ドリングの一例を第３図に示す。 Ｎ型半導体基板ｌの一主面上にショットキー電極３が形
成されており、その同一面上にガードリング６としてＰ
型半導体領域がショットキー′２を極と電気的に独立に
形成されている。このガードリング６は、金属電極によ
るショットキー接合電極を用いることもある。 高耐圧化のためには１つのガードリングでは不充分であ
り、複数のガードリングが必要であり、この場合は大き
なチップ面積を必要とする。 ■フィールドプレート ショットキー電極外縁部との端面をテーパ状とした絶縁
層を形成し、その上にフィールドプレートと呼ばれる電
極を形成する。フィールドプレートの一例を第４図に示
す。Ｎ型半導体基板ｌ上にテーパ側面を有する絶縁層７
を形成し、その側面７″を被うようにショットキー電極
３を形成している。この側面７′上のショットキー電極
３により電極端部での電界集中が緩和される。 フィールドプレートによる高耐圧化のためには、絶縁層
端面形状の正確な形成等の高い制御性を有する製造プロ
セスが必要となる。特にＧａＡｓ半導体を用いた場合に
は、その表面に電気的にまた化学的に良好な特性を示す
絶縁層を形成することは困難である。 このため、このフィールドプレート構造の変形として、
特開昭６３−９４６７３に示される構造がある。これは
、Ｎ型ＧａＡｓ半導体上に絶縁層ではなく、酸化チタン
から成る高抵抗層を設けたものである。
いたショットキーバリア半導体装置は、高速かつ低損失
であることから、高周波整流回路等に広く利用されてい
る。特にＧａＡｓ半導体を用いたショットキーバリア半
導体装置は、ＳＬ半導体を用いた場合よりも高速、低損
失という点で優れた特性を示すものである。 このようなショットキーバリア半導体装置の特性の一つ
として、使用電圧の上限を決定する逆方向耐電圧が重要
である。この逆方向耐電圧は、ショットキー電極端部で
の電子アバランシェによる逆方向電流により決定されて
いる。このような電子アバランシェを防止するために次
のような技術が用いられている。 ■ガードリング ショットキー電極の外縁部近傍にガードリングといわれ
るＰ／Ｎ接合を形成する逆導電型の領域を設ける。ガー
ドリングの一例を第３図に示す。 Ｎ型半導体基板ｌの一主面上にショットキー電極３が形
成されており、その同一面上にガードリング６としてＰ
型半導体領域がショットキー′２を極と電気的に独立に
形成されている。このガードリング６は、金属電極によ
るショットキー接合電極を用いることもある。 高耐圧化のためには１つのガードリングでは不充分であ
り、複数のガードリングが必要であり、この場合は大き
なチップ面積を必要とする。 ■フィールドプレート ショットキー電極外縁部との端面をテーパ状とした絶縁
層を形成し、その上にフィールドプレートと呼ばれる電
極を形成する。フィールドプレートの一例を第４図に示
す。Ｎ型半導体基板ｌ上にテーパ側面を有する絶縁層７
を形成し、その側面７″を被うようにショットキー電極
３を形成している。この側面７′上のショットキー電極
３により電極端部での電界集中が緩和される。 フィールドプレートによる高耐圧化のためには、絶縁層
端面形状の正確な形成等の高い制御性を有する製造プロ
セスが必要となる。特にＧａＡｓ半導体を用いた場合に
は、その表面に電気的にまた化学的に良好な特性を示す
絶縁層を形成することは困難である。 このため、このフィールドプレート構造の変形として、
特開昭６３−９４６７３に示される構造がある。これは
、Ｎ型ＧａＡｓ半導体上に絶縁層ではなく、酸化チタン
から成る高抵抗層を設けたものである。
本発明の目的は、大きなチップ面積を必要とせず、かつ
、容易な製造プロセスにより、高い歩留まりで高い逆方
向耐電圧が可能であるＧａＡｓ半導体を用いたショット
キーバリア半導体装置の構造を提供することにある。 〔課題を解決するための手段］ 本発明によるショットキーバリア半導体装置は、であり
かつ該ショットキー電極を囲むガードリングと、上記半
導体の他の主面上に形成されたオーミック電極と、上記
ショットキー電極に一端が接続され、かつ上記ガードリ
ングに他端が接続されている抵抗体とを備えることを特
徴とするものである。 また、上記ガードリングを上記抵抗体と同一の領域で、
形成していることが望ましい。加えて、上記ガードリン
グおよび上記抵抗体を同一のイオン注入領域で形成して
いることが望ましい。 〔作用〕 本発明の構成によれば、逆方向耐電圧の低下をまねく電
子アバランシェは、導電性のガードリング近傍でのみ発
生する。すなわち、電界強度は、ショットキー電極近傍
では相対的に低く、ガードリング近傍では相対的に高い
。このため、電子アバランシェはガードリング近傍で生
じやすい。しかし、ガードリング近傍で電子アバランシ
ェが発生しても、その電子アバランシェによる逆方向電
流はガードリング近傍の電界強度を相対的に低下させる
。したがって、連続的に、また大きな逆電流が流れるシ
ョットキー電極での電子アバランシェは発生しにくくな
り、逆方向耐電圧は向上する。
、容易な製造プロセスにより、高い歩留まりで高い逆方
向耐電圧が可能であるＧａＡｓ半導体を用いたショット
キーバリア半導体装置の構造を提供することにある。 〔課題を解決するための手段］ 本発明によるショットキーバリア半導体装置は、であり
かつ該ショットキー電極を囲むガードリングと、上記半
導体の他の主面上に形成されたオーミック電極と、上記
ショットキー電極に一端が接続され、かつ上記ガードリ
ングに他端が接続されている抵抗体とを備えることを特
徴とするものである。 また、上記ガードリングを上記抵抗体と同一の領域で、
形成していることが望ましい。加えて、上記ガードリン
グおよび上記抵抗体を同一のイオン注入領域で形成して
いることが望ましい。 〔作用〕 本発明の構成によれば、逆方向耐電圧の低下をまねく電
子アバランシェは、導電性のガードリング近傍でのみ発
生する。すなわち、電界強度は、ショットキー電極近傍
では相対的に低く、ガードリング近傍では相対的に高い
。このため、電子アバランシェはガードリング近傍で生
じやすい。しかし、ガードリング近傍で電子アバランシ
ェが発生しても、その電子アバランシェによる逆方向電
流はガードリング近傍の電界強度を相対的に低下させる
。したがって、連続的に、また大きな逆電流が流れるシ
ョットキー電極での電子アバランシェは発生しにくくな
り、逆方向耐電圧は向上する。
本発明による第１の実施例であるショットキーバリアダ
イオードを第１図により説明する。ＳｉをドープしたＧ
ａ Ａ ｓ基板ｌの一表面上にＮ型の高純度ＧａＡｓ
エピタキシャル層２（Ｓｉドープ、キャリア濃度（１０
’“ｌａｄ＞が気相成長法により形成されている。この
エピタキシャル層２上にＴｉから成る直径３６０μｍの
円形のショットキー電極３が形成され、Ｇ ａ Ａ ｓ
基板１の他面にはＡｕ Ｇ ｅ ／ Ｎ ｉ ／ Ａ
ｕから成る金属層を合金化したオーミック電極４が形成
されている。 ガードリング５は、エピタキシャル層２の表面上にＭｇ
０のイオン注入により形成されたＰ型半導体領域である
。ガードリング５の形状は、第１図に示すように、ショ
ットキー電極３の外周部に接続されているリング状の部
分と、そのリング状の部分からうす巻き状に広がる部分
から構成されている。 最外周はリング状に閉じている。しかし、最外周は開い
ていても良い。この場合、最外周の内側にもガードリン
グが形成されているので、実質的には閉じたリング状と
同一の効果がある。 また、ガードリング５は、幅 ２μｍであり、２周して
いる。ガードリング５の外端部とショットキー電極３と
の間は、電気的に接続されており、５０ＭΩの電気抵抗
となっている。なお、Ｐ型半導体領域はイオン注入によ
り形成されているので、抵抗値の制御は容易である。 本実施例によるショットキーバリアダイオードに逆方向
電圧を印加（すなわち、アノード電極であるショットキ
ー電極３に負電圧を、カソード電極であるオーシック電
極４に正電圧を印加）した場合のガードリングの作用は
、次のようになる。 電子アバランシェを生ずるような高電界の集中は、ガー
ドリング５によるＰ／Ｎ接合によりショットキー電極３
の真下では発生せずガードリングの外端部近傍で生ずる
。このため、逆方向電圧を高めると、電子アバランシェ
は、ショットキー重環ｑ、。３から遠い、 ガードリングの外端部で発生する。 そして、電子アバランシェがガードリング５の外端部で
生じた場合、電子アバランシェによる逆方向電流が電気
抵抗を有するガードリング５の中を流れるため、ショッ
トキー電極３の電圧は電子アバランシェを生じたガード
リングの外端部の電圧よりも低くなる。このため、電子
アバランシェを生ずるような高電界の集中は、ガードリ
ング５の外端部では生ずるものの、その外端部よりも常
に低いかまたは同じ電圧が印加されているショットキー
電極３の近傍では生じない。したがって、逆方向電圧印
加時に、ガードリング５の外端部での微小電流の電子ア
バランシェは生ずるが、逆方向耐圧に影響するようなシ
ョットキー電極３の近傍での大電流による電子アバラン
シェは発生せず、逆方向耐電圧を向上させることができ
る。 本発明による第２の実施例として、第２図に示すような
ガードリングの構成も可能である。第２の実施例のガー
ドリング５′は、ショットキー電−極３と同心状の複数
のリングを接続した形状となっており、他の部分は、第
１の実施例と同じである。 第２の実施例も第１の実施例と同様な効果を得ることは
可能である。しかし、同じシート抵抗のＰ型半導体領域
をガードリングに用いた場合、ガードリングの外端部と
ショットキー電極との抵抗値を同じにするためには、第
２の実施例は第１の実施例の約２倍のチップ面積を必要
とする。 なお、ガードリングは、第１１第２の実施例ではＰ／Ｎ
接合を形成するようにｐ型半導体領域で形成したが、シ
ョットキー接合を形成する金属または金属化合物により
形成することもできる。ただし、この場合、高抵抗値の
設定はイオン注入による場合に比べて難しい。 以上の実施例では半導体としてＮ型ＧａＡｓを用いたが
、Ｐ型ＧａＡｓでも、また、他の化合物半導体（Ａ Ｑ
Ｇ ａ Ａ ｓなど）でも本発明は適用しつる。 〔発明の効果〕 以上、説明したように本発明によるショットキーバリア
半導体装置は、単純でかつ再現性の高い製造プロセスで
作成することができ、かつ、電子アバランシェを生じに
くく、高い逆方向耐電圧が得られるものである。 特に、イオン注入により形成した半導体領域をガードリ
ングとして用いることにより、作製がより容易なものと
なる。
イオードを第１図により説明する。ＳｉをドープしたＧ
ａ Ａ ｓ基板ｌの一表面上にＮ型の高純度ＧａＡｓ
エピタキシャル層２（Ｓｉドープ、キャリア濃度（１０
’“ｌａｄ＞が気相成長法により形成されている。この
エピタキシャル層２上にＴｉから成る直径３６０μｍの
円形のショットキー電極３が形成され、Ｇ ａ Ａ ｓ
基板１の他面にはＡｕ Ｇ ｅ ／ Ｎ ｉ ／ Ａ
ｕから成る金属層を合金化したオーミック電極４が形成
されている。 ガードリング５は、エピタキシャル層２の表面上にＭｇ
０のイオン注入により形成されたＰ型半導体領域である
。ガードリング５の形状は、第１図に示すように、ショ
ットキー電極３の外周部に接続されているリング状の部
分と、そのリング状の部分からうす巻き状に広がる部分
から構成されている。 最外周はリング状に閉じている。しかし、最外周は開い
ていても良い。この場合、最外周の内側にもガードリン
グが形成されているので、実質的には閉じたリング状と
同一の効果がある。 また、ガードリング５は、幅 ２μｍであり、２周して
いる。ガードリング５の外端部とショットキー電極３と
の間は、電気的に接続されており、５０ＭΩの電気抵抗
となっている。なお、Ｐ型半導体領域はイオン注入によ
り形成されているので、抵抗値の制御は容易である。 本実施例によるショットキーバリアダイオードに逆方向
電圧を印加（すなわち、アノード電極であるショットキ
ー電極３に負電圧を、カソード電極であるオーシック電
極４に正電圧を印加）した場合のガードリングの作用は
、次のようになる。 電子アバランシェを生ずるような高電界の集中は、ガー
ドリング５によるＰ／Ｎ接合によりショットキー電極３
の真下では発生せずガードリングの外端部近傍で生ずる
。このため、逆方向電圧を高めると、電子アバランシェ
は、ショットキー重環ｑ、。３から遠い、 ガードリングの外端部で発生する。 そして、電子アバランシェがガードリング５の外端部で
生じた場合、電子アバランシェによる逆方向電流が電気
抵抗を有するガードリング５の中を流れるため、ショッ
トキー電極３の電圧は電子アバランシェを生じたガード
リングの外端部の電圧よりも低くなる。このため、電子
アバランシェを生ずるような高電界の集中は、ガードリ
ング５の外端部では生ずるものの、その外端部よりも常
に低いかまたは同じ電圧が印加されているショットキー
電極３の近傍では生じない。したがって、逆方向電圧印
加時に、ガードリング５の外端部での微小電流の電子ア
バランシェは生ずるが、逆方向耐圧に影響するようなシ
ョットキー電極３の近傍での大電流による電子アバラン
シェは発生せず、逆方向耐電圧を向上させることができ
る。 本発明による第２の実施例として、第２図に示すような
ガードリングの構成も可能である。第２の実施例のガー
ドリング５′は、ショットキー電−極３と同心状の複数
のリングを接続した形状となっており、他の部分は、第
１の実施例と同じである。 第２の実施例も第１の実施例と同様な効果を得ることは
可能である。しかし、同じシート抵抗のＰ型半導体領域
をガードリングに用いた場合、ガードリングの外端部と
ショットキー電極との抵抗値を同じにするためには、第
２の実施例は第１の実施例の約２倍のチップ面積を必要
とする。 なお、ガードリングは、第１１第２の実施例ではＰ／Ｎ
接合を形成するようにｐ型半導体領域で形成したが、シ
ョットキー接合を形成する金属または金属化合物により
形成することもできる。ただし、この場合、高抵抗値の
設定はイオン注入による場合に比べて難しい。 以上の実施例では半導体としてＮ型ＧａＡｓを用いたが
、Ｐ型ＧａＡｓでも、また、他の化合物半導体（Ａ Ｑ
Ｇ ａ Ａ ｓなど）でも本発明は適用しつる。 〔発明の効果〕 以上、説明したように本発明によるショットキーバリア
半導体装置は、単純でかつ再現性の高い製造プロセスで
作成することができ、かつ、電子アバランシェを生じに
くく、高い逆方向耐電圧が得られるものである。 特に、イオン注入により形成した半導体領域をガードリ
ングとして用いることにより、作製がより容易なものと
なる。
第１図は、本発明による第１の実施例を説明するための
平面図（ａ）、および断面図（ｂ）、第２図は、本発明
による第２の実施例を説明するための平面図（ａ）、お
よび断面図（ｂ）、第３図は、従来技術であるガードリ
ングを説明するための断面図、 第４図は、従来技術であるフィールドプレートを説明す
るための断面図である。 図中において、 ｌ・・・ＧａＡｓ半導体基板、 ２・・・エピタキシャル層、 ３＾ｌシヨツトキー電極、 ４・・・オーミック電極、 ５・・・ガードリング、 ６・・・従来のガードリング、 ７・・・絶縁層
平面図（ａ）、および断面図（ｂ）、第２図は、本発明
による第２の実施例を説明するための平面図（ａ）、お
よび断面図（ｂ）、第３図は、従来技術であるガードリ
ングを説明するための断面図、 第４図は、従来技術であるフィールドプレートを説明す
るための断面図である。 図中において、 ｌ・・・ＧａＡｓ半導体基板、 ２・・・エピタキシャル層、 ３＾ｌシヨツトキー電極、 ４・・・オーミック電極、 ５・・・ガードリング、 ６・・・従来のガードリング、 ７・・・絶縁層
Claims (1)
- ＧａＡｓを主成分とする半導体と、該半導体の一主面上
に形成されたショットキー電極と、導電性でありかつ該
ショットキー電極を囲むガードリングと、上記半導体の
他の主面上に形成されたオーミック電極と、上記ショッ
トキー電極に一端が接続され、かつ上記ガードリングに
他端が接続されている抵抗体とを備えることを特徴とす
るショットキーバリア半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224380A JPH0389554A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | ショットキーバリア半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1224380A JPH0389554A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | ショットキーバリア半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0389554A true JPH0389554A (ja) | 1991-04-15 |
Family
ID=16812846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1224380A Pending JPH0389554A (ja) | 1989-09-01 | 1989-09-01 | ショットキーバリア半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0389554A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0944113A1 (en) * | 1998-02-24 | 1999-09-22 | STMicroelectronics S.r.l. | Protection structure for high-voltage integrated electronic devices |
| US8076672B2 (en) | 2004-11-17 | 2011-12-13 | International Rectifier Corporation | Passivation structure with voltage equalizing loops |
| JP2014107408A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
-
1989
- 1989-09-01 JP JP1224380A patent/JPH0389554A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0944113A1 (en) * | 1998-02-24 | 1999-09-22 | STMicroelectronics S.r.l. | Protection structure for high-voltage integrated electronic devices |
| US6262454B1 (en) | 1998-02-24 | 2001-07-17 | Stmicroelectronics S.R.L. | Protection structure for high-voltage integrated electronic devices |
| US8076672B2 (en) | 2004-11-17 | 2011-12-13 | International Rectifier Corporation | Passivation structure with voltage equalizing loops |
| DE112005002852B4 (de) * | 2004-11-17 | 2020-03-12 | Infineon Technologies Americas Corp. | Passivierungsstruktur mit Spannungsausgleichschleifen |
| JP2014107408A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Sanken Electric Co Ltd | 半導体装置 |
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